ВЫБОР ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Каждый вид материала обладает совокупностью свойств, которые и определяют целесообразность его применения для изготовления того или иного изделия, предназначенного для определенных условий эксплуатации. Уровень этих свойств должен быть не только достаточным, но и необходимым для обеспечения заданных технико-экономических показателей производства и эксплуатации изделий, так как его превышение достигается дополнительными затратами и приводит к неэффективному использованию ресурсов.

Применение любого материала, в том числе полимерного, следует считать обоснованным, если его использование обеспечивает максимальный по сравнению с другими уровень технической и экономической эффективности или решает важные социальные задачи улучшения условий труда, автоматизации производства и т. д.

Освоение производства изделий из полимеров связано с различными техническими, экономическими, организационными и социальными задачами, решение которых возможно при совместном участии специалистов разного профиля: конструктора, материаловеда, технолога, экономиста, эколога и др.

Основные этапы работы при выборе полимера и отработке технологии производства из него изделий следующие:

  • • анализ конструкции и условий эксплуатации изделий из полимера;
  • • разработка технических требований к полимеру;
  • • выбор и разработка методов оценки свойств полимеров;
  • • разработка методик стендовых испытаний для оценки работоспособности изделий из полимеров;
  • • выбор вида полимера на основе разработанных технических требований к нему;
  • • выбор способа формования изделий из полимера;
  • • выбор оборудования для формования изделий;
  • • выбор марки полимера для производства изделий по выбранной технологии;
  • • разработка технико-экономического обоснования организации производства изделий из полимера;
  • • разработка технологии производства изделий;
  • • разработка технологической оснастки для производства изделий из полимера на выбранном оборудовании;
  • • изготовление технологической оснастки;
  • • изготовление опытной партии изделий, уточнение технологии производства;
  • • стендовые испытания опытной партии изделий, оценка их работоспособности и соответствия техническим требованиям.

От правильности выбора марки полимера зависят не только работоспособность и эксплуатационная долговечность изделия, но и расход материала, продолжительность цикла производства, стабильность технологического процесса и, в конечном счете, его конкурентоспособность.

Задача, как правило, осложняется многочисленностью возможных решений и недостатком информации об условиях эксплуатации будущего изделия. Поэтому при выборе материала приходится оптимизировать количество необходимых требований, чтобы ограничить область поиска.

При анализе условий эксплуатации изделий следует не только правильно оценить возникающие нагрузки (механические, физические, химические, биологические и др.), но и учесть изменение свойств полимерного материала при их длительном воздействии, поскольку в процессе эксплуатации полимерные материалы склонны к старению и изменению своих характеристик.

Рассматривая условия эксплуатации изделий, необходимо оценить уровень требований к механическим, фрикционным, электрическим, оптическим, тепло- и звукоизоляционным свойствам, учесть требования по огнестойкости, устойчивости к биологическому разрушению, возможность обеспечения заданных размеров и массы изделия и др.

В общем виде разработка технических требований к полимерному материалу может включать следующие этапы:

  • • составление полного перечня требований к материалу;
  • • определение желаемого уровня требований;
  • • определение удельного веса каждого из этих требований;
  • • установление необходимого порога совпадения уровня требований со свойствами реальных марок материала.

Выбор вида полимера производят на основании сопоставления разработанных технических требований к эксплуатационным характеристикам будущего изделия со справочными данными о свойствах различных материалов и рекомендациями по их применению. При этом необходимо проанализировать имеющийся опыт использования выбранного материала для производства близких по условиям эксплуатации изделий.

Анализ соответствия характеристик полимера техническим требованиям к нему следует начинать с наиболее важного показателя. По мере рассмотрения всего перечня требований к материалу область поиска будет сужаться.

Наряду с функциональными показателями полимеров, обеспечивающими работоспособность изделий из них, необходимо оценить технологические и экономические характеристики выбираемого материала.

Выбор технологии для формования изделия связан с планируемым объемом производства, так как стоимость технологической оснастки, оборудования и производительность при различных технологических процессах значительно отличаются друг от друга. Поэтому при выборе способа производства изделия необходимо определить его экономическую целесообразность в сравнении с другими способами, позволяющими получать изделия с заданными эксплуатационными характеристиками.

После выбора вида полимера и технологии его переработки в изделия подбирают конкретную марку материала, модель оборудования, наиболее соответствующего плану производства, и конструируют технологическую оснастку.

Переработка полимеров в изделия связана с физическими, химическими, термодинамическими, гидродинамическими процессами. Поэтому при разработке технологической оснастки необходимо знать и учитывать соответствующие характеристики выбранного полимера. К ним относятся реологические характеристики, теплопроводность, усадка, теплоемкость, кристаллизуемость, температурный коэффициент линейного расширения, увлажняемость, гранулометрический состав, сыпучесть гранул и другие.

Методы определения этих характеристик стандартизованы, а их значения для разных полимеров имеются в справочниках.

Оценивая технико-экономическую целесообразность производства изделий из полимеров по выбранной технологии, необходимо учитывать стоимость сырья, оборудования и оснастки, продолжительность производственного цикла, трудоемкость финишных операций (механической обработки, окраски и т. п.), эксплуатационные затраты при производстве изделий, наличие и количество образующихся отходов производства и возможность их утилизации, вопросы охраны окружающей среды и др.

В последние годы благодаря созданию баз данных, разработке автоматизированных систем проектирования, созданию широкого программного обеспечения стало возможным при организации производств изделий с заданными эксплуатационными характеристиками производить выбор марки полимера и проектировать технологическую оснастку с помощью информационных технологий.

Контрольные вопросы

  • 1. Назовите факторы, влияющие на принятие решения об организации производства изделий из полимеров.
  • 2. Назовите этапы работ по организации производства изделий из полимеров.
  • 3. Какие свойства полимеров необходимо учитывать при выборе материала для изготовления деталей из пластмасс?
  • 4. Почему объем производства изделий влияет на выбор технологии их изготовления?
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >