CC BY
1
Секция
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОИЗВОДСТВО ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ, КОСМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРОЕКТЫ»
УДК 539.612
ПОВЫШЕНИЕ АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ С ПОМОЩЬЮ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ
А. А. Албанов, Д. С. Вершинин, В. А. Ковалев Научный руководитель - А. В. Гирн
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнёва Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: albanov1999@mail.ru
В работе рассматривается способ увеличения адгезионных свойств алюминия при помощи микродугового оксидирования. Проводится испытание полученных образцов.
Ключевые слова: адгезия алюминия, микродуговое оксидирование, прочность клеевого соединения, испытание на сдвиг.
INCREASING THE ADHESIVE STRENGTH OF ALUMINUM ALLOYS
BY MICROARC OXIDATION
A. A. Albanov, D. S. Vershinin, V. A. Kovalev Scientific supervisor - A. V. Girn
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: albanov1999@mail.ru
The paper considers a method for increasing the adhesive properties of aluminum using microarc oxidation. The samples obtained are being tested.
Keywords: aluminum adhesion, micro-arc oxidation, adhesive joint strength, shear test.
Алюминий является весьма востребованным конструкционным материалом в области авиационной и ракетной техники, прежде всего благодаря своей малой плотности (2,7 г/см3), а также сравнительно высоким удельным прочностным характеристикам, технологичности, обрабатываемости и высокой коррозионной стойкости [1].
Одной из проблем использования алюминия в разработке космических аппаратов на АО «ИСС» является его высокий коэффициент линейного расширения (0,000023 на 1°С), который ухудшает адгезионные свойства алюминия. Для решения этой проблемы необходимо искусственно увеличить адгезионные свойства алюминия. Одним из наиболее перспективных способов является обработка алюминия микродуговым оксидированием.
МДО алюминия — это электрохимический процесс окисления поверхности алюминиевых сплавов в электролитной плазме с целью получения оксидных слоев (покрытий) [2-3].
Для проведения испытаний были взяты образцы алюминия B-1461 в виде прямоугольника толщиной 2 мм и шириной 20 мм. Одна часть образцов шлифовалась наждачной бумагой.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
Другая подвергалась микродуговому оксидированию. Для проверки проводились испытания на сдвиг.
Алюминиевые заготовки склеивались с углепластиковыми пластинами с такой же шириной. В качестве скрепляющего вещества был выбрал эпоксидный двухкомпонентный клей ВК-9. Площадь клеевого соединения составляла 300 мм .
Клеевой шов
15
70
125
Рис. 1. Схема клеевого соединения
Испытание на сдвиг проводилось при помощи разрывной машины Eurotest Т-50. Ниже в таблицах приведены результаты испытаний образцов.
Таблица 1
Результаты испытаний шлифованных образцов
№ пары склеенных образцов F , кН max т, МПа
1 2,5017 8,339
2 3,3594 11,198
3 4,0383 13,461
Среднее 3,2998 10,999
В табл 2. приведены результаты образцов в зависимости от режима МДО.
Таблица 2
Результаты испытаний образцов, подвергнутых МДО
№ пары склеенных образцов Параметры МДО F , кН тах т, МПа
Сила тока 1;, мин
На аноде, А На катоде, А
1 3 1 10 3,7536 12,512
2 2 2 7 3,6149 12,049
3 3 2 15 4,8921 16,307
4 2 2 15 4,5698 15,233
Среднее 4,2076 14,025
Секция «Проектирование и производство летательных аппаратов, космические исследования и проекты»
Исходя из полученных результатов, оптимальным был выбран режим МДО со следующими параметрами: сила тока на аноде: 3 ампера, сила тока на катоде: 2 ампера, время выдержки: 15 минут. Испытания образцов А1+А1 с оптимальными параметрами МДО приведены в табл 3.
Таблица 3
Результаты испытаний образцов Al+Al с оптимальными параметрами МДО
№ пары склеенных образцов F , кН max т, МПа
1 5,001 16,67
2 4,812 16,04
3 4,7193 15,731
4 4,2407 14,135
Среднее 4,6935 15,645
Для выяснения прочности самого клея были испытаны образцы А1+А1.
Рис. 2. Результаты испытаний всех образцов (среднее значение)
Испытания показывают, что применение МДО с оптимальными параметрами позволяет увеличить адгезионную прочность алюминия с углепластиком на 42% по сравнению с шлифованными образцами.
Библиографические ссылки
1. Современные алюминиевые и алюминий-литиевые сплавы / Антипов В.В., Клочкова Ю.Ю., Романенко В.А. // Авиационные материалы и технологии. 2017.
2. Современные технологии модификации поверхности материалов и нанесения защитных покрытий: в 3 т. Т. I: Микродуговое оксидирование. / Эпельфельд А.В., Белкин П.Н., Борисов А.М. и др. // М.; СПб.: Реноме, 2017. - 648 с.
3. Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование). / Суминов И.В., Эпельфельд А.В., Людин В.Б. и др. // М.: ЭКОМЕТ, 2005. 368 с.
© Албанов А. А., Вершинин Д. С., Ковалев В. А., Гирн А. В., 2022
