5.5. Определение типа металла, сплава, лома по измерению скорости распространения упругих волн

Измерение скорости упругих волн производят с достаточно высокой точностью и она связана со многими физико-механическими характеристиками металлов: модулями упругости, плотностью, прочностью, внутренними напряжениями и др. Для измерения скорости распространения, как правило, измеряют время распространения упругих волн.

Структурная схема прибора импульсного измерителя скорости аналогично показанной на рис.4. Прибор УТ-93П позволяет определять скорость с погрешностью не более 1%. Обычно измеряют скорость продольных волн, так как ее легче возбудить, и рассчитывают модуль продольной упругости (модуль Юнга) из уравнения:

, (5.5.1)

где Е – модуль продольной упругости;

ρ – плотность материала, равная , m – масса, V – объем образца;

υ_е – скорость продольной волны, равная , l – длина образца,t – время распространения продольной упругой волны.

При использовании преобразователей поперечных (сдвиговых) волн измеряют скорость распространения поперечной волны и рассчитывают модуль сдвига из уравнения:

, (5.5.2)

где G – модуль сдвига;

ρ – плотность образца;

V_t – скорость распространения поперечной волны, равная ;

l – длина образца;

t_t – время распространения поперечной волны.

В обоих случаях измеряется время распространения волн, а скорости и модули рассчитываются.

При известных модулях E и G по таблице 5.5.1 и таблице 5.5.2 определяют тип металла, сплава или лома.

Модуль упругости E и коэффициент Пуассона μ Таблица 5.5.1

Вещество	E, 10^10 Н/м^2	E, 10^5 кгс/см^2	μ
Алюминий	7,1	7,1	0,34
Вольфрам	39	40	0,29
Германий	8,1	8,3	0,31
Дюралюминий	7,3	7,4	0,34
Иридий	52,8	53,8	0,26
Кварцевое стекло	7,5	7,6	0,17
Константан	16,3	16,6	0,33
Латунь	9,8	10	0,35
Манганин	12,4	12,6	0,33
Медь	12,3	12,5	0,35
Плексиглас	0,32	0,33	0,35
Полистирол	0,32	0,33	0,35
Свинец	1,6	1,6	0,44
Серебро	7,9	8,1	0,37
Серый чугун	10,8	11	0,22
Сталь	20,6	21	0,28
Стекло	≈7	≈7	≈0,25
Фарфор	5,8	5,9	0,23

Модуль сдвига G Таблица 5.5.2

Вещество	G
	10^10 Н/м^2	10^5 кгс/см^2
Алюминий	2,6	2,7
Германий	3,1	3,2
Дюралюминий	2,7	2,8
Кварцевое стекло	3,2	3,3
Константан	6,2	6,3
Латунь	3,6	3,7
Манганин	4,6	4,7
Медь	4,55	4,64
Свинец	0,57	0,58
Серебро	2,8	2,9
Серый чугун	4,4	4,5
Сталь	8,0	8,2