Abraziv materiallar, refrakterlar yoki keramika sanoatida ishlagan har bir kishi buni biladiyashil kremniy karbidiMikro kukun bilan ishlash juda qiyinligi bilan mashhur. Olmosga yaqin qattiqlik va a'lo issiqlik va elektr o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan bu material tabiiy ravishda aniq silliqlash, yuqori sifatli refrakterlar va maxsus keramika uchun mos keladi. Biroq, uning qattiqligini hisobga olishning o'zi uni samarali ishlatish uchun yetarli emas - bu oddiy ko'rinadigan yashil kukunda ko'zga ko'rinadiganidan ko'ra ko'proq narsa bor. Kalit "zarrachalar hajmida" yotadi.
Tajribali material muhandislari ko'pincha: "Materialni baholashda avval kukunga qarang; kukunni baholashda avval zarrachalarga qarang", deyishadi. Bu mutlaqo to'g'ri. Yashil kremniy karbid mikrokukunining zarracha hajmi uning quyi oqimdagi qo'llanmalarda kuchli aktiv yoki muhim to'siq bo'lishini bevosita belgilaydi. Bugun biz ushbu zarracha hajmi qanday boshqarilishini va bu nazoratga erishish bilan bog'liq texnik qiyinchiliklarni ko'rib chiqamiz.
I. “Maydalash” va “Ajratish”: Mikron darajasidagi “Jarrohlik muolajasi”
Idealga erishish uchunyashil kremniy karbid mikro kukuni, birinchi qadam katta yashil kremniy karbid kristallarini "parchalash". Bu ularni bolg'a bilan urish kabi oddiy emas, balki juda aniqlikni talab qiladigan nozik jarayon.
Asosiy usul mexanik maydalashdir. Qo'pol tuyulsa-da, u puxta nazoratni talab qiladi. Sharsimon tegirmonlar eng keng tarqalgan "mashq maydoni" hisoblanadi, ammo oddiy po'lat sharlardan foydalanish temir aralashmalarini osongina kiritishi mumkin. Endi yanada ilg'or usullar soflikni ta'minlash uchun keramik astar va kremniy karbid yoki tsirkoniy maydalash sharlaridan foydalanadi. Faqat sharsimon maydalashning o'zi yetarli emas; ayniqsa 10 mikrometrdan (µm) past diapazonda nozikroq va bir xilroq mikrokukun olish uchun "havo oqimi bilan maydalash" qo'llaniladi. Bu usul zarrachalarning to'qnashishi va ishqalanish bilan parchalanishiga olib keladigan yuqori tezlikdagi havo oqimidan foydalanadi, bu esa minimal ifloslanishga va zarrachalar hajmining nisbatan tor taqsimlanishiga olib keladi. Ultra mayda kukunlar (masalan, 1 µm dan past) kerak bo'lganda nam maydalash qo'llaniladi. Bu kukun aglomeratsiyasining oldini oladi, natijada yaxshiroq dispersiyaga ega shlamlar hosil bo'ladi.
Biroq, shunchaki "maydalash" yetarli emas; asl asosiy texnologiya "tasniflash"da yotadi. Maydalash natijasida hosil bo'lgan kukunlar muqarrar ravishda hajmi jihatidan farq qiladi va bizning maqsadimiz faqat kerakli o'lcham oralig'ini tanlashdir. Bu xuddi qum uyumidan faqat diametri 0,5 dan 0,6 millimetrgacha bo'lgan qum zarralarini tanlashga o'xshaydi. Quruq havo tasniflash mashinalari hozirda eng keng qo'llaniladigan mashinalar bo'lib, ular yuqori samaradorlik va katta chiqish bilan qo'pol va mayda kukunlarni ajratish uchun markazdan qochma kuch va aerodinamikadan foydalanadilar. Ammo bir muammo bor: kukun yetarlicha mayda bo'lganda (masalan, bir necha mikrometrdan pastroq), zarralar van der Waals kuchlari (aglomeratsiya) tufayli bir-biriga to'planib qoladi, bu esa havo tasniflagichlariga ularni individual zarrachalar hajmiga qarab aniq ajratishni qiyinlashtiradi. Bu holda, ho'l tasniflash (masalan, markazdan qochma cho'kindi tasniflash) ba'zan foydali bo'lishi mumkin, ammo jarayon murakkab va xarajat oshadi.
