Деформовність маловуглецевого дроту в процесі його багатоступінчастого холодного волочіння

Abstract

Метою роботи є виконання аналізу розподілу деформацій по перерізу, особливостей шляхів деформування, а також здійснення оцінки деформовності дроту з типових для сучасного ринку маловуглецевих сталей G3Si1 та Св-08Г2С в процесі його багатоступінчастого волочіння. Для аналізу виб-рано один з типових технологічних процесів волочіння з 16-ма переходами, що використовується у виробництві дроту діаметром 0,8 мм з катанки діаметром 5,5 мм. Цей процес реалізовано в реальному виробництві в умовах ПрАТ «ПлазмаТек». Аналіз механіки процесу волочіння здійснено за допомогою методу скінчених елементів. Оцінка деформовності виконувалась з використанням критерію В. А. Огороднікова, що враховує нелінійний характер накопичення пошкоджень, особливості шляхів деформування у вигляді похідних, а також показник напруженого стану, який враховує третій інваріант тензора напружень (об’ємність напруженого стану). Виконано аналіз розподілу деформацій по перерізу через представлення їх у відносних одиницях. Показано, що графіки розподілу деформацій по перерізу практично збігаються для різних переходів та діаметрів заготовок. Коефіцієнт нерівномірності деформацій практично не залежить від кількості переходів та ступеня витягування і сягає 0,87. Проаналізовано шляхи деформування в небезпечній області (на осі дроту) для них характерна значна зміна похідної та кривини траєкторії деформацій. З’ясовано, що напружений стан є об’ємним, а показники, що відображають третій інваріант тензора напружень, зокрема, параметр Надаї–Лоде, практично не змінюються під час волочіння. Побудована обчислювальна схема, що дозволяє врахувати третій інваріант тензора напружень відповідно до критерію деформовності В. А. Огороднікова та оцінити вплив цього інваріанту на деформовність маловуглецевого зварювального дроту в процесі його волочіння в існуючих на практиці маршрутах волочіння і здійснити в подальшому на цій основі оцінку технологічної спадковості у вигляді залишкової пластичності, твердості тощо.

The aim of the work is to analyze the distribution of deformations over the cross section, features of the deformation paths, also is carried out the assessment of wire deformability from low carbon steels typical for the modern market G3Si1 and Sv-08G2S during its multistage cold drawing. For the analysis, one of the typical technological processes of drawing with 16 transitions was selected, which is aimed at the production of wire with a diameter of 0.8 mm from a rod of diameter 5,5 mm. This process is implemented in real production in the PJSC “PlasmaTek” environment. The mechanics of cold drawing process are carried out using the finite element method. The evaluation of deformability was performed using the V. Ogorodnikov criterion, which takes into account the nonlinear nature of damage accumulation, the features of defor-mation paths in the form of derivatives, as well as the stress state indicator, taking into account the third invariant of the stress tensor (volume of the stress state). The analysis of the distribution of deformations in the section through their repre-sentation in relative units carried out. It is shown that the graphs of the distribution of strains over the cross section practical-ly coincide for different transitions and diameters of the workpieces. The coefficient of non-uniformity of deformations practi-cally does not depend on the number of transitions and the degree of stretching and reaches 0, 87. The deformation paths in the hazardous area — on the axis of the wire — are analyzed — they are characterized by a significant change in the derivative and curvature of the deformation territory. It is established that the indicators of the stress state, taking into ac-count the volume of the stress state (in particular, the parameter Nadai–Lode) practically do not change during cold drawing. Сonsidering at third invariant of the stress tensor with the appropriate deformability criterion makes it possible to correctly evaluate the deformability of low-carbon welding wire in its drawing process in existing drawing practices and to further implement on this basis the assessment of technological heredity in the form of residual plasticity, hardness, and ect.

Целью работы является анализ распределения деформаций по сечению, особенностей путей деформирова-ния, а также оценка деформируемости проволоки из типичных для современного рынка малоуглеродистых ста-лей G3Si1 и Св-08Г2С в процессе ее многоступенчатого волочения. Для анализа выбран один из типовых техно-логических процессов волочения с 16-ю переходами, используемый в производстве проволоки диаметром 0,8 мм из катанки диаметром 5,5 мм. Этот процесс реализован на реальном производстве в условиях ЧАО «Плазма-Тек». Анализ механики процесса волочения осуществлен с помощью метода конечных элементов. Оценка де-формируемости выполнялась с использованием критерия В. А. Огородникова, учитывающим нелинейный харак-тер накопления повреждений, особенности путей деформирования в виде производных, а также показатель напряженного состояния, учитывающий третий инвариант тензора напряжений (объемность напряженного состояния). Выполнен анализ распределения деформаций по сечению посредством представление их в относи-тельных единицах. Показано, что графики распределения деформаций по сечению практически совпадают для различных переходов и диаметров заготовок. Коэффициент неравномерности деформаций практически не зависит от числа переходов и степени извлечения и достигает 0,87. Проанализированы пути деформирования в опасной области (на оси проволоки), для них характерно значительное изменение производной и кривизны траектории деформаций. Установлено, что показатели напряженного состояния, учитывающие объемность напряженного состояния (в частности, параметр Надаи–Лоде) практически не изменяются во время волочения. Учет третьего инварианта тензора напряжений при соответствующем критерии деформируемости позволя-ет корректно оценивать деформируемость малоуглеродистой сварочной проволоки в процессе ее волочения в существующих на практике маршрутах волочения и осуществить в дальнейшем на этой основе оценку техно-логической наследственности в виде остаточной пластичности, твердости и т. п.