Влияние геометрических параметров очага деформации на разрушение проволоки при волочении

смазки (а, /л0) и технологических параметров

(V0, tgae ,cts ,ст0) рассчитывается значение h0 и по формуле (4) для известного значения средней высоты микронеровностей поверхности заготовки Щ оценивается коэффициент трения улучшенного (смешанного) режима смазки при волочении. Найденное значение коэффициента трения улучшенного режима может быть использовано в расчетах энергосиловых режимов процесса волочения [3].

Выводы

1. Предложена аналитическая зависимость для определения коэффициента трения улучшенного (смешанного) режима смазки при волочении.

2. Определена нагнетающая способность смазочного конуса рабочей волоки. Получена формула для определения толщины слоя смазки на входе в зону деформации при волочении, позволяющая оценить коэффициент трения улучшенного (смешанного) режима смазки.

Список литературы

1. Колмогоров Г Л., Ковалев А.Е., Бажин АА. // Изв. вузов. Черная металлургия. 2002. №9. С. 64-65.

2. Колмогоров Г.Л. Гидродинамическая смазка при обработке металлов давлением. М.: Металлургия, 1986. 168 с.

3. Перлин И.Л., Ерманок М.З. Теория волочения. М.: Металлургия, 1971. 448 с.

References

1. Kholmogorov G.L., Kovalev A.E., Bazhin A.A. // Izv. Vuzov. Chernaja metallurgija. 2002. №9. P. 64-65.

2. Kholmogorov G.L. Hydrodynamic lubrication by metal forming. M.: Metallurgija, 1986. 168 p.

3. Perlin I.L., Ermanjuk M.Z. Drawing theory. M.: Metallurgija, 1971. 448 p.

УДК 621.778

Харитонов B.A., Столяров А.Ю.

ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОЧАГА ДЕФОРМАЦИИ НА РАЗРУШЕНИЕ ПРОВОЛОКИ ПРИ ВОЛОЧЕНИИ

Аннотация. В работе с помощью математического моделирования в программной среде «DEFORM» рассмотрено влияние основных параметров процесса волочения, таких как форма очага деформации и коэффициент трения на разрушение проволоки. За основной показатель разрушения принят критерий M.G. Cocroft-D.J. Latham «С». Полученные результаты моделирования подтверждены экспериментальными данными.

Ключевые слова: проволока высокоуглеродистая, волочение, очаг деформации, разрушение, критерий, эксперимент, моделирование, технология, совершенствование.

Haritonov V.A., Stolyarov A.Y.

EFFECT OF GEOMETRIC PARAMETERS OF THE DEFORMATION ZONE ON DESTRUCTION OF THE WIRE DURING DRAWING

Abstract. In the work with the help of mathematical modeling software environment «DEFORM» estimated effect of the main parameters of the process of drawing, such as the form of the deformation zone and the coefficient of friction on the destruction of the wire. The main indicators of destruction adopted criterion MG Cocroft-D.J. Latham «С». The results are confirmed by modeling the experimental data.

Keywords: high carbon wire, drawing, deformation, destruction, criterion, experiment, simulation, technology, improvement.

По мнению известного учёного в области обра- таллов сводится к теории очага деформации, которая

ботки металлов давлением АА. Преснякова: «Теория позволяет с определённой точностью оценивать

любого технического процесса формоизменения ме- нагрузки на оборудование, энергетические затраты на

дает распределение давления по длине смазочного слоя, определяющееся зависимостью

р =-----^°----------------------------------X .

(кс - xtgae )Пс

Уравнение (14) при х = 1с определяет давление в слое смазки к началу зоны деформации

р = 6^°^° • I ,

± ех 1 1 с 5

пп

° с

где 1с — свободная длина рабочего конуса волоки.

Из геометрических соотношений следует

1с = (Пс - П°)!^ав .

Подставляя данное соотношение в выражение (15), после упрощений получим

рт=-6^,

откуда следует

h0 =

6M0V0

Ре, tgae

С учетом условия пластичности для входа в зону деформации имеем окончательно

к0 =-----------------------------------------------^-

№ К -ст0)

При известных реологических характеристиках

оборудование и разрабатывать конструкцию инструмента (а следовательно, и задавать строение очага деформации) для обеспечения высокого качества изделий. Таким образом, изучение очага деформации представляет собой необходимую степень совершенствования процесса обработки металлов давлением» [1].

