Поликристаллических телах ближний порядок, а в аморфных, например стекле
 Скачать 302.31 Kb.
|
 поликристаллических телах — ближний порядок, а в аморфных, например стекле, расположение частиц случайное, как в жидкости.  Атом твердого тела, находящийся на поверхности, лишен половины связей с со- седними атомами, и у него есть избыток энергии. Поверхности тела приписывают поверхностную энергию, от величины которой зависит твердость данного материа- ла. Если атом находится на острой кромке или вершине, то у него нет большей части связей с соседями, его энергия вырастает, а твердость участков с малой кривизной выше, чем плоских.Тепловое расширение и деформация твердых тел, входящих в состав оборудова- ния, влияют на показатели ЭФЭХПО. В природе встречаются, а в технологии часто используют дисперсные среды. Они содержат вещество в некотором агрегатном состоянии и распределенные в нем ча- стицы одного или нескольких веществ в любых состояниях. Подобная среда может быть грубодисперсной, если размеры частиц более 1 мкм, или высокодисперсной (коллоидной) с размерами частиц от 1 нм до 1 мкм. Различают свободные дисперс- ные среды, в которых частицы не связаны друг с другом, и такие среды, где между частицами возникают связи. Частицы между собой взаимодействуют слабо, если их мало. Связи усиливаются в средах, где частиц много, они «поджаты» друг к дру- гу и происходит их слипание (коагуляция). Проблема, общая для всех дисперсных сред, — устойчивость, сохранность исходного состояния. Виды дисперсных сред: аэрозоль — газ, содержащий твердые или жидкие частицы вещества, кото- рые могут быть электрически заряжены или намагничены, аэрозоли отли- чаются сложностью поведения и движения; жидкость с твердыми частицами — суспензия, например с частицами абра- зива (см. п. 4.4); паста или гель — студенистое образование с мельчайшими сильно взаимодействующими частицами; жидкость, содержащая капли другой жидкости или газовые пузырьки, — эмульсия, пена или золь с очень мелкими частицами; твердое тело, включающее в себя твердые частицы, капли жидкости, пу- зырьки пара или газа, например твердые пены. 1.3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ Производственные действия включают в себя преобразования вещества, информации и энергии. К преобразованию вещества сводятся технологические процессы обработкиматериалов, при завершении которых возникает деталь— связное цельное твердое тело — «единое и неделимое», полученное промышленным путем без сборки и обладающее заданными свойствами.Деталь 1 (рис. 1.2) служит «точкой опоры» при изучении всех вопросов, связан- ных с обработкой. Детали во времени предшествует заготовка 2 — тело с развиваю- щимися свойствами. Заготовка возникает из исходного вещества 3, предназначен- ного для получения детали. В составе этого вещества может и не быть связного твердого тела — исходнойзаготовки. Состояние вещества заготовки харак- теризуют давлением (напряжениями), тем- пературой, положением в поле тяготения и силой полей — электростатического, маг- нитного и др. Это состояние неравновесное, поскольку на заготовку поступают опреде- ленные воздействия 4 (см. рис. 1.2). В любой момент времени, отсчитываемо-  Рис. 1.2Общая схема процесса обработки го с начала процесса, заготовку характеризуют изменяющимися геометрическими и физико-химическими свойствами — поверхностными или объемными. Например, геометрические поверхностные свойства — высота микронеровностей, геометриче- ские объемные — размеры или объем заготовки, физико-химические поверхност- ные — твердость, физико-химические объемные — удельное содержание элементов в материале. Материал бывает однородным, но часто это умело подобранный «ви- негрет». Процессы могут быть неразмерными, в которых преобразуются только физико- химические свойства и (или) параметры шероховатости, а также размерными, в ко- торых обязательно изменяются размеры заготовки. В начале неразмернойобработкисуществует исходнаязаготовка, конфигурация которой такая же, как у детали и заготовки. Точнее, изменения размеров заготовки меньше допустимого отклонения от чер- тежа или не улавливаются при измерении. Если неразмерная обработка обратимая, то восстанавливаются свойства ис- ходной заготовки, к примеру она остывает, исчезает намагниченность ее материа- ла. Воздействия на заготовку слабые.