Радиационно-акустическое взаимодействие импульсных пучков электронов с металлами

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы технических и прикладных наук и отраслей народного хозяйства


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
Для оценки адекватности модели определяли ошибку модели сопоставлением расчётных результатов с экспериментальными данными. Проводили нагрев образцов с наложением УЗК частотой 2 МГц, интенсивностью 1узк = 2 105 Вт/м-2 из сплава алюминия АМг6 и фторопласта-4 диаметром 18 мм, толщиной фторопласта-4 81 = 1,7 мм, толщиной металлического корпуса 82 = 3,4 мм со скоростью ун = 0,09 К /с. Запись температуры вели с помощью потенциометра КСП-4. Эксперименты повторяли 5 раз при неизменных параметрах режима сварки.
Различие расчетных и экспериментальных значений температуры не превышало 12%. Значимость расхождения оценивали по критерию Фишера, значение которого равно 3,217 и соответствует доверительной вероятности (Р & gt- 0,95) того, что расхождение результатов расчетов с экспериментальными данными незначимо.
Расчеты показали, что наложение УЗК вызывает заметное уменьшение времени прогрева. Полученные
зависимости позволяют расчетным путем определять необходимое время прогрева при изменении геометрических размеров свариваемых деталей и параметров процесса.
Разработанная математическая модель позволяет определить с высокой точностью изменение температуры по всему сечению свариваемых поверхностей деталей при одновременном приложении высокочастотных УЗК, производить расчет температурных полей при сварке различных сочетаний материалов, управлять процессом нагрева и снизить трудоемкость расчета.
Библиографическая ссылка
1. Бачин В. А., Квасницкий В. Ф., Котельников Д. И. и т. д. Теория, технология и оборудование диффузионной сварки / под общ. ред. В. А. Бачина. М.: Машиностроение, 1991. 352 с.
© Бобоед А. А., Фролченков И. С., 2013
УДК 621. 791. 763
Д. С. Ковалев, А. С. Мухин Научный руководитель — В. В. Богданов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
РАДИАЦИОННО-АКУСТИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ПУЧКОВ
ЭЛЕКТРОНОВ С МЕТАЛЛАМИ
Рассмотрен механизм генерации акустических волн в твердых телах импульсными пучками электронов. Указаны условия возбуждения акустических колебаний в металлах.
Основную роль в генерации акустического излучения в металлах при умеренных плотностях тока заряженных частиц играет термоупругий эффект. Поэтому источником некогерентного акустического излучения является область тепловых источников, обусловленная ионизационными потерями энергии электронами в результате их взаимодействия с металлами, которая описывается макроскопической функцией D (г, г), являющейся плотностью распределения поглощенной энергии.
Значительная разница между временем диссипации энергии релятивистской заряженной частицы в конденсированной среде (10−11 ^10−12 с) и длительностью импульса тока большинства ускорителей электронов (10−6 ^ 10−9 с) позволяет разделить пространственные и временные переменные в функции D (г, 0 и представить ее в следующем виде [1]:
г
D (r, t) = I0D0 (г)](т)сТ
0
где D0(Г) — пространственное распределение плотности поглощенной энергии- Г — радиус-вектор в зоне взаимодействия пучка заряженных частиц с мишенью- г — текущее время- _/(т) — функция, описывающая изменение импульса тока ускорителя во времени- 10 -среднее значение плотности тока.
Теоретическое рассмотрение процесса генерации УЗ колебаний в твердом теле удобно проводить в терминах механических смещений частиц среды в акустической волне. Известно, что в общем случае вектор смещения частиц конденсированной среды можно представить в виде:
U (r, t) = Ue (r, t) + Ut (r, t)
где Ue — вектор смещения частиц среды в продольной акустической волне- Ut — вектор смещения частиц среды в поперечной акустической волне.
Вектор Ue смещения частиц среды в продольной акустической волне можно выразить через скалярный потенциал ф (r, t):
Ue (f, t) = grad (r, t)
а вектор смещения частиц среды в поперечной акустической волне — через векторный потенциал r, t):
W (r, 0 Ue (r, t) = rot i
В большинстве практических ситуаций можно пренебречь диффузией тепла из зоны взаимодействия в необлученную область. Это возможно в том случае, когда длительность импульса облучения, равная дли-
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

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой