Аналитическое выражение для расчета средней скорости деформации осесимметричной заготовки при винтовом обжатии

Кирилл Георгиевич Волков; Вячеслав Борисович Дементьев; Сергей Сергеевич Макаров; Михаил Александрович Рябов

doi:10.22213/2413-1172-2026-3-64-72

Авторы

К. Г. Волков УдмФИЦ УРО РАН
В. Б. Дементьев УдмФИЦ УРО РАН
С. С. Макаров УдмФИЦ УРО РАН
М. А. Рябов УдмФИЦ УРО РАН

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2026-3-64-72

Ключевые слова:

средняя скорость деформации, очаг деформации, винтовое обжатие, гипотеза плоских сечений, многофакторное планирование эксперимента

Аннотация

Компьютерное моделирование процесса винтового обжатия позволяет установить напряженно-деформированное состояние материала, оказывающее влияние на формирование микроструктуры и физико-механических свойств. Одним из важных параметров при моделировании является средняя скорость деформации материала в очаге деформации. Использование данного параметра при компьютерном моделировании процесса винтового обжатия является особенно необходимым при использовании специальных программных комплексов для исследования процессов обработки давлением. Это делает целью работы получение аналитического выражения, позволяющего производить расчет средней скорости деформации при высокотемпературной термомеханической обработке заготовки из конструкционной стали с винтовым обжатием в зависимости от режимов обработки, учитывающей, в частности, частоту вращения заготовки, угол разворота деформирующих роликов и радиус калибрующей части роликов. В работе предложен подход к определению средней скорости деформации заготовки из конструкционной стали цилиндрической формы в процессе винтового обжатия, основанный на гипотезе плоских сечений. Используя метод многофакторного планирования эксперимента, при котором производилось варьирование трех технологических параметров процесса - частоты вращения заготовки, угла разворота роликов и радиуса калибрующей части ролика, произведена оценка зависимости скорости деформации от технологических параметров процесса винтового обжатия. Предложено аналитическое выражение, описывающее среднюю скорость деформации заготовки при высокотемпературной термомеханической обработке с винтовым обжатием в зависимости от режимов обработки, учитывающей, в частности, частоту вращения заготовки, угол разворота деформирующих роликов и радиус калибрующей части роликов. Данное аналитическое выражение позволяет получать необходимое граничное условие для компьютерного моделирования процесса винтового обжатия осесимметричной заготовки в специализированной программе.

Биографии авторов

К. Г. Волков, УдмФИЦ УРО РАН

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

В. Б. Дементьев, УдмФИЦ УРО РАН

доктор технических наук, профессор, руководитель Института механики

С. С. Макаров, УдмФИЦ УРО РАН

доктор технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник

М. А. Рябов, УдмФИЦ УРО РАН

аспирант

Библиографические ссылки

Современные материалы и их применение при конструировании высокотемпературных изделий для специального машиностроения / А. Н. Беляков, М. А. Марков, И. Н. Кравченко [и др.] // Новые огнеупоры. 2023. № 5. С. 69-79.DOI: 10.17073/1683-4518-2023-5-69-79

Влияние термомеханических обработок на формирование субмикрокристаллических структурных состояний и механические свойства метастабильной аустенитной стали / И. Ю. Литовченко, С. А. Аккузин, Н. А. Полехина, А. Н. Тюменцев // Lettersonmaterials. 2016. № 6. С. 290-293. DOI: 10.22226/2410-3535-2016-4-290-293

Коротовская С. В., Нестерова Е. В., Хлусова Е. И. Влияние параметров пластической деформации на формирование ультрамелкозернистой структуры в низколегированных бейнитных сталях // Вопросы материаловедения. 2011. № 1. С. 100-109.

