УДК 621.79.01
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
А.С. Видлацкий
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: vidlatskyandrei@yandex.ru
В работе обоснована актуальность изделий из металлополимерных композиционных материалов
Ключевые слова: композиционные материалы, волноводы, метрологическое обеспечение.
TECHNOLOGICAL MODES FOR MANUFACTURING PRODUCTS FROM METAL-POLYMER COMPOSITE MATERIALS
A.S. Vidlatsky
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: vidlatskyandrei@yandex.ru
The work substantiates the relevance ofproducts made of metal-polymer composite materials
Keywords: composite materials, waveguides, metrological support.
Прогрессивным направлением в развитии машиностроения является применение полимерных композиционных материалов. Производство легких материалов с улучшенными механическими и физическими свойствами - актуальная задача. В связи с этим исследования в области производства материалов из металлов, укрепленных углеродными наноструктурами, последнее десятилетие активно расширяются [1].
Композиционный материал - конструкционный (металлический или неметаллический) материал, в котором имеются усиливающие его элементы в виде нитей, волокон или хлопьев более прочного материала. Примеры композиционных материалов: пластик, армированный борными, углеродными, стеклянными волокнами, жгутами или тканями на их основе; алюминий, армированный нитями стали, бериллия. Объединяя объемное содержание компонентов, можно приобретать композиционные материалы с требуемыми значениями прочности, жаропрочности, модуля упругости, абразивной стойкости, а также производить композиции с надобными магнитными, диэлектрическими, радиопоглощающими и другими особенными свойствами.
Волновод - канал, способный поддерживать распространяющиеся вдоль него волны, поля которых сосредоточены внутри канала или в примыкающей к нему области. В канале волновода энергия передается электромагнитным полем, находящимся между проводниками, а не током, текущим по самим проводникам [2].
Металлополимерные композиты обеспечивают:
1) Уменьшение скорости роста усталостной трещины - в 5-100 раз;
2) Прибавку виброакустической выносливости - в 10 раз;
3) Уменьшение массы деталей - на 10-15%.
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2021. Том 2
Свойства композиционных материалов зависят от состава компонентов, их сочетания, количественного соотношения и прочности связи между ними. Армирующие материалы могут быть в виде волокон, жгутов, нитей, лент, многослойных тканей [3].
Металлическая фольга обеспечивает заданные значения электрических характеристик проводящего скин-слоя, изотропности и однородности этих характеристик.
Технический результат достигается за счет использования в волноводе полимерного композиционного материала (ПКМ) с высокой весовой эффективностью и термической стабильностью размеров - углепластика со структурой армирования волокон {0°/+45°/-45°/90°}.
Прочное крепление металлической фольги к внутренней поверхности волновода из армированного углеродным волокном пластика обеспечивается за счет адгезии, связующего, используемого в армированном углеродным волокном пластике, которое действует как адгезионное соединение по отношению к металлической фольге [4].
Технология изготовления трубы из ПКМ имеет следующие особенности:
1) В процессе работы, используется алюминиевая оправка (52х26х100 мм); толщина стенки 0,4 - 1 мм; Яа = 0,08 - 0,04 мкм; точность = 0,1 мм, рис. 1.
2) Фольгу наматывают на оправку рис. 2 и холодной сваркой склеивают по ребру, затем наносят ПКМ. Обматывают нитью и помещают в чехол с вакуумом рис. 3, далее в печь.
Опрадка
Рис. 1. Общий вид
Ьрцшсмпс справки
Рис. 2. Общая схема намотки ПКМ на заготовку
3) В печи происходит полимеризация при температуре 160-170 °С. Время нахождение изделия в печи 1=4 часа.
4) Помещаем в холодильник при -24 °С.
5) Проведение контроля качества: визуальный, метрологический. Измерения происходят с помощью специальных приборов табл. 1.
Таблица 1
Приборы для контроля технологических параметров_
№ Параметр Прибор Диапазон, класс точности
1 мм Нутромер индикаторный 844 KS От 1,5 до 80 Класс точности 1
2 мм Штангенциркуль ADA Mechanic 150 Pro От 0 до 150 Точность ± 0.03
3 мкм Двойной микроскоп МИС-11 Ra 0.005 - 40 мкм
Исходя из этого, технический результат - создание волновода с высоким КПД, стабильными геометрическими размерами (температурно-размерно-стабильный волновод) и стабильными электрическими характеристиками в широком диапазоне рабочих температур.
Библиографические ссылки
1. Голубкова Т. А., Короткова В.И., Золкина Т.Г., Гладышева Л.В. Концепции и основные принципы конструирования интеллектуальных материалов. Технология // Межотраслевой научно-технический сборник. Сер.: Конструкции из КМ. 2005. №2. С. 3-21.
2. Гуняев Г.М., Железина Г.Ф., Ильченко С.И. Слоистые металлополимерные композиты на основе алюминиевых и титановых сплавов // Авиационные материалы и технологии. 2002. Вып. Полимерные композиционные материалы. С. 50-58.
3. Антипов В.В., Сенаторова О.Г., Лукина Н.Ф., Сидельников В.В., Шестов В.В. Слоистые металлополимерные композиционные материалы // Авиационные материалы и технологии 2012. №Б. С. 226-230.
4. Войнов С.И., Железина Г.Ф., Павловская Т.Г., Волков И.А. Проблема контактной коррозии при создании слоистых металлополимерных композиционных материалов на основе алюминия и углепластика // Вопросы материаловедения. 2016. №1. С. 127-133.
© Видлацкий А.С., 2021