- •Г.С. Головкин
- •Проектирование технологических процессов
- •Изготовления изделий из полимерных материалов
- •Учебное пособие
- •Для вузов
- •Аннотация
- •Часть 1. Теоретические основы проектирования технологических процессов
- •Основные понятия и определения
- •Понятие термина «Технология»
- •Понятие термина «Производственный процесс»
- •Понятие о целях и задачах тпп
- •Характеристика понятия «Технологический процесс»
- •Понятие о технико-экономических показателях тп.
- •Характеристика понятия «Технологическая операция»
- •Характеристика понятия « Технологический переход»
- •Характеристика понятия «Технологический ход»
- •Факторы, влияющие на проектирование тп
- •Проектная зависимость тп от технологических свойств пм
- •3. Определяющие качес-тво готовой продукции в начальный период хранения.
- •Проектная зависимость тп от конструктивно-технологической специфики объектов производства из пм
- •Влияние конфигурации изделия
- •Влияние размеров изделия
- •Влияние технических требований к качеству изделия
- •Проектная зависимость тп от типа производства
- •1.2.3.1. Особенности проектирования и организации тп в условиях массового производства
- •1.2.3.2. Особенности проектирования и организации тп в условиях серийного производства
- •1.2.3.3. Особенности проектирования и организации тп в условиях единичного производства
- •Проектно-технологическое обеспечение качества изделий из пм
- •Основные понятия и определения
- •Задачи совершенствования качества продукции
- •Проектно-технологические возможности обеспечения качества продукции в различных системах управления качеством
- •Возможности технологического обеспечения качества продукции в различных группах показателей качества
- •Проектно-технологическое обеспечение качества изделий из пм в показателях назначения.
- •Возможности обеспечения заданной размерной точности изделий из пм при формовании.
- •1.3.5.2. Обеспечение заданной точности размеров изделий из пм обработкой резанием.
- •Проблемы достижения заданной размерной точности
- •Классификация пм по обрабатываемости резанием
- •Обеспечение размерной точности изделий из пм при сборке конструкций
- •Проектно-технологическое обеспечение качества изделий из пм в показателях надежности
- •Зависимость «сохраняемости» полимерных изделий от технологических факторов изготовления.
- •Зависимость «долговечности» полимерных изделий от технологических факторов изготовления.
- •Зависимость «ремонтопригодности» полимерных изделий от технологических факторов изготовления.
- •Технологические возможности стабилизации и повышения уровня показателей надежности изделий из пм.
- •Основы проектирования технического контроля качества изделий из пм
- •1.3.7.1. Правила технологического проектирования технического контроля /4/
- •Выбор средств контроля
- •Оценка экономической эффективности процессов и средств технического контроля
- •Методологические основы нормирования расхода полимерных материалов
- •Классификация норм расхода пм /1,2/
- •Типовая структура норм расхода пм в основном производстве /1,3/
- •Классификация факторов, влияющих на величину норм расхода пм при переработке в изделия
- •Специфика расчетных методов определения норм расхода пластмасс
- •Расчет Нр пластмасс при литье под давлением
- •Расчет Нр пластмасс в производстве изделий прессованием
- •Расчет Нр пластмасс в производстве изделий экструзией
- •Расчет Нр пластмасс в производстве изделий раздувом экструдированных заготовок
- •Расчет Нр листовых пм в производстве изделий пневмо- и вакуум-формованием
- •Расчет Нр пленочных пм в производстве изделий сваркой
- •Специфика определения норм расхода армированных пластиков
Факторы, влияющие на проектирование тп
Основные факторы, от которых зависит выбор рационального способа переработки ПМ, состав и режимы выполнения технологических операций, можно условно объединить в 3 группы- материало-технологические, конструктивно-технологические и производствен- ные факторы. Подробное рассмотрение природы этих факторов осуществляется в соответствующих тематических дисциплинах учебных планов технологических специальностей, поэтому в данном разделе дается лишь обобщенное изложение.
Проектная зависимость тп от технологических свойств пм
Известно, что среди классификаций ПМ по различным признакам важное место принадлежит классификации по технологическим возможностям, которая подразделяет ПМ на пресс-композиции, литьевые, экструзионные, штамповочные и другие пластмассы, а также на пултрузионные, намоточные, напыляемые и другие армированные пластики. Основанием для принадлежности ПМ к определенной классификационной группе служат необходимые технологические свойства, под которыми понимают комплекс свойств, определяющих процессы переработки ПМ в изделия.
Знание технологических свойств теплофизического, реологического и объемного характера дает возможность обоснованно решать задачи проектирования ТП, их интенсификации, рационализации и оптимизации. Выбор физического или химического метода переработки и определение технологических параметров соответствующих процессов в каждом случае осуществляются с учетом конкретного перечня технологических свойств заданного ПМ, например, текучести, влажности, скорости отверждения, усадки, таблетируемости и др. (см. табл. 1.2).
Таблица 1.2.
Зависимость основных процессов при переработке пластмасс от их технологических свойств и стандартных параметров /1/.
Процесс
|
Технологическое свойство |
Стандартизуемый параметр и метод его определения |
Деформирование (вязкое течение, растяжение) : - с развитием необратимой пластической деформации ; - с развитием и накоплением обратимой эластической деформации ;
- с релаксацией параметров деформирования после его прекращения.
Деструкция (термоокисли- тельная, гидролитическая, механическая под действием температуры, кислорода, влаги и механических напряжений).
Нагревание, охлаждение.
Кристаллизация и плавление
Изменение объема при воздействии температуры и давления.
Прилипание к металлу формы, каландрам, вальцам и другим рабочим органам перерабатывающего обору- дования.
