Разработка процесса изготовления проволоки из низкоуглеродистой стали повышенной прочности и износостойкости совмещенным методом волочения со сдвигом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.05, кандидат наук Рааб, Арсений Георгиевич

• Рааб, Арсений Георгиевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Рааб, Арсений Георгиевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ И ПРИЕМОВ, ПРИВОДЯЩИХ К ПОВЫШЕНИЮ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ

1.1. Анализ развития непрерывных методов интенсивной пластической деформации для получения длинномерных изделий повышенной прочности

1.2. Анализ факторов, определяющих структурообразование

в металлах и сплавах в процессе интенсивной пластической деформации

1.3. Особенности напряженно-деформированного состояния металла

в методах интенсивной пластической деформации

1.4. Анализ факторов, обеспечивающих износостойкость металлов и сплавов

1.4.1.Механизмы износа

1.4.2. Физико-механические характеристики, влияющие

на износостойкость сталей

1.5. Выводы по главе. Постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДА «ВОЛОЧЕНИЕ СО СДВИГОМ». АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБРАБОТКИ

2.1. Разработка непрерывного метода «Волочение со сдвигом»

2.2. Расчет и анализ рабочего момента в условиях сдвига при реализации метода «Волочение со сдвигом»

2.3. Компьютерное моделирование метода «Волочение со сдвигом»

в программном комплексе Deform-3D. Выбор геометрии инструмента

2.3.1. Определение условий, обеспечивающих сдвиговую деформацию заготовки круглого сечения при волочении со сдвигом

2.3.2. Особенности осуществления метода «Волочение со сдвигом»

при различной геометрии деформирующего инструмента

2.4. Выводы по главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ МЕТОДА «ВОЛОЧЕНИЕ СО СДВИГОМ». АНАЛИЗ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И МИКРОСТРУКТУРЫ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ ПРОВОЛОКИ

3.1. Разработка экспериментального деформирующего устройства и инструмента для реализации метода «Волочение со сдвигом»

3.2. Исследование эффективности использования метода «Волочение со сдвигом» для обработки заготовки из низкоуглеродистой стали 10

3.2.1. Исследование эффективности сдвиговой обработки заготовки из низкоуглеродистой стали 10

3.2.2. Практические исследования метода «Волочение со сдвигом»

при пластической обработке заготовки из низкоуглеродистой стали 10

3.3. Особенности структурообразования при деформации проволоки

из низкоуглеродистой стали методом «Волочение со сдвигом»

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ И ИННО-ВАЦИОННЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ ОСВОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПРО-ИЗВОДСТВА ПРОВОЛОКИ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ МЕТОДОМ «ВОЛОЧЕНИЕ СО СДВИГОМ»

4.1. Исследование износостойкости проволоки повышенной прочности из низкоуглеродистой стали марки 10 в условиях сухого трения

4.2. Интеграция метода «Волочение со сдвигом» в технологические процессы производства проволоки и волочения

4.3. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка процесса изготовления проволоки из низкоуглеродистой стали повышенной прочности и износостойкости совмещенным методом волочения со сдвигом»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Стальная катанка, проволока и изделия из неё (арматура, канаты, пружины, металлические сетки и т.п.) находят массовое применение и определяют эффективность работы многих сложных машин и конструкций. В условиях рыночной экономики большое значение приобретает повышение конкурентоспособности выпускаемой продукции, определяемой рациональным соотношением «цена-качество». Особенно актуально это для отечественной метизной промышленности, так как сегодня обостряется борьба как за выход на внешние рынки промышленно-развитых стран, так и защита собственных рынков от импортной продукции быстро развивающихся производителей метизной продукции, например, таких как Китай.

В этой связи необходимо разрабатывать более эффективные пути повышения конструкционных и эксплуатационных свойств материала за счет совершенствования режимов деформации и создания новых способов обработки.

Существующие промышленные способы обработки металлов давлением (ОМД), а также процессы высокотемпературной обработки не позволяют активно влиять на уровень механических свойств традиционных конструкционных материалов. Процессы холодной обработки, применяемые для массового производства высокопрочной продукции, такие как прокатка и волочение, активно упрочняют металлические материалы, однако, имеют ряд ограничений, связанных с деформационной способностью материалов. Поэтому разработка новых процессов получения высокопрочных материалов является актуальной и перспективной для ускоренного развития производства. Особый интерес представляют процессы пластического структурообразования, позволяющие формировать в конструкционных материалах мелкодисперсную структуру, приводящую к заметному повышению их прочности, износостойкости, сопротивлению усталости и т.д. В этой связи активно развивается

научное направление по созданию в сталях ультрамелкозернистой (УМЗ) структуры с размером зерен менее одного микрона [1-3]. Причем, наиболее эффективно измельчают структуру до УМЗ и даже наноструктурного состояний методы интенсивной пластической деформации (ИПД), преимущественно реализующие схему простого сдвига в условиях многоцикловой обработки с суммарной степенью накопленной деформации более 3 [4]. Получение такого типа структуры позволяет в разы повышать прочностные характеристики металлических материалов [4-6], однако, несмотря на многочисленные разработки, современные способы ИПД обладают рядом существенных ограничений, прежде всего в аспекте непрерывности и производительности технологических схем. Поэтому поиск высокопроизводительных схем формирования УМЗ структуры в металлах на базе традиционных процессов ОМД является важным этапом дальнейшего развития процессов ИПД. Например, метод волочения в силу квазимонотонного характера течения материала не обеспечивает эффективного формирования УМЗ структуры материалов, однако обладает высокой производительностью. Поэтому остается важной задачей совершенствования схем волочения для получения новых металлических материалов и новых видов продукции, в частности, высокопрочной низкоуглеродистой проволоки для широкого применения с УМЗ структурой. Использование дешевых низкоуглеродистых сталей для получения высокопрочных полуфабрикатов и изделий с характеристиками, максимально близкими к высокоуглеродистым или низколегированным сталям, позволит обеспечить конкурентоспособность и экономическую эффективность таких технологий.

Таким образом, разработка научно-обоснованных технологических и технических решений в области производства длинномерных изделий из традиционных конструкционных материалов с улучшенными свойствами методами ИПД и их внедрение в производство являются важной и актуальной задачей для металлургической и других отраслей промышленности РФ.

Степень разработанности

Диссертация является законченным научным трудом, в котором решена актуальная задача повышения механических и эксплуатационных свойств низкоуглеродистой проволоки, на примере стали марки 10, за счет создания новой совмещенной схемы напряженно-деформированного состояния и разработки научно-обоснованных технических решений.

Цель работы: разработка нового непрерывного метода деформирования с использованием принципов интенсивной пластической деформации на основе совмещения в очаге деформации технологических схем волочения и кручения (поперечного сдвига) для повышение механических и эксплуатационных свойств проволоки из низкоуглеродистой стали.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Анализ особенностей технологических схем пластической обработки, включая методы интенсивной пластической деформации, обеспечивающих повышение прочностных свойств конструкционных металлов и сплавов.

2. Разработка непрерывного метода на основе совмещения волочения со сдвигом, исследование напряженно-деформированного состояния проволоки из низкоуглеродистой стали для рационализации режимов обработки и установления взаимосвязи варьируемых и зависимых параметров процесса.

3. Конструирование устройства и формообразующего инструмента для реализации совмещения волочения со сдвигом, проведение экспериментальных исследований особенностей формируемой структуры, механических и эксплуатационных свойств проволоки из низкоуглеродистой стали.

