Лако-красочные материалы — производство

Высокая усталостная прочность клеевых соединений, обтекае­мость поверхностей клееных конструкций, стойкость к действию криогенных и повышенных температур, радиации и глубокого вакуума, возможность соединения разнородных материалов, сни­жение массы конструкций — вот те основные требования, которые предъявляются к клеевым системам, используемым при создании

Таблица 111.20. Применение клеев в космических летательных атУпаратах США

Космический аппарат

«Эксплорер»

«Маринер»

«Нимбу с»

Орбитальная астро­номическая обсер­ватория

Орбитальная гео­физическая обсер­ватория

«Пегас»

«Рейнджер»

Эпоксидный и поли-

Силоксановый Резиновый

Эпоксидный

Эпоксидно-полиамид­ный Эпоксидный

Полисилоксановый

Эпоксидно-полиамид — ный

Полисилоксановый

Эпоксидный

Эпоксидно-фенольный

Эпоксидный

Эпоксидный

Полисилоксановый

Эпоксидный

Эпоксидно-полиамид­ный

По лиси локса новый

Приклеивание элементов ячеек сол­нечных батарей Приклеивание клиньев к надувной

Оболочке конструкции Приклеивание прямоугольных квар­цевых призм к монтажным крон­штейнам; склеивание обшивок с сотовым заполнителем в трехслой­ной силовой оболочке; приклеива­ние основания солнечных панелей к. крепежной конструкции Изготовление основания панелей ло­пастей солнечных батарей Склеивание обшивок с сотовым за­полнителем в основании панелей солнечных батарей Приклеивание элементов солнечных батарей

Склеивание обшивок с сотовым за­полнителем в крышке платформы с оборудованием Приклеивание защитных стекол для линз фотокамер; крепление свин­цовой проволоки Склеивание обшивок с сотовым за­полнителем в основании панелей солнечных батерей Оклеивание обшивок с сотовым за­полнителем трехслойных панелей для крепления электронного обору­дования

Склеивание обшивок и сотового за­полнителя из фенольного стекло­пластика, а также обшивок и сот из алюминиевого сплава в контей­нерах для блоков приборов и элек­тронного оборудования Приклеивание электроклемм к пане­лям детекторов ловушки микро­метеоритов Приклеивание панелей с диодами к детекторным панелям и пенопла­стовых концевых муфт к силовым трубчатым элементам Приклеивание сегментов из бальзы к ограничителю ударов о поверх­ность Луны Склеивание деталей электронных при­боров

Склеивание деталей двигателя воз­вратной ступени; склеивание дета­лей солнечных батарей с полиэфир­ной пленкой Майлар

Продолжение табл. 111.20

Космический аппарат

Приклеивание элементов ячеек сол­нечных батарей к подложке, скле­ивание обшивок с сотовым запол­нителем в трехслойных панелях солнечных батарей; склеивание корпуса солнечных батарей; при­клеивание солнечных датчиков, ка­бельных зажимов и оборудования, устанавливаемого на кронштейнах; приклеивание прокладок, штепсель — . ных розеток, медных лент и муфт; выполнение силовых клеевых сое­динений в различных отсеках стан­ции

Крепление элементов солнечных ба­тарей, склеивание элементов систе­мы термического контроля

Ракет-носителей, искусственных спутников и больших космических кораблей. Клеи могут быть применены в строительстве кабин и контейнеров, при изготовлении элементов жесткости в силовых и вспомогательных соединениях, для крепления приборного оборудо­вания и. монтажа корпусов спутников и космических кораблей, при изготовлении и креплении элементов солнечных батарей, крепле­нии теплозащитных и других неметаллических материалов [233]. Не исключается также возможность применения клеев при мон­таже элементов космических станций или межпланетных косми­ческих кораблей [233].

