ВВЕДЕНИЕ 3
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 5
1.1. Сэндвич-панели с заполненным слоем из пеноалюминия 5
1.2. Существующие способы изготовления сэндвич-панелей с
заполненным слоем из пеноалюминия 8
1.2.1. Изготовление сэндвич-панели, заполненной пеноалюминием
методом порошковой металлургии 9
1.2.2. Изготовление сэндвич-панели с заполняющим слоем из
пеноалюминия методом литья 13
1.2.3. Изготовление сэндвич-панели с заполняющим слоем из
пеноалюминия при помощи пайки 16
1.2.3.1. Пайка 17
1.2.3.2. Особенности пайки алюминия и его сплавов 18
1.2.3.3. Сложности пайки пеноалюминия 21
1.3. Задачи магистерской диссертации 25
2. Методика исследования 26
2.1. Методика исследований пайки пеноалюминия 34
2.2. Методика исследований микрошлифов 67
3. Результаты исследований 76
3.1. Результаты исследования пайки пеноалюминия в вакууме 76
3.2. Результаты исследования пайки алюминия путем создания вакуума в
паяемом зазоре 84
3.3. Результаты исследования пайки сэндвич-панели пеноалюминия 91
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 99
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 100
Сложные композиционные материалы всегда представляли огромный интерес для исследования и для промышленности. Они решают многие инженерные проблемы, с которыми обычным материалам не справиться, и соединяют в себе такие характеристики, которые, на первый взгляд, не сочетаются. При этом любые попытки добиться в проектируемых конструкциях схожих комбинаций свойств, стандартными методами приводят к резкому увеличению себестоимости продукта, или к потере всей конструкцией других главных свойств.
Наибольшее распространение на сегодняшний день среди композитных материалов получили сэндвич-панели. Значительную популярность они обрели в строительной отрасли, но также их используют и в авиации, машиностроении, аэрокосмической отраслях. Зачастую сэндвич-панель имеет трехслойную структуру из двух внешних панелей и внутреннего слоя. Иногда панель может содержать и большее количество слоев, такие панели не имеют широкого распространения на рынке и производятся только для решения каких-то конкретных задач.
Материалы, из которых выполняют сэндвич-панели сегодня, достаточно разнообразны.
Внешние панели чаще всего представляют собой листы гладкого цельного и достаточно прочного материала, играющего роль несущей структуры, а внутренний слой обычно выполняют из легких пенистых материалов, обеспечивающих изоляционные свойства сэндвич-панелей.
В последние десятилетия появились особые металлоконструкции в виде сэндвич-панелей с металлическими сотовыми наполнителями. Такие панели способны выдерживать большие нагрузки при незначительном увеличении массы всей конструкции.
Совсем недавно появился новый высокотехнологичный материал, постепенно внедряющийся в различные отрасли промышленности и сферы жизни людей, вспененный алюминий его еще называют пеноалюминий или пористый алюминий, эти названия с почти равной частотой встречаются в научных изданиях. Мы же будем называть его пеноалюминий. Сегодня этот материал довольно дорог, а его промышленное производство налажено лишь на нескольких заводах в мире, но уникальная комбинация его характеристик и большой спектр возможного применения сулят ему большое будущее.
В результате проведенных исследований и вследствие необычных свойств пеноалюминия ученые пришли к выводу, что одним из лучших способов использования данного материала, при котором он мог бы реализовать все свои положительные стороны, является применение его в качестве наполнителя в сэндвич-панелях.
Неразъемные крупногабаритные изделия из алюминия на сегодняшний день соединяют преимущественно сваркой. Сварка, несмотря на явные преимущества по сравнению с пайкой, имеет существенный недостаток - невозможность создания широких протяженных швов, например для создания сэндвич-панели с заполненным слоем из пеноалюминия.
Целью данной магистерской диссертации является исследование возможности пайки пеноалюминия.
Определили возможность получения соединения алюминия и пеноалюминия в системе Al-Zn.
Выяснилось, что соединения получаются в тех вариантах технологического процесса, где вакуум создается в месте паяемого зазора при помощи вакуумного насоса. Наличие магния в паяемой зоне способствует пайке. Поэтому применение магнийсодержащих сплавов желательно.
Во время всего процесса пайки необходимо сохранять горизонтальное положение образца, излишки припоя способны приводить к прожогам стенок конструкции.
Исследование не окончательное, требует дополнительных опытов. Еще не опробованы все возможные способы пайки алюминия. К их числу можно отнести пайку в парах магния, высокотемпературная пайка в вакууме и другие способы.
Дальнейшие исследования позволят в дальнейшем ответ, возможно и экономически оправдано ли применение контактно-реактивного плавления цинком при производстве сэндвич-панелей, заполненных пеноалюминием.
