DOI: 10.52150/2522-9117-2026-40-029
В. Г. Раздобрєєв1, к.т.н., с.н.с., ORCID 0000-0001-7402-7992
К. Ю. Ключніков1, м.н.с., ORCID 0000- 0003-2465-3244
Д. Г. Паламар1, м.н.с., ORCID 0000-0002-9503-3248
О. І. Лещенко1, м.н.с., ORCID 0000- 0003-1877-8358
О. П. Іванов1, к.т.н., доц., вед. інж., ORCID 0000-0003-1259-6377
1 Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України
* Автор для листування: v_razdobreev@ukr.net
МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСУ ЗНАКОЗМІННОЇ ДЕФОРМАЦІЇ ПРОФІЛЮ СТРІЧКОВОГО ТИПУ У ТРЬОХРОЛИКОВОМУ ЗГИНО-РОЗТЯГУВАЛЬНОМУ ПРИСТРОЇ
Анотація. Використання високоточних профілів у сучасному машинобудуванні має велике значення з погляду підвищення якості виробів, що випускаються, і значного зниження собівартості їх виробництва. В Україні виробництво високоточних профілів вкрай обмежене, а виробництво профілів стрічкового типу взагалі відсутнє. В світовій практиці виробництва профілів стрічкового типу можливо різними способами: гарячою прокаткою, гарячим пресуванням, холодною прокаткою або волочінням в монолітних або роликових волоках. Роликові волоки для виробництва фасонних профілів мають перевагу перед монолітними волоками, так як можливе більша величина обтиску за один перехід. Крім цього волочіння в роликових волоках відбувається в непривідних роликах у поєднанні з екологічно чистими способами термічної обробки без використання шкідливих охолоджуючих середовищ у вигляді мастил, розплавів свинцю, солей та кислоти. Разом з тим, особливості умов пластичної рівноваги металу осередку деформації при плющенні круглої заготовки волочінням в роликових волоках стримують освоєння нових профілів, у тому числі профілів стрічкового типу із відношенням їх ширини до товщини більше двох. Це пов’язано з тим, що нерівномірність обтиснення дроту-заготовки призводить до нерівномірному розподілу напружень за перерізом профілю: у середній частини – стискування, у кромок – розтягування, а наявність тягового зусилля збільшує зони дії напружень, що розтягують і їх величину в об’ємі осередку деформації та, зрештою, за певних умов спричиняє суттєве зниження пластичності і руйнування кромок готового профілю. Підвищити пластичність металу можливо двома способами – термічним і механічним. Термічний спосіб, якій широко застосовується в промисловості, потребує значних витрат енергії. У той же час попередні дослідження, які були проведені в тому числі в ІЧМ НАНУ, показали, що підвищити пластичність металу можливо способом знакозмінного деформування профілів, застосував для цього, наприклад, обладнання для рихтування профілів або окалинозламувача. При цьому результати конкретних досліджень впливу параметрів процесу знакозмінного деформування металу на величину напружень і характер їх розподілу за перерізом профілю стрічкового типу у розглянутих публікаціях відсутні. Мета досліджень полягала в послідовному аналізі напруженого стану металу на всьому протязі фактичного осередку деформації з урахуванням зовнішніх зон за допомогою розробленої та перевіреної на адекватність математичної моделі розрахунку напружено-деформованого стану металу. Встановлено, що механізм виникнення залишкового напруження обумовлено величиною пластичної деформації та неоднорідністю розподілу деформацій по товщині профілю при знакозмінній деформації в процесі його протягування через ЗРП. За результатами моделювання визначено, що максимальні значення залишкових повздовжніх напружень, які сформовані по перерізу профілю після виходу з ЗРП менше у 1,4 рази не залежно від знаку напружень в порівнянні з максимальними повздовжніми напруженнями, які утворюються під натискним роликом. Показано, що максимальний рівень пластичних деформацій спостерігається спочатку знакозмінної деформації в пристрої ЗРП зі зменшенням їх рівня на виході з ЗРП забезпечують зменшення значень залишкових напружень, потенційної енергії в штабі зі сталі Ст.08.
Ключові слова: знакозмінна деформація, профілі стрічкового типу, роликова волока, згино-розтягувальний пристрій (ЗРП), напруження стискування, напруження розтягування.