4. Оценка инновационной перспективы использования совмещенной схемы обработки волочением со сдвигом для получения промышленной продукции в виде проволоки из низкоуглеродистой стали с повышенными прочностными и эксплуатационными свойствами.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Впервые получены аналитические зависимости, определяющие условия сдвиговой деформации при совмещении обработки волочением со сдвигом и выведена формула, позволяющая рассчитать крутящий момент сдвига с учетом вклада упругой и пластической составляющих деформации.

2. Научно обоснован новый непрерывный метод «Волочение со сдвигом», отличающийся совмещением в одной операции схем растяжения и сдвига и приводящий к более интенсивному по сравнению с традиционным волочением повышению до 10% прочности проволоки из низкоуглеродистой стали 10 за счет интенсификации измельчения исходной структуры.

3. Установлена существенная неоднородность накопления деформации в сечении круглой заготовки (проволоки) после одного прохода обработки методом «Волочение со сдвигом», причем периферийные области накапливают деформацию в 2,5-3 раза интенсивней, что является причиной формирования структуры градиентного типа.

4. Установлено, что на поверхности проволоки из низкоуглеродистой стали 10 после волочения со сдвигом формируется сверхтвердый слой толщиной до 140 мкм с прочностью до 7 ГПа.

5. Установлено, что формирование градиентной структуры в низкоуглеродистой проволоке из стали 10 полученной с использованием метода «Волочение со сдвигом» приводит к повышению на 15-25% сопротивления износу в условиях взаимного контактного сухого трения по сравнению с традиционным волочением при одинаковом коэффициенте вытяжки и других условий эксперимента.

Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Разработана методика теоретического расчета рабочего момента, обеспечивающего кручение заготовки в несимметричной конусной волоке учитывающая упругую и пластическую составляющие в суммарной деформации скручиваемого стержня.

2. Разработан новый метод «Волочение со сдвигом» и устройство для получения длинномерных полуфабрикатов (прутков, проволоки) из низкоугле-

родистой стали (патенты РФ № 2347632 и №2347633) с повышенной прочностью за счет интенсификации накопления деформации за один проход и измельчения исходной структуры.

3. Разработаны и практически опробованы конструкция устройства и формообразующий инструмент для реализации метода «Волочение со сдвигом», обеспечивающие повышение механических свойств по сравнению с традиционным волочением при одинаковом коэффициенте вытяжки.

4. Разработаны режимы получения проволоки из низкоуглеродистой стали 10 после обработки волочением со сдвигом с более высокими на 10-12 % пределом прочности на растяжение и на 25% сопротивлением поверхностному износу по сравнению с традиционным волочением при одинаковом коэффициенте вытяжки.

5. Определено влияние технологических параметров метода «Волочения со сдвигом» на величину накапливаемой интенсивности деформации. Установлено, что при волочении со сдвигом силы, действующие на инструмент, снижаются до 2 раз по сравнению с традиционным волочением.

Методология и методы исследований

Исследование напряженно-деформированного состояния металла исследуемого метода «Волочение со сдвигом» осуществлялось с применением современного метода конечных элементов в программном комплексе DEFORM-3D. Исследование параметров структуры проводили с использованием передовых методик просвечивающей микроскопии. Исследование механических свойств проводили в соответствии со стандартами на методы испытаний и с использованием сертифицированного оборудования.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Аналитическая зависимость для численного определения момента, обеспечивающего деформацию поперечным сдвигом с учетом упругих и пластических деформаций.

2. Непрерывный метод «Волочение со сдвигом», конструкция устройства и формообразующего инструмента для его осуществления, позволяющие по-

лучать проволоку из низкоуглеродистой стали с повышенными прочностными и эксплуатационными свойствами.

3. Взаимосвязь между формированием в проволоке, полученной методом «Волочение со сдвигом» и последующей пластической обработкой, прочностных и износостойких свойств, интенсивностью распределения накопленной деформации и особенностями структурного состояния.

Степень достоверности

Обоснованность научных положений, выводов, рекомендаций и результатов исследования подтверждена анализом современных тенденций развития методов интенсивной пластической деформации, использованием основных закономерностей структурообразования и формирования механических свойств низкоуглеродистой стали при совмещении методов обработки металлов давлением.

Достоверность научных положений, выводов, рекомендаций и результатов исследования подтверждена использованием современного оборудования, методов исследований и обработки результатов экспериментов, расчетов, которые хорошо согласуются с известными работами по тематике рассматриваемого исследования.

Апробация результатов диссертационного исследования

Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на следующих конференциях и симпозиумах: Международный симпозиум «Bulk nanostructured materials: from fundamental to innovations» (г. Уфа, 2009 г.); Третья Всероссийская конференция по наноматериалам НАНО - 2009 (г. Екатеринбург, 2009 г.); 68 Межрегиональная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы современной науки, техники и образования» (г. Магнитогорск, 2010 г.), Международная научно-техническая конференция «Современные достижения в теории и технологии обработки металлов» ( г. Санкт-Петербург, 2011 г.); IV Всероссийская конференция по наноматериалам (г. Москва, 2011 г.); Школа - конференция стран СНГ «Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы» (г. Уфа, 2012 г.); Международная

конференция «The 141-st TMS Annual Meeting&Exhibition» (США, 2012 г.); УВсероссийская конференция по наноматериалам (г. Звенигород, 2013 г.); VI Международная конференция по наноматериалам «NanoSPD6» (г. Метц, Франция, 2014 г.); 5-й Международный симпозиум «Bulk nanostructured materials: from fundamental to innovations» (г. Уфа, 2015 г.); X Российская научно-техническая конференция «Мавлютовские чтения» (г. Уфа, 2016 г.); Международная конференция «Magnitogorsk rolling practice» (г. Магнитогорск, 2016 г.); III International scientific conference «Material science» (г. Варна, Болгария, 2017г.); XV International scientific conference «Machines, Technologies, Materials» (Болгария, г. Боровец, 2018 г.); The 147-st TMS Annual Meeting&Exhibition» (США, 2018 г.).

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ И ПРИЕМОВ, ПРИВОДЯЩИХ К ПОВЫШЕНИЮ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛАХ

В настоящее время возрастает потребность в развитии перспективных промышленных методов для получения материалов с повышенными механическими и эксплуатационными свойствами, что продиктовано высокими требованиями к современным конструкциям, механизмам, машинам и, в целом, к комплексным техническим решениям в масштабах фирм, корпораций и отраслей промышленности.

Проволока является одним из распространенных видов продукции метизного производства, она изготавливается из различных марок стали и делится на проволоку общего назначения, для армирования резинотехнических изделий и железобетонных конструкций, для изготовления канатов, спиц, пружин, сеток, а также бывает полиграфическая, бердная, кордная и др. [7]. Производство низкоуглеродистой проволоки составляет большую часть от общего выпуска стальной и легированной проволоки. Марки сталей, из которых производится проволока, как правило, приводятся в стандартах на проволоку [8 - 12]. Выбор марки стали для изготовления разных видов проволоки производится при разработке технологии производства в зависимости от набора необходимых эксплуатационных свойств.

В практике конкретные требования условий эксплуатации проволочных изделий и применение их как конструкционного материала приводит к тому, что проволока выпускается практически любого диаметра и с широким диапазоном допусков по диаметру. Допускаемые отклонения по диаметру для проволоки могут быть двухсторонние или минусовые, причем проволока с одними и теми же прочностными характеристиками может иметь различную точность изготовления [13].

В этой связи анализ особенностей действующих технологических схем и методов производства проволоки с целью поиска рациональных и эконо-

мически целесообразных способов повышения уровня механических свойств и эксплуатационных характеристик проволоки из низкоуглеродистой стали является важной задачей.

1.1. Анализ развития непрерывных методов интенсивной пластической деформации для получения длинномерных изделий повышенной прочности

В последние годы активно развиваются новые направления повышения свойств материалов и сплавов, в том числе и за счет формирования в них УМЗ структуры (размер зерен d ~ 100 - 1000 нм). Для получения такого структурного состояния довольно широко используют методы пластической обработки при температурах ниже температуры рекристаллизации, т.е. в условиях холодной деформации. Наибольший научно-технический интерес представляют методы ИПД, позволяющие получать длинномерные полуфабрикаты и имеющие перспективы промышленного внедрения. Наряду с этим совершенствуются и лабораторные методы. Они характеризуются простотой применяемого оборудования и инструмента, технологичностью, а также накоплением минимально достаточных степеней деформации для формирования УМЗ структуры без разрушения образца [14, 15]. Как правило, методы ИПД приводят к заметному повышению прочности в 2-3 раз, а также заметному снижению пластических свойств, однако формирование однородной неравновесной УМЗ структуры зеренного типа, зачастую обеспечивает достаточный уровень пластичности для конструкционного применения таких материалов [4].

Таким образом, можно выделить две группы методов ИПД: первая -это лабораторные методы с возможностью получения образцов, как правило, ограниченных размеров; и вторая - это опытно-промышленные методы получения длинномерных полуфабрикатов и изделий с УМЗ структурой, которые будут рассмотрены ниже.

РКУП- «Конформ». Для обработки длинномерных заготовок простым сдвигом методом равноканального углового прессования (РКУП) в непрерывном режиме разработано устройство на основе схемы «Конформ» [16, 17]. Первая информация об использовании этого метода при обработке меди была представлена в работе В.М. Сегала [18]. Дальнейшее развитие метод получил при получении УМЗ заготовок из алюминия, титана, нитинола и ряда других металлов и сплавов, прочность которых возрастает после обработки в 2-3 раза [19-25].

Схема инструмента для осуществления РКУП-Конформ длинномерных заготовок показана на рис. 1.1.

А-А

Рисунок 1.1 - Схема и пример конструктивного исполнения инструмента для непрерывного РКУП-«Конформ» длинномерных заготовок [17]

Инструмент состоит из корпуса 1, в котором смонтирован приводной валок 2 с П - образным калибром. С калибром валка сопряжена кольцевая секторная вставка 3, образующая неподвижную стенку рабочего канала для приема заготовки 4. Для увеличения усилия прессования и улучшения условий самозатягивания заготовки в рабочий канал контактные поверхности вставки и валка расположены эксцентрично. Кольцевая вставка неподвижно

закреплена в колодке 5, которая установлена на оси 6 с возможностью поворота. Нижняя стенка выходного канала образованна упором 7, смонтированным в пазу корпуса инструмента. Корпус и колодка соединены клиновым зажимом 8. В исходном состоянии заготовка 4 круглого или квадратного сечения подается на вход рабочего канала, из которого она активными силами трения со стороны П-образного калибра валка выпрессовывается в выходной.

Недостатками данного способа является необходимость создания специального оборудования, геометрия инструмента не позволяет обрабатывать заготовку по схеме «круг - круг», в процессе деформации данным способом возникают сложности трибологического характера, т.к. сила деформирования формируется за счет сил активного трения.

Мульти-РКУП-Конформ. Данный метод разработан сотрудниками НИИ ФПМ УГАТУ и предлагается преимущественно для получения длинномерных образцов из цветных металлов и сплавов в виде прутка и катанки, например, прочность алюминиевого сплава возрастает прочность при этом в 2-2.2. раза [26,27].Основной особенностью этого метода является совмещение метода РКУП в параллельных каналах (рис. 1.2) и непрерывного процесса РКУП-«Конформ».

Рисунок 1.2 - Схема процесса «Мульти-РКУП-Конформ»: 1 - заготовка; 2 - колесо; 3 - матрица

Непрерывное равноканальное угловое прессование по схеме «Мульти-РКУП-Конформ» осуществляется в три последовательных этапа, после каж-

дого этапа осуществляют смену направления течения материала заготовки на угол ф = 90 - 120°, после чего происходит окончательное пластическое формообразование прутка. Существенное улучшение механических свойств материала достигается за счет совмещения ИПД в несколько этапов и пластического формообразования, что позволяет накапливать истинную степень деформации е > 2,4. Совмещение нескольких этапов обработки в условиях ИПД сокращает производственный цикл и приводит к снижению затрат электроэнергии за счет исключения операций повторного нагрева перед обработкой.

Недостатками данного способа является необходимость создания специального сложного оборудования, необходимость соблюдения идеальных трибологических условий процесса, низкая производительность процесса.

Гидростатическое волочение. Гидростатическое волочение (ГВ) [28] как метод ИПД для получения длинномерных полуфабрикатов разработан и исследован группой ученых под руководством проф. Я.Е. Бейгельзимера в Донецком физико-техническом институте НАНУ (г. Донецк). Прочность металлических полуфабрикатов после такой обработки несколько превышает волоченые по традиционной схеме. Предлагаемая ими схема ГВ (рис. 1.3) позволяет получать длинномерные заготовки прямоугольного сечения по схеме винтовой экструзии и осуществляется следующим образом.

1 2 3

Рисунок 1.3 - Схема процесса гидростатического волочения: 1 - заготовка; 2 - камера высокого давления;

3 - блок с винтовым каналом; Р - давление жидкости; Q - сила протяжки

Схема ГВ аналогична винтовой экструзии. Реализация процесса деформации предполагает получение длинномерных изделий прямоугольного сечения по схеме винтовой экструзии и осуществляется следующим образом. Заготовка подается в камеру высокого давления с жидкостью, в камере расположен блок с винтовым каналом. Заготовка проходит через деформирующий блок, с помощью которого осуществляется деформация металла.

К недостаткам схемы ГВ можно отнести конструктивную сложность оснастки за счет обязательного условия по обеспечению герметичности рабочей полости в условиях высокого давления жидкости и ограничения по интенсивности скручивания за цикл обработки, т.к. имеются ограничения по силе протяжки. Также этой схеме присуща неоднородность контактных напряжений в очаге деформации, что создает сложности в обеспечении стабильности процесса в целом.

Радиально-сдвиговая протяжка. Одним из способов деформации, разработанных на кафедре технологий обработки материалов МГТУ им Г.И. Носова, является радиально-сдвиговая протяжка (РСПр), которая применяется для производства круглого проката, прутков и заготовок [29]. Данный метод является развитием радиально-сдвиговой прокатки, которая определяется как частный случай винтовой прокатки в области больших углов подачи и применяется для производства круглого проката, прутков и заготовок.

В ходе РСПр деформация осуществляется тремя неприводными роликами, расположенными под углом 120° друг к другу и повернутыми на угол подачи путем приложения к проволоке (катанке) переднего тянущего усилия без вращения обрабатываемой проволоки (рис. 1.4). Каждый ролик имеет рабочий конус и калибрующий поясок.

