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

А. Е. Ефимов, доцент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, Efimov_AE@pers.spmi.ru

И. А. Филипенко, ассистент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, Filipenko_IA@pers.spmi.ru

Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова (Санкт-Петербург, Россия)
Д. В. Васильков, профессор кафедры «Технология и производство артиллерийского вооружения», докт. техн. наук, vasilkovdv@mail.ru

ООО «НПП «Орион» (Санкт-Петербург, Россия)
Д. А. Осминко, начальник ОМЗК3, канд. техн. наук, dart_main@mail.ru

В представленной статье оценивается влияние сформированных напряжений в державке режущего инструмента на механический гистерезис и изгибную жесткость. Необходимость в проводимом исследовании обусловлена высокой интенсивностью вибраций при механической обработке труднообрабатываемых материалов, что приводит к повышению упругой деформации инструмента. Применяемые на практике методы подавления вибраций за счет повышения жесткости или демпфирующей способности инструмента обладают ситуативными преимуществами. В связи с чем предлагается иной подход, основанный на модернизации режущего инструмента посредством интеграции в корпус державки конструктивных элементов из чугуна марки ВЧ45 и регулирования механических напряжений. На основе предлагаемого подхода разработаны и изготовлены два новых типа образцов, имитирующих корпус державки, которые сравнивались с цельным стальным образцом. В ходе экспериментального исследования установлено, что образец с композитной гетерогенной конструкцией обладает лучшим показателем изгибной жесткости в среднем на 35 %, а конструкция с предварительно напряженным состоянием показывает лучшие результаты по механическому гистерезису в среднем на 28 %. Предполагается, что данный эффект является следствием механики амплитудно-зависимого внутреннего трения в чугуне.

1. Ямников А. С., Сафарова Л. Л. Закономерности изменения размеров главного отверстия цилиндра дизеля ТМЗ-450Д в ходе технологического процесса // Записки Горного института. 2021. Т. 248. С. 319–326. DOI: 10.31897/PMI.2021.2.16
2. Хрусталева И. Н., Любомудров С. А., Ларионова Т. А., Бровкина Я. Ю. Повышение эффективности технологической подготовки производства комплектующих для изготовления оборудования минерально-сырьевого комплекса // Записки Горного института. 2021. Т. 249. С. 417–426. DOI: 10.31897/PMI.2021.3.1
3. Алиева Л., Жуков И. А. Повышение эффективности ударно-поворотного бурения горных пород высокой крепости совершенствованием структуры породоразрушающего безлезвийного инструмента // Устойчивое развитие горных территорий. 2024. Т. 16. №4. С. 1681–1694. DOI: 10.21177/1998-4502-2024-16-4-1681-1694
4. Maksarov V. V., Nguyen V. D. Machining of Austenite Steels Using the Method of Preliminary Local Cryogenic Treatment // International Journal of Engineering. 2025. Vol. 39. pp. 1267–1274. DOI: 10.5829/ije.2026.39.05b.18
5. Maksarov V. V., Sinyukov M. S. Methods of Ensuring the Quality of Assembly of Non-removable Joints from Dissimilar Materials // International Journal of Engineering, Transactions B: Applications. 2026. Vol. 39 (05). pp. 1191–9. DOI: 10.5829/ije.2026.39.05b.12
6. Keksin A. I., Sorokopud N. I., Zakirov N. N. Peculiarities of Abrasive Finishing of Surfaces of Parts Made of Aluminium Alloy of АМts Grade in Magnetic Field // International Journal of Engineering, Transactions C: Aspects. 2024. Vol. 37(06). pp. 1098–1105. DOI: 10.5829/ije.2024.37.06c.06
7. Адмакин М. А., Адмакина О. Н., Тимофеев Д. Ю., Халимоненко А. Д. Деформационные процессы при высокоскоростном фрезеровании алюминиевых сплавов // Цветные металлы. 2025. № 3. С. 75–80.
8. Максаров В. В., Минин А. О., Захарова В. П. Технологическое обеспечение качества расточных поверхностей изделий из алюминиевого сплава АМц на основе высокочастотного волнового воздействия // Цветные металлы. 2023. № 4. pp. 90–95.
9. Akdeniz E., Arslan H. Experimental Study on New Tool Holder Design to Reduce Vibration in Turning Operations // Journal of Vibration Engineering & Technologies. 2024. Vol. 12. pp. 6341–6353. DOI: 10.1007/s42417-023-01255-2
10. Bolobov V. I., Latipov I. U., Zhukov V. S., Popov G. G. Using the Magnetic Anisotropy Method to Determine Hydrogenated Sections of a Steel Pipeline // Energies. 2023. Vol. 16. Т 15. pp. 5585–5585. DOI: 10.3390/en16155585
11. Meng L., Chen W. F. A Life Prediction Method for Cyclic Plasticity by the Maximization of Mechanical Dissipation // Journal of Materials Engineering and Performance. 2024. Vol. 33. pp. 5621–5628. DOI: 10.1007/s11665-023-08330-5
12. Минасян М. А., Минасян А. М. Методика определения жесткости, коэффициентов демпфирования и поглощения нетрадиционных виброизоляторов MAMSAR на основе экспериментальных статических нагрузочных характеристик // Морские интеллектуальные технологии. 2022. № 4 (58). С. 72–79. DOI: 10.37220/MIT.2022.58.4.008
13. Babaytsev A., Lopatin S., Nasonov F. Study of dynamic characteristics of hybrid titanium-polymer composite materials // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2024. Vol. 20 (1). pp. 109–115. DOI: 10.22337/2587-9618-2024-20-1-109-115
14. Петрушин Г. Д., Петрушина А. Г. Определение площади петли механического гистерезиса с использованием математических моделей // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86 (5). С. 59–64. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-5-59-64
15. Мартыненко Т. М., Смиловенко О. О., Пронкевич С. А. и др. Исследование механического гистерезиса при циклическом нагружении в болтовом соединении опорно-поворотного устройства крана // Промышленная безопасность. Надежность техники и оборудования. Охрана труда. 2025. № 9 (3). С. 335–343. DOI: 10.33408/2519-237X.2025.9-3.335
16. Semenova E. M., Lyakhova M. B., Rakunov P. A. et al. Mechanisms of Magnetic Hysteresis in Heterogeneous GdZr–Co–Cu–Fe Alloys // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2024. Vol. 88. pp. 802–808. DOI: 10.1134/S1062873824706639
17. Zhavoronok S. I., Badina E. S. Nonlocal in time model of the longitudinal vibrations of the high-damping steel rod element // International Journal for Computational Civil and Structural Engineering. 2024. Vol. 20. № 3. pp. 167–179. DOI: 10.22337/2587-9618-2024-20-3-167-179
18. Kaminskii V. V., Kalganov D. A., Podlesnov E., Romanov A. E. Influence of dislocation and twin struc-tures on the mechanical characteristics of Ni–Mn–Ga alloys at ultrasonic frequencies // Frontier Materials & Technologies. 2022. Vol. 2. pp. 28–36. DOI: 10.18323/2782-4039-2022-2-28-36
19. Сиротин П. В., Гасанов Б. Г., Исмаилов М. А. Установка для определения упругих и демпфирующих характеристик порошковых материалов с упругодиссипативной подложкой // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 6. С. 63-69. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-6-63-69

