Что называется процессом нормализации

Теория проектирования баз данных

Ссылочная целостность

Ссылочной целостностью называют особый механизм, осуществляемый средствами СУБД или программистом, ответственный за поддержание непротиворечивых данных в связанных релятивными отношениями таблицах . Ссылочная целостность подразумевает, что в таблицах , имеющих релятивные связи, нет ссылок на несуществующие записи. Взгляните на рис. 1.3. Если мы удалим из списка студента Иванова И.И., и при этом не изменим таблицу со сданными экзаменами, ссылочная целостность будет нарушена, в таблице с экзаменами появится «мусор» — данные, на которые не ссылается ни одна запись из таблицы студентов. Ссылочная целостность будет нарушена.

Таким образом, если мы удаляем из списка студента Иванова И.И., следует позаботиться о том, чтобы из таблицы со сданными экзаменами также были удалены все записи, на которые ранее ссылалась удаленная запись главной таблицы. Существует несколько видов изменений данных, которые могут привести к нарушению ссылочной целостности:

1. Удаляется запись в родительской таблице , но не удаляются соответствующие связанные записи в дочерней таблице .
2. Изменяется запись в родительской таблице , но не изменяются соответствующие ключи в дочерней таблице .
3. Изменяется ключ в дочерней таблице , но не изменяется значение связанного поля родительской таблицы.

Многие СУБД блокируют действия пользователя, которые могут привести к нарушению связей. Нарушение хотя бы одной такой связи делает информацию в БД недостоверной. Если мы, например, удалили Иванова И.И., то теперь номер 1 принадлежит Петрову П.П.. Имеющиеся связи указывают, что он сдал экзамены по математике и физике, но не сдавал экзаменов по русскому языку и литературе. Достоверность данных нарушена. Конечно, в таких случаях в качестве ключа обычно используют счетчик — поле автоинкрементного типа. Если удалить запись со значением 1, то другие записи не изменят своего значения, значение 1 просто невозможно будет присвоить какой-то другой записи, оно будет отсутствовать в таблице. Путаницы в связях не случится, однако все равно подчиненная таблица будет иметь «потерянные» записи, не связанные ни с какой записью главной таблицы. Механизм ссылочной целостности должен запрещать удаление записи в главной таблице до того, как будут удалены все связанные с ней записи в дочерней таблице .

Нормализация базы данных

Каждый программист обычно по-своему проектирует базу данных для программы, над которой работает. У одних это получается лучше, у других — хуже. Качество спроектированной БД в немалой степени зависит от опыта и интуиции программиста, однако существуют некоторые правила, помогающие улучшить проектируемую БД . Такие правила носят рекомендательный характер, и называются нормализацией базы данных .

Процесс нормализации данных заключается в устранении избыточности данных в таблицах.

Существует несколько нормальных форм, но для практических целей интерес представляют только первые три нормальные формы.

Первая нормальная форма ( 1НФ ) требует, чтобы каждое поле таблицы БД было неделимым (атомарным) и не содержало повторяющихся групп.

Неделимость означает, что в таблице не должно быть полей , которые можно разбить на более мелкие поля. Например, если в одном поле мы объединим фамилию студента и группу, в которой он учится, требование неделимости соблюдаться не будет. Первая нормальная форма требует, чтобы мы разбили эти данные по двум полям.

Под понятием повторяющиеся группы подразумевают поля, содержащие одинаковые по смыслу значения. Взгляните на рисунок:

Верно, такую таблицу можно сделать, однако она нарушает правило первой нормальной формы. Поля «Студент 1», «Студент 2» и «Студент 3» содержат одинаковые по смыслу объекты, их требуется поместить в одно поле «Студент», как в рисунке 1.4. Ведь в группе не бывает по три студента, правда? Представляете, как будет выглядеть таблица , содержащая данные на тридцать студентов? Это тридцать одинаковых полей ! В приведенном выше рисунке поля описывают студентов в формате «Фамилия И.О.». Однако если оператор будет вводить эти описания в формате «Фамилия Имя Отчество», то нарушается также правило неделимости. В этом случае каждое такое поле следует разбить на три отдельных поля, так как поиск может вестись не только по фамилии, но и по имени или по отчеству.

