Pierwszenstwo: Opublikowano: 25.Y.1968 55054 KI. 42 k, 46/06 MKP GOI, CZYTELNIA UKD Urzedu Palerf**w Wspóltwórcy wynalazku; mgr inz. Jerzy Ranachowski, dr inz. Jerzy Wehr Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Instytut Podstawowych Problemów Techniki), Warszawa (Polska) Sposób oceny wytrzymalosci mechanicznej izolatorów ceramicznych Przedmiotem wynalazku jest sposób badania budowy teksturalnej tworzywa ceramicznego, szczególnie izolatorów ceramicznych przy pomocy ultradzwieków i ocena wewnetrznych naprezen mechanicznych wynikajacych z wad tej budowy, pozwalajacy na ocene wytrzymalosci mechanicz¬ nej izolatorów.Wytrzymalosc mechaniczna izolatorów ocenia sie najczesciej na podstawie prób wytrzymaloscio¬ wych wykonywanych przy pomocy maszyn do ba¬ dania wytrzymalosci na egzemplarzach izolatorów pobranych wyrywkowo z badanej partii, przy czym podczas prób badane egzemplarze doprowa¬ dza sie do zniszczenia.Sposób ten jest niedogodny, gdyz wymaga zni¬ szczenia pewnej liczby prawidlowo wykonanych wyrobów, a poza tym nie zabezpiecza przed prze¬ dostaniem sie do eksploatacji sztuk wadliwych o malej wytrzymalosci.Znane sa równiez sposoby stwierdzania wew¬ netrznych wad w materialach przy pomocy defek¬ toskopii ultradzwiekowej. Sposoby te umozliwiaja wykrycie wewnetrznych pekniec, pecherzy, roz¬ warstwien i innych wad materialu obnizajacych wytrzymalosc mechaniczna.Wytrzymalosc mechaniczna materialów, a szcze¬ gólnie tworzyw ceramicznych obnizaja nie tylko wymienione wady lecz równiez wady w postaci niejednorodnosci budowy teksturalnej, niewykry¬ walne dotychczas znanymi sposobami. 10 15 20 25 30 Niejednorodnosci budowy teksturalnej w two¬ rzywach ceramicznych wystepuja w formie zabu¬ rzen sieci krystalicznej polegajacych na niepra¬ widlowym polozeniu lub braku niektórych ato¬ mów w sieci, wzglednie zaburzen powierzchnio¬ wych, na przyklad powierzchni granicznych ziarn.Inny rodzaj wad stanowia zaburzenia budowy teksturalnej polegajace na wystepowaniu stro¬ mych przejsc granicznych pomiedzy róznymi fa¬ zami budowy krystalicznej, co jest przyczyna wy¬ stepowania miejscowych naprezen mechanicznych w materiale.Jak wykazaly badania, w pewnych warunkach, przy wykorzystaniu ultradzwieków mozna ocenic budowe krystaliczna i teksturalna, a przez- to oce¬ nic wytrzymalosc mechaniczna materialu, a szcze¬ gólnie materialu izolatora ceramicznego, pozba¬ wionego wewnetrznych wad typu makroskopowe¬ go, wykrywalnych przy pomocy defektoskopii ultradzwiekowej.Sposób wedlug wynalazku polega na umieszcze¬ niu w naczyniu pomiarowym prostopadle do kie¬ runku rozchodzenia sie wiazki ultradzwiekowej próbki wycietej z odpadowej czesci izolatora, naj¬ lepiej z tak zwanej górnej bomzy, przepuszczeniu przez nia waskiej wiazki fal ultradzwiekowych o czestotliwosci zawartej w granicach od 10 do 30 MHz i na pomiarze tlumienia odbic impulsów ultradzwiekowych w próbce wzgledem impulsu przechodzacego przez ciecz bez próbki. 