Demak, ko'rib turganingizdek, zarrachalar hajmini boshqarishning butun jarayoni asosan "maydalash" va "tasniflash" o'rtasidagi doimiy kurash va murosaga kelishdir. Maydalash mayda zarrachalarga qaratilgan, ammo juda mayda zarrachalar aglomeratsiyaga moyil bo'lib, tasniflashga to'sqinlik qiladi; tasniflash aniqroq bo'lishga qaratilgan, ammo ko'pincha aglomeratsiyalangan mayda kukunlar bilan qiyinchiliklarga duch keladi. Muhandislar ko'p vaqtlarini ushbu qarama-qarshi talablarni muvozanatlashga sarflashadi.
II. “To‘siqlar” va “Yechimlar”: Zarrachalar hajmini nazorat qilish yo‘lidagi tikanlar va yorug‘lik
Yashil kremniy karbid mikrokukunining zarrachalar hajmini ishonchli boshqarish shunchaki maydalash va tasniflashdan ko'proq narsani o'z ichiga oladi. Bir nechta haqiqiy "to'siqlar" yo'lda turibdi va ularni hal qilmasdan aniq nazorat qilishning iloji yo'q.
Birinchi to'siq - bu "qattiqlik" tufayli yuzaga keladigan qarshilik.Yashil kremniy karbidijuda qattiq, maydalash uchun juda katta energiya talab qilinadi, bu esa uskunaning sezilarli darajada aşınmasına olib keladi. Juda nozik silliqlash paytida, silliqlash vositalari va astarlarning aşınması ko'p miqdorda aralashmalarni hosil qiladi. Bu aralashmalar mahsulotga aralashib, uning sofligiga putur yetkazadi. Agar aralashmalar darajasi juda yuqori bo'lsa, zarrachalar hajmini nazorat qilish bo'yicha barcha mashaqqatli mehnatingiz befoyda bo'ladi. Hozirgi vaqtda sanoat bu "qattiq yo'lbars" bilan kurashish uchun ko'proq aşınmaya bardoshli silliqlash vositalari va astar materiallarini ishlab chiqmoqda va uskunalarning konstruktsiyalarini takomillashtirmoqda.
Ikkinchi yo'lbars - bu mayda kukunlar dunyosidagi "tortishish qonuni" - aglomeratsiya. Zarrachalar qanchalik mayda bo'lsa, solishtirma sirt maydoni shuncha katta va sirt energiyasi shuncha yuqori bo'ladi; ular tabiiy ravishda "birga to'planishga" moyil bo'ladi. Bu aglomeratsiya "yumshoq aglomeratsiya" (van der Waals kuchlari kabi molekulalararo kuchlar bilan ushlab turiladi, ularni parchalash nisbatan oson) yoki undan ham dahshatliroq "qattiq aglomeratsiya" bo'lishi mumkin (maydalash yoki kuydirish paytida zarrachalar sirtlari qisman eriydi yoki kimyoviy reaksiyalarga uchraydi, ularni mahkam payvandlaydi). Aglomeratlar hosil bo'lgach, ular zarrachalar hajmini tahlil qilish asboblarida "katta zarrachalar" sifatida niqoblanadi, bu sizning fikringizni jiddiy ravishda chalg'itadi; amaliy qo'llanmalarda, masalan, suyuqliklarni abrazivlashda, bu aglomeratlar ish qismining yuzasini tirnaydigan "aybdorlar" hisoblanadi. Aglomeratsiyani hal qilish global muammodir. Qo'shimchalar qo'shish va maydalash jarayonida jarayonni optimallashtirishdan tashqari, yanada kuchli yondashuv kukun yuzasini o'zgartirish, unga sirt energiyasini kamaytirish va uning doimiy ravishda "birga to'planish" istagini oldini olish uchun "qoplama" berishdir.
Ⅲ. Uchinchi yo'lbars - bu "o'lchov"dagi tug'ma noaniqlik.
