Том 27 № 4 2025 1 СОДЕРЖАНИЕ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ СОУЧРЕДИТЕЛИ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» ООО НПКФ «Машсервисприбор» ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Батаев Анатолий Андреевич – профессор, доктор технических наук, ректор НГТУ ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА Иванцивский Владимир Владимирович – доцент, доктор технических наук Скиба Вадим Юрьевич – доцент, кандидат технических наук Ложкина Елена Алексеевна – редактор перевода текста на английский язык, кандидат технических наук Перепечатка материалов из журнала «Обработка металлов» возможна при обязательном письменном согласовании с редакцией журнала; ссылка на журнал при перепечатке обязательна. За содержание рекламных материалов ответственность несет рекламодатель. 16+ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ Председатель совета Пустовой Николай Васильевич – доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, член Национального комитета по теоретической и прикладной механике, президент НГТУ, г. Новосибирск (Российская Федерация) Члены совета Федеративная Республика Бразилия: Альберто Морейра Хорхе, профессор, доктор технических наук, Федеральный университет, г. Сан Карлос Федеративная Республика Германия: Монико Грайф, профессор, доктор технических наук, Высшая школа Рейн-Майн, Университет прикладных наук, г. Рюссельсхайм, Томас Хассел, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен, Флориан Нюрнбергер, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен Испания: Чувилин А.Л., кандидат физико-математических наук, профессор, научный руководитель группы электронной микроскопии «CIC nanoGUNE», г. Сан-Себастьян Республика Беларусь: Пантелеенко Ф.И., доктор технических наук, профессор, член-корреспондент НАН Беларуси, Заслуженный деятель науки Республики Беларусь, Белорусский национальный технический университет, г. Минск Российская Федерация: Атапин В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Балков В.П., зам. ген. директора АО «ВНИИинструмент», канд. техн. наук, г. Москва, Батаев В.А., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Буров В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Коротков А.Н., доктор техн. наук, профессор, академик РАЕ, КузГТУ, г. Кемерово, Лобанов Д.В., доктор техн. наук, доцент, ЧГУ, г. Чебоксары, Макаров А.В., доктор техн. наук, член-корреспондент РАН, ИФМ УрО РАН, г. Екатеринбург, Овчаренко А.Г., доктор техн. наук, профессор, БТИ АлтГТУ, г. Бийск, Сараев Ю.Н., доктор техн. наук, профессор, ИФТПС СО РАН, г. Якутск, Янюшкин А.С., доктор техн. наук, профессор, ЧГУ, г. Чебоксары Журнал входит в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук». Полный текст журнала «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» теперь можно найти в базах данных компании EBSCO Publishing на платформе EBSCOhost. EBSCO Publishing является ведущим мировым агрегатором научных и популярных изданий, а также электронных и аудиокниг. ИЗДАЕТСЯ С 1999 г. Периодичность – 4 номера в год ИЗДАТЕЛЬ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» Журнал включен в Реферативный журнал и Базы данных ВИНИТИ. Сведения о журнале ежегодно публикуются в международной справочной системе по периодическим и продолжающимся изданиям «Ulrich’s Periodicals Directory» Журнал награжден в 2005 г. Большой Золотой Медалью Сибирской Ярмарки за освещение новых технологий, инструмента, оборудования для обработки металлов Журнал зарегистрирован 01.03.2021 г. Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-80400 Индекс: 70590 по каталогу OOO «УП УРАЛ-ПРЕСС» Адрес редакции и издателя: 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), корп. 5. Тел. +7 (383) 346-17-75 Сайт журнала http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Цена свободная Журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» индексируется в крупнейших в мире реферативнобиблиографическихи наукометрических базах данных Web of Science и Scopus.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 4 2025 2 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ Маниканта Д.Э., Амбхор Н., Мурти К.Б., Теллапутта Г.Р., Агравал Д. Оценка эффективности обработки при точении с использованием экологически чистых наножидкостей на основе оксида меди............................................................................... 6 Шлыков Е.С., Абляз Т.