Исследование влияния механотермической обработки на релаксационную стойкость высокопрочной арматуры

Применение сопутствующей (текущей) системы координат совместно с начальной системой отсчёта даёт возможность проследить изменение длины и направление волокна вдоль очага деформации и оценить неоднородность деформации металла в рабочем канале волоки.

Библиографический список

пособие для вузов. М.: Металлургия, 1987. 352 с.

2. Губкин С.И. Пластическая деформация металлов. Т. 3. М.: Ме-таллургиздат,1960. 306 с.

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

ности металлов при обработке металлов давлением. М.: Металлургия,

стичность холоднодеформированной стали. Киев. Наукова думка. 1974.

7. Гурьянов Г.Н. Характер деформации перлитных колоний в различных областях рабочего канала волоки при волочении проволоки // Метизы. 2011. №01 (23). С. 38-41.

УДК 621.789 : 666.982.24 А.Г. Корчунов, Д.К. Долгий

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МЕХАНОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА РЕЛАКСАЦИОННУЮ СТОЙКОСТЬ ВЫСОКОПРОЧНОЙ АРМАТУРЫ

Высокопрочная арматура как один из важнейших видов метизной продукции характеризуется целым комплексом физико-механических свойств. На ряду с высокими значениями механических характеристик, таких как временное сопротивление разрыву, предел текучести, относительное удлинение, одним из важнейших свойств высокопрочной арматуры, работающей в условиях циклических нагрузок, является устойчивость к релаксации напряжений. Эффективным способом для снятия остаточных напряжений в арматурной стали после проведения операций

холодной деформации: волочения и нанесения периодического профиля -является механотермическая обработка (МТО), которая, в сущности, представляет собой нагрев до температур отпуска (250 - 420 °С) и одновременное натяжение. Данная стабилизация напряженного состояния в стали обеспечивает повышение релаксационной стойкости материала. Поиск оптимальных режимов МТО является важнейшей задачей, решение которой позволит получать высокопрочную арматуры с высокой релаксационной стойкостью и повышенным уровнем механических свойств [1-2].

Под релаксацией напряжений (от латинского ге1ахайо - ослабление) понимается процесс самопроизвольного снижения напряжений в материале при сохранении неизменной величины его общей деформации. Релаксация по своей природе тесно связана с ползучестью, она имеет и отличительные особенности. Основное условие релаксации напряжений можно записать в следующем виде (при = :::-": :

= + = const,

где - начальная (общая) деформация; - упругая деформация; -

остаточная (пластическая) деформация, накапливающаяся процессе релаксации.

Это выражение характеризует постоянство общей деформации, равной в любой момент сумме упругой и пластической деформаций.

С течением времени в нагруженном образце упругая составляющая суммарной деформации снижается, а пластическая растет. На рисунке 1 схематически представлена данная зависимость.

Рис. 1. Изменение упругой и пластической составляющих общей деформации Ер в процессе релаксации напряжений

Условие постоянства общей деформации при релаксации напряжений можно представить следующим образом: Ае = О. Тогда = + = 0 или = —В соответствии с законом Гука изменение упругой деформации Л^ин, можно записать в виде выражения

Мл

Лег/Е, откуда Лег = ЕЛ^ц. С учетом равенства

вы-

полним формальное преобразование: ¿и = Е(— Здесь Л о" представляет собой изменение в процессе релаксации воздействующего напряжения и его можно выразить как _." = г: - где г: - начальное, а -

текущее (его еще называют релаксационным) напряжения.

Из этого выражения следует, что постепенное накопление пластической деформации (при неизменности суммарной) должно сопровождаться фактическим снижением воздействующего напряжения о. Типичная кривая релаксации напряжений приведена на рис. 2 [3].

Рис. 2. Кривая релаксации напряжений

Для определения влияния МТО на релаксационную стойкость высокопрочной арматуры диаметром 9,6 мм из стали марки 80Р производства ОАО «Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ» были проведены испытания на релаксацию напряжений в течении 1000 часов. Испытания проводились в ЗАО «КТБ ЖБ», г. Москва на образцах высокопрочной арматуры выполненной с применением МТО по следующему режиму:

- температура нагрева 380° С;

- усилие натяжения 44100 Н;

- скорость обработки 70 м/мин.

Механические свойства образцов высокопрочной арматуры диаметром 9,6 мм из стали марки 80Р представлены в табл. 1.

