Факторы, влияющие на проектирование технологических процессов
Основные факторы, от которых зависит выбор рационального способа переработки ПМ, состав и режимы выполнения технологических операций, можно условно разделить на три группы ‒ материально-технологические, конструктивно-технологические и производственные. Подробно природа этих факторов рассматривается в соответствующих тематических дисциплинах учебных планов технологических специальностей; в данном разделе дается лишь обобщенное их изложение.
Технологические свойства полимерных материалов
Известно, что среди классификаций ПМ по различным признакам важное место принадлежит классификации по технологическим свойствам, которые обусловливают отнесение ПМ к пресс-композициям, литьевым, экструзионным, штамповочным и другим пластмассам, а также к пултрузионным, намоточным, напыляемым и другим армированным пластикам.
Под технологическими свойствами понимают комплекс свойств ПМ, которые предопределяют выбор и осуществление процессов их переработки в изделия.
Знание соответствующих технологических свойств ПМ 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.
|
|
|
При этом в зависимости от количественных показателей технологических свойств различные ПМ принято считать технологичными или, наоборот, нетехнологичными. Условность такого подразделения ПМ состоит в том, что мера технологичности ПМ соотносится, как правило, с существующими методами и серийными средствами технического оснащения ТП. Однако 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 технологические свойства ПМ также 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 материала, обусловливает способность этого материала к переработке в изделия сразу несколькими различными методами.
Изменение хотя бы одного из основных признаков ПМ, которое нередко происходит с целью совершенствования эксплуатационных характеристик или для придания ПМ свойств иного назначения, неизбежно влечет за собой изменение их технологических свойств, что объективно обусловливает необходимость других решений при проектировании ТП. Не случайно поэтому основным условием, определяющим не только качество изготавливаемых изделий и технико-экономические показатели ТП, но и в первую очередь трудоемкость процесса проектирования ТП, является всесторонне обоснованный выбор ПМ.
|
|
|
Конструктивно-технологическая специфика изделий из ПМ
Основными факторами, определяющими конструктивно-технологическую специфику изделий из ПМ, являются конфигурация (форма), размеры (габариты) и технические требования к качеству изделий. Зависимость проектирования ТП от этих факторов проявляется в выборе способов производства, состава ТО и режимов их выполнения.
Конфигурация изделия
Изделия из ПМ имеют значительно большее конфигурационное многообразие, чем изделия аналогичного назначения из других материалов (металлов, керамики, дерева, и др.). Этот факт объясняется двумя объективными обстоятельствами.
Во-первых, это феноменальная податливость ПМ, определившая название их основной части ‒ «пластические массы» и резко снизившая трудоемкость переработки ПМ в изделия. Благодаря этому появились также такие специфические конструкционно-технологические решения, как цельнопластиковые и интегральные изделия, в объеме которых при одном цикле формования совмещаются элементы с различными геометрическими формами. При этом сложнопрофильность может дополняться отверстиями и поднутрениями, резьбой и тиснением.
|
|
|
Вторым объяснением конфигурационного многообразия изделий из ПМ является необходимость конструктивного компенсирования специфических недостатков ПМ, точнее, недостаточного уровня некоторых показателей конструкционных свойств, например контактной прочности, жесткости (формоустойчивости) и др. Наиболее наглядно это обстоятельство проявляется в тех случаях, когда изделие из ПМ имеет металлический прототип. Примером могут служить шестерни зубчатых передач, форма зубьев которых в полимерном исполнении часто имеет иную геометрию. Иначе выглядит конфигурация резьб, опорных элементов, корпусных и многих других конструкций силового назначения.
Влияние конфигурации изделий из ПМ на проектирование ТП в первом приближении может быть однозначным, но может быть и неоднозначным (многофакторным). Первый вариант относится к случаям, когда изделие может быть однозначно отнесено к определенной классификационной группе с общими конструктивно-технологическими признаками, например к телам вращения, коробчатым, погонажным, ферменным изделиям. Каждый из типовых видов изделий предпочтительно изготавливать своим, оптимальным для него технологическим методом, обеспечивающим наилучшее качество продукции и наиболее высокие технико-экономические характеристики производства. Так, для переработки непрерывно армированных пластиков в изделия типа тел вращения (трубы, шары-баллоны и т.п.) рекомендуется намотка, а для производства погонажных изделий (профили небольшого сечения) ‒ пултрузия.
|
|
|
Вместе с тем имеется немало изделий таких конфигураций, формование которых можно осуществлять различными, иногда даже многочисленными методами. Например, пластмассовую втулку можно изготавливать прессованием, литьем под давлением, экструзией, а также центробежным формованием и раздувом, механическим резанием и некоторыми другими методами. В подобных случаях определить наиболее рациональный метод изготовления изделия удается только с учетом других факторов его конструктивно-технологической специфики.
Размеры изделия
Зависимость проектирования ТП от размеров изготавливаемых изделий обычно называют влиянием «масштабного фактора». Это влияние может проявляться на всех составляющих ТП. Например, формование изделия типа «панель» из армированного пластика может осуществляться прессованием, если габариты изделия соизмеримы с размерами стола пресса, но может и другими способами ‒ автоклавным, термокомпрессионным, вакуумным и даже просто контактным формованием, если размеры изделия выходят за пределы стандартного перерабатывающего оборудования.
Однако тот же масштабный фактор при выбранном способе формования может влиять и на другие составляющие ТП. Так, при увеличении толщины все той же панели при постоянных условиях формования, например прессования, по сечению изделия наблюдается изменение механических свойств. Такая закономерность является следствием ряда причин ‒ градиента температур, обусловливающего скорость отверждения или кристаллизации (в зависимости от природы ПМ), градиента скоростей течения расплава ПМ при заполнении формующего инструмента, изменения условий для удаления летучих продуктов, возникновения различных остаточных напряжений и др.
Проявления масштабного фактора характерны почти для любого способа переработки ПМ, поэтому их необходимо учитывать еще при проектировании ТП ‒ либо корректируя режимы формования, либо предусматривая в составе ТП некоторые дополнительные ТО. Например, изменение режимов прессования может проявиться в виде предварительного нагрева ПМ, подпрессовки, повышения давления, снижения скорости охлаждения и температуры извлечения готового изделия. Эти меры, способствуя равномерности отверждения ПМ по сечению изделия и снижению уровня остаточных напряжений, предопределяют соответствующее повышение прочности и других механических характеристик.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 753; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!