Р., Блохин В.Б., Муратов К.Р., Осинников И.В. Исследование и анализ электроэрозионной обработки при изготовлении изделий из жаропрочных сплавов (обзор исследований)........................................................................... 16 Чинчаникар С., Патил С., Кулкарни П. ANFIS-моделирование токарной обработки гибридных нанокомпозитов на основе алюминиевого сплава Al7075 при охлаждении сжатым воздухом...................................................................................................... 48 Чжан Ц., Клименов В.А., Козлов В.Н., Чинахов Д.А., Хань Ц., Ци М., Дин Ц., Пань М. Фрезерование заготовки из аустенитной нержавеющей стали AISI 321, наплавленной методом проволочно-дугового аддитивного производства (WAAM)........ 62 Романенко М.Д., Захаров И.Н., Багмутов В.П., Баринов В.В., Нгуен М.Т. Математический анализ профиля поверхности титанового сплава после различных режимов электромеханической обработки.............................................................................. 80 Карлина А.И., Кондратьев В.В., Гладких В.А., Витькина Г.Ю., Кононенко Р.В. Оценка проплавляющей способности оксидных флюсов при сварке А-TIG углеродистых и низколегированных сталей............................................................................ 96 Ци М., Панин С.В., Степанов Д.Ю., Бурков М.В., Чжан Ц. Определение оптимальных параметров фрезерования нержавеющей стали 12Х18Н10Т, изготовленной методом проволочного электронно-лучевого аддитивного производства................. 116 Любимый Н.С., Четвериков Б.С., Клюев С.В., Загородний Н.А., Польшин А.А., Мальцев А.К., Быценко М.В. Исследование термонагруженности процесса точения металл-композитной системы в зависимости от скорости, подачи и глубины резания при обработке тонкостенной металлической оболочки толщиной 2 мм.............................................................................. 131 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Абляз Т.Р., Осинников И.В., Шлыков Е.С., Муратов К.Р., Блохин В.Б. Современные методы изготовления сложнопрофильных электродов-инструментов для электроэрозионной обработки (обзор исследований)...................................................... 148 Агравал Д., Патил С., Вашимкар Д., Амбхор Н., Агравал Д. Исследование влияния технологических параметров на фотохимическую обработку нержавеющей стали SS316L при производстве сосудистых стентов......................................................... 180 Кисель А.Г., Бобровский Н.М., Подашев Д.Б., Целиков П.В., Каменов Р.У. Прогнозирование интенсивности изнашивания инструмента при обработке никелида титана ТН-1................................................................................................................... 194 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Яшин А.В., Силантьев С.А., Аборкин А.В., Новиков М.А. Исследование анизотропии свойств синтезированных металлических материалов WAAM-методом...................................................................................... 206 Филиппов А.В., Шамарин Н.Н., Тарасов С.Ю. Исследование трибологических свойств кремниевой бронзы в разном структурном состоянии............................................................................................................................................................................ 221 Лугинин Н.А., Ерошенко А.Ю., Просолов К.А., Химич М.А., Глухов И.А., Панфилов А.О., Толмачев А.И., Уваркин П.В., Кашин А.Д., Шаркеев Ю.П. Влияние термической обработки на структуру и свойства магниевого сплава МА20, подвергнутого интенсивной пластической деформации.......................................................................................................... 239 Саблина Т.Ю., Кандаурова М.Ю., Зятиков И.А., Панченко Ю.Н. Влияние длины волны лазерного излучения при УФ-лазерной обработке на структуру и функциональные свойства сплава TiNi............................................................................... 257 Левагина А.А., Арышенский Е.В., Коновалов С.В., Распосиенко Д.Ю. Исследование влияния добавок ZR, SC, HF в сплавах АЛТЭК на формирование микроструктуры при литье.................................................................................................................. 272 Карлина Ю.И., Конюхов В.Ю., Опарина Т.