Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки
Разработана технология волочения со сдвигом для повышения технологической пластичности низкоуглеродистых сталей без применения термической обработки. Такая технология обеспечивает падение прочности и рост относительного сужения, а также позволяет уменьшить пористость в проволоке малых диаметров. Роз...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Дата: | 2014 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2014
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69696 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки / Е.Г. Пашинская, В.Н. Варюхин, А.А. Максакова, А.И. Максаков, А.А. Толпа, А.В. Макарова // Физика и техника высоких давлений. — 2014. — Т. 24, № 1. — С. 120-126. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-69696 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Пашинская, Е.Г. Варюхин, В.Н. Максакова, А.А. Максаков, А.И. Толпа, А.А. Макарова, А.В. 2014-10-18T15:26:04Z 2014-10-18T15:26:04Z 2014 Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки / Е.Г. Пашинская, В.Н. Варюхин, А.А. Максакова, А.И. Максаков, А.А. Толпа, А.В. Макарова // Физика и техника высоких давлений. — 2014. — Т. 24, № 1. — С. 120-126. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 61.66.–f, 62.20.–x https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69696 Разработана технология волочения со сдвигом для повышения технологической пластичности низкоуглеродистых сталей без применения термической обработки. Такая технология обеспечивает падение прочности и рост относительного сужения, а также позволяет уменьшить пористость в проволоке малых диаметров. Розроблено технологію волочіння зі зсувом для підвищення технологічної пластичності низьковуглецевих сталей без застосування термічної обробки. Така технологія забезпечує падіння міцності та зростання відносного звуження, а також дозволяє зменшити пористість у дроті малих діаметрів. The technology of drawing with shear is developed. It allows increasing technological plasticity of low carbon steel without heat treatment. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки The effect of the technology of drawing with shear on the structure and properties of the low-carbon wire Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки |
| spellingShingle |
Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки Пашинская, Е.Г. Варюхин, В.Н. Максакова, А.А. Максаков, А.И. Толпа, А.А. Макарова, А.В. |
| title_short |
Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки |
| title_full |
Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки |
| title_fullStr |
Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки |
| title_full_unstemmed |
Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки |
| title_sort |
влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки |
| author |
Пашинская, Е.Г. Варюхин, В.Н. Максакова, А.А. Максаков, А.И. Толпа, А.А. Макарова, А.В. |
| author_facet |
Пашинская, Е.Г. Варюхин, В.Н. Максакова, А.А. Максаков, А.И. Толпа, А.А. Макарова, А.В. |
| publishDate |
2014 |
| language |
Russian |
| container_title |
Физика и техника высоких давлений |
| publisher |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
The effect of the technology of drawing with shear on the structure and properties of the low-carbon wire |
| description |
Разработана технология волочения со сдвигом для повышения технологической пластичности низкоуглеродистых сталей без применения термической обработки. Такая технология обеспечивает падение прочности и рост относительного сужения, а также позволяет уменьшить пористость в проволоке малых диаметров.
Розроблено технологію волочіння зі зсувом для підвищення технологічної пластичності низьковуглецевих сталей без застосування термічної обробки. Така технологія забезпечує падіння міцності та зростання відносного звуження, а також дозволяє зменшити пористість у дроті малих діаметрів.
The technology of drawing with shear is developed. It allows increasing technological plasticity of low carbon steel without heat treatment.
