CC BY
8Решетневскце чтения
I20
Диаграмма Парето за январь 2012
A .I. Zolotova, E. A. Zhirnova Siberian State Aerospace University named after academician Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
STATISTICAL QUALITY CONTROL OF GEOMETRICAL PARAMETERS OF THE SPHERICAL LENS GERMANY
In this paper the statistical quality control of geometric parameters of spherical lenses for optical germanium enterprise «Germany», Pareto analysis and the choice of the control chart.
© 3ojioTCœa A. H., ÄHpHOBa E. A., 2012
УДК 621.798.1-034
А. А. Измаилович ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск
Е. А. Клипов
ОАО «Красноярский машиностроительный завод», Россия, Красноярск
В. В. Богданов
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск
ВЫБОР УСКОРИТЕЛЯ ЭЛЕКТРОНОВ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В МЕТАЛЛАХ
Рассмотрены основные типы ускорителей электронов, позволяющих генерировать акустические волны в металлах и реализовывать радиационно-акустический метод изделий специального и аэрокосмического машиностроения.
При исследовании одного из современных методов неразрушающего контроля (НК) с использованием генерации акустических волн в металлах при помощи импульсных пучков электронов возникает вопрос, связанный с выбором ускорителя электронов, позволяющего эффективно осуществлять генерацию ультразвуковых колебаний в токопроводящих немагнитных материалах. Для решения данного вопроса были оценены возможности различных типов ускорителей электронов в качестве средства возбуждения акустических колебаний в конкретных материалах, например, в алюминии.
Подходящими по требуемым характеристикам являются такие ускорители, как бетатрон, микротрон и линейный ускоритель. Но они обладают существенными для данного метода недостатками - достаточно большими габаритами, высокой стоимостью и сложностью эксплуатации. В то же время для всех процессов электронно-лучевой технологии характерно применение электронно-лучевых пушек (ЭЛП). Поэтому будет логично, если для НК изделий, в процессе изготовления которых применяются электронно-лучевые технологии, в качестве генератора импульсных пучков электронов в радиационно-акустической аппара-
Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли
туре будут использованы специализированные ЭЛП. Кроме того, большое число параметров электронного пучка, которыми можно задаваться (длительность импульса, ток в импульсе, удельная поверхностная мощность, диаметр пучка и др.), предоставляет широкие возможности управления характеристиками генерируемого акустического излучения.
В большинстве случаев в ЭЛП, предназначенных для электронно-лучевой технологии, генераторы пучков работают при ускоряющих напряжениях (свыше 20 кВ) и токах (от долей единиц до десятков ампер). Чтобы получить в пучке необходимый ток, надо использовать массивные дисковые катоды с вогнутой эмиссионной поверхностью. При плотностях тока эмиссии около 5 А/см2 их диаметры лежат в пределах 5-40 мм. Необходимость в высокой плотности тока эмиссии требует создания высокой напряженности поля у катода, для чего расстояние между катодом и анодом приходится выбирать небольшим. Во избежание высоковольтных пробоев при этом нельзя допускать, чтобы вблизи деталей генератора, находящихся под высоким напряжением, напряженность поля превосходила критические значения. Последние же ниже, чем пробивная напряженность поля между двумя электродами в высоком вакууме: они определяются, кроме давления газов и паров в генераторе, еще и наличием на электродах адсорбировавшихся примесных слоев, наличием ионов в рабочем пространстве генератора и степенью шероховатости электродов. При ускоряющем напряжении 30 кВ верхний предел напряженности поля, при котором обеспечивается надежность работы генератора, составляет около 60 кВ/см. При более высоком ускоряющем напряжении этот предел снижается: например, при ^ = 150 кВ он равен 40 кВ/см. В целях обеспечения высокой надежности эксплуатации ЭЛП те участки поверхностей электродов, вблизи которых имеется высокая напряженность поля, по размерам должны быть как можно меньшими. При ускоряющем напряжении 20-40 кВ и больших токах пучка расстояние между катодом или фокусирующим электродом и анодом нужно выбирать в пределах 5-10 мм.
Управление током пучка и его мощностью у генераторов такого типа можно осуществлять, изменяя
ускоряющее напряжение, а также изменяя накал катода при постоянном ускоряющем напряжении. Частично управлять мощностью можно путем сообщения фокусирующему электроду регулируемого потенциала относительно катода. Таким же путем можно регулировать и мощность генератора в пределах от 15 до 60 кВт.
Для проведения пучка электронов к объекту контроля и управления им во времени необходимо использовать магнитные фокусирующие линзы, магнитные отклоняющие системы и управляющие электроды.
Назначение системы проведения пучка состоит в том, чтобы преобразовать параметры пучка, сформированного в генераторе, в такие его параметры в зоне действия пучка, которые необходимы для осуществления радиационной генерации акустических колебаний. Диаметром пучка, сформированным в генераторе, необходимо управлять, чтобы в зоне взаимодействия с контролируемым изделием он имел определенный диаметр, необходимую плотность тока и определенную удельную поверхностную мощность.
В общем случае пучок должен воздействовать на объект контроля, расположенный в плоскости зоны действия, не только в точке пересечения оси генератора с этой плоскостью, но и в других точках плоскости.
Зоны взаимодействия электронного пучка с изделием могут быть расположены даже в разных плоскостях. Поэтому система проведения пучка должна обеспечивать возможность программирования отклонения пучка для того, чтобы управлять пространственным и временным воздействием пучка на объект контроля. Во времени пучком можно управлять с помощью управляющего электрода либо с помощью электростатических запирающих пластин.
Оценочные значения величины амплитуд акустических импульсов, генерируемых с помощью ЭЛП, мощность которых лежит в пределах 20-100 кВт, и длительностью импульса от единиц до десятков мкс, что соответствует условиям квазиадиабатического нагрева характерного для термоупругого режима генерации УЗ колебаний в материалах, дают следующее: Рэлп = 4 ■ 104 = 20 ■ 105 Па.
A. A. Izmailovich
JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk
E. A. Klipov
JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant», Russia, Krasnoyarsk
V. V. Bogdanov
Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk
CHOICE OF THE ACCELERATOR OF ELECTRONS FOR GENERATION OF ACOUSTIC WAVES IN METALS
The main types of accelerators of the electrons are considered, allowing to generate acoustic waves in metals and to realize a radiating and acoustic method of the Tax Code ofproducts of special and space mechanical engineering.
© Измайлович А. А., Клипов Е. А., Богданов В. В., 2012
