Perforációs lyukak egy bélyegpár között egy bélyegtekercsből.
A lyukak számos okból keletkezhetnek, beleértve a természetes folyamatokat és az emberek vagy állatok szándékos tevékenységét. A szándékosan készített lyukak a talajban, mint például az élelemkeresés során, a fák átültetése céljából készített lyukak vagy egy tárgy rögzítése céljából készített posztólyukak, általában ásás útján keletkeznek. A nem szándékos lyukak egy tárgyban gyakran a károsodás jelei. A kátyúk és a víznyelők kárt tehetnek az emberi településekben.
A lyukak sokféle anyagban és sokféle méretarányban fordulhatnak elő. Az ember által megfigyelhető legkisebb lyukak közé tartoznak a tűlyukak és a perforációk, de a legkisebb lyukként leírt jelenség az elektronlyuk, amely egy atomban vagy atomrácsban olyan hely, ahol egy elektron hiányzik. A legnagyobb lyukként leírt jelenség a szupermasszív fekete lyuk, egy csillagászati objektum, amely több milliárdszor nagyobb tömegű lehet, mint a Föld Napja.
A Földön található legmélyebb lyuk az ember által készített Kola szupermély fúrólyuk, amelynek valódi függőleges fúrási mélysége több mint 7,5 mérföld (12 kilométer), ami csak töredéke a Föld középpontjától mért közel 4 000 mérföldes (6400 kilométeres) távolságnak.
Matematikai és tudományos értelembenSzerkesztés
Lyukak a matematikábanSzerkesztés
A geometriai topológiában a fánkot és a kávéscsészét ugyanabba a matematikai “nemzetségbe” tartozónak tekintik, mert mindegyiknek van egy lyuka.
A matematikában a lyukakat többféleképpen vizsgálják. Az egyik ilyen a homológia, amely egy általános módja annak, hogy bizonyos algebrai objektumokat más matematikai objektumokhoz, például topológiai terekhez társítsunk. A homológiacsoportokat eredetileg az algebrai topológiában definiálták, és a homológia eredetileg egy szigorú matematikai módszer volt a lyukak meghatározására és kategorizálására egy matematikai objektumban, az úgynevezett sokaságban. A homológiacsoportok meghatározásának kezdeti motivációja az a megfigyelés volt, hogy két alakzatot meg lehet különböztetni a lyukak vizsgálatával. Például a kör nem korong, mert a körön egy lyuk megy keresztül, míg a korong tömör, és a közönséges gömb nem kör, mert a gömb egy kétdimenziós lyukat, míg a kör egy egydimenziós lyukat zár körül. Mivel azonban a lyuk “nincs ott”, nem nyilvánvaló azonnal, hogyan definiáljuk a lyukat, vagy hogyan különböztetjük meg a különböző típusú lyukakat.
A geometriai topológiában azonban a lyukak meghatározása másképp történik. Ezen a területen egy összefüggő, orientálható felület genusza egy egész szám, amely a nem metsző zárt egyszerű görbék mentén történő vágások maximális számát jelöli anélkül, hogy az eredményül kapott sokaság összefüggéstelenné válna. Laikus kifejezéssel élve ez az objektum “lyukainak” száma (a “lyukak” a fánklyukak értelmében értelmezve; egy üreges gömböt ebben az értelemben nulla lyukúnak tekintenénk). Egy fánknak vagy tórusznak 1 ilyen lyuka van. Egy gömbnek 0 lyuk van.
Lyukak a fizikábanSzerkesztés
A fizikában az antianyagot áthatóan lyukként írják le, olyan helyként, amely, amikor a lyuk kitöltése érdekében összehozzák a közönséges anyaggal, azt eredményezi, hogy mind a lyuk, mind az anyag kioltja egymást. Ez analóg azzal, mintha egy kátyút aszfalttal foltoznánk be, vagy egy vízfelszín alatti buborékot töltenénk meg ugyanannyi vízzel, hogy azt kioltsuk. A legközvetlenebb példa az elektronlyuk; meglehetősen általános elméleti leírást ad a Dirac-tenger, amely a pozitronokat (vagy általában az antirészecskéket) lyukként kezeli. A lyukak biztosítják a vezetés két elsődleges formájának egyikét a félvezetőkben, vagyis abban az anyagban, amelyből a tranzisztorok készülnek; lyukak nélkül nem folyhatna áram, és a tranzisztorok a lyukak létrehozásának engedélyezésével vagy letiltásával kapcsolnak be és ki.
Lyukak a biológiábanSzerkesztés
Az állatok teste általában tartalmaz speciális lyukakat, amelyek különböző biológiai funkciókat látnak el, például az oxigén vagy a táplálék felvételét, a hulladék kiválasztását és más folyadékok felvételét vagy kiürítését a szaporodás érdekében. Egyes egyszerű állatokban azonban egyetlen lyuk van, amely mindezeket a célokat szolgálja. A lyukak kialakulása jelentős esemény az állatok fejlődésében:
A fejlődés során minden állat egyetlen lyukkal, a blastopórával indul. Ha két lyuk van, a második lyuk később alakul ki. A blastopórus keletkezhet az embrió tetején vagy alján.