В необратимыхнеразмерных процессах (очистка, сушка, закалка) мо- гут изменяться химический состав и структура вещества или свойства, явно не зависящие от состава, такие как плотность или коэффициент отражения света. При размерной обработке изменения размеров заготовки превышают допустимые отклонения детали от чертежа. При обратимыхразмерных процессах размеры тела восстанавливают- ся после прекращения воздействий, довольно слабых. Примеры — работа пружин, тепловое расширение материалов, магнитострик- ция и пьезоэлектрический эффекты (см. п. 4.3). Обратимые процессы протекают в технологическом оборудовании: при воздействии сил или колебаниях температуры изменяются размеры заготовок или деталей, а также размеры и положения инстру- ментов либо частей оборудования. Это влияет на показатели деталей и процессов их получения. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ 17 Необратимые размерные процессы, объединенные под названием фор- мообразование, — основа технологии. При их проведении размеры заготовки це- ленаправленно приближаются к тем, которые заданы чертежом. Одновременно с размерами могут изменяться и физико-химические свойства или параметры шероховатости. К подобным процессам относятся, например, тра- диционные (резание или обработка давлением), а также ряд ЭФЭХПО— электро-эрозионнаяобработка(см. п. 2.3) и электронно-лучевая(см. п. 6.7). Любая деталь выполняет определенное назначение, независимо от того, рабо- тает ли она «сама по себе» в виде изделия (скульптура, ложка) или во взаимодей- ствии с другими деталями (винт с гайкой). Например, в подпятнике шарикоподшипника шарики служат для снижения трения, обойма — для их удержания, внутреннее кольцо — для посадки вала, а внешнее — чтобы вставить подшипник в посадочное отверстие и держать вес всей установки. Определяя так назначение детали, можно оказаться «в плену» конкрет- ных условий ее работы. Но если отвлечься от подробностей, то в более общих поня- тиях можно обрисовать «смысл жизни» детали — ее функцию.Одну и ту же функцию исполняют разные средства. Примеры обобщенных функ- ций: сохранение конфигурации (размеров) при действии сил обеспечивают штамп, опора; передачу силы — стержень; передачу вращающего момента — вал, зубчатое или магнитное зацепление; непроницаемость для вещества — металлическая труба в газопроводе; упругость — пружины, надувные средства; пространственно направ- ленную передачу электрического заряда — провод; сосредоточение в пространстве магнитного поля — магнитопровод; тепло- и шумоизоляцию — тепло- и звукоизо- лирующие пенопанели. В действительности деталь исполняет сразу несколько назначений, среди них есть и основные. Важно знать, в каких условиях деталь будет «трудиться». Именно в «суровой действительности» она обязана выполнять назначение, т. е. сохранять работоспо- собность. Заказчик выделяет наиболее существенные свойства детали, которые выра- жают количественно. Эти технические свойства обеспечивают назначение детали с учетом условий ее работы. Граница, отделяющая деталь от окружающей среды, — это поверхность. Деталь «распадается» на внутреннее пространство (объем) и поверхность. Свойства детали делят на геометрические, не зависящие от ее материала (веще- ства), и на физико-химические, как раз задаваемые веществом. Положения поверх- ностных точек определяют конфигурациютела, которая представлена размерами, т. е. расстояниями меж- ду определенными точками, и формой. Тела одной формы подобны.Твердое тело — единство «формы» (точнее конфигурации) и «содержания» (свойств материала). Все свойства детали разбиты на четыре группы: объемные и поверхностные, геометрические и физико-химические (рис. 1.3). Очень важны поверхностные свойства. Поверхность — «кожа» детали, входя- щая в «сложные и интересные отношения» с окружением. По поверхности, а не по «внутреннему миру» воспринимают цвет, форму, размеры. Если поверхность «не  |