Teip Tionóil Nasctha? Tuig Curing Strus Inmheánach Ar dtús

Nuair a theipeann ar chomhpháirteacha nascáil, de ghnáth is éard atá i gceist lenár gcéad chéimeanna ná measúnú a dhéanamh an bhfuil an neart greamaitheacha leordhóthanach, an bhfuil an chóireáil dromchla ceart, an bhfuil an tuile leordhóthanach, agus nach bhfuil na hábhair in aois.

Mar sin féin, in iarratais innealtóireachta iarbhír, ní thosaíonn teipeanna áirithe ach amháin nuair a dhéantar iad a choimisiúnú; ina ionad sin, tá rioscaí féideartha ann cheana féin nuair a bheidh an ghreamaitheach leigheas go hiomlán.

Is é an ghuais fhéideartha seo ná láithreacht strus inmheánach iarmharach.

Tá sé dofheicthe agus deacair é a thomhas go beacht go díreach, ach níl sé mistéireach sa nádúr. Go simplí, téann greamachán faoi chrapadh le linn leigheas agus fuarú; má chuireann an tsubstráit máguaird srian ar a dhífhoirmiú saor in aisce, éiríonn an chuid neamhshrinkable strus iarmharach laistigh den chiseal ghreamaitheach.

Inniu, tabharfaidh mé treoir duit go léir chun an coincheap seo a thuiscint go críochnúil.

Is de chineál "stórála fuinnimh" iad guaiseacha an struis inmheánaigh.

Nuair a dhéantar é a leigheas, stórálann an ciseal greamaitheach cuid d'fhuinneamh brú leaisteach. Feidhmíonn an fuinneamh seo mar an fórsa tiomána bunúsach le haghaidh dílamadh idir-éadan ina dhiaidh sin, iomadú microcrack, agus dífhoirmiúchán warping.

Glac dílamadh agus dílamadh an chomhéadain mar shamplaí: carnann struis inmheánacha ar bharr an ualaigh oibriúcháin, rud a fhágann go sáraíonn strus iarbhír an chomhéadain luach rátáil ríofa an dearaidh. I bhfocail eile, fiú sula gcuirtear tús leis an tseirbhís fhoirmiúil don chiseal ghreamaitheach, tá an comhéadan faoi réir ró-theannasú cheana féin.

Sampla eile is ea an sruth cruinnis, rud a dhéanann dochar ar leith do chomhthionóil bheachtais amhail róbait, mótair agus comhpháirteanna optúla.

D’fhéadfadh go rachadh suíomh an chroí maighnéadach sa mhótar, ailíniú na gcomhpháirteanna optúla, agus toisí na gcodanna struchtúracha ar fad faoi imeacht-srutha fadtéarmacha de bharr strusanna inmheánacha a scaoileadh de réir a chéile. Más rud é go gcomhlíonann comhpháirteanna ar dtús le linn cóimeála ach go léiríonn siad diallais tar éis na céadta uair an chloig oibríochta, is minic a eascraíonn saincheisteanna den sórt sin as strus inmheánach.

Ina theannta sin, laghdaítear an saol tuirse. Is ionann strus inmheánach agus meánleibhéal strus fadtéarmach a íslíonn cuar an tsaoil thuirse le chéile. Is minic go mbíonn cásanna ina n-éiríonn le táirgí tástáil tosaigh ach go dteipeann orthu le linn olltáirgeadh mar thoradh ar an teaglaim de rothaíocht teochta, taise agus creathadh.

Dá bhrí sin, ní ceist thánaisteach é strus inmheánach ach an réamhriachtanas bunúsach maidir le hiontaofacht nascáil. Cinneann sé ní hamháin an féidir greamaitheacht a tharlaíonn, ach freisin cé chomh fada agus a fhanann an banna cobhsaí ina dhiaidh sin.

Chun strus inmheánach a thuiscint, ní mór a bhunús a thuiscint ar dtús.

Eascraíonn an strus inmheánach le linn leigheas ghreamaitheacha go bunúsach ó dhá chineál tréithchineálacha a léiríonn claonadh chun crapadh ach nach féidir leo a dhéanamh i ndáiríre.

Is é an chéad chatagóir ná crapadh leigheas, ar a dtugtar crapadh ceimiceach freisin.

I monaiméirí leachtacha, coinníonn móilíní teagmháil trí fhórsaí van der Waals (idirghníomhaíochtaí lag). Níl aon naisc cheimiceacha idir adaimh an dá mhóilín; níl iontu ach cóngaracht, agus achar tipiciúil de thart ar 0.3–0.4 nm (a sheasann do shuim gha van der Waals an dá mhóilín).

