Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 116
Текст из файла (страница 116)
Р. в. Распространнются без дисперсии, их фазовая скорость равна групповой. В анизотроппых сродах структура и свойства Р. в. зависят от типа анизотропии и направления распространения волн. Р. в. могут распространяться не только по плоской, но и по криволинейной свободной поверхности твердого тела. При этом меняется их скорость, распреДеление смещений и напряжений с глубиной, а также РЭЛИЯ ДИСК спектр допустимых частот, к-рый из непрерывного может стать дискретным, как, напр., для случая Р.
в. на поверхности сферы. Иногда под Р, в. понимают волны не только на свободной границе твердого тела, ио ташке поверхностные ванны более общего типа, возникающие на границе твердого тела с жидкостью и на границе системы твердых или жидких слоев с полупространстВои (см.
Поверхностные волям). Р. в. широка используются во всех областях науки и техники. Так, напр., нивкочастотные (10-' — 10 Гц) Р. в. используются в сейсмологии для регистрации землетрясений и в сейсморазведке. В УЗ-вом диапазоне частот Р. в. применяютсн для всестороннего контроля поворхнастного слоя образца: исследования характеристик поверхностнога слон, выявления поверхностных и окалоповерхностиых дефектов (см. Дефектосноння), определенин остаточных напряжений поверхностного слоя металла, термич.
и механич. свойств поверхностного слоя обравца. Гиперзвуковые Р. в. (10з — 10'з Гц) широко используются в онусжоззентронике при создании преобразователей электрич. сигналов, ультра- и гиперввуковых линий зодерзси, усилителей электромагнитных колебаний и систем для обработки информации. Лот 3 В н к т о р о з И. А., Физические оснаны нрииенгния ультразвуковых волн палея н Лэнба в технике, М., 1966, гн. 1; К о л ь о н н и Г., Волны нздряження з твердых телах, М., 1955, ч.
1, гн. 2, 1 5; Ландау Л, Д., Л и ф ш гт ц Е. М., Тес) Рня упругости, 3 нзд., М ., 1 965 (Теорстнч. $нзнне, т. 7), гл. 3, 4 24; В р е х о в с к н х Л. М., Волны в слоистых средах, М., 1973, гл. 1, 1 6; Физическая акустике, осд ред. У. Маноне н Р. Терстокз, пер. с англ., т.
7, М., 1974, гн. 4; Поверхностные уйругке волны. (Обзор), нор с англ., еТИИЭРз, 1976, т. 58, 34 6. и. А. Вккзтсрсе. РЭЛЕИ ДИСК вЂ” прибор для абсолютного намерения козебожезьной скорости чостил в акустич. волнах, распространяющихся в газах и жидкостях. Р. д, (рис, 1) представляет аобой тонкую круглую пластинку 1 из легкого металла или слюды, подвел)внную на длинной тонкой (обычио кварцевой или металлической) нити 2. Действие Р.
д, основано на том, что при обтекании пластинки (диска) потоком жидкости или газа на еб поверхности возникает давление, к-рое максимально в тех местах, где скорость потока минимальна. В точках ветвлении потока А и В (рис. 2) скорость равна нулю, и поэтому давление максимально.
Возникан)щие силы создают вращающий момент, стремящийся повернуть пластинку перпендикулярно потоку и уравноиешиваемый упругостью нити. Изменение направления потока на противоположное не меняет направления момента сил, поэтому Р. д. устанавливается в внакопе- †ИИ'— ремени ростей волны. Рис. 1 рения скорост дн Колебательная скорость с определяетсн по ф-ле: с =- '47370)4ргзз1л20„ где 0 — малый угол (рис. 1), иа к-рый поворачивается диск и к-рый наблюдают по отклонению на шкале у светового луча, посылаемого осветителем б и отраженного от легкога веркальца 5 на диске, р — плотность среды, Ое— угол между нормалью к диску до включения звука и направлением ко- лебательной скорости, ковфф. упругости кручения нити т = — 4пзМ)Тз и опргделнется по периоду Т свобод- нн то- жидко- диске. ных колебаний и моменту инерции М Р, д., г — радиус диска,к-рый должен быть иного меныпе длины нолны внука й.
Р. д. обычно устанавливают под углом 0 = 45', т. к. при такой ориентации его чувствительность максимальна; она тем больше, чем больше Т, Чувствительные Р. д. повво- З10 СВАРКА ляют определять малые колебательные скорости о — 0,1 см/с. В ззукобмх полях, где имеют место простые соотношения между колебательной скоростью, звуковым давлением р и интенсивностью внука 1 (напр., в поле плоской волны), Р. д.
пользуются для определенян р и 1. Р. д. няерцнонен; увеличение его чувствительиостк ведет к росту инерционности. Он подвержен влиянию лостоннных потоков как конвекционных, так н возникающих в звуковом поле (сн. Акустические течепиз). Для устранении этого влияния Р. д. ограж- СВАРКА ультразвуков а я — способ соединения равличных материалов в твердом состоннии с помощью УЗ-вых колебаний. Сварка металлов. УЗ-вая С. металлов применяется для соединения деталей из одинаковых или различных металлон без их расплавления. Соединяемые детали сжимаются с силоп г(, нормальной к поверхности их соприкосновения, ватем вовбуждаютсн УЗ-вые колебания с частотой от 10 до 100 кГц, направленные по касатсльноя к поверхности соприкосновения.
