Борис Фомин - Радиоэлектроника в нашей жизни
Радиозакалка деталей
Закалка поверхности стальных изделий нужна, чтобы повысить их прочность и твердость. При этом изделие нагревается и затем быстро охлаждается в воде или в масле. Закалке подвергается любой режущий инструмент, а также ответственные детали машин, которые при работе испытывают большие нагрузки — коленчатые валы, шестерни и т. д.
У таких деталей твердой должна быть только поверхность. Внутренняя же часть должна оставаться вязкой, незакаленной, иначе деталь окажется хрупкой.
Но в обычных печах металл прогревается по всей толщине. Советский ученый В. П. Вологдин предложил производить закалку электромагнитными волнами. Он создал несколько конструкций мощных генераторов, вырабатывающих эти волны, и, помещая деталь внутрь катушки колебательного контура, производил закалку.
Мы уже говорили, что в поверхностных слоях металлического изделия, помещенного в магнитное поле, возникают быстропеременные электрические токи. Под воздействием этих токов поверхность детали сильно разогревается. Если процесс нагрева происходит очень короткое время, то тепло не успевает передаться внутренним слоям изделия, и они остаются холодными. После опускания изделия в воду или в масло поверхностный слой закалится, станет твердым, а внутренние части останутся, как и до закалки, мягкими.
На рис. 9 показана поверхностная закалка шестерни.
Рис. 9. Разрез шестерни, закаленной при помощи электромагнитных волн.
Для определения толщины закаленного слоя шестерню разрезали и разрез подвергли травлению кислотой. После этого закаленный слой приобрел более темный цвет, чем остальной металл. Такая шестерня хорошо противостоит износу и в то же время не хрупка, так как внутренние слои не закалены.
Закалка стальных изделий в магнитном поле высокой частоты имеет много и других преимуществ по сравнению с обычными методами закалки — детали не коробятся при нагреве, увеличивается производительность работы, улучшается качество изделий, отпадает необходимость в последующей очистке и шлифовке деталей и т. д. Этот метод закалки удобен для поточного производства. Значительно улучшаются условия труда рабочих.
Радиозакалка получила теперь широкое распространение на предприятиях Советского Союза и других стран.
Электронные приборы контролируют продукцию
Контроль готовой продукции — важная задача любого производства. Он заключается в проведении различных измерительных операций, которые в некоторых случаях занимают половину времени, расходуемого на изготовление и обработку изделия. Чтобы сократить это время, создаются автоматически действующие контрольные устройства, работающие под наблюдением контролера, но без его вмешательства.
Огромную помощь в создании точных измерительных устройств, позволяющих контролировать различные этапы производства, оказывает радиоэлектроника. В настоящее время насчитываются сотни измерительных и контрольных приборов, включающих в себя радиолампы, конденсаторы, катушки индуктивности и другие радиодетали. О некоторых из этих приборов и устройств мы расскажем далее.
Заводы электротехнической промышленности выпускают миллионы метров различных проводов. Среди них немало тонких проводов с шелковой и бумажной изоляцией. В таких проводах иногда случаются обрывы, скрытые под слоем изоляции.
Прибор, предназначенный для обнаружения скрытых обрывов, состоит из генератора радиоволн и приемника. Электромагнитные колебания, вырабатываемые генератором, поступают в приемник через воздушный конденсатор, состоящий из двух пластин. Между обкладками этого конденсатора протягивается провод, качество которого нужно контролировать. Как только в проводе попадется оборванный участок, условия прохождения радиоволн из генератора в приемник изменятся, приемник мгновенно отзовется на это, и специальное устройство автоматически выключит намоточный станок.
Так же контролируют на прокатных станах толщину ленты, выходящей из валков стана. Лента стремительно проходит между пластинами конденсатора, не касаясь их. Как только по каким-либо причинам изменится толщина ленты, меняется и емкость конденсатора. Приемник сигнализирует об этом особому устройству, управляющему положением валков стана, и нужная толщина ленты восстанавливается. На предприятиях резиновой промышленности и на бумажных фабриках такой метод применяется для контроля толщины резиновой или бумажной ленты.
