Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II (Санкт-Петербург, Россия)

В. П. Захарова, доцент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, Zakharova_vp@pers.spmi.ru
Е. Г. Злотников, доцент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, Zlotnikov_EG@pers.spmi.ru
Д. Ю. Ершов, доцент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, Ershov_DYu@pers.spmi.ru
А. А. Дзюба, студент кафедры машиностроения, s210470@stud.spmi.ru

Данная работа посвящена исследованию износостойкости режущего инструмента и оценке параметров качества поверхности при токарной обработке высокомарганцовистой стали 110Г13Л (стали Гадфильда). Эксперименты и исследования проводились в режимах чистовой обработки. Установлены максимально допустимые критерии затупления для исследованных марок твердых сплавов. В работе выполнен сравнительный анализ стойкости сменных многогранных пластин из разных инструментальных материалов: твердых сплавов марок Т30К4, Т15К6, ВК8, ТН20. Определены и проанализированы параметры шероховатости обработанной поверхности. Полученные результаты позволяют дать практические рекомендации по выбору инструментальных материалов для эффективной обработки изделий из стали Гадфильда, направленные на повышение стойкости инструмента и достижение требуемого качества поверхности.

1. Захарова В. П., Злотников Е. Г., Адмакин М. А., Гильвитинов М. О. Оценка глубины и степени наклепа при черновой токарной обработке высокомарганцовистой стали // Черные металлы. 2024. № 9. С. 72–76.
2. Wang Z., Yang Y., Chen C., Li Y., Yang Z., Lv B., Zhang F. Effect of Surface Impacting Parameters on Wear Resistance of High Manganese Steel // Coatings. 2023. Vol. 13. P. 539. DOI: 10.3390/coatings13030539
3. Nguyen H. H., Nguyen D. T., Pham M. K. et al. Strain hardening of Hadfield high manganese steels // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 66. P. 2933–2937. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.06.561
4. Плащинский В. А., Белоглазов И. И., Ахмеров Э. В. Анализ модели изнашивания рабочих элементов шаровой мельницы в процессе измельчения руды // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2024. № 7. С. 91–110. DOI: 10.25018/0236_1493_2024_7_0_91
5. Жуков И. А., Голиков Н. С., Мартюшев Н. В. Рационализация конструкции секции скребкового конвейера средствами автоматизированного метода анализа прочностных характеристик // Устойчивое развитие горных территорий. 2022. Т. 14, № 1(51). С. 142–150. DOI: 10.21177/1998-4502-2022-14-1-142-150
6. Акимова М. К., Чайка Н. Ф. Исследование свойств стали Гадфильда, упрочненной взрывом, спектральным методом // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2019. Т. 6. № 1. С. 141–148. DOI: 10.33764/2618-981X-2019-6-1-141-148
7. Pyatykh A., Savilov A., Timofeev S. Investigation of Hadfield Steel Machinability in Milling Operations // Key Engineering Materials. 2022. Vol. 910. P. 123–128. DOI: 10.4028/p-8p4ud2
8. Болобов В. И., Ахмеров Э. В., Ракитин И. В. Влияние вида горной породы на закономерности изнашивания коронки зуба ковша экскаватора // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2022. № 6. С. 189–204. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_62_0_189
9. Mikhailov A. V., Shibanov D. A., Bessonov A. E., Bouguebrine C. Сomprehensive Assessment Production Efficiency of Electric Rope Shovel through Operator Qualification Criteria // International Journal of Engineering, Transactions A: Basics. 2024. Vol. 37. № 7. P. 1231–1238. DOI: 10.5829/ije.2024.37.07a.03
10. Ракунов Ю. П., Абрамов В. В., Ракунов А. Ю. Критерии обрабатываемости труднообрабатываемых материалов, оптимизация инструмента и режимов резания в прецизионном групповом производстве // Станкоинструмент. 2021. № 4 (25). С. 62–73. DOI: 10.22184/2499-9407.2021.25.4.62.72
11. Ekici E. Milling behavior of Hadfield steel with cryogenically treated tungsten carbide inserts // Materialpruefung / Materials Testing. 2015. Vol. 57. № 11–12. P. 968–976. DOI: 10.3139/120.110811
12. Безъязычный В. Ф. Обоснование целесообразности назначения режимов резания с учетом обеспечения требуемого качества материала поверхностного слоя детали // Справочник. Инженерный журнал. 2021. № 7 (292). С. 3–17. DOI: 10.14489/hb.2021.07.pp.003-017
13. Мехеда В. А. Моделирование упруго-пластического деформирования приповерхностных слоев материалов // Вестник Самарского университета. Естественнонаучная серия. 2024. Т. 30. № 3. С. 25–34. DOI: 10.18287/2541-7525-2024-30-3-25-34
14. Кабалдин Ю. Г., Саблин П. А. Влияние структуры обрабатываемого материала на формирование поверхностного слоя и качество обработанной поверхности при резании // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2024. № 3(75). С. 112–118.
15. Некрасов Р. Ю., Темпель О. А., Васьков Д. Е. Определение оптимальных режимов резания при обработке труднообрабатываемых материалов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. № 4. С. 484–489. DOI: 10.24412/2071-6168-2022-4-484-489
16. Жусупов К., Козбагаров Р., Калиев Е., Макатова Ж., Камзанов Н. Исследования механизмов изнашивания и разрушения твердосплавного инструмента с многокомпонентными наноструктурированными системами // Вестник КазАТК. 2023. № 126(3). С. 65–73. DOI: 10.52167/1609-1817-2023-126-3-65-73
17. Гвинджилия В. Е., Фоминов Е. В., Моисеев Д. В., Гамалеева Е. И. Влияние динамических характеристик процесса резания на шероховатость поверхности детали при токарной обработке // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2024. Т. 26. № 2. С. 143–157. DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.2-143-157
18. Vologzhanina S. F., Ermakov B. S., Shvetsov O. V., Shaposhnikov N. O. Influence of metal structural heterogeneity in a sheet tube billet on forming mechanical properties and crack resistance of steel pipes for operation in the Arctic climate conditions // CIS Iron and Steel Review. 2024. Vol. 28. P. 69–74.
19. Максаров В. В., Нгуен В. Д., Халимоненко А. Д., Шишкин П. В. Технологическое обеспечение качества поверхности заготовки на основе локального криогенного воздействия при обработке аустенитных сталей // Черные металлы. 2024. № 9. С. 82–87.
20. Дускараев Н., Умирзаков Д. У. у., Алижонова М. М. Стабильность режущего инструмента и скорость резания // Современные инновации, системы и технологии. 2022. Т. 2. № 2. С. 409–416. DOI: 10.47813/2782-2818-2022-2-2-0409-0416
21. Акиньшин Р. Н. Технологическое обеспечение качества поверхности и снижение себестоимости при лезвийной обработке заготовок из труднообрабатываемых материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2014. № 5 (35). С. 9–13.