Большое внимание этим вопросам уделено при исследовании процесса прокатки, а полученные результаты опубликованы во множественных печатных изданиях различного уровня, широко применяются в практике прокатного производства и включены практически во все учебники по теории прокатки.

В качестве геометрического параметра очага деформации (далее по тексту ОД) при прокатке принят коэффициент формы И/Ъср, представляющий собой отношение длины дуги контакта к средней толщине полосы в очаге деформации. Этот коэффициент определяет, прежде всего, характер распределения деформаций по высоте полосы и другие параметры процесса [2].

При волочении в монолитной волоке характерной геометрической величиной для очага деформации является отношение 1^ср =2 1а (й0 + ё1) [3]. В этом же источнике отмечается, что деформация при этом преимущественно происходит в относительно коротком очаге.

Отечественная теория волочения изучением этого вопроса практически не занималась, уделяя внимание таким факторам, как рабочий угол волоки, единичное обжатие. Соответственно не нашёл применения такой подход в отечественной практике при расчёте маршрутов волочения. Использовать же результаты, полученные в теории прокатки, для анализа процессов волочения в монолитной волоке сложно, т.к. эти процессы имеют различные способы подвода энергии в очаг деформации, у них разные контактные условия, что в итоге вызывает большое различие их напряжённо-деформированного состояния в геометрически подобных ОД.

За рубежом в качестве геометрического параметра формы ОД принято использовать показатель А = 1/Ь, где I - длина дуги, перпендикулярной контактной линии инструмента в центре зоны деформации; Ь -длина контактной линии инструмента. Для волочения круглой проволоки в монолитной волоке с коническим ОД этот показатель определяется по следующему выражению [4]:

Д=— ( 1 + V1 - r )2 r

где а - полуугол рабочей зоны волоки, рад; г - величина относительной деформации; г = 1 - (—- )2.

—о

При волочении формирование напряжённо-деформированного состояния, определяющего силовые параметры процесса, технологические свойства проволоки и характер её разрушения во многом зависит от параметров ОД. Анализ современных публикаций показывает, что данный круг вопросов сравнительно глубоко изучался сотрудниками лаборатории

вычислительной техники (AGH University of Science and Technology, Poland, Krakow) и, в частности, А. Милениным и др. [5-7] с помощью разработанного ими же программного комплекса «Drawing 2D», а также «Deform», «Abacus» и «Forge-2». При однократном и многократном волочении высокоуглеродистой проволоки было изучено влияние угла волочильного инструмента, степени единичной деформации и коэффициента трения на характер напряжённого состояния ОД и величину критерия разрушения «С», который был предложен M.G. Cockcroft-D.J. Latham [8]. Критерий «С» является показателем предельной деформируемости металла и основан на оценке полной работы деформации на единицу объёма в точке разрушения.

ест —

где s - накопленная эффективная деформация; с* -

максимальное главное напряжение; ст - эффективное напряжение по Мизесу.

При моделировании получены следующие результаты:

- максимальное значение критерий разрушения принимает на оси проволоки;

- с уменьшением угла волочильного инструмента и коэффициента трения значение критерия разрушения «С» уменьшается;

- с увеличением эффективной деформации значение критерия разрушения «С» повышается;

- ресурс пластичности при многократном волочении зависит от формы волочильного инструмента и коэффициента трения на каждом проходе.

Однако проведённые исследования не позволяют определить зависимость критерия разрушения от технологических параметров процесса волочения и применить полученные результаты на практике. Так, например, в работе [7] экспериментально было установлено, что разрушение проволоки при волочении может происходить при различных значениях критерия «С». Достаточных объяснений данного факта не приводится. Далее, отсутствует анализ влияния параметров процесса волочения на величину критерия разрушения «С» в области значений А < 1,2 и А >2,0, нет практических рекомендаций по использованию критерия разрушения «С» при проектировании маршрутов волочения проволоки и, наконец, результаты моделирования не сопоставлялись с результатами испытаний готовой проволоки.

Цель настоящей работы - исследование с применением программного комплекса «DEFORM» влияния геометрического параметра ОД и коэффициента трения на величину критерия разрушения «С» при волочении высокоуглеродистой проволоки и экспериментальная проверка результатов.

