Choosing the Design of a Radial-Shear Rolling Mill for Obtaining a Screw Profile

Abstract

The purpose of this work is a comparative analysis of the workpiece shape, and parameters of the stress-strain state during deformation on two radial-shear rolling mills with different roll configurations to determine the most suitable scheme for obtaining a screw reinforcement profile. During the FEM simulation of the radial-shear rolling process in the DEFORM program, a comparison of the workpiece shape change after rolling, equivalent strain, damage index, and Lode–Nadai index was carried out. Steel 10 (analogue of AISI 1010) was chosen as material workpiece. The analysis of the obtained data revealed that the most rational choice for the implementation of the reinforcement profile production process is the radial-shear rolling mill RSR 10-30. Subsequent modeling of the combined process of radial-shear rolling and twisting in a screw matrix showed that when using rolls of RSR 10-30 mill, the screw profile of the workpiece is formed successfully, whereas using rolls of the SVP-08 mill, the formation of a screw profile is impossible due to jamming due to an irregular cross-section shape. A laboratory experiment confirmed the possibility of forming a screw reinforcement profile at RSR 10-30 mill, and an assessment of the geometric parameters of the final workpiece showed full compliance with the dimensions of the profiles obtained during modeling and experiment.

Целью данной работы является сравнительный анализ формы заготовки и параметров напряженно-деформированного состояния при деформировании на двух станах радиально-сдвиговой прокатки с различной конфигурацией валков для определения наиболее подходящей схемы получения профиля винтовой арматуры. В ходе МКЭ-моделирования процесса прокатки с радиальным сдвигом в программе DEFORM было проведено сравнение изменения формы заготовки после прокатки, эквивалентной деформации, индекса поврежденности и индекса Лоде–Надаи. В качестве материала заготовки была выбрана сталь 10 (аналог AISI 1010). Анализ полученных данных показал, что наиболее рациональным выбором для реализации процесса производства арматурного профиля является радиально-срезной прокатный стан RSR 10-30. Последующее моделирование комбинированного процесса радиально-сдвиговой прокатки и скручивания в винтовой матрице показало, что при использовании валков стана RSR 10-30 винтовой профиль заготовки формируется успешно, тогда как при использовании валков стана SVP-08 формирование винтового профиля невозможно из-за заклинивания из-за неправильной формы в поперечном сечении. Лабораторный эксперимент подтвердил возможность формирования профиля винтовой арматуры на стане RSR 10-30, а оценка геометрических параметров конечной заготовки показала полное соответствие размеров профилей, полученных в ходе моделирования и эксперимента.