Интересны радиоэлектронные устройства, определяющие качество закалки стальных изделий. Оно зависит от толщины закаленного слоя, которая у каждой детали, в зависимости от ее назначения, должна иметь вполне определенную величину. Особенно это важно для таких ответственных деталей, как железнодорожные и автомобильные оси.
При создании устройств для контроля этих деталей использовали то обстоятельство, что закаленная сталь поглощает из переменного магнитного поля гораздо больше энергии, чем незакаленная. Испытуемая деталь помещается в магнитное поле катушки индуктивности. Контрольный стрелочный прибор показывает непосредственно толщину закаленного слоя.
До внедрения такого способа приходилось в каждой партии разламывать несколько штук осей и по силе, необходимой для разрушения, судить о качестве изделия. Кроме того, что сломанные оси уже нельзя было использовать, этот способ проверки имел другой существенный недостаток: он был не вполне достоверным, так как основывался на предположении, что качество всех осей в партии одинаково.
Электронные приборы могут не только контролировать качество продукции, но и активно «вмешиваться» в производство. В цветной металлургии, например, применяются электронные металлоискатели и так называемые самородкоулавливатели.
В дробилки, предназначенные для дробления руды, нередко попадают куски металла и металлические предметы — обломки рельсов, зубила, болты и т. д. Раньше это приводило к поломкам дробильных машин. Но теперь созданы электронные устройства для обнаружения и извлечения кусков металла. Под лентой транспортера, по которому в дробильную машину подается руда, устанавливается катушка индуктивности, входящая в колебательный контур усилителя электрических колебаний. Когда к катушке приближается металлический предмет, настройка контура изменяется. Это вызывает срабатывание автоматического устройства — реле, которое включает мощный электромагнит, и последний извлекает обломок металла из руды.
По такому же принципу работают самородкоулавливатели. Они извлекают самородки золота, которые иногда попадают при промывке в отвальную породу. Электронное устройство выполняет эту задачу настолько совершенно, что «отзывается» лишь на предметы из цветного металла и не реагирует на кусочки тросов, обломки бурового и ударного инструмента и на другие железные и стальные предметы.
Подобных примеров можно привести немало. Они наглядно показывают, как глубоко проникла радиоэлектроника в современное массовое производство.
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА ПОМОГАЕТ УЧЕНЫМ
Радиоастрономия
В течение тысячелетий люди пытливо исследовали Вселенную. Но изучать далекие миры Вселенной астрономам мешали атмосфера, окружающая Землю, и дневной свет. Атмосфера поглощает большую часть электромагнитных волн, приходящих из межзвездных пространств: часть невидимых ультрафиолетовых, инфракрасных и других лучей. В распоряжении астрономов оставалась только узкая полоска электромагнитных колебаний, относящаяся к видимому свету. Но и ею не всегда можно пользоваться: воздушные потоки вызывают мерцание звезд и ухудшают изображение, облачность и осадки нередко полностью срывают наблюдения. Солнечный свет препятствует наблюдению светил в дневное время.
Радио помогло астрономам создать принципиально новые средства исследования, приведшие к замечательным открытиям.
В начале второй мировой войны учеными было обнаружено, что радиолокационные станции, расположенные на восточном берегу Англии, не в состоянии обнаруживать самолеты противника в утренние часы, особенно если самолеты появляются низко над горизонтом. Обнаружить их мешали мощные радиопомехи неизвестного происхождения.
После изучения этого явления выяснилось, что источником радиопомех было Солнце. Позднее установили, что радиоизлучением обладает не только Солнце, но и Луна, а также межзвездный газ (например, водород) и некоторые туманности.
Земная атмосфера оказалась прозрачной не только для видимого света, но и для радиоволн. Она пропускает радиоволны длиной от 1 сантиметра до 15–20 метров. Так возникла новая наука — радиоастрономия.
За десять лет исследований радиоастрономы сделали уже много открытий. Наблюдая радиоизлучение Солнца, ученые установили, что оно содержит радиоволны от нескольких миллиметров до 10–15 метров и достигает наибольшей величины в годы максимума солнечной деятельности.