Вторая нормальная форма ( 2НФ ) требует, чтобы таблица удовлетворяла всем требованиям первой нормальной формы, и чтобы любое не ключевое поле однозначно идентифицировалось полным набором ключевых полей . Рассмотрим пример: некоторые студенты посещают спортивные платные секции, и ВУЗ взял на себя оплату этих секций. Взгляните на рисунок:

В чем здесь нарушение? Ключом этой таблицы служат поля «№ студента» — «Секция». Однако данная таблица также содержит отношение «Секция» — » Плата «. Если мы удалим запись студента № 110, то потеряем данные о стоимости секции по скейтборду. А после этого мы не сможем ввести информацию об этой секции, пока в нее не запишется хотя бы один студент. Говорят, что такое отношение подвержено как аномалии удаления , так и аномалии вставки.

В соответствие с требованиями второй нормальной формы, каждое не ключевое поле должно однозначно зависеть от ключа. Поле » Плата » в приведенном примере содержит сведения от стоимости данной секции, и ни коим образом не зависит от ключа — номера студента. Таким образом, чтобы удовлетворить требованию второй нормальной формы, данную таблицу следует разбить на две таблицы, каждая из которых зависит от своего ключа:

Мы получили две таблицы, в каждой из которых не ключевые данные однозначно зависят от своего ключа.

Третья нормальная форма ( 3НФ ) требует, чтобы в таблице не имелось транзитивных зависимостей между не ключевыми полями, то есть, чтобы значение любого поля, не входящего в первичный ключ , не зависело от другого поля, также не входящего в первичный ключ . Допустим, в нашей студенческой базе данных есть таблица с расходами на спортивные секции:

Как нетрудно заметить, ключевым полем здесь является поле «Секция». Поля » Плата » и «Кол-во студентов» зависят от ключевого поля и не зависят друг от друга. Однако поле «Общая стоимость » зависит от полей » Плата » и «Кол-во студентов», которые не являются ключевыми, следовательно, нарушается правило третьей нормальной формы.

Поле «Общая стоимость » в данном примере можно спокойно убрать из таблицы, ведь если потребуется вывести такие данные, нетрудно будет перемножить значения полей » Плата » и «Кол-во студентов», и создать для вывода вычисляемое поле .

Таким образом, нормализация данных подразумевает, что вы вначале проектируете свою базу данных: планируете, какие таблицы у вас будут, какие в них будут поля, какого типа и размера. Затем вы приводите каждую таблицу к первой нормальной форме. После этого приводите полученные таблицы ко второй, затем к третьей нормальной форме, после чего можете утверждать, что ваша база данных нормализована.

Однако такой подход имеет и недостатки: если вам требуется разработать программный комплекс для крупного предприятия, база данных будет довольно большой. При нормализации данных, вы можете получить сотни взаимосвязанных между собой таблиц. С увеличением числа нормализованных таблиц уменьшается восприятие программистом базы данных в целом, то есть вы можете потерять общее представление вашей базы данных , запутаетесь в связях. Кроме того, поиск в чересчур нормализованных данных может быть замедлен. Отсюда вывод : при работе с данными большого объема ищите компромисс между требованиями нормализации и собственным общим восприятием базы данных .

Нормализация стали: режимы, температура, процесс

Нормализация стали – один из методов рудотермической переработки, во время которого происходит сначала разогрев металла до определенной температуры, затем выдержка и охлаждение. Данный процесс увеличивает прочность стали на 10-15%.

Суть процесса нормализации стали

Большая часть типов термической обработки металла проводятся по одному алгоритму – нагрев, выдержка и охлаждение. Эти методики позволяют изменить структуру и характеристики металла.

Термообработка металлов

Несмотря на схожесть процесса каждый из методов имеют разные временные и температурные показатели. Все виды воздействия на сталь при помощи перепада температур могут использовать как промежуточный этап технического процесса, так и заключительный.

Цель промежуточного этапа – подготовка стали к дальнейшей обработке, завершающего – добавить в свойства металла новые характеристики.

Нормализацию используют, чтобы минимизировать количество зерен в структуре металла, образованных сварочным швом. Температуру для этого вида обработки устанавливают основываясь на типе материала.

Так для сплавов с содержанием углерода 0,8-2,0% (заэвтектоидных) используют температурный режим с интервалом между точками Ac₁ и Ac₃. Для стали с содержанием углерода до 0,8% (доэвтектоидной) – более Ac₃.

В результате нормализации материалы первого вида приобретают идентичную твердость, и закрепляется одинаковое количество аустенита. Выходит структура, в составе которой присутствуют цемент и мартенсит. Это повышает твердость и износостойкость металла.

Если нагревать заэвтектоидный металл при температурах более Ac₃, то его прочность уменьшается, тогда как, структура доэвтектоидного становится более вязкой.

Время процесса определяется индексом норматива – 1 час выдержки на 25 мм толщины металла. Охлаждение зависит от размера листа и количества перлита.