Для этого было проведено компьютерное моделирование процесса однократного волочения высокоуглеродистой патентированной заготовки диаметром d0 на диаметр d1. При этом изменялась величина еди-

ничной деформации є, геометрия волочильного инструмента (полуугол рабочей зоны а), условия трения (коэффициент трения і-) для различных групп диаметров. Экспериментальная проверка осуществлялась на первом блоке волочильного стана UDZSA 2500/7 на скорости 1 м/с. В качестве смазочного материала использовался ЬиЬгі:Ш 7001. После процесса волочения на холоднотянутой проволоке по стандартным методикам исследовался комплекс механических свойств: предел прочности, относительное сужение, относительное удлинение.

Компьютерное моделирование осуществлялось в программной среде «DEFORM-2D» при следующих условиях:

- материал проволоки - пластичное тело, упрочняющееся по эмпирической кривой. Объёмные силы инерции и тяжести не учитывались. Упругое воздействие на инструмент также не учитывалось;

- материал волоки - абсолютно жёсткое тело. Деформационный разогрев проволоки и разогрев на контактной поверхности не учитывался;

- кривая пластического течения для моделирования была взята для конкретного материала на основе экспериментальных данных.

Условия проведения эксперимента и анализируемые параметры приведены в табл. 1

На основании полученных данных моделирования по влиянию фактора формы ОД А на напряжённое состояние в очаге и критерий разрушения «С» область значений А, при которых было проведено исследование, можно условно разделить на три подобласти: А < 1,2; 1,20< А <2,0; А >2,0. Далее рассмотрено влияние формы ОД и коэффициента трения Ї на величину критерия разрушения в каждой из подобластей значения А.

Область значений формы ОД 1,2 < А <2,0 - это на сегодняшний день «рабочая» область при волочении проволоки. Характеризуется она тем, что при уменьшении А снижается значение az на оси проволоки и также уменьшается значение критерия разрушения «С». Аналогичные результаты были получены в работах А. Миленина и др. [5-7], где с помощью программного комплекса «Drawing-2D» была исследована указанная область значений А. В качестве критерия разрушения при моделировании был выбран критерий В.Л. Колмогорова [6]. Снижение значение А в указанном диапазоне значений приводит к более равномерной пластической деформации, повышая пластические свойства холоднотянутой проволоки, что подтверждается анализом комплекса прочностных и пластических свойств холоднотянутой проволоки [9,10].

В «укороченном» ОД при А < 1,2 анализ влияния величины единичной деформации е на критерий разрушения «С» показывает, что увеличение е, при фиксированном значении показателя А (обеспечивается изменением а), приводит к увеличению ог на оси проволоки и, соответственно, увеличению значения критерия разрушения «С».

Так, например, при волочении заготовки диаметром ё0 - 3,20 мм (е - 34%, а - 5°) критерий разрушения С = 0,17, тогда как при волочении заготовки диаметром ё0 - 1,85 мм (е - 25°%, а - 3,5°) критерий разрушения С = 0,10. Значение фактора формы ОД и в том, и в другом случае одинаково Д=0,84. Аналогично при волочении заготовки диаметром ё0 - 3,20 мм (е - 34%, а - 7°) критерий разрушения С = 0,20, тогда как при волочении заготовки диаметром ё0 - 1,85 мм (е - 25%,а - 5°) критерий разрушения С = 0,13. Значение фактора формы ОД и в том, и в другом случае одинаково Д=1,20 (рис. 1).

Таким образом, обеспечение равномерности деформации за счёт повышения величины частного обжатия, при прочих равных условиях, приводит к увеличению значения растягивающих напряжений на оси проволоки и, соответственно, увеличивает

значение критерия разрушения «С», повышая риск образования центральных трещин.

В области значений А < 1,2 уменьшение угла волочильного инструмента приводит к повышению значения ог (От) на оси протягиваемого образца, при этом значение критерия разрушения «С» практически не изменяется.

Для примера рассмотрен процесс волочения проволоки диаметром ё0 = 5,00 мм, е = 36% и диаметром ё0 = 3,20 мм, £ = 35%, при а = 7, 6, 5, 4° (рис. 2).

