Том 26 № 4 2024 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 Украина: Ковалевский С.В., доктор технических наук, профессор, проректор по научно-педагогической работе Донбасской государственной машиностроительной академии, г. Краматорск 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 за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия. 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 26 № 4 2024 2 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ Маниканта Д.Э., Амбхор Н., Шамкувар С., Гураджала Н.К., Дакарапу С.Р. Исследование влияния гибридных наножидкостей на растительной основе на производительность обработки при токарной обработке с минимальным количеством СОЖ................................................................................................................................... 6 Дама Й.Б., Джоги Б.Ф., Паваде Р., Кулкарни А.П. Влияние направления печати на характер износа PLAбиоматериала, полученного методом FDM: исследование для имплантата тазобедренного сустава......................... 19 Гриненко А.В., Чумаевский А.В., Сидоров Е.А., Утяганова В.Р., Амиров А.И., Колубаев Е.А. Искажение геометрии, окисление кромки, структурные изменения и морфология поверхности реза листового проката толщиной 100 мм из алюминиевых, медных и титановых сплавов при плазменной резке на токе обратной полярности........................................................................................................................................................................... 41 Соматкар А., Двиведи Р., Чинчаникар С. Сравнительная оценка накатывания роликом сплава Al6061-T6 в условиях сухого трения и в условиях смазки минимальным количеством наножидкости....................................... 57 Карлина Ю.И, Конюхов В.Ю., Опарина Т.А. Оценка качества и механических свойств получаемых слоев металла из низкоуглеродистой стали методом WAAM с использованием дополнительной механической и ультразвуковой обработки............................................................................................................................................... 75 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Юсубов Н.Д., Аббасова Х.М. Систематика многоинструментных наладок на станках токарной группы............... 92 Тошов Дж.Б., Фозилов Д.М., Елемесов К.К., Рузиев У.Н., Абдуллаев Д.Н., Басканбаева Д.Д., Бекирова Л.Р. Повышение стойкости зубьев буровых долот за счет изменения технологии их изготовления.................................. 112 Поспелов И.Д. Исследование распределения нормальных контактных напряжений в очагах деформации при горячей прокатке полос из конструкционных низколегированных сталей для повышения стойкости рабочих валков................................................................................................................................................................................... 125 Абляз Т.Р., Блохин В.Б., Шлыков Е.С., Муратов К.Р., Осинников И.В. Изготовление электродов-инструментов с оптимизированной конфигурацией для копировально-прошивной электроэрозионной обработки методом быстрого прототипирования.............................................................................................................................................. 138 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Шуберт А.В., Коновалов С.В., Панченко И.А. Обзор исследований высокоэнтропийных сплавов, их свойств, методов создания и применения.................................................................................................................................. 153 Сюсюка Е.Н., Аминева Е.Х., Кабиров Ю.В., Пруцакова Н.В. Анализ изменения микроструктуры компрессионных колец вспомогательного судового двигателя.................................................................................................... 180 Дударева А.А., Бушуева Е.Г., Тюрин А.Г., Домаров Е.В., Насенник И.Е., Шикалов В.С., Скороход К.А., Легкодымов А.А. Влияние горячей пластической деформации на структуру и свойства поверхностно модифицированных слоев после вневауумной электронно-лучевой наплавки на сталь 12Х18Н9Т с применением порошковой смеси состава 10Cr-30B...................................................................................................................................................... 192 Болтрушевич А.