Пермские ученые увеличили срок службы токарных резцов в шесть раз с помощью радиации

Специалисты ПНИПУ разработали метод гамма-обработки режущих инструментов изотопом кобальта-60. В зависимости от режима износостойкость резцов возрастает от полутора до шести раз, при этом твердость металла не снижается.

Российские инженеры нашли неожиданное применение радиации в промышленности, которое может кардинально снизить затраты на металлообработку. Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали метод повышения срока службы режущих инструментов — прежде всего токарных резцов — путем обработки их гамма-излучением. Как сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ, в зависимости от выбранного режима ресурс резцов увеличивается от полутора до шести раз.

Эффекты радиационной модификации металлов известны давно, но широкого применения в промышленности метод пока не нашел. Хотя в других сферах радиация используется активно — например, для стерилизации медицинских изделий или улучшения характеристик полимеров.

Главное преимущество пермской разработки — использование гамма-излучения от источника кобальта-60. Этот радиоактивный изотоп давно и широко применяется в промышленности, обладает очень высокой проникающей способностью по сравнению с другими видами радиации. Под его действием в кристаллической решетке металла происходят уникальные процессы упорядочивания, что приводит к снижению внутренних напряжений и существенному повышению износостойкости материала.

Доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики Владимир Онискив пояснил, что для определения оптимальной дозы облучения ученые провели серию экспериментов с дозами от 20 до 200 килогрей в разных газовых средах. Выяснилось, что при малых дозах (до 50 килогрей) запускаются процессы «залечивания» дефектов, а при увеличении до 200 килогрей дефекты начинают накапливаться заново. При этом твердость поверхности остается прежней — радиация не делает металл хрупким.

Эксперименты показали впечатляющие результаты. При точении конструкционной стали обычный резец изнашивался после 700 миллиметров пути, тогда как модифицированный радиацией штатно отработал 1750 миллиметров. То есть ресурс увеличился в 2,5 раза, а в оптимальных режимах — до шестикратного роста.