А. Исследование абразивной износостойкости порошковых проволок при наплавке на высокомарганцовистую сталь Гадфильда............................................................................................................................. 287 Берсенев К.А., Пузанов М.П., Чернов А.А., Коробов Ю.С., Каренина Л.С., Худорожкова Ю.В., Макаров А.В., Давыдов Д.И., Кинжебаева Г.М. Разработка методики оценки склонности к образованию наростов на печных роликах................................... 309 Бушуева Е.Г., Наставшев А.Е., Скороход К.А., Домаров Е.В., Мишин И.П. Структура и свойства покрытий на основе тугоплавких элементов, полученных методом вневакуумной электронно-лучевой наплавки.......................................................... 325 МАТЕРИАЛЫ РЕДАКЦИИ 339 МАТЕРИАЛЫ СОУЧЕРЕДИТЕЛЕЙ 351 Корректор Е.Е. Татарникова Художник-дизайнер А.В. Ладыжская Компьютерная верстка Н.В. Гаврилова Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции Издание соответствует коду 95 2000 ОК 005-93 (ОКП) Подписано в печать 08.12.2025. Выход в свет 15.12.2025. Формат 60×84 1/8. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 44,0. Уч.-изд. л. 81,84. Изд. № 190. Заказ 255. Тираж 300 экз. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Vol. 27 No. 4 2025 3 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL BOARD EDITOR-IN-CHIEF: Anatoliy A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Rector, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation DEPUTIES EDITOR-IN-CHIEF: Vladimir V. Ivancivsky, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Vadim Y. Skeeba, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Editor of the English translation: Elena A. Lozhkina, Ph.D. (Engineering), Department of Material Science in Mechanical Engineering, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation The journal is issued since 1999 Publication frequency – 4 numbers a year Data on the journal are published in «Ulrich's Periodical Directory» Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working and Material Science”) has been Indexed in Clarivate Analytics Services. Novosibirsk State Technical University, Prospekt K. Marksa, 20, Novosibirsk, 630073, Russia Tel.: +7 (383) 346-17-75 http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Journal “Obrabotka Metallov – Metal Working and Material Science” is indexed in the world's largest abstracting bibliographic and scientometric databases Web of Science and Scopus. Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working & Material Science”) has entered into an electronic licensing relationship with EBSCO Publishing, the world's leading aggregator of full text journals, magazines and eBooks. The full text of JOURNAL can be found in the EBSCOhost™ databases.
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 4 2025 4 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL COUNCIL CHAIRMAN: Nikolai V. Pustovoy, D.Sc. (Engineering), Professor, President, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation MEMBERS: The Federative Republic of Brazil: Alberto Moreira Jorge Junior, Dr.-Ing., Full Professor; Federal University of São Carlos, São Carlos The Federal Republic of Germany: Moniko Greif, Dr.-Ing., Professor, Hochschule RheinMain University of Applied Sciences, Russelsheim Florian Nürnberger, Dr.-Ing., Chief Engineer and Head of the Department “Technology of Materials”, Leibniz Universität Hannover, Garbsen; Thomas Hassel, Dr.-Ing., Head of Underwater Technology Center Hanover, Leibniz Universität Hannover, Garbsen The Spain: Andrey L. Chuvilin, Ph.D. (Physics and Mathematics), Ikerbasque Research Professor, Head of Electron Microscopy Laboratory “CIC nanoGUNE”, San Sebastian The Republic of Belarus: Fyodor I. Panteleenko, D.Sc. (Engineering), Professor, First Vice-Rector, Corresponding Member of National Academy of Sciences of Belarus, Belarusian National Technical University, Minsk The Russian Federation: Vladimir G. Atapin, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Victor P. Balkov, Deputy general director, Research and Development Tooling Institute “VNIIINSTRUMENT”, Moscow; Vladimir A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Vladimir G. Burov, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Aleksandr N. Korotkov, D.Sc. (Engineering), Professor, Kuzbass State Technical University, Kemerovo; Dmitry V. Lobanov, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary; Aleksey V. Makarov, D.Sc. (Engineering), Corresponding Member of RAS, Head of division, Head of laboratory (Laboratory of Mechanical Properties) M.N. Miheev Institute of Metal Physics, Russian Academy of Sciences (Ural Branch), Yekaterinburg; Aleksandr G. Ovcharenko, D.Sc. (Engineering), Professor, Biysk Technological Institute, Biysk; Yuriy N. Saraev, D.Sc. (Engineering), Professor, V.P. Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the RAS, Yakutsk; Alexander S. Yanyushkin, D.Sc. (Engineering), Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary
Vol. 27 No. 4 2025 5 CONTENTS OBRABOTKAMETALLOV TECHNOLOGY Manikanta J.E., Ambhore N., Murthy K.В., Thellaputta G.R., Agrawal D. Machining performance evaluation of eco-friendly copper oxide-based nanofl uids in turning operations................................................................................................................................ 6 Shlykov E.S., Ablyaz T.R., Blokhin V.B., Muratov K.R., Osinnikov I.V. Research and analysis of electrical discharge machining in the manufacture of products from heat-resistant alloys: a literature review......................................................................................... 16 Chinchanikar S., Patil S., Kulkarni P. ANFIS modeling of turning Al7075 hybrid nanocomposites under compressed air cooling....................................................................................................................................................................................................... 48 Zhang Q., Klimenov V.A., Kozlov V.N., Chinakhov D.A., Han Z., Qi M., Ding Z., Pan M. Milling of a blank from austenitic stainless steel AISI 321, deposited using wire-arc additive manufacturing (WAAM).............................................................................. 62 Romanenko M.D., Zakharov I.N., Bagmutov V.P., Barinov V.V., Nguyen M.T. Mathematical analysis of the titanium alloy surface profi le under various modes of electromechanical treatment.................................................................................................................... 80 Karlina A.I., Kondratiev V.V., Gladkikh V., Vitkina G., Kononenko R.V. Evaluation of the melting ability of oxide fl uxes in A-TIG welding of carbon and low-alloy steels......................................................................................................................................... 96 Qi M., Panin S.V, Stepanov D.Y., Burkov M.V., Zhang Q. Optimal milling parameters of 0.12 C-18 Cr-10Ni-Ti stainless steel fabricated by electron beam additive manufacturing................................................................................................................................. 116 Lyubimyi N.S., Chetverikov B.S., Klyuev S.V., Zagorodniy N.A., Polshin A.A., Maltsev A.K., Bytsenko M.V. Investigation of the thermal loading during turning of a metal–composite system as a function of cutting speed, feed rate, and depth when machining a thin-walled 2 mm metal shell................................................................................................................................................ 131 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Ablyaz T.R., Osinnikov I.V., Shlykov E.S., Muratov K.R., Blokhin V.B. Modern methods of manufacturing of complex-profi le electrode-tools for electrical discharge machining: a literature review..................................................................................................... 148 Agrawal D., Patil S., Washimkar D., Ambhore N., Agrawal D. Investigation of the eff ect of process parameters on photochemical machining of SS316l for manufacturing vascular stents........................................................................................................................... 180 Kisel’ A.G., Bobrovskiy N.M., Podashev D.B., Tselikov P.V., Kamenov R.U. Prediction of tool wear intensity during machining of titanium nickelide TN-1........................................................................................................................................................................ 194 MATERIAL SCIENCE Kirichek A.V., Solovyev D.L., Yashin A.V., Silantyev S.A., Aborkin A.V., Novikov M.A. Anisotropy of properties in metal materials fabricated by wire arc additive manufacturing (WAAM)....................................................................................................... 