О неслышимых звуках - [29]
Кроме того, рентгеновские или гамма-лучи обнаруживают лишь относительно большие дефекты. Например, если исследуемая деталь имеет толщину 20 сантиметров, то просвечивание позволяет найти трещины размером не меньше 4 миллиметров. А такие трещины очень редки. Трещины же меньших размеров, обычно встречающиеся в производстве, с помощью рентгеновского просвечивания обнаружить не удается.
Иначе обстоит дело с ультразвуком. Ультразвуковые волны, почти не ослабляясь, проходят значительные толщи металла.
Но если на пути луча попадается даже тонкая трещина, ультразвуковая волна сильно теряет в мощности, давая тем самым возможность обнаруживать самые незначительные дефекты.
Именно это свойство использовал талантливый советский ученый С. Я. Соколов в первых приборах, построенных им для целей ультразвукового контроля.
Проверяющий качество изделия рабочий прикладывает ультразвуковой излучатель к одной из поверхностей исследуемого образца, как изображено на рис. 48. К противоположной поверхности, как раз напротив излучателя, прижимается приемник.
Если в детали нет дефектов, ультразвуковая волна движется прямолинейно, пока не достигнет противоположной грани, приемник регистрирует приход ультразвуковых колебаний, и стрелка прибора отклоняется.
Какой-либо дефект, попавшийся на пути распространения ультразвука, например трещина в металле или наполненная воздухом раковина, явится препятствием для распространения луча, ультразвук не дойдет до приемника, и стрелка прибора отклоняться не будет.
С помощью такого прозвучивания можно обнаруживать дефекты в деталях размером в несколько метров, которые невозможно исследовать другими способами. Этим способом, например, проверялось качество соединений в мостовых фермах.
Однако сквозное прозвучивание имеет и ряд недостатков.
Ультразвуковая волна, посланная в металлическую деталь, движется прямолинейно, пока не достигнет ее противоположной грани, затем отражается и бежит обратно. На своем пути она встречает волну, идущую навстречу ей от излучателя, и складывается с нею. В результате возникает сложное волновое движение, которое сильно затрудняет наблюдение.
Влияние отраженных волн — главный недостаток подобных приборов. Кроме того, на приемник действует электромагнитная волна, излучаемая генератором ультразвука, которая может вызвать появление сигнала даже в тех случаях, когда на пути расположен дефект.
Недостатком этого способа является и то, что, обнаружив какой-либо изъян, мы не можем сказать, на какой глубине он находится.
Часто при исследовании отдельных частей уже готовых машин имеется доступ только к одной грани проверяемой детали, в то время как для обнаружения дефекта необходимо прижать излучатель и приемник ультразвука одновременно к двум противоположным граням.
Все это привело к тому, что в настоящее время получил распространение еще и другой способ контроля, способ отражательной дефектоскопии.
В отражательном дефектоскопе, изобретенном также С. Я. Соколовым, используется тот же принцип, что и в ультразвуковых локаторах.
В исследуемую деталь, как показано на рис. 49, посылается очень короткий ультразвуковой сигнал, или, как говорят, импульс 1. Импульс бежит внутри детали до противоположного конца, до ее «дна», и, отражаясь, возвращается в виде эхо-сигнала 3 к пославшей его кварцевой пластинке. С помощью осциллографа ультразвуковое эхо делается видимым, совершенно так же, как в ультразвуковых локаторах.
Когда на пути луча встречаются трещины или пустоты, рисунок эхо-сигнала меняется (2), и рабочий, испытывающий деталь, узнает таким образом, что она не годится.
На рис. III, а изображен вид эхо-сигнала на экране осциллографа при ультразвуковом исследовании одной из деталей. На этом рисунке зарегистрированы лишние (по сравнению с нормальной деталью) изгибы. После распиловки детали в ней был действительно обнаружен изъян (рис. III, б).
Величина отраженного сигнала, пришедшего от дефекта, может дать представление о его размерах.
Расстояние между изгибами луча на экране осциллографа, соответствующими посылке сигнала и приходу сигнала, отраженного от дефекта, позволяет определить, на какой глубине находится последний.
Если в детали несколько трещин или раковин, расположенных одна за другой на пути ультразвукового луча, то на экране осциллографа появится несколько эхо-сигналов в той же последовательности, в которой соответствующие изъяны расположены в детали.
Сейчас советская промышленность производит несколько типов отражательных дефектоскопов, применяя которые заводы обеспечивают высокое качество выпускаемой продукции.
С помощью отражательного дефектоскопа можно исследовать и очень большие детали, размером около 10 метров.
Советские ученые применили для дефектоскопии очень короткие сигналы, продолжительность которых составляет десятимиллионные доли секунды. Это позволяет обнаруживать мельчайшие дефекты в металлических изделиях.