Между этими величинами есть прямая зависимость. Так с увеличением силы охлаждения толщина пластин и промежуток между ними уменьшается, а перлита становится больше. Низкая сила охлаждения приводит к снижению твердости и прочности материала.

Чтобы не произошло коробление во время обработки предметов с большими (ступенчатыми) перепадами сечения, термические напряжения делают несколько ниже как при нагреве металла, так и при его охлаждении. Для этого такие предметы нагревают в соляной ванне.

При понижении температурных показателей детали до крайней нижней точки допускается ускоренное ее охлаждение в воде или масле.

При нормализации из-за сокращения внутренних напряжений структура стали меняется и получается мелкозернистой.

Назначение

Нормализация стали имеет разные функции кроме усиления ее твердости. В некоторых случаях нормализацию проводят с обратной целью для понижения прочности и ударной вязкости.

К основным целям нормализации металла относятся:

• Получение результата нивелирования напряжений. После проработки у стали появляются дополнительные параметры, что позволяет легче обрабатывать ее разными способами.
• Уменьшение разнозернистости и полосчатости структуры. В этом случае нормализации подвергаются предметы после ковки или проведения прокатки с использованием метода давления.
• Снижение риска деформации деталей, имеющих перепады по сечению резкого характера или конфигурацию сложной формы.
• Изменение крупнозернистой структуры стали на мелкозернистую. Нормализация помогает удалить в заэвтектоидной стали сетку вторичного цемента, улучшает ее способность к обработке и закалке.

Данная методика используется для подготовки металла к термической обработке завершающего этапа технологического процесса.

Нюансы и этапы нормализации

Есть несколько разновидностей термической обработки, но нормализацию используют чаще, так как она имеет гораздо больше преимуществ по сравнению с другими.

Оборудование и материалы

Для нормализации металла используют специальные печи для отжига и закалки. Иногда применяют установки с газовым нагревом. Такие системы имеют следующую комплектацию:

• герметичная камера, в которой находятся заготовки;
• нагревательные элементы (горелки) прямого или косвенного нагрева, предназначенные для повышения температуры в установке;
• запорно-регулирующие устройства;
• модули управления мощностью – импульсные, пропорциональные или комбинированные;
• термоизоляционная защита.

Нагревательная система в агрегатах с косвенным методом нагрева может быть устроена по разным принципам. В газовых печах нагрев чаще всего реализуют через воздушное пространство, при этом горелку помещают в центре камеры.

Проведение процесса

При нормализации деталь подвергается нагреванию до определенной температуры, некоторое время оставляют в ней и затем охлаждают. Какие показатели будут использоваться для нагрева, зависит от марки стали.

Правильно проведенная нормализация металла изменяет микроструктуру стальных сплавов.

Длительность

Время выдержки зависит от толщины детали. Так было установлено, что для получения однородной структуры пластины в 25 мм потребуется 1 час.

Отличия нормализации от классического полного отжига

Кроме классического отжига и нормализации используются другие виды термообработки металла:

• Закалка, придает стали такие же характеристики, что и нормализация. Но детали, обработанные таким способом, отличаются пониженной ударной вязкостью и хрупкостью.
• Отпуск применяется после предыдущего процесса с целью снижения напряжений и снижения хрупкости.
• Дисперсионное твердение – заключительная обработка, применяющаяся для повышения прочности стали.
• Криогенная обработка чаще всего используется для закаленной углеродистой стали. Благодаря ей структура металла получается равномерной и твердой.

Нормализация – это процесс, при котором сталь нагревается до аустенитного состояния при показателях температуры на 30-50 градусов больше Ac₃. При этом процесс охлаждения происходит на открытом воздухе.

Классический полный отжиг стали более длительный процесс, при котором металл достаточно долго нагревают и медленно охлаждают. Этот способ обработки стали считается менее производительным и более затратным. Чаще всего используют при более 0,4% углерода в составе стали.

