Участок по производству радиопрозрачных сегментов производительностью 40 т/год

Дипломная работа По дисциплине: «Основы проектирования и оборудование предприятий по переработке пластмасс»

Участок по производству радиопрозрачных сегментов производительностью 40 т/год Реферат композиционный формование контактный брак Спроектирован участок цеха по изготовлению изделий из стеклоткани производительностью 40 тонн в год.

В технологической части проекта дано обоснование метода получение композиционных материалов (контактное формование), изложены требования к сырью и готовой продукции. Дано описание спроектированной технологической схемы производства, контроля производства, видов брака и способов его устранения.

Расчетная часть проекта содержит материальный баланс производства, расчет и выбор основного и вспомогательного оборудования. Выполнен энергетический расчет, представлены технико-экономические показатели проекта.

Проведен анализ условий труда, изложены требования безопасности работы на оборудовании, при хранении и транспортировке сырья и готовой продукции.

• Введение
• 1. Технологическая часть
• 1.1 Технико-экономическое обоснование

1.2 Характеристика готовой продукции

1.3 Характеристика сырья

1.4 Основание выбора метода переработки

1.5 Физико-химические основы технологического процесса

1.6 Описание технологической схемы производства

1.7 Контроль производства

1.8 Виды брака и способы его устранения

• 2. Расчеты
• 2.1 Материальные расчеты и материальныq баланс

2.2 Расчет эффективного времени работы основного оборудования

• 2.3 Расчет и выбор оборудования

2.3.1 Расчет и выбор основного оборудования

• 2.3.2 Выбор вспомогательного оборудования

2.3.3 Описание формующей оснастки

2.4 Расчет энергозатрат

2.5 Штаты участка

• 3. Экология
• 4. Техника безопасности

5. Строительная часть

• Заключение
• Список литературы

Контактное формование — наиболее простым по аппаратурио-технологическому оформлению способом получения полимерных композиционных материалов продолжает оставаться контактное формование, которое применяется для изготовления крупногабаритных малона-груженных деталей сложной конфигурации: коробчатых кожухов механизмов, баков, корпусов и других элементов лодок, катеров и пр. Контактное формование изделий в открытых формах осуществляют в основном двумя методами — ручной укладкой и напылением.

Технология ручной укладки включает следующие основные операции:

— нанесение разделительных покрытий на формы;

— раскрой тканых или нетканых армирующих материалов;

— приготовление связующего;

— укладка армирующего материала на форму;

— нанесение на армирующий материал связующего и пропитка им арматуры;

— отверждение связующего при комнатной температуре или при нагревании до 70−95 0С;

— извлечение изделия из формы и его механическая обработка согласно требованиям чертежа;

— контроль качества изделия.

Метод формования напылением отличается от описанного тем, что волокнистая арматура (стекловолокно, базальтовое волокно, углеволокно) в виде бесконечного ровинга рубится на короткие отрезки — штапельки — и доставляется в форму одновременно со смесью соответствующей смолы и катализатора. Варьирование соотношения смолы и наполнителя, вида армирующего материала и системы его укладки, типа смолы и ее наполнителей позволяет в широких пределах изменять свойства получаемых композиционных пластиков, поскольку структура и свойства композита, да и само изделие формообразуется в процессе его получения.

При конструировании деталей необходимо располагать данными о напряжениях, которые они будут испытывать в процессе хранения и эксплуатации, что позволяет определить необходимые прочностные характеристики применяемого материала.

1. Технологическая часть

1.1 Технико-экономическое обоснование

N-слойные мембраны с отбортовкой на эпоксидном связующем являются деталями для изготовления для радиопрозрачных укрытий. Ассортимент и объем выпуска продукции представлен в табл. 1.

Таблица 1 Ассортимент и объем выпуска продукции

1.2 Характеристика готовой продукции

Детали для сборки радиопрозрачных укрытия изготавливающиеся из стеклоткани и связующего недолжны иметь трещин, вздутий, морщин и складок на поверхности изделия .

