Анотація:
ОБ’ЄКТИ ДОСЛІДЖЕННЯ – в’язано-паяні мідні сітки із підвищеним ефектом дисипації енергії блискавки з використанням екологічно дозволених безсвинцевих припоїв.
МЕТА РОБОТИ – розробка науково-технологічних основ процесів виготовлення блискавкозахисних в’язано-паяних мідних сіток із підвищеним ефектом дисипації енергії блискавки з використанням екологічно дозволених безсвинцевих припоїв для виготовлення і ремонту елементів конструкцій із полімерних композитів у авіаційній техніці і вітроенергетиці.
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ - оптична мікроскопія, фізико-механічні випробування, визначення змочування методом лежачої краплі з застосуванням способу капілярної очищення розплаву краплі, визначення електричного опору припоїв та сіток 4-х точковим методом, розрядні випробування дією імітованої блискавки на сертифікованому стенді в НДПКІ «Молнія».
Робота обумовлена необхідністю забезпечення надійної безаварійної роботи об’єктів авіаційної техніки в грозових умовах та запобігання руйнуванню вартісних вітроагрегатів, зокрема, вітролопатей. Завдяки використанню безсвинцевого припою виконуються умови екологічно безпечного виробництва і застосування у виробничих процесах в’язано-паяних сіток та розширення комерційної спроможності їх використання в об’єктах техніки.
Розроблені безсвинцеві припої для покриття мідних мікродротів і технологія виготовлення в’язано-паяних мідних сіток з безсвинцевими припоями з оптимальними структурно-ваговими параметрами. Встановлено, що крайові кути змочування мідних дротів зменшуються у разі використання безсвинцевих припоїв SAC(=23) порівняно з припоєм ПОС-61 (=37). Показано, що використання безсвинцевих припоїв призводить до зменшення товщини припійних прошарків у петельних вузлах і дає можливість зменшення ваги блискавкозахисного сітчастого покриття. на 10-15%.
За результатами стендових розрядних випробувань імітованою блискавкою при нормованих імпульсних режимах встановлено ефективність використання нових струмовідвідних матеріалів з безсвинцевими припоями. КЛЮЧОВІ СЛОВА: БЛИСКАВКОЗАХИСТ, В’ЯЗАНО-ПАЯНІ СІТКИ, МІДНІ МІКРОДРОТИ, БЕЗСВИНЦЕВИЙ ПРИПІЙ, ДИСИПАЦІЯ ЕНЕРГІЇ, ВУГЛЕЦЕВІ ДИСПЕРСНІ ЧАСТИНКИ, МОДИФІКАЦІЯ ПОЛІМЕРНИХ КОМПОЗИТІВ.
Опис:
СКОРОЧЕНИЙ ЗМІСТ ВИСНОВКІВ РЕЦЕНЗЕНТІВ.
Тема роботи є дуже актуальною, оскільки вона присвячена вирішенню важливої проблеми для авіації і вітроенергетики – блискавкозахисту полімерних композиційних матеріалів, які ш ироко використовуються в літальних апаратах та вітролопатях вітроагрегатів.
Автори роботи на основі результатів досліджень, що проаналізовані в патентно-інформаційному звіті та літературному огляді, відзначили, що проблему блискавкозахисту полімерних композиційних матеріалів можна вирішити за рахунок поверхневої металізації композитів в’язано-паяними сітками із мідних мікродротів, оскільки саме такі сітки мають кращі фізико-механічні та електричні властивості порівняно із, наведеними в роботі, даними по сіткам із латуні, бронзи та ін.
Велику увагу в роботі приділено аналізу безсвинцевих припоїв на основі олова ивості мідних мікродротів, що покриті безсвинцевим припоєм та надані рекомендації щодо заміни шкідливого свинецьмісткого припою типу ПОС-61 на екологічно безпечний безсвинцевий припій.
В роботі проведено порівняльний аналіз електричних властивостей в’язано-паяних сіток із мідного дроту різного діаметру з використанням безсвинцевого припою та надані переконливі аргументи на користь використання у складі блискавкозахисної системи композитів сіток з більш високою електропровідністю. Представлені розрахунки та позитивні експериментальні результати захисної дії сіток-блискавковідводів від дії імітованого розряду блискавки.
