ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термическое сопротивление клеевых соединений, обработанных в магнитном поле из "Теплообмен через соединения на клеях " Применение клеевых соединений в таких областях техники, как авиастроение, космическая техника, радиоэлектроника, предъявляет к этим соединениям целый ряд специфических требований. В частности, при применении клеевых соединений в теплонапряженных узлах требуется обеспечение соединения повышенной теплопроводности при сохранении оптимальных прочностных характеристик. В то же время известно, что наиболее распространенный способ повышения теплопроводности клеев путем их наполнения высокотеплопроводными порошками (см. гл. III) сопровождается резким снижением прочности и эластичности соединений. В связи с этим большой интерес представляет разработка способов искусственного формирования по толшине клеевой прослойки теплопроводящих структур из частиц металлического наполнителя при значительно меньших концентрациях последнего. Наиболее эффективна в этом случае обработка наполненных клеевых прослоек в магнитном и электрических полях, позволяющая управлять образованием структуры клеевой прослойки с заданными свойствами. [c.209] Одним из способов создания клеевых соединений с теплопроводной клеевой прослойкой является ориентация частиц металлического ферромагнитного наполнителя вдоль силовых линий магнитного поля. Создание подобных систем требует проведения комплексных исследований факторов, которые могут оказать влияние на формирование клеевых соединений с оптимальными теплофизическими и прочностными характеристиками. К числу таких факторов относятся концентрация, форма и дисперсность наполнителя, напряженность магнитного поля, вязкость композиции, режим отверждения и т. д. [c.209] Способ магнитной ориентации частиц наполнителя в клеевой прослойке наиболее эффективен при соблюдении следующих условий 1) наполнитель должен обладать ферромагнитными свойствами 2) клеевая композиция должна быть маловязкой 3) клеевая композиция должна иметь высокую скорость отверждения. [c.210] Для расчета термического сопротивления клеевой прослойки, обработанной в статическом магнитном поле, представим ее модель (рис. 5-1), введя допущения применяется монодисперсный ферромагнитный наполнитель, состоящий из частиц, по форме близких к сферическим под действием внешнего магнитного поля частицы наполнителя в полимерном связующем образуют однородные, выстроенные в направлении силовых линий поля, изолированные друг от друга, и равномерно распределенные цепочки. [c.210] Из выражения (5-6) видно, что число образовавшихся цепочек в клеевой прослойке зависит от площади склеивания, объемной концентрации и эквивалентного диаметра частиц наполнителя. [c.211] При оценке термического сопротивления клеевой прослойки с предварительно ориентированными в магнитном поле частицами наполнителя в феноменологическом приближении иренебрегаем влиянием целого ряда факторов. [c.211] Для высокотеплопроводных наполнителей термическим сопротивлением Rn даже в случае высокого наполнения можно пренебречь. [c.214] Использование в расчетной практике предлагаемых зависимостей предполагает известным значение радиуса пятна контакта между частицами наполнителя. Определение этой величины непосредственно в объеме клеевой прослойки сопряжено с определенными трудностями. Это-вызвано неопределенностью влияния целого ряда факторов на формирование контактной площадки между частицами наполнителя в среде связующего. Так, в процессе отверждения клеевой прослойки на величину площади контакта частиц оказывают влияние внутренние напряжения, возникающие в системе, напряженность магнитного поля, вязкость композиции, анизодиаметрич-ность и дисперсность наполнителя. Естественно, что теоретическое описание протекания такого процесса чрезвычайно сложно. Поэтому наиболее целесообразным представляется опытное определение приведенного радиуса контактного пятна между частицами для всей прослойки. [c.215] Ления склеиваемых элементов / я, т. е. [c.216] Здесь I — характерный размер склеиваемой поверхности со —удельная электрическая проводимость. [c.216] Можно полагать Л. 128], что влиянием на величину а наклепа, а в ряде случаев и токов растекания можно пренебречь. Наибольшую погрешность в определение а вносит наличие окисных пленок, поскольку в этом случае сопротивление отражает параметры не всего фактического контакта, а только свободной от окисной пленки части. В связи с этим наиболее надежным представляется непосредственное определение