Le linn an imoibrithe polaiméirithe, foirmítear bannaí comhfhiúsacha idir monaiméirí. Ag glacadh leis an nasc singil C–C is coitianta mar shampla, tá fad an naisc thart ar 0.154 nm. Ciallaíonn sé seo go dtugtar le chéile go héigeantach dhá mhóilín a bhí deighilte ar dtús trí achar scaoilte de thart ar 0.35 nm anois trí nasc comhfhiúsach a bhfuil fad thart ar 0.15 nm-mar thoradh ar laghdú níos mó ná leath ar an bhfad idirmhóilíneach. (Fíor)

Ag an leibhéal macrascópach, léiríonn crapadh comhuaineach na trilliún de phéirí móilíneacha den sórt sin mar laghdú toirte. Is iarmhairt fhisiceach é seo nach féidir a sheachaint go hiomlán in aon imoibriú polaiméirithe breise.

Is é an dara catagóir ná strus neamhréire teirmeach.

Éilíonn go leor greamacháin téamh chun leigheas a dhéanamh. Tar éis curing, nuair a fhuaraítear é ó theocht ard go teocht an tseomra, tá difríocht idir comhéifeachtaí leathnú teirmeach an ghreamaithe agus an tsubstráit.

Is gnách go mbíonn comhéifeacht leathnú teirmeach an ghreamaithe i bhfad níos airde ná mar a bhaineann le bunábhair amhail miotail, maighnéid agus criadóireacht. Le linn an fhuaraithe, bíonn claonadh ag an ghreamaitheach crapadh a thuilleadh, ach cuireann an bunábhar cosc ​​ar a chrapadh saor in aisce, rud a chuireann srian leis an gciseal ghreamaitheach agus go gcothaítear strus inmheánach iarmharach.

Is é an coincheap is tábhachtaí anseo an pointe glóthach.

Roimh an bpointe glóthach, fanann an ghreamaitheach sreabhach agus is féidir sreabhadh. Le linn na céime seo, fiú má tharlaíonn crapadh, is féidir leis an ábhar dífhoirmiúchán den sórt sin a scaipeadh trí shreabhadh, atheagrú agus líonadh, rud a íoslaghdaíonn an carnadh strus inmheánach.

Tar éis an pointe glóthach, athraíonn an staid. Tosaíonn líonra tríthoiseach a fhoirmiú laistigh den ghreamaitheach, agus de réir a chéile aistríonn an t-ábhar ó leacht go staid sholadach. Ag an gcéim seo, faigheann an ciseal greamachán cumas iompair ualaigh agus tosaíonn "ag cuimhneamh" ar imeachtaí crapadh agus dífhoirmithe ina dhiaidh sin.

I bhfocail eile, tá an chuid den chrapadh a tharlaíonn tar éis an phointe glóthacha fíor-seans maith le strus inmheánach a ghiniúint.

De réir mar a théann an t-am ar aghaidh, soladaíonn an t-ábhar a thuilleadh, agus ardaíonn a TG go leanúnach. Nuair a sháraíonn an Tg an teocht oibriúcháin reatha, aistríonn an ciseal greamaitheacha ó stát rubairithe go stát gloineach.

Tar éis dul isteach sa stát gloine, méadóidh modulus an chiseal ghreamaitheach go tapa, rud a fhágann go bhfuil gluaiseacht deighleog slabhra níos deacra; dá bhrí sin, bíonn sé níos deacra fós cuid den strus a d’fhéadfaí a scaoileadh amach roimhe seo a scaoileadh.

Mar sin, is féidir strus inmheánach a thuiscint go simplí mar:

Roimh an bpointe glóthach: is féidir le crapadh tarlú gan strus a spreagadh go héasca.

Tar éis an pointe glóthach: tosaíonn an ciseal glóthach líonra a fhoirmiú, agus cuirtear cosc ​​ar chrapadh ina dhiaidh sin.

Tar éis vitrification: éiríonn an t-ábhar docht, agus a slabhraí móilíneacha díluailithe, rud a fhágann go bhfuil scaoileadh strus níos deacra.

