Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проблемы выявления и устранения возможных дефектов в процессе получения изделий из термопластов. Учебное пособие
.pdf
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
А.Н. Садова, Т.Р. Дебердеев, О.Н. Кузнецова, О.В. Стоянов
ПРОБЛЕМЫ ВЫЯВЛЕНИЯ И УСТРАНЕНИЯ ПРИЧИН
ДЕФЕКТОВ В ПРОЦЕССЕ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ
ТЕРМОПЛАСТОВ
(ЧАСТЬ I)
Учебное пособие
Казань
КГТУ
2009
УДК 655.415
ББК 76.17я2
П68
Садова, А.Н.
Проблемы выявления и устранения возможных дефектов в процессе
получения изделий из термопластов: учебное пособие /А.Н. Садова, Т.Р.
Дебердеев, О.Н. Кузнецова, О.В. Стоянов. – Казань : Изд-во Казан. гос.
технол. ун-та, 2009. – 123 с.
ISBN 978-5-7882-0975-3
Рассмотрены причины возникновения дефектов при получении
изделий из термопластов, а также способы их выявления и устранения.
Предназначено для магистров, бакалавров и специалистов по
специальностям 240501 «Химическая технология высокомолекулярных
соединений» и 240502 «Технология переработки пластмасс и эластомеров», а
также может быть полезна для инженерно-технических работников,
специализирующихся в области технологии переработки пластмасс и
композиционных материалов.
Подготовлено на кафедре технологии пластических масс.
Печатается по решению редакционно-издательского совета Казанского
государственного технологического университета.
Рецензенты: д.т.н., проф. В.Г. Хозин
д.т.н., проф. О.С. Сироткин
ISBN 978-5-7882-0431-5 Садова А.Н., 2009.
Казанский государственный
технологический университет, 2009.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ....................................................................................5
1 Выявление и устранение проблем, возникающих при
выборе полимерного материала для конкретного изделия ...8
1.1 Процесс выбора материала .....................................................8
1.2 Что представляет собой «дерево свойств»? ..........................9
Вопросы для самоподготовки……………………………………18
2 Влияние конструкции деталей из термопластов на
возникающие дефекты при получении изделий.....................19
Вопросы для самоподготовки……………………………………35
3 Влияние технологических факторов процессов
переработки на свойства изделий при их получении
Причины возникновение дефектов и пути их устранения...36
3.1 Дефекты изделий из термопластов, получаемых при литье
под давлением. Причины и возможные пути их устранения .....36
3.2 Дефекты, возникающие в процессе получения изделий ме-
тодом экструзии. Причины и возможные пути их устранения...58
3.2.1 Дефекты изделий, возникающие из-за особенностей ис-
пользуемого оборудования и оснастки………………………….60
Дефекты при производстве экструзионных изделий из
3.2.2
термопластов и возможные пути их устранения……………….65
3.2.3 Дефекты по размерам, характерные для всех видов экс-
трузионных изделий …………………………………………….. 67
3.2.4 Дефект по показателю прочности, характерный для всех
видов экструзионных изделий …………………………………..68
3.2.5 Специфические дефекты пленок и листов по внешнему
виду………………………………………………………………...68
3.2.6 Специфический дефект пленок и листов по размерам…69
3.2.7 Специфический дефект труб по внешнему виду…….....69
3.2.8 Специфические дефекты труб по размерам…………….69
3.2.9 Дефект по показателю прочности, характерный для всех
видов экструзионных изделий …………………………………..71
3.2.10
параметров………………………………………………………...
Неполадки, вызванные отклонением технологических
72
3
3.3 Возможные дефекты изделий, получаемых методом
термоформования, их причины и пути устранения .....................73
3.3.1 Регулируемые параметры процесса термоформования изделий из термопластов……………………………………………74
3.3.2 Технологические дефекты процесса термоформования….76
3.3.3 Дефекты термоформованных изделий из листовых и пле-
ночных термопластов при нарушении технологических параметров процесса получения изделий и способы устранения таких дефектов………………………………………………………81
Вопросы для самоподготовки……………………………………83
4 Статистические методы выявления и устранения дефектов
изделий при их изготовлении.....................................................85
4.1 Контрольный листок .............................................................85
4.2 Диаграмма Парето .................................................................86
4.3 Причинно-следственная диаграмма.....................................92
4.4 Контрольная карта..................................................................95
4.5 Гистограмма. ........................................................................101
Вопросы для самоподготовки...................................................107
5 Зарубежный опыт применения статистических методов
предотвращения дефектов изделий при их получении.......109
5.1 Метод «Шесть сигм»............................................................109
5.2 Метод Тагути. ......................................................................111
5.3 Метод «ноль дефектов» ......................................................116
5.4 Метод «ноль ошибок» .........................................................118
Вопросы для самоподготовки...................................................120
Список литературы....................................................................122
4
ПРЕДИСЛОВИЕ
Современные экономические и социальные условия существенно изменили требования к специалистам различных областей
деятельности. Главной задачей в области подготовки инженератехнолога XXI века является поиск и применение механизмов
образовательного процесса, обеспечивающих формирование настоящего всесторонне развитого профессионала для производства. Традиционные формы обучения специалистов содержат
большие резервы подготовки профессионалов высокого уровня.
Сейчас говорят о необходимости расширения профиля профессиональной подготовки специалистов в вузе. Это обеспечивает
готовность выпускников к профессиональной деятельности по
технологиям, близким к изучаемым в вузе.
На кафедре технологии пластических масс Казанского государственного технологического университета уже давно ведется
подготовка специалистов, позволяющая им работать технологами не только по изучаемой специальности. Такая подготовка основана на сопоставлении, сравнении различных профессиональных ситуаций и оценке их сходства между собой – способах
мышления, которые могут быть применены и в других отраслях
промышленности.
При использовании в процессе обучения понятий из различных областей науки формируется многоаспектное представление студента об объекте его познавательной, а впоследствии и
профессиональной деятельности. Получаемые знания оказываются как бы «разбросанными» в сознании. Основная проблема
заключается в том, чтобы сформулировать единое целостное
представление об объекте деятельности. И такое представление
в действительности формируется у специалистов, благодаря соотношению понятий с опытом. Происходит структурирование
опыта в соответствии с конструированием концептуального
представления об объекте профессиональной деятельности. При
непосредственном решении задач на рабочем месте происходит
оптимизация творческого и профессионального мышления.
5
В качестве базовых составляющих подготовки специалистов
высокого уровня необходимо выделить специальную теоретическую подготовку и эффективный тренинг в процессе лабораторных и практических занятий. Эффективность таких занятий достигается благодаря целесообразному выбору дидактических
систем управления процессом обучения; созданию обучающих
методических пособий для выполнения лабораторных работ;
созданию предпосылок для организации познавательной активности обучающихся на высшем уровне – творческом, когда задается конкретная производственная ситуация, для решения которой необходима концентрация всех знаний, умений и навыков
по изучаемой дисциплине. Например, при выполнении лабораторного практикума по дисциплине «Основы технологии переработки пластмасс и композиционных материалов» студентам
дается конкретная технологическая задача – разработка технологической документации (технологической и операционной
карты) на изготовление изделия. Для решения такой задачи необходим комплексный подход, начиная от выбора материала и
метода получения изделий и заканчивая оформлением технологической документации.
Инновации в разработке полимерных изделий, новые полимерные и композиционные материалы, быстрое продвижение
товаров на рынке, высокоавтоматизированное производство изделий выдвигают задачи поддержания стабильности качества и
возможности изменения конструкции изделий. Выявление и
устранение дефектов изделий всегда были процессом реагирования на технологические условия их получения, при которых
один или несколько параметров процесса становятся неудовлетворительными.
В процессе устранения дефектов часто приходится сталкиваться с тем, что дефекты изделий имеют тенденцию через некоторое время повторяться. Особенно это характерно для тех
процессов, которые происходят в нестационарных условиях.
Например, все основные проблемы изготовления изделий из
термопластов методом литья под давлением связаны с постоян-
6
ным изменением температуры, давления, плотности. В этих случаях необходимы, кроме традиционных, и новые подходы к выявлению и устранению дефектов, включающие мониторинг технологического процесса, сбор данных, планирование эксперимента, статистическое управление процессом, т.е. устранение и
выявление дефектов должно перейти от методов проб и ошибок
к методам, базирующимся на строгом научном подходе. Специалист должен знать, какое влияние оказывает каждый из технологических параметров на качество изделия, понимать разницу между дефектами, возникающими от изменения свойств материала, параметров машины, производственных процессов,
конструкции изделия и т.д.
Для решения проблем выявления и устранения дефектов при
изготовлении изделий из термопластов необходимо участие специалистов, отвечающих за различные функции предприятия, такие как маркетинг, конструирование изделия (проектные разработки), конструирование и разработка оснастки, инженерная
подготовка производства, техника обеспечения качества (правильный выбор полимерного материала), менеджмент, работа с
потребителями.
Процессу выявления и устранения дефектов изделий, полученных из термопластов в процессе литья под давлением, экструзии, термоформования, и посвящено настоящее учебное пособие. Авторы не претендуют на исчерпывающую информацию
по рассматриваемым проблемам, но выражают надежду на то,
что учебное пособие будет полезно для студентов, обучающихся
по специальностям, связанным с технологией и переработкой
пластмасс и композиционных материалов, а также инженернотехническим работникам, специализирующимся в области технологии переработки пластмасс и композиционных материалов.
