Информационные технологии — новая отрасль знаний
Из рассмотренного ранее, установлено, что процесс растекания жидкости и смачивания ей поверхности твердого тела сопровождается увеличением ее поверхности. Это происходит в результате некомпенсированной энергии поверхностей твердого и жидкого металлов. При этом совершается работа и поглощается энергия, затрачиваемая на преодоление сил поверхностного натяжения жидкого припоя. Эта работа совершается разностью давлений между вогнутой и выпуклой сторонами жидкости, и может быть определена, исходя из изменения свободной энергии при перемещении элемента этой поверхности (рис. …).
л
Рис. …. Элемент криволинейной поверхности жидкости.
В исходном состоянии площадь поверхности рассматриваемого прямоугольного элемента abcd ориентировочно можно определить:
S=ab·bc
Под действием разности давлений между вогнутой и выпуклой сторонами поверхности элемента, точки a, b, c и d переместятся по нормалям на расстояние δп, соответственно в положение a1, b1, c1 и d1, образуя элемент с площадью S1:
,
где: 
, 
Пренебрегая малыми величинами второго порядка, получим:
Тогда, приращение поверхности рассматриваемого элемента жидкости (припоя) при перемещении составит:
.
Тогда работа по преодолению сил поверхностного натяжения составит:
Эта работа может быть выражена через разность давлений между вогнутой и выпуклой сторонами поверхности рассматриваемого элемента:
,
где Р1 – давление с вогнутой стороны;
Р2 – давление с выпуклой стороны.
Поскольку никакие другие силы, кроме сил молекулярного взаимодействия, в увеличении поверхности не участвуют, можно записать:
,
откуда:
Данное выражение является первым уравнением капиллярности (формула Лапласа). Из этого уравнения следует, что поверхностный слой жидкости, имеющий кривизну, оказывает добавочное давление, по сравнению с тем, которое он испытывает при наличии плоской поверхности. Этим добавочным давлением обусловлены главным образом все капиллярные явления, происходящие с невзаимодействующими с твердыми телами жидкостями в капиллярных паяльных зазорах.
Избыточное давление Р1–Р2 может быть выражено через высоту столба жидкости в капиллярном зазоре (капилляре) над заданным уровнем и ее плотность. Определим высоту поднятия жидкости в плоском и круглом капилляре (рис. …).
Рис. …. Схема поднятия жидкого припоя по капилляру.
| При малом диаметре капилляра свободная поверхность жидкости в нем будет иметь форму сферы:
 ,
тогда:
Но разность давлений Р1–Р2 будет уравновешиваться столбом жидкости высотой h:
 ,
где γ – плотность жидкости;
g – ускорение силы тяжести.
|
Тогда:
=> 
Следовательно, высота поднятия жидкости в капилляре прямо пропорциональна ее поверхностному натяжению, смачивающей способности, и обратно пропорциональна размеру капилляра и плотности припоя.
Для плоского капилляра с расстоянием между поверхностями – а:
, 
аналогично, рассмотренному выше, получим:
.
Следовательно, высота поднятия припоя в плоском капилляре (паяльном зазоре) в два раза меньше, чем в капилляре круглого сечения.
В реальных процессах пайки эти зависимости не соблюдаются, поскольку течение расплавленных припое в этом случае имеет следующие особенности:
1. В процессе заполнения зазора припоем происходит взаимодействие его с основным металлом и окружающей средой, что приводит к увеличению вязкости расплава и, следовательно, к нарушению исходных условий течения.
2. Наличие диффузионных потоков в припое, вызванных его взаимодействием с основным металлом.
3. Термическая или концентрационная неравномерность приводит к образованию отдельных кристаллов (частичной кристаллизации), что нарушает общую закономерность течения припоя в зазоре.
4. Характер обработки поверхности (ее шероховатость).
5. Расположение зазора в пространстве (расположение изделия).
Шероховатость поверхности является одним из факторов, определяющих качество паяного соединения. Шероховатость поверхности оказывает влияние на растекание расплавов и прочность соединения. Например, при пайке низкоуглеродистой стали площадь растекания припоев Pb-Sn и Ag-припоев вдоль рельефа грубообработанной поверхности значительно больше, чем на гладкой поверхности. Наряду с этим, при изменении шероховатости Rz в пределах от 15 до 0,6 мкм независимо от температуры и величины зазора прочность соединений с грубой поверхностью для Pb-Sn припоев меньше, чем с гладкой. Следует отметить, что на серебряных припоях наблюдается обратная картина. Снижение механических свойств соединений с ростом шероховатости для припоев системы Pb-Sn связано с образованием интерметаллидов FeSn и FeSn2 на межфазной границе. В случае грубой поверхности обеднение шва оловом происходит более интенсивно вследствие увеличения площади паяемой поверхности.
Анализ растекания жидкости перпендикулярно канавкам показывает, что оно может происходить самостоятельно при условии:
θg >θ+α< 90°, (2. 4)
где θg – динамический краевой угол смачивания (рис. 2. 3);
θ – равновесный краевой угол смачивания гладкой поверхности;
α – локальная «крутизна» микрорельефа.