Рисунок 1.4 - Принципиальная схема радиально-сдвиговой протяжки: - скорость вращения кассеты; ю2 - скорость вращения роликов;

Р - усилие протяжки

В процессе деформации в роликовых волоках, которые обеспечивают радиально-сдвиговую деформацию, реализуется высоконемонотонная равномерная деформация по системе «круг — круг». Показано, что радиально-сдвиговой протяжкой можно получить проволоку со значительной мелкодисперсной структурой и меньшими энергетическими затратами [29,30]. Также данный метод позволяет повысить равномерность деформации по сечению проволоки. Недостатком способа является необходимость создания довольно сложного специального инструмента, а также необходимость согласования скоростей деформирующего узла при работе установки. С другой стороны, способ позволяет упрочнять обрабатываемые материалы на уровне традиционного волочения, хотя имеет ряд ограничений по своей эффективности связанных с локальным контактом «инструмент-заготовка».

РКУ-протяжка. Одним из новых способов ИПД для обработки и улучшения свойств длинномерной биметаллической сталемедной проволоки является метод РКУ-протяжки [31-34]. Данный метод осуществляется с помощью многократной протяжки проволоки через специально разработанный инструмент, схема которого представлена на рис. 1.5.

Рисунок 1.5 - Принципиальная схема процесса РКУ - протяжки [31]: Р1 - сила волочения; Р2 - сила натяжения; - контактное трение

Способ осуществляется следующим образом: углеродистая проволока протягивается через сборный инструмент специального профиля. Непрерывность процесса деформационной обработки обеспечивается сочетанием РКУ протяжки с традиционным способом волочения проволоки.

С целью обеспечения эффективности и технологической стабильности РКУ протяжка реализуется при неполном заполнении канала инструмента проволокой, которая в процессе обработки сохраняет неизменной площадь поперечного сечения F и последовательно проходит следующие зоны технологического инструмента (см.рис. 1.5):

- зона свободного входа проволоки в инструмент (область I);

- зона упругопластического контакта и изгиба проволоки в области пересечения каналов инструмента (область II);

- межочаговая область (область III);

- зона упругопластического контакта и изгиба проволоки в области выхода из инструмента (область IV);

- зона свободного выхода проволоки из инструмента (область V).

Авторами показано, что этот метод позволяет улучшить качество выпускаемой продукции. Недостатками способа является крайне несимметрич-

ная схема деформации, что обуславливает неоднородность трибологических условий, контактных сил между проволокой и инструментом и, как следствие, приводит к формированию неоднородной структуры и свойств по сечению проволоки. Кроме того, метод характеризуется низкой стойкостью инструмента вследствие интенсификации локального износа на участках I, III, IV и малыми приростами прочности.

Способ волочения с кручением и знакопеременным изгибом. В последнее время наблюдается тенденция совмещения традиционных способов деформации металлов для получения новых технологических схем обработки. Одним из таких методов получения проволоки с УМЗ структурой является волочение с кручением и знакопеременным изгибом (рис.1.6) [35].

Способ осуществляется следующим образом. Через две последовательно расположенные волоки протягивается проволока, между волоками расположен вращающийся блок, оснащенный роликами, которые осуществляют знакопеременный изгиб. При вращении блока с роликами реализуется сдвиговая деформация проволоки между волоками за счет скручивания металла (см. рис. 1.6).

Рисунок 1.6 - Схема процесса волочения с кручением

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Рааб, Арсений Георгиевич, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. УаНе^ R. Ъ. Phys.Met. Metallogr / R.Z. Valiev, А.У. Korznikov, R.R. Ми1уико^ - 1992. - 373 р.

2. Сегал, В. М. Пластическая обработка металлов простым сдвигом / В.М. Сегал, В.И. Резников, А.Е. Дробышевский, В.И. Копылов // Известия АН СССР. Металлы. - 1981. - №1. - С. 115-123.

3. Процессы пластического структурообразования / В.М. Сегал, В.И. Резников, В.И. Копылов и др. - Минск: Наука и техника, 1994. - 232 с.

4. Валиев, Р. З. Объемные наноструктурные металлические материалы / Р.З. Валиев, И.В. Александров. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. - 398 с.

5. Аникин, Г. Е. Методы интенсивной пластической деформации для получения наноструктурированных материалов / Г. Е. Аникин // Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И. Вернадского. - 2009. - № 9. - С. 188 - 192.

6. Утяшев, Ф. З. Деформационные методы получения и обработки ультрамелкозернистых и наноструктурных материалов / Ф.З. Утяшев, Г.И. Рааб. - Уфа: Гилем, 2013. - 376 с.

7. Белалов, Х. Н. Производство стальной проволоки: монография / Х.Н. Белалов, Н.А. Клековкина, А.А. Клековкин - Магнитогорск: МГТУ, 2005. - 543 с.

8. ГОСТ 3282-74. Проволока стальная низкоуглеродистая. Технические условия. Введ.01.07.1975. - М.: Изд-во стандартов, 1975. - 17 с.

9. ГОСТ 17305-91. Проволока из углеродистой конструкционной стали. Технические условия. Введ. 01.01.1993. - М.: комитет стандартизации и метрологии СССР, 1993. - 9с.

10. ГОСТ 7480-73. Проволока полиграфическая. Технические условия. Введ. 01.01.1975. - м.: изд-во стандартов, - 1975. - 6с.

11. ГОСТ 5437-85. Проволока бердная. Технические условия. Введ. 01.07.1986. - м.: изд-во стандартов, 1986. - 4с.

12. ГОСТ 14963-78. Проволока стальная легированная пружинная. Технические условия. Введ. 26.06.1978. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 8с.

13. Стальная проволока: монография / Х.Н. Белалов, А.А. Клековкин, Н.А. Клековкина, Г.С. Гун, А.Г. Корчунов, М.А. Полякова - Магнитогорск: МГТУ, 2011. - 689 с.

14. Рааб, Г. И. Перспективные методы ИПД для получения нанострук-турированных металлических материалов / Г.И. Рааб, В.Г. Шибаков, А.Г. Рааб // Современные металлические материалы и технологии (СММТ'2015): Сборник трудов международной научно - технической конференции. - СПб.: Изд - во Политех. ун-та, 2015. - С. 325-334.

15. Разработка новых методов получения объемных наноструктурных металлических материалов интенсивной пластической деформацией / Г.И. Рааб, Р.З. Валиев, В.М. Капитонов, Н.Г. Баушев, Р.С. Каримов, А.Г. Рааб // Современные достижения в теории и технологии пластической обработки металлов. Труды международной научно-технической конференции. Санкт-Петербург: Издательство Политехнического университета 2007. С. 385-388.

16. Валиев, Р. З. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией / Р. З. Валиев, И. В. Александров. - М.: Логос, 2000. - 272 с.: ил.

17. Патент 2345861Российская Федерация, МПК В2Ш/06, B21J13/00. Устройство для непрерывного углового прессования / Г.И. Рааб, Р.З. Вали-ев, В.М. Капитонов, А.Г. Рааб; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет». - № 2006145916/02, заявл. 22.12.2006, опубл. 27.06. 2008. -3с.

18. Сегал, В. М. Процессы пластического структурообразования металлов / В. М. Сегал и др. - Минск: Наука и техника, 1994. - 231 с.

19. Wang, C. P. Variable-channel device for preparating ultrafine - grained copper/aluminum wire / C.P. Wang, F.G. Li, B.A. Chen // China Patent, №201862645 CN. Опубл. 15.06.2011.

20.Characterisation of Conform and conventionally extruded Al-4Mg-1Zr. Effect of extrusion route on superplasticity / S. Katsas et al. // J Mater Sci. - 2010. - P.188-195.