7
1 ВЫЯВЛЕНИЕ И УСТРАНЕНИЕ ПРОБЛЕМ,
ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ВЫБОРЕ ПОЛИМЕРНОГО
МАТЕРИАЛА ДЛЯ КОНКРЕТНОГО ИЗДЕЛИЯ
Для того чтобы получить изделие с заданными свойствами,
его следует изготовить из определенного материала. Как правило, любой промышленный сырьевой материал представляет собой композицию полимера, наполнителей, стабилизаторов, модификаторов и т.д. Все эти компоненты должны быть введены
по оптимальной рецептуре, в определенной последовательности
и оставаться незагрязненными с начала процесса формирования
изделия и до его конца. Успешный выбор материала начинается
с оценки условий использования изделия на ранних стадиях его
разработки. Многие неприятности, которые возникают при разрушении изделия, являются, как правило, следствием неудачного выбора материала при разработке изделия.
1.1 Процесс выбора материала
Процесс выбора материала начинается с детального рассмотрения условий применения изделий из него и анализа их функционального назначения. Уточняются условия эксплуатации изделия: рабочая температура; среда; характер нагружения (динамический или статический); место приложения; требования к
внешнему виду и т.д., а также выбор показателей качества, по
которым будут оцениваться его физико-механические, теплофизические, эксплуатационные и специальные свойства.
Оценка качества изделия в большой степени зависит от тех
показателей свойств, совокупность которых и образует модель
качества оцениваемого объекта. Эта зависимость настолько велика, что вполне возможна следующая ситуация: при одном наборе показателей объект А будет лучше по качеству, чем объект
Б, при другом наборе может быть наоборот, что объект Б лучше
объекта А. Поэтому понятно, что набор показателей, по которым оценивается качество, должен быть представлен однознач-
8
но. Более того, этот набор должен быть упорядочен и представлен как иерархическая структура - «дерево свойств». В противном случае, т.е. без соблюдения этих двух условий, применительно к одному и тому же объекту оценивания могут получиться совершенно разные результаты. Иерархия создает возможность оценки качества с различными степенями подробности –
от самого детального до общего оценивания.
1.2 Что представляет собой «дерево свойств»?
Ветки «дерева свойств» расположены на разных уровнях.
Можно принять, что на самом низком уровне находится интегральное, обобщенное свойство, характеризующее объект в целом. Далее «дерево» постепенно разветвляется, образуя первый,
второй, третий и т.д. уровни. Число таких уровней неограниченно. Но, строя иерархическую структуру свойств, желательно
подняться до такого уровня рассмотрения, на котором находятся
простые, т.е. разлагаемые на другие, наименее общие свойства.
Такое логическое построение структуры свойств облегчает выбор перечня свойств.
Однако при построении «дерева свойств» следует учитывать
следующие ошибки:
- недопустимо в «дереве свойств» оставлять только те показатели, которые являются наиболее важными, ссылаясь на то обстоятельство, что маловажные показатели почти не влияют на
оценку качества в силу своей незначительности;
- недопустимо, сравнивая по качеству два (и больше) варианта объекта одного типа, для уменьшения трудоемкости расчетов
исключать из рассмотрения те свойства, которые в одинаковой
степени выражены в сравниваемых вариантах.
Рассмотрим пример: необходимо выбрать полимерный материал для смотрового стекла химического реактора [1]. Прежде
всего следует составить поисковый образ изделия - смотрового
стекла химического реактора. Любой поисковый образ достаточно задать не более чем 10 ценными, наиболее информационно емкими свойствами или параметрами (рис.1).
9
Обобщенный показатель
Уровень
0
Технико-экономические
Эффективность
Цена
Прочностные Теплофизические
Ударная
вязкость
Физико-механические
Рабочая
емпература
т
Функциональные
Эксплуатационные Метод переработки
Химические
Оптические
Коэффициент
пропускания
Технологические
Литье
Стойкость в кислотах
Органических
1
2
3
4
5
Рис.1.Выборка из «дерева свойств»
Перечень свойств необходимо выразить через параметры, определив их абсолютные значения или границу (более или менее
Fi) или интервал возможного изменения ( Fi;
min
- Fi
max
). Это од-
на из важнейших операций. Пример выбора параметров и их
значений представлен в табл. 1.1. С помощью параметра, его интервала производится оценка свойств с точки зрения «мало –
много», «достаточно – недостаточно». Интервал является оценочным и по этой причине несет наибольшую информацию о
свойствах. Интервал – это оценочная рамка, через которую производится просеивание объектов выбора. Неправильные или необоснованные (завышенные или заниженные) требования к продукции повлекут за собой неточный выбор.
Далее определяются веса параметров. При этом надо учитывать,
что любой специалист может допустить ошибку субъективного
характера. Это связано с тем, что человек плохо отвечает на вопросы количественных характеристик и гораздо лучше – на во-
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]