|
| issn |
0868-5924 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/69696 |
| citation_txt |
Влияние технологии волочения со сдвигом на структуру и свойства низкоуглеродистой проволоки / Е.Г. Пашинская, В.Н. Варюхин, А.А. Максакова, А.И. Максаков, А.А. Толпа, А.В. Макарова // Физика и техника высоких давлений. — 2014. — Т. 24, № 1. — С. 120-126. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT pašinskaâeg vliânietehnologiivoločeniâsosdvigomnastrukturuisvoistvanizkouglerodistoiprovoloki AT varûhinvn vliânietehnologiivoločeniâsosdvigomnastrukturuisvoistvanizkouglerodistoiprovoloki AT maksakovaaa vliânietehnologiivoločeniâsosdvigomnastrukturuisvoistvanizkouglerodistoiprovoloki AT maksakovai vliânietehnologiivoločeniâsosdvigomnastrukturuisvoistvanizkouglerodistoiprovoloki AT tolpaaa vliânietehnologiivoločeniâsosdvigomnastrukturuisvoistvanizkouglerodistoiprovoloki AT makarovaav vliânietehnologiivoločeniâsosdvigomnastrukturuisvoistvanizkouglerodistoiprovoloki AT pašinskaâeg theeffectofthetechnologyofdrawingwithshearonthestructureandpropertiesofthelowcarbonwire AT varûhinvn theeffectofthetechnologyofdrawingwithshearonthestructureandpropertiesofthelowcarbonwire AT maksakovaaa theeffectofthetechnologyofdrawingwithshearonthestructureandpropertiesofthelowcarbonwire AT maksakovai theeffectofthetechnologyofdrawingwithshearonthestructureandpropertiesofthelowcarbonwire AT tolpaaa theeffectofthetechnologyofdrawingwithshearonthestructureandpropertiesofthelowcarbonwire AT makarovaav theeffectofthetechnologyofdrawingwithshearonthestructureandpropertiesofthelowcarbonwire |
| first_indexed |
2025-11-26T01:21:25Z |
| last_indexed |
2025-11-26T01:21:25Z |
| _version_ |
1850601839782789120 |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
© Е.Г. Пашинская, В.Н. Варюхин, А.А. Максакова, А.И. Максаков, А.А. Толпа, А.В. Макарова, 2014
PACS: 61.66.–f, 62.20.–x
Е.Г. Пашинская1, В.Н. Варюхин1, А.А. Максакова1, А.И. Максаков2,
А.А. Толпа2, А.В. Макарова3
ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ВОЛОЧЕНИЯ СО СДВИГОМ
НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ПРОВОЛОКИ
1Донецкий физико-технический институт им. А.А. Галкина НАН Украины
ул. Р. Люксембург, 72, г. Донецк, 83114, Украина
2НПО «Доникс», г. Донецк
3Донецкий национальный университет
ул. Университетская, 24, г. Донецк, 83001, Украина
Статья поступила в редакцию 23 января 2014 года
Разработана технология волочения со сдвигом для повышения технологической
пластичности низкоуглеродистых сталей без применения термической обработки.
Такая технология обеспечивает падение прочности и рост относительного суже-
ния, а также позволяет уменьшить пористость в проволоке малых диаметров.
Ключевые слова: волочение, сдвиг, проволока, низкоуглеродистые стали, зерно
феррита, коэффициент вытяжки
Розроблено технологію волочіння зі зсувом для підвищення технологічної пластич-
ності низьковуглецевих сталей без застосування термічної обробки. Така техно-
логія забезпечує падіння міцності та зростання відносного звуження, а також
дозволяє зменшити пористість у дроті малих діаметрів.
Ключові слова: волочіння, зсув, дріт, низьковуглецеві сталі, зерно фериту, коефі-
цієнт витяжки
Для получения материалов с ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой
используются различные методы интенсивной пластической деформации
(ИПД) со сдвигом как в горячем, так и в холодном состоянии: равноканаль-
ное угловое прессование, винтовая экструзия, а также комбинации этих ме-
тодов с последующей прокаткой, осадкой, волочением и др. Применение
этих методов позволяет значительно повысить прочность материала при со-
хранении определенного запаса пластичности.
Однако указанные комбинации методов нельзя реализовать для воло-
чильных производств, тогда как последние весьма заинтересованы в полу-
чении новых технологических и эксплуатационных характеристик в длин-
номерных проволочных изделиях [1,2]. Одним из ограничений при изготов-
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
121
лении проволоки с УМЗ-структурой является то, что объемы материалов,
полученные с помощью вышеперечисленных методов ИПД, исчисляются
десятками килограммов и тоннами, в то время как требуемая производи-
тельность волочильного производства составляет сотни тысяч тонн.
Решение проблемы для проволочных длинномерных изделий может за-
ключаться в использовании волочения со сдвигом. Для катанки и проволоки
повышение запаса пластичности предположительно позволит удешевить и
упростить технологию производства за счет упразднения процесса проме-
жуточного отжига.
