அடர்த்தியின் கீழ் துல்லியத்தின் மர்மம் கிரானைட் தளங்களுக்கும் வார்ப்பிரும்பு தளங்களுக்கும் இடையிலான வேறுபாடு: பொருள் அறிவியலின் தலைகீழ் தர்க்கம்.

துல்லிய உற்பத்தித் துறையில், "அதிக அடர்த்தி = வலுவான விறைப்பு = அதிக துல்லியம்" என்பது பொதுவான தவறான கருத்து. 2.6-2.8g/cm³ (வார்ப்பிரும்புக்கு 7.86g/cm³) அடர்த்தி கொண்ட கிரானைட் அடித்தளம், மைக்ரோமீட்டர்கள் அல்லது நானோமீட்டர்களை விட அதிக துல்லியத்தை அடைந்துள்ளது. இந்த "எதிர்-உள்ளுணர்வு" நிகழ்வின் பின்னால் கனிமவியல், இயக்கவியல் மற்றும் செயலாக்க நுட்பங்களின் ஆழமான சினெர்ஜி உள்ளது. அதன் அறிவியல் கொள்கைகளை நான்கு முக்கிய பரிமாணங்களிலிருந்து பின்வருபவை பகுப்பாய்வு செய்கின்றன.
1. அடர்த்தி ≠ விறைப்பு: பொருள் கட்டமைப்பின் தீர்க்கமான பங்கு
கிரானைட்டின் "இயற்கை தேன்கூடு" படிக அமைப்பு
கிரானைட் குவார்ட்ஸ் (SiO₂) மற்றும் ஃபெல்ட்ஸ்பார் (KAlSi₃O₈) போன்ற கனிம படிகங்களால் ஆனது, இவை அயனி/கோவலன்ட் பிணைப்புகளால் நெருக்கமாகப் பிணைக்கப்பட்டு, ஒன்றோடொன்று இணைக்கும் தேன்கூடு போன்ற அமைப்பை உருவாக்குகின்றன. இந்த அமைப்பு இதற்கு தனித்துவமான பண்புகளை வழங்குகிறது:

அமுக்க வலிமை வார்ப்பிரும்புடன் ஒப்பிடத்தக்கது: 100-200 mpa (சாம்பல் வார்ப்பிரும்புக்கு 100-250 mpa) அடையும், ஆனால் மீள் மாடுலஸ் குறைவாக உள்ளது (70-100 gpa vs வார்ப்பிரும்புக்கு 160-200 gpa), அதாவது அது விசையின் கீழ் பிளாஸ்டிக் சிதைவுக்கு உட்படும் வாய்ப்பு குறைவு.
உள் அழுத்தத்தின் இயற்கையான வெளியீடு: கிரானைட் நூற்றுக்கணக்கான மில்லியன் ஆண்டுகால புவியியல் செயல்முறைகளில் வயதான நிலைக்கு ஆளாகியுள்ளது, மேலும் உள் எஞ்சிய அழுத்தம் பூஜ்ஜியத்தை நெருங்குகிறது. வார்ப்பிரும்பு குளிர்விக்கப்படும்போது (குளிரூட்டும் வீதம் > 50℃/வி உடன்), 50-100 mpa வரை உள் அழுத்தம் உருவாகிறது, இது செயற்கை அனீலிங் மூலம் அகற்றப்பட வேண்டும். சிகிச்சை முழுமையாக இல்லாவிட்டால், நீண்ட கால பயன்பாட்டின் போது அது சிதைவுக்கு ஆளாக நேரிடும்.
2. வார்ப்பிரும்பின் "பல-குறைபாடு" உலோக அமைப்பு
வார்ப்பிரும்பு என்பது இரும்பு-கார்பன் கலவையாகும், மேலும் இது செதில் கிராஃபைட், துளைகள் மற்றும் உள்ளே சுருக்கம் போரோசிட்டி போன்ற குறைபாடுகளைக் கொண்டுள்ளது.

கிராஃபைட் துண்டு துண்டான அணி: செதில் கிராஃபைட் உள் "மைக்ரோகிராக்குகளுக்கு" சமமானது, இதன் விளைவாக வார்ப்பிரும்பின் உண்மையான சுமை தாங்கும் பகுதியில் 30%-50% குறைவு ஏற்படுகிறது. அமுக்க வலிமை அதிகமாக இருந்தாலும், நெகிழ்வு வலிமை குறைவாக உள்ளது (அமுக்க வலிமையில் 1/5-1/10 மட்டுமே), மேலும் உள்ளூர் அழுத்த செறிவு காரணமாக இது விரிசல் ஏற்பட வாய்ப்புள்ளது.
