vsgiuВестник Сибирского государственного индустриального университетаBulletin of the Siberian State Industrial University2304 - 44972307-1710Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный индустриальный университет"10.57070/2304-4497-2025-2(52)-102-109vsgiu-261Research ArticleРаздел 2. Металлургия и материаловедениеSection 2. Metallurgy and Materials ScienceПРИМЕНЕНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУГОРЯЧЕЙ ШТАМПОВКИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ДЕТАЛЕЙ ТИПА «СТУПИЦА» И «ФЛАНЕЦ»APPLICATION OF INTEGRATED SEMI-HOT STAMPING TECHNOLOGY FOR THE PRODUCTION OF HUB AND FLANGE TYPE PARTSФилипповаМарина ВладимировнаFilippovaMarina V.

к.т.н., доцент, старший научный сотрудник организационно-научного и редакционно-издательского отделения

Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Senior Researcher of the Organizational-Scientific and Editorial-Publishing Department

filippova_mv@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9932-4755ЮрьевАлексей БорисовичYuryevAleksey B.

д.т.н., профессор, профессор кафедры обработки металлов давлением иматериаловедения ЕВРАЗ ЗСМК

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Metal Forming and Materials Science at EVRAZ ZSMK

rector@sibsiu.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7985-5666ТемлянцевМихаил ВикторовичTemlyancevMikhail V.

д.т.н., профессор, профессор кафедры теплоэнергетики и экологии

Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Thermal Power Engineering and Ecology

uchebn_otdel@sibsiu.ruКузбасский институт ФСИН РоссииРоссияKuzbass Institute of the Federal Penal Service of RussiaRussian FederationСибирский государственный индустриальный университетRussian FederationSiberian State Industrial UniversityRussian Federation20250707202502102109Copyright © Филиппова М.В., Юрьев А.Б., Темлянцев М.В., 20252025Филиппова М.В., Юрьев А.Б., Темлянцев М.В.Filippova M., Yuryev A., Temlyancev M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sibsiu.ru/jour/article/view/261

Основную часть себестоимости машиностроительной продукции составляет стоимость металла, расходуемого на изготовление детали. С целью уменьшения количества отходов металла и повышения качества штампованных поковок разработаны новые технологии производства типовых машиностроительных деталей типа «ступица» и «фланец» на основе комплексной технологии полугорячей штамповки из шаровой заготовки. Согласно заводской технологии рассматриваемые детали производят методом горячей облойной штамповки: разделение металла на цилиндрические заготовки для последующей штамповки осуществляется резкой на пресс-ножницах. Разброс по массе таких заготовок составляет 10 – 12 %; нагрева металла под штамповку до температуры 1150 ‒ 1200 °С, при нагреве до таких температур на поверхности заготовки образуется окалина; штамповка в открытых штампах с предварительной осадкой цилиндрической заготовки и обрезкой облоя. Согласно разработанным технологиям исходной заготовкой является точная шаровая заготовка, полученная разделением на станах поперечно-винтовой прокатки, разброс по массе которой не превышает 8 %. Температура нагрева под штамповку снижена и находится в диапазоне 850 ‒ 900 °С, при нагреве до температур полугорячей штамповки на поверхности заготовки окалина не образуется; штамповка осуществляется за один переход в закрытом штампе. Представлены сравнительные схемы производства деталей по заводским и разработанным технологиям. Проведенные исследования показали, что применение комплексной технологии позволяет получить точные по массе поковки с минимальными припусками на последующую механическую обработку за меньшее количество операций и сэкономить до 25 % металла от исходной массы заготовки.

