Искусственные отражатели

КЕРМЁТЫ — искусственные материалы, получаемые спеканием (см. Порошковая металлургия) керамич. и металлич. порошков. К. обладают рядом ценных свойств, присущих как керамике, так и металлу. В К. в качестве керамич. составляющей используют высокоогнеупорные окислы: А12О3, Сг2О3, 2гО2, карбиды, а в качестве металлич.—. тугоплавкие металлы: никель, кобальт, хром, железо, вольфрам, молибден, ниобий, тантал и др. К. применяют для изготовления деталей турбин, авиац. двигателей, металлореж. инструмента, испытывающих повыш. нагрузки при работе в агрессивных средах и при высоких темп-рах.

водники германий и кремний, а также некоторые искусственные материалы — сапфир, плавленый кварц, полимеры, оптическую керамику. Разработаны материалы и для получения волоконных световодов, работающих в УФ-и ИК-областях спектра.

В первых экспериментальных наблюдениях явления внедрения разряда в поверхностный слой твердого диэлектрика (А.Т.Чепиков) при использовании в качестве модельного материала пластичного фторопласта при пробое в толще материала (в поле продольного среза образца) отчетливо фиксировался обугливающийся след от канала разряда, а на образцах горных пород - воронка откола материала. Этими опытами были начаты систематические исследования физических основ способа и многообразных технологических его применений. Данная разновидность способа разрушения твердых тел электрическим пробоем, использующая эффект инверсии электрической прочности сред на импульсном напряжении, получила название электроимпульсного способа разрушения материалов (ЭЙ). Работы многих исследователей свидетельствуют, что гамма пород и материалов, склонных к ЭИ-разрушению, достаточно обширна. Главными предпосылками для разрушения материалов таким способом является их склонность к электрическому пробою и хрупкому разрушению в условиях импульсного силового нагружения. Электрическому пробою подвержено большинство горных пород и руд, различные искусственные материалы -продукты переработки или синтеза минерального сырья, а именно те, которые по электрическим свойствам могут быть отнесены к диэлектрикам и слабопроводящим материалам. За пределами возможностей способа остаются лишь руды со сплошными массивными включениями электропроводящих минералов. По условиям разрушения к трудно разрушаемым из диэлектрических материалов относятся лишь не склонные к хрупкому разрушению в естественных условиях пластмассы и резины. Но и в данном случае применение метода охрупчивания материалов глубоким охлаждением делает ЭИ-метод разрушения достаточно эффективным.*

Кинетика трещино- и осколкообразования при разрушении. Для исследований были выбраны модельные материалы (стекло С-114), горные породы (микрокварциты, граниты), руды (Шерловогорского месторождения), искусственные материалы (керамика). При проведении исследований параметры источника высоковольтных импульсов варьировались в широких пределах: энергия - до 2 кДж, индуктивность разрядного контура - от 12 до 3000 мкГ. Оценивалось трещинообразование в образце на различных расстояниях от канала разряда, гранулометрический состав разрушенного образца.

Современная наука дала возможность создать новые источники энергии, искусственные материалы с заранее заданными свойствами, привела к возникновению небы-

Электрокорунд нормальный Электрокорунд бе-лый (корракс) Э ЭБ Искусственные материалы От серо-коричневого до тёмноко-ричневого и от розового до тёмнокрасного цвета Белого, серовато-белого, а иногда светлорозового цвета. ЭБ по твёрдости выше Э, но менее прочен, непрочно сцепляется с керамической связкой и не пригоден для грубого шлифования Электрокорунд нормальный содержит 86— 91%, А1аО3 и встречается под названиями алунда, алоксита, абразита, электрита и пр. Электрокорунд белый содержит 96-99% А1303

По мере появления прогрессивных способов и совершенствования химической технологии начинают создаваться некоторые искусственные материалы, не уступающие, а в ряде случаев и превосходящие по качеству природные материалы. Искусственные материалы постепенно теряют значение только заменителей. Их удельный вес в структуре химических материалов возрастает.

Искусственные материалы применяются в промышленности наиболее широко. Благодаря высокой твердости, большой однородности состава и другим ценным свойствам они являются основным материалом для изготовления различных видов абразивных инструментов.

В зависимости от свойств, искусственные материалы, обрабатываемые методом штамповки, можно разделить на четыре группы:

В настоящее время в промышленном масштабе применяются следующие способы нанесения металлических покрытий на искусственные материалы: 1) гальванический; 2) вакуумный; 3) напылением; 4) в растворе; 5) карбонильный; 6) порошковый; 7) прессованием; 8) нанесением проводящей пасты.

