CC BY
41
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2014. Технические науки
УДК 629.78.002
А. А. Дудкина Научный руководитель - С. С. Ивасев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ АЛЮМИНИЕВЫХ РАДИАТОРОВ
Описан способ повышения энергетической эффективности алюминиевых радиаторов путем нанесения покрытий методом микродугового оксидирования.
Разработка новых экологически чистых технологий нанесения высокоэффективных и надежных покрытий для защиты, упрочнения и повышения качественных характеристик металлических изделий, является одной из актуальных задач современной науки и техники. К ним же относятся вопросы энергосбережения и разработки новых технологий, направленных на увеличение потенциала отопительных приборов и снижение затрат на потребляемую энергию.
В настоящее время для обогрева жилых и общественных помещений широко применяются алюминиевые радиаторы конвекционного и инфракрасного действия, покрываемые термостойкими красками. У таких приборов теплоотдача достигает 880 Вт/м2. Существует ряд методов повышения теплоотдачи прибора посредством повышения коэффициента излучения. Достичь этого можно путем нанесения на алюминий, из которого изготовлен отопительный прибор, оксидного покрытия методом микродугового оксидирования (МДО) [1].
Микродуговое оксидирование - сравнительно новый вид поверхностной обработки и упрочнения главным образом металлических материалов, который позволяет получать покрытия с уникальным комплексом свойств, в том числе износостойкие, коррозион-ностойкие, теплостойкие и другие покрытия [2].
Были проведены эксперименты на модельном образце электрообогреватель «Теплофон ГТ 1,0», изготовленном из алюминия и покрытым эпоксидной краской. С помощью адаптированной формулы Сте-фана-Больцмана Е = е-с-(Тт4 - Тв4)-8 был произведен
расчет, а также сравнительный анализ теплоотдачи образцов, покрытого эпоксидной краской и с МДО покрытием [3]. Результаты расчетов: теплоотдача обогревателя «Теплофон 1Т 1,0» составила 870 Вт/м2, а обогревателя с МДО покрытием 3480 Вт/м2, то есть теплоотдача 2-го образца в 4 раза превышает первый. Предварительные результаты измерения излучатель-ной способности с помощью тепловизора БЫЯ 15 подтвердили данные расчеты.
Таким образом, при тех же характеристиках прибор с МДО покрытием может нагреть то же помещение за меньшее количество времени. Это снизит объем потребляемой энергии, затраченной на его работу, а значит, уменьшит материальные издержки организаций на отопление. Кроме того, оксидные пленки более износостойки, чем лакокрасочные, и выполняют функцию декоративного покрытия.
Библиографические ссылки
1. Патент РФ № 2457404 «Секционный радиатор отопления» / А. Е. Михеев, А. В. Гирн, С. С. Ивасев, Е. В. Вахтеев, А. А. Михеев. 12.07.2010.
2. Микродуговое оксидирование (обзор). Россия / И. В. Суминов, А. В. Эпельфельд, В. Б. Людин, А. М. Борисов. М. : Крит ; МАТИ им. К. Э. Циолковского, 2008. С. 4-30.
3. Киров С. А., Салецкий А. М., Харабадзе Д. Э. Изучение явлений переноса в воздухе : лабораторный практикум. М. : Изд-во МГУ, 2013. 16 с.
© Дудкина А. А., 2014
УДК 621.372.78
Р. А. Зобнин Научный руководитель - И. В. Трифанов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЗЕРКАЛ ЛУЧЕВОДА
Дано описание технологического процесса изготовления зеркала лучевода с размеростатичными параметрами на основе изготовления многослойной матрицы-оригинала методом центробежного литья эпоксидной смолы, нанесение на ее поверхность разделительного слоя каучука, осаждение электролитическим способом металлических покрытий с последующим прикрепляем каркаса из высокомодульного углепластика. Показан метод испытания зеркала на термостойкость при облучении электронным пучком.
Для создания волноводно-лучеводных линий, ра- ной базы, например, зеркал лучеводов с размероста-ботающих в миллиметровом диапазоне волн, необхо- бильными параметрами - ТКЛР (1...2)10-6 1/°С. дима разработка технологии изготовления элемент- На основе метода гальванопластики [1] мною была
Секция «Метрология, стандартизация, сертификация»
разработана технология изготовления зеркала лучево-да миллиметрового диапазона. Принципиальная схема технологического процесса включала несколько операций.