Е., Мартюшев Н.В., Козлов В.Н., Кузнецова Ю.С. Структура заготовок из сплава инконель 625, полученных электродуговой наплавкой и наплавкой с помощью электронного луча......................... 206 Саблина Т.Ю., Панченко М.Ю., Зятиков И.А., Пучикин А.В., Коновалов И.Н., Панченко Ю.Н. Исследование гидрофильности поверхности металлических материалов, модифицированных ультрафиолетовым лазерным излучением........................................................................................................................................................................... 218 МАТЕРИАЛЫ РЕДАКЦИИ 234 МАТЕРИАЛЫ СОУЧЕРЕДИТЕЛЕЙ 243 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 05.12.2024. Выход в свет 16.12.2024. Формат 60×84 1/8. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 30,5. Уч.-изд. л. 56,73. Изд. № 165. Заказ 231. Тираж 300 экз. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Vol. 26 No. 4 2024 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. 26 No. 4 2024 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 Ukraine: Sergiy V. Kovalevskyy, D.Sc. (Engineering), Professor, Vice Rector for Research and Academic Aff airs, Donbass State Engineering Academy, Kramatorsk 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. 26 No. 4 2024 5 CONTENTS OBRABOTKAMETALLOV TECHNOLOGY Manikanta J.E., Ambhore N., Shamkuwar S., Gurajala N.K., Dakarapu S.R. Investigation of vegetable-based hybrid nanofl uids on machining performance in MQL turning........................................................................................... 6 Dama Y.B., Jogi B.F., Pawade R., Kulkarni A.P. Impact of print orientation on wear behavior in FDM printed PLA Biomaterial: Study for hip-joint implant...................................................................................................................... 19 GrinenkoA.V., ChumaevskyA.V., Sidorov E.A., Utyaganova V.R.,AmirovA.I., Kolubaev E.A. Geometry distortion, edge oxidation, structural changes and cut surface morphology of 100mm thick sheet product made of aluminum, copper and titanium alloys during reverse polarity plasma cutting...................................................................................... 41 Somatkar A., Dwivedi R., Chinchanikar S. Comparative evaluation of roller burnishing of Al6061-T6 alloy under dry and nanofl uid minimum quantity lubrication conditions............................................................................................... 57 Karlina Yu.I., Konyukhov V.Yu., Oparina T.A. Assessment of the quality and mechanical properties of metal layers from low-carbon steel obtained by the WAAM method with the use of additional using additional mechanical and ultrasonic processing..................................................................................................................................................... 75 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Yusubov N.D., Abbasova H.M. Systematics of multi-tool setup on lathe group machines............................................... 92 Toshov J.B., Fozilov D.M., Yelemessov K.K., Ruziev U.N., Abdullayev D.N., Baskanbayeva D.D., Bekirova L.R. Increasing the durability of drill bit teeth by changing its manufacturing technology......................................................... 112 Pospelov I.D. Investigation of the distribution of normal contact stresses in deformation zone during hot rolling of strips made of structural low-alloy steels to increase the resistance of working rolls..................................................... 125 Ablyaz T.R., Blokhin V.B., Shlykov E.S., Muratov K.R., Osinnikov I.V. Manufacturing of tool electrodes with optimized confi guration for copy-piercing electrical discharge machining by rapid prototyping method.......................... 138 MATERIAL SCIENCE Shubert A.V., Konovalov S.V., Panchenko I.A. A review of research on high-entropy alloys, its properties, methods of creation and application.................................................................................................................................................. 153 Syusyuka E.N., Amineva E.H., Kabirov Yu.V., Prutsakova N.V. Analysis of changes in the microstructure of compression rings of an auxiliary marine engine.......................................................................................................... 