Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 39. 28 september 1946 - Materialprovning med ultraljud, av Josef Bick
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
14 september 1946
937
Materialprovning med ultraljud
Diplomingenjör Josef Bick, Stockholm
Få senare tid liar man börjat använda
ultraljud för ickeförstörande materialprovning. Man
utnyttjar härvid förhållandet, att ultraljudet
nästan hundraprocentigt reflekteras av ett gränsskikt
mellan metall och luft. Dylika gränsskikt
uppträda alltid i samband med sådana materialfel
som sprickor, dubbel valsningar etc.
Vid ultraljudprovningar ledas vanligtvis
ultraljudsvängningar från en sändare placerad på
provföremålets yta genom materialet till en pä
provföremålets motsatta yta mitt för sändaren
placerad mottagare. En felaktighet i materialet,
som stör ultraljudets väg, hindrar
ljudgenomgången från sändaren till mottagaren och kan
därför lätt påvisas. Denna omständighet gör att
ultraljudmetoden i vissa fall utgör ett värdefullt
komplement till röntgenmetoden, med vilken
man, som bekant, mestadels ej kan påvisa fina
sprickor och andra defekter såsom
dubbelvals-ningar i plåt etc., vilka förlöpa parallellt med
plåtytan och vinkelrätt mot röntgenstrålens
riktning. Dessutom begränsas användningen av
röntgen genom provföremålets godstjocklek.
Magnetostriktiv och piezoelektrisk effekt
Ultraljud omfattar sådana ljudfrekvenser, som
ligga över den för det mänskliga örat hörbara
gränsen, dvs. över 20 kp/s. Dessa höga frekvenser
kunna alstras dels på mekanisk väg, vilket dock
i detta sammanhang saknar betydelse, dels med
hjälp av magentostriktiva eller piezoelektriska
ultraljudgeneratorer.
Införes en stav av ferromagnetiskt material i ett
magnetiskt fält, parallellt med flödesriktningen,
så uppstår i staven en längdändring, antingen en
förkortning eller en förlängning beroende på
materialets art, dess dimensioner, temperatur etc.
Ändringarna äro mycket små och kunna endast
iakttas med mikroskop. Nickel och glödgad
kobolt visa i detta avseende ett regelbundet
förlopp på så sätt att längdändringen ökar med ökad
fältstyrka. Placeras en nickelstav i ett magnetiskt
växelfält, så uppkomma periodiska
längdänd-ringar i staven. Genom ändring av
växelströmsfrekvensen till resonans med de elastiska
egen-svängningarna får svängningsamplituden ett
maximum, och från stavändarna utstrålas en
ljudvåg av samma frekvens. På detta sätt kunna
speciellt vid lägre frekvenser betydande mängder
DK 620.179.16
ultraljudenergi alstras. Man kommer emellertid
icke upp till de höga frekvenser, som erhållas med
hjälp av den piezoelektriska effekten. Denna
påvisades år 1880 av bröderna Curie och beror på
det förhållandet, att om vissa kristaller utsättas
för hoptryckning eller töjning i vissa bestämda
riktningar, så uppträda på vissa kristallytor
elektriska laddningar, proportionella mot tryckets
eller töjningens storlek. Företeelsen är
reproducerbar hur många gånger som helst. Denna
piezoelektriska effekt, som iakttas på flera
kristaller, av vilka särskilt kvartskristallen visat
sig lämplig, är också reversibel. Placeras en
piezoelektrisk kristall i ett elektriskt kraftfält, så att
fältriktningen sammanfaller med en av
kristallens piezoelektriska axlar, så blir kiistallen i en
viss riktning sammandragen eller utvidgad. Vid
ändring av kraftfältets riktning övergår
sammandragningen till utvidgning eller omvänt. I ett
växelströmsfält sammandras kristallen i ena och
utvidgas i andra växelströmsfasen. Amplituden
hos de på så sätt alstrade elastiska svängningarna
får ett maximum vid resonans mellan den
elektriska frekvensen och den mekaniska
egenfrek-vensen.
Teori för ultraljudets användning’
för materialprovning
Vid ultraljudundersökningar av metaller arbetar
man med frekvenser på upp till några Mp/s.
Dessa frekvenser kunna som ovan nämnts endast
erhållas med hjälp av piezokvartskristaller.
Dylika kristaller ha en eller flera mekaniska
resonansfrekvenser, vid vilka de avge maximal
svängningsenergi. Det borde därför förefalla naturligt,
att man vid materialprovning utnyttjade just
dessa frekvenser. Det har emellertid visat sig, att
man i många fall måste arbeta, icke med en
konstant frekvens, utan inom ett helt frekvensområde.
Man tvingas därför att genom dämpning av
kvartssvängningarna sänka energialstringen vid
resonansfrekvensen, för att i stället få en
tillräckligt stor energi inom hela det utnyttjade
frekvensområdet. En sådan dämpning kan man
erhålla genom att t.ex. anbringa kvartsen mellan
två stålplattor enligt fig. 1. Om
Ii := kvartsens tjocklek <= ultraljudets väg i
kvarts
U h + U l= stålplattornas tjocklek = ultra-
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
