The influence of the multipass drawing process in clasical and hydrodynamic dies on residual stresses of high carbon steel wires

• Autorzy: Suliga M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ wielostopniowego procesu ciągnienia w ciągadłach klasycznych i hydrodynamicznych na naprężenia własne w drutach ze stali wysokowęglowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

n the paper the influence of the multipass drawing process on residual stresses of high carbon steel wires has been assessed. The drawing process of φ5.5 mm wires to the final wire of φ1.6 mm was conducted in 11 passes, in industrial conditions, by means of a modern Koch multi-die drawing machine. The drawing speed in the last passes was 10 m/s. The experimental measure of residual stresses in wires drawn in classical and hydrodynamic dies by Sachs-Linicus method has been done. On the basis of numerical analyses of the wire drawing process, the distributions of longitudinal residual stresses on the cross section of wires, temperatures and redundant strain have been determined. The investigations have shown the essential influence of the multipass drawing process in hydrodynamic dies on residual stresses of high carbon steel wires. In the case of the wires drawn with hydrodynamic dies, in comparison to the wires drawn in classical dies, the 30% decrease of longitudinal residual stresses have been noted. It has been shown that the decrease of residual stresses in wires drawn in hydrodynamic dies is connected with a lower redundant strain by 14.7%. In addition, the application of hydrodynamic dies in the multipass drawing process leads to significant decreasing of temperature of the wire surface (in the last pass above 500 °C). Undoubtedly, the large increase of temperature in the sub-layer of wires drawn in classical die caused the rise of internal stresses related to the thermal expansion of steel. In consequence, it caused the increase of residual stresses.

PL

W pracy określono wpływ wielostopniowego procesu ciągnienia na naprężenia własne w drutach ze stali wysokowęglowej. Proces ciągnienia drutów o średnicy 5,5 mm na średnicę końcową 1,60 mm zrealizowano w 11 ciągach, w warunkach przemysłowych, na nowoczesnej ciągarce wielostopniowej Kocha. Prędkość ciągnienia na ostatnim ciągu wynosiła 10 m/s. Naprężenia własne w drutach po procesie ciągnienia w ciągadłach klasycznych i hydrodynamicznych wyznaczono w oparciu o badania doświadczalne wykorzystując metodę Sachsa-Linicusa. Natomiast w oparciu o analizę teoretyczną procesu ciągnienia określono rozkłady wzdłużnych naprężeń własnych na przekroju drutów, temperaturę, odkształcenia postaciowe i intensywność odkształcenia. Wykazano, że stosowanie w procesie wielostopniowego ciągnienia drutów wysokowęglowych ciągadeł hydrodynamicznych przyczynią się do znaczącego spadku wzdłużnych naprężeń własnych. Dla drutów ciągnionych w ciągadłach hydrodynamicznych, w stosunku do drutów ciągnionych w ciągadłach klasycznych, odnotowano spadek o około 30% wzdłużnych naprężeń własnych I rodzaju. Spadek naprężeń własnych w drutach ciągnionych w ciągadłach hydrodynamicznych należy wiązać z występowaniem dla tego wariantu mniejszych o 14,7% odkształceń postaciowych. Ponadto zastosowanie ciągadeł hydrodynamicznych w procesie wielostopniowego ciągnienia prowadzi do zasadniczego spadku temperatury drutu na jego powierzchni (w ostatnim ciągu o ponad 500 C). Znaczący wzrost temperatury w warstwie przypowierzchniowej drutów ciągnionych klasycznie przyczynił się do powstania naprężeń wewnętrznych związanych z rozszerzalnoącią cieplna\ą stali, co w konsekwencji spowodowało wzrost naprężeń własnych.

Słowa kluczowe

EN

residual stresses; high carbon steel; multipass wire drawing; classical and hydrodynamic dies; temperature; redundant strain

PL

naprężenie; stal wysokowęglowa; ciągadło klasyczne; ciągadło hydrodynamiczne; temperatura

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 4
• Strony: 939--944
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Suliga M.

• Faculty of Material Processing Technology and Applied Physics, Institute of Modelling and Automation of Plastic Working Processing, Czestochowa University of Technology, 42-200 Czestochowa, 19 Armii Krajowej STR., Poland

Bibliografia

• [1] F. Knap, Naprężenia własne w ciągnionych drutach i w wyrobach z drutu, Seria Monografie nr 25, Politechnika Częstochowska, Częstochowa (1991).
• [2] J. Łuksza, A. Skołyszewski, F. Witek, W. Zachariasz, Druty ze stali i stopów specjalnych, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa (2006).
• [3] M. Suliga, The influence of drawing speed on multi-pass drawing process of high carbon steel wires, Metallurgist-Metallurgical News (Hutnik-Wiadomości Hutnicze) 1 (2011).
• [4] M. Suliga, The influence of the high drawing speed on mechanical-technological properties of high carbon steel wires, Archieves of Metallurgy and Materials, Quarterly, Warszawa-Kraków, (in printing).
• [5] B. Golis, J. W. Pilarczyk, Druty stalowe. Metalurgia Nr 35, Politechnika Częstochowska, Częstochowa (2003).
• [6] M. Suliga, Z. Muskalski, The influence of single draft on TRIP effect and mechanical properties of 0,09C-1,57Mn-0,9Si steel wires, Archieves of Metallurgy and Materials, Quarterly 54, 3, Warszawa-Kraków, 677-684 (2009).
• [7] Z. Muskalski, S. Wiewiórowska, M. Suliga, The influence of wire drawing process with low final reductions on first type internal stresses in carbon steel wires, Metallurgist-Metallurgical News (Hutnik-Wiadomości Hutnicze) 8, 634-637 (2009).
• [8] T. Lambert, J. Wojnarowski, Mechaniczne metody pomiaru osiowych naprężeń własnych w drutach stalowych. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Seria: Hutnictwo, z.1, 3-16 (1971).
• [9] A. Milenin, Software Drawing2D - general tool for analysis of technological processes of multi-pass drawing, Metallurgist-Metallurgical News (Hutnik-Wiadomości Hutnicze) 2, 100-103 (2005).
• [10] Z. Muskalski, Analiza wpływu kierunku ciągnienia drutów na ich wytrzymałość zmęczeniową i trwałość zmęczeniową lin stalowych, Seria Metalurgia nr 43, Politechnika Częstochowska, Częstochowa (2004).