Под технологичностью конструкций из ПКМ понимается совокупность свойств конструкции, определяющих ее приспособленность к достижению минимальных затрат (при заданных требованиях к качеству и определении объема выпуска) не только в производстве, но и при эксплуатации и ремонте изделия. Как известно, в целом для металлических конструкций и конструкций из композиционных материалов требуется одинаковый объем проектных работ и после того, как определены основные методы и процессы для некоторого класса элементов конструкции; объем необходимых специальных проработок сравнительно мал. Кроме того, по мере накопления опыта уменьшаются потребности и в объеме проведения испытаний слабонагруженных элементов конструкции из ПКМ.
При правильном проектировании использование ПКМ в слабонагруженных конструкциях обеспечивает значительное снижение массы и трудоемкости изготовления, которое в какой-то степени компенсирует высокую стоимость материалов. Выбор типа волокна для данного класса конструкций из ПКМ часто затруднителен, так как применение стеклопластика обычно ведет к снижению стоимости изделия, но при этом уменьшается и процент снижения массы по сравнению с углепластиками.
В процессе исследования элементов конструкции установлено, что различие в стоимости, в основном, невелико, так как из-за более высоких механических характеристик углепластика, по сравнению со стеклопластиками, решающим фактором в выборе материала обычно является масса, так как большое снижение массы по сравнению со стеклопластиком оказывается достаточным для компенсации небольшого увеличения расходов. Часто бывает трудно сделать выбор между угле- и стеклопластиком по показателям массы и стоимости, однако преимущества использования одного типа материала, а также меньшая трудоемкость операций сверления и резки и лучшие электрические характеристики углепластика определяют его выбор. Особенно выгодно применять углепластик в виде сополимеризованных панелей с сотовым заполнителем.
|
|
В качестве армирующего наполнителя эффективно применение углеткани, особенно с точки зрения обеспечения живучести панелей с тонкой обшивкой. При проектировании конструкций из ПКМ необходимо обеспе-чивать требования поточно-групповых методов производства механизирован-ного изготовления и контроля, снижение трудоемкости и цикла изготовления. При этом следует учитывать, что критерий минимальной массы конструкции имеет такое же значение, как и критерий минимальной стоимости. В тех случаях, когда для двух сравниваемых вариантов конструкции в первом варианте по сравнению со вторым имеет место небольшое снижение массы, а во втором, по сравнению с первым, существенное снижение стоимости, предпочтение должно быть отдано второму варианту. Поэтому, одним из показателей технологичности или совершенства конструктивно-технологичес-ких решений является низкий уровень технологической себестоимости опера-ций в серийном производстве или удельной технологической себестоимости, равной отношению технологической себестоимости к массе конструкции.
На величину разброса ресурса конструкций из ПКМ существенное влияние оказывают следующие факторы: степень унификации конструктивно-технологических решений для всего изделия; степень специализации производства, уровень и объемы использования средств объективного контроля качества изготовления; стабильность применяемых материалов, степень использования прогрессивных технологических процессов. При этом необходимо учитывать, что механизация и автоматизация процессов обеспечивает не только снижение стоимости продукции, но и повышение стабильности свойств, надежности и ресурса изделия.
|
|
При проектировании рекомендуется предусматривать неразрушающий контроль физико-механических характеристик, например, модуля упругости образцов-свидетелей выходного контроля и элементов конструкций, что поз-воляет снизить трудоемкость испытания образцов в несколько раз [2]. Срав-нительные характеристики ПКМ образцов вторичного полиэтилена низкого давления (ВПЭНД) и высокого давления (ВПЭВД) приведены в таблице 1.
При проектировании конструкций из ПКМ необходимо обеспечить их эксплуатационную технологичность, в том числе эксплуатационную контроле-пригодность. Во многих случаях количество повреждений и ремонтов можно значительно снизить, если во время проектирования вопросу технологического обслуживания будет уделено необходимое внимание. Имеются в виду, прежде всего, физико-химические свойства ВПКМ.
Одним из основных преимуществ технологичности изготовления крупногабаритной продукции из ПКМ, на примере крышек и корпусов люков, решеток систем водоотведения, днища кузова и дверные модули автомобилей, строительные отделочные конструкционные материалы, другие конструкцион-ные армированные полимерные материалы, является то, что она может интегрироваться в существующие производственные системы перерабатываю-щих предприятий и обеспечивает возможность изготовления интегральных деталей за один цикл.
Выбор конкретного метода зависит от геометрической формы деталей и от предъявляемых к ним требований (рис. 1).
Рисунок 1 – Диаграмма выбора технологического процесса формования крупногабаритной продукции из ВПКМ