Сорбция влаги (увлажнение) Например, при нахождении в бункере.
Уплотнение гранул или по-рошка, например, при прес- совании или пластикации. |
Вязкость, характеризуемая сопротивлением течению. Модуль эластичности, хара- ктеризуемый сопротивле- нием развитию эластичес- кой деформации. Характерное время релакса- ции, характеризуемое скоростью релаксационного процесса; константа релак- сационного процесса. Стойкость к деструкции, характеризуемая способно- стью сохранять свойства (технологические, эксплуатационные) и цвет.
Теплопроводность, температуропроводность и теплоемкость.
Характеристики кристалли-зации и плавления (интервал кристаллизации, температу-ра плавления, температура начала плавления, теплота плавления (кристаллизации) Тепловое расширение и сжатие.
Адгезия между контакти-рующими пластмассой и металлом.
Влажность, характеризуемая гигроскопичностью пластмассы (способностью увлажняться в среде влаж-ного воздуха).
Характеристики сыпучих материалов в твердом состоянии (насыпная плот-ность, сыпучесть, гранулометрический состав и др.) |
ПТР (в г за 10 мин). ГОСТ 11645-73
_
_
Период термостабильности расплава (в мин); коэффици- ент термостабильности Кст (отношение двух ПТР после нагрева в течение разных периодов). Методика НПО «Пластмассы». Коэффициенты теплопро- водности, температуропро-водности и удельной теплоемкости при стандарт-ной температуре. ГОСТ 23630-79
Температура плавления. ГОСТ 21553-76
Коэффициент линейного теплового расширения при стандартной температуре. ГОСТ 15173-80 Сила выталкивания станда-ртного образца, отлитого при определенных парамет-рах; аремя прилипания к вальцам. Нормативно-техническая документация на пластмассу Равновесное влагопоглоще-ние Вст (в %) в стандартных условиях (относительная влажность воздуха 50-60 %, температура 20-23 *С). ГОСТ 4650-80 Насыпная плотность (в кг/м³); время (в с) или ско-рость (в кг с) истечения пластмассы через отверстие стандартной конической воронки; содержание частиц определенного размера, вы-раженное в % от массы исследованного образца. Нормативно-техническая документация на пластмассу |
При этом в зависимости от количественных показателей технологических свойств различные ПМ принято определять как технологичные или, наоборот, нетехнологичные. Условность такого подразделения ПМ состоит в том, что мера технологичности ПМ соотносится, как правило, с существующими методами и серийными средствами технического оснащения ТП. В то же время, при их отсутствии или недостаточности те же технологические характеристики ПМ нередко становятся стимулом для разработки новых методов, технологической оснастки или перерабатывающего оборудования.
Вместе с тем, и сами технологические свойства ПМ способны претерпевать радикальные изменения при варьировании составов, структуры, межфазного взаимодействия и других признаков, характеризующих определенный вид ПМ. В результате вариабельность технологических свойств ПМ одного вида, фиксируемая различными марками этого материала, обусловливает способность к переработке в изделия сразу несколькими различными методами (табл. 1.3).
Таблица 1.3.
Основные методы переработки* пластических масс /2/.
Основа ПМ |
ЛД |
ЭП |
ЭТ |
ЭК |
ВФ |
П |
К |
ПР |
З |
КФ |
СВ ХСВ |
СК |
Полиэтилен + + + + + + + + Полипропилен + + + + + + + Сополимер этилена с пропиленом + + + + Сополимер этилена с винилацетатом + + + Полистирол + + + + + + Ударопрочный полистирол + + + + + + АБС-пластики + + + + + + Полиметилметакри- лат + + + + + + Политетрафторэти- лен + + Поливинилхлорид (пластифифициро- ванный) + + + + + + + + + Поливиниловый спирт + + Поливинилацетат + + + Полиформальдегид + + + (сополимеры) Пентапласт + + + + Полифениленоксид + + + Полисульфон + + + + + + Полиэтилентере- фталат + + + + +
|
||||||||||||
Продолжение таблицы 1.3.
Основа ПМ |
ЛД |
ЭП |
ЭТ |
ЭК |
ВФ |
П |
К |
ПР |
З |
КФ |
СВ ХСВ |
СК |
Полибутилентере- фталат + + + + + + + Поликарбонат + + + + + + + Полиамиды + + + + + + + Фенилон + + + + + + Полиимиды + + + Х+ Полиуретаны + + + + + Фенопласты + + + + Х+ + Аминопласты + + + + Х+ + Ненасыщенные поли- эфирные композиции + + + + Х+ + Эпоксидные компози- ции + + + + Х+ + Фурановые компози- ции + + + Кремнийорганические композиции + + + Этролы + + + + +
|
||||||||||||
*ЛД- литье под давлением; ЭП- экструзия пленок, листов; ЭТ- экструзия труб, профилей; ЭК - экструзия кабельной изоляции; ВФ - выдувное (пневмо)формование; П- прессование;
К- каландрование; ПР- полив из раствора; З- заливка; КФ- контактное формование; СВ- сварка; ХСВ- химическая сварка; СК- склейка.
Возможности варьирования составов ПМ могут приводить и к более радикальным изменениям. Так, при увеличении длины волоконных наполнителей свыше критической достигается переход ПМ из разряда пластмасс в разряд армированных пластиков, специфика технологических свойств которых исключает возможность их переработки в изделия, например, литьем под давлением, экструзией, раздувом, вынуждая использовать для этого методы намотки, пултрузии, выкладки. Следовательно, в общем случае проектная зависимость ТП от технологических свойств ПМ может быть представлена в виде схемы, изображенной на рис. 1.3.