CC BY
48
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
тельности импульса тока ускорителя заряженных частиц т0, много меньше характерных «тепловых времен», определяемых следующим образом:
те =1о/4х, т?=«2/4х,
где 10 - максимальная глубина проникновения частиц пучка в материал мишени, однозначно связанная с энергией заряженных частиц; а - характерный радиус пучка заряженных частиц.
Для большинства современных ускорителей длительность импульса тока т0 лежит в интервале 10-9
-Н0-6 с, в то же время, как та и тет находятся в пределах 10-6 - 10-4 с и таким образом, условие т0 « тТ и тТ заведомо выполняется. В случае, когда т0 » тТ
и те эффективность возбуждения акустических колебаний резко падает и рассматриваемый процесс сводится к обычному тепловому расширению твердого тела [2].
Библиографические ссылки
1. Бирюкова Н. П., Жуков В. К., Симанчук В. И. и др. Генерация ультразвуковых колебаний в металлах импульсными электронными пучками наносекундной длительности // Технология : науч.-техн. сб. ЦНТИ «Поиск», 1989. Вып. 7, С. 63-66.
2. Лямшев Л. М. Радиационная акустика. М. : Наука : Физматлит, 1996. 304 с.
© Ковалев Д. С., Мухин А. С., 2013
УДК 621.791.763
Д. С. Ковалев, П. В. Тимошев Научный руководитель - В. В. Богданов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ РАДИАЦИОННО-АКУСТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ
Приведено описание экспериментальной установки и результаты исследования по генерации акустических колебаний в металлах импульсными пучками электронов.
Для экспериментальных исследований параметров акустического излучения генерируемого импульсными пучками электронов в металлах была разработана установка, блок-схема которой приведена на рис. 1. В качестве источника заряженных частиц использовался малогабаритный сильноточный импульсный ускоритель, смонтированный на базе рентгеновского аппарата МИРА-2Д. Для получения наносекундных импульсов быстрых электронов использовалась промышленная малогабаритная трубка ИМАЗ-150Э, отличительной особенностью которой, по сравнению с рентге-
новскими трубками, является тонкостенное (0,1-0,2 мм) бериллиевое окно, предназначенное для выпуска электронов в атмосферу.
Установка работает следующим образом. Электронный импульс, генерируемый сильноточным ускорителем 1, сбрасывается на мишень 2 в виде диска, выполненного из токопроводящего немагнитного металла. Диаметр мишени выбирался из условия устранения влияния на результаты измерений краевых эффектов, возникающих при переотражении акустических сигналов у краев мишени.
Рис. 1. 1 - ускоритель; 2 - мишень; 3 - пьезодетектор; 4, 5 - осциллографы
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
Акустические импульсы, возбуждаемые при взаимодействии пучка электронов с материалом мишени, регистрируются на ее тыльной поверхности с помощью широкополосного апериодического пьезопреоб-разователя 3, выполненного на основе пьезокерамики ЦТС-19 с полосой пропускания 50-60 МГц. Сигналы, снимаемые с детектора акустических колебаний по согласованному коаксиальному кабелю подаются на вход регистрирующего устройства - запоминающего широкополосного осциллографа С8-12 с рабочей полосой частот 50 МГц.
Импульс тока термализованных электронов пучка, поглощенных в мишени, одновременно являющейся коллектором цилиндра Фарадея, интегрируется на емкости известной величины, представляющую собой коаксиальную распайку проходных конденсаторов. Ступенчатый импульс электрического напряжения, снимаемый с конденсаторов через согласующее сопротивление по коаксиальному кабелю подается на высокоомный вход запоминающего осциллографа С8-13. Такое включение обеспечивает отсутствие переходного электрического процесса, обусловленного несогласованностью кабеля на приемном конце. Вы-сокоомная нагрузка позволяет пренебречь разрядом конденсаторов за временной интервал измерения, равный десяткам микросекунд, в то время как постоянная времени составляет величину порядка единиц миллисекунд. Амплитуда импульса электрического напряжения связана с полным числом электронов в пучке ^ следующим образом:
ит=/ еэкв, (1)
где Сэкв - эквивалентная емкость конденсаторов; ge -заряд электрона.
С помощью выражения (1) при известном значении Сэкв и измеренной амплитуде ит можно найти
число электронов в импульсе. Типичная осцилограм-ма акустического импульса давления, генерируемого наносекундным пучком электронов в мишени, выполненной из сплава АМг-6, приведена на рис. 2.
Рис. 2. Осциллограмма акустического импульса, генерируемого пучком заряженных частиц в мишени из алюминиевого сплава. Масштаб по вертикали -100 мВ/дел; по горизонтали - 100 нс/дел
Из рис. 2 видно, что акустический импульс имеет биполярную структуру, состоящую из областей сжатия и разряжения, это согласуется с теоретическими выводами о форме акустического сигнала, возбуждаемого электронным пучком при свободной границе накачки энергии [1].
Библиографическая ссылка
1. Лямшев Л. М. Радиационная акустика. М. : Наука : Физматлит, 1996. 304 с.
© Ковалев Д. С., Тимошев П. В., 2013
УДК 621.791.763
Ю. В. Колодкин, И. В. Онтужев, М. Г. Голубкина Научный руководитель - С. Н. Козловский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
УЛУЧШЕНИЕ СТАБИЛИЗАЦИИ ВЗАИМНОГО ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ
ЭЛЕКТРОДОВ ПРИ ТОЧЕЧНОЙ СВАРКЕ
Разработан способ стабилизации пространственного положения электродов в машинах для точечной сварки и устройство для его осуществления на машинах разных типов, которые позволяют повысить эффективность стабилизации пространственного положения электродов, а следовательно и качество сварных соединений, а также расширить возможности сварочных машин путем увеличения вылета электродов.
Общеизвестно, что усилие сжатия электродов всегда приводит к упругим деформациям элементов силового контура, в первую очередь, консольных балок и электрододержателей. Следствием этого является осевое и радиальное смещение электродов, а также поворот их осей, что является причиной коробления деталей [1], образования выплесков, повышенного износа электродов и т. д. И основной мерой предот-
вращения этого является повышение жесткости силовых контуров машин и ограничение вылета электродов. Но это позволяет лишь уменьшить параметры смещения электродов и сужает технологические возможности машин для точечной сварки.
Принципиально решить эту проблему позволяет разработанный способа стабилизации взаимного положения электродов и устройства для его осуществ-
