АСИММЕТРИЧНАЯ ПРОКАТКА ЛИСТОВ И ЛЕНТ: ИСТОРИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Александр Моисеевич Песин, Денис Олегович Пустовойтов, Олеся Дмитриевна Бирюкова, Анна Евгеньевна Кожемякина

Аннотация


Выполнен краткий исторический анализ известных российских научных школ асимметричной прокатки. В статье отмечается, что начиная с 2010-х гг. вновь появился интерес к асимметричной прокатке. На эти процессы взглянули под другим углом: с точки зрения получения требуемой структуры металла. Показано, что одним из наиболее перспективных высокопроизводительных методов интенсивной пластической деформации для производства ультрамелкозернистой структуры металлических материалов является процесс асимметричной тонколистовой прокатки, основанный на целенаправленно создаваемой асимметрии за счет рассогласования окружных скоростей валков. Изложены теоретические основы использования асимметричной тонколистовой прокатки металлов и сплавов как метода интенсивной пластической деформации. Выполнено сравнение сдвиговой деформации при равноканальном угловом прессовании, симметричной и асимметричной прокатке. Показано, что при асимметричной тонколистовой прокатке с обжатием 60 % при оптимальных параметрах процесса угол сдвига превышает 80°, а истинная деформация за один проход ≈ 3,8…4,8 по толщине листа. На основе компьютерного моделирования методом конечных элементов установлены закономерности создания сверхвысоких сдвиговых деформаций в обрабатываемых материалах, в том числе биметаллических слоистых композитах, при прокатке с рассогласованием окружных скоростей валков, а также при асимметричной криопрокатке. Выполнен анализ возможности прокатки биметаллических слоистых композитов в рабочих валках со специальным микрорельефом поверхности. Приведены характеристики спроектированного и изготовленного в Южной Корее уникального опытно-экспериментального лабораторного стана дуо с индивидуальным приводом рабочих валков для реализации процессов асимметричной и аккумулирующей прокатки в режиме ИПД. Стан будет установлен в лаборатории механики градиентных наноматериалов ФГБОУ ВО «МГТУ им. Г.И. Носова»

Ключевые слова


научные школы; асимметричная прокатка; интенсивная пластическая деформация; наноструктура; прокатный стан

Полный текст:

PDF

Литература


Tselikov A.I., Nikitin G.S., Rokotyan S.V. Teoriya prokatki [Rolling theory]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1980. 319 p.

Tselikov A.I., Grishkov A.I. Teoriya prokatki [Rolling theory]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1970. 358 p.

Korolev A.A. [On cold rolling with speed mismatch of rolls]. Stal’, 1973, no. 10, pp. 906–910. (in Russ.)

Vydrin V.N. [Double rolling-drawing – a new technological process of rolling] Izv. vuzov. Chornaya metallurgiya, 1974, no. 11, pp. 64–66. (in Russ.)

Vydrin V.N. Povedeniye kontsov i geometriya polosy [Behavior of the ends and geometry of the strip]. Chelyabinsk, ChPI Publ., 1981, part. 4. 81 p.

Vydrin V.N., Ageyev L.M. [Fundamental and theoretical foundations of the new process “rolling-drawing”]. Teoriya i tekhnologiya prokatki: collection of scientific papers. Chelyabinsk, 1971, iss. 76, pp. 3–21. (in Russ.)

Vydrin V.N. Dinamika prokatnykh stanov [The dynamics of rolling mills]. Sverdlovsk, Metallurgizdat Publ., 1960. 255 p.

Vydrin V.N., Kraynov V.I. [Research of continuous rolling in mills with one drive roll]. Teoriya i tekhnologiya prokatki: collection of scientific papers. Sverdlovsk, 1967, iss. 162, pp. 31–38. (in Russ.)

Potapkin V.F., Fedorinov V.A., Stetsenko I.S. [Stand of cold strip rolling mill]. Oborudovaniye dlya prokatnogo proizvodstva: abstract collection TSNIITEItyazhmash, 1979, no. 1, p. 10. (in Russ.)

Potapkin V.F., Fedorinov V.A., Satonin A.V. [Normal contact stresses during rolling with drawing and conventional rolling]. Oborudovaniye dlya prokatnogo proizvodstva: abstract collection TSNIITEItyazhmash, 1977, no. 10, pp. 19–22. (in Russ.)

Potapkin V.F., Fedorinov V.A., Satonin A.V. [Investigation of the stress-strain state of metal during rolling-drawing]. Bulletin of universities. Ferrous metallurgy, 1983, no. 11, pp. 75–80. (in Russ.)

Potapkin V.F., Satonin A.V, Dobronosov Yu.K. [Peculiarities of metal deformation during asymmetric rolling of thin strips]. Bulletin of the USSR Academy of Sciences. Ser. Metals, 1987, no. 4, pp. 62–66. (in Russ.)

Pimenov A.F., Skorokhodov V.N., Trayno A.I. et al. [Asymmetric rolling processes – analysis, methods and perspectives of application]. Stal’, 1982, no. 3, pp. 53–56. (in Russ.)

Pimenov A.F., Polukhin V.P., Skorokhodov V.N. et al. [Obtaining high-precision cold-rolled sheet for offset printing by asymmetric rolling. Communication 1]. Bulletin of universities. Ferrous metallurgy, 1980, no. 9, pp. 64–67. (in Russ.)

Pimenov A.F., Polukhin V.P., Skorokhodov V.N. et al. [Obtaining high-precision cold-rolled sheet for offset printing by asymmetric rolling. Communication 2]. Bulletin of universities. Ferrous metallurgy, 1980, no. 11, pp. 67–72. (in Russ.)

Polukhin V.P., Skorokhodov V.N. [Calculation of the parameters of the asymmetric process of rolling thin strips. Message 1]. Bulletin of universities. Ferrous metallurgy, 1977, no. 1, pp. 169–170. (in Russ.)

Polukhin V.P., Skorokhodov V.N. [Contact interaction of metal with rolls during asymmetric rolling of thin strips. Communication 1]. Bulletin of universities. Ferrous metallurgy, 1976, no. 12, pp. 81–84. (in Russ.)

Efremov N.I. Razrabotka tekhnologii asimmetrichnoy prokatki na osnove rezul’tatov issledovaniya osobennostey napryazhënno-deformirovannogo sostoyaniya tonkogo lista v ochage deformatsii: avtoref. dis. kand. tekhn. nauk [Development of asymmetric rolling technology based on the results of studying the features of the stress-strain state of a thin sheet in the deformation zone. Abstract of cand. sci. diss.]. Moscow, 1985. 22 p.

Salganik V.M., Pesin A.M. Asimmetrichnaya tonkolistovaya prokatka: razvitiye teorii, tekhnologii i novyye resheniya [Asymmetric sheet rolling: development of theory, technology and new solutions]. Moscow, MISIS Publ., 1997. 192 p.

Pesin A.M. [Modeling and development of asymmetric deformation processes to improve the efficiency of sheet rolling]. Modelirovaniye i razvitiye protsessov OMD [Modeling and development of metal forming], 2002, no. 1, pp. 107–113. (in Russ.)

Pesin A.M. Scientific school of asymmetric rolling in Magnitogorsk. Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2013, no. 5 (45), pp. 23–28.

Pesin A.M., Salganik V.M., Kuranov K.Yu., Trakhtengerts E.L., Chernyakhovskiy M.B., Rudakov V.P. Plyushcheniye lenty: teoriya, tekhnologiya, novyye resheniya [Flattening of the ribbon: theory, technology, new solutions]. Magnitogorsk, 2002. 144 p.

Salganik V.M., Pesin A.M., Chikishev D.N., Berezhnaya G.A., Pustovoytov D.O. Protsessy asimmetrichnoy prokatki: teoriya i tekhnologicheskiye resheniya [Processes of asymmetric rolling: theory and technological solutions]. Magnitogorsk, 2013. 128 p.