Изготовление зеркала лучевода выполнялось с использованием матрицы-оригинала. Для создания матрицы-оригинала применялся метод центробежного литья [2], который заключается в следующем; в чашу вращающуюся при помощи электропривода, с заданными размерами (0 200 мм), заливалась эпоксидная смола при температуре 20 °С. Вращение чаши способствовало равномерному распределению эпоксидной смолы по поверхности чаши. На полученную поверхность, наносили разделительный слой в виде кремнийорганического каучука, который, исправлял дефекты первого слоя, уточнял форму параболоида, а так же давал зеркальногнутую поверхность. Отверждение такого состава при комнатной температуре проходит за 1-2 суток, а при 120... 154 °С это возможно за 30 мин. Далее на подготовленный подслой заливали первый тонкий слой эпоксидного компаунда при температуре воздуха от +15 °С до +25 °С, температура основания изменялась от +15 °С до +25 °С, влажность основания до 4 %, относительная влажность воздуха была 85 %. Выпадение росы не допускалось. Время отверждения при 20 °С составляло 6 ч, затем наносили более толстый слой смолы с наполнителем для уменьшения усадочных явлений.
На полученную матрицу, предварительно промытую и обезжиренную, наносили тонкие слои металлической пленки методом гальванопластики:
- первый слой золота толщиной 3-5 мкм, наносился при следующих условиях :
а) в качестве электролита использовался цианистый калий - 20-22 г, вода - 1000 г;
б) золото - в виде дицианоаурата калия К[Ли(ОЧ)2];
в) температура электролита 65.70 °С;
г) плотность тока 0,13.0,2 А/дм2;
- второй слой меди наносился толщиной 2.3 мкм при условиях:
а) электролит - концентрированная серная кислота: 30-50 г, вода - 1000 г;
б) медный купорос 200 г.
в) рабочая температура электролита 18.25 °С;
в) плотность тока 1.2 А/дм2;
- третий слой никеля толщиной 3.4 мкм наносился с использованием электролита:
а) электролит - раствор: сернокислый натрий 50 г, сернокислый магний 30 г, хлористый натрий (чистая поваренная соль) 5 г, борная кислота 20 г, вода 1000 г.
в) сернокислый никель 140 г;
б) плотность тока 0,15 А/дм2.
После нанесения тонких пленок на поверхность полученной конструкции крепился каркас из высоко модульного углепластика типа ЬТМ 123/М551 Режи-
мы процесса: температура 1 = 100.120 °С; давление 15 МПа.
На последнем этапе выполнялось отделение полученного зеркала от подложки, изготовленной из эпоксидной смолы и кремнийорганического каучука. Отделение осуществлялось способом термоудара, за счет релаксации напряжений в системе подложка-зеркало (при 1 = -70°С).
Затем проводилось испытание полученного зеркала на термостойкость. Для этого испытываемое зеркало размещалось в вакуумной камере. На него электронной пушкой направлялся ускоренный пучок электронов. Тепло, выделяющееся в результате торможения электронов в приповерхностном слое отражателя, отводилось хладагентом, прокачиваемым по системе охлаждения зеркала. Для этой цели использовался замкнутый контур охлаждения зеркала. Деформации поверхности зеркала измерялись с применением ин-терферометрической системы путем измерения деформаций отражающей поверхностью. При этом ин-терферометрическая картина фотографировалась на фотопленку, а также записывалась на видеомагнитофон и регистрировалась на телеэкране монитора. Температура отражающей поверхности зеркала определялось с помощью термовизионной системы измерения температуры поверхности. Термограммы поверхности зеркала записывались на видеомагнитофон и экран запоминающего осциллографа, с которого производилось фотографирование. С целью непосредственного измерения температуры в отдельных точках зеркала использовались термодатчики, сигналы от которых подавались на цифровые милливольтметры. Для обработки получаемой информации использовалась цифровая вычислительная машина обработки информации и управления экспериментом со специальным процессором и телемонитором. Параметры электронного пучка, его положение на отражающей поверхности зеркала определялись с помощью системы датчиков для измерения параметров электронного пучка с вторичными приборами, а нагреваемая зона на зеркале ограничивалась с помощью экрана, охлаждаемого водой. [3]
Разработанный технологический процесс позволяет изготавливать зеркала лучеводов с малыми массово габаритными характеристиками и размерной стабильностью.
Библиографические ссылки
1. Стребков Д. С., Тверьянович Э. В. Концентраторы солнечного излучения. С. 26-29.
2. Способ изготовления форм для центробежной отливки деталей. Патент ЯИ 238126.
3. Устройство для испытания зеркал. Патент ЯИ 2090965.
© Зобнин Р. А., 2014
