Владимир Карасев - Неизвестный алмаз. «Артефакты» технологии Страница 15

При перемещении оси α в положение α4 инструмент относительно неподвижную обрабатываемой поверхности алмаза занимает позицию, аналогичной движению зерен абразива позиции инструмента в положении α3. При этом линейная скорость движения зерен абразива составляет V0 и происходит воздействие инструмента опять по мягкому направлению α.

При перемещении оси α в положение траектории α1 движения зерен абразива обрабатывающего инструмента также меняют кристаллографическую направленность относительно неподвижной обрабатываемой октаэдрической поверхности алмаза. Траектории движения зерен абразива инструмента С1 в этом случае совпадают с твердым направлением b1 поверхности октаэдра на рис. 7.2. Величина линейной скорости V1 при этом увеличивается относительно V0, поскольку увеличивается радиус движения зерен абразива инструмента на величину гa.

Периодическое изменение угла движения зерен абразива по С1 и С2 относительно выбранного мягкого направления С3 в процессе обработки происходит за счет симметричного перемещения по окружности всей обрабатываемой поверхности инструмента. Угол изменения направления движения абразива между направлениями C1 и C3 равен углу изменения направления движения абразива между C3 и C2 и определяется задаваемой величиной ra. Больше ra – больше угол изменения направления движения абразива. В данном случае этот угол (т. е. величина ra) задавался таким образом, чтобы направления движения зерен абразива периодически совпадали с твердыми направлениями C1 и C2 (так называемое симметричное воздействие).

Следует заметить, что скорость перемещения инструмента относительно оси β в направлении α1 α3 α2 α4, в свою очередь, вносит вклад в изменение величины линейных скоростей V1 и V2. Скорость перемещения против часовой стрелки (в плоскости чертежа на рис. 8.1) дополнительно увеличивает V1 и уменьшает V2. Соответственно, перемещение инструмента относительно оси β по часовой стрелке приводит к противоположному результату

Разность линейных скоростей ΔV как приращение линейной скорости движения инструмента относительно обрабатываемой поверхности алмаза есть величина постоянная в любой точке контакта обрабатывающего инструмента с кристаллом и является важным отличительным признаком нашей технологии от всех известных методов механического воздействия на алмаз.

Здесь мы подходим к основным следствиям:

• определяющее влияние ΔV на создание сильнонеравновесных волновых процессов в объеме алмаза;

• стабильность параметра ΔV – условие когерентности протекания процесса воздействия;

• управление частотой перемещения ß — управление функцией состояния динамической волновой среды.

Перемещение инструмента по окружности относительно обрабатываемой поверхности алмаза приводит к изменению направления движения зерен абразива относительно кристаллографического состояния обрабатываемой поверхности. При совпадении движения зерен абразива с направлением b1 происходит генерация волн упругих деформаций в объем алмаза с максимальной амплитудой (с максимальной энергией в соответствии со значением К) по всем кристаллографическим направлениям семейства b1.

При совпадении движения зерен абразива с направлением b2 происходит генерация волн упругих деформаций с меньшей энергией, чем в случае b1 (в соответствии со значением V2), по всем кристаллографическим направлениям семейства b2.

В этом случае возникают условия для образования энергетического вихря в приповерхностной области кристалла, т. е. движение (выравнивание) энергии между равнозначными, но разделенными в пространстве направлениями b1. и b2 относительно направления а [23].

Этот вихревой пучок обретает угловой момент, который передается возникающим волнам упругих деформаций. Эти образованные квантовые волновые потоки обретают момент вращения, как, например, торнадо или вода за винтом судна, т. е. возникает волновой поток с винтовым возмущением волнового фронта. Такого рода возмущения обусловливают вихревой характер распространения волновой энергии. Этот процесс также может быть рассмотрен с точки зрения области оптики, называемой оптикой винтовых полей или сингулярной оптикой 124].

Взаимодействие этих квантовых потоков волн упругих деформаций, обладающих винтовым возмущением волнового фронта, и создает ту уникальную динамическую волновую среду в объеме алмаза, которая приводит к образованию энергетических флуктуаций в объеме кристалла. В критическом случае эти высокоэнергетические флуктуации могут привести к большим флуктуациям плотности материи алмаза, т. е. к опалесценции [16].

Вполне естественно, что необходимо учитывать не только угловой момент вращения энергетических потоков волн упругих деформаций в объеме алмаза при воздействии инструмента на его поверхность, но и влияние конфигурации формы алмаза на формирование этой динамической волновой (вихревой) среды.

Например, на рис. 2.13 пластина алмаза быта обработана по сложному алгоритму, в который, кроме всего прочего, входили условия изменения полярности перемещения оси а. Если одна плоскость пластины обрабатывалась при перемещении оси а против часовой стрелки, то при обработке противоположной плоскости пластины направление перемещения оси а было изменено на направление движения по часовой стрелке. Тем самым сохранился угловой момент вращения и взаимодействия энергетических потоков волн упругих деформаций во всем объеме алмаза. При этом частотные характеристики перемещения оси а в обоих случаях не изменялись.

Невыполнение или несоблюдение подобных условий воздействия может привести к разрушению алмаза, что и произошло при проведении Эксперимента 1 (см. рис. 5.7). В этом случае не был учтен угловой момент вращения общих энергетических потоков, сформированных геометрической формой поверхности всей системы кристалла.

В эксперименте «мягкое направление» (см. рис. 7.2) условие «симметричного воздействия» на твердые направления b1 и b2 сформировало в приповерхностной области кристалла в момент контакта инструмента с алмазом энергетический вихрь, энергии которого оказалось достаточно, чтобы повлиять на характер атомных связей в мягком направлении а.

В этом случае модуль упругости алмаза в кристаллографическом направлении а в приповерхностной области кристалла перешел в состояние функции, стремящейся к нулю. Изменилось физико-химическое состояние поверхности алмаза в этом направлении, и сопротивление поверхности прикладываемому воздействию упало почти до нуля. Это хорошо видно на сформированном рельефе поверхности в виде неких «барханов» (см. рис. 7.3).

Конфигурации граней алмаза, прилегающих к поверхности грани воздействия обрабатывающего инструмента, по всей видимости, сформировали энергетический вихрь в направлении а такой мощности и величины, что в центральной части этого вихря функция модуля упругости алмаза перешла в область отрицательных значений, и внутри этой флуктуации вихревое давление оказалось намного ниже давления матрицы алмаза. Этого оказалось достаточно, чтобы перераспределились ослабевшие энергетические связи и сформировался «колодец» с поверхности алмаза в объем кристалла.

Рис. 8.2. На прозрачной обработанной грани: b1 и b2 — твердые направления; а — мягкое направление; Н — входное отверстие «колодца»; h – наблюдаемое дно «колодца»

На рис. 8.2 приведено изображение поверхности воздействия (см. рис. 7.3), твердые направления b1 и b2 мягкое направление а, входное шестигранное отверстие «колодца» Н на прилегающей грани алмаза (см. рис. 7.4), наблюдаемое через прозрачную грань дно «колодца» h в виде треугольника. Через прозрачную поверхность обработанной грани (см. рис. 7.3) наблюдается поверхность противоположной необработанной грани.

Здесь следует заметить, что изменение условий «симметричного воздействия» на плоскости октаэдра путем изменения, например, начальной кристаллографической ориентации поверхности на 3–5° относительно мягкого направления а не приводит к резкому изменению модуля упругости поверхности алмаза. Обработка октаэдрической грани проходит в обычном режиме с высококачественной полировкой ее поверхности.