Таблица 1

Материал и условия проведения эксперимента

Номер серии Начальный диаметр d0, мм Вид термической обработки (покрытие) Конечный диаметр d1, мм Изменяемый параметр Анализируемые показатели

Механические свойства Напряжения в очаге

1 5,00 Патенти- рование (бура) 4,00 Угол волочильного инструмента Предел прочности СТв, относительное удлинение б, относительное сужение ф, число перегибов ь Главные нормальные напряжения (^(продольные), (^(радиальные), гидростатическое давление am, критерий разрушения «С», эффективная деформация («Von Mises»). Все показатели рассчитывались по максимальным значениям на оси проволоки

2 3,20 3,00 2,80 2,60 Форма очага деформации

3 1,85 Патенти-рование (бура, латунь, без покрытия) 1,75 1,68 1,60 Форма очага деформации, коэффициент трения

4 1,14 1,08 1,03 0,985

^циничная деформация, %

Рис. 1. Зависимость критерия разрушения «С» от величины единичной деформации при фиксированном значении Д

Фактор формы очага

Рис. 2. Зависимость изменения гидростатического напряжения От от фактора формы ОД Д:1 - ^ = 5,00 мм, г = 36%;

2 - ^ = 3,20 мм, г = 35%

Несмотря на явное влияние формы ОД в области значений А < 1,2 на величину ст (^) на оси проволоки, влияние его на критерий разрушения незначительно. Так, например, изменение угла ас 4 до 7° при D0 - 5,00 мм, е - 36% (соответствующее изменение фактора формы очага деформации А с 0,63 до 1,10) приводит к увеличению значения критерия разрушения «С» с 0,19 до 0,21 и с 0,17 до 0,20 при D0 - 3,20 мм, е - 35%. Такое незначительное изменение значения «С» обусловлено тем, что область значений фактора формы ОД А < 1,2 при волочении характеризуется высокой степенью эффективной деформации. При этом становится незначительной разница в значении критерия разрушения «С» при действии высоких растягивающих напряжений на оси проволоки

Полученные результаты моделирования подтверждаются экспериментальными данными. Снижение значений угла ас 7 до 4° при волочении проволоки диаметрами ё0 5,00 и 3,20 мм со степенью деформации е 36 и 35% соответственно, т.е. когда процесс осуществляется при значениях фактора ФОД А < 1,2, приводит к снижению комплекса пластических свойств проволоки (относительное удлинение, суже-

ние, число перегибов и скручиваний). Происходит это, несмотря на повышение равномерности пластической деформации при снижении угла а, степень равномерности которой была исследована с помощью измерения микротвёрдости в поперечной плоскости шлифа холоднотянутой проволоки [9].

В «удлинённом» ОД (А >2,0) при уменьшении А снижается значение cz на оси проволоки так же, как и в области значений 1,2 < А <2,0. Однако при этом не происходит существенного изменения критерия разрушения «С» по той же самой причине, что и в области значений А < 1,2, т.е. в результате высоких значений az на оси проволоки. Так, например, при волочении заготовки диаметром ё0 = 2,80 мм, е = 14% изменение ас 4 до 7° приводит к увеличению значения ^ с 675 до 908 Н/мм2 с соответствующим увеличением от с 142 до 396 Н/мм2 (рис. 3). Данному трёхкратному увеличению гидростатического давления от соответствует незначительное изменение критерия разрушения «С» в пределах 0,14-0,15.

Результаты моделирования процесса волочения на всех сериях опытов показывают, что значение на оси проволоки ^ и от в области значений А >2,0 выше, чем в области значений А < 2,0, но при этом значение критерия разрушения «С» ниже. Таким образом, с одной стороны, при волочении в области значений А > 2,0 риск образования центральных трещин и разрывов повышается, поскольку повышается значение ог и от на оси проволоки, но, с другой стороны, величина критерия разрушения «С» ниже, чем в серии опытов при А < 2,0.

Далее приведён анализ напряжённого состояния в ОД при волочении заготовки ё0 = 2,60 мм при А = 0,67 (С - 0,179), А =1,47 (С - 0,16), А = 3,30 (С - 0,15). Рассмотрим для сравнения значения главных нормальных напряжений ^ и и значение гидростатического напряжения от на оси проволоки (рис. 4-6), где (Ь0-Ь1) - длина ОД при Д=3,30, (Ь0-Ь2) при Д=1,47 и (Ь0-Ь3) при Д=0,67.

