ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 159 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Работоспособность композиционной керамики Y-TZP-Al2O3 при сухом высокоскоростном точении термически упрочнённой стали марки 40Х Артём Бабаев 1, a, *, Николай Савченко 2, b, Виктор Козлов 3, c, Артём Семёнов 1, d, Михаил Григорьев 1, e 1 Национальный исследовательский Томский государственный университет, пр. Ленина, 36, г. Томск, 634050, Россия 2 Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия 3 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, пр. Ленина, 30, г. Томск, 634050, Россия a https://orcid.org/0000-0003-2334-1679, temkams@mail.ru; b https://orcid.org/0000-0001-8254-5853, savnick@ispms.ru; c https://orcid.org/0000-0001-9351-5713, kozlov-viktor@bk.ru; d https://orcid.org/0000-0002-8663-4877, artems2102@yandex.ru; e https://orcid.org/0009-0009-4214-0312, mvgrigoriev@yandex.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 2 с. 159–173 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.2-159-173 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Керамики имеют серьезные ограничения с точки зрения вязкости разрушения для конструкционных и некоторых неконструкционных применений, независимо от их высокой твердости и модуля упругости [1]. Прогресс в технологии получения керамики приводит в результате ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 666.3-16; 621.9.025.7 История статьи: Поступила: 21 марта 2025 Рецензирование: 10 апреля 2025 Принята к печати: 21 апреля 2025 Доступно онлайн: 15 июня 2025 Ключевые слова: Оксидная керамика Точение Закаленная сталь Износ Финансирование Работа выполнена в рамках государственного задания № FSWM-2025-0010 «Физико-химические закономерности формирования структурнофазового состояния и физико-механических свойств композиционных керамических материалов, стойких к интенсивным термомеханическим воздействиям и износу». АННОТАЦИЯ Введение. Анализ современных данных в области материаловедения и применения керамических режущих инструментов для механической обработки труднообрабатываемых сплавов на основе железа и никеля показал, что в весьма малом количестве представлены экспериментальные данные об использовании перспективной керамики Y-TZP-Al2O3, в которой основой является субмикронный диоксид циркония, частично стабилизированный оксидом иттрия и армированный оксидом алюминия. Цель работы. Изучение поведения сменных режущих пластин формы RNGN 120400-01 из керамики Y-TZP-A12O3 в условиях сухого высокоскоростного (200 м/мин) резания стали 40Х (HRC 43–48). Методы исследования. Изучение исходных порошков, а также спечённой керамики до и после испытаний при резании выполняли с применением рентгенофлуоресцентного и рентгеноструктурного анализа, а также на сканирующем электронном микроскопе в режиме BSE. Физико-механические свойства спечённой керамики были определены с использованием метода гидростатического взвешивания, трёхточечного изгиба, а также при оценке микротвердости и трещиностойкости по Виккерсу. Испытания при резании проводили на токарном станке повышенной жёсткости в условиях производственного цеха при высокоскоростном сухом точении закаленной стали 40Х (HRC 43–48) в два этапа. На первом этапе испытаний были установлены границы допускаемого варьирования режимами резания (скорость резания и подача), а также проведено изучение особенностей изнашивания и разрушения рабочих площадок режущих пластин. На втором этапе использовали керамические режущие пластины со сформированной на кромке фаской. Результаты и обсуждение. Установлено, что для керамики Y-TZP-A12O3 режимы V > 200 м/мин; S > 0,4 мм/об; t > 0,2 мм являются нецелесообразным в виду кратковременной работы кромки режущей пластины, при этом необходимо обеспечивать принудительное притупление режущих кромок фаской. Наблюдаемый износ и анализ участков разрушения указывают на доминирующий механизм хрупкого усталостного разрушения, вызванного тепловым влиянием высокоскоростного трения в сочетании с касательными напряжениями от сходящей стружки. Сделан вывод, что керамическая композиция Y-TZP-Al2O3 является перспективным инструментальным материалом, предназначенным для сухого высокоскоростного точения как твёрдых сталей, так и, возможно, износостойких чугунов. На основании проведенных исследований и описанных наблюдений сформированы рекомендации по использованию керамики Y-TZP-Al2O3 в дальнейших работах. Для цитирования: Работоспособность композиционной керамики Y-TZP-Al2O3 при сухом высокоскоростном точении термически упрочнённой стали марки 40Х / А.С. Бабаев, Н.Л. Савченко, В.Н. Козлов, А.Р. Семёнов, М.В. Григорьев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 2. – С. 159–173. – DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.2-159-173. ______ *Адрес для переписки Бабаев Артём Сергеевич, к.т.н. Национальный исследовательский Томский государственный университет, пр. Ленина, 36, 634050, г. Томск, Россия Тел.: +7 952 805-09-26, e-mail: temkams@mail.ru
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1