vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2019-64-2-175-181vestift-438Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕ, МЕХАНИКАMECHANICAL ENGINEERING AND MECHANICSИсследование напряженно-деформированного состояния при поперечно-клиновой прокатке одним инструментомStudy of stress-strain state during cross-wedge rolling with one toolКожевниковаГ. В.KozhevnikovaG. V.

Кожевникова Гражина Валерьевна – доктор технических наук, главный научный сотрудник лаборатории предельной деформируемости и поперечно-клиновой прокатки

ул. Купревича, 10, 220141, Минск

Grazhina V. Kozhevnikova – D. Sc. (Engineering), Chief Researcher of the Laboratory of Extreme Deformability and Cross-Wedge Rolling

10, Kuprevich Str., 220141, Minsk

fti@tut.byФизико-технический институт Национальной академии наук БеларусиPhysical-Technical Institute of the National Academy of Sciences of Belarus201929062019642175181Copyright © Кожевникова Г.В., 20192019Кожевникова Г.В.Kozhevnikova G.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/438

Особенность поперечно-клиновой прокатки одним инструментом заключается в том, что заготовка деформируется одним инструментом и не поддерживается инструментом с противоположной стороны. За пределами контакта заготовки с инструментом по обе стороны инструмента заготовка фиксируется парами верхних и нижних плашек, посредством которых ось заготовки удерживается в постоянном положении. Такие условия прокатки качественно изменяют очаг деформации и, как следствие, напряженно-деформированное состояние.

Качественно оценено изменение напряженно-деформированного состояния путем сравнения полей линий скольжения при традиционной поперечной прокатке двумя инструментами и поперечной прокатке одним инструментом. В отличие от поперечной прокатки двумя инструментами, поперечная прокатка одним инструментом увеличивает на контакте нормальное и среднее напряжение на 7,8–14,5 %, изменяет среднее напряжение в осевой области образца с растягивающего на сжимающее. Это обстоятельство значительно увеличивает ресурс пластичности и позволяет прокатывать металлы с ограниченной пластичностью без вскрытия осевой полости. Методом компьютерного моделирования проведены сравнительные исследования влияния схемы поперечно-клиновой прокатки традиционного процесса и одним инструментом на напряженно-деформированное состояние в осевой области заготовки.

The peculiarity of cross-wedge rolling with one tool is the workpiece deformation with one tool and the fact that the workpiece is not supported with the tool from the opposite side. On both sides of the tool outside the contact with the workpiece, the workpiece is fixed with pairs of upper and lower tools, by means of which the axis of the workpiece is held in a constant position. Such conditions of rolling qualitatively change the deformation zone and, as a result, the stress-strain state.

The change in the stress-strain state was qualitatively estimated by comparing the fields of slip lines in the traditional two-tools cross rolling and one-tool cross rolling. One-tool cross rolling increases the normal and average stress at the contact by 7.8–14.5 %, changes the average stress of the specimen from tensile to compressive one in the axial region. This circumstance significantly increases the resource of plasticity and allows rolling metals with limited plasticity without opening the axial cavity. Comparative studies of the stress-strain state from the traditional two-tools cross-wedge rolling and one-tool cross-wedge rolling in the axial region of the workpiece have been carried out by computer simulation.

пластическое деформированиепоперечно-клиновая прокатканапряженно-деформированное состояниелинии скольженияпластичностьнакопленные деформацииplastic strainingcross-wedge rollingstress-strain stateslip linesplasticitydegree of shear strainReferencesКожевникова, Г. В. Теория и практика поперечно-клиновой прокатки / Г. В. Кожевникова. – Минск: Беларус. навука, 2010. – 291 с.Kozhevnikova G. V. Theory and Practice of Cross-Wedge Rolling. Мinsk, Belorusskaya nauka Publ., 2010. 291 p. (in Russian).Кожевникова, Г. В. Исследование кинематики течения металла при поперечно-клиновой прокатке с использованием компьютерного моделирования / Г. В. Кожевникова // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2013. – № 1. – С. 47–53.Kozhevnikova G. V. Analysis of metal flow kinematics under cross-wedge rolling using computer simulation. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-technichnych navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2013, no. 1, pp. 47–53 (in Russian).Shchukin, V. Y. Cross-wedge rolling at PTI NAS Belarus / V. Y. Shchukin, G. V. Kozhevnikova, V. V. Petrenko // Appl. Mech. Mat. – 2012. – Vol. 201–202. – P. 1198–1202. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.201-202.1198Shchukin V. Y., Kozhevnikova G. V., Petrenko V. V. Cross-wedge rolling at PTI NAS Belarus. Applied Mechanics and Materials, 2012, vol. 201–202, pp. 1198–1202. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.201-202.1198Астапчик, А. С. Исследование пластичности металла заготовок поперечно-клиновой прокатки / А. С. Астапчик, Г. В. Кожевникова // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2014. – № 3. – С. 31–36.Astapchik A. S., Kozhevnikova G. V. Study of metal plasticity of billets processed by cross-wedge rolling. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-technichnych navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2014, no. 3, pp. 31–36 (in Russian).Кожевникова, Г. В. Повышение усталостной прочности валов посредством поперечно-клиновой прокатки / Г. В. Кожевникова, А. О. Рудович, В. Я. Щукин // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. – 2017. – № 12. – С. 19–31.Kozhevnikova G. V., Rudovich A. O., Shchukin V. Y. Improving of fatigue strength of shafts by cross-wedge rolling. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem = Forging and Stamping Production. Material Working by Pressure, 2017, no. 12, pp. 19–31 (in Russian).Щукин, В. Я. Тенденции развития поперечно-клиновой прокатки / В. Я. Щукин, Г. В. Кожевникова // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. – 2016. – № 2. – С. 7–13.Shchukin V. Y., Kozhevnikova G. V. Trends of cross-wedge rolling. Kuznechno-shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem= Forging and Stamping Production. Material Working by Pressure, 2016, no. 2, pp. 7–13 (in Russian).Щукин, В. Я. Белорусская школа поперечно-клиновой прокатки / В. Я. Щукин, Г. В. Кожевникова // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук. – 2016. – № 1. – С. 43–50.Shchukin V. Y., Kozhevnikova G. V. Belarusian cross-wedge rolling school of thought. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya fizika-technichnych navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series, 2016, no. 1, pp. 43–50 (in Russian).Kozhevnikovа, G. Cross-wedge rolling / G. Kozhevnikova. – Minsk: Belorus. nauka, 2012. – 321 p.Kozhevnikovа G. Cross-Wedge Rolling.Minsk, Belorusskaya nauka Publ., 2012. 321 p.Теоретические основы ковки и горячей объемной штамповки / Е. М. Макушок [и др.]. − Минск: Наука и техника, 1968. − 408 с.Makushok E. M., Matusevich A. S., Severdenko V. P., Segal V. M. Theoretical Foundations of Forging and Hot Forging. Minsk, Nauka i tekhnika Publ., 1968. 408 p. (in Russian).Кожевникова, Г. В. Самоустановление сил трения при поперечной прокатке / Г. В. Кожевникова // Трение и износ. – 2016. – Т. 37, № 4. – С. 421–426.Kozhevnikova G. V. Self-setting of forces of friction during cross rolling. Journal of Friction and Wear, 2016, vol. 37, no. 4, pp. 324–329. https://doi.org/10.3103/s1068366616040073

The authors declare that there are no conflicts of interest present.