206 Filippov A.V., Shamarin N.N., Tarasov S.Yu. Study of tribological properties of silicon bronze in diff erent structural states....... 221 Luginin N.A., Eroshenko A.Yu., Prosolov K.A., Khimich M.A., Glukhov I.A., Panfi lov A.O., Tolmachev A.I., Uvarkin P.V., Kashin A.D., Sharkeev Yu.P. Eff ect of heat treatment on the structure and properties of magnesium alloy MA20 subjected to severe plastic deformation.................................................................................................................................................................................... 239 Sablina T.Y., Kandaurova M.Yu., Zyatikov I.A., Panchenko Yu.N. Eff ect of laser radiation wavelength on the structure and functional properties of TiNi alloy during UV laser treatment.................................................................................................................. 257 Levagina A.A., Aryshenskii E.V., Konovalov S.V., Rasposienko D.Yu. Eff ect of Zr, Sc, and Hf additions on the microstructure formation of cast ALTEK alloys................................................................................................................................................................ 272 Karlina Yu.I., Konyukhov V.Yu., Oparina T.A. Study of abrasive wear resistance of fl ux-cored wires during surfacing on high-manganese Hadfi eld steel.................................................................................................................................................................. 287 Bersenev K.A., Puzanov M.P., Chernov A.A., Korobov Y.S., Karenina L.S., Khudorozhkova Y.V., Makarov A.V., Davydov D.I., Kinzhebaeva G.M. Development of an assessment method for pickup formation on furnace rolls............................... 309 Bushueva E.G., Nastavshev A.E., Skorokhod K.A., Domarov E.V., Mishin I.P. Structure and properties of coatings based on refractory elements obtained by non-vacuum electron beam surfacing.................................................................................................... 325 EDITORIALMATERIALS 339 FOUNDERS MATERIALS 351 CONTENTS
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 4 2025 6 ТЕХНОЛОГИЯ Оценка эффективности обработки при точении с использованием экологически чистых наножидкостей на основе оксида меди Джаввади Эшвара Маниканта 1, a, Нитин Амбхор 2, b, *, Кришна Бирудугадда Мурти 3, c, Гопала Рао Теллапутта 4, d, Девендра Агравал 5, e 1 Женский инженерный колледж Шри Вишну (A), Бхимаварам, Андхра-Прадеш, 534202, Индия 2 Технологический институт Вишвакармы, Махараштра, Пуна, 411037, Индия 3 Институт технологий и инженерии Саси, Тадепаллигудем, 534101, Индия 4 Инженерно-технологический колледж Св. Анны, Чирала, Андхра-Прадеш, 523187, Индия 5 Инженерный колледж, Малегаон Будрук, Барамати, Махараштра, Пуна, 413115, Индия a https://orcid.org/0000-0002-0881-4899, manijem66@gmail.com; b https://orcid.org/0000-0001-8468-8057, nitin.ambhore@vit.edu; c https://orcid.org/0009-0007-4457-0266, bkmurthy@sasi.ac.in; d https://orcid.org/0000-0001-5622-4140, drtgopalarao@gmail.com; e https://orcid.org/0000-0002-2477-1841, dpagrawal@engg.svpm.org.in Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 4 с. 6–15 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.4-6-15 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение В традиционных операциях механической обработки обычно используются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) на синтетической ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.895 История статьи: Поступила: 22 июля 2025 Рецензирование: 22 августа 2025 Принята к печати: 09 сентября 2025 Доступно онлайн: 15 декабря 2025 Ключевые слова: Оксид меди Наножидкость Высокоскоростное точение Минимальное количество смазочноохлаждающей жидкости (MQL) Экологическая устойчивость АННОТАЦИЯ Введение. В настоящее время наблюдается растущий спрос на экологически чистые смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) для обработки материалов резанием, что обусловлено их нетоксичностью, устойчивостью, высокой эффективностью и способностью улучшать качество поверхности. Эти жидкости поддерживают принципы экологичного производства и обеспечивают безопасную рабочую среду. Наножидкости на основе оксида меди обеспечивают повышенную теплопередачу, безопасность, а также снижают износ инструмента и силы резания. Цель работы. Настоящее исследование посвящено оценке эффективности СОЖ на основе оксида меди в процессах точения с целью поддержания устойчивого и экологически осознанного производства. В работе исследуется точение стали SS 304 с использованием наножидкостей с разной концентрацией оксида меди. Методы исследования. В данном исследовании процесс точения испытывался в различных условиях обработки с использованием СОЖ, содержащей разные концентрации наночастиц оксида меди (0,3, 0,6, 0,9, 1,2 и 1,5 %). В качестве базового масла выбрано кукурузное масло, в котором были диспергированы наночастицы оксида меди. Испытания по обработке проводились в различных условиях: сухое точение, мокрое точение, точение в условиях использования минимального количества смазочно-охлаждающей жидкости (MQL) и MQL с наномодификацией (nMQL). Был проведен сравнительный анализ для оценки температуры резания и сил резания. Результаты и обсуждение. Результаты показали, что применение 1,2%-й наножидкости оксида меди привело к значительному снижению силы резания и температуры резания, приблизительно на 17,54 и 29,53 % соответственно, по сравнению с обработкой в условиях сухого точения и традиционного мокрого точения. Кроме того, отмечено, что наножидкость участвует в образовании защитной пленки на границе раздела «инструмент – заготовка», что снижает износ инструмента. Эти результаты подчеркивают потенциал экологически чистых СОЖ на основе оксида меди для повышения эффективности операций точения и содействия экологически устойчивым методам. Для цитирования: Оценка эффективности обработки при точении с использованием экологически чистых наножидкостей на основе оксида меди / Д.Э. Маниканта, Н. Амбхор, К.Б. Мурти, Г.Р. Теллапутта, Д. Агравал // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 4. – С. 6–15. – DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.4-6-15. ______ *Адрес для переписки Амбхор Нитин, к.т.н., доцент Технологический институт Вишвакармы, Пуна, 411037, Махараштра, Индия Тел.: +91-2026950441, e-mail: nitin.ambhore@vit.edu основе, которые снижают трение и повышают эффективность процессов обработки за счет охлаждения и смазки [1]. Однако эти жидкости вызывают серьезные экологические проблемы и создают угрозу здоровью рабочих из-за их токсичности [2]. Следовательно, существует растущий спрос на подходы, обеспечивающие экологически рациональное производство, которые уменьшают или исключают применение тра-
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 4 2025 7 TECHNOLOGY диционных СОЖ [3]. Многообещающей альтернативой в указанном направлении является технология обработки с использованием минимального количества смазочно-охлаждающей жидкости (MQL − minimum quantity lubrication). В этом случае СОЖ доставляет небольшое контролируемое количество смазки, смешанной со сжатым воздухом, непосредственно в зону резания, обеспечивая тем самым как экологические, так и экономические преимущества [4−5]. Данный метод не только снижает потребление СОЖ, но и улучшает производительность обработки [6]. Недавние исследования показали, что добавление наночастиц в биоразлагаемые растительные масла в системах MQL значительно повышает производительность резания, устраняя при этом риски для здоровья и окружающей среды [7]. Было показано, что наночастицы, например, графена, уменьшают износ инструмента и улучшают качество поверхности во время операций обработки [8]. Так, авторы работ [9, 10] сообщили о лучших результатах обработки при использовании СОЖ с нано-SiO2 по сравнению с обычными системами. Аналогичным образом Емами и др. (Emami et al.) [11] наблюдали улучшение характеристик шлифования керамики с использованием технологии MQL. В другом случае СОЖ на основе растительных масел в системах MQL продемонстрировали увеличение срока службы инструмента и улучшение качества поверхности при обработке сплавов семейства инконель [12]. Исследования с применением различных растительных масел, таких как подсолнечное и масло дерева Ним, при использовании по технологии MQL также показали улучшенные характеристики обработки [13]. Во время резки металла часто повышается температура режущей кромки инструмента, что ускоряет его износ и время простоя оборудования. Выбор правильной СОЖ и технологии смазки имеет большое значение для уменьшения этих эффектов и продления срока службы инструмента [14]. Исследователи обнаружили, что