Agramicidin A-t, egy spirális alakú polipeptidet, mint hordozható lyukat írták le. Ha dimert alkot, képes beágyazódni a sejtek kétrétegű membránjaiba, és olyan lyukat képezni, amelyen keresztül a vízmolekulák átjuthatnak.
Mérnöki érzékszervekSzerkesztés
Vak és átmenő lyukakSzerkesztés
A lyukak típusai a mérnöki gyakorlatban: vak (balra), átmenő (középen), megszakított (jobbra).
A gépészetben, a megmunkálásban és a szerszámkészítésben egy furat lehet vakfurat vagy átmenő furat (más néven átmenő furat vagy szabadfurat). A vakfurat olyan furat, amelyet meghatározott mélységig kilyukasztanak, fúrnak vagy marnak anélkül, hogy a munkadarab másik oldalára áttörnének. Az átmenő furat olyan furat, amelyet úgy készítenek, hogy teljesen áthaladjon egy tárgy anyagán. Más szóval, az átmenő furat olyan furat, amely teljesen átmegy valamin. Az átmenő furatokhoz használt csapok általában kúposak, mivel így gyorsabban csapolnak, és a forgács kiszabadul, amikor a csap kilép a furatból.
A vakfurat etimológiája az, hogy nem lehet átlátni rajta. Bármilyen olyan funkcióra is utalhat, amelyet meghatározott mélységig vesznek, pontosabban a belső menetes furatokra (csapos furatokra) utal. A fúrópontot nem figyelembe véve, a vakfurat mélysége, hagyományosan, valamivel mélyebb lehet, mint a menetes mélység.
A vakfuratok menetének három elfogadott módszere van:
- Hagyományos menetvágás, különösen az alsó csapoknál
- Egypontos menetvágás, ahol a munkadarabot forgatják, és egy hegyes vágószerszámot vezetnek a munkadarabba a belső menet állásával megegyező sebességgel. Az egypontos menetfúrás egy zsákfuratban, akárcsak a fúrás egy zsákfuratban, eleve nagyobb kihívást jelent, mint egy átmenő furatban. Ez különösen igaz volt abban a korszakban, amikor a kézi megmunkálás volt az egyetlen ellenőrzési módszer. Ma a CNC kevésbé megterhelővé teszi ezeket a feladatokat, de még mindig nagyobb kihívást jelent, mint az átmenő furatoknál.
- Helikus interpoláció, amikor a munkadarab mozdulatlan marad, és a számítógépes numerikus vezérlés (CNC) egy marógépet az adott menetnek megfelelő helikális pályán mozgat, megmarva a menetet.
Mindössze két amerikai szerszámgyártó gyártott szerszámot a vakfuratokban történő menetmaráshoz: Az Ingersoll Cutting Tools (Rockford, Illinois) és a Tooling Systems (Houston, Texas) 1977-ben mutatta be a Thread Millt, egy olyan eszközt, amely nagy belső meneteket marhatott az olajkutak kifúvásgátlóinak vakfurataiba. Ma már sok CNC marógép képes ilyen menetmarási ciklust futtatni (lásd egy ilyen vágásról készült videót a “Külső linkek” részben).
Az átmenő furatok egyik felhasználási módja az elektronikában az átmenő furatok technológiája, egy olyan szerelési séma, amely az alkatrészeken olyan vezetékeket használ, amelyeket a nyomtatott áramköri lapokba (PCB) fúrt furatokba helyeznek, és a túloldalon lévő padokhoz forrasztanak akár kézi szereléssel (kézi elhelyezéssel), akár automata behelyező szerelőgépek használatával.
TűlyukakSzerkesztés
A tűlyuk egy kis lyuk, amelyet általában egy vékony, hegyes tárgy, például egy tű átpréselésével készítenek egy könnyen áthatoló anyagon, például szöveten vagy egy nagyon vékony fémrétegen. A más módon készített hasonló lyukakat gyakran tűlyukaknak is nevezik. A lyukakat különböző okokból szándékosan is készíthetik. Például az optikában a lyukakat nyílásokként használják bizonyos fénysugarak kiválasztására. Ezt használják a lyukkamerákban, hogy lencse használata nélkül képet alkossanak. A termékek csomagolásán lévő lyukakat a csomagoláson belüli légkör és relatív páratartalom szabályozására használják.
A lyukak azonban számos területen a gyártási folyamatok káros és nem kívánt mellékhatása. Például a mikroáramkörök összeszerelésénél az áramkört bevonó dielektromos szigetelőrétegben lévő tűlyukak az áramkör meghibásodását okozhatják. Ezért “o elkerülhető, hogy a dielektromos réteg teljes vastagságán átnyúljanak a tűlyukak, általános gyakorlat, hogy több dielektromos réteget szűrnek szárítással és minden egyes szűrés után égetéssel”, ezzel megakadályozva, hogy a tűlyukak folytonossá váljanak.