Изделие должно соответствовать следующим техническим требованиям:

1. Изделие должно соответствовать требованиям ТУ, чертежам, контрольным образцам и изготавливаться по технической документации, утвержденной в установленном порядке;

2. Материалы, применяемые при изготовлении изделия должны соответствовать действующей на них нормативно-технической документации;

3. Цвет изделия должен соответствовать указанным в чертежах изделия или контрольным образцам, утвержденным в установленном порядке. При отсутствии указаний в чертежах цвет изделия не регламентируется и определяется цветом материала, применяемого для изготовления изделия;

4. Размеры, подлежащие контролю при сдаче и приеме изделия, обозначаются в чертеже на изделие или указываются в документе, согласованном между изготовителем и потребителем;

5. Поверхность изделия должна быть вздутий, трещин, морщин, складок и расслоений. Качество изделия по внешнему виду определяется контрольным образцом, согласованном в установленном порядке.

Маркировка, характеризующая данные об упакованной продукции должна содержать:

— Наименование или условное обозначение предприятия — изготовителя или товарный знак;

— Условное обозначение продукта, ГОСТ и ТУ;

— Номер партии, массу;

— Дату изготовления и подпись упаковщика.

1.3 Характеристика сырья

Эпоксидная смола ЭД-20 Стандарт качества: ГОСТ 10 587–84

Эпоксидные смолы выпускаются в жидком и твердом состоянии. Они термопластичны, но под влиянием различных отвердителей превращаются в неплавкие полимеры, которые находят широкое применение в промышленности как материал для склейки, герметизатор и пр. Процесс отверждения этих смол может происходить при нормальной комнатной температуры до 20 °C.

Эпоксидная смола ЭД-20 представляет собой прозрачную вязкую жидкость желтоватого цвета без видимых механических включений.

Эпоксидная смола ЭД-20 — двухкомпонентная смола. Для её отверждения требуются отвердители для эпоксидных смол (ПЭПА, ТЭТА, и т. д.).

Особенности использования ЭД-20

Эпоксидная смола ЭД-20 имеет широкую область применения и имеет ряд особенностей:

· не рекомендуется использовать составы, содержащие только эпоксидную смолу и отвердитель, так как в большинстве случаев получаются весьма жесткие материалы подверженные трещинообразованию;

· по сравнению с акриловыми смолами, эпоксидные смолы обладают большей токсичностью;

· малоэластичность. При движении поверхностей под эпоксидным покрытием, может возникнуть трещина;

· эпоксидная смола ЭД-20 достаточно вызкая, поэтому при работе приходится зачастую использовать различные растворители.

Существует два способа временного понижения вязкости смолы: один представляет собой нагревание смеси, а второй — добавление к ней растворителя. В обоих случаях смола становится более текучей. Смола с низкой вязкостью более текуча, ее проще наносить кистью или валиком, она быстро пропитывает стеклоткань и глубже проникает в пористые поверхности вроде поврежденной гнилью древесины. Запрещается смешивать сразу большое количество эпоксидной смолы ЭД-20 с отвердителем без использования специальных аппаратов для смешивания во избежание вскипания.

Применение Применение эпоксидно-диановых смол, основные заменители Используются эпоксидные смолы в электротехнической, радиоэлектронной промышленности, авиа, судо и машиностроении, в строительстве в качестве компонента заливочных и пропиточных компаундов, клеев, герметиков, связующих для армированных пластиков, в лакокрасочных материалах, стеклопластике, для изготовления наливных полов.

Также используются эпоксидно-диановые смолы в производстве эпоксидного клея, пропиточного материала вместе со стеклотканью для изготовления и ремонта различных корпусов («угле-» и «стеклопластиковые», «карбоновые» корпуса и детали кузова автомобиля), при изготовлении гидроизоляции помещений (пол и стены подвальных помещений, бассейны). А так же используется для изготовления эмалей, лаков, шпатлевок и в качестве полуфабриката для производства других эпоксидных смол и добавок к ним. То, какими свойствами будет обладать конечное изделие на основе эпоксидной смолы зависит от того, какими отвердителями, добавками и пластификаторами они модифицируются. Эпоксидно-диановые смолы ЭД-20 и ЭД-16 обеспечивают наибольшие технологические удобства при переработке в изделия и позволяют создать на основе этих смол самые разнообразные материалы.