Цікавою доробкою авторів є ідея введення в склад ламінатів вуглецьпластика електропровідних нанодомішок (1-2%), що сприяє електричній гомогенізації всієї блискавкозахисної структури. В роботі наведена схема вимірювання електроопору суспензії, що містить вуглецеві нанодомішки та надана формула розрахунку питомого електроопору вуглецевого матеріалу.
Робота має практичне втілення, підтвердження тому є Акт про участь в роботах по організації виробництва блискавковідводів, що не містять свинець.
В цілому авторами проведене корисне багатопланове дослідження і виконана цікава цілеспрямована робота, яка заслуговує позитивної оцінки.
В цілому авторами проведене корисне багатопланове дослідження і виконана цікава цілеспрямована робота, яка заслуговує позитивної оцінки.
Робота, що рецензується, є продовженням тематики Інституту з актуальної проблеми блискавкозахисту полімерних композитів. Автори звіту понад 10 років плідно працюють в напрямку науково-практичної реалізації результатів попередніх досліджень, які знайшли впровадження не тільки в авіаційній техніці, але й у вітроенергетиці. Об’єкти досліджень для цих галузей – блискавкозахисні в’язано-паяні сітчасті струмовідводи – не зважаючи на однакові структурні ознаки за формою чарунок сітки відрізняються побудовою і складом дротового джгута, з якого створюється сітчастий каркас. Проте вітролопаті, які треба захистити від блискавки порівняно, наприклад, з обшивкою сучасного літака не потребують суттєвих обмежень за масою. Тому для вітроенергетики шляхом досягнення дисипації енергії за рахунок дротяних сіток-стумовідводів можна більш вільно варіювати діаметрами дротів та типом припоїв, якими покриті мідні дроти і спаяні суміжні петлі.
В роботі проаналізовано характеристики декількох типів блискавкозахисних сіток, щоб їх раціонально використовувати для композитів. Проте головною проблемою, що вирішена в роботі стала заміна екологічно небезпечних, але технологічних олов’яно-свинцевих припоїв на припої на основі олова. Таким припоєм, що був рекомендований авторами роботи, визначений сплав SAC. Ця рекомендація з’явилася в результаті ретельного дослідження кута змочування мідних поверхонь та електропровідності припоїв.
Окреме дослідження, що проведено в роботі, присвячене раціональному використанню вуглецевих нанорозмірних частинок для регульованого впливу на електропровідність ламінатів, з яких складається композит. Саме градієнтна за електроопором ламінатна структура композитів, яка складає товщину композитної деталі, дозволяє здійснити регульований рівень діелектричних втрат у зв’язуючому. Це сприяє дисипації енергії розряду, особливо при імпульсних струмах блискавки. Було встановлено, що оптимальними концентраціями вуглецевих наночатинок у матриці (зв’язуючому) є 1-2 об.%.
Таким чином, в роботі доведено, що для ефективного блискавкозахисту конструкцій необхідно використовувати комбінований вплив в’язано-паяних сіток (для відведення значної кількості зарядів по поверхні вуглецьпластика) і вуглецевих наночастинок (для запобігання наскрізного пропалу композиту за товщиною).
Заміна в мідних блискавкозахисних сітках припою типу ПОС-61 на безсвинцевий SAC в результаті досліджень із змочування мікродротів і оптимізації електроопору дозволяє перейти на діаметр мікродроту 0,1 мм (при збільшеному обсязі його промислового виробництва) і досягти економії маси сітчастого струмовідводу (до 15%). Це є дуже важливим для їх використання в авіаційній техніці.
На наш погляд, авторами виконана дуже цікава робота, яка заслуговує позитивної оцінки.
ПРОПОЗИЦІЇ ПРО ПОДАЛЬШЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ.
Використання результатів роботи доцільно провести на підприємствах авіаційної і космічної галузей промисловості України, а також при створенні об’єктів вітроенергетики і нової техніки.