Создание покрытий с высокой излучательной способностью методами микродугового оксидирования Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Решетневскце чтения

системы уменьшается и коэффициент демпфирования. Но с увеличением угловой скорости проявляется эффект динамического гашения вибрации за счёт изменения соотношения вынужденной частоты к собст-

венной частоте упругой системы станка. Поэтому при назначении режимов резания с регулированием частоты вращения шпинделя следует учитывать оба фактора для снижения усталостной прочности материала.

Yu. V. Metelkin, K. E. Zhilina, D. V. Latyuk, I. A. Litvinov, Yu. A. Filippov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

VARIATIONS IN THE DAMPING PROPERTIES OF ANGULAR OSCILLATION MATERIAL ROTOR OF THE TECHNOLOGICAL MACHINE

Provided by a study of materials resistance during the milling of alloyed steel, to reduce the amplitude of vibration.

© Метелкин Ю. В., Жилина К. Е., Латюк Д. В., Литвинов И. А., Филиппов Ю. А., 2012

УДК 629.78.002.3

А. Е. Михеев, А. В. Гирн, Е. А. Копылов, Р. В. Алякрецкий

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

СОЗДАНИЕ ПОКРЫТИЙ С ВЫСОКОЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬНОЙ СПОСОБНОСТЬЮ МЕТОДАМИ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ

Предлагается способ повышения теплоотдачи алюминиевых радиаторов за счет создания на его поверхностях оксидного покрытия, нанесенного методом микродугового оксидирования.

В настоящее время задача энергосбережения является актуальной во многих сферах деятельности, в частности, это касается систем теплоснабжения. В последнее время при обогреве бытовых и промышленных объектов широко применяются секционные алюминиевые радиаторы для систем водяного центрального отопления различных конструкций, а также электрические панельные нагреватели. Достоинством таких нагревателей, по сравнению с чугунными и стальными радиаторами, является высокая теплоотдача, удобство монтажа и современный дизайн.

Наряду с указанными достоинствами, у них имеется недостаток, заключающийся в невысоком коэффициенте излучения (коэффициент излучения алюминия 0,1), в семь раз меньшем, чем у чугуна. Применение лакокрасочных покрытий для повышения коэффициента излучения снижает теплопроводность, что приводит к снижению теплоотдачи.

Для повышения теплоотдачи алюминиевых радиаторов предлагается на наружные и внутренние поверхности наносить покрытие из оксида алюминия, так как при этом значительно увеличится коэффициент излучения. Излучение оценивается поверхностной плотностью потока излучения Е. Способность тела излучать энергию можно охарактеризовать степенью черноты тела, которая зависит от природы тела, температуры, шероховатости поверхности, а для металлов - еще и от окисления поверхности. Оксидная пленка на металлической поверхности оказывает существенное влияние на ее степень черноты. Образование оксидов на полированной поверхности алюми-

ния приводит к увеличению ее степени черноты с 0,05 до 0,8 и более.

Одним из перспективных методов повышения эксплутационных характеристик поверхности изделий из алюминиевых сплавов является нанесение покрытий методом микродугового оксидирования (МДО). Формирование МДО-покрытий осуществляется микродуговыми разрядами в электролите при повышенных, по сравнению с традиционными способами электрохимического анодирования, значениях напряжения и плотности тока.

Авторами были проведены испытания (теплоотдачи) излучательной способности покрытий из оксида алюминия, имеющих разную толщину. Алюминиевые поверхности радиатора в состоянии поставки имеют степень черноты е = 0,1. На внешние поверхности теплоотводов радиатора наносили оксидное покрытие различной толщины.

Детали алюминиевого радиатора из сплава АД-1 (два коллектора и трубчатые секции) погружали в ванны со слабощелочным водным электролитом ^203+К0Н). Места соединения коллекторов с трубчатыми секциями, а также места предполагаемого соединения радиатора с внешними трубами, подводящими теплоноситель, изолировали фторопластовой пленкой.

Наносили покрытие детали теплоотводов радиатора при следующих режимах оксидирования: плотность тока i = 5-30 А/дм2; соотношение катодной и анодной составляющей тока ^/Д = 0,6; время обработки t = 10-60 мин.

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

Результаты измерений степени черноты

Толщина покрытия, мкм 3 5 10 15 20 25 30

Степень черноты, s 0,30-0,75 0,84-0,85 0,82-0,84 0,79-0,81 0,71-0,75 0,67-0,70 0,55-0,60

Измерения степени черноты производили на терморадиометре ТРМ-И (см. таблицу).

Экспериментальными исследованиями установлено, что при толщине покрытия от 5 до 10 мкм тепло-отводящая поверхность имеет самую высокую степень черноты: 0,82-0,85 с разбросом по поверхности образца не более 5 %.

При толщине покрытия менее 5 мкм степень черноты имеет большой разброс по поверхности образца (до 50 %), что объясняется неравномерным нанесением покрытия.

При увеличении толщины покрытия более 10 мкм наблюдается уменьшение степени черноты, обусловленное снижением теплопроводности покрытия, т. е. уменьшением температуры поверхности.

Таким образом, секционный отопительный радиатор из алюминиевого сплава с покрытием из оксида алюминия поверхностей теплоотводов толщиной 5-10 мкм имеет степень черноты, увеличенную до 0,85, что позволяет снизить площадь радиаторов-излучателей -уменьшить количество секций или снизить расход теплоносителя.

A. E. Miheev, A. V.Girn, E. A. Kopylov, R. V. Alyakretsky Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

CREATION COATING WITH HIGH EMISSIVITY BY MICROARC OXIDATION

In work propose a method of increasing the heat transfer of aluminum radiators at the expense of creation on its surfaces oxide coating by method micro-arc oxidation.

© Михеев А. Е., Гирн А. В., Копылов Е. А., Алякрецкий Р. В., 2012

УДК 593.3, 593.4

Е. Г. Пасько СП ЗАО «Bee Pitron», Россия, Санкт-Петербург

МНОГОУРОВНЕВОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ

Рассмотрены численное решение пространственных задач механики композиционных материалов, оценка значений эффективных механических характеристик, исследование процессов деформации и разрушения структурированных материалов и элементов конструкций.

Многоуровневое моделирование материалов является сочетанием различных методов, которые используются для разных масштабов пространства и времени и связаны едиными глобальными параметрами. Многоуровневые подходы к моделированию ма-териалов все больше переходят от описания идеализированных предельных случаев к почти полной характеристике исследуемой системы.

Современные технологии производства изделий из КМ позволяют создавать функциональные материалы с заданной внутренней структурой на микроскопическом уровне. Поэтому описываться различного вида воздействия (механические, температурные, электрические) должны путем применения экспериментальных методов материаловедения и механики на различных иерархических уровнях с использованием аналитических и численных методов для расчета макроскопических реакций компонента или структуры.

Областью исследования в настоящей работе являются композиционные материалы (КМ), которые широко применяются в высокотехнологичных отраслях промышленности: аэрокосмическая, судостроительная, энергетическая. В рамках многоуровневого подхода рассматривались методы гомогенизации внутренней структуры (Mori-Tanaka, Double inclusion homogenization scheme, Multi-inclusion homogenization) многокомпонентных КМ с учетом параметров составляющих фаз: виды включений и интерфейсной зоны (матрица/включение), процентное содержание наполнителя и интерфейсной зоны, ориентация наполнителя, распределение наполнителя по размерам и в объеме представительного образца. Численные решение задач получены с использованием континуальных подходов вычислительной механики. Выполнена оценка применимости методов осреднения для исследования макроскопических параметров. Проведен анализ корреляции полученных численных результа-