наножидкости улучшают как рассеивание тепла, так и смазывающую способность благодаря превосходной смачивающей способности и теплопроводности [15]. Эстель и др. (Estelle et al.) [16] изучили наножидкости на водной основе с добавлением углеродных нанотрубок и обнаружили повышенную теплопроводность и вязкость. Миа и др. (Mia et al.) [17] сравнили резание без СОЖ, резание с традиционной СОЖ и резание по технологии MQL при обработке закаленной стали и наблюдали меньшие силы резания при использовании технологии MQL. В другом исследовании создание экстремального давления (EP) при подаче СОЖ на основе растительных масел снижало силы резания во время обработки стали AISI 304L, хотя более высокое экстремальное давление (EP) приводило к увеличению шероховатости поверхности. Тем не менее СОЖ на основе растительных масел по-прежнему считались эффективной альтернативой опасным нефтяным жидкостям. Срикант и др. (Srikant et al.) [18] продемонстрировали, что наножидкости на основе оксида меди в водных системах значительно снижают температуру кончика инструмента благодаря улучшенным возможностям отвода тепла. Падмини и др. (Padmini et al.) [19] также подтвердили трибологические и тепловые преимущества правильно составленных наножидкостей при резке металла. Шривастава и Гангопадхяы (Shrivastava and Gangopadhyay) [20] провели испытания в условиях микросверления с подачей сжатого воздуха, по технологиям MQL с чистым растительным маслом и MQL с растительным маслом, модифицированным наноалмазами. Наилучшие результаты были достигнуты при использовании смеси с 2,0 об. % наноалмазов. Азами и др. (Azami et al.) [21] наблюдали улучшение характеристик фрезерования с растительным маслом, содержащим 0,1 масс. % наночастиц графена (GnP) по сравнению с чистым маслом. Шарма и др. (Sharma et al.) [22] акцентировали внимание на применении MQL на основе наножидкостей для обработки сверхтвердых материалов. Маниканта и др. (Manikanta et al.) в работе [23] сообщили, что скорость удаления материала и качество поверхности при обработке SS 304 в значительной степени зависят как от скорости резания, так и от концентрации наножидкости. Вирди и др. (Virdi et al.) в [24] продемонстрировали улучшение качества поверхности и снижение температуры при шлифовании сплава Ni-Cr с использованием технологии MQL и наножидкости, содержащей 0,5–1 масс. % CuO. Гаурав и др. (Gaurav et al.) в [25] оценили наножидкости
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 4 2025 8 ТЕХНОЛОГИЯ на основе масла жожоба при обработке титана в условиях MQL и наблюдали уменьшение сил резания и улучшение качества выходных параметров благодаря лучшему охлаждению и смазке. Обзор литературы показал, что исследователи изучили использование различных наножидкостей в машинной обработке. Применение наножидкостей с добавкой оксида меди при точении оказалось ограниченным. Целью исследования является изучение влияния различных концентраций в наножидкостях оксида меди (CuO) при резании без СОЖ, резании с традиционной СОЖ и резании с использованием технологии MQL. Методы В качестве заготовок для проведения исследований выбрали прутки из нержавеющей стали. Обработка проводилась на токарном станке Turn Master 3 со следующими параметрами: скорость 900 об/мин, подача 80 мм/мин и глубина резания 0,30 мм в соответствии со стандартными спецификациями станка. Операция точения выполнялась в четырех условиях: без СОЖ, с традиционной СОЖ, с использованием технологии MQL, а также технологии MQL с наномодификацией. При реализации точения с подачей СОЖ применяли коммерчески доступную традиционную смазочно-охлаждающую жидкость. В случае точения в условиях MQL небольшое количество СОЖ подавалось со скоростью потока 450 мл/час. В экспериментах, предусматривавших наноСОЖ, использовали экологически чистую СОЖ на основе кукурузного масла, в которую были введены наночастицы оксида меди в концентрациях 0,3, 0,6, 0,9, 1,2 Характеристики экспериментальной установки Experimental setup details Параметр / Parameter Описание / Description Металлорежущий станок / Machine tool Центровой токарный станок Turn-master-35, (Kirloskar) / Center lathe machine, Turn-master-35, (Kirloskar) Материал заготовки / Workpiece material Сплав SS 304 / SS 304 alloy Размер заготовки / Workpiece size Диаметр 50 мм; длина 200 мм / 50 mm diameter, 200 mm length Державка / Tool holder PSBNR2525 M-12 Режущий инструмент / Cutting tool