Способ определения энергетического порога разрушения материала под действием концентрированного потока энергии
Союз Советских
Социалистических
Республик!
"! 6354!4
OllNCAl-1gE
I43OBPETE H g g
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к азт. Свил-зу— (22) Заявлено 25.07.77 (2! j 2524312 24-25 (51) 11.КЛ.- G 01 N 25, 12 с присоелинен:!ем зая= II X=—
Государственный ко!ннтет (23) Приоритет— (43) Опмбликозано 30.11.78. Вкл.-ете:- !ь М 44 (45) Дата опубликова шя опис н !я = 1.11., !
III делец изобретении и открытий (53) УДК 620.172.2 (0ss.s) (72) Авторы изобрете<ния В. П. Вейко, В. Н. Банков, Ч. Н. Лиоенсон и Б. Ч. Юркевич (71) Заявитель Ленинградский институт точной механики и оптики
1 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОРОГА РАЗРУШЕНИЯ-----МАТЕРИАЛА ПОД ДЕй СТВ И И1
КОНЦЕНТРИРОВАННОГО ПОТОКА ЭНЕРГИИ
Способ отгносится II. Области об работки ъ13териалсз и может быть,!Гс!Пользо!Зан пр:I на!есез!1!1! пленок, clo!p300TIYB и разлеленип з!3 тер 1ва 1oi3 лл я 0<чрелел ен11я эн ер гетгичес!кого порога,разрушения материала !Ол
Д Е1!СТЗИЮ! КОНЦЕНТР!И!РОЗ аннсгo:10TОК3 энерго!с1,,н алр1гмер, луча оптического кз3Нтс!Зсго Гев!е1ра гора (ОКГ1.
В со зременной! Текноло1Г1!1! <Нахолят пр:Iсненезие процессb!, иапог!Ьзующие зоздейс úG.1Iå н!а матергиа 1ы,концентриро<ванных потогков эснерг!1!и, <напрсвмер, луча ОКГ. Для жозмож!Ности 3b!Dopa опт!имальных режимоз работы лзлучателей необхолзвмо точсяо
Зл!!ать эз!ергетг!чес!кий !Порог !разрушения дан!ного !атериала.
Простейший способ,ос!релелен!ия энергетз!ческсго uaopora р!азрушен ия материала пс!д лей с тз и ез! (кo!:-1цез! Tipcup oia а ион ОГО потока э!нергс!и осгнозан .на в изуальной регистрации начала разрушения материала 1прт! .поязлен!111! азетящегося факела и!ролуктоз разрушен в!я <или лруго!к эффектоз, солутст!Зующ1!к разрушен1ию.
Такой спосоо субъектввен, обладает яра!!Не низкой точностью <н не позволяет по.чучт!ть !пр1!ез!Лемык колв!чест!венных оце-! н с!к. Иззестен способ 01гврелелен1Т1я э<нергети-!есксго !порога разрушения гматериала пол де!1стз !См !кон.I2!ITрирозаннОГО потока э Iер1пс1, при котором на<носят испытуемый ма-.2 I3л -I3 поллсжку, экстрез!ально узелчиз а-от ллотнссть лотока эснергии и реги5 ст!рпруют н3 !Илс разрушения материала, про!ченяя с:1т:!.-!е кие устройства, наприз!ер мс!Ксоског!.
Олнако этот i. îiîî не 103золяет пол уч:1ть колич естзен ной сцен ки зн аче:-гия э.-.ергеòT:I-Iooêo!-0 спорота разрушения с ло cTÇT0-1.:-!О зыссксй То
15 !p3зрушенного материала.
Пелью Гизооретечпя езляется 1позышеНИЕ T-O !0IOOTTI ОПП1ЕЛЕЛЕНаЯ ЭНЕРГЕТЧ!ЧЕСКОГО порога раззушения .матерпала пол лейст!Зиеи конце:ITp!!рован!!Ого:!ото!Ка энер20 П-«,:1
Указа- .:-!ая цель достигается тем, что ,",сслглуемый материал .наносят 13 п1ьезокрс!ста11 пьезоэлекгрсвческогo з!Нбратора, пспользуемого з,качестве подложки, затем
25 узе11!чс!Зают плотность потс ка энерГии и набл олают за пзмененпе<м резонансной частоты колес,110щеГося пьезоэлект р1 Iiec!соГО в1варатсра. !I 10:1ачалу изменения этой частот<ы = лят о пороге разрушеспия исследу30
635414
Зффе(кт изобретения авя(за!(с высокон чувствительностью |колеолющегося (тьезоэлектр|н|ческого iBн(б(ратс(ра |к нз|меченпю упруги |свойств и массы нанесенного ia его поверх|новть втате(р(иала .н с,возмо|жность о обhe(KTHiBlk(oé реппстрацин |начала (разрушенпя |материала с помощью электрпческих пз|мернтельных,приборов,,фнкспрующ;их н(ячало IH3lvlelHe(HIITH |резона|иеной частоты |пьезоэг(ек!,.рическо|го внбратора.