Ширяев А. А., Ночовная Н. А. Современные тенденции в области технологий термической и термомеханической обработки титановых псевдо-β-сплавов // Труды ВИАМ. 2023. № 8 (126). С. 35 - 51. DOI: 10.18577/2307-6046-2023-0-8-35-51

Litovchenko I., Almaeva K., Polekhina N. (2022) The Microstructure and Mechanical Properties of Ferritic-Martensitic Steel EP-823 after High-Temperature Thermomechanical Treatment. Metals, no. 12, p. 79. DOI: 10.3390/met12010079

Сравнение подходов, основанных на методе Вильямсона - Холла, для анализа структуры высокоэнтропийногосплава Al0,3CoCrFeNi после холодной пластической деформации / И. В. Иванов, Д. Э. Сафарова, З. Б. Батаева, И. А. Батаев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2022. Т. 24, № 3. С. 90-102. DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.3-90-102

Влияние термической обработки на физико-механические свойства стали 45ХН2МФА / Э. Очилов, И. Эгамбердиев, М. Саибов, Н. Хамроев // Journal of Advances in Engineering Technology. 2025. № 2. С. 98-105. DOI: 10.24412/2181-1431-2025-2-98-105

Дьячкова Л. Н., Витязь П. А., Зверко А. А. Особенности структурообразования в антифрикционном композиционном порошковом инфильтрированном медным сплавом материале на основе железа (псевдосплаве) при высокотемпературной термомеханической обработке // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. 2023. Т. 68, № 3. С. 196-207. DOI: 10.29235/1561-8358-2023-68-3-196-207

Dementyev V.B., Sagova Z., Korshunov A.I. [et al.] (2024) Contribution to improving of machine parts mechanical properties by thermomechanical hardening. MM Science Journal, vol. 2024, no. 5, pp. 7800-7804. DOI: 10.17973/mmsj.2024_11_2024058

Изготовление трубных заготовок с повышенным комплексом свойств методом винтового обжатия / В. Б. Дементьев, К. Г. Волков, С. А. Мишарин [и др.] // Воронежский научно-технический вестник. 2025. Т. 4, № 4. С. 46-52. DOI: 10.34220/2311-8873-2025-46-52

Яковлев С. С., Галкин Ю. С., Грибачев Я. В. Анализ программного обеспечения для компьютерного моделирования процессов обработки металлов давлением// Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 2. С. 314-316. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-2-314-315

Шишкина А. А., Кухарь В. Д. Обзор программного обеспечения для компьютерного моделирования процессов гофрирования трубчатой заготовки // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2024. № 8. С. 221-223. DOI: 10.24412/2071-6168-2024-8-221-222

Салихянов Д. Р., Мичуров Н. С. Моделирование процесса прокатки слоистого композита АМг3/Д16/АМг3 // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2023. Т. 25, № 3.С. 6-18. DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.3-6-18

Муйземнек А. Ю. Расчет напряженно-деформированного состояния толстостенных труб в процессах высокотемпературной обработки // Вестник Ижевского государственного технического университета. 2007. № 4 (36). С. 106-110.

Тетерин П. К. Теория поперечно-винтовой прокатки. М.: Металлургия, 1971. 368 с.

Целиков А. И. Теория расчета усилий в прокатных станах. М.: Металлургиздат, 1962. 494 с.

Поперечно-клиновая прокатка / Г. В. Андреев, В. А. Клушин, Е. М. Макушок [и др.]. Минск: Наука и техника, 1974. 160 с.

Махмудова Н. А. Изменение средней по сечению скорости полосы по длине очага деформации // Universum: технические науки. 2022. № 2 (95). С. 5-8. DOI: 10.32743/UniTech.2022.95.2.13069

Галаган Л. А., Сахратов Л. А. Обоснование назначенных технических параметров автомата АК-47 // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21, № 3. С. 51-58. DOI 10.22213/2413-1172-2018-3-51-58.

Макашин Д. С. Анализ силы резания при фрезеровании закаленной стали // Омский научный вестник. 2023. № 3 (187). С. 45-51. DOI: 10.25206/1813-8225-2023-187-45-51

Моделирование состава модифицированного вяжущего методом многофакторного планирования эксперимента / Л. В. Ильина, Н. С. Вишняков, И. А. Кряжиков [и др.] // Международный научно-исследовательский журнал. 2026. № 5 (167). DOI: 10.60797/IRJ.2026.167.49

Дементьев В. Б., Главатских И. В. Кинематика процесса винтового обжатия // Актуальные проблемы современной науки. 2015. № 6 (85). С. 165-168