3,30

Факгор формы очага

Рис. 3. Зависимость напряжения растяжения (1) и гидростатического давления От (2) от формы ОД

при ^ = 2,80 мм, £ = 14%

0

2,36

2,83

Напряжение, Н/кв.мм

Рис. 4. Распределение Oz по длине ОД: 1 - Д = 3,30, 2 - А =1,47, 3 - Д= 0,67

Рис. 5. Распределение or по длине ОД: 1 - А =3,30, 2 - А =1,47, 3 - Д= 0,67

Рис. 6. Распределение am по длине ОД: 1 - А =3,30, 2 - А =1,47, 3 - Д= 0,67

Анализ полученных результатов показывает, что в «укороченном» ОД (А = 3,30) значение oz и om на оси проволоки выше, чем в «удлинённом» очаге (см. рис. 4-6), и на оси возникает зона всестороннего растяжения, причём значение cm в очаге меняет свой знак с отрицательного значения на положительное, а затем опять на отрицательное (рис. 6, кривая 1). В отличие от этого в «удлинённом» ОД при волочении значение cm меняет знак с отрицательного на положительный на выходе из очага (рис. 6, кривая 3).

Таким образом, с одной стороны, установлено, что вероятность образования осевых трещин при волочении проволоки в «укороченном» очаге выше, с другой стороны, значение критерия разрушения «С» ниже. Объяснением данного противоречия служит то, что величина критерия разрушения «С» во многом зависит от степени эффективной деформации («Von Mises» в терминологии DEFORM). В случае волочения проволоки при А = 3,30 степень эффективной деформации составляет 0,15, а в случае волочения при А = 0,67 степень эффективной деформации составляет

0,40. А поскольку значение критерия «С» численно равно площади под крист

вой «- эффективная деформация», ст

то в случае волочения проволоки в «укороченном» очаге эта площадь меньше, чем при волочении в «удлинённом», несмотря на более высокое в первом случае значение oz, (рис. 7).

Исходя из приведённых данных, можно предположить, что в «укороченном» очаге (А >2,0) уменьшение значения критерия разрушения «С» не означает снижения вероятности образования осевых трещин и разрывов, что подтверждается анализом механических свойств проволоки. Пластические свойства проволоки, протянутой в «укороченном» ОД, понижены по сравнению с проволокой, протянутой при 1,2 < Д< 2,0 [9, 10].

Для исследования влияния коэффициента трения на величину критерия разрушения были протянуты образцы проволоки диаметром d0 1,85 и 1,14 мм с разным типом подсмазочного покрытия (бура, латунь) и без покрытия. Соответственно для расчётов напряжённого состояния в ОД были приняты коэффициенты трения при волочении бурирован-ной, латунированной и заготовки без покрытия, равные f = 0,08; 0,10 и 0,12. В

зависимости от фактора формы ОД А было исследовано влияние коэффициента трения на критерий разрушения «С». По результатам моделирования установлено, что при волочении проволоки в «укороченном» очаге (Д=3,77) значение критерия разрушения «С» практически не зависит от коэффициента трения, в то время как при Д=1,81, Д=0,84 при увеличении коэффициента трения значение критерия разрушения повышается (рис. 8).

причине высоких значений растягивающих напряжений на оси проволоки. В данном случае более наглядно вероятность образования центральных обрывов отображает отношение величины гидростатического напряжения к пределу текучести материала.

3. В области значений Д > 2,0 (в «укороченном» очаге) критерий разрушения «С» имеет меньшее абсолютное значение по сравнению с областью значений Д < 2,0. Однако при этом значения гидростатического напряжения в исследуемой области выше. Данное противоречие может быть объяснено более низкой степенью эффективной деформации при волочении в «укороченном» очаге.

4. Увеличение коэффициента трения приводит к повышению значения критерия разрушения «С» в большей степени в «удлинённом» ОД. Происходит это по причине большего влияния пути трения (работы сил трения) при уменьшении фактора формы очага Д.

5. Повышение равномерности пластической деформации в ОД при волочении за счёт увеличения величины единичного обжатия нежелательно, поскольку при этом происходит увеличение значения критерия разрушения «С» и повышается риск образования центральных трещин и надрывов на проволоке. Более предпочтительным является уменьшение угла рабочей зоны волочильного инструмента.

