Поликристаллических телах ближний порядок, а в аморфных, например стекле

• Название: Поликристаллических телах ближний порядок, а в аморфных, например стекле
• Дата: 08.03.2021
• Размер: 302.31 Kb.
• Имя файла: elektrofiziceskie_i_elektrohimiceskie_processy_obrabotki_materia.docx
• Тип: Документы; #182763
• страница: 8 из 10

Задача 1.4. Прошивание малого отверстия.

В цилиндрической заготовке высотой h_з = 50 мм и диаметром d_з = 50 мм полу- чено отверстие диаметром d_отв = 1 мм. Оценить относительные изменения площади поверхности S и объема V.

Площадь заготовки


з
S_з = d_зh_з + 2d²/4 = 3,14  5010^–35010^–3 + 2  3,14  50²10^–6/4 = 1,1810^–2 м²;


з

з
объем заготовки V_з = d²h/4 = 3,14  50²10^–65010^–3/4 = 9,810^–5 м³.

Площадь поверхности детали увеличилась на площадь отверстия: S  d_отвh_з =

= 3,14  110^–35010^–3 = 1,5710^–4 м². Объем удаленного материала V = d ²h /4 =

= 3,14  110^–65010^–3/4 = 3,9310^–8 м³.

отв з

Относительные изменения площади S/S_з = 1,5710^–4/(1,1810^–2) = 1,3310^–2 и объема V/V_з = 3,9310^–8/(9,810^–5) = 410^–4. Итак, относительное изменение объема почти в 30 раз меньше, чем площади. При получении мелких отверстий (пазов, про- резей) преимущественно изменяется площадь поверхности.

Если при полировании (см. п. 11.2) удаляется небольшой припуск, то относи- тельное изменение площади может на несколько порядков превышать относитель- ное изменение объема.

Относительные изменения объема и площади одного порядка, например при об- тачивании цилиндрической заготовки и других подобных операциях.

Значит, процессам съема, выполняющим разные геометрические задачи, соот- ветствуют определенные относительные изменения площади поверхности и объема заготовки. Получение крупной полости и небольшого отверстия нельзя сравнивать только по скорости изменения объема или площади.

Если все размеры умножить на одно и то же число (масштаб), то относительные изменения площади и объема останутся прежними. Но изменится характерный
30 ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ

размер заготовки, который может быть порядка метра, миллиметра, микрометра или нанометра.
Для каждой области размеров на шкале V_д–k_{ф. д} (см. рис. 1.8) необходи- мы собственные технические средства обработки.

Сопоставлять можно только процессы (операции), протекающие в сход- ных геометрических условиях.
Должны быть примерно одинаковые характерные размеры, относительные из- менения площади поверхности и объема. Сравнивая показатели таких процессов, можно выбрать оптимальный для решения именно данной технологической за- дачи.
Независимо от физико-химического метода обработка может проводить- ся одинаковыми геометрическими принципами:
прошивание отверстий, к примеру электроэрозионное (см. п. 2.10); разрезание, при котором от детали отделяют цельную часть газовым резаком, проволочным электро- дом в электроэрозионном станке (см. п. 2.12), лазерным (см. п. 6.4) или электрон- ным (см. п. 6.9) лучом.

Без пояснений понятны геометрические особенности таких операций, как точе- ние, отрезка, вырезание и пр.

В любом случае часть поверхности, общую для исходной заготовки и детали, не обрабатывают. Степень использования материала растет при сближении поверхно- стей исходной заготовки и детали.

Процессы, в которых существенно изменяется объем заготовки, можно оцени- вать обобщенным показателем w/(R), где w — линейная или объемная скорость съема,  — отклонение размера от чертежа, R — высота микронеровностей. Важ- на также удельная энергоемкость — затраченная энергия, отнесенная к единице массы или объема удаленного материала. Энергия в оборудование может поступать из электрических и пневматических сетей, от преобразователей, нагревательных установок и др.

Наименьшая энергоемкость зависит от физико-химического метода удаления материала. Если при съеме образуется только новая поверхность, то энергоемкость крайне мала, даже если снимаемый твердый материал дробится на очень мелкие крупицы.

Задача 1.5. Энергоемкость при съеме материала в виде твердых частиц. Рассчитать наименьшие возможные затраты энергии на размернуюультра-

звуковуюобработку(см. п. 4.4) заготовки из хрупкого вольфрама. В заготовке необходимо сделать выемку 10103 мм. Происходит лишь образование новой по- верхности, так как материал удаляется в виде шарообразных твердых частиц ра- диусом r_ч = 1 мкм.

Площадь поверхности и объем одной частицы:

^Sч1

 4r²  4 3,14_10^6 _²  1,26 10^11 м²;


ч

ч
^{Vч1 } ^4/3 ^{r3  4,191018 м3.}

7. 
   ОСОБЕННОСТИ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ СЪЕМОМ МАТЕРИАЛА 31
   

Поскольку объем полученной полости

V_п = 10  10  310^–9 м³ = 310^–7 м³,

то количество удаленных из нее частиц

N = N_п/V_ч1 = 310^–7/(4,1910^–18) = 7,1610¹⁰.

Общая поверхность всех частиц
S_ч = NS_ч1 = 7,1610¹¹1,2610^–11  0,9 м².

Для вольфрама удельная энергия образования новой поверхности W_п =

= 2,8 Дж/м², и наименьшая энергия, необходимая для создания полости,
W_min = W_пS_ч = 0,9  2,8 = 2,5 Дж.

Удельная объемная энергоемкость W

min

/V_п = 2,5/(310–7) = 8,410⁶ Дж/м³.

Далее, энергоемкость растет, когда материал удаляется в пластичном, расплав-

ленном, парообразном, ионизированном состояниях.