Статья посвящена исследованию условий эксплуатации и совершенствованию свойств и характеристик углепластиков. Одним из современных методов придания углепластикам новых свойств является использование углеродных тканей (лент) с предварительно нанесенным на них металлическим покрытием. Целью настоящей работы являлось исследование влияния электрического поля на углеродные ленты с медным покрытием. Для повышения надежности и прочности материалов при нанесении на поверхность углеродной ленты медного покрытия использована вакуумная технология магнетронного распыления. Приведены результаты экспериментальных исследований углеродных лент с медным покрытием, соединенных между собой ультразвуковой сваркой. Определены режимы сварки и значения температур в зоне сварки. Экспериментально установлено, что имеет место расплавление медного покрытия при температурах выше 370?°С, что существенно ниже, чем у меди. Проведено моделирование в программе COMSOL Multiphysics и определены значения температур, возникающие в процессе сварки на поверхности углеродной нити и медного покрытия. Сделан вывод о том, что с помощью технологии ультразвуковой сварки возможно соединить между собой углеродные ленты с нанесенным на них медным покрытием. Экспериментальные и теоретические результаты показали, что наличие на углеродной ленте медного покрытия способствует повышению качества углеродной ленты. В результате расчетов было установлено, что температура медного покрытия на 3?% выше, чем углеродной нити.
The article is devoted to the study of operating conditions and the improvement of the properties and characteristics of carbon plastics. One of the modern methods of imparting new properties to carbon plastics is the use of carbon fabrics (tapes) with a metallic coating previously applied to them. The purpose of this work was to study the effect of the electric field on carbon tapes with copper coating. To increase the reliability and durability of materials when applied to the surface of a carbon ribbon of copper coating, vacuum technology of magnetron sputtering is used. The results of experimental studies of carbon tapes with a copper coating interconnected by ultrasonic welding are presented. Welding modes and temperatures in the welding zone are determined. It was established experimentally that there is a melting of the copper coating at temperatures above 370?°C, which is significantly lower than that of copper. The simulation was carried out in the COMSOL Multiphysics program and the temperatures occurring during the welding process on the surface of the carbon filament and the copper coating were determined. It was concluded that using ultrasonic welding technology it is possible to interconnect carbon tapes coated with copper. Experimental and theoretical results have shown that the presence of a copper coating on a carbon tape contributes to an increase in the quality of the carbon tape. As a result of calculations, it was found that the temperature of the copper coating is 3?% higher than that of the carbon filament.
1. Баженов С.Л., Берлин А.А., Кульков А.А., Ошмян В.Г. Полимерные композиционные материалы. Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2010. 352 с.
2. Каблов Е.Н. Становление отечественного космического материаловедения // Вестник Российского фонда фундаментальных исследований. 2017. № 3 (95). С. 97–105.
3. Цибизова Т.Ю., Гузева Т.А. Системы автоматического управления технологическими процессами отверждения изделий из полимерных композитов // Клеи. Герметики. Технологии. 2015. № 5. С. 35–40.
4. Баурова Н.И., Зорин В.А. Применение полимерных композиционных материалов при производстве и ремонте машин: учеб. пособие. М.: МАДИ, 2016. 264 с.
5. Баурова Н.И., Зорин В.А. Технологическая наследственность при производстве деталей машин из полимерных композиционных материалов: монография. М.: МАДИ, 2018. 220 с.
6. Петрова А.П., Малышева Г.В. Клеи, клеевые связующие и клеевые препреги: уч. пособие / Под общ. ред. Е.Н. Каблова. М.: ВИАМ, 2017. 472 с.
7. Берлин Е.В., Сейдман Л.А. Ионно-плазменные процессы в тонкопленочной технологии. М.: Техносфера, 2010. 528 c.
8. Гайнутдинов Р.Ф., Гайсин А.Ф. К вопросу применения низкотемпературной плазмы для обработки текстильных материалов // Вестник Казанского технологического университета. 2017. Т. 20. № 2. С. 72–73.
9. Гарифуллин А.Р. Исследование воздействия высокочастотного емкостного разряда, применяемого для повышения адгезионных взаимодействий в композиционных материалах, на рельеф и структуру углеродных волокон // Вестник Технологического университета. 2016. Т. 19. № 19. С. 104–105.
10. Нелюб В.А. Технология металлизации углеродных тканей и свойства углепластиков на их основе // Технология металлов. 2018. № 3. С. 7–10.
11. Нелюб В.А. Оценка влияния металлизации поверхности углеродных лент на механические характеристики элементарных нитей // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2018. № 4. С. 2–6.
12. Горберг Б.Л. Современное состояние и перспективы использования плазмохимической технологии для обработки текстильных материалов // Текстильная химия. 2003. № 1. С. 59–68.
13. Gorodetskii M.A., Nelyub V.A., Malysheva G.V., Shaulov A.Y., Berlin A.A. Technology of forming and the properties of reinforced composites based on an inorganic binder. Russian Metallurgy (Metally). 2018 (13). Р. 1195–1198.