180 Dudareva A.A., Bushueva E.G., Tyurin A.G., Domarov E.V., Nasennik I.E., Shikalov V.S., Skorokhod K.A., Legkodymov A.A. The eff ect of hot plastic deformation on the structure and properties of surface-modifi ed layers after non-vacuum electron beam surfacing of a powder mixture of composition 10Cr-30B on steel 0.12 C-18 Cr-9 Ni-Ti............................................................................................................................................................................. 192 Boltrushevich A.E., Martyushev N.V., Kozlov V.N., Kuznetsova Yu.S. Structure of Inconel 625 alloy blanks obtained by electric arc surfacing and electron beam surfacing........................................................................................... 206 Sablina T.Y., Panchenko M.Yu., Zyatikov I.A., Puchikin A.V., Konovalov I.N., Panchenko Yu.N. Study of surface hydrophilicity of metallic materials modifi ed by ultraviolet laser radiation........................................................................ 218 EDITORIALMATERIALS 234 FOUNDERS MATERIALS 243 CONTENTS
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 4 2024 6 ТЕХНОЛОГИЯ Исследование влияния гибридных наножидкостей на растительной основе на производительность обработки при токарной обработке с минимальным количеством СОЖ Джаввади Эшвара Маниканта 1, a, Нитин Амбхор 2, b, *, Сонал Шамкувар 3, c, Навин Кумар Гураджала 4, d, Санта Рао Дакарапу 5, e 1 Женский инженерный колледж Шри Вишну (A), Бхимаварам, Андхра-Прадеш, 534202, Индия 2 Технологический институт Вишвакармы, Махараштра, Пуна 411037, Индия 3 Институт информационных технологий Вишвакармы, Махараштра, Пуне – 411048, Индия 4 Инженерно-технологический колледж CMR, Хайдарабад, Телангана, 501401, Индия 5 Вишакский инженерно-технологический институт, Нарава, Вишакхапатнам, 530027, Индия a https://orcid.org/0000-0002-0881-4899, manijem66@gmail.com; b https://orcid.org/0000-0001-8468-8057, nitin.ambhore@viit.ac.in; c https://orcid.org/0000-0001-7633-0813, sonal.shamkuwar@viit.ac.in; d https://orcid.org/0000-0003-0829-7622, naveenkumargurrijala84@gmail.com; e https://orcid.org/0000-0001-7679-7448, dsantharao@gmail.com Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2024 Том 26 № 4 с. 6–18 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.4-6-18 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.895 История статьи: Поступила: 07 августа 2024 Рецензирование: 21 августа 2024 Принята к печати: 17 сентября 2024 Доступно онлайн: 15 декабря 2024 Ключевые слова: Наножидкость Смазывание Эффективность механической обработки Токарная обработка АННОТАЦИЯ Введение. Гибридные наножидкости на растительной основе приобретают все большее значение в контексте токарной обработки с минимальным количеством СОЖ (MQL) в связи с их улучшенными смазочными свойствами и экологическими преимуществами. Эти наножидкости, в состав которых обычно входят растительные масла и наночастицы, такие как графит или диоксид титана, повышают производительность обработки за счет снижения трения и сил резания, что приводит к повышению качества обработанной поверхности и срока службы инструмента. Цель работы. Твердосплавные инструменты с покрытием широко используются для обработки нержавеющей стали марки SS 304 благодаря их износостойкости и способности выдерживать высокие температуры. Целью данной работы является оценка эффективности обработки при точении стали марки SS 304 при различных концентрациях гибридных наножидкостей. Методы исследования. В этом исследовании предпринята попытка использования гибридных наночастиц оксида меди / оксида алюминия (CuO/Al2O3), смешанных с кукурузным маслом. В общей сложности было разработано шесть гибридных смазочно-охлаждающих жидкостей объемом 100 мл с различной массовой концентрацией (0,4 %, 0,8 %, 1,2%, 1,6 %, 2 %, 2,4 %), и были исследованы их характеристики при работе со сталью SS 304. Результаты и обсуждение. Результаты показали, что при увеличении массовой концентрации теплофизические свойства улучшаются. Кроме того, показано, что трение уменьшается при увеличении концентрации частиц до 1,6 масс. %. При концентрации 1,6 масс. % гибридная наноСОЖ CuO/Al2O3 показала лучшие эксплуатационные характеристики. В этом исследовании также приводится сравнение с сухим точением. Наибольший износ инструмента наблюдается при сухом точении, за ним следует точение с использованием кукурузного масла. Наблюдается снижение усилия резания на 32 %. Шероховатость поверхности при использовании гибридной наноСОЖ CuO/Al2O3 снижается на 27,7 %. Однако при использовании гибридной наножидкости (2,4 %) наблюдается низкий износ инструмента. В данном исследовании рассматривается возможность использования гибридных наножидкостей на растительной основе при токарной обработке с минимальным количеством СОЖ. Для цитирования: Исследование влияния гибридных наножидкостей на растительной основе на производительность обработки при токарной обработке с минимальным количеством СОЖ / Д.Э. Маниканта, Н. Амбхор, С. Шамкувар, Н.К. Гураджала, С.Р. Дакарапу // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2024. – Т. 26, № 4. – С. 6–18. – DOI: 10.17212/19946309-2024-26.4-6-18. ______ *Адрес для переписки Амбхор Нитин, к.т.н., доцент Технологический институт Вишвакармы, Пуна 411037, Махараштра, Индия Тел.: +91-2026950441, e-mail: nitin.ambhore@viit.ac.in
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 4 2024 7 TECHNOLOGY Введение При механической обработке в зоне резания выделяется большое количество тепла и возникает трение, что снижает производительность [1]. Поэтому требуются эффективные смазочноохлаждающие жидкости (СОЖ) и способы ввода смазки между трущимися поверхностями. Смазочно-охлаждающие жидкости помогают поддерживать низкую температуру в зоне контакта инструмента с обрабатываемой деталью [2, 3]. В какой-то степени традиционные методы охлаждения и смазочно-охлаждающие жидкости служат этой цели, но интенсивное использование обычных СОЖ приводит к загрязнению окружающей среды, а также они токсичны для человека [4]. Сухая механическая обработка является альтернативой традиционному охлаждению для обеспечения чистоты операций резки металла без каких-либо проблем с окружающей средой и здоровьем работников [5–7]. Некоторые исследователи проводили резку металла в сухих условиях и обнаружили положительные результаты в отношении производительности обработки. Однако в большинстве случаев сухая обработка с большой глубиной резания и высокими скоростями не может быть предпочтительным методом, поскольку обработка в таких условиях снижает срок службы инструмента [8–9]. С учетом вышесказанного потенциальный метод токарной обработки с минимальным количеством СОЖ (MQL) направлен на снижение расхода смазочно-охлаждающей жидкости. При этом способе в зону обработки подается небольшое количество смазочно-охлаждающей жидкости. Как правило, базовые жидкости обладают хорошими смазывающими свойствами, но низкая охлаждающая способность ограничивает их использование при высокоскоростных операциях резания с использованием MQL. В настоящее время наноразмерные частицы комбинируются с традиционными жидкостями для повышения производительности [10–13]. Сонг и др. [14] добавили в обычную СОЖ многослойные углеродные нанотрубки и обнаружили улучшение теплопроводности на 200 %. Услуер и др. [15] исследовали влияние гибридной наножидкости при MQL-точении. Результаты показали, что наиболее существенное влияние на силу резания и силу осевого давления оказывала скорость подачи (86,8 и 65 % соответственно), а наибольшее влияние на температуру резания оказывали условия резания (93,2 %). Сенкан и др. [16] добавили наночастицы диоксида кремния (SiO2) в подсолнечное масло и использовали получившуюся гибридную наноСОЖ при токарной обработке стали AISI 304. Результаты показали, что шероховатость поверхности сильно зависит от скорости подачи. Метод охлаждения оказал существенное влияние на температуру в зоне резания и износ инструмента. Нгок и др. [17] исследовали эффективность гибридной наножидкости Al2O3/MoS2 и мононаножидкостей Al2O3 и MoS2 при точении закаленных деталей из стали 90CrSi в условиях MQL. Результаты показали, что наблюдалась более низкая температура резания, а шероховатость поверхности и сила резания были меньше. Джунанкар и др. [18] исследовали влияние наножидкости на основе растительного масла на токарную обработку подшипниковой стали в условиях MQL. Гибридная наножидкость снижала шероховатость поверхности и