அதிக அடர்த்தி ஆனால் சீரற்ற நிறை விநியோகம்: வார்ப்பிரும்பில் 2% முதல் 4% கார்பன் உள்ளது. வார்ப்பின் போது, ​​கார்பன் தனிமப் பிரிப்பு ±3% அடர்த்தி ஏற்ற இறக்கங்களை ஏற்படுத்தும், அதே நேரத்தில் கிரானைட் 95% க்கும் அதிகமான கனிம விநியோக சீரான தன்மையைக் கொண்டுள்ளது, இது கட்டமைப்பு நிலைத்தன்மையை உறுதி செய்கிறது.
இரண்டாவதாக, குறைந்த அடர்த்தியின் துல்லியமான நன்மை: வெப்பம் மற்றும் அதிர்வுகளை இரட்டை அடக்குதல்.
வெப்ப சிதைவு கட்டுப்பாட்டின் "உள்ளார்ந்த நன்மை"
வெப்ப விரிவாக்கக் குணகம் பெரிதும் மாறுபடும்: கிரானைட் 0.6-5×10⁻⁶/℃, அதே சமயம் வார்ப்பிரும்பு 10-12×10⁻⁶/℃. உதாரணமாக 10-மீட்டர் அடித்தளத்தை எடுத்துக் கொள்ளுங்கள். வெப்பநிலை 10℃ ஆக மாறும்போது:
கிரானைட் விரிவாக்கம் மற்றும் சுருக்கம்: 0.06-0.5மிமீ
வார்ப்பிரும்பு விரிவாக்கம் மற்றும் சுருக்கம்: 1-1.2மிமீ
இந்த வேறுபாடு துல்லியமாக வெப்பநிலை கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சூழலில் (குறைக்கடத்தி பட்டறையில் ±0.5℃ போன்றது) கிரானைட்டை கிட்டத்தட்ட "பூஜ்ஜிய சிதைவை" ஆக்குகிறது, அதே நேரத்தில் வார்ப்பிரும்புக்கு கூடுதல் வெப்ப இழப்பீட்டு அமைப்பு தேவைப்படுகிறது.
வெப்ப கடத்துத்திறன் வேறுபாடு: கிரானைட்டின் வெப்ப கடத்துத்திறன் 2-3W/(m · K), இது வார்ப்பிரும்பின் (50-80W/(m · K)) 1/20-1/30 மட்டுமே. உபகரணங்களை சூடாக்கும் சூழ்நிலைகளில் (மோட்டார் வெப்பநிலை 60℃ அடையும் போது), கிரானைட்டின் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை சாய்வு 0.5℃/m க்கும் குறைவாக இருக்கும், அதே நேரத்தில் வார்ப்பிரும்பின் மேற்பரப்பு வெப்பநிலை சாய்வு 5-8℃/m ஐ அடையலாம், இதன் விளைவாக சீரற்ற உள்ளூர் விரிவாக்கம் ஏற்படுகிறது மற்றும் வழிகாட்டி தண்டவாளத்தின் நேரான தன்மையை பாதிக்கிறது.
2. அதிர்வு அடக்கலின் "இயற்கை தணிப்பு" விளைவு
உள் தானிய எல்லை ஆற்றல் சிதறல் பொறிமுறை: கிரானைட் படிகங்களுக்கு இடையிலான நுண்ணிய முறிவுகள் மற்றும் தானிய எல்லை சறுக்கல் ஆகியவை அதிர்வு ஆற்றலை விரைவாகச் சிதறடிக்கும், இதன் ஈரப்பத விகிதம் 0.3-0.5 ஆகும் (அதே நேரத்தில் வார்ப்பிரும்புக்கு இது 0.05-0.1 மட்டுமே). 100Hz அதிர்வில்:
கிரானைட்டின் வீச்சு 10% ஆக சிதைவதற்கு 0.1 வினாடிகள் ஆகும்.
வார்ப்பிரும்பு 0.8 வினாடிகள் எடுக்கும்.