20. Mishra V. N., Sarangi S. K. A Numerical Model for the Effective Damping Properties of Unidirectional Fiber-Reinforced Composites // Mechanics of Composite Materials. 2023. Vol. 59. pp. 1031–1044. DOI: 10.1007/s11029-023-10150-6
21. Гирн А. В., Руденко М. С., Тайгин В. Б. и др. Влияние лазерной обработки поверхности титановых образцов на адгезионную прочность клеевых соединений // Космические аппараты и технологии. 2022. Т. 6. № 2 (40). С. 90–101. DOI: 10.26732/j.st.2022.2.03
22. Корягин С. И., Шарков О. В., Великанов Н. Л. Влияние материала и состояния поверхностей на адгезионную прочность клеевого соединения при сдвиге // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2023. № 11 (764). С 12–19. DOI: 10.18698/0536-1044-2023-11-12-19
23. Капустин Н. М. Ускорение технологической подготовки механосборочного производства. – М. : «Машиностроение», 1972. – 256 с.
24. Scvortsov A. I., Melchakov M. A., Scvortsov A. A. Influence of thermomagnetic treatment on the damping properties and structure of iron-based alloys // Solid State Phenomena. 2020. Vol. 299. pp. 418–423.
25. Zhou L., Huang T., Ren G. et al. Microstructural, Mechanical, and Damping Properties of WE43 Alloy // JOM. 2025. Vol. 77. pp. 3723–3735. DOI: 10.1007/s11837-025-07250-0
26. Liu J., Zhang Z., Zhang B. et al. Effects of Pre-deformation and Peak Aging on Mechanical and Damping Properties of (CNTs + AlN)/AZ91 Composite // Journal of Materials Engineering and Performance. 2025. Vol. 34. pp. 12803–12814. DOI: 10.1007/s11665-024-10073-w
27. Фавстов Ю. К., Шульга Ю. Н., Рахштадт А. Г. Металловедение высокодемпфирующих сплавов. – М. : «Металлургия», 1980. – 272 с.