термического сопротивления клеевого соединения с наполненной прослойкой, обработанной в магнитном поле. [c.216] Измерение электрического сопротивления систем с клеевыми соединениями г производилось путем определения силы тока через образец и падения напряжения на участке образца. В целях проверки пригодности полученных расчетных зависимостей для термического сопротивления наполненной клеевой прослойки, обработанной в магнитном поле, была проведена серия экспериментальных исследований. Объектами исследования были клеевые композиции на основе полиэфирной смолы ПН-1 со стиролом в качестве полимеризуюш его растворителя, а также на основе эпоксидной смолы ЭД-5 и ПЭПА с диспергированными в них железным (карбонильный) Р-50 или никелевым (карбонильный) ПНК порошками. Склеивались стандартные образцы из стали 45 с поверхностями, обработанными шлифованием с последующей зачисткой шкуркой до 7а класса чистоты. Давление отверждения поддерживалось на у]ровне (2—3)-10 Па. Толщина клеевой прослойки выдерживалась в пределах 0,3 мм. [c.216] Такой характер изменения сопротивления Л в зависимости от Н объясняется тем, что образование достаточно плотной упаковки наполнителя в цепочечные структуры протекает с большей скоростью и при меньшей напряженности поля для системы с малой концентрацией наполнителя, в то время как для системы с более высокой концентрацией наполнителя при прежней максимальной напряженности поля построение плотной цепочечной структуры полностью не завершается. [c.219] Определенное влияние на характер изменения R в зависимости от Н оказывает температурный режим, при котором обрабатывается клеевая прослойка. На рис. 5-7 приводится семейство кривых R = f(H), полученных в процессе уменьшения напряженности поля со скоростью 20 Э/мин при различных температурах. Испытания проводились непосредственно на электромагнитной установке с образцами, специально приготовленными для одновременной обработки в магнитном поле при данной температуре и замера термического сопротивления в условиях нестационарного температурного режима. [c.219] Из характера расположения кривых видно, что чем выше температура жидкой композиции в условиях клеевой прослойки, тем при большем значении Н прослеживается начало повышения сопротивления R. Так, при 368 К начало повышения, R соответствует значению Я = = 780 Э, а при температуре 318 К значению Я = 430 Э. Полученные закономерности в изменении сопротивления R для неотвержденной прослойки в зависимости от Н при различной температуре объясняются тем, что с ростом температуры уменьшается магнитная индукция ферромагнитных частиц наполнителя, поэтому требуется большая величина Н для сохранения постоянного значения плотности упаковки частиц в цепочках. Следует отметить, что кривые зависимости R=f H) при различной температуре неотвержденной прослойки явно коррелируют с кривыми зависимости р=/(Я) [Л. 129] для блочных полимеров (р — удельное электрическое сопротивление). Это свидетельствует о единой природе особенностей ориентации частиц наполнителя и подтверждает предполагаемые причины и характер протекания этих процессов. [c.219] Экспериментальные данные, приведенные на рис. 5-8, подтверждают эти предположения. Так, для клеевых прослоек с наполнителем Р-50 в количестве 120 частей массы увеличение размера частиц с 9,5 до 44,5 мкм ведет к снижению термического сопротивления до 40%. Отсюда следует, что термическое сопротивление магнитообработанных клеевых прослоек зависит в основном от плотности упаковки наполнителя в цепочечные структуры, которая определяется дисперсностью наполнителя, а также напряженностью магнитного поля. [c.220] Одним из составляющих общего термического сопротивления магнитообработанных клеевых прослоек в соответствии с (5-15) является сопротивление, создаваемое окисными пленками на поверхности частиц наполнителя. Практический интерес представляет опытная оценка влияния этого сопротивления на общее сопротивление системы. С этой целью была проведена специальная обработка никелевого порошка ПНК, которая повысила его устойчивость к окислению. Порошок обрабатывался в течение 30 мин соляной кислотой с последующей промывкой в горячей дистиллированной воде. После этого порошок обезвоживался ацетоном и сушкой при температуре 383 К. [c.220] Температура отверждения 353 К / — для 120 частей 2 —для 180 частей. [c.221] Температура отверждения 3S3 К / — с исходным ПНК 2 —с ПНК после специальной обработки штриховая линия расчет по (5-12) с учетом (5-13) и (5-15). [c.221] Вернуться к основной статье