Колебаннл детали 1 с частотой 1 и амплитудой 6, вызываются сварочным наконечником 4 (рис. 1), к-рый прижимается к детали с силой зу, направленной по оси з. Наконечник 4 действует на деталь 1 с переменной силой Тхз!поп (где ш = 2п1), параллельной оси х. Со стороны детали 1 на деталь 2 действует переменная сила с амплитудой, меньшей Тх. Совместное действие в воле С. йормальиых а, и тангенциальных тх напрнжений, обусловленных соответственно силами дг и Т„, может создать в атой зоне состояние предельной пластичности или состояние тенучести.
В этих условинх в результате колебательного движения деталей происходит их соединение за время т от десятых долей секунды до единиц секунд. Т. о., процесс С. определяется действием снл Т„зшыс и Л', связанных дают слоем марли в воздухе илн экравами ив тонков пленки в жидкости. Р. д. чувствителен к сотрясениям, вибрациям„ он не пригоден для измерения н сильно неоднородных полях, часто встречающихся в технике низкочастотного УЗ. Применение Р. д. ограничено областью звуковых и низких УЗ-вых частот, т. к. на средних, а тем более высоких частотах УЗ практически невозможно удовлетворить условию г (( )г. Лкт, М з т в т ш з к И„ультрззвтковзя тсхвкк», гаер, с кем., М., 1962; Б е р зн е к Л ., Акустмческкс измерения, пер. с англ., М., 1952.
Л. К. Зарембо. соотношением Т = )хйг (где р — коэфф, трения), Сжимающая сила Аг зависит от предела текучести и, свариваемого материала: .У = Яа„ где о" — площадь отпечатка наконечника Ркс. 1. а — схема тстзновкм лля ультразвуковой сварки с продольными колебвккзмн; б — область сварки с выделенной птвкткром зоной свзркк С; 1, 3 — свариввсмме детали; 3 — опора; б — сварочный нзконечнмк; б — золновод-концсптратор пролольнмх колебзнвй; б — мзгнктострккцконвый прсобрззовзтсль; 7 — гснерзтор злзктркческкх колобаннй, 4 (для плоского круглого наконечника радиусом а площадь о" = паз).
Чтобы обеспечить однородное напряжбнное состояние в эонеС. (рис. 1,4), необходимо выполнение условия а ~ Зб, где б — толщина детали 1. Величина СВАРКА амплитуды колебаний бз наконечника б, необходимая для С., также определяется характеристиками свариваемого материала — пределом текучести при сдвиге и модулем сдвига. Аиплитуда силы Т„ определяется череа упругие характеристики материала сварочной системы и параметры ее колебательного режи><а.
Прн условии Тз .з ИЛ' в области С. имеют место процессы, связанные с сухим трением скольжения: происходит схватывание соприкасающихся вершин естественных микронеровиостей соединяемых поверхностей и аатом типичное для сухого трения разушение вблиан узла схватывания. роцессы схватывания и раарушения повторяются многократно, Число уалов схватывания растет с течением времени, а металл вблизи них находится в высокопластичном состоянии, что способствует обрааованию сплошного соединения. В таком соединении структура металла искажена по сравнению с первоначальной и имеют место вначительные остаточные капрян<ения, снижающие его прочность.
Вели же Тз ~ ИЛ', то вер<пины соприкасающихся микронеровностей деформируются в отсутствии скольжения, и процессы, характерные для сухого трения скольжения, ие имеют з<еста. Под действием напряжений о, и т„происходит лишь пластич. растекайие верн<ив контактирующих микроперовкостей, сближение соединяемых поверхностей и аатем диффузионное <сращивание> зерен металла обеих деталей. Структура зоны соединения в этом случае (напр., при С.
одинаковых материалов) практически не отличается от исходного металла. Прочность при испытаниях на срез н отрыв у соединений, полученных в режиме Тз ) рЛ<, составляетсоотзетственио 60 и 20уз от прочности материала, а в режиме Т ( ИЛ' — 80 и 50% от его прочности, причем более 95% соединений имеют разброс прочности в пределах 5 — 10%<. УЗ-вая С. проиаводлтся с помощью стержневых колебательных систем, совершающих продольные (рнс. 1), иагибные (рис. 2] и крутильные (рис.
3) колебания. В состав колебательной системы входят реаонансный магнитострикционный (илв пьезоэлектрический) преобразователь и УЗ-вой вз»- центратор (в ряде случаев двухполуволиовой длины) со сварочным наконечником. Длина опоры в сварочных установках с изгибными н крутильиыми колебаниями выбирается блиакой к нечетному числу Ь'4, где Х вЂ” длина волны выбранной моды изгибных (кру- Риз.
3. Схема установки длз ультразвуковой сварки с изгвбэывв «олебавизмя: 1 †— тз же, ще к яа ряс. 11преобразоватзлв работают в дрстизочазе; СТ— изгвбво колеблющийся стержень. тильных) колебаний в материале опоры. Конструкции УЗ-вых сварочных устройств рассчитаны на точечную или на шовную С. Оба вида С. производятся с помощью колебательных систем всех трех типов. Мощность УЗ И', затрачиваемая на процесс С., определяется амплитудой колебательной скорости 5 наконечника б, амплитудой силы Т„ и фааоэым сдвигом 19 между ними: Рве. 3. Схема зрутвлъвай колебательной системы длз ультразвуковой сварки; 1 — 3 — то же, что в парис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
