Техника - молодёжи 1952-07, страница 11

РАБОТЫ Л А У Р t A IUЬ

■■пишмЛ

Лауреат Сталинской премии, кандидат технических наук А. МАТВЕЕВ и И. УСКОВ Рис. Ф. РАБИЗА

жем, обнаружить трещину в детали толщиной 20 см, эта трещина должна иметь толщину не менее 4— 8 мм. Такие трещины встречаются очень редко. Обычно толщина трещин измеряется десятыми или даже сотыми долями миллиметра, что не делает их менее опасными для работы машины.

«А нельзя ли обнаружить такие трещины с помощью звука? — спросите вы. - Ведь обнаруживает присутствие тончайших, невидимых глазу трещин в лопнувшей чашке продавец посудного магазина, пощелкивая по ней ногтем и слушая, не дребезжит ли она. Подобным образом действуют и осмотрщики бандажей вагонных колес, обстукивая их молотком».

Мысль использовать звук для исследования толщи металла давно пришла в голову ученым. У звука есть большое достоинство: он легко проникает на большие глубины в толщу металла. Однако тщательные исследования показали, что с помощью обычного звука невозможно найти внутренние, не выходящие на поверхность дефекты. Это объясняется слишком низкими частотами звуковых колебаний, слышимых человеческим ухом. Наше ухо слышит звуки, частоты которых лежат в пределах от 16 до 20 000 колебаний в секунду (герц). Длину волны звука можно вычислить, разделив его скорость на его частоту. В большинстве металлов звук распространяется со ско-

П розвучивание металлического изделия с внутренним дефектом, и картина, наблюдаемая на экране дефектоскопа: 1. Начальный импульс. 2. Импульс, отраженный от дефекта. 3. Импульс, отраженный от противоположной стенки изделия.

В заголовке: ультразвуковой де-фектЬскоп.

К 4-й СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ

Современная техника нашла ультразвукам много важных и интересных применений. На 4-й странице обложки показаны принцип действия излучателей ультразвука — пьезоэлектрического (1) и магнитострикционно-го (2) и некоторые из применений ультразвука. На . кораблях работают эхолоты и подводные акустические локаторы (асдики) (3). Испускаемые этими аппаратами ультразвуковые лучи исследуют рельеф морского дна, отыскивают косяки рыбы, предупреждают о появлении айсбергов. На наших заводах работают ультразвуковые дефектоскопы, отыскивающие малейшие трещины, волосовины и раковины в массивных деталях машин (4). Ультразвуковой микроскоп (5) может не только обнаружить предмет, находящийся в непрозрачной среде или прозрачный предмет в прозрачной же среде, но и показать его изображение. На нашем рисунке на экране ультразвукового микроскопа видно, как теплая жидкость растекается в такой же жидкости, но только холодной. Строители турбин используют ультразвуки для того, чтобы в короткий срок определить стойкость металла против действия кавитации. Пластинку из испытуемого металла подвергают действию гидравлических ударов, возникающих при разрушении микроскопических пузырьков, порождаемых в жидкости ультразвуком (6). Архитекторы используют ультразвук для изучения акустических свойств проектируемого зрительного зала (7). Врачи и биологи с помощью ультразвуков приготовляют эмульсии (8),

9

р машинном зале электростанции было тихо. Мощная паровая турбина вращалась почти бесшумно. Вдруг сильный удар потряс здание. Погас свет, зазвенели разбитые стекла окон. Зал наполнился клубами пара. Авария!

Что же случилось? Аварийная комиссия выяснила; лопнул диск ротора турбины. Тончайшая трещина в толще диска, появившаяся, очевидно, во время горячей посадки его на вал при сборке, — вот причина гибели турбины».

Такие эпизоды расписывали когда-то авторы научно-популярных статей, с тем чтобы проиллюстрировать значение прочности деталей машин. В наши дни такие эпизоды фантастичны.

«Почему только в наши дни? — спросите вы. — Разве и раньше нельзя было своевременно обнаружить трещину в диске турбины? Ведь в руках инженеров давно уже есть средства заглядывать внутрь металлов. Много лет назад техника стала применять для «просвечивания» деталей машин рентгеновские лучи и гамма-лучи, отыскивающие в них дефекты».

Все это верно. Но прежняя техника «просвечивания» непрозрачного зачастую была бессильна обнаружить скрытую болезнь детали.

Лучи, создаваемые ампулами радия и самыми мощными рентгеновскими аппаратами, проникают в толщу металла не более чем на два-три десятка сантиметров. Детали же современных мощных машин имеют значительно большие размеры. Но даже в тех изделиях, которые могут быть просвечены рентгеном или гамма-лучами радия, далеко не всегда возможно обнаружить все дефекты. Особенно трудно находить тонкие трещины. В самом деле, для четкого выявления трещины необходимо, чтобы лучи, прошедшие через место с трещиной, поглощались значительно меньше, чем лучи, проходящие через толщу здорового металла. Иначе не будет заметной разницы в почернении участков фотопленки, соответствующих здоровым и дефектным зонам детали, и, следовательно, на пленке не получится изображения дефекта. Практика показывает, что рентгеновские лучи уверенно обнаруживают дефект, когда его толщина не менее 2-4 процентов толщины изделия. Для того чтобы, ска

ростью примерно 5 тысяч метров в секунду, и, значит, длины звуковых волн в металле лежат в пределах от 30 см до 300 м.

Физики уже давно установили, что если на пути волны встречается какое-то препятствие (в нашем случае дефект в толще металлического изделия), имеющее размеры, меньшие длины волны, то волна огибает это препятствие и распространяется дальше так, как если бы препятствия не было вовсе. Так, морская волна, разбиваясь о мол, легко огибает бакен, не меняя своего направления.