Основными клеями для склеивания металлов и неметалличе­ских материалов в конструкциях космических устройств являются различные эпоксидные, кремнийорганические клеевые композиции, а также полиуретановые, резиновые и некоторые другие клеи.- В табл. 111.20 приведены данные, характеризующие применение клеев в космических летательных аппаратах США [7].

Важнейшей характеристикой клеевых соединений является прочность при криогенных температурах. В табл. II 1.21 приведены

Данные о прочности клеевых соединений на различных клеях при —250 °С [8, 234, 235].

Для соединения различных теплостойких материалов силового назначения в космических летательных аппаратах используются неорганические клеи. Это естественно, так как температура на поверхности таких аппаратов может достигать 1400 °С, в отдель­ных точках 2200 °С и кратковременно 9900 °С. Керамические клеи применяются для склеивания материалов в следующих узлах: корпуса картеров, приборные доски, маслопроводы, обшивки дви­гателей, электронная аппаратура, тормозные устройства [236]. Алюмофосфатные композиции применены в конструкции космиче­ского корабля «Джемини» [237]. В конструкциях космических ко­раблей, возвращающихся в плотные слои атмосферы, использует­ся керамическая сотовая конструкция [238].

Очень широко используются клеевые соединения в конструкции космического корабля «Аполлон». Командный отсек этого корабля представляет собой клееную герметическую сотовую конструкцию в форме усеченного конуса высотой 3,66 м. Отсек имеет внутрен­нюю обшивку из алюминиевого сплава 2014-Т6, алюминиевый сотовый заполнитель (сплав 5052-Н39) и наружную обшивку из сплава 7075-Т6, соединенные между собой эпоксидно-фенольным клеем [239].

Теплозащитный экран «Аполлона» состоит из стальной нержа­веющей паяной конструкции, перекрытой снаружи эпоксидно-но — волачнофенольным коксующимся теплозащитным материалом, за­литым в стеклопластиковый сотовый заполнитель. Теплозащитный материал приклеивается эпоксидно-фенольным ‘ клеем. На этот материал с помощью невысыхающего липкого клея снаружи кре­пится терморегулирующее покрытие из алюминированной поли­эфирной пленки Майлар и полиимидной пленки Кэптон. Стартовое теплозащитное покрытие," расположенное поверх всей этой конст­рукции, обеспечивает защиту на начальных стадиях разгона раке — ты-носителя. Это покрытие состоит из теплостойкого полиамидного обтекателя, к наружной поверхности которого эпоксидным клеем прикреплена корковая теплоизоляция.

Для упрочнения и герметизации командного отсека «Аполлона» около 700 деталей, включая угольники, кронштейны и сложные фитинги, прикреплены к поверхности кабины с помощью клеев [240]. При изготовлении командного отсека используются клеи марок НТ-424, FM-123 и Эпон 934 [241]. Теплозащитный экран корабля изготовлен с применением клееной сотовой конструкции [242].

Специально для корабля «Аполлон» разработан эластичный материал, предназначенный для отвода тепла от электронной ап­паратуры к внешней радиационной системе. Это тонкий плоский материал вафельной структуры, состоящий из полых уложенных параллельно медных трубок, склеенных силиконовым клеем-герме — тиком фирмы «General Electric Со.» (США), отличающимся высо— кой теплостойковтью и эластичностью при низких температурах. Этим материалом заполняют пространство между ограждением с электронной аппаратурой и холодильными плитами в процессе производства космического корабля; материал плотно крепится, образуя как бы трехслойную конструкцию [243].

Для этого же корабля разработан теплозащитный материал с низкой плотностью (0,53 г/см3) марки Авкоат. Авкоат представ­ляет собой сотовый материал из стеклопластика и фенолоэпоксид — ной смолы, в которую добавляются тонкостенные стеклянные мик­росферы. Сотовая конструкция, состоящая из 370 ООО сот, запол­няется смолой с помощью специального пистолета; на операцию по заполнению сот затрачивается почти 80 ООО чел.-ч. Теплозащит­ный материал крепится к обшивке из коррозионностойкой стали с помощью клея. При прохождении космическим кораблем плот­ных слоев атмосферы теплозащитный материал подвергается воз­действию температур порядка 3000 °С; температура внутренней стенки кабины экипажа достигает при этом 52 °С.

