ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕТАЛЛОПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

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