The Influence of the High Speed Multipass Drawing Process on the Fatigue Strength of High Carbon Steel Wires

In this work the influence of the drawing speed on fatigue strength 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 speeds in the last passes were: 5, 10, 15 and 20 m/s. For φ1.6 mm wires the investigation of fatigue strength has been carried out. In order to explain the effect of drawing speed on fatigue strength of rope wires, the roughness of drawn wires have been also determined. In addition, the numerical analysis of the drawing process on the base of Drawing 2D in which distribution of redundant strain, has been shown. The data of investigations prove the favourable effect of high drawing speed on fatigue strength of drawn wires. It was found that the better fatigue strength of wires drawn at the speed of 20 m/s compared to the wires drawn at the speeds of 5-15 m/s is associated with a better geometric structure of the surface of those wires. In addition to the high fatigue strength of the wires drawn with high speed is related to theirs higher redundant strain. The obtained data investigation can be applied in wire industry while implementing the new technologies of high speed drawing process of high carbon steel wires.

W pracy określono wpływ dużej prędkości ciągnienia na wytrzymałość zmęczeniowa drutów ze stali wysokowęglowej. Proces ciągnienia drutów o średnicy 5,5 mm na średnice końcowa 1,60 mm zrealizowano w 11 ciągach, w warunkach przemysłowych, na nowoczesnej ciągarce wielostopniowej Kocha. Prędkości ciągnienia na ostatnim ciągu wynosiły odpowiednio: 5, 10, 15 i 20 m/s. Badania wytrzymałości zmęczeniowej przeprowadzono dla drutów końcowych φ1,60 mm. Dla pełniejszej oceny wpływu wielkości prędkości ciągnienia na wytrzymałość zmęczeniowa drutów liniarskich przeprowadzono także badania chropowatości powierzchni. Dodatkowo w pracy, w oparciu o program Drawing 2d, przeprowadzono analizę numeryczną procesu ciągnienia, w której określono odkształcenia postaciowe w drutach po procesie ciągnienia. Uzyskane wyniki badan świadczą o korzystnym wpływie dużej prędkości ciągnienia na wytrzymałość zmęczeniowa drutów. Stwierdzono, ze lepsza wytrzymałość zmęczeniowa drutów ciągnionych z prędkością 20 m/s, w stosunku do drutów ciągnionych z prędkościami 5-15 m/s, związana jest z ich lepsza struktura geometryczna powierzchni oraz większymi odkształceniami postaciowymi. Uzyskane wyniki badan mogą być wykorzystane w przemyśle ciągarskim przy wdrażaniu nowych technologii szybkościowego ciągnienia drutów ze stali wysokowęglowych.