The main part of the cost of machine-building products is the cost of the metal used to manufacture the part. In order to reduce the amount of metal waste and improve the quality of stamped forgings, new technologies have been developed for the production of standard machine-building parts such as "hub" and "flange" based on the integrated technology of semi-hot stamping from a ball blank. According to the factory technology, the parts in question are produced by hot-dip stamping: metal is divided into cylindrical blanks for subsequent stamping by cutting on press shears, the weight spread of such blanks is 10 ‒ 12 %; metal is heated for stamping to a temperature of 1150 – 1200 °C, when heated to such temperatures, scale forms on the surface of the workpiece; stamping in open dies with pre-laying of a cylindrical billet and clipping of a chip. According to the developed technologies, the initial blank is an accurate ball blank obtained by separation in cross-screw rolling mills, the mass spread of which does not exceed 8 %. The heating temperature for stamping is reduced and is in the range of 850 ‒ 900 °C, when heated to temperatures of semi-hot stamping, scale does not form on the surface of the blank; stamping is carried out in one the transition is in a closed stamp. Comparative schemes of manufacturing parts according to factory and developed technologies are presented. The conducted studies have shown that the use of integrated technology allows to obtain accurate forgings by weight with minimal allowances for subsequent machining in fewer operations and save up to 25 % of the metal from the initial mass of the workpiece.

