Глава 3.Современные проблемы пластичности и прочности твердых тел 48

3.1. Пластичность высокопрочных кристаллов. . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

3.2. Локальная потеря сдвиговой устойчивости кристаллической решетки в

нагруженном твердом теле на микроуровне. . . . . . . . . . . . . . . . . 56

3.3. Локальная потеря сдвиговой устойчивости нагруженного твердого тела на

мезоуровне, фрагментация материала. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

3.4. Глобальная потеря сдвиговой устойчивости нагруженного твердого тела на

макроуровне. Разрушение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

3.6. Модель элементарного акта пластической деформации твердоструктурных

минералов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

3.7. Динамическая модель бездефектного стружкообразования. . . . . . . . 82

Заключение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время большое внимание уделяется становлению и развитию в России алмазно-бриллиантового комплекса, основанного на использовании отечественного алмазного сырья, для производства принципиально новых наукоёмких изделий микроэлектроники, медицины и ювелирных изделий. Россия по добыче алмазного сырья занимает в настоящее время 3-4-ое место в мире, а по объему экспорта алмазного сырья занимает первое место в мире. При этом ежегодно теряется около трех миллиардов долларов США прибыли, которая могла бы быть получена Россией при решении проблемы автоматизации бездефектной обработки алмазов, в том числе в «твердом» направлении к истиранию в кристаллической решетке. Особое значение при этом приобретает качество и бездефектность обработанной поверхности алмаза.

Сейчас окончательную огранку осуществляют вручную на основании субъективного контроля размерных параметров, сходимости граней и качества обработки. При этом контроль осуществляет огранщик, который руководствуется своими органами чувств и квалификацией для диагностики параметров процесса обработки. И, хотя для операции огранки привлекают мастеров- огранщиков супервысокой квалификации, невозможно осуществить объективное диагностирование параметров процесса огранки. Поэтому качество получаемых бриллиантов, как правило, оказывается невысоким из-за отсутствия повторяемости и однозначности при субъективной оценке выходных параметров обработки.

В настоящее время стало возможным обрабатывать хрупкие материалы так, что преобладающим механизмом становится не разрушение, а пластическое течение. При таком шлифовании в режиме пластичности хрупких материалов получается поверхность примерно с такими же характеристиками как после полирования или притирки. Обработка алмазов на многокоординатном станочном модуле с ЧПУ на основе использования компьютерного управления технологией бездефектного размерно - регулируемого микрошлифования позволяет получить высокотехнологичные изделия для нано- и микроэлектроники, медицины, а также высококачественные ювелирные изделия. При этом, в зависимости от цели применения обработанного алмаза, могут быть использованы различные технологические приемы и режимы микрошлифования.

Огранка алмаза относится к числу критических технологических процессов с точки зрения необходимости исключения возможных дефектов привносимых технологическим процессом на обработанную поверхность. Для автоматизации такой критической технологии необходим постоянный контроль всех параметров обработки с тем, чтобы в нужный момент оперативно внести соответствующие коррективы.

Д.т.н. Сильченко О.Б., к.т.н. Коньшин А.С. создали модель пластических деформаций в мезообъемах при обработке в упругой обрабатывающей системе шлифовального станка твердоструктурных и хрупких анизотропных материалов и минералов, включая и натуральные алмазы.

Теоретические основы процесса микрошлифования в режиме пластичности позволяют автоматизировать процесс огранки алмазов в бриллианты.

В результате исследований О.Б.Сильченко, А.С.Коньшина, Т.Б.Тепловой стало возможным реализовать обобщенную концепцию технологической диагностики, более детально анализировать и учитывать основные физические процессы микрошлифования алмазов, моделировать бездефектность протекания этих процессов.