இந்த வேறுபாடு கிரானைட்டை அதிவேக நகரும் உபகரணங்களில் (பூச்சு தலையை 2 மீ/வி ஸ்கேனிங் செய்வது போன்றவை) உடனடியாக நிலைப்படுத்த உதவுகிறது, இதனால் "அதிர்வு குறிகள்" குறைபாட்டைத் தவிர்க்கிறது.
நிலைம நிறைவின் தலைகீழ் விளைவு: குறைந்த அடர்த்தி என்பது அதே கன அளவில் நிறை சிறியதாக இருப்பதையும், நகரும் பகுதியின் நிலைம விசை (F=ma) மற்றும் உந்தம் (p=mv) குறைவாக இருப்பதையும் குறிக்கிறது. உதாரணமாக, 10-மீட்டர் கிரானைட் கேன்ட்ரி பிரேம் (12 டன் எடை கொண்டது) ஒரு வார்ப்பிரும்பு சட்டத்துடன் (20 டன்) ஒப்பிடும்போது 1.5G ஆக முடுக்கிவிடப்படும்போது, ​​உந்து சக்தி தேவை 40% குறைக்கப்படுகிறது, தொடக்க-நிறுத்த தாக்கம் குறைகிறது, மேலும் நிலைப்படுத்தல் துல்லியம் மேலும் மேம்படுத்தப்படுகிறது.

III. செயலாக்க தொழில்நுட்பத்தின் "அடர்த்தி-சுயாதீன" துல்லியத்தில் முன்னேற்றம்.
1. மிகத் துல்லியமான செயலாக்கத்திற்கு ஏற்றவாறு
அரைத்தல் மற்றும் மெருகூட்டலின் "படிக-நிலை" கட்டுப்பாடு: கிரானைட்டின் கடினத்தன்மை (மோஸ் அளவில் 6-7) வார்ப்பிரும்பை விட (மோஸ் அளவில் 4-5) அதிகமாக இருந்தாலும், அதன் கனிம அமைப்பு சீரானது மற்றும் வைர சிராய்ப்பு + காந்தவியல் பாலிஷ் (ஒற்றை மெருகூட்டல் தடிமன் < 10nm) மூலம் அணு ரீதியாக அகற்றப்படலாம், மேலும் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை Ra 0.02μm (கண்ணாடி நிலை) அடையலாம். இருப்பினும், வார்ப்பிரும்பில் கிராஃபைட் மென்மையான துகள்கள் இருப்பதால், அரைக்கும் போது "ஃபர்ப்ளோ விளைவு" ஏற்பட வாய்ப்புள்ளது, மேலும் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை Ra 0.8μm ஐ விட குறைவாக இருப்பது கடினம்.
CNC எந்திரத்தின் "குறைந்த அழுத்த" நன்மை: கிரானைட்டை செயலாக்கும்போது, ​​வெட்டு விசை வார்ப்பிரும்பின் 1/3 மட்டுமே (அதன் குறைந்த அடர்த்தி மற்றும் சிறிய மீள் மாடுலஸ் காரணமாக), அதிக சுழற்சி வேகம் (நிமிடத்திற்கு 100,000 சுழற்சிகள்) மற்றும் ஊட்ட விகிதங்கள் (5000 மிமீ/நிமிடம்) அனுமதிக்கிறது, கருவி தேய்மானத்தைக் குறைத்து செயலாக்க திறனை மேம்படுத்துகிறது. ஒரு குறிப்பிட்ட ஐந்து-அச்சு எந்திர வழக்கு, கிரானைட் வழிகாட்டி ரயில் பள்ளங்களின் செயலாக்க நேரம் வார்ப்பிரும்பை விட 25% குறைவாக இருப்பதைக் காட்டுகிறது, அதே நேரத்தில் துல்லியம் ±2μm ஆக மேம்படுத்தப்பட்டுள்ளது.
2. அசெம்பிளி பிழைகளின் "திரட்சி விளைவு"யில் உள்ள வேறுபாடுகள்
குறைக்கப்பட்ட கூறு எடையின் சங்கிலி எதிர்வினை: குறைந்த அடர்த்தி கொண்ட தளங்களுடன் இணைக்கப்பட்ட மோட்டார்கள் மற்றும் வழிகாட்டி தண்டவாளங்கள் போன்ற கூறுகளை ஒரே நேரத்தில் இலகுவாக்கலாம். உதாரணமாக, ஒரு நேரியல் மோட்டாரின் சக்தி 30% குறைக்கப்படும்போது, ​​அதன் வெப்ப உற்பத்தி மற்றும் அதிர்வுகளும் அதற்கேற்ப குறைந்து, "மேம்பட்ட துல்லியம் - குறைக்கப்பட்ட ஆற்றல் நுகர்வு" என்ற நேர்மறையான சுழற்சியை உருவாக்குகின்றன.
