Изготовление волноводных элементов из металлополимерных композиционных материалов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

I. V. Trifanov, L. S. Malko, A. V. Sutygin, J. V. Nepogodeva Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

EXPERIMENTAL RESEARCHES OF THE ESTIMATION OF TEMPERATURE LOADINGS ON THE TOOL AT ROTATIONAL SHARPENING

Results of experimental researches are resulted according to temperature loadings on the tool at rotational sharpening external screw surfaces of details of machine are presented in the article.

© Tpn^aHOB H. B., MantKo .n. C., CyraraH A. B., HenorogteBa ro. B., 2011

УДК 621.38

И. В. Трифанов, Л. И. Оборина, Б. Н. Исмаылов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ВОЛНОВОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Представлены условия изготовления волноводов КВЧ-диапозона из металлополимерных композиционных материалов.

К волноводам, работающим в КВЧ-диапазоне, при изготовлении их из полимерных композиционных материалов (ПКМ) предъявляются требования по размерной и структурной стабильности, а также обеспечению необходимой точности, шероховатости рабочей поверхности и электрической проводимости канала. Кроме того, для создания высокоэффективных волноводных элементов, работающих в КВЧ-диапа-зоне, необходимо, чтобы коэффициент отражения высокочастотной энергии по мощности был не менее 0,98 на частоте 60 ГГц. В связи с этим перспективным представляется создание многослойных металлопо-лимерных композиций с высокой поверхностной электропроводимостью. Для достижения изложенных требований необходима разработка эффективных методов формообразования изделий из ПКМ. При изготовлении деталей волноводов из ПКМ одним из главных технологических параметров является вязкость связующего, так как она определяет степень пропи-тываемости материала, условия его смачиваемости и содержание связующего. Величина вязкости связующего зависит от температуры и времени переработки ПКМ в конструкции изделия и определяется по формуле [1]

В = то ехр(Ел /ЯТ)К,[ехр(-£, /ЯТ)]-х, (1)

где д - вязкость; т - время переработки; Т - температура; д0, К0 -константы; Еп, Ек - эффективные энергии активации процессов течения и отвердения связующего; Я - универсальная газовая постоянная.

Уравнение (1) позволяет для связующих построить диаграмму вязкость - температура - время, необходимые для оптимизации условий переработки. Установлено, что эффективная энергия гелеобразования связующего Ед уменьшается с увеличением интервала

рабочей температуры Т (при повышении температуры в интервале 40 оС Ед уменьшается на 8,5 КДж/моль для связующего ЭДТ-10). Использования критерия Бейли позволяет рассчитывать температурно-временные режимы промежуточной обработки ПКМ при изготовлении волноводов и вводить ограничения на время намотки материала ПКМ:

=1,

{ х(Т)

где хк - критическое время, х(Т) - функциональная зависимость, определяемая экспериментально.

Учет зависимых, отражающих реологические свойства связующих, позволяют оптимизировать процесс изготовления волноводов. В результате проведенных исследований установлено, что для обеспечения низких потерь при прохождении волны и требуемого коэффициента отражения необходимо иметь высокотокопроводящее покрытие рабочей поверхности толщиной не менее 2,5 мкм. В качестве таких покрытий могут быть использованы никель, молибден, медь, алюминий, серебро, а также металлические пленки. Создание многослойных металлополимерных конструкций волноводов позволяет обеспечить раз-меростабильные геометрические параметры, что может быть получено при низком температурном коэффициенте линейного расширения (1-2)-10-6 1/оС.

Библиографическая ссылка

1. Сидоров О. Н., Юсупов М. А. Оптимизация технологических параметров переработки эпоксидных связующих при создании изделий и композиционных материалов // Конверсия в машиностроении. 2002. № 2. С. 99-102.

Решетневские чтения

I. V. Trifanov, L. I. Oborina, B. N. Ismailov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

PRODUCTION OF WAVEGUIDE ELEMENTS OF METALCOMPOSITE MATERIALS

The authors describe the conditions of manufacture of waveguides EHF-band of metal-composite materials.

© Трифанов И. В., Оборина Л. И., Исмаылов Б. Н., 2011

УДК 621.38

И. В. Трифанов, П. А. Перфильев, Л. И. Оборина, И. В. Стерехов

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТОКОПРОВОДЯЩЕГО ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ТРУБ ВОЛНОВОДОВ МЕТОДОМ МНОГОСТОРОННЕГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ

Рассмотрена связь механических параметров механизма формирования токопроводящего поверхностного слоя каналов волноводов при изготовлении их методом многостороннего деформирования.

При изготовлении труб волноводов КВЧ-диапо-зона методом многостороннего деформирования происходит ступенчатое обжатие и протягивание трубчатой заготовки инструментом дорном, формирующим канал. Осуществляется безстружечнный точный метод обработки, который основан на способности пластичных металлов приобретать под действием давления остаточные деформации без разрушения металла заготовки, но с изменением первоначальных размеров профилируемого канала волновода и толщины его стенок [1].

В качестве деформирующих элементов используются ролики роликовой фильеры. Таким методом за несколько проходов можно получить весьма точный и с низкой шероховатостью поверхности канал большой длины. Одновременно в процессе обработки происходит упрочнение металла, что требует между переходами проведения отжига в вакууме для повышения пластичности. При проектировании данного процесса нужна оценка механических параметров формирования токопроводящего скин-слоя. Во время формирования токопроводящего скин-слоя мерой искажения формы частицы поверхностного слоя в очаге деформации является интенсивность скоростей деформации сдвига [2]:

Q = J~ + су )2 + C + cz )2

-(Cz

+C )2 + 2(

I 2 . 2 ч

. + qyz + X

где Сх, Су, - скорость относительных удлинений; Чх, Чу, Ъ - скорости относительных сдвигов частиц в направлении координатных осей х, у, г.

Мерой, характеризующей накопленную деформацию частиц очага деформации за период времени проходов /0 - и, является степень деформации сдвига S, рассчитываемая по формуле

-1

S = J Qdt.

t = ^Ж -Sy)2 + (s -s)2 + (s-Sx)2 + 6« + T2 + T^)

Мерой напряженного состояния частицы поверхностного слоя служит интенсивность касательных напряжений т или интенсивность напряжений, которую вычисляют по выражению

Ст,- = \/3т ,

здесь

где стх, сту, стг - нормальные напряжения; тху, туг, тхг -

касательные напряжения на площадках, перпендикулярных координатным осям х, у, г.

Важной характеристикой напряженного состояния частицы в очаге деформации является показатель напряженного состояния Р, определяемый по формуле

Р —,

т

где ст = 1 (стх +сту +стг) - среднее напряжение.

Интегральным показателем, характеризующим состояние поверхностного слоя канала трубы волновода, является степень использования запаса пластичности металла ф, которая может изменяться от 0 до 1.

При ф = 1 в поверхностном слое канала волновода происходит зарождение трещин. Простейшая линейная модель, описывающая процесс разрушения частицы металла при использовании запаса пластичности, имеет вид

j = J

dQ Qn ( P)

= 1,