您好, 访客   登录/注册

复合材料的工艺标准化

来源:用户上传      作者: 姚丽瑞 袁超 唐邦铭

  摘 要 在复合材料生产中,工艺是将设计变成制造的重要依据。工艺是否标准,直接影响着产品生产的质量和效率。基于此,本文从复合材料的工艺特点出发,分析了复合材料工艺标准化的意义,并阐述了复合材料标准化工艺规程的编制及应用策略,以期为一线工作提供理论指导。
  关键词 复合材料 工艺规程 标准化
  工艺标准化是复合材料工艺管理的重要组成部分,即按照标准化的规则、原理及方法,对一些与工艺相关的共性问题加以改进、精简、统一的过程。企业能否在有限时间内生产出高质量的复合材料产品,满足客户及市场需求,很大程度上取决于工艺的标准化。
  一、复合材料工艺的特点
  复合材料的生产与其产品的成型是同步进行的,复合材料成型工艺的确定,需要结合产品结构、受力情况等进行选择,充分借助材料形成与产品成型同步完成这一点,做到产品的一次整体性成型。在复合材料的工艺操作过程中,工艺水平高低对产品的质量和性能有决定性影响。例如,层间剪切强度是影响复合材料性能的关键,其不仅与纤维表面质量密切相关,而且与产品的空隙率有很大关系。研究表明,当空隙率在4%以下时,每提高1%的空隙率都会使层间剪切强度下降7%,而空隙率大小与工艺操作之间存在密切关联。在复合材料工艺中,对固化温度、固化压力、保温时间等工艺参数的控制至关重要,同时纤维取向、吸胶量控制等因素也十分关键。
  二、复合材料工艺标准化的意义
  首先,通过实施工艺操作标准化,可以将企业及其员工掌握的技术、经验等转化为标准的工艺规程,即便企业出现员工跳槽、离职等情况,也不会造成技术与经验的流失,从而为企业积累了一笔宝贵的技术财富。其次,标准化工艺规程本身便于学习和推广,可以作为企业的作业指导书或工艺培训教材,就算某道工序的操作人员出现了变动,新调来的人员也能很快掌握正确、标准的工艺操作方法,使产品生产的稳定性、安全性得到了极大保障,有效避免了随意操作或误操作所带来的各类生产事故。
  三、复合材料标准化工艺规程的编制及应用
  (一)编制范围
  复合材料生产成型中涉及的工艺方法较多,以树脂基复合材料为例,就包括热压罐成型、模压成型、真空袋成型、树脂传递模塑成型(RTM)、拉挤成型等。通常情况下,企业会以其中的几种工艺为主。而对于不同企业来说,到底需要编制哪些方面的标准工艺规程,还应该参照本企业的具体工艺实践。通常是针对那些比较成熟、典型且应用较为广泛的工艺,或多种工艺均会用到的共用工序来编制,如脱模剂涂刷、胶液调配、预浸料铺放等。在实际编制过程中还应当注意,必须联合专业技术人员与专职标准化人员,双方共同参与编制活动,以确保标准工艺规程的科学性、有效性。
  (二)编制规则
  第一,目标明确。标准化工艺规程的内容描述必须有明确的目标指向,要在确保内容全面完整的基础上,尽量规避一些与目标不相干的内容。例如,在编制《热压罐成型标准工艺规程》时,应将整个工艺流程作为编制对象,在内容上要涵盖此工艺的各个环节和工序。再如,在《拉挤成型标准工艺规程》中,切忌过多地讨论拉挤模具或工装,原因在于这些都已经纳入工艺装备标准的范畴,而不应该在工艺操作标准中重复论及。
  第二,可操作性强。标准工艺规程的操作描述应当是安全并且易于操作的,如在衡量手糊产品脱模时的固化度时,部分企业采用的是不可溶分含量测定的方法,实际可操作性不强。相比之下,更为理想的选择是表面巴氏硬度检测。另外,安全问题也是标准工艺规程编制中必须重点考虑的问题,特别是在切割操作、吊车操作等一些容易发生人身伤害或设备损坏的工序中,应专门就安全事项进行明确说明。此外,在确保安全、易操作的基础上,也要尽量兼顾技术先进性与经济合理性。
  第三,量化具体。在编制标准工艺规程时,不应该使用“小心操作”等模糊不清的字眼,而应当就如何小心操作进行具体描述。同样的,类似“打磨好后再用棉纱仔细擦拭”之类的句子也不宜出现,因为对于何为“打磨好”并未给出确切的衡量标准,这就会使不同的操作人员产生不一样的理解,进而导致工艺操作的不统一,正确的描述应当是“打磨到均匀无光亮后再用棉纱擦拭干净”。此外,为了使工艺规程得到更好的理解和执行,要尽可能地多用一些图或数字,确保工艺参数清楚无误。
  第四,采用国标行标。目前,国家针对复合材料领域制定了许多的国标、行标。在编制标准工艺规程时,应尽可能地引用和借鉴这些国标、行标,以提高工艺规程的标准化程度。以《复合材料制品超声波检测通用规程》为例,在编制时可参考的国标、行标有《GB/T12604.1无损检测术语 超声检测》《GJB1038.1纤维增强塑料无损检验方法 超声波检验》《GJB9712无损检测人员的资格鉴定与认证》等。
  (三)编制程序
  标准工艺规程的编制是一项系统、严肃的工作,并且具有较强的科学技术性,为确保工艺规程的编制质量与效率,相关人员应当首先制定完整的工作计划,并严格依据工作程序来进行编制活动。通常情况下,标准工艺规程的编制程序如下:
  (四)应用策略
  标准化工艺规程编制完成后,如何将其贯彻、应用到生产实际中就成为一项更为关键和繁重的任务。一般来说,标准化工艺规程的贯彻执行需要经过以下三个环节:一是准备环节。首先,为员工发放标准工艺规程材料,并由相关人员宣讲工艺标准化的重要意义,使员工充分理解并主动配合工艺标准化活动;其次,开展标准工艺规程的培训工作,帮助员工掌握标准工艺规程的具体操作方法;再次,为标准工艺规程的贯彻与执行做好相应的物质、技术准备。二是实施环节。即用标准工艺规程指导生产实践,并安排工艺管理人员定期或不定期地到现场进行工艺纪律检查,确保标准工艺规程得到有效推行。三是总结提高环节。即对标准工艺规程实施中出现的一些问题进行总结和分析,思考相应的措施,并择机予以进一步的修订与完善。
  四、结语
  工艺操作标准化是提升复合材料生产企业工艺管理水平的关键,也是企业增强自身竞争力、提高经济效益的重要保障。但工艺标准化是一项综合性、系统性、长期性的工作,并非短时间内就可以建立健全的。因此,企业应当结合自身发展实际,有计划地进行工艺标准化体系的规划与建设工作,从而为企业的可持续发展奠定坚实基础。
  (作者单位为中航复合材料有限责任公司)
  参考文献
  [1] 王晔,王刚.我国航空发动机材料控制标准发展现状分析[J].航空标准化与质量,2016(3).
  [2] 宋锦柱,朱宇宏,王燕,等.金属基复合材料产业化及标准现状[J] .中国标准化,2013(5).
转载注明来源:https://www.xzbu.com/3/view-7693763.htm