6. Характер напряжённого состояния в ОД при волочении проволоки, а также значение критерия разрушения практически не зависят от абсолютного диаметра протягиваемой проволоки.

7. Результаты моделирования процесса волочения, характер напряжённого состояния в очаге деформации подтверждаются экспериментальными данными механических свойств холоднотянутой проволоки.

Список литературы

Пресняков А.А. Очаг деформации при обработке металлов давлением. Алма-Ата: Наука, 1988. 136 с. Грудев А.П. Теория прокатки: учебник для вузов / А.П. Грудев. М.: Металлургия, 1988. 240 с.

3. Технология процессов обработки металлов давлением / П.Н. Полухин, А. Хензель, В.П. Полухин; под ред. Полухина П.Н. М.: Металлурги, 1988. 408 с.

Бэкофен В. Процессы деформации. М.: Металлургия, 1977. 288 с. Publications of Laboratory of Computational Mechanics (LCM). [Электронный ресурс]. URL:

http://home.agh.edu.pl/~milenin/StronaPracowniMilenin/Publications/ publMilenin.htm

Milenin Andriej. FEM simulation of wire fracture phenomena during multipass drawing / Andriej Milenin, B.P. Gautham, S. Goyal, J. Pilarczyk, Z. Muskalski // Wire Journal. 2008. October. P. 93-99.

Benesova Sonia. Application of Cockcroft-Latham criterion in FEM analysis of wire fracture in conventional drawing of high carbon steel wires / Sonia Benesova, Jan Krnac, Rafat Wtudzik3, Jan W.Pilarczyk [Электронный ресурс]. URL:

http://www.isvav.cz/resultDetail.do;jsessionid=06462BBDED95C2355FE665 84A878EA04?rowId=RIV%2F49777513%3A23210%2F08%3A43898515!RI V12-MSM-23210___

o'

<j

-2,000 J-----------------------------------------------------

Рис. 7. Зависимость критерия разрушения «С» отстепени эффективнойдеформации: 1 - Д=3,30, 2 - Д=0,67

-------------------------------------------------------------- 1.

Рис. 8. Зависимость критерия разрушения «С» от коэффициента 2 трения: 1 -Д=0,84; 2 - Д=1,81; 3 - Д=3,77

Выводы:

1. В «рабочей» области значений 1,2 < Д <2,0 4

критерий разрушения «С» наглядно отображает вероятность образования трещин и разрывов на оси проволоки, что подтверждается имеющимися в литерату- 6

ре данными. При этом наблюдается хорошая корреляционная зависимость между значением гидростатического напряжения на оси протягиваемой проволоки и 7.

критерием разрушения «С».

2. В области значений фактора формы ОД Д< 1,2 (в «удлинённом» очаге) величина критерия разрушения «С» незначительно зависит от изменения Д по

8. Cockcroft M.J. Ductility and workability of metals / Cockcroft M.J., Latham D.J. // Journal of the institute of metals. 1968. Vol. 96. P. 33-39.

9. Столяров А.Ю., Харитонов B.A. Влияние формы очага деформации и режимов волочения на пластичность высокоуглеродистой проволоки // Обработка сплошных и сложных материалов: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. М.В. Чукина. Магнитогорск: МГТУ, Вып. 35. 2008. С. 60-67.

10. Столяров А.Ю., Харитонов В.А. Влияние масштабного фактора на свойства проволоки под металлокорд // Метиз. 2010. №3 С. 15-18.

References

1. Presnyakov A.A. The deformation in metal forming. Alma-Ata: Science. 1988. 136 p.

2. Grudev A.P. Theory rolling: Textbook for Universities. M.: Metallurgy, 1988. 240 p.

3. The technology of metal forming / P.N. Polukhin, A.Henzel, V.P. Polukhin; ed. Polukhina P.N. M.: Metallurgy. 1988. 408 p.

4. Bekofen B. Process of strain. Moscow: Metallurgy, 1977. 288 p.

5. Publications of Laboratory of Computational Mechanics (LCM). [Electronic

resource]. URL: http://home.agh.edu.pl/ ~ milenin / StronaPracowniMilenin / Publications / publMilenin.htm

6. Milenin Andriej. FEM simulation of wire fracture phenomena during multipass drawing / Andriej Milenin, B.P. Gautham, S. Goyal, J. Pilarczyk, Z. Muskalski / / Wire Journal. 2008. October. P. 93-99.

