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

А. И. Кексин, доцент кафедры машиностроения, канд. техн. наук, Keksin_AI@pers.spmi.ru
Н. И. Сорокопуд, аспирант кафедры машиностроения, 79nikita99@gmail.com
В. Е. Трушников, профессор кафедры системного анализа и управления, докт. техн. наук, Trushnikov_VE@pers.spmi.ru

АО «НИИ «ВЕКТОР» (Санкт-Петербург, Россия)

Р. А. Каренина, инженер-конструктор I категории, канд. техн. наук, radmila8609@mail.ru

Псковский государственный университет (Псков, Россия)
И. П. Никифоров, доцент отделения инженерных технологий3, докт. техн. наук, i.nikiforov@pskgu.ru

В статье представлены результаты исследования влияния параметров магнитно-абразивной обработки (МАО) на качество резьбовых поверхностей замковых соединений буровых штанг. Актуальность работы обусловлена высокой долей отказов бурильных труб, связанных с недостаточной шероховатостью резьбы, определяющей несущую способность соединений при переменных нагрузках. Целью исследования являлось установление зависимостей шероховатости наружных и внутренних резьбовых поверхностей от режимных факторов процесса МАО. По результатам экспериментальных исследований, проведенных согласно планированию полнофакторного эксперимента с варьированием магнитной индукции, времени обработки и частоты вращения образца, были построены физико-статистические модели зависимости параметра шероховатости Ra от режимных факторов. Установлено, что наибольшее влияние на снижение шероховатости оказывает время обработки; при параметрах B = 0,8 Тл, t = 540–600 с, n = 100–150 мин⁻¹ достигнута минимальная шероховатость резьбовых поверхностей Ra = 0,4–0,5 мкм. Полученные результаты подтверждают эффективность применения магнитно-абразивной обработки для повышения качества и долговечности бурильных замковых соединений.

