Ефект Тиндаля 6 страница

Этим способом обрабатывают заготовки из высокопрочных и труднообрабатываемых сплавов, вязких материалов.

Этим способом разрезают заготовки на части, прорезают пазы и щели, обрабатывают поверхности тел вращения, шлифуют плоские поверхности и поверхности, имеющие форму тел вращения, полируют поверхности, затачивают режущий инструмент.

Лучевые методы обработки

Электроннолучевая обработка – основана на превращении кинетической энергии направленного пучка электронов в тепловую энергию. Высокая плотность энергии сфокусированного электронного луча позволяет обрабатывать заготовку за счет нагрева, расплавления и испарения материала с локального участка.

Схема электроннолучевой обработки представлена на рис. 21.9.

Электронный луч образуется за счет эмиссии электронов с нагретого в вакууме катода. Он с помощью электростатических и электромагнитных линз фокусируется на заготовке.

При размерной обработке установка работает в импульсном режиме, что обеспечивает локальный нагрев заготовки.

Электроннолучевой метод эффективен при обработке отверстий диаметром 1…0,010 мм, при прорезании пазов, резке заготовок, изготовлении тонких пленок и сеток из фольги, изготовлении заготовок из труднообрабатываемых металлов и сплавов, керамики, кварца, полупроводникового материала.

Рис. 21.9. Схема установки для электроннолучевой сварки: 1 – катод электронной пушки; 2 – электрод; 3 – анод; 4 и 5 – отклоняющая магнитная система; 6 – заготовка

Лазерная обработка – основана на тепловом воздействии светового луча высокой энергии на поверхность заготовки. Источником светового излучения служит лазер – оптический квантовый генератор.

Энергия светового луча не велика 20…100 Дж, но она выделяется в миллионные доли секунды и сосредотачивается в луче диаметром 0,01 мм. Поэтому температура в зоне контакта 6000…8000 ⁰С.

Слой металла мгновенно расплавляется и испаряется. С помощью этого метода осуществляется прошивание отверстий, разрезание заготовки, прорезание пазов в заготовках из любых материалов (фольга из тантала, вольфрама, молибдена). Также с помощью этого метода можно осуществить контурную обработку по сложному периметру.

Плазменная обработка

Сущность обработки заключается в том, что плазму направляют на обрабатываемую поверхность.

Плазменная струя представляет собой направленный поток частично или полностью ионизированного газа, имеющего температуру 10000…20000 ⁰С. Плазму получают в плазменных горелках, пропуская газ через столб сжатой дуги. В качестве плазмообразующих газов используют азот, аргон, водород, гелий, воздух и их смеси.

С помощью этого метода прошиваются отверстия, вырезаются заготовки из листового материала, производится точение в заготовках из любых материалов.

При прошивании отверстий и разрезке головку устанавливают перпендикулярно к поверхности заготовки, при строгании и точении – углом 40…60 ⁰.

Плазменное напыление.

Этот вид обработки осуществляется с целью получения заданных размеров.

В камеру плазматрона подается порошкообразный конструкционный материал и инертный газ под давлением.

Под действием дугового разряда конструкционный материал плавится и переходит в состояние плазмы; струя плазмы сжимается в плазматроне газом. Выходя из сопла, струя направляется на обрабатываемую заготовку.

Ефект Тиндаля

Розсіювання Тиндаля — розсіювання світла при проходженні світлового пучка через оптично неоднорідне середовище. Зазвичай спостерігається у вигляді світного конуса (конус Тиндаля), видимого на темному тлі. Характерний для розчинів колоїдних систем (наприклад, золів металів, розведених латексів, тютюнового диму), у яких частинки й оточуюче їх середовище різняться по показнику заломлення.

Нейтральні точки.

Невеликі ділянки небесного зводу, у напрямку яких розсіяне сонячне світло неполяризоване. В ідеальній релеєвській атмосфері таких точок було б дві: співпадаюча із сонячним диском і діаметрально йому протилежна (антисолярна). Внаслідок багаторазового розсіювання й розсіювання на великих частинках у реальній атмосфері виявляється три Н. Т. у вертикальній площині, що проходить через зеніт, спостерігача й Сонце. Це: Точка Араго, названа на честь відкривача, це точка, що на 15°-20° вище анти солярної точки. Але вона розташована вище в туманному повітрі. Тому, по діапазону її зміни визначають ступінь мутності атмосфери.

