Modeling the Process of Alternating Deformation of a Strip-Type Profile in a Three-Roller Bending-Tensile Device
| dc.contributor.author | Razdobrieiev, V. H. | en |
| dc.contributor.author | Kluychnikov, K. Yu. | en |
| dc.contributor.author | Palamar, D. H. | en |
| dc.contributor.author | Leshchenko, O. I. | en |
| dc.contributor.author | Ivanov, Oleksandr P. | en |
| dc.date.accessioned | 2026-06-23T07:59:45Z | |
| dc.date.issued | 2026 | |
| dc.description | V. Razdobrieiev: ORCID 0000-0001-7402-7992; K. Kluychnikov: ORCID 0000-0003-2465-3244; D. Palamar: ORCID 0000-0002-9503-3248; O. Leshchenko: ORCID 0000-0003-1877-8358; O. Ivanov: ORCID 0000-0003-1259-6377. | en |
| dc.description.abstract | ENG: The use of high-precision profiles in modern mechanical engineering is of great importance in terms of improving the quality of manufactured products and significantly reducing the cost of their production. In Ukraine, the production of high-precision profiles is extremely limited, and the production of strip-type profiles is completely absent. In world practice, the production of strip-type profiles is possible in various ways: hot rolling, hot pressing, cold rolling, or drawing in monolithic or roller drawing mills. Roller dies for the production of shaped profiles have an advantage over monolithic dies, as a greater amount of crimping is possible in one pass. In addition, drawing in roller drawing machines takes place in non-driven rollers in combination with environmentally friendly heat treatment methods without the use of harmful cooling media in the form of lubricants, lead melts, salts and acids. At the same time, the peculiarities of the conditions of plastic equilibrium of the metal of the deformation center during the flattening of a round billet by drawing in roller draws inhibit the development of new profiles, including strip-type profiles with a ratio of their width to thickness of more than two. This is due to the fact that the uneven compression of the wire blank leads to an uneven distribution of stresses across the profile cross-section: in the middle part – compression, at the edges – tension and the presence of tensile force increases the areas of action of tensile stresses and their magnitude in the volume of the deformation center and, ultimately, under certain conditions, causes a significant decrease in plasticity and destruction of the edges of the finished profile. There are two ways to increase the plasticity of a metal – thermal and mechanical. The thermal method, which is widely used in industry, requires significant energy consumption. At the same time, previous studies, including those conducted at the ISI NASU, showed that it is . possible to increase the plasticity of metal by means of alternating deformation of profiles, using, for example, equipment for straightening profiles or a scale breaker. At the same time, the results of specific studies of the influence of the parameters of the process of alternating metal deformation on the magnitude of stresses and the nature of their distribution over the cross-section of a strip-type profile are absent in the considered publications. The purpose of the research was to consistently analyze the stress state of the metal throughout the actual deformation center, taking into account the external zones, using a developed and tested mathematical model for calculating the stress-strain state of the metal. It has been established that the mechanism of residual stress occurrence is due to the magnitude of plastic deformation and the inhomogeneity of the distribution of deformations over the thickness of the profile during alternating deformation during its pulling through the DBT. According to the modeling results, it was determined that the maximum values of residual longitudinal stresses formed along the profile cross-section after leaving the DBT are 1.4 times less, regardless of the sign of the stresses, compared to the maximum longitudinal stresses formed under the pressure roller. It is shown that the maximum level of plastic deformations is observed at the beginning of alternating deformations in the DBT device with a decrease in their level at the exit from the DBT, which provides a decrease in the values of residual stresses and potential energy in the column made of St.08 steel. | en |