Эти эпоксидные смолы могут отверждаться при нормальной или повышенной температуре (в зависимости от свойств применяемого отвердителя), без воздействия внешнего давления что позволяет обходиться без прессового и термического оборудования и дорогостоящих пресс-форм. Последнее свойство особенно важно при изготовлении и ремонте крупногабаритных конструкций на месте монтажа, что в значительной степени расширяет области применения эпоксидных смол. Возможность отверждения этих смол без выделения побочных продуктов обеспечивает беспористость и высокую плотность материалов, что очень важно при работе конструкций, например, в условиях paдиоактивных загрязнений или вакуума.

Для использования в качестве пропитки обычно удобнее использовать более жидкую смолу, т. е. ЭД-20 (кроме случаев, когда возможно стекание со стен), но результат из более жидкой смолы получится менее прочным и менее термостойким. Поэтому для ремонта корпусов морских катеров или при строительстве мостов и путепроводов для получения максимальной прочности и адгезии используют смолу ЭД-16.

Покрытия на основе смол ЭД-20, ЭД-16 характеризуются следующими свойствами:

· хорошая адгезия к металлу, стеклу, керамике

· высокая твердость

· эластичность

· ценные диэлектрические свойства

· стойкость в агрессивных средах

· не вызывают коррозии соприкасающихся с ними материалов Упаковка Эпоксидно-диановые смолы упаковывают в оцинкованные барабаны вместимостью от 50 до 220 кг.

Транспортировка Транспортируют смолы эпоксидные в крытых транспортных средствах. Хранят в закрытых помещениях при температуре окружающей среды. Не допускается совместное хранение с окислителями, эпихлоргидрином, кислотами.

Хранение Смолу ЭД-20 хранят в плотно закрытой таре в закрытых складских помещениях при температуре не выше 40 °C.

Гарантийный срок хранения эпоксидной смолы ЭД-20: 1 год с даты изготовления.

Технические характеристики Техническая характеристика ЭД-20

Безопасность Эпоксидная смола ЭД-20 не взрывоопасна, но горит при внесении в источник огня. Летучие компоненты (толуол и эпихлоргидрин) содержатся в смоле в количествах, определяемых исключительно анлитическими методами, и относятся к веществам 2-го класса опасности по степени воздействия на организм человека.

Работающие с эпоксидными смолами должны быть обеспечаны спецодеждой и индивидуальными средствами защиты. Все операции при работе с эпоксидными смолами должны проводится в помещениях оборудованных приточно-вытяжной вентиляцией.

При непосредственном контакте неотвержденной смолы с кожей возможно возникновение дерматита, в некоторых случаях аллергического характера.

При работе с эпоксидными смолами должны соблюдаться утвержденные требования санитарных правил организации технологических процессов и гигиенических требований к производственному оборудованию и правил безопасности по производству пластических масс.

Отбор проб, промывка и обработка аппаратуры и тары, анализ смол должны производиться в соответствии с правилами по безопасному ведению работ, утвержденными в установленном порядке.

Производственные помещения должны быть оснащены приточно-вытяжной вентиляцией, обеспечивающей восьмикратный обмен воздуха. Контроль за состоянием воздушной среды — по ГОСТ 12.1.005−88Работающие с эпоксидными смолами должны быть обеспечены специальной одеждой и средствами индивидуальной защиты по ГОСТ 12.4.011−87.

В рабочих помещениях должны быть умывальники с горячей и холодной водой.

Запрещается мытье рук растворителями, так как это способствует возникновению кожных поражений. Брызги смол должны быть немедленно удалены сухими марлевыми тампонами. Затем пораженное место следует обработать этиловым спиртом, тщательно промыть водой с мылом, осушить бумажным полотенцем одноразового пользования и смазать мягкой мазью на основе ланолина, вазелина или касторового масла. Смолы не взрывоопасны, но горят при внесении в источник огня. Температура вспышки более 270 °C. Средства пожаротушения — углекислотные и порошковые огнетушители, вода, пар, инертный газ, асбестовое полотно, песок — должны выбираться в соответствии с правилами по безопасному ведению работ, утвержденными в установленном порядке.

Полиэтиленполиамин (ПЭПА) ТУ 2413−357−203 447−99, ТУ 2413−214−203 312−2002

Химическая формула, CAS и другие названия

CAS

Физические свойства Полиэтиленполиамин (ПЭПА) — смесь этиленовых полиаминов. Маслянистая жидкость от светло-желтого до темно-бурого цвета со специфическим запахом, хорошо растворимая в воде и спирте, поглощающая из воздуха влагу и углекислый газ.

