Технологические возможности стабилизации и повышения уровня показателей надежности изделий из ПМ

Перед проектантом ТП обычно ставится одна из двух основных задач по обеспечению надежности – стабилизировать достигнутый или обеспечить новый (более высокий) уровень заданного показателя надежности объекта производства из ПМ. Для реализации конкретной задачи используется соответствующий комплекс технологических возможностей согласно схеме, представленной на рис. 1.20.

Стабилизация достигнутого уровня надежности базируется на стабилизации заданных свойств ПМ изделия, что, принимая во внимание преобразование состава и структуры ПМ на различных этапах переработки, означает минимизацию допусков на характеристики сырья, полуфабрикатов, заготовок и готовых изделий. Отсюда повышенное внимание при реализации ТП к выполнению, прежде всего, операций входного контроля качества исходных компонентов и материалов, а также к таким подготовительным операциям, как сушка и совмещение компонентов (смешение, растворение, пропитка), раскрой препрегов и других листовых полуфабрикатов, формирование заготовок изделий.

Важная роль для стабилизации показателей надежности принадлежит состоянию средств технического оснащения ТП. В частности, надежность полимерных изделий зависит от чистоты поверхности формующих инструментов и оправок, поскольку риски, выбоины и другие дефекты могут стать впоследствии очагами преждевременного разрушения ПМ и, следовательно, причинами сокращения долговечности изделия. В свою очередь, состояние оборудования (физический и моральный износ) влияет на точность выполнения задаваемых скоростных, механических и других режимов выполнения соответствующих операций ТП.

Эффективный контроль качества

Автоматизация технологичес- ких операций

Рис. 1.20. Основные задачи и технологические пути обеспечения надежности изделий из

полимерных материалов.

Соблюдение регламентированных технологических условий переработки ПМ в изделия зависит и от соблюдения технологической дисциплины на рабочих местах. Для этого часто делается ставка на исключение субъективных («человеческих») факторов путем, например, автоматизации наиболее ответственных операций /26/ или осуществления сплошного неразрушающего контроля качества продукции /27/.

Достижение повышенного уровня надежности предполагает рационализацию существующих или проектирование и отработку новых ТП, основываясь на более прогрессивных методах и средствах их осуществления. Так, в свое время значительный эффект в повышении показателей надежности был достигнут, например, при производстве изделий из армированных пластиков благодаря методам отжига и аппретирования армирующих волокон, при изготовлении сборочных конструкций из полимерных деталей благодаря замене «точечного» механического крепежа (винтового, заклепочного и т.п.) равномерно распределенными по поверхности крепления клеевыми и сварными соединениями, при формовании практически беспористых изделий из термопластичных композиционных материалов благодаря замене жидкофазного на твердофазное совмещение армирующих элементов и связующего по методу «волоконной технологии» /28, 31/. Перечисление примеров достижения новых уровней надежности полимерных изделий разработкой и внедрением прогрессивных методов и средств можно продолжать вплоть до настоящего времени.

Рационализация составов технологических операций (ТО) в рамках проектируемых ТП сводится обычно к их сокращению или взаимному сокращению, чтобы добиться сокращения действия тех внешних факторов (температурных, химических, механических и др.), которые обусловливают интенсивное старение полимеров в процессах переработки их в изделия. Однако в некоторых случаях, наоборот, повышение надежности полимерных изделий зависит от введения в состав ТП специальных дополнительных ТО. Примером могут служить ТО послеформовочной релаксационной выдержки или отжига, направленные на снижение остаточных напряжений и повышения надежности особенно высоконагружаемых силовых полимерных изделий.

В некоторых случаях эту же задачу удается решать, оптимизируя режимы переработки ПМ, например, снижая температуру формования или скорость охлаждения изделий в формующем инструменте так, чтобы остаточные напряжения усевали отрелаксировать до безопасного уровня. Другие примеры совершенствования эксплуатационных свойств полимерных изделий оптимизацией технологических режимов выполнения различных ТО были рассмотрены в предыдущих разделах.

Таким образом, наряду с разными технологическими путями обеспечения заданного уровня надежности полимерных изделий существуют многочисленные конкретные приемы их практического воплощения как во время проектирования, так и в ходе выполнения ТП. Нередко это связано с необходимостью решения задач, находящихся на стыке нескольких наук – материаловедения, механики, термодинамики, теплотехники и т.д. Однако найденные решения предполагают наличие в рамках ТП действенного технического контроля качества продукции из ПМ, который призван не только предотвращать технологический брак, но и выявлять причинно-следственную связь необходимых показателей надежности с факторами на рис. 1.20, способствуя постоянному совершенствованию (отработке) ТП.