SNMG 120408 NSU (твердый сплав с покрытием) / SNMG 120408 NSU (coated carbide) и 1,5 % по объему. Во время операции обработки с помощью цифрового пирометра измеряли температуру на режущей кромке инструмента. Пьезоэлектрический динамометр использовали для измерения сил резания, возникающих во время операций точения. Процесс диспергирования проводили при различных весовых концентрациях CuO. На рис. 1 представлено изображение наночастиц оксида меди, использованных в исследовании, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа с полевой эмиссией (FESEM). Для достижения однородности смеси применялось магнитное перемешивание с целью равномерного распределения наночастиц по всему объему базовой жидкости. Более того, для улучшения стабильности дисперсии и предотвращения агломерации наночастиц добавляли лаурилсульфат натрия (LSS) в количестве, равном 0,1 % от веса наночастиц. На рис. 2 показан внешний вид приготовленных наножидкостей на основе оксида меди. Результаты и их обсуждение Чрезмерные силы резания при точении могут ускорить износ инструмента, сократить срок его службы, увеличить потребность в частой замене инструмента и ухудшить качество поверхности из-за вибрации и дрожания. На рис. 3 показаны силы резания, зарегистрированные в различных условиях обработки, включая точение без СОЖ, традиционное точение (с подачей СОЖ), в условиях MQL и MQL с наномодификацией, а также с использованием различных СОЖ, таких как традиционная СОЖ, экологически чистая СОЖ и экологически чистая СОЖ, смешанная с наночастицами оксида меди в концен-
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 4 2025 9 TECHNOLOGY Рис. 1. СЭМ-изображение наночастиц оксида меди Fig. 1. SEM image of copper oxide nanoparticles Рис. 2. Наножидкости на основе оксида меди Fig. 2. Copper oxide-based nanofl uids трациях 0,3, 0,6, 0,9, 1,2 и 1,5 масс. %. Наибольшая сила резания, 120,7 Н, была обнаружена в условиях точения без СОЖ из-за отсутствия смазки. Напротив, традиционная обработка с подачей СОЖ и использованием традиционной СОЖ привела к снижению силы резания до Рис. 3. Силы резания при обработке в различных средах Fig. 3. Cutting forces under diff erent machining environments 103,2 Н. Дополнительное снижение было отмечено в условиях MQL с традиционной СОЖ, где измеренная сила резания составила 99,2 Н. Применение наножидкостей на основе оксида меди в условиях MQL привело к дальнейшему снижению сил резания, что указывает на улучшение смазывания и снижение трения между инструментом и заготовкой. Использование наножидкости с добавлением 0,3 масс. % CuO привело к снижению силы резания до 86,7 Н в зоне резания. Дальнейшее увеличение концентрации CuO до 0,6, 0,9 и 1,2 масс. % привело к еще большему снижению сил резания до 82,8, 87,7 и 81,3 Н соответственно по сравнению с условиями 0,3 масс. %. Это прогрессивное снижение было связано с улучшенным смазыванием, поскольку наночастицы образовывали стабильную смазочную пленку на поверхности заготовки, способствуя эффективному рассеиванию тепла. Улучшенная теплопроводность и смазывающие свойства при повышенных концентрациях CuO помогли уменьшить трение и снизить тепловыделение в зоне резания. Однако когда концентрация достигла 1,5 масс. %, сила резания увеличилась до 85,9 Н, что выше, чем наблюдалось при 1,2 масс. %. Это было связано с агломерацией наночастиц, которая негативно повлияла на стабильность дисперсии и снизила общую эффективность наножидкости. Повышенные температуры резания ускоряют износ инструмента, размягчая его материал, что приводит к быстрому износу и значительному сокращению срока службы инструмента. Кроме того, высокие температуры могут негативно влиять на качество поверхности из-за термически индуцированных вибраций и нестабильности во время операции точения. В крайних случаях тепло, выделяемое во время резания, может изменить микроструктуру материала заготовки, потенциально ухудшив ее механические свойства, такие как твердость, предел прочности и распределение остаточных напряжений. На рис. 4 показаны температуры резания, зарегистрированные при различных условиях точения, включая точение без СОЖ, точение с традиционной СОЖ, точение с использованием технологии MQL и технологии наномодифицированной MQL. Испытания проводились с применением различных СОЖ, таких как традиционная СОЖ, экологически чистая СОЖ, а также СОЖ,
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1