Технические требования

Упаковка, транспортировка, хранение, гарантийный срок хранения:

Полиэтиленполиамины (ПЭПА) разливают в стальные бочки по 200 л., полиэтиленовые бочки по 65 литров, канистры по 5 л, канистры по 1 л. По согласованию с потребителем допускается упаковка в другую тару, обеспечивающую сохранность качества продукта. Бочки заполняют продуктом на 95% их вместимости и герметично закрывают.

Транспортируют продукт в ж/д цистернах, автоцистернах, или крытых транспортных средствах. Данный вид продукта относится к III классу опасности.

ПЭПу хранят в закрытых помещениях при температуре окружающей среды в плотно закрытой таре. Не допускается совместное хранение с окислителями, эпихлоргидрином, кислотами.

Гарантийный срок хранения — 2 года.

2. Области применения

- Отвердители для отверждения смол (ЭД), пр-во лодок, катеров, а/м бамперов, самолеты, вертолеты, парапланы, ремонт стеклопластиков и др.

- Производство лаков, шпатлевок, красок полимерных, серия ЭП

- Производство клея ЭДП, ЭКФ

- Производство ингибиторов коррозии

- Производство битумных мастик, адгезионных присадок, дорожных красок (разметка)

- Добавки в бетон (модификаторы бетона), химически стойкие бетоны по ГОСТ 25 246–82, ячеистый бетон по ГОСТ 25 485–89

— - В гальванотехнике, добавка для блеска (электрохимическая полировка)

- В производстве ионообменных смол (аниониты)

- В производстве композитных материалов в электротехнике, пропиточные лаки в электродвигателях, трансформаторах, кабельно-проводниковая продукция

- В производстве электролитов меднения, цинкования, хромирования

- В производстве аминосодержащих смол

- В производстве наливных полов, черновые работы до 10 мм

- Производство электропроводящих клеев, токопроводящие пасты

- Производство азотсодержащих присадок в топливо, масла (моющие, диспергирующие)

- Производство полиэлектролитов

- Производство кабельных муфт серии СЭФ (эпоксидные)

- Производство химикатов-добавок для эмульсионных БСК и БНК в каучуковой промышленности

- Производство полиаминных коагулянтов

Заменители В настоящее время ПЭПА полностью либо частично заменяется триэтилентетрамином (ТЭТА).

Ткань Стеклянная

Стеклянные волокна как правило, изготавливаются методом формования волокна из расплава, и представляют собой так называемые бесконечные (элементарные) волокна (диаметр волокна составляет от 10 до 20 мкм). Поскольку эти волокна могут быть переработаны принятыми в текстильной промышленности способами (кручением нити, плетением), их так же называют текстильными стекловолокнами .

Для улучшения адгезии термореактивных полимеров и стекловолокон оно обрабатывается промоторами адгегии.

На перерабатывающие предприятия стекловолокна постают в различной форме. Наряду с бесконечными элементарными стекловолокнами имеется так же штапельное стекловолокно, обладающее определенной длиной волокна. Из штапельного волокна изготовляются, например, стекловолокнистые холсты и стеклоткани .

Стекловолокна обеспечивают деталями значительную часть их прочности. В зависимости от используемого вида наполнителя, физико-механические свойства выражены в одном (ровинги) или в двух (ткань) направлениях .При использовании матов из стекловолокна эти значения одинаковы во всех направлениях, но не на столь высоком уровне. Стеклоткани, имеющие нить основы и уточную нить, называют двунаправленными тканями. Если уточные нити отсутствуют, речь идет об однонаправленных материалах для целевого армирования только в одном направлении. Такие материалы удерживаются лишь несколькими поперечными нитями (соединительные нити).

Кроме того, существуют многослойные материалы, имеющие трехмерное строение, то есть при пропитке этих матов смолой, образуется своего рода многослойная плита .

Наряду со стекловолокнами для изготовления изделий, подвергающихся высоким и сверхвысоким нагрузкам, используются также углеродные волокна .

Углеродные волокна получают с помощью различных термических процессов обработки. Они обладают модулем упругости, в 5−6 раз превышающие модуль упругости стекловолокон. По назначениям модуль упругости между стекловолокнами и углеродными волокнами находятся арамидные волокна, представляющие собой волокна из ароматических полиамидов.