Siz boshqargan zarracha o'lchami siz o'ylagandek ekanligini qanday bilasiz? Zarracha o'lchami analizatorlari bizning ko'zimiz, ammo turli o'lchash tamoyillari (lazer difraksiyasi, cho'kindi, tasvir tahlili) va hatto bir xil tamoyil ostida turli xil namunaviy dispersiya usullari ham sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Bu, ayniqsa, allaqachon aglomeratsiyalangan kukunlar uchun to'g'ri keladi; agar o'lchashdan oldin to'g'ri dispersiyaga erishilmasa (masalan, dispersantlarni qo'shish, ultratovush bilan ishlov berish), olingan ma'lumotlar haqiqiy vaziyatdan uzoq bo'ladi. Ishonchli o'lchovsiz aniq nazorat shunchaki bo'sh gap.
Ushbu qiyinchiliklarga qaramay, sanoat doimiy ravishda yechimlarni izlamoqda. Masalan, butun jarayonning takomillashtirilishi va aqlliligi asosiy tendentsiya hisoblanadi. Onlayn zarrachalar hajmini monitoring qilish uskunalari orqali real vaqt rejimida ma'lumotlar bilan aloqa va maydalash va tasniflash parametrlarini avtomatik sozlash yanada barqaror jarayonga olib keladi. Bundan tashqari, sirtni modifikatsiya qilish texnologiyasi tobora ko'proq e'tiborni jalb qilmoqda, endi bu "chora" emas, balki butun tayyorlash jarayoniga integratsiyalashgan, manbadan aglomeratsiyani bostiradigan va kukunning dispersiyasini va uning qo'llash tizimi bilan mosligini yaxshilaydigan texnologiya. III. Qo'llanilish chaqirig'i: Zarrachalar hajmi qanday qilib "faylasuf toshiga" aylanadi?
Nima uchun zarrachalar hajmini nazorat qilish uchun bunchalik katta masofalarga borish kerak? Amaliy qo'llanmalarga nazar tashlasak, bu aniq bo'ladi. Safir ekranlari va kremniy plitalarini abrazivlash kabi aniq silliqlash va abrazivlash sohasida yashil kremniy karbid mikro-kukunining zarrachalar hajmi taqsimoti "najot chizig'i" hisoblanadi. Bu juda tor va bir xil zarrachalar hajmi taqsimotini talab qiladi, "katta o'lchamli zarrachalar" (shuningdek, "abraziv zarrachalar" yoki "qotil zarrachalar" deb ham ataladi) mutlaqo yo'q, aks holda bitta chuqur tirnalish butun qimmat ish qismini buzishi mumkin. Shu bilan birga, kukun qattiq aglomeratlarga ega bo'lmasligi kerak, aks holda abrazivlash samaradorligi past bo'ladi va sirt qoplamasi qoniqarli bo'lmaydi. Bu yerda zarrachalar hajmini nazorat qilish nanoskalada qat'iy saqlanadi.
Keramik pech mebellari va yuqori haroratli pech qoplamalari kabi ilg'or olovga chidamli materiallarda zarrachalar hajmini boshqarish "zarrachalar hajmining taqsimlanishiga" qaratilgan. Dag'al va mayda zarrachalar ma'lum bir nisbatda aralashtiriladi; dag'al zarrachalar ramkani hosil qiladi va mayda zarrachalar bo'shliqlarni to'ldiradi. Bu yuqori haroratlarda zich va kuchli sinterlash imkonini beradi, natijada yaxshi termal zarbaga chidamlilik paydo bo'ladi. Agar zarrachalar hajmining taqsimlanishi asossiz bo'lsa, material g'ovak va bardoshli bo'lmaydi yoki juda mo'rt va yorilishga moyil bo'ladi. O'q o'tkazmaydigan keramika va aşınmaya bardoshli muhrlash halqalari kabi maxsus keramika sohasida kukun zarrachalari hajmi sinterlashdan keyingi mikrotuzilishga va yakuniy ishlashga bevosita ta'sir qiladi. Ultra yupqa va bir xil kukunlar yuqori sinterlash faolligiga ega, bu esa past haroratlarda yuqori zichlik va mayda donali keramika olish imkonini beradi, shu bilan ularning mustahkamligi va chidamliligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Bu yerda zarrachalar hajmi keramik materialni "mustahkamlash"ning ichki siridir.