நீண்ட கால துல்லியத் தக்கவைப்பு: கிரானைட்டின் அரிப்பு எதிர்ப்பு வார்ப்பிரும்பை விட 15 மடங்கு அதிகம் (குவார்ட்ஸ் அமிலம் மற்றும் கார அரிப்பை எதிர்க்கும்). குறைக்கடத்தி அமில மூடுபனி சூழலில், 10 வருட பயன்பாட்டிற்குப் பிறகு மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை மாற்றம் 0.02μm க்கும் குறைவாக உள்ளது, அதே நேரத்தில் வார்ப்பிரும்பை ஒவ்வொரு ஆண்டும் தரையிறக்கி சரிசெய்ய வேண்டும், ஒட்டுமொத்த பிழை ±20μm ஆகும்.
Iv. தொழில்துறை சான்றுகள்: குறைந்த அடர்த்தி ≠ குறைந்த செயல்திறனுக்கான சிறந்த எடுத்துக்காட்டு
குறைக்கடத்தி சோதனை உபகரணங்கள்
ஒரு குறிப்பிட்ட வேஃபர் ஆய்வு தளத்தின் ஒப்பீட்டுத் தரவு:

2. துல்லியமான ஒளியியல் கருவிகள்
நாசாவின் ஜேம்ஸ் வெப் தொலைநோக்கியின் அகச்சிவப்பு கண்டறிதல் அடைப்புக்குறி கிரானைட்டால் ஆனது. அதன் குறைந்த அடர்த்தி (செயற்கைக்கோள் சுமையைக் குறைத்தல்) மற்றும் குறைந்த வெப்ப விரிவாக்கம் (-270℃ மிகக் குறைந்த வெப்பநிலையில் நிலையானது) ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்திக் கொள்வதன் மூலம் நானோ-நிலை ஒளியியல் சீரமைப்பு துல்லியம் உறுதி செய்யப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் குறைந்த வெப்பநிலையில் வார்ப்பிரும்பு உடையக்கூடியதாக மாறும் அபாயம் நீக்கப்படுகிறது.
முடிவு: பொருள் அறிவியலில் "எதிர்-பொது அறிவு" கண்டுபிடிப்பு
கிரானைட் தளங்களின் துல்லியமான நன்மை அடிப்படையில் "கட்டமைப்பு சீரான தன்மை > அடர்த்தி, வெப்ப அதிர்ச்சி நிலைத்தன்மை > எளிய விறைப்பு" ஆகியவற்றின் பொருள் தர்க்க வெற்றியில் உள்ளது. அதன் குறைந்த அடர்த்தி ஒரு பலவீனமான புள்ளியாக மாறவில்லை என்பது மட்டுமல்லாமல், மந்தநிலையைக் குறைத்தல், வெப்பக் கட்டுப்பாட்டை மேம்படுத்துதல் மற்றும் தீவிர துல்லிய செயலாக்கத்திற்கு ஏற்ப மாற்றியமைத்தல் போன்ற நடவடிக்கைகள் மூலம் துல்லியத்தில் ஒரு பாய்ச்சலையும் அடைந்துள்ளது. இந்த நிகழ்வு துல்லியமான உற்பத்தியின் முக்கிய விதியை வெளிப்படுத்துகிறது: பொருள் பண்புகள் என்பது ஒற்றை குறிகாட்டிகளின் எளிய குவிப்புக்கு பதிலாக பல பரிமாண அளவுருக்களின் விரிவான சமநிலையாகும். நானோ தொழில்நுட்பம் மற்றும் பசுமை உற்பத்தியின் வளர்ச்சியுடன், குறைந்த அடர்த்தி மற்றும் உயர் செயல்திறன் கொண்ட கிரானைட் பொருட்கள் "கனமான" மற்றும் "ஒளி", "கடினமான" மற்றும் "நெகிழ்வான" தொழில்துறை உணர்வை மறுவரையறை செய்து, உயர்நிலை உற்பத்திக்கான புதிய பாதைகளைத் திறக்கின்றன.