Ацетон Стандарт качества: ГОСТ 2768–84

Формула: CH3COCH3

Технический ацетон получают кумольным методом, методом ацетонобутилового брожения, а также в качестве побочного продукта в ряде производств.

Применение Технический ацетон используется для синтеза уксусного ангидрида, ацетонциангидрина, дифенилолпропана и других органических продуктов, а также в качестве растворителя в различных отраслях промышленности.

Упаковка Технический ацетон заливают в специально выделенные для ацетона железнодорожные цистерны с верхним сливом или универсальным сливным прибором, автоцистерны, в бочки алюминиевые, стальные или оцинкованные, вместимостью от 100 до 275 дм³, в стеклянные бутыли по ОСТ 6−09−185, вместимостью 10 и 20 дм³. Ацетон, предназначенный для розничной торговли, упаковывают в стеклянные бутыли и флаконы вместимостью 30, 50, 100, 500 и 1000 см33.

Транспортировка Ацетон транспортируют транспортом всех видов в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на транспорте данного вида. Воздушным транспортом перевозят только на грузовых судах с максимальным объемом нетто на одну упаковку 60 дм³. По железной дороге перевозят в бочках в крытых вагонах (повагонными или мелкими отправками). При транспортировании ацетона в бочках вместимостью 100 дм³ в крытых железнодорожных вагонах, речным и морским транспортом перевозку осуществляют пакетами в соответствии с правилами перевозки грузов. Ацетон в бутылях перевозят только автомобильным транспортом.

Технический ацетон хранят в стальных, алюминиевых, оцинкованных емкостях или бочках и в стеклянных бутылях в соответствии с правилами хранения огнеопасных веществ.

Хранение Технический ацетон хранят в стальных, алюминиевых, оцинкованных емкостях или бочках и в стеклянных бутылях в соответствии с правилами хранения огнеопасных веществ.

Срок хранения (годности) — не ограничен.

Безопасность По степени воздействия на организм ацетон относится к 4-му классу опасности.

При продолжительном вдыхании паров ацетон накапливается в организме, может всасываться через неповрежденную кожу. Отравление ацетоном возможно при вдыхании паров ацетона в концентрации, превышающей предельно допустимую концентрацию (200 мг/м33).

Ацетон — легковоспламеняющаяся жидкость. При контакте с перекисью натрия или хромовым ангидридом ацетон загорается со взрывом. Все работы с ацетоном должны проводиться с использованием приточно-вытяжной вентиляции вдали от огня и источников искрообразования. В производственных условиях должна быть соблюдена герметизация оборудования, аппаратов, процессов слива и налива для исключения попадания паров ацетона в воздушную среду помещений.

При сливо-наливных операциях необходимо соблюдать правила защиты от статического электричества в производствах химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности. В процессе транспортных и производственных операций с ацетоном применяются индивидуальные средства защиты (спецодежда, спецобувь, средства защиты органов дыхания).

Одна из основных опасностей при работе с ацетоном — его легковоспламенимость. Температура воспламенения 465 °C, температура вспышки -20 °C. Воздушные смеси, содержащие от 2,5% до 12,8% (по объёму) взрывоопасны. С этим необходимо считаться, так как ацетон быстро испаряется, и образующееся облако может распространиться до места воспламенения (нагрев или искра) вдали от места работы с ним.

Считается, что ацетон малотоксичен, также считается, что он не вызывает хронических болезней при использовании основных методов предосторожностей при работе с ним. Ацетон обладает возбуждающим и наркотическим действием, поражает центральную нервную систему, способен накапливаться в организме, в связи с чем токсическое действие зависит не только от его концентрации, но и от времени воздействия на организм. ЛД50 для мышей при вдыхании в течение 4-х часов — 44 г/м3. Для человека ЛД50 оценивается в 1,159 г/кг. ПДК 200 мг/м3.

Из-за высокой летучести, значительная часть ацетона испаряется в атмосферу, где период полураспада под действием ультрафиолета составляет 22 суток. ЛД50 для рыб 8,3 г/л в течение 96 часов, а период полураспада в данной среде от 1 до 10 суток. Ацетон может вызывать значительное понижение уровня кислорода в воде из-за потребления его микроорганизмами.