Mar is eol dúinn go léir:

Strus=Modulus × Strain

Strus inmheánach deiridh ≈ modulus éifeachtach × (crapadh leigheas iar-ghlóthach + dífhoirmiúchán neamhréir teirmeach) − scaoileadh suaimhnis

Is féidir dífhoirmiúchán neamhréir teasa a thuiscint go simplí mar:

Dífhoirmiúchán neamhréire teirmeach ≈ (comhéifeacht leathnú teirmeach an ghreamaithe - comhéifeacht leathnú teirmeach an tsubstráit) × difríocht teochta éifeachtach

Is é an crapadh agus an neamhréir theirmeach a tharlaíonn tar éis an phointe glóthach, arna iolrú faoin modúl atá ag méadú go leanúnach, lúide an chuid a scaoiltear trí scíthe le linn an phróisis, an glanstrus inmheánach deiridh.

Is é seo an fáth freisin go bhfuil sé deacair staidéar a dhéanamh ar strus inmheánach: ní thagann sé chun cinn go tobann ar an toirt amháin ach carnann sé de réir a chéile le linn na bpróiseas cuaire agus fuaraithe. Le linn an phróisis seo, déantar athruithe leanúnacha ar chrapadh, teocht, modulus agus cumas an ábhair strus a scaoileadh.

Aithnítear go forleathan anois nach n-eascraíonn strus inmheánach go tobann ag meandar amháin, ach go gcarnann sé de réir a chéile le linn na bpróiseas leigheas agus fuaraithe.

Tá gach paraiméadar anseo ag athrú de shíor: athraíonn an ráta crapadh, teocht, modulus, agus fiú cumas an ábhair strus a scaoileadh.

Dá bhrí sin, ní féidir le tréithriú an struis inmheánaigh a bheith ag brath go hiomlán ar aon luach uimhriúil amháin; caithfidh sé aghaidh a thabhairt ar dhá cheist ag an am céanna:

Ar dtús, cén méid strus nó dífhoirmithe atá fós ag an deireadh?

Ar an dara dul síos, conas a chruthaítear na strusanna seo le linn an phróisis leigheasacháin?

Nuair a thagann sé le modhanna tástála, is féidir iad a roinnt go ginearálta ina dhá chatagóir.

Baineann catagóir amháin le tomhas díreach struis nó torthaí dífhoirmithe, agus tomhaiseann an catagóir eile paraiméadair intreacha ábhartha chun samhlacha a bhunú.

Catagóir 1: Tomhas díreach ar thorthaí struis nó dífhoirmithe

Díríonn an cur chuige seo ar chinneadh an méid dífhoirmithe nó strus iarmharach a tharlódh sa struchtúr tar éis an ghreamaitheacha a leigheas.

Is é an modh is clasaiceach an bhíoma cantilever nó cur chuige lúbthachta bíomaí bimaterial. Cuirtear greamachán i bhfeidhm ar leatháin miotail tanaí, sliseoga sileacain, nó ábhair fhoshraitheanna eile; le linn curing, is cúis le crapadh greamaitheacha an tsubstráit a lúbadh. Trí chuar a thomhas i bhfíor-am agus úsáid a bhaint as modh atá cosúil le cothromóid Stoney, is féidir an meán-strus laistigh den chiseal ghreamaitheach a ríomh. Tugann an cur chuige seo na buntáistí a bhaineann le bheith iomasach agus seanbhunaithe, rud a chuireann ar chumas cuair a léirshamhlú a thaispeánann an chaoi a n-athraíonn strus de réir am an leigheas.

Tá an teicníc gríl Bragg snáithín (FBG) ann freisin. Trí snáithíní optúla a neadú laistigh de chiseal glóthach, is féidir brú laistigh den fhoirmiú a thomhas i bhfíor-am. Soláthraíonn an modh seo léiriú níos cruinne ar staid inmheánach an fhoirmiú i gcomparáid le tomhais dífhoirmithe dromchla amháin, cé go bhfuil costais níos airde agus castacht oibriúcháin níos mó i gceist leis.

Déan monatóireacht ar bhrú a leigheas i lannáin ilchodacha ag baint úsáide as braiteoir optúil dáilte (Foinse íomhá)

Maidir le greamacháin thrédhearcacha, is féidir modhanna fóta-leaisteachas nó dé-shaincheiste a úsáid freisin chun dáileadh struis a bhreathnú trí dhéthreomhaireacht struis.

Ina theannta sin, is féidir modhanna cosúil le druileáil, sampláil lárnach, díraonadh ga-X-(XRD), scaipthe neodrón, agus anailís aistrithe Raman a úsáid freisin faoi choinníollacha sonracha chun strus iarmharach nó brú indíreach a thomhas.

Déan teagmháil anois