Рис 2. 3. Схема растекания припоев при:
а) механической обработке поверхности (грубый рельеф);
б) при алмазно-электролитической обработке (гладкая поверхность зерен с канавками по границам зерен)
Если θ+α–θg=Δ, где Δ=5…10°, то растекание перпендикулярно канавкам прекращается. При Δ<5…10° жидкость перед гребнем останавливается, а затем постепенно перетекает в канавку и заполняет ее.
Из условия (2. 4) имеем ограничение на смачивающие свойства припоев: θ<90°−α. На участках с грубым рельефом даже при использовании припоев с хорошими смачивающими свойствами (θ≤40°) возможно образование пор и непропаев, что обусловлено дефектами поверхности на отдельных участках.
Для определения на практике реальных показателей заполнения паяльных зазоров припоем выполняют технологические пробы.
Информационные технологии — новая отрасль знаний
Человечество вступило в эру информатизации, и это проявляется в следующем[79]:
информация и информационные ресурсы на мировом рынке становятся важнейшим высокотехнологичным продуктом;
фирмы, разрабатывающие автоматизированные информационные технологии, занимают ведущие позиции в мировой экономике, определяют дальнейшие направления развития конкурентоспособной продукции;
без информатизации невозможно создание высоких технологий;
информационные технологии (ИТ) открывают новые возможности в повышении эффективности производственных процессов, в сфере образования и быта, они выводят на новый уровень автоматизацию технологических процессов и управленческий труд, обеспечивают групповое ведение проектных работ, Интернет-технологии, CALS-технологии, дистанционное образование и т. д.; нформатизация общества ведет к интернационализации производства [68,109].
Показателем научно-технической мощи страны становится внешнеторговый баланс профессиональных знаний, который реализуется рынком лицензий производственных процессов, "ноу-хау" и консультациями по применению наукоемких изделий. Например, США около 80% нововведений передают дочерним предприятиям в других странах. Пока эти предприятия осваивают предложенную технологию, в США готовят новые, т. е. реализуется опережающий технологический цикл высокоразвитой страны. К числу важнейших компонентов информационной мощи США относится глобальное лидерство в разработке, производстве и использовании информационных технологий.
Таким образом, эволюция мирового рынка дает преимущества стране, создающей у себя и передающей для производства другим странам наукоемкие изделия. Последние должны включать новые технологии и современные профессиональные знания. Идет торговля невидимым продуктом: знаниями, культурой; происходит навязывание высокоразвитыми странами стереотипа поведения. Именно поэтому в информационном обществе стратегическим ресурсом становятся информация, знание, творчество. Посредством дистанционного обучения, компьютерных игр, компьютерных видеофильмов и других ИТ компьютерные технологии оказывают огромное влияние на формирование условий и среды, в которых развиваются и процветают таланты. Предполагается, что социальное влияние информационной революции будет заключаться в синтезе западной и восточной мысли.
ИТ играют серьезную стратегическую роль в развитии каждой страны. Их значение быстро увеличивается за счет того, что ИТ:
активизируют и повышают эффективность использования информационных ресурсов, обеспечивают экономию сырья, энергии, полезных ископаемых, материалов и оборудования, людских ресурсов, социального времени;
реализуют наиболее важные и интеллектуальные функции социальных процессов;
занимают центральное место в процессе интеллектуализации общества, в развитии системы образования, культуры, новых (экранных) форм искусства, популяризации шедевров мировой культуры и истории развития человечества;
обеспечивают информационное взаимодействие людей, способствуют распространению массовой информации;
быстро ассимилируются культурой общества, снимают многие социальные, бытовые и производственные проблемы, расширяют внутренние и международные экономические и культурные связи, влияют на миграцию населения по планете;— оптимизируют и автоматизируют информационные процессы в период становления информационного общества;
играют ключевую роль в процессах получения, накопления, распространения новых знаний по трем направлениям.
Первое из них — информационное моделирование, позволяющее проводить "вычислительный эксперимент" даже в условиях, которые невозможны при натуральном эксперименте из-за опасности, сложности и дороговизны.
Второе направление основано на методах искусственного интеллекта, оно позволяет находить решения плохо формализуемых задач, задач с неполной информацией и нечеткими исходными данными по аналогии с созданием метапроцедур, используемых человеческим мозгом.
Третье направление базируется на методах когнитивной графики, т.е. совокупности приемов и методов образного представления условий задачи, которые позволяют сразу увидеть решение либо получить подсказку для его нахождения. Оно открывает возможности познания человеком самого себя, принципов функционирования своего сознания. Кроме того, в этом случае становится возможным реализовать методы информационного моделирования глобальных процессов, что обеспечивает возможность прогнозирования многих природных ситуаций в регионах повышенной социальной и политической напряженности, экологических катастроф, крупных техногенных аварий.
Дата добавления: 2015-01-29; просмотров: 823;