• Точка Бабіне, відкрита Бабіньє в 1840, розташована на 15°-20° градусів вище Сонця, але її важко спостерігати через близькість сонячного світла.

• Точка Брюстера, відкрита Брюстером в 1840, розташована на 15°-20° нижче Сонця, але її важко спостерігати через близькість сонячного світла.

У міру наближення Сонця до обрію відстань точки Араго від антисолярної точки поступово зменшується, а відстані точок Бабіне й Брюстера від Сонця поступово збільшуються. При знаходженні Сонця в зеніті точки Бабіне й Брюстера зливаються з ним. Зі зростанням мутності повітря відстані Н. Т. від сонця або від антисолярної точки ростуть.

Випромінювання на поверхні Землі

Щільність потоку й спектр сонячного випромінювання на поверхні Землі залежить від висоти Сонця над обрієм, від висоти місцевості над рівнем моря, від стану атмосфери й оптичних властивостей самої поверхні.

Висота Сонця над обрієм визначає довжину шляху променів в атмосфері, для визначення якої уведена спеціальна величина, називана оптичною масою атмосфери m. Одиничній атмосферній масі відповідає шлях, пройдений сонячними променями при вертикальному падінні до рівня моря. Для плоскопаралельної моделі атмосфери оптична маса на рівні моря практично дорівнює косекансу висоти Сонця. Для реальної атмосфери це співвідношення гарне виконується, починаючи від кута 10°.

Атмосферним масам (на рівні моря) 1; 1,5; 2; 3; 5 відповідають наступні значення висоти Сонця: 90°, 41°49’, 30°, 19°27’; і 11°32’. Атмосферна, або повітряна маса залежить також від висоти місцевості над рівнем моря: зі збільшенням висоти значення атмосферної маси знижується пропорційно тиску повітря. На верхній межі атмосфери маса дорівнює нулю, що звичайно позначається як умови АМ0, у тієї година як наземним вимірам відповідають умови AM1, AM1,5 і т.д.

Повітряна маса приймається рівній одиниці на Землі на рівні моря при ясному безхмарному небі, коли Сонце перебуває в зеніті, і промені його попадають перпендикулярно на поверхню вимірюваних елементів (атмосферний тиск у цьому випадку р₀= 1,013 · 10⁵ Па).

Повітряна маса в будь-якій точці земної поверхні може бути визначена за рівнянням

де p - тиск повітря в даній точці поверхні Землі; θ - кут, що визначає висоту Сонця над лінією обрію.

Склад атмосфери істотно впливає на параметри наземного сонячного випромінювання. Проходячи крізь атмосферу, космічне сонячне випромінювання перетерплює поглинання й розсіювання. Поглинання зумовлене складовими атмосфери: водяною парою, озоном, киснемо, вуглекислим газом і ін. В основному поглинання визначається водяною парою й озоном. Розсіювання відбувається на молекулах газів (релеєвське розсіювання) і аерозолях. Аерозольне розсіювання залежить від кількості й розміру часток пилку, зважених в атмосфері.

Спектральний розподіл потоку фотонів сонячного випромінювання: 1- позаатмосферне випромінювання (АМ0); 2 - наземне стандартизоване

випромінювання (АМ1,5); 3 – спектр випромінювання абсолютно чорного тіла при TC = 5800 К. На вставці заштрихована частка корисно використовуваних фотонів.

Коефіцієнти пропускання сонячного випромінювання атмосферою з урахуванням релеєвского розсіювання визначаються виразами:

Розсіювання на молекулах компонентів повітря

Розсіювання частками пилку

Розсіювання водяною парою

тут р – атмосферний тиск, МПа; d – концентрація пилку, див^-3; d₀ = 800 див^-3 наведена концентрація пилку, h_w – товщина кулі осадженої води (кількість водяної парі, що міститься в стовпі повітря над спостерігачем); h_w0 = 20 мм приведень куля осадженої парі води в атмосфері.

Лекція 5