5. Проектно-технологическое обеспечение качества изделий из пм в показателях назначения.

При определении качества готовой продукции контролю подвергаются различные показатели свойств. Однако, независимо от числа контролируемых параметров, первостепенная роль всегда отводится показателям, характеризующим принципиальную возможность использования продукции по ее прямому назначению. При этом в качестве показателей назначения может выступать большая номенклатура разнотипных эксплуатационных характеристик – механических, электро-, радио- и триботехнических, теплофизических и др. Основой технологического обеспечения качества изделий из ПМ на стадии проектирования ТП является использование закономерностей изменения свойств при различных условиях переработки ПМ.Следовательно, имея в перечне технических требований заданные характеристики назначения изделия, необходимо выбрать наиболее действенные факторы технологического воздействия на предмет труда – перерабатываемый ПМ.

В качестве таких факторов могут быть способы переработки ПМ, регулируемые технологические свойства исходного сырья, режимы работы средств технического обеспечения и прочие условия выполнения технологических операций, дополнительные виды воздействия на готовые изделия и др. Примеры использования некоторых факторов технологического воздействия, включая изменение способа изготовления изделия с целью воздействия на величину и равномерность распределения прочности ПМ по сечению изделия, были рассмотрены выше при анализе данных табл. 1.4. В частности, была отмечена возможность при проектировании ТП отказаться от прессования цельнопластиковой конструкции изделия, а разрабатывать ТП сборки этого изделия из готовых слоеных заготовок с толщиной, соответствующей заданному показателю прочности.

Не менее наглядно проявляется влияние выбора технологических способов и при изготовлении цельнопластиковых изделий. Так, приведенное в таблице 1.8 сравнение максимально достигаемых свойств образцов из полиамида ПА 66, полученных спеканием и литьем под давлением, показывает 1,5 – 3-кратное различие прочностных показателей и многократное несоответствие деформационных свойств. При этом не во всех случаях преимущество имеет какой-либо один способ формования. Литье под давлением обеспечивает значительное преимущество по прочности при растяжении и при изгибе, а спекание обеспечивает более высокую прочность при сжатии и деформативную устойчивость под нагрузкой. Сказывается различное состояние и структура ПА 66 в составе изделий, обусловленные иными условиями прогрева, течения расплава и монолитизации при формовании.

Одновременно необходимо учитывать, что технологическое управление качеством изделий из армированных пластиков может начинаться задолго до операций формования и сборки. Например, значительное влияние оказывают факторы подготовки компонентов и формирования заготовок. В табл. 1.9 последняя возможность показана на примере формирования заготовок намоткой, когда в нужном диапазоне может быть реализована зависимость основных механических свойств (прочности и модуля упругости) армированного пластика от величины натяга наматываемого жгута.

От усилия натяга армирующего жгута зависит степень остаточной искривленности армирующих волокон, соотношение величин остаточных деформаций волокон и полимерной матрицы и в конечном счете степень реализации механических свойств армирующей фазы в составе ПМ. Наибольшие возможности для этого предоставляет мокрая намотка. При этом по мере увеличения натяга повышается плотность ПМ и объем армирования под влиянием давления (Р), образующегося на поверхности формируемой заготовки, которое растет согласно уравнению:

Таблица 1.8

Сравнение свойств образцов из полиамида ПА 66, полученных

спеканием и литьем под давлением /22/

Свойства	Метод испытания	Образец из ПА66, полученный спеканием	Образец из ПА66, полученный литьем под давлением
Прочность при растяжении, МПа Удлинение, % Прочность при сжатии, МПа Прочность при изгибе, МПа Деформация под нагрузкой 14 МПа при 50 °С, % Твердость, МПа Плотность, кг / м³	D648 D648 D695 D790 D621 D676 D792	25 0 110 45 0,37 80 1110	79 > 90 70 97 1,4 78 1140

Таблица 1.9

Типичная зависимость механических свойств армированного пластика (на примере эпоксиуглеволокнита) от усилия натяжения жгута при намотке.

Показатели механических свойств	Относительное измерение *	Усилие натяжения жгута, кг.
		0,2	0,4	0,6
Прочность при растяжении, Gр	Gр / G0,6	0,76	0,92	1,0
Модуль упругости, Ер	Ер / Е0,6	0,85	1,0	1,0

* G0.6 и Е0,6 – значения прочности и модуля упругости пластика, изготовленного при натяжении жгута, равном 0,6 кг.

P = n N CosQ / R ,

где n- количество наматываемых слоев; N- натяжение жгута (ленты, ровницы или др.); R – радиус кривизны траектории намотки в заданной точке; Q- угол геодезического отклонения.

Кроме того, в зависимости от состава армированного пластика при натяге может меняться соотношение относительных удлинений матрицы и волокна, которые можно выровнять при соответствующей величине натяга волокон, обеспечивая тем самым одновременность разрушения компонентов и, следовательно, максимальную прочность ПМ. Таким образом, руководствуясь требованиями к показателям механических свойств, проектант ТП имеет возможность предусмотреть соответствующий технологический режим намотки.

Типовые проектные решения ТП, основанные на достижении заданных структурных и иных признаков, широко используются и при изготовлении изделий из термопластов. В частности, это было показано данными таблиц 1.5 – 1.7, где результаты могли достигаться как подбором оптимальных режимов выполнения технологических операций, так и введением в состав ТП дополнительным операций. Аналогичная эффективность при варьировании технологических условий изготовления термопластичных изделий характерна в том числе и для наиболее распространенного способа переработки ПМ – литья под давлением (табл. 1.10).

Таблица 1.10

Типичные зависимости ударной вязкости (ак) от технологических условий переработки пластмасс при литье под давлением /6/

Вид ПМ	Технологические условия переработки		ак в % от оптимального показателя
	Вид условия	Диапазон изменений
Полиэтилентерефталат ПЭТ стекло- наполненный	Влажность гранулята, %	0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06	100 98 85 68 58 50
Полиамид ПА66 стеклонаполненный	Температура Зоны впрыска, *С	290 275 260 245 230	100 98 96 92 87
ПА66	Время пребывания расплава в материальном цилиндре, мин.	При 280/310 *С 5 10 15 20	100/97 100/80 98/50 75/20

Приведенные экспериментально-статистические данные позволяют прогнозировать необходимость включения в состав ТП операции сушки гранулята, определять режимы выполнения основных операций и задавать цикл переработки ПМ, обеспечивающий заданный уровень ударной вязкости изделия.

Примеры проектно-технологического обеспечения качества изделий из ПМ могут быть столь же многочисленными, насколько многообразными являются показатели назначения. Но среди них есть такая характеристика качества, которой очень часто отводится ведущая роль наряду с любыми другими показателями назначения. Речь идет о размерной точности изделий из ПМ, обеспечение которой, в отличие, например, от металлоизделий, нередко представляет сложную технологическую задачу. Нижеследующие разделы, посвященные этому вопросу, призваны дать представление о возможностях системного подхода в обеспечении качества полимерных изделий на стадии проектирования ТП.