Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия:

В. В. Максаров, декан механико-машиностроительного факультета, заведующий кафедрой машиностроения, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: maks78.54@mail.ru
М. А. Попов, аспирант кафедры машиностроения, эл. почта: popov.maksim.spb@mail.ru
В. П. Захарова, доцент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, эл. почта: veraz73@mail.ru

В связи с освоением Крайнего Севера и Сибири особую актуальность приобретают вопросы износостойкости техники и технологические методы обработки прецизионных изделий из хладостойкой стали. Температура охлаждения материалов может достигать –40 ºC. Детали и отдельные узлы холодильной и криогенной техники, используемые для получения, хранения и транспортировки сжиженных газов, охлаждаются до температуры жидкого гелия, равной –269 ºC. При низких температурах для стали характерны потеря пластичности и вязкости и повышенная склонность к хрупкому разрушению. На достижение требуемого качества обработки прецизионных изделий из хладостойких сталей существенное влияние оказывают инструмент и технология его изготовления. Одним из таких инструментов для обработки хладостойких сталей являются керамические пластины марки ВОК-60. В промышленности наиболее распространенный метод заточки данного инструмента — шлифование. Высокие контактные температуры при данном процессе приводят к появлению шлифовочных трещин и прижогов на обрабатываемой поверхности инструмента, что в дальнейшем оказывает негативное влияние на его эксплуатационные свойства: износостойкость и работоспособность. Рассмотрен альтернативный способ финишной обработки инструмента на основе режущей керамики — магнитно-абразивная обработка, позволяющая получить высокое качество обрабатываемых изделий из хладостойких сталей с минимальными дефектами их поверхностного слоя. На качество поверхностного слоя изделия при магнитно-абразивной обработке оказывают влияние различные параметры, в том числе электромагнитная индукция, продолжительность обработки, частота вращения и величина подачи. Влияние данных входных параметров на шероховатость поверхности керамических пластин рассмотрено с учетом их комбинированного влияния друг на друга. Возможность применения магнитно-абразивной обработки оценили по топографии поверхности режущих керамических пластин и результатам анализа шероховатости. В ходе исследования показана важность отдельных входных факторов при обработке изделий. По результатам экспериментальных исследований сформированы рекомендации по повышению эффективности применения процесса магнитно-абразивной обработки при подготовке керамических режущих пластин.

1. Nguyen K. L., Gabov V. V., Zadkov D. A. Improving efficiency of cleanup and coal flow formation on conveyor by shearer loader with accessorial blade // Eurasian Mining. 2019. Vol. 1. P. 37–39. DOI: 10.17580/em.2019.01.09.
2. Иванов С. Л., Иванова П. В., Кувшинкин С. Ю. Оценка наработки карьерных экскаваторов перспективного модельного ряда в реальных условиях эксплуатации // Записки Горного института. 2020. № 242 (2). С. 228–233. DOI: 10.31897/PMI.2020.2.228.
3. Zhukov I. A., Smolyanitsky B. N., Timonin V. V. Improvement of down-thehole air hammer efficiency by optimizing shapes of colliding parts // Journal of Mining Science. 2018. Vol. 2, Iss. 54. P. 212–217. DOI: 10.1134/S1062739118023569.
4. Litvinenko V. S., Dvoynikov M. V., Trushko V. L. Elaboration of a conceptual solution for the development of the Arctic shelf from seasonally flooded coastal areas // International Journal of Mining Science and Technology. 2022. Vol. 32, Iss. 1. P. 113–119. DOI: 10.1016/j.ijmst.2021.09.010.
5. Болобов В. И., Попов Г. Г. Методика испытаний трубопроводных сталей на стойкость к «ручейковой» коррозии // Записки Горного института. 2021. № 252 (6). С. 854–860. DOI: 10.31897/PMI.2021.6.7.
6. Акулович Л. М., Сергеев Л. Е. Технология и оборудование магнитно-абразивной обработки металлических поверхностей различного профиля. — Минск : БГАТУ, 2013. — 372 с.
7. Timofeev D. Yu., Khalimonenko A. D., Nacharova M. A. Preliminary local thermal impact as a surface quality assurance factor // Materials Science Forum. 2021. Vol. 1031. P. 125–131.
8. Барон Ю. М. Магнитно-абразивная и магнитная обработка изделий и режущих инструментов. — Л. : Машиностроение, 1986. — 176 с.
9. Максаров В. В., Ольт Ю., Кексин А. И., Щеглова Р. А. Применение композиционных порошков в процессе магнитно-абразивной обработки метчиков для повышения качества резьбы в изделиях коррозионностойких сталей // Черные металлы. 2022. № 2. С. 49–55. DOI: 10.17580/chm.2022.02.09.
10. Keksin A. I., Filipenko I. A. Oil and gas sector products cold working process // Topical Issues of Rational Use of Natural Resources. 2019. Vol. 1. P. 400–405.
11. Baron Y. M., Ko S. L., Park J. I. Characterization of the magnetic abrasive finishing method and its application to deburring // Key Engineering Materials. 2005. Vol. 291-292. Р. 291–296.
12. Zelinko A., Welzel F., Biermann D., Maiboroda V. Influence of process parameters and initial surface on magnetic abrasive finishing of flat surfaces on CNC machine tools // Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2021. Vol. 5 (4), Iss. 108. P. 5–16. DOI: 10.3390/jmmp5040108.
13. Khalimonenko A. D., Pompeev K. P., Timofeev D. Y. Method of precision dimensional analysis in modeling of technological processes for shafts manufacturing // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. Vol. 1047 (1). 012029.
14. Хомич Н. С. Магнитно-абразивная обработка изделий : монография. — Минск : БНТУ, 2006. — 218 с.
15. Jayswal S. C., Jain V. K., Dixit P. M. Modeling and simulation of magnetic abrasive finishing process // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2005. No. 26 (5-6). P. 477–490. DOI: 10.1007/s00170-004-2180-x.
16. Maiboroda V. S. Internal friction characteristics of mixtures of magnetic abrasive powders in magnetic fields // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2020. No. 39 (3-4). P. 163–167. DOI: 10.1007/BF02678639.
17. Cui X., Li Y., Guo J., Guo Q. Fabrication, transport behaviors and green interrupted cutting performance of bio-inspired microstructure on Al₂O₃/TiC composite ceramic surface // Journal of Manufacturing Processes. 2022. Vol. 75. P. 203–218. DOI: 10.1016/j.jmapro.2022.01.002.
18. ГОСТ 25003–81. Пластины режущие сменные многогранные керамические. — Введ. 01.07.1982.
19. Kim J. D., Choi M. S. Simulation for the prediction for surface-accuracy in magnetic abrasive machining // J. Mater. Process. Technol. 1995. No. 53. P. 630–642.
20. Анцев А. В., Пасько Н. И., Анцева Н. В. Оптимизация скорости резания и замены инструмента при обработке черных металлов с учетом разброса периода стойкости // Черные металлы. 2019. № 5. С. 41–45.