В основе работы любого механизма — от автомобильного двигателя до хирургического скальпеля — лежит точность каждой детали. Чтобы грубая заготовка превратилась в идеально ровный вал или поршень, ее обрабатывают на станках с помощью токарных резцов. Эти небольшие пластины срезают лишний металл, но в процессе работы из-за трения о сталь нагреваются до сотен градусов и быстро изнашиваются.
Современные методы защиты имеют ограничения: термообработка придает твердость, но делает металл хрупким, а защитные покрытия действуют лишь поверхностно. Для производства это оборачивается ростом себестоимости, так как заводы вынуждены часто закупать новый инструмент.
Ученые Пермского Политеха предложили решение, используя энергию ионизирующего излучения. В пресс-службе Минобрнауки РФ уточняют, что ученые разработали метод радиационной модификации режущих инструментов, который увеличивает срок их службы от полутора до шести раз. Технология воздействует не только на поверхность, но и на определенную глубину материала, снижая внутренние напряжения и убирая дефекты структуры металла.
В основе метода лежит использование гамма-излучения от источника кобальта-60. Как пояснил Владимир Онискив, доцент кафедры ПНИПУ, гамма-лучи обладают высокой проникающей способностью. Под их действием в кристаллической решетке металла происходят процессы упорядочивания: атомы возвращаются на свои места, заполняя пустоты, что позволяет снизить напряжение без потери качества материала.
В ходе экспериментов ученые подбирали оптимальную дозу воздействия в диапазоне от 20 до 200 кГр. Выяснилось, что малые дозы (до 50 кГр) запускают процессы «залечивания» дефектов, в то время как превышение порога может приводить к их накоплению. При этом твердость поверхности остается неизменной — радиация не делает металл хрупким.
Испытания модифицированных резцов на конструкционных и нержавеющих сталях подтвердили эффективность метода. Например, при обработке конструкционной стали обычный резец изнашивался после 700 мм пути, тогда как модифицированный прошел 1750 мм. Для высокопрочной нержавеющей стали разница в стойкости также оказалась значительной. Применение разработки позволит предприятиям сократить расходы на инструмент и снизить себестоимость выпускаемых деталей.
Ранее в Перми создали заживляющее покрытие для титановых имплантов.
