Материал: Инновационные технологии и оборудование. Межвузовский сборник научных трудов. Пачевский В.М

Анализ логической схемы позволил определить технологические ограничения при обработке различных материалов. При обработке диэлектриков значимой величиной выступает уровень механических свойств матрицы, который соотносится с ударным воздействием кавитационных струй газожидкостной смеси, вызывающим эрозионное разрушение. Формообразование в электропроводящих материалах требует введения детерминированных режимов, компенсирующих взаимовлияние анодных характеристик арматуры, и матрицы с целью предотвращения растворения матрицы при растворении арматуры.

КОМФА в электропроводящих материалах основана на закономерностях анодного растворения арматуры с одновременной пассивацией материала матрицы. Например, электрохимическая природа процесса определяет увеличение скорости растворения вольфрамокобальтового твердого сплава в нейтральном электролите при достижении потенциалом ячейки значения потенциала анодно - анионной активации. При меньших значениях потенциала фиксируемый выход металла матрицы по току практически равен нулю, а весь ток ячейки расходуется на формирование пассивирующей пленки и эффективное растворение арматуры.

Объединение пары металлов в армированную заготовку производится на основе анализа сравнительных поляризационных кривых. Наличие области потенциалов, при которых происходит образование устойчивого слоя окисла на стенке канала и активное растворение арматуры, позволяет сделать заключение о реальности технологического армирования.

Реализация предпосылок рабочей модели позволила

растворения арматуры и подача электролита в полости большой глубины при выполнении качественно-точностных требований к деталям.

Расширение области применения КОМФА сдерживалось ограниченной геометрией арматуры, которая представляла собой сортовые профили малой площади сечения. Авторами была решена данная проблема посредством использования проволочного каркаса заданной конструкции и навивки на него проволоки диаметром 0,05- 0,13 мм. При необходимости изготовления полостей с высоким

123

уровнем требований к поверхности, каркасная арматура подвергалась газовой металлизации.

Наши эксперименты показали близость технологических результатов при использовании каркасной и сортовой арматуры. Отдельно были проведены исследования по оптимизации сочетания металла каркаса, навивки и металлизирующего порошка.

Номенклатура материалов матриц и арматуры определялась на основе анализа реальных производственных деталей с глубокими каналами и результатов исследований анодного растворения арматуры в различных технологических ячейках. В состав исследованных керамик входили корундовая, муллитокорундовая, стеатитовая, форстеритовая, цельзиановая, цирконовая и некоторые

ВК, ТК, ТТК, ТНМ. Для арматуры и навивки применялись вольфрам, молибден, ниобий, различные стали, медь, латуни, нихром. Рекомендуемый металлизирующий порошок содержит основу из латуни, меди или нержавеющей стали.

ВЗАИМОСВЯЗЬ ОБЪЕКТОВ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ЭКСПЛУТАЦИОННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Бойков Е.А.

Для описания установленных взаимосвязей объектов композиционных полимерных материалов (КПМ) воспользуемся следующей методикой. Представим, что процесс формирования есть функция, связывающая вход Х, воздействие W и выход Y. При этом есть определенная структура Str и множество параметров Р={Р1,Р2,

... Рk }. Процесс преобразования (формование, спекание,

склеивание, полимеризации) обозначим как ПФ. На входе имеем различные элементы в виде материалов Ма так-то: волокна Вл1,

124

пленки Пн1, наполнитель Нл1, клеевую связку Кс1. Процесс ПФ имеет объекты-состояния: ПФ1 – формирование заданной

конструкции, определяющей расчетные значения будущего материала; ПФ2 – элементы технологического регламента; ПФ3 –

свойства оборудования и его внутреннее устройство. Физико – механические параметры материала (это выход Y) определяют: износостойкость Ист1, прочность Пн1, стабильность свойств во

времени Ст1.

Представим процесс формирования в матричной форме, как систему состоящую из следующих подсистем. Первое, свойства конструкционного порядка СК ={Ма1,Вл2, Пн3... ПФN }. Второе,

управление протеканием процесса формирования Str КПМ, это - УП ={ПФ1,ПФ2,... ПФК; выходные параметры процесса Y={Ист1,

Пн1... СтМ }. Исходя из условий минимизации и достаточного учета входных и выходных параметров ограничим, при этом N=К= М=3.