21. Peculiarities of ultrafine - grained structure formation in Ti Grade4 using ECAP - Conform / A.V. Polyakov, I.P. Semenova, G.I. Raab et al. // REVIEWS ON ADVANCED MATERIALS SCIENCE. - 2012. - Vol.31. - Issue. 1. - P. 7884.

22. Структура и свойства сплава TiNi, подвергнутого равноканальному угловому прессованию по схеме Conform / Д.В. Гундеров, Е.А. Прокофьев, А.В. Лукьянов, Г.И. Рааб, А.В. Коротицкий, В.А. Браиловский, С.Д. Про-кошкин. - Материаловедение. - 2009. - №8. - С. 45 - 48.

23. Principles of ECAP-Conform as a continuous process for achieving grain refinement: Application to an aluminum alloy / C. Xu, S. Schroeder, P.B. Berbon, T.G. Langdon // ActaMaterialia. - 2010. - 58. - P.1379 - 1386.

24. Long-length Ultrafine-grained Titanium Rods produced by ECAP- Conform / G. I. Raab, R. Z. Valiev, D.V. Gunderov, T.C. Lowe, A. Misra, Y. T. Zhu // Mater. Sei. Forum. - 2004 . - Vol.1. - P. 80-85.

25. Рааб, Г. И. Равноканальное угловое прессование по схеме conform длинномерных наноструктурных полуфабрикатов из титана / Г.И. Рааб, Р.З. Валиев // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2008. - № 1. - С. 21-27.

26. Патент 2560474 Российская Федерация, МПК B 21 C 23/00. Способ непрерывного равноканального углового прессования металлических заготовок в виде прутка / Г.И. Рааб, Э.И. Фахретдинова, В.М. Капитонов, Р.З. Валиев; заявители и патентообладатели Общество с ограниченной ответственностью "НаноМеТ"- № 2013156136/02; заявл. 17.12.2013; опубл. 20.08.2015.

27. Combined and consecutive SPD processing techniques / G.I. Raab, A.G. Raab, R.N. Asfandiyarov, E.I. Fakhretdinova // Machines. Technologies. Materials. Proceedings, Volume III «MATERIALS». - 2017. - Р. 187-188.

28. Бейгельзимер, Я. Е. Новые схемы накопления больших пластических деформаций с использованием гидроэкструзии / Я.Е. Бейгельзимер, В.Н. Варюхин, С.Г. Сынков // Физика и техника высоких давлений. - 1999. - Т. 9. -№ 3. - С. 109-112.

29. Патент 2498870 Российская Федерация, МПКВ 21 С1/00.Способ получения из высокоулеродистой стали проволоки с наноструктурой / В.А. Харитонов, В.Н. Лебедев, М.В. Чукин, М.П. Барышников, Б.А. Коломиец, М.Ю. Усанов; заявители и патентообладатели ОАО "Магнитогорский метизно-калибровочный завод «ММК-МЕТИЗ». - № 2012128910/02; заявл. 06.07.2012; опубл. 20.11.2013.

30. Харитонов, В. А. Исследование радиально-сдвиговой протяжки проволоки на основе моделирования / В.А. Харитонов, М.Ю. Усанов // Металлург. - 2013. - № 11. - С. 83-87.

31. Патент 2446027 Российская Федерация, МПК В21С 1/00. Способ получения длинномерных заготовок круглого поперечного сечения с ультрамелкозернистой структурой / М.В. Чукин, М.П. Барышников, М.А. Полякова, Д.Г. Емалеева; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». - № 2010122149/02; заявл. 31.05.2010 ; опубл. 27.03.2012.

32.Чукин, М. В. Непрерывный деформационный способ формирования ультрамелкозернистой структуры стальной проволоки / М.В. Чукин, А.Г. Корчунов, М.А. Полякова, Д.Г. Емалеева // Сталь. - 2010. - № 6. - С. 96 - 98.

33. Чукин, М. В. Влияние термической обработки на эволюцию структуры и свойств стальной проволоки в процессе РКУ протяжки / М.В. Чукин, Д.Г. Емалеева // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2008. - №2. - С.70-71.

34. Влияние комбинированных методов обработки на механические свойства углеродистой проволоки / М.В. Чукин, М.А. Полякова, А.Е. Гулин, Д.Г. Емалеева // Черные металлы. - 2014. - № 12. - С. 35-39.

35. Патент 2467816 Российская Федерация, МПК В21С 1/00, B21J 5/06, C21D 7/00. Способ получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением с кручением / М.В. Чукин, М.А. Полякова, Э.М. Голубчик, В.П. Рудаков, С.Е. Носков, А.Е. Гулин; заявитель и патентообладатели: Чукин М. В., Полякова М. А., Голубчик Э. М.. - № 2011107637/02; заявл. 28.02.2011; опубл. 27.11.2012.

36. Патент 130525 Российская Федерация, МПК В21С 1/00. Устройство для изготовления проволоки с ультрамелкозернистой структурой / М.А. Полякова, М.В. Чукин, Э.М. Голубчик, А.Е. Гулин ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» (RU). - №2013104567/02; заявл. 04.02.2013; опубл. 27.07.2013.

37. Beygelzimer, Y. A new severe plastic deformation method: Twist Extrusion / Y. Beygelzimer, D. Orlov, V. Varyukhin // Ultrafine Grained Materials II; Ed. ву Y.T. Zhu, T.G. Langdon, R.S. Mishra, S.L. Semiatin, M. J. Saran, T. C. Lowe. TMS (The Minerals, Metals&Materials Society). - 2002. - P. 297-304.

38. Салимгареева, Г. Х. Структурообразование и формирование свойств в титановых прутках, полученных комбинированной ипд-технологией: авто-реф. дис. канд. тех. наук / Салимгареева Гульназ Халифовна - Уфимский государственный авиационный технический университет. - Уфа. - 2009. - 16 с.

39.Valiev, R. Z. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement / R.Z. Valiev, T.G. Langdon // Prog. Mater. Sci. - 2006. -V.51. - P. 881-981.

40. Saito, Y. Advanced Technology of Plasticity / Y. Saito, H. Utsunomiya, H. Suzuki, M. Geiger (Ed.) // Springer. - 1999. - P.59.

41. Controlling the textures of the metal strips via the continuous confined strip shearing (C2S2) process / J.C. Lee, H.-K. Seok, J.-H. Han, Y.-H. Chung // Materials research bulletin. - 2001. - V. 36. - №. 5. - P. 997-1004.

42. Development of a multi-pass facility for equal-channel angular pressing to high total strains / K. Nakashima, Z. Horita, M. Nemoto, T.G. Langdon// Materials Science and Engineering: A. - 2000. - V. 281. - №. 1. - P. 82-87.

43. Equal channel angular pressing of aluminum-alumina in situ metal matrix composite / C.N. Athreya, V.P. Mahesh, M. Brahmakumar, T.P.D. Rajan, K. Narayan Prabhu, B.C. Pai, R.K. Gupta, P. Ramkumar // Mater. Sci. Forum. -2012. - P. 247-252.

44. Формирование субмикрокристаллической структуры в титане при пластической деформации и ее влияние на механические свойства / Г.А. Са-лищев, О.Р. Валиахметов, Р.М. Галеев, С.П. Малышева // Известия Российской академии наук. Металлы. - 1996. - № 4. - С. 86-91.

45. An investigations of microstructural evolution during equal-channel angular pressing / Y. Ywahashi, Z. Horita, M. Nemoto, T.G. Langdon // Acta Mater. - 1997. - V.45. - P.4733-4742.