Salganik V.M., Pesin A.M., SHabalin Yu.A. [New methods and devices for asymmetric rolling of strips]. Chernaya metallurgiya. Byulleten’ nauchno-tekhnicheskoy i ekonomicheskoy informatsii [Ferrous metallurgy. Bulletin of scientific, technical and economic information], 1990, no. 9, pp. 61–63. (in Russ.)

Pesin A.M. Modelirovaniye i razvitiye protsessov asimmetrichnogo deformirovaniya dlya povysheniya effektivnosti listovoy prokatki: dis. d-ra tekhn. nauk [Modeling and development of asymmetric deformation processes to improve the efficiency of sheet rolling. Doct. sci. diss.]. Magnitogorsk, Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2003. 395 p.

Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Alexandrov I.V. Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation. Progress in Materials Science, 2000, vol. 45, no. 2, pp. 103–189. DOI: 10.1016/s0079-6425(99)00007-9

Enikeev N.A. Granitsy zëren i sverkhprochnost’ nanostrukturnykh materialov: dis. d-ra fiz.-mat. nauk [Boundaries of grains and superstrength of nanostructural materials. Doct. sci. diss.]. Ufa, 2016. 252 p.

Utyashev F.Z., Raab G.I. Deformatsionnyye metody polucheniya i obrabotki ul’tramelkozernistykh i nanostrukturnykh materialov [Deformation methods of obtaining and processing ultrafine-grained and nanostructured materials]. Ufa, Gilem, 2013. 375 p.

Raab G.I. [Prospects for the use of methods of severe plastic deformation for the production of high-strength metal materials on an industrial scale]. Collection of materials of the IV international conference “Deformation and destruction of materials and nanomaterials”. Moscow, IMET RAN Publ., 2011, pp. 205–206. (in Russ.)

Ji Y.H., Park J.J. Development of Severe Plastic Deformation by Various Asymmetric Rolling Processes. Materials Science and Engineering: A, 2009, vol. 499, no. 1, pp. 14–17. DOI: 10.1016/j.msea.2007.11.099

Ji Y.H., Park J.J., Kim W.J. Finite Element Analysis of Severe Deformation in Mg–3Al–1Zn Sheets through Differential-Speed Rolling with a High Speed Ratio. Materials Science and Engineering: A, 2007, vol. 454, pp. 570–574. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.11.076

Pesin A.M., Pustovoitov D.O., Gubanov S.A., Novoselov A.E. [Mathematical modeling and comparative analysis of the deformed state of metal during asymmetric rolling and equal-channel angular pressing]. Procurement production in mechanical engineering, 2018, no. 4, pp. 175–181. (in Russ.)

Malygin G.A. [Strength and plasticity of nanometals with bimodal grain structure]. Physics of the Solid State, 2008, vol. 50, pp. 990–996. (in Russ.)

Lu K. Making strong nanomaterials ductile with gradients. Science, 2014, vol. 345, pp. 1455–1456. DOI: 10.1126/science.1255940

Fang T.H., Li W.L., Tao N.R., Lu K. Revealing Extraordinary Intrinsic Tensile Plasticity in Gradient Nano-Grained Copper. Science, 2011, vol. 331, pp. 1587–1590. DOI: 10.1126/science.1200177

Giarola A., Pereira P., Stemler P., Pertence A., Campos H., Aguilar M., Cetlin P. Strain heterogeneities in the rolling direction of steel sheets submitted to the skin pass: A finite element analysis. Journal of Materials Processing Technology: A, 2015, vol. 216, pp. 234–247. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2014.09.015

Pesin A.M., Pustovoitov D.O., Vafin R.K. [Modeling the stress-strain state during asymmetric thin-sheet rolling of aluminum alloy 5083 under conditions of ultra-high shear deformations]. Modern problems of the mining and metallurgical complex. Science and production Materials of the Twelfth All-Russian Scientific and Practical Conference, with international participation, 2015, p. 372.

Pesin A.M., Pustovoitov D.O., Vafin R.K. Edited by E.V. Protopopov [Analysis of the force parameters of the asymmetric sheet rolling process of aluminum alloy 5083 in conditions of ultra-high shear deformations]. Metallurgy: technologies, innovations, quality, 2015, pp. 160–167.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/met200309

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Bookmark and Share