CC BY
95
Секция
«ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ»
УДК 669.713.7
А. В. Алексеенко, М. А. Лалетин Научный руководитель - М. И. Россихина Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Аэрокосмический колледж, Красноярск
ПРОБЛЕМА ОБРАБОТКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Создание новых материалов, а наряду с этим разработки в области технологии изготовления деталей из этих материалов, будут играть ключевую роль в авиационных, космических и ракетных системах будущего, так как ведут к уменьшению массы конструкции, следовательно, к уменьшению объёма энергоносителей и стоимости конструкции.
Свою дальнейшую работу мы планируем вести в области создания таблиц режимов резания по обработке некоторых марок композиционных материалов, используемых на базовых предприятиях.
Современный технический прогресс требует от применяемых конструкционных материалов высоких эксплуатационных свойств. На смену традиционным материалам приходят композиционные материалы (КМ).
Композиционный материал - конструкционный (металлический или неметаллический) материал, в котором имеются усиливающие его элементы в виде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала.
КМ используется в узлах трения энергетических установок и транспортных машин, для изготовления различных деталей двигателей внутреннего сгорания, для изготовления силовых конструкций летательных аппаратов, искусственных спутников, теплоизолирующих покрытий космических аппаратов.
Процесс механической лезвийной обработки КМ имеет ряд особенностей и в настоящее время практически не изучен:
- отсутствуют методики оценки работоспособности режущего инструмента
- различие процесса резания при обработке вдоль и поперёк армирующих волокон, т.е. анизотропия свойств;
- при износе инструмента происходит расслоение материала, следовательно, сложно получить высокое качество поверхностного слоя;
- перерезание армирующих волокон приводит к разлохмачиванию поверхностного слоя;
- низкая теплопроводноть КМ приводит к перераспределению теплоты при отводе её из зоны резания: большая её часть отводится в инструмент, следовательно стойкость режущего инструмента снижается;
-невозможность применения смазочно - охлаждающих жидкостей, так как большинство КМ обладает высоким влагопоглощением и применение СОЖ ведёт к дополнительной операции - сушке изделия -или вообще недопустимо.
Кроме этого все полученные данные по режимам обработки являются коммерческой тайной предприятия разработчика.
Процесс обработки КМ совершенно отличается от традиционных методов обработки металлов. Основными проблемами при обработке изделий из композиционных материалов являются:
- повышение производительности обработки;
- достижение требуемого качества поверхностного слоя
- обработка резанием конструкций малой жесткости;
- обеспечение стружкодробления;
- увеличение периода стойкости режущего инструмента.
Нами были изучены и проанализированы следующие методы обработки КМ резанием.
1. Метод обработки резанием с технологическим заполнителем, применительно к нежестким конструкциям из КМ.
2. Частным случаем этого метода является способ резания с заморозкой. Каркас в этом случае пропитывается в вакуумной камере водой, замораживается в криостате, заполненным жидким азотом (77 К), после чего в замороженном состоянии подвергается всем необходимым операциям резания.
3. Широколезвийная обработка: использование для удаления припуска с заготовки инструмента с длиной режущей кромки 100-300 мм и более.
4. Метод точения с предразрушением срезаемого слоя: производят предварительное деформирование срезаемого слоя дополнительным механическим устройством, например нагружающим роликом.
5. Способ резания с дополнительным технологическим покрытием: при обработке поверхности заготовки в окончательный размер образовавшийся ворс связывают нанесением твердеющего технологического покрытия, которое затем удаляют при втором проходе инструмента в тот же размер.
Исследованные методы механической обработки КМ нетрудоемкие, их реально внедрить в уже существующее производство без каких либо существенных капиталовложений.
Секция «Сварка летательньш аппаратов и родственнее технологии»
Режимы резания при точении текстолита проходными резцами
Глубина резания t, мм Скорость резания м/мин, для подачи S, мм/об
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,40 0,50
0,5 1177 1135 1095 1070 1057 1022 999
1,0 730 703 678 663 655 633 620
1,5 550 530 509 499 492 476 465
2,0 450 434 416 408 404 391 381
2,5 382 369 357 345 333 331 325
3,0 - 324 313 305 301 293 286
4,0 - - 257 252 249 240 235
5,0 - - 213 208 206 198 195
Свою дальнейшую работу мы планируем вести в области создания таблиц режимов резания по обработке некоторых марок КМ, используемых на базовых предприятиях.
Библиографические ссылки
1. Кулезнев В. Н. Шершнев В. А. Химия и физика полимеров. 2-е изд., перераб. и доп. М. : КолосС, 2007.
2. Ильченко С. И., Гуняев Г. М., Румянцев А. Ф. и др. Изостатическое формование полимерных композиционных материалов // Авиационные материалы и технологии. М. : ВИАМ, 2002.
3. Батаев А. А., Батаев В. А. Композиционные материалы: строение, получение, применение : учебник. Новосибирск : Изд. НГТУ, 2002.
4. URL: http://hccomposite.com/sectors/126/.
5. URL: http://www.rusnanonet.ru/news/61113/.
6. URL: http://www.aero-knowledge.com/.
7. URL: http://www.ximicat.com/ebook.php?file= simamura_teh.djvu&page=33.
© Алексеенко А. В., Лалетин М. А., 2013
УДК 537.86
А. О. Афонин1, А. В. Угрюмов1 Научный руководитель - А. А. Лексиков2 1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск 2Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН, Красноярск
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МИКРОПОЛОСКОВЫХ РЕЗОНАТОРОВ ПРИ КРИОГЕННЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Исследовано влияние криогенных температур на свойства микрополосковых резонаторов (МПР). Установлено, что такое понижение температуры приводит к значительному увеличению собственной добротности и заметному изменению резонансной частоты МПР. Многократное термоциклирование не приводит к механическому разрушению МПР и изменению его свойств.
Микрополосковые резонаторы (МПР) - одни из наиболее универсальных и широко распространённых элементов, применяемых при реализации различных СВЧ устройств. Особенно часто они используются для реализации на их основе фильтров в радиоприемных и радиопередающих устройствах. Они миниатюрны и имеют малый вес [1].
Важным свойством фильтров является их избирательность (селективность). Для повышения селективности увеличивают число резонаторов в фильтре, однако при этом существенно возрастают потери в полосе пропускания вследствие сравнительно невысокой собственной добротности МПР [2]. Для уменьшения потерь используют МПР на основе ВТСП пленок [3], но они дороги, а фильтры на их основе очень
сложны в настройке. Поэтому для повышения собственной добротности МПР с полосковыми проводниками из меди следует понизить температуру фильтра, например, до температуры жидкого азота, при этом еще существенно понизятся тепловые шумы фильтра, что является важным фактором при использовании его во входных цепях приемной системы.
Целью работы является разработка и изготовление микрополосковых резонаторов на подложке из КШшша5880 (МПР-1 и МПР-2) и поликора (МПР-3 и МПР-4), исследование их свойств (собственной добротности и резонансной частоты) при комнатной температуре и температуре жидкого азота, а также их «живучесть» при многократном термоциклирова-нии.
