Поликристаллических телах ближний порядок, а в аморфных, например стекле
 Скачать 302.31 Kb.
|
|
Рис. 1.4 Состояния малой области заготовки при: а — хрупко-механическом; б — пластично-механическом; в — термиче- ском методах. 20 ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ За малый промежуток времени через поверхность П небольшой области пере- шло вещество некоторого объема q2 (рис. 1.4б). Размерность изменившейся величи- ны [q2] = м3. Этот процесс возможен, если создан перепад (градиент) другой величи- ны, размерность которой Дж/м3 = Н/м2. Такой перепад обеспечивают нормальные G2сж и касательные G2кас напряжения. Неравномерность нормальных напряжений соответствует растяжению (divG2сж > 0) или сжатию (divG2сж < 0), т. е. потенциальным воздействиям, при- водящим к ламинарному движению пластичного вещества. Неравномерность касательных напряжений возникает при rotG2кас 0, т. е. при моменте сил, не равном нулю. При таком вихревом воздействии возникает сдвиг. Размерности [divG2сж] = [rotG2кас] = Н/(м2м) соответствуют неравномерности сил G2сж и G2кас. По- верхность П движется со скоростью w. Это возможно при переходе материала в пластичное состояние, т. е. в пластично-механическомметоде— при обработке давлением и резании. Рассмотренные два метода соответствуют традиционной механической обработ- ке материалов в хрупком и пластичном состояниях.  За небольшое время материал малого объема перешел в состояние менее упо- рядоченных расплава или пара (рис. 1.4в), когда межатомные связи разорваны ча- стично или полностью. Через поверхность П перенесено некоторое количество эн- тропии (меры беспорядка) q3, причем [q3] = Дж/К. Поверхность раздела П движется со скоростью w.Должен быть создан пространственный перепад (градиент) величины, размер- ность которой Дж/[q3] = К, т. е. разность температур 1 и 2 вне и внутри заготовки. Возможно задать тепловой поток (точнее поток энтропии), которому соответствует скорость движения w поверхности раздела П между твердым и расплавленным или парообразным состояниями. Подобные процессы относятся к термическому методу и протекают, в част- ности, при литье, лазерной(см. п. 6.6) или электронно-лучевойобработке(см. п. 6.7) либо при вакуумномосажденииизпаров(см. п. 10.5). За малое время часть атомов заготовки вырвана из материала и переведена в ионное состояние (рис. 1.5а). Через поверхность П перенесен электрический за- ряд q4, причем размерность [q4] = Кл (кулон). Должен быть создан перепад (гради- ент) потенциала , размерность которого Дж/[q4] = В. Размерность градиента потен- циала В/м соответствует напряженности электрического поля. Через поверхность П можно задать плотность тока, которая  определяет скорость движения w поверх- ности раздела П. Эти процессы относятся к электри-ческомуметоду. Пример — вакуумноеосаждение ионов на поверхности заготов- ки (см. п. 10.6).Часть атомов исходной заготов- ки вступила в новые химические связи (рис. 1.5б). Через поверхность раздела П перенесено вещество в новом химическом состоянии. Эти процессы относятся к хи- Рис. 1.5 Состояния при: а — электрическом; б — химическом методах. мическомуметоду. Атомы могут перестроить взаимосвязи, когда из графита воз- никают алмазные зерна, как говорили древние, «слезы богов». Но атомы заготовки ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ 21 могут вступать в связи с иными атомами, т. е. образовать новое по составу веще- ство. В любом случае через границу раздела проходит удельный поток нового веще- ства, которому соответствует скорость перемещения поверхности раздела w. Созда- ется пространственный перепад концентраций C1–C2, т. е. химических потенциалов в Дж/(кмольм), или удельный поток вещества в кгмоль/(см2). В химическую реакцию вступают лишь частицы, получившие энергию, доста- точную для преодоления барьера активации. Если эта энергия возникает из-за на- грева среды, то скорость w зависит от температуры: нагрев «вдохновляет» химиче- ские реакции. Когда такая энергия передается частицам лазерным лучом, то ско- рость w зависит от плотности потока световой энергии. Данный процесс осуществляется, например, при склеивании, химическом трав- лении или реактивном осаждении. Итак, возможны пять физико-химических методов формообразования: хрупко-механический, пластично-механический, термический, электрический, химический (табл. 1.1).Физико-химические методы формообразования Таблица 1.1
В любом случае должна быть создана неравномерность объемной плотности энергии соответствующей формы. Процесс размерной обработки (формообразова- ния) — пороговый: если плотность энергии меньше некоторого уровня, то процесс обратимый. С ростом плотности энергии в твердом веществе сначала перестраива- ется структура решетки, потом ослабляются или рвутся связи между атомами, из- меняется их строение (происходит ионизация).Когда в течение всего процесса подается основное воздействие только одного вида, то обработка ведется простым методом, одним из пяти (см. табл. 1.1). В понятии метода не учтено, как получены основные воздействия. Каждый ме- тод может быть выполнен многими способами создания таких воздействий. Напри- мер, тепловой поток в заготовку возникает при задании разности температур (как при литье) или при облучении светом (см. п. 6.3), электронами (см. п. 6.8) и т. д. Сила, вызывающая хрупкий скол, может быть создана вдавливанием небольшого инструмента, при столкновении мелких частиц с поверхностью, силовым взаимо- действием заготовки с ферромагнитной частицей в присутствии магнитного поля (см. п. 4.1). Отношение к основному воздействию скорости смещения границы w означает некоторое сопротивление, зависящее от свойств материала, конфигурации заготов- |