полугорячая штамповкашаровая заготовкаресурсосберегающая технологиябезоблойная штамповкакомплексная технологияцилиндрическая заготовказакрытый штамписходная заготовкаsemi-hot stampingball blankresource-saving technologyflash-free stampingintegrated technologycylindrical blankclosed dieinitial blankReferencesFavi C., Campi F., Mandolini M., Germani M., Mar-tinelli I. Key features and novel trends for developing cost engineering methods for forged components: a systematic literature review. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021;117:2601‒2625.Favi C., Campi F., Mandolini M., Germani M., Mar-tinelli I. Key features and novel trends for developing cost engineering methods for forged components: a systematic literature review. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021;117:2601‒2625.https://doi.org/10.1007/s00170-021-07611-4https://doi.org/10.1007/s00170-021-07611-4.Peretyatko V.N., Bakhaev A.V., Filippova M.V., Vakhman S.A. Stamping axisymmetric forg-ings. Steel in Translation. 2009;39(4):300–301. https://doi.org/10.3103/S0967091209040032Peretyatko, V.N., Bakhaev A.V., Filippova M.V., Vakhman S.A. Stamping axisymmetric forgings. Steel in Translation. 2009;39(4):300–301. https://doi.org/10.3103/S0967091209040032.ГОСТ 7524 – 2015. Шары мелющие стальные для шаровых мельниц. (Технические условия). Москва: Изд-во стандартов, 2016:20.GOST 7524 – 2015. Steel grinding balls for ball mills. (Technical conditions). Moscow: Publishing house of standards, 2016:20. (In Russ.).Chila P., Pater Z., Tomczak J., Chila P. Nu-merical analisis of rolling process for produc-ing steel balls using helical rolls. Archives of Metallurgy and Materials. 2016;61(2):485–492. https://doi.org/10.1515/amm-2016-0085Chila P., Pater Z., Tomczak J., Chila P. Numerical analisis of rolling process for producing steel balls us-ing helical rolls. Archives of Metallurgy and Materials. 2016;61(2):485–492.Ren, X., Liu Y. Study on the influence of de-forming velocity on steel ball quality based on DEFORM. Applied Mechanics and Materials. 2012;117-119:1806‒1809. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.117-119.1806https://doi.org/10.1515/amm-2016-0085Pater Z. etc. Experimental and numerical analysis of helical-wedge rolling process for producing steel balls. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2013;67:1–7. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2012.12.006Ren X., Liu Y. Study on the influence of de-forming velocity on steel ball quality based on DEFORM. Applied Mechanics and Materials. 2012;117-119:1806‒1809. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.117-119.1806Шварц Д.Л., Семенов А.А., Галимьянов И.К. Компьютерное моделирование двухзаход-ной прокатки при производстве мелющих шаров диаметром 100 мм из легированных сталей. Металлург. 2022;1:79–84.Pater Z. etc. Experimental and numerical analysis of helical-wedge rolling process for producing steel balls. International Journal of Machine Tools and Manufac-ture. 2013;67:1–7.https://doi.org/10.52351/00260827_2022_01_79https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2012.12.006Du S., Ren X. Analysis of factors influencing the skew rolling ball quality. Materials. 2013;12(9):248–250. https://doi.org/10.52351/00260827_2013_01_32Schwartz D.L., Semenov A.A., Galim'yanov I.K. Computer modeling of two-pass rolling in the production of grinding balls with a diameter of 100 mm from alloy steels. Metallurgist. 2022;1:79–84. https://doi.org/10.52351/00260827_2022_01_79Pater Z. Analysis of helical rolling process of balls formed from a head of a scrapper rai. Advances in Science and Technology Research Journal. 2016;10(30):110–114. https://doi.org/ 10.12913/22998624/62702Du S., Ren X. Analysis of factors influencing the skew rolling ball quality. Materials. 2013;12;9:248–250. https://doi.org/10.52351/00260827_2013_01_32Shvarts D.L., Galim’yanov I.K. Improvment of a double-helical roll pass design for rolling 100-mm grinding balls. Metallurgist. 2022;66(3-4):422–432. https://doi.org/ 10.1007/s11015-022-01343-wPater Z. Analysis of helical rolling process of balls formed from a head of a scrapper rai. Ad-vances in Science and Technology Research Journal. 2016;10(30):110–114.Рубцов В.Ю., Щевченко О.И., Алыпов П.А., Лебедев В.А. Мелющие шары повы-шенной точности. Известия вузов. Поволж-ский регион. Технические науки. 2020;2(54):86–96. https://doi.org/10.21685/2072-3059-2020-2-9https://doi.org/10.12913/22998624/62702.Темлянцев М.В., Коротков С.Г., Темлянце-ва Е.Н. Развитие теории и практики мало-окислительных и малообезуглероживающих технологий нагрева стали. Вестник Сибир-ского государственного индустриального университета. 2019;3(29):20‒24.Shvarts D.L., Galim’yanov I.K. Improvment of a double-helical roll pass design for rolling 100-mm grinding balls. Metallurgist. 2022;66(3-4):422–432. https://doi.org/10.1007/s11015-022-01343-wЛялин В.