О неслышимых звуках

Рис. 49. Схема отражательного дефектоскопа

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).

Рис. III.

а — вид эхо-сигналов; б — соответствующий им дефект; в — эхо-сигналы, отраженные от неоднородности металла, д — дефект в сварном шве, обнаруженный отражательным дефектоскопом

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.

Надо иметь в виду, что ультразвуковое эхо будет возникать при наличии в детали не только явных изъянов, но также и различных неоднородностей: областей, где металл более рыхлый, или крупных кристаллов, возникших при затвердевании металла, и т. п. На рис. III, в видны большие, правильной формы отметки, соответствующие многократному возвращению эхо-сигнала от дна исследуемой детали. На том же рисунке хорошо видны неправильной формы сигналы, которые возникли благодаря нарушению однородности в структуре металла.

Свободный от всяких дефектов кусок металла состоит из отдельных маленьких кристалликов, крепко спаянных друг с другом, и ультразвуковой дефектоскоп дает возможность по величине «донного» сигнала, как называют сигнал, отраженный от грани, противоположной той, к которой приложен излучатель ультразвука, сделать заключение о размерах этих мельчайших кристалликов.

Такая особенность ультразвукового дефектоскопа очень важна, так как при изготовлении некоторых особенно ответственных деталей может иметь значение размер микрокристалликов, и даже при отсутствии трещин или раковин деталь, изготовленная из крупнозернистого металла, должна быть забракована.

Если размеры кристалликов близки к длине ультразвуковой волны, то деталь будет «не прозрачна» для ультразвука так же, как не прозрачен для света туман, состоящий из мельчайших капелек воды. В этом случае донный сигнал вообще отсутствует.

На рис. 50 изображена зависимость интенсивности прошедших через образец ультразвуковых сигналов от размеров кристаллов. Рядом даны микрофотографии образцов, соответствующих точкам б и в верхней кривой. Ясно видно, что с увеличением размера кристалликов интенсивность прошедших ультразвуковых импульсов уменьшается.

Рис. 50. Зависимость интенсивности прошедших импульсов от размера кристалликов