5505455054 Stwierdzono, ze wszelkie niedokladnosci w bu¬ dowie krystalograficznej tworzywa powoduja po¬ wstanie obszarów o wiekszej energii swobodnej, które bardziej tlumia fale ultradzwiekowe. Przy dobraniu wlasciwej czestotliwosci, na podstawie oslabienia fal ultradzwiekowych na drodze o zna¬ nej dlugosci, we wzorcowej próbce o okreslonych wymiarach mozna okreslic wspólczynnik oslabie¬ nia fal ultradzwiekowych, który moze byc miara niejednorodnosci struktury przy badaniu nastep¬ nych próbek o tych samych wymiarach.Sposób wedlug wynalazku wyjasnia uklad blo¬ kowy urzadzenia do badania próbek przedstawio¬ ny na zalaczonym rysunku, na którym 1 oznacza generator impulsów, wielkiej czestotliwosci, 2 — generator impulsów synchronizujacych, 3 — oscy¬ loskop, 4 — tlumik, 5 — wzmacniacz, 6 — badany material, 7 — ultradzwiekowy przetwornik na¬ dawczy, 8 — ultradzwiekowy przetwornik odbior¬ czy i 9 — naczynie pomiarowe.W naczyniu pomiarowym 9 umieszcza sie wzor¬ cowa próbke materialu badanego G o okreslonych ksztaltach i wymiarach, na przyklad krazek, któ¬ rego plaszczyzny zeszlifowano do okreslonej gru¬ bosci. W ustalonej odleglosci od próbki 6 umie¬ szcza sie w naczyniu pomiarowym ultradzwieko¬ wy przetwornik nadawczy 7 i ultradzwiekowy przetwornik odbiorczy 8 w taki sposób, azeby pla¬ szczyzny próbki byly prostopadle do przewidywa¬ nego kierunku rozchodzenia sie fal ultradzwie¬ kowych.Z generatora impulsów wielkiej czestotliwosci 1 do ultradzwiekowego przetwornika nadawczego 7 doprowadza sie impulsy o czestotliwosci rzedu 10 MHz wyzwalane przez generator impulsów syn¬ chronizujacych 2, który równoczesnie synchroni¬ zuje podstawe czasu oscyloskopu 3.W przetworniku 7 impulsy elektryczne sa za¬ mieniane na impulsy ultradzwiekowe emitowane z niego w kierunku próbki badanego materialu 6. Po przejsciu przez próbke 6, impulsy ultra¬ dzwiekowe odbierane sa przez przetwornik odbior¬ czy 8 i przetwarzane przez niego na impulsy elek¬ tryczne wzmacniane nastepnie przez wzmacniacz 5.Sprawdzianem prawidlowego ustawienia próbki 6 zanurzonej w cieczy sprzegajacej miedzy prze¬ twornikami 7 i 8 jest obraz na ekranie wskaznika oscyloskopowego 3 dolaczonego do wzmacniacza 5 wielokrotnych odbic impulsu ultradzwiekowego miedzy kazdym z przetworników i lezaca naprze¬ ciw niego powierzchnia próbki 6.W celu wyznaczenia stosunków amplitud po- 5 szczególnych impulsów sprowadza sie te impulsy do jednakowego poziomu na ekranie wskaznika oscyloskopowego 3 przy pomocy tlumika 4 wyska- lowanego w decybelach. Róznica odczytu dwóch plozen tlumika, odczytana w decybelach, jest mia- 10 ra stosunku dwóch amplitud odpowiadajacych tym polozeniom. Na podstawie stosunku amplitud obli¬ cza sie wartosc wspólczynnika tlumienia ze znanej zaleznosci.Po ustaleniu wspólczynnika tlumienia badana 15 próbke poddaje sie mechanicznej próbie na rozer¬ wanie i ustala sie wartosc sily zrywajacej.Przez powtórzenie pomiarów na próbkach o róz¬ nej wytrzymalosci uzyskuje sie szereg wartosci po¬ zwalajacych na .wykreslenie wykresu, którego os 20 odcietych stanowi wspólczynnik tlumienia przy stalej czestotliwosci, a os rzednych — sile jedno¬ stkowa na zrywanie.Przy nastepnych badaniach stosuje sie takie sa¬ me próbki i korzysta sie z wykresu, z którego od- 25 czytuje sie wartosc sily jednostkowej na zrywanie odpowiadajacej zmierzonemu wspólczynnikowi tlu¬ mienia. PL