Нормализация происходит гораздо быстрее, что позволяет охватить большее количество деталей. При этом сталь становится более прочной и твердой, чем после полного отжига.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Нормализация — процесс

Нормализация процесса может быть полной, когда нормализованы все элементы технологического процесса, или частичной, когда нормализована лишь одна или часть операций технологического процесса. В условиях механической обработки деталей полная нормализация технологических процессов применяется лишь для ограниченной номенклатуры деталей, в основном нормализованных деталей. [1]

Нормализация процесса трения тесно связана с проявлением внешней формы эффекта Ребиндера. [3]

Для нормализации процесса горения при недостатку: в § здуха в топке увеличивают дутье и тягу или пропускают очередную загрузку порции свежего топлива. При избытке воздуха в топке поступают наоборот — уменьшают дутье и тягу, добавляют свежее топливо. [5]

Для нормализации процесса охлаждения кислот необходимо восстановить показатель по удельной холодильной поверхности. [6]

Типизация и нормализация процессов позволяют компоновать однотипные детали и узлы для изготовления на одном участке или поточной линии, что повышает серийность производства, позволяет применять высокопроизводительную оснастку и оборудование при полном его использовании. Здесь действует и обратное правило, группирование аналогичных технологических операций по признаку общности технологических параметров целесообразно производить в границах одной и той же технологической классификационной группы, обрабатываемой на одной линии или одном участке. Это упрощает систему запуска таких групп объектов в производство. [7]

Основными путями нормализации процесса является регулирование отборов и закачки в соответствии с результатами исследования скважин. В этих условиях контроль за разработкой приобретает особое значение. В первую очередь необходимо наблюдение за динамикой забойных давлений ( динамических уровней) в добывающих скважинах и при их росте проводить своевременную смену оборудования на более производительное. [8]

Дальнейшим развитием типизации технологических процессов является нормализация процессов в целом или отдельных, часто повторяющихся технологических оперций. [9]

Дальнейшим развитием типизации технологических процессов является нормализация процессов в целом или отдельных, часто повторяющихся технологических операций. Нормализованный технологический процесс ( технологическая нормаль) — это типовой процесс, в котором содержатся уже готовые решения по всем параметрам технологического процесса: оборудованию, оснастке, режимам обработки и техническим нормам времени. Такие нормали могут использоваться и при смене объекта производства. [10]

Проделана большая работа по стандартизации и нормализации процессов нанесения покрытий . Введен ряд стандартов на толщину покрытий, регламентированы многие методы определения толщины и пористости слоя, в ряде отраслей промышленности применяются эффективные составы электролитов и режимы электролиза, разработаны типовые технологические процессы нанесения покрытий. [11]

Это объясняется тем, что в отличие от нормализации процессов инерционными линейными системами нормализация квадрата процесса происходит только при очень больших постоянных нагрева. [12]

Предстазяеа анализ основных поаазваэлей рабоаы чзхов и дана рекомэндазни во уду чтения sa49ossa продукции нормализации хнологичвокого процесса , по специализации предприятий so зыдуся. [13]

Разработка и внедрение в практику планирования норм освоения проектных мощностей является важным мероприятием на пути к нормализации процесса освоения . Вместе с тем проектный уровень эффективности нового производства достигается лишь после того, как обеспечивается достижение не только проектных мощностей, но и основных экономических показателей, предусмотренных в проекте: объема выпускаемой продукции, уровня ее себестоимости и рентабельности, производительности труда. Поэтому проблема совершенствования планирования экономики новых предприятий и производств может быть решена только на основе комплекса нормативов, предусматривающих освоение проектных экономических показателей по отдельным химическим производствам и их пусковым комплексам. [14]

Разработка и внедрение в практику планирования норм освоения проектных мощностей является важным мероприятием на пути к нормализации процесса освоения . Вместе с тем проектный уровень эффективности нового производства достигается лишь после того, как обеспечивается достижение не только проектных мощностей, но и основных экономических показателей, предусмотренных в проекте: объема выпускаемой продукции, уровня ее себестоимости и рентабельности, производительности труда. Поэтому проблема совершенствования планирования экономики новых предприятий и производств может быть решена только на основе комплекса нормативов, предусматривающих освоение проектных экономических показателей по отдельным J химическим производствам и их пусковым комплексам. [15]

Принцип нормализации стали

Нормализация стали относится к процессам закалки путём цикла нагрева до определённой температуры и охлаждения. Термическая обработка имеет различные режимы для каждого вида металлов. В результате применения технологии материал становится прочнее за счёт устранения дефектов. Последние неизбежно появляются в результате предыдущих этапов изготовления изделий из стали.

Назначение технологии

Нормализация стали может проводиться в гаражных условиях при наличии соответствующего оборудования. Достоинством технологии является получение тонкого эвтектоида. Строение этого слоя напрямую влияет на прочность и жесткость металла.

Так как нормализация стали проводится для улучшения качества изделия, соответственно, повышается стоимость его изготовления. Технология применяется лишь при необходимости. Для слабонагруженных деталей проводить её не требуется. Часто она применима для выпуска сортового металла.