М. Полугорячая штамповка детали «клапан» в разъемных матрицах. Известия тульского государственного университета. Технические науки. 2013;6-2:263–269.Rubtsov V.Yu., Shchevchenko O.I., Alypov P.A., Lebedev V.A. Grinding balls of high accuracy. News of higher educational institutions. Volga region. Engineering sciences. 2020;2(54):86–96. (In Russ.). https://doi.org/10.21685/2072-3059-2020-2-9Железков О.С., Галиахметов Т.Ш., Лизов С.Б. Поиск рациональных технологий изготов-ления болтов с шестигранными головками из нержавеющей стали на основе комплекс-ного критериального подхода. Механическое оборудование металлургических заводов. 2022;1(18):55–60.Temlyantsev M.V., Korotkov S.G., Tem-lyantseva E.N. Development of the theory and practice of low-oxidizing and low-decarburizing steel heating technologies. Bul-letin of the Siberian State Industrial University. 2019;3(29):20‒24. (In Russ.).Филиппова М.В., Перетятько В.Н., Темлян-цев М.В. Разработка и внедрение энерго- и ресурсосберегающих технологий обработки металлов давлением. Новосибирск: СО РАН, 2016:266.Lyalin V.M. Semi-hot stamping of the "valve" part in split dies. Bulletin of Tula State University. Technical sciences. 2013;6-2:263–269. (In Russ.).Filippova M.V., Peretyatko V.N., Prudkiy E.E., Temlyantsev M.V., Nikitin A.G. Com-plex technology of stemping details «hub» from ball blank. IOP Conference Series: Mate-rials Science and Engineering. 2018. https://doi.org/10.1088/1757-899X/411/1/012083Zhelezkov O.S., Galiakhmetov T.Sh., Lizov S.B. Search for rational technologies for the production of hexagon-head bolts from stain-less steel based on an integrated criteria ap-proach. Mechanical equipment of metallurgical plants. 2022;1(18):55–60. (In Russ.).Филиппова М.В., Прудкий Е.Е., Перетятько В.Н. Безоблойная штамповка детали «ступица» из шаровой заготовки. В кн.: Российская наука в современном мире. Сборник статей XI международной научно-практической конференции. Москва: ООО «Актуальность. РФ», 2017:58–61.Filippova M. V., Peretyatko V. N., Tem-lyantsev M. V. Development and implementa-tion of energy- and resource-saving technolo-gies for metal forming. Novosibirsk: SB RAS, 2016:266. (In Russ.).Филиппова М.В., Сметанин С.В., Прудкий Е.Е. Комплекс полугорячей объемной штамповки. В кн.: Металлургия: новые технологии, управление, инновации и качество. Труды Всероссийской научно-практической конференции. Ново-кузнецк: СибГИУ, 2016:227–229.Filippova M.V., Peretyatko V.N., Prudkiy E.E., Temlyantsev M.V., Nikitin A.G. Com-plex technology of stemping details "hub" from ball blank. IOP Conference Series: Mate-rials Science and Engineering. 2018. https://doi.org/10.1088/1757-899X/411/1/012083.Филиппова М.В., Сметанин С.В. Производ-ство точных по массе шаровых заготовок на станах поперечно-винтовой прокатки. Про-катное производство (приложение к жур-налу «Технология металлов»), 2025;22:32–40.Filippova M.V., Prudkiy E.E., Peretyatko V.N. Flash-free stamping of the “hub” part from a spherical blank. In: Russian Science in the Modern World. Collection of articles from the XI International Scientific and Practical Con-ference. 2017:58–61. (In Russ.).Filippova M.V., Temlyantsev M.V., Peretyat`ko V.N., Prudkii E.E. Rolling of met-al ball. Steel in Translation. 2017;47:435–439. https://doi.org/ 10.3103/S0967091217070038Filippova M.V., Smetanin S.V., Prudkiy E.E. Semi-hot volume stamping complex. In: Metal-lurgy: new technologies, management, innova-tions and quality. Proceedings of the All-Russian scientific and practical conference. Siberian State Industrial University. 2016:227–229. (In Russ.).Филиппова М.В., Прудкий Е.Е., Бахаев А.В. Моделирование штамповки детали «фланец» из шаровой заготовки. В кн.: Ин-новационный конвент «Кузбасс: образова-ние, наука, инновации». Материалы иннова-ционного конвента. Новокузнецк: СибГИУ, 2019:543–546.Filippova M.V., Smetanin S.V. Production of precise-weight ball blanks on cross-helical rolling mills. Rolling production (supplement to the journal "Technology of Metals"). 2025;22:32–40. (In Russ.).Filippova M.V., Temlyantsev M.V., Peretyat`ko V.N., Prudkii E.E. Rolling of met-al ball. Steel in Translation. 2017;47:435–439. https://doi.org/10.3103/S0967091217070038Filippova M.V., Temlyantsev M.V., Peretyat`ko V.N., Prudkii E.E. Rolling of met-al ball. Steel in Translation. 2017;47:435–439. https://doi.org/10.3103/S0967091217070038Filippova M.V., Prudkiy E.E., Bakhaev A.V. Modeling of stamping of the “flange” part from a spherical blank. In: Innovative Conven-tion “Kuzbass: Education, Science, InnovaInnovation”. Proceedings of the Innovation Convention. 2019:543–546. (In Russ.).Filippova M.V., Prudkiy E.E., Bakhaev A.V. Modeling of stamping of the “flange” part from a spherical blank. In: Innovative Conven-tion “Kuzbass: Education, Science, InnovaInnovation”. Proceedings of the Innovation Convention. 2019:543–546. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.