1. Хамидов О. У., Шибанов Д. А. Техническое обслуживание и ремонт карьерных экскаваторов по регламенту с учетом фактических условий и режимов их эксплуатации // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 12-3. С. 152–167. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_123_0_152
2. Казаков Ю. А., Козачков Г. С. Технологические требования к процессу измельчения экскавированного органогенного сырья // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2025. № 12-3. С. 85–99. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_123_0_85
3. Zhukov I. A., Martyushev N. V., Zyukin D. A., Azimov A. M., Karlina A. I. Modification of hydraulic hammers used in repair of metallurgical units // Metallurgist. 2023. №. 12. P. 1644–1652.
4. Салимов А. Э., Иванов С. Л. Оценка эффективности технического обслуживания карьерных экскаваторов по доле ремонтных простоев // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2026. № 5. С. 52–65. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_5_0_52
5. Mikhailov A. V., Kazakov Y. A., Kozachkov G. S. Specific features of a grinding module location in in-pit processing of peat raw materials // Gornaya Promyshlennost. 2024. №. 5. P. 94–100. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-5-94-100
6. Wan X., Ma S., Pan H., Zhang X., Huang L., Chen Y. Non-disassembled inspection of drill pipe threaded connections via ultrasonic guided waves // Engineering Structures. 2026. Vol. 357. P. 122563. DOI: 10.1016/j.engstruct.2026.122563
7. You Y., Zhang S., Wu J., Cui C., Wang P. Tensile performance of thread-fixed one-side bolted connections at high temperature // Journal of Building Engineering. 2026. Vol. 122. P. 115660. DOI: 10.1016/j.jobe.2026.115660
8. Ben-dahou A., Gabor A., Ferrier E., Michel L., Gardes R., Boisson R., Dolo J. M. Experimental and numerical analysis of the effect of parallel-threaded connection geometry and normalisation on the cracking performance of reinforced concreteties // Construction and Building Materials. 2026. Vol. 506. P. 144874. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2025.144874
9. Егоров М. Е., Дементьев В. И., Дмитриев В. Л. Технология машиностроения. – М. : Высшая школа, 1976. – 534 с.
10. Зубарев Ю. М., Битюков Р. Н. Основы резания материалов и режущий инструмент: учебник. – СПб: Лань, 2022. 228 с.
11. Хозяев И. А. Основы технологий пищевого машиностроения: учебное пособие. – СПб. : Лань, 2022. – 264 с.
12. Maksarov V. V., Efimova M. V. Methodology of automated magnetic abrasive machining of aircraft parts in the mining transportation complex // Russian Mining Industry. 2025. № S1. P. 62–67. DOI: 10.30686/1609-9192-2025-1S-62-67
13. Халимоненко А. Д., Шмакова Ю. Р., Адмакина О. Н., Куфаев В. Г. Особенности высокоскоростного торцевого фрезерования деформируемых алюминиевых сплавов // Цветные металлы. 2024. № 6. С. 81–88.
14. Mohammad M., Abdolreza R. Numerical-experimental study on polishing of silicon wafer using magnetic abrasive finishing process // Wear. 2019. Vol. 424–425. P. 143–150. DOI: 10.1016/j.wear.2019.02.007
15. Malpotra A., Singh B., Singh L. Electrolytic magnetic abrasive finishing process – a review // Materials Today: Proceedings. 2023. № 3. DOI: 10.1016/j.matpr.2023.03.237
16. Krunal P., Modi S. N., Bhavsar R. Multi-response optimization of magnetic abrasive finishing process parameters on AISI H13 hot die steel using grey relational analysis // Materials Today: Proceedings. 2023. №2. DOI: 10.1016/j.matpr.2023.01.381
17. Korogodin A. S., Ivanov S. L. Assessment of the technical condition of drum mill supporting sliding bearings during operation as part of an arctic mining equipment complex // Russian Mining Industry. 2024. №. 6. P. 144–151. DOI: 10.30686/1609-9192-2024-6-144-151
18. Kumar R. Study the effect of concentration ratio (magnetic abrasive powder and castor oil) in magnetic abrasive finishing process // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 37, № 2. P. 3706–3708. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.10.160
19. Li W., Li X., Yang S., Li W. A newly developed media for magnetic abrasive finishing process: Material removal behavior and finishing performance // Journal of Materials Processing Technology. 2018. Vol. 260. P. 20–29. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2018.05.007
20. Singh A., Singh P., Kaushik A., Singh S., Singh L., Singh A., Ram B. Comparative assessment of abrasives in magnetic abrasive finishing: An experimental performance evaluation // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2024. Vol. 604. P. 172312. DOI: 10.1016/j.jmmm.2024.172312
21. Bi S., Jiao A., Bo Q., Zhang J., Zhang Y., Bing H. Study of improving grinding effect based on electromagnetically driven magnetic abrasive finishing // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2025. Vol. 630. P. 173408. DOI: 10.1016/j.jmmm.2025.173408
22. Xiao C.-F., Xiao J.-J., Han B., Wen C. Optimization study on multi-magnetic pole coupling magnetic field enhancement method for precise magnetic grinding of inner surface of aircraft engine bend pipe // Journal of Advanced Manufacturing Systems. 2025. Vol. 25. № 05. P. 1–17. DOI: 10.1142/S021968672650037X
23. Zhou Z., Sun X., Liang S., Fang Y., Yang Y., Fu Y., Zou S. Nanoscale polishing of TC4 titanium alloy surface based on dual-pole magnetic abrasive finishing method // Micromachines. 2025. Vol. 16, № 6. P. 620. DOI: 10.3390/mi16060620
24. Акулович Л. М., Сергеев Л. Е., Лебедев В. Я. Основы магнитно-абразивной обработки металлических поверхностей. – Минск : БГАТУ, 2012. – 316 с.
25. Qian C., Fan Z., Tian Y., Liu Y., Han J., Wang J. A review on magnetic abrasive finishing // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2021. Vol. 112. P. 1–16. DOI: 10.1007/s00170-020-06363-x
26. Zou Y., Xie H., Yulong Z. Study on surface quality improvement of the plane magnetic abrasive finishing process // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2020. Vol. 109. P. 1–15. DOI: 10.1007/s00170-020-05759-z
27. Yuewu G., Yugang Z., Guoyong Z., Guixiang Z., Haiyun Z. Achieving polycrystalline diamond magnetic abrasive tools via double-stage gas atomization // Materials & Design. 2022. Vol. 224. DOI: 10.1016/j.matdes.2022.111423
28. Mohsen B., Alireza M., Majid D. M. Periodic magnetic finishing machine // Invention Disclosure. 2022. Vol. 2. DOI: 10.1016/j.inv.2022.100007
29. Faba A., Rimal H. P., Laudani A., Chilosi F., Cardelli E. Measurements of magnetic characteristics of laminated Fe-Si steel filter inductors in grid interface converters // Measurement. 2022. Vol. 195. DOI: 10.1016/j.measurement.2022.111108
30. Максаров В. В., Каренина Р. А., Синюков М. С. Совершенствование технологии финишной абразивной обработки в магнитном поле резьбовой поверхности замкового соединения из конструкционной легированной стали для буровых штанг // Черные металлы. 2024. № 9. С. 65–70.
31. Барон Ю. М. Магнитно-абразивная и магнитная обработка изделий и режущих инструментов. – Ленинград : Машиностроение, 1986. – 176 с.
32. Xu J., Zou Y., Xie H. Investigation on the finishing characteristics of a magnetic abrasive finishing process with magnetic abrasive slurry circulation system // Machines. 2021. Vol. 9, № 9. P. 195. DOI: 10.3390/machines9090195

33. Hayder Z., Elfalleh W., Ben Othman K., Benabderrahim M. A., Hannachi H. Modeling of polyphenols extraction from pomegranate by-product using rotatable central composite design of experiments // Acta Ecologica Sinica. 2021. Vol. 41, № 2. P. 150–156. DOI: 10.1016/j.chnaes.2020.10.003
34. Patil S. M., Malagi R. R., Desavale R. G., Sawant S. H. Fault identification in a nonlinear rotating system using Dimensional Analysis (DA) and central composite rotatable design (CCRD) // Measurement. 2022. Vol. 200. P. 111610. DOI: 10.1016/j.measurement.2022.111610
35. Нинул А. С. Оптимизация целевых функций: Аналитика. Численные методы. Планирование эксперимента. – М. : Издательство физико-математической литературы, 2009. – 336 с.