46. Рыбин, В. В. Большие пластические деформации и разрушение металлов / В. В. Рыбин. - М.: Металлургия, 1986. - 224 с.

47. Аркулис, Г. Э. Теория пластичности / Г.Э. Аркулис, В.Г. Дорого-бид. - М.: Металлургия, 1987. — 352 с.

48. Унксов, Е. П. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов, У. Джонсон, В.Л. Колмогоров / Под ред. Е.П. Унксова и А.Г. Овчинникова. - М.: Машиностроение, 1983. - 598 с.

49. Марковец, М. П. Определение механических свойств металлов по твердости / М.П. Марковец. - М.: Машиностроение, 1979. - 191 с.

50. Галлагер, Р. Метод конечных элементов / Р. Галлагер. - М.: Мир, 1984. - 428 с.

51. Смирнов-Аляев, Г. А. Инженерные методы расчета операций пластической обработки материалов / Г. А. Смирнов-Аляев. - М.-Л.: Машгиз, 1961.- 463с.

52. Смирнов-Аляев, Г. А. Сопротивление материалов пластическому деформированию / Г.А. Смирнов-Аляев. - Л.: Машиностроение, 1978.- 368с.

53. Зибель, Э. Обработка металлов в пластическом состоянии. (Пер. с немецкого) / Э. Зибель. - Свердловск: Металлургиздат, 1934. - 198с.

54. Пашков, П. О. Пластичность и разрушение металлов / П. О. Пашков. - Л.: Судпромгиз, 1950. - 259с.

55. Горячева, И. Г. Механика фрикционного взаимодействия / И.Г. Горячева. - М.: Наука, 2001. - 478с.

56. ГОСТ 27674-88. Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения. Введ. 01.01.1989. - М.: Комитет стандартизации и метрологии СССР, - 1989. - 21с.

57. Любарский, И. М. Металлофизика трения / И.М. Любарский, Л.С. Палатник. - М.: Металлургия, 1976. - 176 с.

58. Машков, Ю. К. Трение и модифицирование материалов трибоси-стем / Ю.К. Машков, К.Н. Полещенко, С.Н. Поворознюк, П.В. Орлов. - М: Наука, 2000. - 280 с.

59. Грановский, Г. И. Износостойкость твердых сплавов и закаленных инструментальных материалов // Резание металлов и инструмент. Сборник статей. Под ред. Г.И. Грановского. - М.: Изд-во машиностроительной литературы, 1955. - С.95-111.

60. Раскатов, В. М. Машиностроительные материалы. Краткий справочник / В.М. Раскатов, В.С. Чуенков, Н.Ф. Бессонова, Д.А. Вейс. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1980. - 511 с. ил.

61. Буше, Н. А. Трение, износ и усталость в машинах / Н.А. Буше - М.: Транспорт, 1987. - 223 с.

62. Лужнов, Ю. М. Основы триботехники / Ю.М. Лужнов, В.Д. Александров / Под ред. Ю.М. Лужнова. - М.: МАДИ, 2013. - 136 с.

63. Сорокин, Г. М. Трибология сталей и сплавов / Г.М. Сорокин. - М.: Недра, 2000. - 317 с.

64. Гаркунов, Д. Н. Триботехника / Д.Н. Гаркунов. - М.: Машиностроение, 1989. - 328 с.

65. Боуден, Ф. П. Трение и смазка / Ф.П. Боуден, Д. Тейбор. - М.: Машгиз, 1980. - 181 с.

66. Чичинадзе, А. В. Трение, износ и смазка. Трибология и триботехника / Под ред. А.В. Чичинадзе. - М.: Машиностроение, 2003. - 575 с.

67. Биба, Н. В. Эффективность применения моделирования для разработки технологии штамповки / Н.В. Биба, А.И. Лишний, С.А. Стебунов // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. -2001. - №5. - С.39-44.

68. ГОСТ 1050-88. Прокат сортовой, калиброванный, со специальной отделкой поверхности из углеродистой качественной конструкционной стали. Общие технические условия. Введ.01.01.1991. - М.: Изд-во стандартов, 1996. - 8с.

69. ГОСТ 1497-84.Металлы. Методы испытаний на растяжение. Введ. 16.07.1984. - М.: Изд-во стандартов, 1984. - 24 с.: ил.

70. Перлин, И. Л. Теория волочения / И.Л. Перлин, М.З. Ерманок. -М.: Металлургия, 1971. - 447 с.

71. Губкин, С. И. Пластическая деформация металлов / С. И. Губкин. -М.: ГНТИ по черной и цветной металлургии, 1970. - Том 3. - 306 с.

72. Зинути, А. Волочение проволоки на станах / А. Зинути, С. Джан-карло // Метизы. - 2003. - С.41-47.

73. Saito, Y. Novel ultra-high straining process for bulk materials - development of the accumulative roll-bonding (ARB) process / Y. Saito // Acta Mater. -1999. - Vol.47. - P.579- 583.

74. Рааб, Г. И. Перспективные методы ИПД для получения нанострук-турированных металлических материалов / Г.И. Рааб, В.Г. Шибаков, А.Г. Рааб // Materials Physics and Mechanics. - 2016. - Vol. 25. - Р. 77-82.

75. Патент 2347632 РФ, МПК В 21 С 1/00. Способ получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением со сдвигом / Г.И. Рааб, А.Г. Рааб ; заявитель и патентообладатель: ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет»; заявл. 6.02.2009. опубл. 27.02.2009.

76. Патент 2347633 Российская Федерация, МПК В 21 С 1/00. Устройство для получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением со сдвигом / Г.И. Рааб, А.Г. Рааб; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет»; заявл. 6.02.2009. опубл. 27.02.2009.

77. Рааб, А. Г. Исследование метода интенсивной пластической деформации волочение со сдвигом для получения проволоки повышенной прочности из низкоуглеродистой стали марки 10 / А.Г. Рааб, М.В. Чукин // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования: материалы 68-й межрегиональной научно-технической конференции: в 2т. Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2010. - Т. 1. - С. 183-185.

78. Рааб, А. Г. Разработка нового метода интенсивной пластической деформации для получения высокопрочных прутков и проволоки из низкоуглеродистых сталей / А.Г. Рааб, М.В. Чукин // IV Всероссийская конференция по наноматериалам: сб. мат. - М.: ИМЕТ РАН, 2011. - С. 43.

79. Рааб, Г. И. Способ получения ультрамелкозернистых полуфабрикатов волочением со сдвигом / Г.И. Рааб, А.Г. Рааб // Изобретатели - машиностроению. - 2011. - N 3.- С. 4-5.

80. Рааб, А. Г. Разработка нового метода интенсивной пластической деформации - волочение со сдвигом / А.Г. Рааб, М.В. Чукин // Актуальные проблемы физического металловедения сталей и сплавов: материалы XXI Уральской школы металловедов-термистов. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2012. - С.20 - 21.

81.Малинин, Н. Н. Прикладная теория пластичности и ползучести / Н.Н. Малинин. - М.: Машиностроение, 1968. - 400 с.

82. Томленов, А. Д. Теория пластических деформаций металлов / А.Д. Томленов. - М.: Машгиз, 1951. - 200 с.

83. Илюшин, А. А. Механика сплошной среды / А.А. Илюшин. - М.: Московский университет, 1978. - 288 с.

84. Илюшин, А. А. Сопротивление металлов / А.А. Илюшин, В.С. Ленский. - М.: Физматгиз, 1959. - 372 с.