Пьезоэлектрнчес(кий вибратор |вы ((олнен в |виде пьезоэлактр(нчес(кой пласт(ннь(, гнаT!ipiki(iIelp, lI(Bl2iðцавой .пластины AT-среза, с !
Чянесен|ньим(и на ее поверхность возбуждающ|п|м|и элект|рода(ми. Ис(пытуемый материал наíîclHTicH на поверхноcTb т(ьезоэлектрнческого !BHÎpaTO!pà. Концентрированны!(10яс(к э|нерI;H!H, создаваемый !(Сточкпом нзлучcHIHH,,klalIllpiHlvle(p, О.КГ, гна|пра|вляют на испытуемый |матер(иал. И|апытуемый материал |может рас|пола|гаться неиос|редственно па к|в|а(р цевой пласти|не |нлп,на од(ноч нз возбуж|дающн«х эле(ктр|о|до|в. Возбуждающие элект(роды сое 1HIHIGHbr с генератором возбужда!Ош(н(м (пьезоэлектр(ичеокп!(зч(брато|р (! я eTO ipeao(Hia!Hlcikioi! HacTOTe и с ч2стотОм|-|ром.
Коле|блющ|ийоя,пьезоэлектрическ(нй BHбратор облад|ает определенной резонансной частотой j . После нанесения на него пспытуе|мого |мате(риала резонансная частот-; изменяется и стаHQ!BHòñÿ ра|нной,(. Б cлу(чае !!Спо !ьзован!(я кварцевых,пласт|и
AT-среза с |колебаниям|и сдвига,по толщине j )j прп любых вариантах pacaoëî. ei!rra (пс(:(ь(туемопо;м|атер(!(ал2;Ia .ква(шезэй л. 12"-т|нпе if л!о бой форме пс:(ы (уеэ(0; o матеря 1 13, который може Г Оыть нанесен 1"2 к в форме пленки, Ta« ii в Виде ОоъемIIой ч а|стицы, При |возде!1(ст(зп|п на:(Опытуемый материал конце|нтрирсвангного потока энерпн|н IllpH экстремальном увеличен!(и плотности потс|ка энергии, испытуемьш;материал з онрсделеичый момент зрез(ен(и
IiI ×!!НЯЕT PiaЗP ШЯТЬСЯ, ЧТО iCI.IРОBСжЛЯЕТся его ст|руктур|ны м|п:(змене:((ям(((п пзме"Ie11iziHi. (1 k(е! О массы. iHlpr! с".,póêTурнь(х :.(3х(е(неннях гмсняюэгся упруппе сзойс | ва;матевпаля, в результате ie(о .Нз|ме(-:я(стся
3!Оду,(l(упругэстн :|(cхairilH Iсскоl еолe ÎЯтельн|ой c!HcTeмы в целом,,котО рая Оср(130яапа пьезоэл|с|ктричес(с(м п iopaтором и |нанесенным I(2 его поверхн,cTь ((Опыт, емы|м матерпалом. 3 гэ |п|рпзодпт к пэманенню резсиап(ной .частоты, (на|ча a-o которо "o легllro зафиканровать, например, с помощью ч а= (отоме(р,а |подключен(ного,к электрода м !
I!:Сзоэлектрпческого вибратора. В с.ютветс!впп с общей д|вухфаз|ной моделью разруш|ен|ня, |пап|ример, тон(н!(х .пленок, (на|ряду с нс(парен((им, которое явля|етая аро(го(вым меха н|пз м ом разрушения. уч иты(в а ется плавле!Н(ие пленки н д(внженне |рас|плава, П(редложенный (c(7locloo (позволяет тая(но зафи|ксировать начало плав,-ения плс;«кк.
С цр|уктурчые нзме(че|нч(я материал 3 обычно п|редшествуют изменениям его;массы, однако большой |практ|пчесыий интерес представляет If разрушение материала, связанное именно:c пзэ(еие|(гпем его массь, поокольк(у в большннстзе случаез ин:.(цн|нруюшп|м (меха(нпз(мо|м разрушен,:(я является ис|пярен(и|е (матер(нала. Между измене:-нем резо|на(нсной частоты |колеолюшегс:я пьезоэлеет|рн чесно(го !BriopaToipca 11 пзмененпем массы сущест!вует !B!IIQ,IHå определвнсч|ая за впсммость, которая поз|воляет по получен|ному значению пзмеианая,частоть: Л, вы(пслять величину |нзеченення массы Л(((сг пытуемого вещества. В случае пспользэвв пя кварцевой |пластины AT-ср:-з:-.:
: re Л вЂ” час |отнь(l": l;;03(!фи||и э.! ектp п|ческо(0, «",!áî тэ,,| — |гаго.пность ква,-,, а с i Ч .ет 4
-(.(Я iii (ч э -(5 .;,-««1|. -(;-|. 1 3 —, - «--сьГ
« тпя;
S — плошадь нс.!ape:-пя ==-п.е:т:-3.
Велич|нна (плотности 7отока =r: .Зп | (. Ното(рая (воздейс|т(вмет н2 поверхност;: материала, н|анесе ното гна |(ьезоэле((пэ I: H (H (внбрато(р, нропорц|иональна да,те.: Ой массе, поэтому соовветст(зующч(й эег:!cT",3:| 3.у(ощнй |прибор, на|пример, катоднып -. (ьт.,(етр,,мо|жет оыть (пропраду.(розp!kf . :(е.(эсредстIBBHiH0 В ЗНЯЧЕН(IЯХ l(1.10T(HOCТ (70TLH3 ЭНBP
Э!(е |! Г e Tir I H ес нсм м и О 3 э г!,;! 3 3 13 . | i с(я м 3те|риала соответст|зует |(с(|пима. l н.гэе з:-:3ченне пз|ме|не|ния частоты пьезээ. ie,: трпческого знбратора, ф((нсируемое .(Змеж,те-ь.Ным прибором,:с|вяза|нное с а-;Я.тэм пзме|ненля CTpyr<тм(ры |(лР 1 н) 312 CCB! с(с г(ыт| емэго матернала. .П р |1! м ер. Про|во(7плось о-.;реле. е-п эне(р|гети|ческого (порога разрушения пaåHHir серебра толщп(нio!"(0,17 лк.!(под дейстх(ем луча ОКГ ня стекл|. с нео.(".,!o ч, работающ(((м в режиме (модуляции доорэтнос вн с энергией в пмчульсе 5 Дж. В ка ("стз=
ПОДЛО|ж|КП l:.(CÏÎËÜÇOÂBËCH:1!«e303,(OHT:."H Heск!(й виоратор со шлпфова«нной, I ñòHHOH
ыз кварца AT-среза на частоту 8 Л1г(1, оэладающегэ массовой ((увст|в:(тел(э(чость(о около 10 —" Г(11г. Диаметр 30-(ь воздейст(в(ня составлял 1 и,!ь Измеренный .(орог разрушепня серебряной пленки cockawf
2. 10 Вт, с..- .
Ис:(э:(ьзс|заa;Ie предложе нэгэ с.|осооа
l 3 e T а Э 7«e!(Tif i la HV (O O ff el a i(;Ч 3 Н Я Ч Е НН Я i C U ." етп«(еского пэрэга .азруше(-:пя сс-.òåprrý.аа и поз|в|э IHет r!-..тичь высокой тэ- .:-(O.còr, измерсння. которая сэтпветстзует точностЗ(изме(рен(пя рсзо|нансной частотa(п,ьезоэлектр|нческо|го зпоратора H составляет в от(ню65 с(нтельпых iд:(си,.(3.;. Окз |э 10 — 10 — . 0
Ф орм ул а,из о бр етени я
Способ оцрвделвния энергетического поро га разрушения материала глод дейсTâèåì концвнгр ирова нного IIIoòîêà энергии, заключающийся в том, что IHcllll IT)åèûII материал наносят на подложку, экстрема IIно чвелич и вают,плопность потока энерги.l н pevI»clIpmpyvr начхало разрушения мате рна 1а, о тли ч а ю щiH и с я тем, что, с пелыо псеыщеьпя точности, ясследуемый материал наносят; а пьезоиристалл пьезоэлектрического Б пйратор а, иопольз емого в качестве подложки, затем увели пвают
;..-.отчость Ioãæ.à энергии и;наолюдают за .эмвнением резонаноной частоты колеолющегося пьезоэлектрического вибратора, и по «началу изменвжя этой частоты судят о пороге разрущения liсследувмого матврп ) » .:l .
Составитель B. Кручинкина
Редактор H. Коляда Текред С. Антипенко 1;ср .::.тор 11. Синкина
Заказ 764/1163 11зд. \2 r 10 l I раис 10«0;: :; —.пс.-:ос
НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и о-.крв:тпя
Москва, Ж-35, Ракшская наб., д. 4/6
Тпп. Харьк. фил. пред. «Патент»
