Передмова. Основу сучасних високоефективних процесів обробки (ВПО) складають високотемпературні технологічні процеси (ВТП)

Основу сучасних високоефективних процесів обробки (ВПО) складають високотемпературні технологічні процеси (ВТП), які реалізуються в основному при використанні концентрованих потоків енергії (КПЕ), до яких відносяться сфокусовані в області малих розмірів потоки заряджених часток (електронів, іонів), лазерне випромінювання (імпульсно-періодичне та безперервне) з різною довжиною хвилі, імпульсні та безперервні потоки низькотемпературної плазми, радіаційні теплові потоки, високотемпературні понадзвукові газові потоки, хвилі горіння тощо.

Важливість ВТП зумовлена їхнім напрямком на створення виробів нової техніки (космічна техніка, літальні апарати, інтегральна оптика та ін.), що в ряді випадків дозволяє здійснити якісний стрибок в розвитку відповідної галузі техніки чи намітити рішення важливих практичних задач, вирішувати які іншими методами важко чи взагалі неможливо.

Фізичні та фізико-хімічні процеси, які протукають в зонах КПЕ, досить складні, взаємопов‘язані та взаємозумовлені, що ускладнює інтерпретацію натурних експериментів, їх теоретичне тлумачення і, відповідно, покращення технологічних параметрів та їх керуємості. Саме тому процеси взаємодії КПЕ з різними матеріалами на теперішній час є маловивченими.

В зв‘язку з цим важливо мати методологію підходу до наукового вивчення процесів взаємодії КПЕ з матеріалами, оскільки, наприклад, детальне експериментальне вивчення усіх складових процесів представляє досить працемісткий та дорогий процес, а в деяких випадках і принципово неможливим. Розробка ж загального математичного опису складних процесів приводить до побудови досить наближених моделей, які включають системи із нелінійних, нестаціонарних диференційних рівнянь у часкових похідних. Рішення цих систем представляє собою самостійну математичну задачу. Тому основними методами дослідження цих процесів є методи математичного моделювання, які базуються на спрощених фізичних моделях процесів взаємодії КПЕ з матеріалами та частковою перевіркою адекватності цих моделей експериментальним даним (наприклад, вимірювання температури елементів, які обробляються, глибини та структури зони дії чи товщини проплавленого шару, швидкості розповсюдження хвилі горіння, ортимання мікрознімків процесів взаємодії та інші).

При цьому, як показує більшість експериментальних досліджень, основу ВТП, так званий “фон, складають процеси переносу тепла, які ускладнюються іншими фізико-хімічними процесами: плавленням, випаровуванням, гідрогазодинамічними явищами, плазмо-хімічними реакціями, випромінюванням, та ін. Тому в лекціях коротко викладені основні поняття відомих фізико-технічних методів обробки матеріалів, включаючи високоефективні технології, та, найбільш докладно, сучасні методи теорії теплопереносу.

Матеріал лекцій можє бути рекомендований студентам механіко-технологічних спеціальностей технічних і технологічних вузів, а також аспірантам для вивчення методів теорії процесів теплопереносу, що складають основу фізико-технічних методів обробки матеріалів.

Усі критичні зауваження та побажання викладачів, студентів та аспірантів що до подальшого удосконалення лекційного курсу з теоретичних основ теплотехніки будуть прийняті з вдячністю.