在進(jìn)行超精密切削時,從工件上去除的一塊材料的大小(切削應(yīng)力所作用的區(qū)域)就是加工單位,加工單位的大小和材料缺陷分布的尺寸大小不同時,被加工材料的破壞方式就不同。材料微觀缺陷分布或材質(zhì)不均勻性,有以下幾種情況(見圖0-4):
1)晶格原子、分子 其破壞方式是把原子、分子一個一個地去除。
2)點缺陷 當(dāng)晶體中存在空位、填隙原子、雜質(zhì)原子等時,稱為點缺陷或原子缺陷,其破壞方式是以這些原子缺陷為起點來增加晶格缺陷的破壞。
3)位錯缺陷和徽裂紋 位錯缺陷就是晶格位移,即有一列或若干列原子發(fā)生了有規(guī)律的錯排現(xiàn)象,它在晶體中呈連續(xù)的線狀分布,故又稱為線缺陷。當(dāng)晶體中存在位錯缺陷和微裂紋等線缺陷時,其破壞方式是通過位錯線的滑移和微裂紋引起晶體內(nèi)的滑移變形。
4)晶界、空隙和裂紋:它們的破壞是以缺陷面為基礎(chǔ)的晶粒間破壞。
材料的破壞方式與其應(yīng)力作用的區(qū)域有密切關(guān)系,當(dāng)應(yīng)力作用區(qū)域在上述各種缺陷空間的范圍內(nèi)時,則材料會以加工應(yīng)力作用區(qū)域相應(yīng)的破壞方式而破壞。如果加工應(yīng)力作用區(qū)埭比上述缺陷空間范圍更廣,則會以更容易破壞的方式雨破壞。所以,材料的破壞方式不僅與其微觀缺陷分布或材質(zhì)不均性有關(guān),而且與其應(yīng)力作用的區(qū)域有關(guān),即與加工單位的大小有關(guān),與徽量切削的背吃刀量有關(guān)。
例如,在由大小為數(shù)微米到數(shù)百微米的微細(xì)晶粒所組成的金屬材料中,在晶粒內(nèi)部,一般在1jm的間隔內(nèi)就有一個位錯缺陷,即每平方厘米有10*個。當(dāng)加工應(yīng)力作用在比位錯缺陷平均分布間隔1pm還要狹窄的區(qū)域時,在此區(qū)城內(nèi)是不會發(fā)生因位錯線移動而產(chǎn)生材料的滑移變形。當(dāng)加工應(yīng)力作用在比位錯缺陷平均分布間隔1pm還要寬闊的區(qū)域時,則位錯線就會在位錯缺陷的基礎(chǔ)上發(fā)生滑移,晶體產(chǎn)生滑移變形或塑性變形。當(dāng)加工應(yīng)力作用在比晶粒大小更寬時,則多數(shù)情況易發(fā)生由晶界缺陷所引起的破壞。實際上,當(dāng)加工應(yīng)力作用在比位錯缺陷平均分布間隔還要狹窄的區(qū)域內(nèi)時,由于存在著空位、填隙原子等缺陷,也有可能會演變成位錯缺陷而發(fā)生局部滑移變形。