температуру в зоне резания на 65 и 11 % соответственно. Ибрагим и др. [19] исследовали влияние масла из рисовых отрубей на производительность обработки при точении стали AISI D3. Результаты экспериментов показали, что усилие резания снизилось на 18,48 %, износ инструмента – на 51,96 %, а шероховатость обработанной поверхности – на 12,84 %. Нгол [20] оценил эффективность механической обработки при точении стали 90CrSi в условиях MQL, добавляя наночастицы Al2O3 и MoS2 в базовое жидкое соевое масло и эмульсию. Результаты показали, что точение в условиях MQL с наножидкостью, изготовленной из MoS2, эмульсии и сои, могло значительно снизить силу резания. Пасам и Неелам [21] изучали эффективность токарной обработки титановых сплавов с использованием гибридных смазочно-охлаждающих жидкостей на основе растительного масла. Разработанные СОЖ снижали силу и температуру резания, повышали микротвердость обрабатываемой поверхности и благоприятные остаточные напряжения. Усца [22] изучал эффективность механической обработки материала Dillimax 690T с использованием наножидкости на основе нанокристаллов целлюлозы в условиях MQL. Согласно результатам испытаний, на-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 4 2024 8 ТЕХНОЛОГИЯ блюдались значительные температура резания, шероховатость поверхности, износ инструмента и энергозатраты. Сингх и др. [23] исследовали влияние концентрации наночастиц на токарную обработку хастеллоя C-276 в условиях MQL. Исследование показало, что более высокая концентрация наночастиц улучшила теплопроводность на 12,28 %, шероховатость поверхности – на 27,88 %, температуру – на 16,8 % и износ инструмента – на 22,5 %. Дас и др. [24] оценили эффективность обработки при точении стали AISI 4340 с использованием четырех различных составов наножидкостей в условиях MQL. Авторы обнаружили, что наножидкости CuO оказывают превосходное влияние на силу резания и износ инструмента. Бай и др. [25] оценили эффективность измельчения наножидкостей на основе Al2O3 и хлопкового масла в условиях MQL. Результаты показали, что шероховатость поверхности составляет 1,63 мкм при концентрации Al2O3 в хлопковом масле 0,5 масс. %. Ученые пытались исследовать производительность обработки с использованием различных растительных масел, таких как подсолнечное, соевое и хлопковое. Однако производительность обработки с использованием кукурузного масла не была изучена. Целью этого исследования является использование гибридных наночастиц оксида меди и оксида алюминия (CuO/Al2O3) в сочетании с кукурузным маслом. В работе также исследовались теплофизические, антифрикционные и противоизносные свойства гибридных наножидкостей в различных концентрациях и их влияние на обработку стали SS 304. Методы Вначале приготовили смазочно-охлаждающую жидкость с использованием наночастиц CuO и Al2O3 диаметром 30 нм, поставляемых компанией Platonic Nanotech в Джаркханде, Индия. При смешивании кукурузного масла с наночастицами CuO и Al2O3 использовали соотношение 1:1,5. Для повышения стабильности в базовое масло добавили поверхностно-активное вещество додецилбензолсульфонат натрия (10 % наночастиц). Путем изменения массовой концентрации гибридных наночастиц в жидкости было создано в общей сложности шесть гибридных СОЖ объемом 100 мл (0,4 %, 0,8 %, 1,2 %, 1,6 %, 2 % и 2,4 %). Однородную смесь получали путем перемешивания магнитной мешалкой в течение одного часа и ультразвуком в течение двух часов. Стабильность гибридной наножидкости оценивали с использованием традиционных методов осаждения. Все образцы гибридной наноСОЖ (HCF) были собраны в мерные банки объемом 10 мл и выдержаны в замороженном виде в течение 72 часов перед использованием. Удельная теплоемкость и теплопроводность были измерены с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии и анализатора Pro thermal соответственно. Для измерения вязкости разработанной наножидкости использовался реометр (производитель Anton Paar). Были проведены три независимых испытания, результаты которых были усреднены для определения вязкости. Для изучения трибологических свойств HCF проведены испытания методом «штифт – диск». В кукурузном масле были исследованы различные массовые концентрации CuO/Al2O3. Предпочтение отдано кукурузному маслу в качестве основы для приготовления наножидкостей из-за его доступности, экономичности