В работах [1–9] описаны различные методы интенсивной пластической
деформации для металлических длинномерных изделий различных конфи-
гураций. Наибольший интерес для нас представляют работы [5,6,9].
Так, авторы [5] рассматривают применение знакопеременного изгиба на
холоднотянутой арматуре без дополнительного нагрева. Основными пре-
имуществами такого метода являются его непрерывность и возможность ис-
пользовать для получения длинномерных изделий с повышенными механи-
ческими свойствами. В работе [6] описан способ пластического структуро-
образования материала длинномерных заготовок и представлено устройство
для его реализации, основанное на знакопеременной деформации в пересе-
кающихся каналах. Очаг деформации заготовки при этом образуется за счет
смещения осей симметрии каналов с одноосным растяжением. Данный спо-
соб прерывный, позволяет изготавливать длинномерные изделия с конечной
длиной порядка нескольких метров. Его преимуществом является формиро-
вание мелкозернистой структуры. Однако деформирующий блок конструк-
тивно еще более сложный, чем в случае [5]. Оба способа [5,6] не позволяют
изготавливать проволоку малых диаметров.
Способ получения УМЗ-структуры на длинномерных изделиях, основан-
ный на волочении, описан в работе [9]. Главное его преимущество – непре-
рывность процесса и возможность применения для массового волочильного
производства. Недостатком способа является трудоемкость процесса воло-
чения, так как используется сложный технический узел, требующий при
смене волок демонтажа и новой сборки.
Цель данной статьи – представить разработанную технологию волочения
со сдвигом для повышения технологической пластичности низкоуглероди-
стых сталей без применения термической обработки. Такая технология
должна обеспечивать определенные физико-механические свойства прово-
локи, а также быть дешевой, простой и надежной при эксплуатации.
Методика эксперимента
Эксперимент был проведен на заготовке из стали Св-08Г2С (табл. 1). Во-
лочение осуществляли на стане АЗТМ 7000/1 по разработанной (экспери-
ментальной) технологии (со сдвиговыми волоками) и классической (со стан-
дартными круглыми волоками). Маршруты волочения для обоих видов тех-
нологии приведены в табл. 2.
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
122
Таблица 1
Химический состав проволоки из стали Св-08Г2С, %
C Mn Si S P Cr Ni Cu N
0.071 1.98 0.84 0.015 0.018 0.015 0.009 0.016 0.0055
Ti As B Al V Mo W Co
< 0.005 < 0.005 < 0.0005 0.005 0.006 < 0.01 0.024 0.01
Таблица 2
Маршруты волочения проволоки, полученной по экспериментальной
и классической технологиям
Технология Диаметр волок, mm
Экспериментальная 5.2*
Классическая
6.15 5.4
5.30
5.0 4.30 3.90 3.5 3.06 2.70 2.39
Примечание. * – волока со сдвигом
На полученных образцах диаметром от 6.15 до 3.90 mm измеряли механиче-
ские свойства, в частности предел прочности и относительное сужение (рис. 1).
Микроструктуру отожженного и деформированных образцов изучали при
увеличениях 100–1000 на приборе «Neophot-32» после многократной поли-
ровки и травления на границы зерен (состав травителя: 4% азотной кислоты,
97% спирта). Фотографирование осуществляли на оптическом микроскопе
Axiovert 40 MAT. На образцах в поперечном и продольном направлениях
а б
Рис. 1. Механические свойства проволоки из стали Св-08Г2С, полученной по клас-
сической (■) и экспериментальной ( ) технологиям: а – предел прочности σuts, б –
относительное сужение ψ
Таблица 3
Коэффициент вытяжки k для проволоки Св-08Г2С
kТехнология
∅6.5 ∅5.0 ∅3.9
Экспериментальная 0.35 0.19
Классическая 1 0.21 0.10
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
123
проводили количественную оценку размеров зерен и их фрагментов. По ка-
ждой фотографии выполнено 100 измерений. Коэффициент вытяжки рас-
считывали по формуле
k = D1/D2, (1)
где D1, D2 – длина зерна соответственно по направлению вытяжки зерен и
перпендикулярно ей в продольном сечении образца, mm.