Таблица 1

Механические свойства образцов высокопрочной арматуры

образца Временное сопротивление разрыву, Н/мм2 Предел текучести, о02, Н/мм2 Относительное удлинение, 5i0, %,

1 1631 1406 7,6

2 1627 1408 7,3

3 1632 1405 7,2

4 1624 1403 8,1

Испытания на релаксацию напряжений образцов высокопрочной арматуры проводили при начальной нагрузке 70 % от временного сопротивления разрыву.

Для проведения испытаний использовали динамометрические рамы конструкции НИИЖБ типа РД-10. Предэксплуатационное техническое обслуживание рамок включало разборку испытательного оборудования, проверку его комплектации и качества резьбовых соединений, замену смазки трущихся деталей и последующую его сборку. Сюда же входила подготовка цанговых зажимов для проведения испытаний по ГОСТ 23117-91 «Зажимы полуавтоматические для натяжения арматуры железобетонных конструкций. Технические условия», устанавливаемых на концы испытываемых образцов.

Метрологическое обслуживание (поверку) динамометрических рам осуществляли не менее, чем трехкратным поэтапным нагружением-разгружением в планируемом диапазоне усилий на универсальной испытательной машине «Амслер-50».

Испытания на релаксацию напряжений проводились по методике ГОСТ 28334 «Проволока и канаты стальные для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций. Метод испытания на релаксацию при постоянной деформации».

Значения фактических начальных усилий Р8р, начальных напряжений Оф а также опытные данные о релаксации напряжений на базе выдержки до 1000 часов включительно в образцах высокопрочной арматуры приведены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты испытаний на релаксацию напряжений образцов высокопрочной арматуры

№ образца Рв,кН Р^кН Релаксация напряжений, % за 1000 часов

1 128,04 89,63 3,2

2 128,03 89,63 3,1

3 128,03 89,63 2,9

4 128,03 89,63 3,1

На рис. 3 изображена кривая релаксации напряжений образца № 1 в течение проведения испытания (1000 часов).

Рис. 3. График зависимости релаксации напряжений от длительности испытаний высокопрочной арматуры диаметром 9,6 мм из стали марки 80Р

Из рис. 3 наглядно видно, что в процессе испытаний за первые 150 часов наблюдается процесс интенсивной релаксации напряжений (уровень релаксации напряжений достигает значения 2,45 %). После чего процесс релаксации существенно замедляется и по истечении 600... 700 часов испытаний кривая на графике приобретает линейный вид и релаксации напряжений практически не происходит.

Результаты испытаний показали, что во всех образцах высокопрочной арматуры, прошедших МТО, релаксация напряжений не превышает 4 % (среднее значение по 4 образцам составляет 3,1 %), что соот-

ветствует требованиям ТУ 0930-011-01115863-2008. Данный уровень релаксационной стойкости в высокопрочной арматуре достигается за счет снижение макронапряжений и микроискажений, а также за счет перераспределения дислокаций в ходе проведения операции МТО.

Однако остаются важными задачами определение влияния различных режимов МТО на динамику изменения релаксационной стойкости высокопрочной арматуры, что требует проведение дальнейших испытаний. Также важной задачей является дальнейшее изучение механизмов влияния температуры нагрева и усилия натяжение в процесс МТО на изменение механических свойств и релаксационной стойкости высоко-

Работа проведена в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства, выполняемого с участием российского высшего учебного заведения (договор 13.G25.31.0061), программы стратегического развития университета на 2012 — 2016 гг. (конкурсная поддержка Минобразования РФ программ стратегического развития ГОУ ВПО), а также гранта в форме субсидии на поддержку

Библиографический список

1. Барышников М.П., Долгий Д.К., Куранов К).К., Зайцева М.В. Исследование процесса механотермической обработки арматуры из высокоуглеродистых сталей // Сталь. 2012. № 2. С. 89 - 92.

2. Долгий Д.К., Корчунов А.Г., Барышников М.П. Моделирование процесса стабилизации высокопрочной холоднодеформированной арматуры // Вестник МГТУ им Г.И. Носова. 2012. № 2. С. 43 - 45.

3.Физическое металловедение: Учебник для вузов. Грачев C.B., Бараз В.Р., Богатов A.A., Швейкин В.П. - Екатеринбург: Изд-во Уральского государственного технического университета - УПИ, 2001. 534 с.

УДК 658.562.4

А.Г. Корчунов, A.B. Лысенин

ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова»

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ РЕЗУЛЬТАТИВНОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Производство металлических изделий является многооперационным процессом и базируется на использовании энергозатратных технологических операций (холодная пластическая деформация, горячая пласти-