85. Колмогоров, В. Л. Механика обработки металлов давлением / В.Л. Колмогоров. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001. - 836 с.

86. Галин, Л. А. Упруго - пластические задачи / Л.А. Галин. - М.: Наука, 1984. - 230 с.

87. Semenov, V. I. Computer simulation of drawing process with shear / V.I. Semenov, A.G. Raab // International virtual journal «Machines Technologies Materials». - 2012. - Issue 11. - Р. 41.

88. Исследование процесса волочения со сдвигом с использованием математического моделирования и физического эксперимента / А.Г. Рааб, М.В. Чукин, В.И. Семенов, Г.Н. Алешин // Тезисы докладов открытой школы-конференции стран СНГ «Ультрамелкозернистые и наноструктурные материалы» УМЗНМ-2012. - Уфа, 2012. - С. 134.

89. Cocroft, M. J. Ductility and workability of metals / M.J. Cocroft, D.J. Latham // Journal of the institute of metals. - 1968. - Vol. 96. - Р. 33-39.

90. ГОСТ 3882-74. Сплавы твердые металлокерамические. Марки. Введ. 15.08.1974. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 8с.

91. Влияние схем волочения и свободного кручения на неоднородность деформации и структурные изменения в заготовках из низкоуглеродистой стали / А.Г. Рааб, Г.И. Рааб, В.И. Семенов, Г.Н. Алешин, Ю.Н. Подрезов, Н.И. Даниленко // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. - 2013. - №12. - С. 14-20.

92. Влияние различных схем деформации на изменения структуры малоуглеродистой стали / А.Г. Рааб, Г.Н. Алёшин, В.И. Семёнов, Э.И. Гимал-тдинова // Нефтегазовые технологии и новые материалы. Проблемы и решения: сб. научн. трудов.- Уфа: ООО «Монография», 2013. - Вып. 2 (7). - С. 382-394.

93. Влияние схем сложного нагружения на особенности формирования градиентной структуры в низкоуглеродистой стали / А.Г. Рааб, Г.Н. Але-

шин, Г.И. Рааб, Ю.Н. Подрезов, Н.И. Даниленко // Физика молекул и кристаллов: сб. статей. - Уфа, 2014. - С. 300-310.

94. Вербило, Д. Г. Особенности расчета истинных кривых нагружения при кручении / Д. Г. Вербило // Проблемы прочности. - 2011. - № 3 - С. 110 -123.

95. ГОСТ 9450-76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. Введ. 01.01.1977 - М.: Изд-во стандартов, 1976. - 33с.

96. ГОСТ 2999-75. Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Виккерсу. Введ. 01.07.1976. - М.: Изд-во стандартов, 1976. - 29с.

97. Пашинская, Е. Г. Особенности пластической деформации малоуглеродистой стали под. влиянием комбинированного нагружения кручением с растяжением / Е.Г. Пашинская, И.И. Тищенко, В.В. Столяров, М.А. Кралюк // В сб. «1нженерна Мехашка. Науковi нотатки». - Луцк: ЛДТУ. - Вып.25. - Ч. II. - 2009.- С.182-189.

98. ТУ 0258-022-06377289-2000. Смазка технологическая Росойл-Ангелина. Введ. 06.04.2000. - М.: Изд-во стандартов, 2000. - 6с.

99. Raab, G. I. Analysis of shear deformation scheme efficiency in plastic structure formation processes / G.I. Raab, A.G. Raab, V.G. Shibakov // Metalur-gija. - 2015. - Vol. 54 (2). - Р. 423-425.

100. Investigation of a new shear deformation method for the production of nanostructures in low-carbon steel / A.G. Raab, M.V. Chukin, G.N. Aleshin, G.I. Raab // 2014 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. - 2014. - Vol. 63. - Р. 012008

101. Чукин, М. В. Особенности влияния комбинирования различных видов пластической деформации на измельчение микроструктуры и механические свойства углеродистой проволоки / М.В. Чукин, М.А. Полякова, А.Е. Гулин // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2016. -Том. 59. - № 8. - С. 552-557.

102. Исследование структуры и механических свойств длинномерных наноструктурных прутков из низкоуглеродистой стали / В.И. Семенов, А.Г. Рааб, М.В. Чукин, Г.И. Рааб // Третья всероссийская конференция по нанома-

териалам «НАНО -2009» : тезисы докладов. - Екатеринбург: Уральское изд-во, 2009. - С. 800-801.

103. Structural variations in low-carbon steel under severe plastic deformation by drawing, free torsion, and drawing with shear / G.I. Raab, D.V. Gunderov, L.N. Shafigullin1, Yu.M. Podrezov, M.I. Danylenko, N.K. Tsenev, R.N. Bakhtizin, G.N. Aleshin, A.G. Raab // Materials Physics and Mechanics. - 2015. - Vol. 24. -Р. 242-252.

104. Структурно-фазовые превращения при комбинированной интенсивной пластической деформации низкоуглеродистой стали / А.Г. Рааб, Г.Н. Алёшин, Г.И. Рааб, В.И. Семёнов, Ю.Н. Подрезов, Н.И. Даниленко // Нефтегазовые технологии и новые материалы. Проблемы и решения: сб. научн. Трудов. - Уфа: ООО «Монография», 2014. - Вып. 3 (8). - С. 327-338.

105. Поверхностное упрочнение изделий сложной формы с использованием комплексных схем деформирования / С.А. Фирстов, С.Е. Шейкин, Ю.Н. Подрезов, Н.И. Даниленко, В.И. Даниленко, Н.Д. Рудык, С.Ф. Студе-нец, Д.А. Сергач, А.Г. Рааб // Электронная микроскопия и прочность материалов: Сб. научн . тр. - К.: ИПМ НАН Украины, 2013. - Вып. 19. - С. 7-14.

106. Исследование эволюции структуры наносталей 20 и 45 при критических степенях пластической деформации / М.В. Чукин, Р.З. Валиев, Г.И. Рааб, Н.В. Копцева, Ю.Ю. Ефимова // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2007. - №4. - С. 89-93.

107. Ефимова, Ю. Ю. Исследование состояния карбидной фазы после наноструктурирования и последующего волочения низкоуглеродистой стали / Ю.Ю. Ефимова, Н.В. Копцева, О.А. Никитенко // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. - 2009. - №3. -С. 45-48.

108. Shirinov, T. M. Evolution of the structure and phase composition of an equiatomic Fe-CO alloy on quenching from the liquid state / T.M. Shirinov, A.M. Glezer, S.V. Konovalov, V.E. Gromov, V.Ya. Tsellermaer // Steel in Translation. -2008. - Vol. 38. - № 6. - P. 437-438.

109. The Influence of Strain Degree on the Structural Transformations and Mechanical Properties of the Low-Carbon Steel 20 /M. I. Danylenko, V. V. Kovy-lyaev, S. S. Ponomaryov, S. A. Firstov // NaukovyNotatki. - 2009. - № 5. - P.69.

110. Ivanisenko, Yu. Phase transformations in pearlitic steels induced by se-vereplastic deformation / Yu. Ivanisenko, I. MacLaren, X. Sauvage, R.Z. Valiev, H.-J. Fecht // Solid State Phenomena. - 2006. - Vol. 114. - P. 133-144.

111. Ко, Y. G. Nanostructured Metals and Alloys: Processing, Microstructure, Mechanical Properties and Applications. Ed. by S. H. Whang / Y.G. Ко, D.H. Shin. - Woodhead Publishing Limited, 2011. - 243 p.

