Дефектоскопические истории
УДК 620.179.16
СОЗДАНИЕ ПРИЗМАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
В.Д. Королев
Ветеран рассказывает о некоторых эпизодах становления ультразвуковой дефектоскопии в России.
В 1952 г. 6-го февраля коллектив ультразвуковой лаборатории ЦНИ-ИТМАШ, а именно Ю.В. Богословский, В.Д. Королев, М.Ф. Краковяк, A.C. Матвеев и В.В. Рахманов подали заявку, а позднее получили авторское свидетельство № 100433 на изобретение под названием "Призматический щуп для ультразвуковой дефектоскопии". В те времена словом "преобразователь" мы не пользовались, а говорили "щуп". И короче, и по существу.
Позднее нам встречались заграничные патенты на подобные устройства с более поздним приоритетом, мы не сутяжничали: некогда было, да и мы не умели.
Насколько такие преобразователи были нужны, видно по сегодняшнему дню. Наклонный призматический преобразователь применяют при контроле практически всех изделий. В те времена мы тоже понимали, как важно направить ультразвук наклонно к поверхности, чтобы обнаруживать вертикальные или почти вертикальные дефекты. Именно такие дефекты характерны для сварных швов, а сварные швы очень нуждаются в неразрушающем контроле.
Как тогда решали задачу наклонного ввода ультразвука? Применяли довольно громоздкие и неудобные раздельные преобразователи, которые дефектоскописты называли "копыта". Они имели вид этаких призматических треугольников из стали или пластика, которые располагали между пьезопластиной и изделием. В призмах ультразвук долго не затухал, поэтому работать можно было только в раздельном режиме.
Наш коллектив был молодой и трудолюбивый, а дружба помогала нам решать все вопросы совместно. Задача состояла в том, чтобы заставить ультразвук затухать в ловушке призмы, не попадая на пьезопласти-ну. Ловушкой служила передняя и развитая верхняя части призмы. Путь лучей в призме мы прочертили, но размеры взяли с запасом, чтобы ультразвуковой импульс после многократных отражений не пришел на пье-зопластину.
Что важно: пьезопластина излучала в плексигласовую призму продольную волну, но углы призм мы брали между первым и вторым критическими, чтобы в стальном изделии получалась поперечная волна. Призматические преобразователи делали с углами призмы 30, 40, 50°, высоту верхней части (ловушки) находили опытным путем.
Больше всего трудностей было с призмами на 30 градусов. Никак не удавалось задавить ложный сигнал. Потом разобрались: он возникал от трансформации продольных волн в поперечные при отражении от контактной поверхности призмы. Пьезопластина, хотя и предназначалась для продольных волн, принимала также и эту поперечную волну, тем более, что падала она на пластину наклонно. От этого ложного сигнала мы избавились, увеличив путь от пьезопластины до контактной поверхности призмы. Тогда поперечная волна стала уходить в ловушку призмы.
Конструкция преобразователя показана на рисунке. Надежных клеев типа эпоксидной смолы тогда не было и мы прижимали пластину 3 к призме 1 через слой масла. Задняя сторона пластины граничила с асбестовой прокладкой 4. В асбест ультразвук практически не шел. Через ас-
92
В.Д. Королев
бест на пластину давила натяжная гайка 5. Такая разборная конструкция имела свои удобства. Износившаяся призма легко заменялась.
В 1952 г. в Акустическом институте Академии наук под председательством академика H.H. Андреева прошла конференция по применению ультразвука в промышленности. В докладе член-корреспондент Академии, первооткрыватель ультразвуковой дефектоскопии Сергей Яковлевич Соколов отметил успехи ВИАМ, НИИХИММАШ. Но особенно он подчеркнул новизну и полезность работ ЦНИИТМАШ по разработке призматического преобразователя, расширяющего возможности ультразвукового контроля. Кроме того, он отметил, что применение в ЦНИИТМАШ керамических пьезоэлементов позволило уменьшить габариты и вес ультразвуковых дефектоскопов. Нам, тогда молодым сотрудникам, было очень приятно это слышать о нашей работе.
Разработанные институтом за прошедшее время пьезопреобразова-тели трудно перечислить. Большинство из них не имеет аналогов в нашей стране и за рубежом. Это: веерные, фокусирующие с искривленной и зональной пластинами, с фокусирующим протектором, аксиконовые с удлиненной зоной фокусировки, иммерсионные с эластичной мембраной, с эластичным скользящим протектором, с разнесенными подвижными электродами, дуэт и тандем для контроля головными волнами, двусторонний прямой и наклонный, с переменным углом ввода и вращающейся втулкой, с переменным углом ввода и поворачивающимся клином, широкополосные, с уменьшенной стрелой с повышенной стабильностью акустического контакта.
В дальнейшем это направление ультразвуковой дефектоскопии будет продолжать развиваться, потому что каждая принципиально новая методика — это новый преобразователь, а разработка каждого нового преобразователя открывает новые возможности.
НПО ЦНИИТМАШ Поступила в редакцию
Москва 5 марта 2003 г.
б
7
Конструкция призматического преобразователя:
1 — призма; 2 — корпус; 3 — пьезоэлемент; 4 — прокладка; 5 — гайка; 6 — контакт; 7 — изолятор.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.