Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.05 – «Процеси та машини обробки тиском» – Національна металургійна академія України, Кременчуцький національний університет імені Михайла Остроградського, м. Кременчук, 2021.Дисертація спрямована на розвиток металозберігаючих технологій виробництва гарячедеформованих труб широкого розмірного і марочного сортаменту на ТПА з пілігримовими станами. У дисертаційній роботі виконано нове рішення науково-технічної задачі, яка полягає в розробці елементів теорії та основ нових металозберігаючих технологій виробництва труб, що забезпечують значне скорочення технологічної обрізі у затравку та пільгерголовку на пілігримових станах. Завдання вирішується шляхом теоретичного і експериментального дослідження процесів гвинтової та періодичної прокатки, а також радіального обтиснення кінців гільз на гідравлічних кувальних пресах.Практичне значення отриманих результатів полягає в створенні нових конкурентоспроможніх технологій виробництва труб на ТПА з пілігримовими станами із круглої безперервнолитої заготовки. Розроблені нові технології підготовки передніх та задніх кінців гільз на косовалкових прошивних станах, обкатних машинах планетарного типу і гідравлічних кувальних пресах, що забезпечують зниження маси обрізі затравочних кінців труб на 50-75%, зменшення часу затравки до 50% та збільшення продуктивності пілігримового стану на 1,5-3,0 %. Дістало подальший розвиток дослідження процесу періодичного розкатки задніх кінців гільз на вільній ділянці дорну, що дозволило удосконалити технологію розкатки пільгерголовки і знизити її масу на 40-85 % в залежності від відношення D/S труб.^UDissertation thesis in support of candidature for a technical degree in speciality 05.03.05 – Processes and machines of chipless shaping. - National Metallurgical Academy of Ukraine, Kremenchuk Mykhailo Ostrogradsky National University, Kremenchuk, 2021.The dissertation thesis is aimed at the development of metal-saving technologies for the production of hot-deformed pipes of a wide size and grade assortment at the pipe-rolling plants with pilgrim mills.In the dissertation thesis, a new solution of the scientific and technical problem has been completed, which consists in developing elements of the theory and the foundations of new metal-saving pipe production technologies, that provide a significant reduction in the technological shorts in dummy and pilger head on the pilgrim mills. The problem is solved by theoretical and experimental studies of the processes of the screw and periodic rolling, as well as radial compression of the ends of the shells on hydraulic forging presses.The practical significance of the results obtained is the creation of the new competitive technologies for the production of pipes at the pipe-rolling plants with pilgrim mills from continuous cast steel billet. New technologies have been developed for preparing the front and rear ends of the shells on the rotary piercer, planetary-type rolling machines and hydraulic forging presses, which provide a reduction in the mass of the shorts of the seed ends of the pipes by 50-75%, a decrease in the seed time to 50% and an increase in productivity of the pilgrim mill by 1.5 -3.0%.The study of the process of periodic rolling of the rear ends of the blooms on the free section of the mandrel was further developed, which made it possible to improve the technology of rolling the pilger head and reduce its mass by 40-85% depending on the D/S ratio.