Посилання для цитування: Моделювання процесу знакозмінної деформації профілю стрічкового типу у трьохроликовому згино-розтягувальному пристрої / В. Г. Раздобрєєв, К. Ю. Ключніков, Д. Г. Паламар, О. І. Лещенко, О. П. Іванов. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2026. Вип. 40. С. 484-500. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2026-40-029
References
1. TU 3–939–81. Steel velvet tape for piston rings. Group B34. Registered with VIFS on 24.09.81. – 2224451. – Entered from 01.10.81.
2. Argunov, V. N., Ermanyuk, M. Z., Petrov, A. I., & Kharitonovich, M. V. (1989). Calibration of shaped profiles. Metallurgy.
3. Slavin, V. S., Norets, A. I., & Smushkevich, L. E. (2013). Effective technologies for the production of high-precision fashioned profiles. Prague.
4. Zhelezkov, O. S., Mukhametzyanov, I. Sh., Malakanov, S. A., & Tyulenev, D. G. (2017). Formation of trapezoidal wire using flattening and drawing in a two-roller die. Blank production in mechanical engineering, (6), 267-270.
5. Zhuchkov, S. M., Baryshev, E. V., Lokhmatov, A. P., Lutsenko, V. A., & Klyuchnikov, K. Yu. (2009). Creation of an energy-saving and environmentally friendly section for preparing metal for cold deformation into profiles of simple and complex sections. Science and Innovations, 5(6), 36-47.
6. Klyuchnikov, K. Yu., Razdobreev, V. G., Leshchenko, A. I., & Palamar, D. G. (2021). Development of a resource-saving technology of production of strip-type profiles by drawing in roller dies using dummy passes. Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information, 77(9), 1054-1062. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2021-9-1054-1062
7. Razdobreev, V. G., Kluychnikov, K. Yu., Leschenko, A. I., Palamar, D. G., & Vorobei, S. О. (2023). Production Efficiency of Ribbon-Type Sections by the Drawing Method in Doubled-Roll Roller Dies. Sci. innov., 19(6), 40-50. https://doi.org/10.15407/scine19.06.040.
8. Gulko, V. I., Voitsekhovsky, V. A., & Grigoriev, A. K. (1989). Production of profiles and wire in roller dies. Udmurtia.
9. Parusov, E. V., Gubenko, S. I., Sichkov, O. B., Razdobreev, V. G., & Palamar, D. G. (2017). About the influx of a sign of change, taken with a rebuke, to the replacement of mechanical authorities with rebellious rolling. Metal science and thermal processing of metals, (3), 23-49.
10. Razdobreev, V. G., Prikhodko, I. Yu., Klyuchnikov, K. Yu., Palamar, D. G., & Leshchenko, O. I. (2023). Selection of methods for determining energy-power parameters in the process of drawing the staff through a bending-tensioning device. Fundamental and applied problems of ferrous metallurgy, (37), 358-373. DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2023-37-358-373
11. Dolzhansky, A. M., Lomova, O. B., & Ermakova, O. S. (2008). Method for calculating parameters of die-free drawing of steel wire rod in a roller scale breaker. Metallurgical and mining industry, (2), 53-57.
12. Bitkov, V. V. (2004). Technology and machines for wire production. UrO RAN.
13. Kokovikhin, Yu. I. (1995). Tekhnologiya staleprovolochnogo proizvodstva. Tekhnika.
14. Tarnovsky, I. Ya., Pozdeev, A. A., & Kolmogorov, V. L. (1963). Variational principles of mechanics in the theory of metal forming. Metallurgizdat.
15. Tarnovsky, I. Ya., Pozdeev, A. A., & Tarnovsky, V. I. (1971). Variational methods in the theory of pressure processing. Strength and plasticity. Nauka, 175-178.
16. Razdobreev V., Kluychnikov, K., Palamar, D., Leschenko, A. & Ivanov A. (2025). Modeling of the stressed state of metal during variable deformation of the staff in a bending-tension device, Modern problems of mechanics in special-purpose structures. Dnipro, NTU “Dnipro Polytechnic”.
17. Razdobreev, V. G., Kluychnikov, K. Yu., Leschchenko, A. I., Palamar, D. G., & Ivanov, A. P. (2025). Mathematical modeling of variable deformation of the strip, Problems of mathematical modeling. Kamyanske, DSTU
Рукопис надійшов до редакції / Received 11.10.2025
Рекомендовано до друку / Accepted 28.05.2026
Опубліковано / Published 30.05.2026