Технология может быть заменой такой процедуры, как закалка с высоким отпуском, классический отжиг. Нормализация стали среднеуглеродистой не даёт высокой прочности, сравнимой со структурой после закалки. Но она не приводит к сильной деформации и помогает избавиться от внутренних трещин.

Суть технологии

Нормализация стали относится к термическому методу обработки. Существует несколько технологий нагрева металла, отличающихся по условиям:

• Температура нагрева у металлов и сплавов различна.
• Время выдержки в нагретом состоянии.
• Вид охлаждения чаще длительный происходит за счет теплообмена с окружающей средой.

Именно медленное охлаждение даёт возможность получить однородный состав стали. Цель отжига — это однородная структура металла, стремление убрать раковины и пустоты, мелкие трещины.

Используются следующие разновидности отжига, распространенные для снижения локальных утолщений после горячего и холодного проката:

• Диффузионный — изменяет химический состав.
• Полный — влияет на всю структуру, помогает добиться однородности.
• Рекристаллизационный — убирает наклеп сталей.
• Неполный — делает сталь более податливой для металлообработки.
• Изотермический — самый оптимальный способ снижения прочности стали.
• Сфероидизирующий — преобразует плоские зерна перлита в сферические.

Температура нормализации стали подбиралась опытным путём для каждого вида сплавов. После отливки или холодного проката ни одна заготовка не получается идеальной структуры. Исправить ситуацию помогает дополнительная термообработка — отжиг.

Исправление химического состава

Нормализация и закалка стали нужна для исправления внутренних неоднородностей после отливки. Термообработке подвергают фасонные отливки, слитки. Наиболее часто это требуется для изделий из легированных сталей.

Чтобы исправить дефекты стали, нужно нагревать до очень высокой температуры. В таком состоянии атомы легирующих элементов приходят в движение. Происходит равномерное их перераспределение по внутреннему объёму.

При 1100 градусах проходит оптимальная термическая обработка стали. Нормализация диффузионная длится около 10-20 часов в нагретом состоянии и далее следует очень медленное охлаждение.

Полный отжиг

Нормализация и закалка стали доэвтектоидной необходима для исправления структуры, нарушенной нагревом в процессе изготовления отливок и поковок, обрабатываемых давлением. Температура обработки должна превысить критическую точку, когда перлит начинает преобразовываться в аустенит.

Превышение температуры должно происходить строго на 30-50 градусов выше критической точки Ас3. Эту величину для легированных сталей берут из таблиц, а для углеродистых определяют из диаграммы состояний. Процесс нормализации:

• Начальный этап — нагрев на 30-50 градусов выше критической температуры Ас3. Происходит образование аустенитных зерен.
• Выдержка при высокой температуре сопровождается ростом аустенитных зёрен.
• Длительное равномерное охлаждение — мелкие кристаллики аустенита распадаются на несколько перлитных зерен. Происходит равномерное заполнение структуры ферритной перлитным слоем.

Неполный отжиг требуется для снижения твердости металлов. Чаще это необходимо по условиям обработки металлов резанием. В результате нормализации лишняя напряжённость стали устраняется. В отличие от полного отжига, весь процесс происходит при более низких температурах. Соответственно, затрачивается меньшее время.

Обработка сложнолегированных сталей

В процессе изотермической нормализации твердые металлы становятся более податливыми к обработке резанием. Нагрев происходит при следующих температурах:

• Конструкционные стали — не выше 30—50 градусов критической точки Ас3.
• Инструментальные стали — выше на 5—100 градусов точки Ас1.

В отличие от рассмотренных методов, при изотермическом отжиге проводится охлаждение стали, погруженной в расплавленную соль. Естественное охлаждение осуществляется после снижения температуры до 700 градусов. В этот момент аустенит полностью переходит в перлитные зерна.

Исправление нарушенной структуры металлов и сплавов

Двухступенчатое охлаждение сталей позволяет преобразовать пластинки перлита в зерна. Нагрев происходит до температуры выше точки Ас1. Затем она снижается до 700 и выдерживается до 500 градусов. Далее на воздухе длительно остывает металл. Эта нормализация носит название сфероидизирующая. В результате изделие без труда поддается резанию. Так обрабатывают металлы, содержащие 0,65 % углерода.

Наклеп — это образование более прочных областей металла после холодной штамповки или волочения. Убирает этот дефект рекристаллизационный отжиг — хрупкость сталей устраняется за счёт нагрева до 700 градусов (ниже Ас1). В этот момент восстанавливается кристаллизационная решетка металлов. Структура становится мелкозернистой и однородной. Также может проводиться светлый отжиг, восстанавливающий свойства сталей после проката листового, чтобы сохранить блестящую поверхность.