Дисертація спрямована на нове рішення науково-технічної задачі, яка полягає в теоретичному обґрунтуванні, розробці та впровадженні удосконалених дефор-маційно-швидкісних режимів безперервної поздовжньої прокатки труб без опра-вки, що забезпечують підвищення ефективності технології за рахунок виготов-лення трубної продукції з жорсткими характеристиками точності та якості, змен-шення її металоємності, розширення сортаменту діючих агрегатів.Для удосконалення деформаційно-швидкісних режимів на безперервних ста-нах безоправочної поздовжньої прокатки труб з різними типами проводу валків розроблено теоретичні методи дослідження процесів формозміни, які враховують комплексний вплив на технологічні можливості станів, точність діаметру й тов-щини стінки труб таких факторів, як реологічні властивості матеріалу, що дефо-рмується, форма калібрів, кількість валків у робочій кліті, кількість клітей задія-них в процесі формозміни, пружна деформація валків та інших. За результатами проведених досліджень розроблено раціональні калібрування валків, режими деформації та побудовано таблиці прокатки для безперервних редукційних та ка-лібрувальних станів з різними типами приводу валків, що забезпечило розши-рення сортаменту і підвищення якості та точності труб до рівня сучасних вимог споживачів.Розроблено рекомендації щодо створення удосконалених технологічних про-цесів калібрування і редукування труб для станів, які тривалий час перебувають в експлуатації і не можуть успішно конкурувати з сучасними трубопрокатними аг-регатами.^UThe dissertation is aimed at a new solution of scientific and technical problem, which consists in theoretical substantiation, development, and implementation of im-proved deformation - speed regimes of continuous longitudinal rolling of pipes with-out mandrel, which increases technology efficiency by the means of manufacturing pipe products with rigid characteristics of accuracy and quality, expanding the pro-duction range of existing technological units.To improve the deformation - speed regimes of continuous mills of longitudinal rolling of pipes without mandrel with different types of engine drives theoretical methods were developed for studying the processes of deformation, which take into account the complex impact on the technological capabilities of mills, accuracy of pipe diameter and wall thickness, shape of calibers, number of rolls in the working stand, number of stands involved in the process of metal forming, elastic deformation of rolls and other criterion. Based on the results of the research, rational calibrations of rolls, deformation modes, and rolling tables for longitudinal reduction and calibra-tion mills with different types of engine drives were developed, which expanded the range and improved the quality and accuracy of pipes to meet modern consumer re-quirements.Recommendations for the creation of advanced technological processes for calibra-tion and reduction of pipes for mills that have been in operation for a long period of time and cannot successfully compete with modern pipe rolling units have been devel-oped.

Дисертація присвячена дослідженню впливу вібрації в процесі зварювання трубної заготовки на рівень залишкових напружень, мікроструктуру металу та механічні властивості зварного шва табіляшовноїзони.У дисертаційній роботі отримано нові науково обґрунтовані теоретичні і експериментальні результати, які в сукупності роблять суттєвий внесок у вирішення актуальноїзадачізменшення залишкових напружень, що формуються в трубній заготовці в процесі зварювання, що в підсумку дозволило запропонувати новий метод зменшення залишкових напружень, заснований на застосуванні вібрації в процесі зварювання.З кожним роком підвищуються вимоги до вироблених зварених труб і особливу увагу тут приділяється якості зварного шва, а саме залишковим напруженням в звареному шві та біляшовній зоні, що виникають при усадці металу в процесі кристалізації. На даний момент в промислових масштабах проблема негативного впливу на трубний виріб зварювального процесу вирішується термічною обробкою всього перетину труби або локальною обробкою зварного шва та біляшовної зони за допомогою відпалу. Однак цей процес є одним з найдорожчих, тривалим по часу і не завжди екологічним. Це дає реальні передумови для пошуку альтернативного способу зняття залишкових напружень у зварних швах та біляшовній зоні прямошовних труб.Метою дисертації є вдосконалення технологічного процесу виробництва зварних прямошовних труб за допомогою зняття залишкових напружень в зварному шві та біляшовній зоні за допомогою вібрації. Ця мета досягається шляхом розробки математичних моделей, що описують закономірність впливу частоти вібрації при зварюванні на рівень залишкових напружень і підтверджується експериментальними дослідженнями рівня залишкових напружень і мікроструктури зразків, зварених із застосуванням різних частот вібрації.Теоретичні дослідження виконані з використанням фундаментальних закономірностей і аналітичних методів математичного моделювання зварних з'єднань і вібраційної обробки матеріалу. Лабораторні та промислові дослідження виконані з використанням сучасного обладнання і вимірювальних приладів, підданих метрологічній повірці. Обробку експериментальних результатів і побудову моделей виконано з використанням методів планування експерименту і теорії статистичної обробки даних.Об'єкт дослідження: процес обробки зварного шва трубної заготовки з метою зняття залишкових напружень.Предмет дослідження: рівень залишкових напружень в зварному шві та біляшовній зоні, розмір зерен структури та різнозернистість зони термічного впливу, механічні властивості зварного шва.Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що відповідно до проведених досліджень, метод зняття залишкових напружень із застосуванням вібрації в процесі зварювання дозволяє на 90% замінити термічну обробку за рівнем зняття залишкових напружень і одночасно з цим уникнути високовартісного обладнання та негативних наслідків у вигляді окалини, високої тривалості і енергоємності процесу.