Абляция (физика)Абляция (позднелат. ablatio — отнятие, устранение, от лат. aufero — уношу[1]) — унос массы с поверхности твёрдого тела обтекающим эту поверхность потоком горячих газов[2] или, в более общем смысле, удаление или разрушение материала объекта путем сублимации, плавления, эрозии[1]. Примеры абляционных процессов включают унос материала космического корабля при движения в атмосфере, разрушение метеороидов при входе в атмосферу[1], абляцию льда и снега в гляциологии, разрушение биологических тканей в медицине и материалов пассивной противопожарной защиты. ЭлектроабляцияЭлектроабляция — это процесс удаления материала с металлической заготовки для уменьшения шероховатости поверхности. Электроабляция разрушает оксидные поверхности с высоким сопротивлением, такие как поверхности титана и других экзотических металлов и сплавов, без плавления нижележащего неокисленного металла или сплава. Это позволяет очень быстро обрабатывать поверхность Этот процесс обеспечивает чистовую обработку поверхности широкого спектра как экзотических, так и широко используемых металлов и сплавов, включая: титан, нержавеющую сталь, ниобий, хром-кобальт, инконель, алюминий и ряд широко доступных сталей и сплавов. Электроабляция очень эффективна для достижения качественной отделки поверхностей отверстий, впадин, а также скрытых или внутренних поверхностей металлических заготовок (деталей). Этот процесс применим к деталям, произведенным в процессе аддитивного производства, таким как металлы, напечатанные на 3D-принтере. Эти компоненты, как правило, производятся с уровнем шероховатости значительно выше 5-20 микрон. Электроабляция может использоваться для быстрого уменьшения шероховатости поверхности до менее 0,8 микрон, что позволяет использовать постобработку для обработки поверхности в серийном производстве. Лазерная абляцияНа лазерную абляцию сильно влияет природа материала и его способность поглощать энергию, поэтому длина волны абляционного лазера должна иметь минимальную глубину поглощения. Хотя такие лазеры могут иметь малую мощность, но они могут обеспечивать максимальную плотность мощности. Космический полетВ конструкции космических аппаратов абляция используется как для охлаждения[1], так и для защиты механических частей и / или полезных нагрузок, которые в противном случае были бы повреждены чрезвычайно высокими температурами. Два основные приложения — это тепловые экраны[англ.] для космических аппаратов, входящих в атмосферу планеты из космоса, и охлаждение сопел ракетных двигателей. Примеры включают командный модуль Аполлона[англ.] который защищал астронавтов от тепла при входе в атмосферу, и ракетный двигатель второй ступени Kestrel[англ.], предназначенный исключительно для использования в условиях космического вакуума, где охлаждение посредством конвекции невозможна. В основном абляционный материал сконструирован таким образом, чтобы вместо передачи тепла структуре космического корабля только внешняя поверхность материала несла бы большую часть теплового эффекта. Внешняя поверхность обугливается и выгорает — но довольно медленно, только постепенно обнажая новый свежий защитный слой материала под ней. Тепло уносится от космического корабля газами, образующимися в процессе абляции, и никогда не проникает в поверхностный материал, поэтому металлические и другие чувствительные конструкции, которые они защищают, остаются при безопасной температуре. По мере того как поверхность материала сгорает и рассеивается в атмосфере, оставшийся твердый материал продолжает изолировать корабль от продолжающегося тепловыделения и перегретых газов. Толщина абляционного слоя рассчитана таким образом, чтобы нивелировать разогрев, с которым он столкнется при выполнении своей миссии. Существует целая ветвь космических исследований, включающая поиск новых огнезащитных материалов для достижения наилучших абляционных характеристик; эта функция имеет решающее значение для защиты пассажиров и полезной нагрузки космического корабля от чрезмерной тепловой нагрузки[3]. Та же самая технология используется в некоторых приложениях пассивной противопожарной защиты[англ.], в некоторых случаях одними и теми же поставщиками, которые предлагают разные версии таких огнезащитных средств, некоторые для аэрокосмической промышленности, а некоторые для защиты конструкций от огня. Абляционный материал (керамики, армопластики, графит и др.) должен обладать высокой температурой плавления, высокой температурой сублимации и большой теплоёмкостью[1]. Примечания
Information related to Абляция (физика) |