Описаны клеи и технология их применения в конструкциях космического корабля «Аполлон» при сборке телеметрической системы [244], при изготовлении трехслойных панелей [245], амортизирующих оболочек, теплозащитных сопловых насадок ра­кетных двигателей [246] и для других целей [247].

Применение клеев в космическом аппарате «Сервейер» позво­лило значительно снизить массу этого аппарата [8, 239]. Посадоч­ное шасси аппарата «Сервейер» имеет опоры, представляющие со­бой клееные сотовые конструкции [8].

В космических летательных аппаратах (например, «Маринер») для исследования планет Венера и Меркурий широко используют­ся конструкционные и неконструкционные клеи [248], в частности марок FM-96, ЕА-934 и FM-123-4. Они применяются для изготов­ления панелей с солнечными элементами и антенны.

В условиях, имитирующих атмосферу Венеры (96,0—99,5% двуокиси углерода; 0,1—0,7% воды; 0,4—1,6% кислорода и менее 1% азота при давлении 18,5 кгс/см2 и температуре 260 °С, испыты — вались с положительным результатом в течение 7—72 ч некоторые эпоксидные и другие клеи [249].

Сферические детали резервуаров, содержащих жидкий водо­род и кислород, ракеты-носителя «Сатурн» изготовлены с приме­нением полиуретановой композиции Нармко 7343 и клея Эпон 934. Отверждение производилось в вакууме в течение 24 ч, затем без вакуума также в течение суток и затем в течение такого же вре­мени при 71°С. Для определения прочности клеевых соединений применены методы неразрушающего контроля [250].

Опубликованы данные, характеризующие эффективность при­менения синтетических клеев при изготовлении защитных кожухов ракеты-носителя «Кентавр» [251 ]. Фирма «Lockheed» изготовила шесть кожухов для космических летательных аппаратов, состоя­щих из двух оболочек — гладкой внутренней и наружной гофри­рованной, соединяемых клеесварньиу методом. Ранее это осущест­влялось с помощью заклепок.

Рационально применение клеев для изготовления таких эле­ментов конструкций космических аппаратов, как панели солнечных преобразователей энергии, зеркальные поверхности, радиационные теплообменники, слоистые и трубчатые системы и др. [252].

Фирмой «General Electric Со.» (США) предложено для тепло­защиты капсулы космического летательного аппарата использо­вать клеевое соединение 23 слоев тонкой (0,006 мм) полимерной пленки.

Разработан специальный двухкомпонентный клей Эпокси-20 для крепления солнечных фотоэлементов космических летатель­ных аппаратов. Клей применяется в электронно-оптических систе­мах, где требуются хорошее светопропускание и стойкость к радиа­ционному облучению [253].

На метеорологическом спутнике «Тирос» на наружную поверх­ность оболочки наклеено около 9300 фотоэлектрических элемен­тов, а на спутнике связи «Курьер 1В» — около 20 000 [254].

Интересен опыт одной американской фирмы [255], изготовляю­щей клееные держатели восьми спутников связи, запускаемых в космическое пространство одной ракетой-носителем. При склеива­нии каркаса высотой 3,9 м применяется эпоксидно-полиамидная клеевая пленка Эпон Адгезив 95 толщиной 0,25 мм. Склеивание производится при 175—180 °С в течение 90 мин.

Клеи широко применяются в производстве выносных панелей ловушки микрометеоритов для спутников ММС [8].

Описаны методы склеивания металлов в условиях космического пространства при ремонте кораблей на орбите с использованием быстро отверждающихся клеев [257].