Отримала подальший розвиток гіпотеза про зниження залишкових напружень в зварному шві при вібраційному впливі на нього в процесі зварювання. Ефект досягається за рахунок змін в протіканні процесу кристалізації рідкого металу під віброрезонансним впливом з частотою, що дорівнює власній частоті осциляцій на мікро- та мезоструктурному рівні будови розплаву. Це дозволяє замінювати процес зняття залишкових напружень при виробництві труб із застосуванням термічної обробки на процес вібраційної обробки зварного шва.Вперше експериментально встановлено вплив частоти дії вібрації в процесі зварювання трубної заготовки з вуглецевих сталей на рівень залишкових напружень і структуру зварного шва та біляшовної зони. Розробка відрізняється тим, що при впливі вібрації частотою 25-200 Герц в процесі зварювання відбувається зниження залишкових напружень в зварному шві та біляшовній зоні на 41-71% та зменшення різнозернистості мікроструктури до 16%. Це доводить позитивний ефект застосування вібрації при зниженні рівня залишкових напружень у зварних трубах.Вперше розроблено математичну залежність необхідної тривалості вібраційного впливу від швидкості охолодження металу зварного шва при зварюванні трубної заготовки. Вперше розроблено метод розрахунку залишкових напружень зварного шва при зварюванні трубної заготовки із застосуванням вібрації.^UThe dissertation on competition of a scientific degree of the doctor of philosophy on a specialty 132 – "Materials science". – National Metallurgical Academy of Ukraine, Dnipro, 2021. The dissertation is devoted to the research of the influence of vibration in the process of welding the billet on the level of residual stresses, metal microstructure and mechanical properties of the weld and seam zone. In the dissertation work new scientifically substantiated theoretical and experimental results are obtained, which together make a significant contribution to solving the urgent problem of reducing residual stresses formed in the pipe billet during welding, which ultimately allowed to propose a new method of reducing residual stresses based on vibration. in the welding process. Every year the requirements for the produced welded pipes increase and special attention is paid to the quality of the weld, namely the residual stress in the weld and the seam zone, which occur during the shrinkage of the metal during8crystallization. At the moment, on an industrial scale, the problem of negative impact on the pipe product of the welding process is solved by heat treatment of the entire cross section of the pipe or local treatment of the weld and seam area by annealing. However, this process is one of the most expensive, time consuming and not always environmentally friendly. This gives real prerequisites for finding an alternative way to relieve residual stresses in welds and seamless area of straight pipes.The aim of the dissertation is to improve the technological process of production of welded straight-seam pipes by removing residual stresses in the weld and seamless area by vibration. This goal is achieved by developing mathematical models that describe the pattern of the effect of vibration frequency during welding on the residual stress level and is confirmed by experimental studies of the residual stress level and microstructure of samples welded using different vibration frequencies. Theoretical researches are executed with use of fundamental laws and analytical methods of mathematical modeling of welded connections and vibration processing of material. Laboratory and industrial studies are performed using modern equipment and measuring instruments subjected to metrological verification. Processing of experimental results and construction of models was performed using experimental planning methods and the theory of statistical data processing. Object of research: the process of processing the weld of the pipe in order to remove residual stresses. Subject of research: the level of residual stresses in the weld and seam zone, the grain size of the structure and the variety of thermal impact zone, the mechanical properties of the weld. The practical significance of the results is that according to research, the method of removing residual stresses using vibration during welding allows 90% to replace heat treatment by the level of residual stress and at the same time avoid high-cost equipment and negative consequences in the form of scale, high duration and energy consumption of the process.The hypothesis of reduction of residual stresses in a weld at vibration influence on it in the course of welding received the further development. The effect is achieved due to changes in the crystallization process of the liquid metal under the vibration-resonant influence with a frequency equal to the natural frequency of oscillations at the micro and microstructural level of the melt structure. This allows you to replace the process of removing residual stresses in the manufacture of pipes using heat treatment with the process of vibration treatment of the weld. For the first time, the influence of the frequency of vibration in the process of welding a billet of carbon steels on the level of residual stresses and the structure of the weld and seam zone was experimentally established. The development differs in that under the influence of vibration with a frequency of 25-200 Hertz in the welding process there is a reduction of residual stresses in the weld and seam zone by 41-71% and a decrease in the grain size of the microstructure to 16%. This proves the positive effect of vibration when reducing the level of residual stresses in welded pipes.For the first time the mathematical dependence of the required duration of vibration influence on the cooling rate of the weld metal during welding of the billet was developed.For the first time the method of calculation of residual stresses of a weld at welding of pipe preparation with an application of vibration is developed.