Технические характеристики

Примечание: В техническом ацетоне 1-го сорта, получаемом при производстве перекиси водорода из изопропилового спирта, допускается массовая доля метилового спирта не более 0,15%.

Толуол Толуолметилбензол, бесцветная жидкость с характерным запахом, относится каренам.

Общая характеристика Бесцветная подвижная летучая жидкость с резким запахом, проявляет слабое наркотическое действие. Смешивается в неограниченных пределах с углеводородами, многими спиртами и эфирами, не смешивается с водой. Показатель преломления света 1,4969 при 20 °C. Горюч, сгорает коптящим пламенем.

Химические свойства Для толуола характерны реакции электрофильного замещения в ароматическом кольце и замещения в метильной группе по радикальному механизму.

Электрофильное замещение в ароматическом кольце идёт преимущественно в ортои пара-положения относительнометильной группы.

Кроме реакций замещения, толуол вступает в реакции присоединения (гидрирование), озонолиза. Некоторые окислители (щелочной раствор перманганата калия, разбавленная азотная кислота) окисляют метильную группу до карбоксильной. Температура самовоспламенения 535 °C. Концентрационный предел распространения пламени, %об [1,27;6,8]. Температурный предел распространения пламени, °C [6;37]. Температура вспышки 4 °C.

Взаимодействие с перманганатом калия в кислой среде:

5С₆H₅СH₃ + 6KMnO₄ + 9H₂SO₄ > 5С₆H₅СOOH + 6MnSO₄ + 3K₂SO₄ + 14H₂O образование бензойной кислоты Получение и очистка Продукт каталитического риформинга бензиновых фракций нефти. Выделяется селективной экстракцией и последующей ректификацией. Также хорошие выходы достигаются при каталитическом дегидрировании гептана через метилциклогексан. Очищают толуол аналогично бензолу, только в случае примененияконцентрированной серной кислоты нельзя забывать, что толуол сульфируется легче бензола, а, значит, необходимо поддерживать более низкую температуруреакционной смеси (менее 30 °C). Толуол также образует с водой азеотропную смесь Толуол можно получить из бензола по реакции Фриделя-Крафтса:

Применение Сырьё для производства бензола, бензойной кислоты, нитротолуолов (в том числе тринитротолуола), толуилендиизоцианатов (через динитротолуол и толуилендиамин) бензилхлорида и др. органических веществ.

Является растворителем для многих полимеров, входит в состав различных товарных растворителей для лаков и красок. Входит в состав растворителей: Р-40, Р-4, 645, 646, 647, 648. Применяется как растворитель в химическом синтезе.

Опасность Пары толуола могут проникать через неповрежденную кожу и органы дыхания, вызывать поражение нервной системы (заторможенность, нарушения в работе вестибулярного аппарата), в том числе необратимое. Поэтому работать с толуолом и растворителями, в состав которых он входит, необходимо в прочных резиновых перчатках в хорошо проветриваемом помещении или с использованием вытяжной вентиляции.

Пожароопасен, легковоспламеняющаяся жидкость. Концентрационные пределы взрываемости паровоздушной смеси 1,3 — 6,7%. Обладает слабым наркотическимдействием.

Согласно другим источникам (САНПИН, меры предосторожности при работе с летучими органическими растворителями), толуол является сильно токсичным ядом, влияющим на функцию кроветворения организма, аналогично бензолу. Нарушение кроветворения проявляется в цианозе и гипоксии. Существует также толуольная токсикомания.

В целом, толуол, как и другие гомологи бензола, очень токсичен, его длительное воздействие может привести к необратимым поражениям ЦНС, кроветворных органов и создать предпосылки для возникновения энцефалопатии. Толуол обладает также канцерогенным действием.

1.4 Основание выбора метода переработки

Наиболее простым по аппаратурно-технологическому оформлению способом получения полимерных композиционных материалов продолжает оставаться контактное формование, которое применяется для изготовления крупногабаритных малонагруженных деталей сложной конфигурации: коробчатых кожухов механизмов, баков, корпусов и других элементов и пр. Контактное формование изделий в открытых формах осуществляют ручной укладкой .