Также осуществляли измерение твердости по Виккерсу HV (нагрузка 200 g)
и микротвердости Hμ (нагрузка 100 g). Погрешность измерений составляла ±5%.
Измерения плотности образцов проводили методом гидростатического взве-
шивания. Испытания на прочность выполняли на машине УММ-50 при темпе-
ратуре 293 K и скорости нагружения 10 mm/min согласно ГОСТу 25.601–80.
Результаты эксперимента
Исследования показали, что с уменьшением диаметра образца при экспе-
риментальной и классической технологиях предел прочности находится
примерно на одном уровне (рис. 1,а), а относительное сужение при экспери-
ментальной технологии остается на более высоком уровне по сравнению с
классическим волочением (рис. 1,б).
Исходя из усредненных значений видно, что с уменьшением диаметра образ-
ца при классической технологии предел прочности повышается на 380 N/mm2,
при экспериментальной – на 240 N/mm2.
При классической технологии существенно падает значение относитель-
ного сужения – с 69 до 28%, в то время как при экспериментальной техноло-
гии – с 69 до 55%.
Одним из отличительных признаков экспериментальной технологии являет-
ся уменьшение структурной анизотропии на продольных образцах. Подтвер-
ждением этого служит увеличение коэффициента вытяжки (табл. 3). Фотогра-
фии микроструктур подтверждают полученные расчетные данные (рис. 2).
а б
Рис. 2. Микроструктура образцов из проволоки Св-08Г2С ∅5.0, полученной по
экспериментальной (а) и классической (б) технологиям, ×100. Масштаб соот-
ветствует 10 μm
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
124
Анализ структур позволил увидеть следующие основные структурные
особенности.
1. Травимость перлитных колоний при классической технологии выше,
чем при экспериментальной, что связано с неравновесностью перлита после
волочения. В продольном сечении анизотропия по сечению при классиче-
ской технологии больше, чем при экспериментальной.
2. Установлено, что экспериментальная технология приводит к умень-
шенной анизотропии зерен, а размеры зерна в целом уменьшаются с по-
вышением степени деформации. Однако на некоторых этапах наблюдается
поочередное уменьшение–увеличение размера зерна, что предположитель-
но связано с развитием конкурирующих процессов фрагментации и дина-
мической полигонизации. Например, в экспериментальных образцах ∅5.2
и ∅5.0 в поперечном сечении структура укрупняется: увеличивается зерно
феррита и размер перлитных колоний по сравнению с образцом ∅6.15. В
экспериментальном образце в поперечном сечении структура более круп-
ная в сравнении с образцом, полученным традиционной технологией.
Структура последнего образца содержит большее количество перлитной
фазы.
3. В поперечном сечении образцов ∅3.9, полученных по классической
технологии, формируется поверхностная зона порядка 200–300 μm, которая
отличается травимостью. При экспериментальной технологии этот эффект
не выражен, металл однородный, зерно феррита крупнее, размер и количе-
ство перлита существенно меньше, чем при классической технологии.
4. Образцы ∅2.39, полученные по классической технологии, больше тра-
вятся, следовательно, степень неравновесности выше. В продольном сече-
нии в «классических» образцах анизотропия выражена больше, зерно фер-
рита мельче, чем в экспериментальных, колонии перлита вытянуты в полос-
ки (рис. 3). В поперечном сечении наблюдается тот же эффект. Кроме того,
при экспериментальном волочении наблюдается залечивание пор и микро-
трещин (сравнить рис. 3,в и г).
Выводы
1. Применение экспериментальных волок позволяет улучшить механиче-
ские свойства образцов при уменьшении диаметра при волочении: относи-
тельное сужение в проволоке снижается незначительно и остается на до-
вольно высоком уровне по сравнению с классической технологией, где от-
носительное сужение падает более чем в два раза.
2. Использование экспериментальной технологии позволяет варьировать
размер ферритного зерна (то увеличивая, то уменьшая его) в сравнении с
классической технологией, для которой повышение степени деформации
приводит к однозначному уменьшению зерна.
3. Применение экспериментальной технологии позволяет залечивать по-
ры на проволоке малых диаметров.