У процесса есть общий вектор КПМ, являющийся выходным показателем процесса формирования, поэтому получим

НС1 КПМ = НС2

НС3 ,

где НС1, НС2 , НС3 есть требуемый набор(1,2,3,) свойств

(НС) материала. Численные коэффициенты представленных взаимосвязей, определяются на основании экспериментальных данных или расчетно-теоретическим путем, выразив матрицей.

125

УДК 621.9.047.7

СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ОБЪЕКТОВ КОМПОЗИЦИОННЫХ СТРУКТУРИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ЭТАПАХ ИХ СОЗДАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Бойков Е.А.

Существует проблема конструирования композиционных полимерных материалов с заданными свойствами. Помимо всего прочего, трудности заключаются в отсутствии общепринятого теоретического обоснования количественных и качественных критериев и теоретических разработок, которые могли бы научно обосновать требования к связующему, наполнителю и арматуре. В настоящее время, даже зная физические характеристики полимерного связующего, наполнителя и элементов арматуры, пока еще нельзя с достаточной точностью предсказать свойства композиционного материала заданного состава, тем более его конкретных параметров. Такое положение вызывает необходимость иметь обоснованную систематизацию основных объектов композиционных полимерных материалов (КПМ).

Исходим из следующих соображений. Есть понятие структура Str объекта, которая представляет собой множество объектов Е (I) с конкретными элементами (e1,e2, ... en) и множество

отношений R (Y) с конкретными взаимосвязями (r1,r2, ... rn), где I,Y=1,N. Следовательно, структуру композиционного материала StrКПМ можно записать в виде выражения:

Учитывая специфику КПМ, в том числе слоевую структурную неоднородность тонких пленок (из которых могут состоять КПМ или в составе которых они имеются), следует ввести некоторые разграничения в понятиях объекты КПМ, структура КПМ, структурирование в КПМ и другие.

Примем, что между собой объекты связаны

(взаимодействуют) в рамках вышеуказанного понятия StrКПМ . Целенаправленное управление объектами и взаимосвязями

126

обеспечивающие получение материала с заданными свойствами на всех стадиях жизненного цикла продукта, будем называть (ЦУС) – целенаправленное управление структурой. Действия, приводящие к изменению материала или его свойств – это структурирование. Материалы, включая КПМ, подвергшиеся разнообразным действиям, называем структурированные композиционные материалы (СКМ).

Считается, что КПМ можно рассматривать как самостоятельные конструкции, а процесс конструирования включает, по крайней мере, два этапа: расчетно-аналитический и экспериментально-технологический. По нашему мнению, следует расширить эти представления. Так, прогнозирование свойств КПМ на стадии идей вызывает необходимость создания программы действий на этапах расчета, технологий изготовления, поддерживающих идею действий по стабилизации свойств (ДССВ). После получения заданной структуры, введение корректирующих воздействий на материалы в процессе его эксплуатации (КРВ), позволяют ввести известное понятие жизненный цикл изделия (ЖЦИ) для КПМ.

Введем для ЖЦИКПМ уровни. Первый - обозначим его

IYЖЦИ КПМ. Он включает процесс проектирования требуемых свойств посредством составления особых конструкций внутреннего устройства компонентов КПМ, например, это: а) металлополимерные КПМ (наполненные композиции); б) композиты на основе фторопласта-4 с пространственно замкнутым каркасом; в) тонкослойные пленочные или комбинированные покрытия подложек и т.д. Этот процесс входит в этап расчета и анализа свойств, а также направленных действий по формированию Str с заданными (теоретически обоснованными) свойствами.

Второй - IIYЖЦИ КПМ, включает действия, определяющие реализацию технологии изготовления материала. Это могут быть технологические регламенты склеивания, прессования, термообработок, проведение операций магнитной обработки, радиационного облучения.

Третий этап - IIIYЖЦИ КПМ описывает процессы, протекающие (вводимые) на этапах поддержания требуемых свойств на всех стадиях эксплуатации. Это могут быть действия по стабилизации эксплутационных свойств на стадиях после

127