и желаемых тепловых свойств. Кукурузное масло – это обычное растительное масло с хорошей термостабильностью и умеренной вязкостью, что делает его пригодным для диспергирования наночастиц и улучшения свойств теплопередачи в наножидкостях. В соответствии со стандартом ASTM G 99 во время испытания на трение были разрешены максимальные нагрузка 200 Н и скорость вращения 2000 об/мин. Для определения коэффициента трения с использованием схемы «штифт – диск» необходимо приложить штифт к вращающемуся диску в контролируемых условиях, чтобы измерить сопротивление трения между двумя поверхностями. Подход, использованный в этом исследовании, показан на рис. 1. Для проведения экспериментов по токарной обработке использовали центровой токарный станок (Turn-master-35), показанный на рис. 2, со скоростью подачи приготовленных СОЖ (CuO/Al2O3) 10 мл/с. Заготовку из сплава SS 304 длиной 200 мм и диаметром 50 мм обрабатывали с помощью инструмента SNMG120408 NSU (твердосплавный с покрытием). Параметры
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 4 2024 9 TECHNOLOGY резания были выбраны в соответствии с рекомендациями производителя для данного инструмента и заготовки. Подробная информация об экспериментальной установке приведена в табл. 1. Скорость резания, подача и глубина резания составляли соответственно 1000 об/мин, 90 мм/об, 0,15 мм; при обработке их поддерживали постоянными. В процессе токарной обРис. 1. Методология эксперимента Fig. 1. Experimental methodology Рис. 2. Экспериментальная установка токарной обработки с минимальным количеством СОЖ Fig. 2. Experimental setup for turning with MQL работки силу резания, температуру на острие инструмента и чистоту обрабатываемой детали измеряли с помощью пьезоэлектрического динамометра, цифрового пирометра и прибора для определения шероховатости поверхности соответственно. Износ торца инструмента измеряли с помощью оптического микроскопа. В табл. 2 приведены параметры процесса и среда MQL.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 4 2024 10 ТЕХНОЛОГИЯ Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Подробная информация об экспериментальной установке Details of experimental setup Параметр Описание Металлорежущий станок Центровой токарный станок Turn-master-35 (изготовитель Kirloskar) Материал заготовки Сталь SS 304 Размер заготовки Диаметр 50 мм, длина 200 мм Патрон PSBNR 2525M-12 Режущий инструмент SNMG 120408 NSU (твердосплавный с покрытием) Т а б л и ц а 2 Ta b l e 2 Параметры процесса и среда MQL Process parameters and MQL environment Скорость (об/мин) 1000 Подача (мм/мин) 90 Глубина резания (мм) 0,3 Базовое масло Кукурузное масло ПАВ SDBS Концентрация ПАВ 10 (вес. % от наночастиц) Наночастицы Оксид меди/оксид алюминия (CuO/Al2O3) Гибридное соотношение 1:1,5 Массовая концентрация (%) 0,4; 0,8; 1,2; 1,6; 2; 2,4 СОЖ Скорость подачи СОЖ (MQL) 10мл/сек Измерение температуры Цифровой пирометр Измерение силы резания Пьезоэлектрический динамометр Kistler 9257B Измерение износа инструмента Оптический микроскоп Результаты и обсуждение В этом исследовании путем визуального наблюдения была исследована стабильность гибридных наножидкостей CuO/Al2O3 на основе кукурузного масла. После 96 часов подготовки образцов было замечено, что гибридные наножидкости CuO/Al2O3 в соотношении 1:1,5 были наиболее стабильны при массовой доле 0,4 и 1,6. Увеличение концентрации привело к усилению агрегации, а следовательно, к снижению стабильности. Результаты испытания на стабильность гибридных наножидкостей CuO/Al2O3 на основе кукурузного масла для различных весовых концентраций представлены на рис. 3. На рис. 4, а показаны результаты определения вязкости при использовании различных концентраций гибридных наножидкостей CuO/ Al2O3. Вязкость можно повысить, используя гибридные наночастицы помимо базового масла с концентрацией частиц 0,4–2,4 масс. %. Гибридная наножидкость CuO/Al2O3 становится более вязкой в результате увеличения концентрации частиц в жидкости. Вязкость раствора снижается с повышением температуры. В результате снижения межмолекулярного сцепления между частицами при более высоких температурах вязкость становится менее значительной. На рис. 4, б показано влияние температуры на теплопроводность. На рис. 4, б также пока-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1