22. Zellagui R., Hemmouche L., Ait-Sadi H., Chelli A. Effect of Element Addition, Microstructure Characteristics, Mechanical Properties, Machining and Welding Processes of the Hadfield Austenitic Manganese Steel // Archives of Metallurgy and Materials. 2022. Vol. 67. № 3. P. 863–868. DOI: 10.24425/amm.2022.139676
23. Ершов Д. Ю., Шишкин П. В., Клочков Д. А., Кокрицкий М. Э. Ударное вибрационное накатывание конструкционной стали // Черные металлы. 2024. № 9. С. 88–92.
24. Григорьев В. В., Шелковников В. Ю., Скрипилев А. А., Марьин С. Б. Инструмент для токарной обработки торцов заготовок деталей, выполненных из труднообрабатываемой стали 12Х18Н10Т // Упрочняющие технологии и покрытия. 2024. Т. 20. № 7 (235). С. 291–294. DOI: 10.36652/1813-1336-2024-20-7-291-294
25. Адмакин М. А., Адмакина О. Н., Тимофеев Д. Ю., Халимоненко А. Д. Деформационные процессы при высокоскоростном фрезеровании алюминиевых сплавов // Цветные металлы. 2025. № 3. Т. 1. С. 75–80.
26. Ефимов А. Е., Успенская В. Д., Мотрич А. А. Повышение качества обработки изделий из низколегированных феррито-перлитных сталей с использованием сфокусированного лазерного излучения // Черные металлы. 2024. № 9. С. 77–81.
27. Maksarov V. V., Efimova М. V. Methodology of automated magnetic abrasive machining of aircraft parts in the mining transportation complex // Russian Mining Industry. 2025. №1. P. 62–67. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-1S-62-67
28. Лесков М. Б., Квеглис Л. И., Сакенова Р. Е., Масанский О. А. Возникновение локализованных микрообластей при экстремальных воздействиях в марганцовистых сталях // Успехи прикладной физики. 2023. Т. 11. № 6. С. 515–521. DOI: 10.51368/2307-4469-2023-11-6-515-521
29. Зайдес С. А., Нгуен Х. Х. Влияние кинематики тороидального инструмента на напряженно-деформированное состояние поверхностного слоя деталей машин // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022. № 6 (132). С. 12–21. DOI: 10.30987/2223-4608-2022-6-12-21
30. Трусов П. В., Останина Т. В., Швейкин А. И. Эволюция зеренной структуры металлов и сплавов при интенсивном пластическом деформировании: многоуровневые модели // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2022. № 2. С. 114–146. DOI: 10.15593/perm.mech/2022.2.11
31. Ракунов Ю. П., Абрамов В. В., Ракунов А. Ю. Работоспособность и эффективность унифицированного инструмента и резцов с неперетачиваемыми сменными пластинами при резании труднообрабатываемых материалов // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. 2021. № 4 (75). С. 87–98.
32. Diniz A. E., Machado Á. R., Corrêa J. G. Tool wear mechanisms in the machining of steels and stainless steels // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. Vol. 87. P. 3157–3168. DOI: 10.1007/s00170-016-8704-3
33. Шаханов А. А., Васильев Е. В., Шаханов А. А., Заичко Г. А. Исследование износа многогранных пластин режущего инструмента // Труды университета. 2024. № 4 (97). С. 38–45. DOI: 10.52209/1609-1825_2024_4_38
34. Diniz A. E., Machado Á. R., Corrêa J. G. Tool wear mechanisms in the machining of steels and stainless steels // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. Vol. 87. P. 3157–3168. DOI: 10.1007/s00170-016-8704-3
35. Liao Z., Monaca A., Murray J., Speidel A., Ushmaev D., Clare A., Axinte D., M’Saoubi R. Surface integrity in metal machining - Part I: Fundamentals of surface characteristics and formation mechanisms // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2021. Vol. 162. P. 103687. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2020.103687