7. Benesova Sonia. Application of Cocksroft-Latham criterion in FEM analysis

of wire fracture in conventional drawing of high carbon steel wires / Sonia Benesova, Jan Krnac, Rafat Wludzik3, Jan W.Pilarczyk [electronic resource]. URL:

http://www.isvav.cz/resultDetail.do;jsessionid=06462BBDED95C2355FE6 6584A878EA04?rowId=RIV%2F49777513%3A23210%2F08%3A4389851 5IRIV12-MSM-23210________

8. Cockcroft M.J. Ductility and workability of metals / Cocksroft MJ, Latham DJ // Journal of the institute of metals. 1968. Vol. 96. P. 33-39.

9. Stolyarov A.Y., Kharitonov V.A. Effect of the deformation zone and modes of drawing on the plasticity of high carbon wire // Processing of continuous and complex materials. №35. Intercollege, Sat. Nauchn. tr. / ed. Prof. M.V. Chukin Magnitogorsk: MGTU, 2008. P. 60-67.

10. Stolyarov A.Y., Kharitonov V.A. Size effect on the properties of the wire for steel cord // Metiz. 2010. №3 P. 15-18.

УДК 621.778:539.4.015.3 Герасимов В.Я., Парышев Д.Н.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ АТЕРМНЧЕСКОГО РАЗУПРОЧНЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ВОЛОЧЕНИИ СТАЛЬНЫХ ПРУТКОВ

Аннотация. Установлены закономерности атермического разупрочнения металла при изготовлении калиброванной стали. На примере волочения прутков из стали 10кп найдены границы деформирования металла с предельными обжатиями 0,07 и 0,20 и оптимальным обжатием 0,10, что подтверждается изменением плотности, удельного электрического сопротивления и электропроводности.

Ключевые слова: волочение, стальные прутки, обжатие, плотность, удельное электрическое сопротивление, электропроводность.

Gerasimov V.Y., Paryshev D.N.

REGULARITIES OF ATHERMIC METAL WEAKENING DURING DRAGGING OF STEEL RODS

Abstract. Regularities of athermic metal weakening during manufacturing of calibrated steel have been found out.At the example of rods dragging made of 10kp steel there were limits of metal deformation found with limiting drafts of 0,07 and 0,20 and optimal draft of 0,10 that is confirmed with density, specific electric resistivity and electric conductivity changes.

Keywords: dragging, steel rods, draft, density, specific electric resistivity, electric conductivity.

В работе [1] установлены закономерности упрочнения металла при волочении стальных прутков. В работе [2] деформационное разупрочнение металла названо атермическим разупрочнением, которое может проявляться несколько раз при осуществлении непрерывного деформационного процесса.

В работе [3] показано влияние наклепа на изменение деформированного объема и соответственно плотности, а также удельного электрического сопротивления.

В настоящей работе исследованы процессы деформационного упрочнения металла при волочении стальных прутков и проявляющегося атермического разупрочнения на локальном и интегральном уровнях.

На первом этапе определяли физические свойства деформируемого и упрочняемого металла при волочении прутков из отожженной стали 10кп - плотность, удельное электрическое сопротивление и электропроводность.

При проведении экспериментов определяли изменение плотности Аё, %, и удельного электрического сопротивления р/ро в относительных единицах с помо-

щью электроизмерительной установки, собранной по схеме двойного моста Томсона [1] (р0 - удельное электрическое сопротивление для отожженного металла).

Эти параметры характеризуют свойства металла на интегральном уровне (рис. 1), и по их изменению можно установить закономерности атермического разупрочнения при волочении прутков.

Получен экстремальный характер изменения плотности и электрического сопротивления для деформированного металла с двумя максимумами и одним минимумом на графических зависимостях 1 и 2. При этом первый максимум соответствует преимущественному уплотнению и упрочнению металла в периферийной зоне на протянутых прутках при первом предельном обжатии е1 = 0,07 при повышении физических свойств соответственно на 0,8 и 30% при сравнении с отожженным металлом.

Второй максимум на графиках появляется при во -лочении со вторым предельным обжатием 82 = 0,20 и ему соответствует преимущественное и достаточно интенсивное упрочнение металла в центральной зоне вблизи продольной оси протянутых прутков. При