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
125
а б
в г
Рис. 3. Микроструктура центральной зоны образцов из проволоки Св-08Г2С ∅2.39,
полученной по классической (a, в) и экспериментальной (б, г) технологиям: а, б –
поперечное сечение, в, г – продольное, ×100. Масштаб – как на рис. 2
4. Для предупреждения разогрева проволоки и волоки необходимо перейти
к экспериментальному волочению через две экспериментальные волоки со
сдвигом, но разделенные обычной волокой. Это приведет к повышению тех-
нологичности процесса и снижению усилий при волочении.
1. Е.Г. Астафурова, Г.Г. Захарова, Е.В. Найденкин, Г.И. Рааб, П.Д. Одесский, С.В. До-
баткин, Письма о материалах 1, вып. 4, 198 (2011).
2. Е.Г. Астафурова, Г.Г. Захарова, Е.В. Найденкин, С.В. Добаткин, Г.И. Рааб,
ФММ 110, 275 (2010).
3. Н.Г. Колбасников, О.Г. Зотов. В.В. Дураничев, Металлообработка № 4, 25 (2009).
4. С.П. Яковлева, С.Н. Махарова, Изв. Самарского научного центра Российской
академии наук 12, № 1(2), 589 (2010).
5. Е.М. Киреев, М.Н. Щуляк, А.В. Столяров, Сталь № 3, 56 (2009).
6. Патент РФ № 2440865, Способ пластического структурообразования материа-
ла длинномерных заготовок и устройство для его реализации, А.С. Матвеев,
Р.А. Казаков, Ю.С. Шумкина, В.В Курганский, Заявка № 2010121631/02,
27.05.2010.
Физика и техника высоких давлений 2014, том 24, № 1
126
7. Е.Г. Астафурова, Г.Г. Захарова, Е.В. Найденкин, Г.И. Рааб, С.В. Добаткин, Фи-
зическая мезомеханика 13, № 4, 91 (2010).
8. А.А. Закирова, Р.Г. Зарипова, В.И. Семенов, Вестник УГАТУ, Машиностроение,
материаловедение и термическая обработка металлов 11, № 2 (29), 123 (2008).
9. Патент РФ № 2347633, Способ получения ультрамелкозернистых полуфабри-
катов волочением со сдвигом, Г.И. Рааб, А.Г. Рааб, Заявка № 2007141899/02,
12.11.2007.
E.H. Pashinskaya, V.N. Varyukhin, A.A. Maksakova, A.I. Maksakov, A.A. Tolpa,
A.V. Makarova
THE EFFECT OF THE TECHNOLOGY OF DRAWING WITH SHEAR
ON THE STRUCTURE AND PROPERTIES OF THE LOW-CARBON WIRE
The technology of drawing with shear is developed. It allows increasing technological
plasticity of low carbon steel without heat treatment.
It is found that the use of experimental technology can improve mechanical properties
of wire samples with the diameter reduced during drawing: the relative reduction of the
wire decreases slightly and remains at high level compared with the classical technology,
where the relative reduction in the course of drawing drops more than twice.
It is shown that the use of experimental technology allows varying the size of a ferrite
grain (increase or decrease) compared with the classical technology, where increasing of
deformation degree results in grain reduction. Furthermore, the experimental technology
allows reducing the number of pores in a wire of small diameter.
To prevent heating of the wire and the drawing dies, it is proposed to use experimental
drawing through two experimental dies with shear separated by an ordinary die. As a re-
sult, the workability of the process will be enhanced and the efforts of drawing will be
reduced.
Keywords: drawing, shift, wire, low carbon steel, ferrite grains, the reduction ratio, re-
ducing porosity
Fig. 1. Mechanical properties of the Sv-08G2S steel wire obtained by the traditional
technology (■) and the experimental one ( ): a – yield strength σuts, б – relative reduc-
tion ψ
Fig. 2. Microstructure of the samples of the Sv-08G2S wire ∅5.0 obtained by the experi-
mental technology (a) and the traditional one (б), ×100. The scale is 10 μm
Fig. 3. Microstructure of the central zone of the samples of the Sv-08G2S wire ∅2.39
obtained by the traditional technology (a, в) and the experimental one (б, г): a, б – cross-
section, в, г – longitudinal section, ×100. The scale is as at Fig. 2
|