| dc.description.abstract | UKR: Використання високоточних профілів у сучасному машинобудуванні має велике значення з погляду підвищення якості виробів, що випускаються, і значного зниження собівартості їх виробництва. В Україні виробництво високоточних профілів вкрай обмежене, а виробництво профілів стрічкового типу взагалі відсутнє. В світовій практиці виробництва профілів стрічкового типу можливо різними способами: гарячою прокаткою, гарячим пресуванням, холодною прокаткою або волочінням в монолітних або роликових волоках. Роликові волоки для виробництва фасонних профілів мають перевагу перед монолітними волоками, так як можливе більша величина обтиску за один перехід. Крім цього волочіння в роликових волоках відбувається в непривідних роликах у поєднанні з екологічно чистими способами термічної обробки без використання шкідливих охолоджуючих середовищ у вигляді мастил, розплавів свинцю, солей та кислоти. Разом з тим, особливості умов пластичної рівноваги металу осередку деформації при плющенні круглої заготовки волочінням в роликових волоках стримують освоєння нових профілів, у тому числі профілів стрічкового типу із відношенням їх ширини до товщини більше двох. Це пов’язано з тим, що нерівномірність обтиснення дроту-заготовки призводить до нерівномірному розподілу напружень за перерізом профілю: у середній частини – стискування, у кромок – розтягування, а наявність тягового зусилля збільшує зони дії напружень, що розтягують і їх величину в об’ємі осередку деформації та, зрештою, за певних умов спричиняє суттєве зниження пластичності і руйнування кромок готового профілю. Підвищити пластичність металу можливо двома способами – термічним і механічним. Термічний спосіб, якій широко застосовується в промисловості, потребує значних витрат енергії. У той же час попередні дослідження, які були проведені в тому числі в ІЧМ НАНУ, показали, що підвищити пластичність металу можливо способом знакозмінного деформування профілів, застосував для цього, наприклад, обладнання для рихтування профілів або окалинозламувача. При цьому результати конкретних досліджень впливу параметрів процесу знакозмінного деформування металу на величину напружень і характер їх розподілу за перерізом профілю стрічкового типу у розглянутих публікаціях відсутні. Мета досліджень полягала в послідовному аналізі напруженого стану металу на всьому протязі фактичного осередку деформації з урахуванням зовнішніх зон за допомогою розробленої та перевіреної на адекватність математичної моделі розрахунку напружено-деформованого стану металу. Встановлено, що механізм виникнення залишкового напруження обумовлено величиною пластичної деформації та неоднорідністю розподілу деформацій по товщині профілю при знакозмінній деформації в процесі його протягування через ЗРП. За результатами моделювання визначено, що максимальні значення залишкових повздовжніх напружень, які сформовані по перерізу профілю після виходу з ЗРП менше у 1,4 рази не залежно від знаку напружень в порівнянні з максимальними повздовжніми напруженнями, які утворюються під натискним роликом. Показано, що максимальний рівень пластичних деформацій спостерігається спочатку знакозмінної деформації в пристрої ЗРП зі зменшенням їх рівня на виході з ЗРП забезпечують зменшення значень залишкових напружень, потенційної енергії в штабі зі сталі Ст.08. | uk_UA |
| dc.identifier.citation | Razdobrieiev V. H., Kluychnikov K. Yu., Palamar, D. H., Leshchenko O. I., Ivanov O. P. Modeling the Process of Alternating Deformation of a Strip-Type Profile in a Three-Roller Bending-Tensile Device. Fundamental and applied problems of ferrous metallurgy. 2026. Issue 40. P. 484-500. DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2026-40-029. | en |
| dc.identifier.doi | https://doi.org/10.52150/2522-9117-2026-40-029 | en |
| dc.identifier.issn | 2522-9117 (Print) | en |
| dc.identifier.issn | 2786-6149 (Online) | en |
| dc.identifier.uri | https://jrn.isi.gov.ua/?page_id=6547&lang=en | en |
| dc.identifier.uri | https://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/22465 | en |
| dc.publisher | Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України | uk_UA |
| dc.subject | alternating deformation | en |
| dc.subject | strip-type profiles | en |
| dc.subject | roller drawing | en |
| dc.subject | bending-tensile device (DBT) | en |
| dc.subject | compressive stress | en |
| dc.subject | tensile stress | en |
| dc.subject | знакозмінна деформація | uk_UA |
| dc.subject | профілі стрічкового типу | uk_UA |
| dc.subject | роликова волока | uk_UA |
| dc.subject | згино-розтягувальний пристрій (ЗРП) | uk_UA |
| dc.subject | напруження стискування | uk_UA |
| dc.subject | напруження розтягування | uk_UA |
| dc.subject | КІТ ДІІТ | uk_UA |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY | en |
| dc.subject.classification | TECHNOLOGY:: Other technology | en |
| dc.title | Modeling the Process of Alternating Deformation of a Strip-Type Profile in a Three-Roller Bending-Tensile Device | en |
| dc.title.alternative | Моделювання процесу знакозмінної деформації профілю стрічкового типу у трьохроликовому згино-розтягувальному пристрої | uk_UA |
| dc.type | Article | en |