(АН-1596) 63. Искусственные материалы

При контроле наклонным преобразователем используют искусственные отражатели, подобные применяемым при контроле прямым преобразователем. При этом плоские отражатели располагаются так, чтобы плоскость была ориентирована перпендикулярно акустической оси. Помимо этого используют также отражатели, дающие большие эхосигналы благодаря угловому эффекту, т. е. двукратному отражению акустических волн от поверхности отражателя и перпендикулярно расположенной к нему поверхности ОК. К таким отражателям относят двугранный угол, зарубку, угловое цилиндрическое отверстие.

Дифракция на гладкой выпуклой поверхности (дифракция второго типа). В ультразвуковой дефектоскопии также применяют модели дефектов в виде цилиндра и сферы. Искусственные отражатели в виде цилиндра часто используют для настройки чувствительности и оценки результатов контроля в тех случаях, когда применение модели дефекта в виде плоскодонного отверстия нецелесообразно или невозможно. Кроме того, цилиндр и сфера хорошо моделируют реальные дефекты типа пор, шлаковых включений, округлых непроваров, которые можно объединить в класс объемных дефектов,

Предельная чувствительность (основной параметр контроля) опт ределяется минимальной площадью (мм2) отверстия с плоским дном, ориентированным перпендикулярно акустической оси преобразователя, которое еще обнаруживается на заданной глубине в изделии при данной настройке аппаратуры. В связи со сложностью изготовления отверстия с плоским дном допускается использовать другие искусственные отражатели: угловые (зарубки), сегментные, а также боковые сверления.

Для приобретения навыков по обнаружению дефектов на оси в местах их возможного возникновения рекомендуется в качестве испытательного образца использовать отслужившую свой срок или забракованную ось. В соответствующих местах контролируемых зон оси, перпендикулярно образующей поверхности наносятся фрезерованием (или выпиливанием ножовкой) искусственные отражатели площадью, соответствующей предельной чувствительности контроля.

Путь УЗ от излучателя до дефекта и затем к приемнику называют акустическим трактом. Формулы акустического тракта определяют ослабление УЗ-сиг-нала на этом пути. При расчетах реальные дефекты представляют полыми отражателями правильной формы. Различают теоретические модели дефектов (лучше имитирующие реальные дефекты) и искусственные дефекты, иначе — искусственные отражатели, которые изготовляют на практике. Иногда модели и искусственные

отражателя возникает, когда угол падения на нее (90° — ср) больше, чем третий критический угол ф' (для стали ф' = 33°). Она вызывает резкое уменьшение G при углах ф « 60 ... 67°. Незеркальное отражение увеличивает эхосигнал от неглубоких зарубок при углах ф = 35 ... 50°, несколько больших третьего критического значения 33°. В этой области кривая G зависит от глубины зарубки. Чем она меньше, тем значительнее вклад незеркального отражения. Обычно зарубки как искусственные отражатели применяют при углах ф > 50°, где зависимость G((p) однозначна.

Если двугранного угла нет, а искусственные отражатели выполнить нельзя, то используют отражение от дна изделия по схеме ЗТ-метода (см. рис. 3.5, в). Если преобразователи включить по раздельной схеме, то максимальный донный сигнал будет соответствовать на линии развертки эхосигналам от отражателя А или А\ Если включить один преобразователь по совмещенной схеме, а другой использовать как отражатель, то сигнал будет отвечать на линии развертки отражателям В или В'.

Настройка и проверка чувствительности УЗ-аппаратуры при контроле труб выполняется по СОП. Им служит отрезок бездефектной трубы, выполненный из того же материала, того же типоразмера и имеющий то же качество поверхности, что и контролируемая труба, в котором выполнены искусственные отражатели.

На рис. 3.71 показаны искусственные отражатели в СОП для настройки чувствительности УЗ-аппаратуры на контроль продольных, поперечных дефектов и дефектов типа расслоений. Искусственные отражатели типа риски (см. рис. 3.71, а, б, ж, з) и прямоугольного паза (см. рис. 3.71, н) используются преимущественно при автоматизированном и механизированном контроле.

Искусственные отражатели типа сегмента (см. рис. 3.71, в, г, и, к), зарубки (см. рис. 3.71, д, е, л, м), плоскодонного отверстия (см. рис. 3.71, о) применяются в основном при ручном контроле. Вид искусственного отражателя, его размеры зависят от способа контроля и типа применяемой аппаратуры. Они должны предусматриваться в технической документации на контроль.

Рис. 3.71. Искусственные отражатели при контроле труб