112. Новиков, И. И. Теория термической обработки металлов / И.И. Новиков. - М.: Металлургия, 1986. - 480 с.

113. Utyashev, F. Z. Deformation Methods for Fabrication and Processing of Ultrafine-Grained and Nanostructured Materials / F.Z. Utyashev, G.I. Raab. -Ufa: Gilem, 2013. - 376 p.

114. Martin, J. W. Stability of Microstructure in Metallic Systems / J.W. Martin, R.D. Doherty. - М.: Atomizdat, 1978. - 280 p.

115. Scheme of treatment and its effect on the strain heterogeneity and structural changes in billets of low-carbon steel / V.I. Semenov, G.A. Aleshin, A.G. Raab, N. Tontchev, V. Kamburov, E. Yankov // Material Science «Nonequi-librium Phase Transformations». - 2017. - №1. - Р. 83-87.

116. Труды ВНИИМЕТМАША. / A.M. Когос, В.Н. Антропов, Ф.А. Колганов, М.А. Лабковский. - М.: ВНИИМЕТМАШ, 1986. Сб. 39. - С. 824 -848.

117. Конструирование, расчет и исследование прокатных станов / В.А. Давыдов, А.М. Когос, И.М. Макеев, В.И. Хромов. - М.: ВНИИМЕТМАШ, 1987. - С.23-27.

118. ПБ 11-101-95. Правила безопасности в метизном производстве. утвержден Постановлением Госгортехнадзора РФ от 13.09.1995, №45.

119. ГОСТ 1526-81. Проволока стальная оцинкованная для бронирования электрических проводов и кабелей. Технические условия. Введ. 01.01.1982 - М.: Изд-во стандартов, 1981 - 14с.

120. ГОСТ 1668-73. Проволока стальная оцинкованная для воздушных линий связи. Технические условия. Введ. 01.01.1975 - М.: Изд-во стандартов, 1973 - 14с.

121. ГОСТ 6727-80. Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. Введ. 01.01.1983 - М.: Изд-во стандартов, 1980 - 6с.

122. ГОСТ 5663-79. Проволока стальная углеродистая для холодной высадки. Технические условия. Введ. 01.01.1980 - М.: Изд-во стандартов, 1979 - 6с.

123. Прочность и механизмы ударного разрушения наноструктуриро-ванных материалов / Г.В. Клевцов, Р.З. Валиев, Н.А. Клевцова, М.Р. Каша-пов, М.В. Фесенюк, А.В. Ганеев, А.Г. Рааб // Фундаментальные исследования. - 2011. - №12. - С. 345-350.

124. Влияние режимов равноканального углового прессования и последующего нагрева на прочность и механизм разрушения стали 10 / Р.З. Валиев, Г.В. Клевцов, Н.А. Клевцова, М.В. Фесенюк, М.Р. Кашапов, М.В. Караваева, А.Г. Рааб, А.В. Ганеев // Деформация и разрушение материалов. -2013. - № 1. - С. 21-25.

125. Патент 2456575 Российская Федерация, МПК В 21 С 1/00. Лабораторный стенд для оценки противоизносных свойств канатной проволоки. Проволочных покрытий и смазочных материалов / В.Ю. Шолом, А.Н. Абрамов, В.В. Никольская, Д.Г. Тюленев, О.И. Федотов; заявитель и патентообладатель: ООО ХТЦ - УАИ ; заявл.20.12.2010 ; опубл. 20.07.2012.

126. Computer simulation of the ECAP-conform processing of low-carbon steel / A.G. Raab, M.V. Chukin, D.G. Tyulenev, A.V. Botkin // International simposium «Bulk nanostructured materials: from fundamental to innovations» -BNM-2009. - Ufa: UGATU, 2009. - Р. 64-67.

127. Semenov, V. I. Processing of long-length nanostructured rods out of steel with the carbon content of 0.1% by ECAP-Conform / V.I. Semenov, A.G. Raab, M.V. Chukin // International simposium «Bulk nanostructured materials: from fundamental to innovations» - BNM-2009. - Ufa: UGATU, 2009. - Р. 124126.

128. Малофеев, Р. М. Машины текстильного производства / Р.М. Ма-лофеев, Ф.Ф. Светик. - М.: Машиностроение, 2002. - 256с.

УТВЕРЖДАЮ: Проректор по учебной работе

<■ |_ 2016 г.

ВО «УГ'АТУ»

Н.Г. Зарипов

АКТ

об использовании в учебном процессе ФГБОУ ВО «Уфимский государственный авиационный технический университет»

результатов диссертационной работы Рааба Арсения Георгиевича

Материалы диссертационных исследований Рааба А.Г. включены в учебный процесс и используются при чтении курса лекций по дисциплине «Деформационно-термическая обработка материалов» специальности 28.03.02 «Наноинженерия».

Использование материалов диссертационной работы Рааба А.Г. позволяет более полно и наглядно раскрыть студентам особенности создания совмещенных методов деформационной обработки, в том числе методов интенсивной пластической деформации и влияния совмещенных методов на свойства металлов по сравнению с классическими методами обработки металлов давлением.

Существующие методы совмещенного деформирования проволоки, включающие процессы ИПД, с трудом встраиваются в технологические линии производства, реализуются на сложном и дорогостоящем оборудовании и в большинстве случаев несовместимы с производственными скоростями. Поэтому для разработки эффективного метода изготовления металлических изделий целесообразно использовать классические операции, совмещая их с другими видами деформирования для формирования сложного напряженно-деформированного состояния и управления им для получения заданных механических свойств. Проанализировать и сравнить различные способы изготовления изделий можно с помощью методики оценки напряженно-деформированного состояния и приемов анализа эффективности параметров обработки, представленных в данной работе.

Зав. кафедрой нанотехнологий

Начальник учебного управления

Н. Г. Косьяненко

Р.З. Валиев

УТВЕРЖДАЮ

ехническии директор

2016 г.

«5=7=555000 «НаноМет» ¡г^эд^ЗЧ^уМустафин Р. 1.

АКТ

о внедрении (использовании) результатов диссертационной работы Рааба Арсения Георгиевича

На предприятии ООО «НаноМет» был опробован новый процесс получения опытной партии стальной проволоки и проведена оценка эффективности применения в промышленных условиях метода «волочения со сдвигом» при изготовлении проволоки из низкоуглеродистой стали. В основу опытного процесса была взята разработанная и научно-обоснованная в диссертационном исследовании Рааба А,Г. методика получения низкоуглеродистой стали с повышенными прочностью и износостойкими свойствами. Установлено, что предложенный метод позволяет даже после одного цикла обработки повысить прочность проволоки из стали 10 на 10-12% по сравнению с традиционным волочением. Качество поверхности проволоки соответствует требованиям стандартов к такому виду продукции.

В настоящее время проводятся прикладные исследования о возможных вариантах использования опробованной методики па базе метода «волочение со сдвигом», в частности, для изготовления прутков повышенной прочности из технического титана для медицинского применения. По предварительным оценкам использование нового метода позволит на 30% сократить затраты на производство наноструктурированных титановых прутков. На основе разработанных Рааб А.Г. научно-технических подходов снижающих реальные затраты производства планируется расширить номенклатуру и сортамент наноструктурированных полуфабрикатов и изделий из титана и его сплавов для медицины.

В перспективе, широкое освоение нового метода на предприятии ООО «НаноМет», позволит организовать ряд инновационных проектов, повысить эффективность, сократить затраты на проведение работ и освоить новые виды продукции для различных отраслей промышленности.