1.5 Физико-химические основы технологического процесса

Армированные композиционные материалы (АКМ), состоящие из смолы, волокон и других наполнителей, после отверждения являются твердыми телами, что позволяет относить их к конструкционным стеклопластикам. Характеристики готового изделия (такие как габаритные размеры, форма, величина серии) обуславливают выбор состава композиции, способа ее получения и формования.

Для изготовления изделия из армированных полимерных материалов методом ручной укладки, армирующий материал (АМ) загружают в форму, формуют изделие и проводят процесс отверждения, после чего он принимает очертания формы. Как правило, применяют формы негативные по отношению к готовому изделию, покрытые изнутри гелькоатом на основе пигментированной эпоксидной смолы, которая образует на изделии поверхностную пленку, но известны и позитивные формы. Детали, формуемые таким методом, состоят из армирующего наполнителя и связующего (на основе эпоксидных смол с отвердителем). Когда отвержденное изделие извлекают из формы, его внешняя поверхность оказывается покрытой тонким полимерным слоем — гелькоатом.

Контактное формование изделий в открытых формах методом ручной укладки осуществляется следующим образом: после нанесения на поверхность формы слоя связующего ее выстилают АМ (стеклоткань, стекломат). Затем тщательно смешивают заранее отмеренные количества смолы и отвердителя. Композицию можно наносить на АМ как вне формы, так и внутри нее. Для полного удаления воздуха и равномерности пропитки смолу наносят сначала на участки АМ в верхней части формы. Для уплотнения материала по форме и удаления пузырьков воздуха используют щетки, резиновые и зубчатые валики (или в некоторых случаях мохеровые валики). Смесь отвердителя со смолой можно наносить на АМ распылителем, который автоматически дозирует и смешивает компоненты. Особое внимание следует уделять нанесению первого слоя (часто это «кожица» из тонкой стекловуали или мата с развесом 229 г/м2), чтобы не допустить образования воздушных пузырьков между АМ и наружным смоляным слоем (гелькоатом). После этого уже можно наносить необходимое число слоев АМ до достижения расчетной суммарной толщины (и, следовательно, прочности). Слои АМ следует чередовать для обеспечения хорошей межслойной прочности сцепления, предотвращения появления воздушных включений и получения максимальной прочности Полученный, таким образом, слоистый пластик можно считать элементарным конструкционным материалом. Варьирование соотношения смолы и армирующего наполнителя, вида армирующего материала и системы его укладки, типа смолы, вида и количества наполнителей позволяет существенно изменять физические свойства получаемых стеклопластиков.

Из 30-го опыта создания стеклопластиков нам известно, что оптимальным соотношением связующего и АМ при ручной укладке составляет 35 — 45% связующего. Большее содержание связующего приводит к снижению прочности, увеличению толщины стенки изделия, что приводит в конечном счете к удорожанию. Меньшее количество связующего делает стеклопластик «сухим» и не обеспечивает монолитности при ручной укладке. Как правило, в стеклопластиках, где используются полиэфирные смолы, содержание связующего колеблется в пределах 55 — 70%.

1.6 Описание технологической схемы производства

Технологическая схема производства изделий методом вакуумформования состоит из следующих этапов:

1. Транспортировка и хранение сырья;

2. Вакуумное формование;

3. Вырезка готового изделия;

4. Механическая обработка;

5. Контроль и упаковка;

6. Дробление отходов и брака.

Транспортировка и хранение сырья.

Технологический процесс производства деталей внешней облицовки и интерьера автобусов ЛиАЗ начинается с привоза листового АБС-пластика на склад сырья (СС). Деревянные ящики с материалом разгружают с помощью электропогрузчика (ЭП) и укладывают на полки стеллажей склада сырья.

Поступающие на переработку листы АБС-пластика подвергают входному контролю в соответствии с требованиями соответствующих ТУ, одновременно оценивая технологические свойства. Если материал не подходит для переработки его подвергают соответствующей обработке и только после этого пускают в производство.

Вакуумное формование.

Цикл формования начинается с установки листа АБС-пластика на машину (ВФМ), который зажимается между прижимной рамкой и формующей камерой. Далее нагревателем производится нагрев термопласта до той температуры, при которой возможна его пластичная деформация — формование. Критерием готовности заготовки к формованию является время разогрева, которое подбирается опытным путем. Время подбирается при интенсивности нагрева не вызывающего преждевременную поверхностную деструкцию материала. После разогрева материала нагреватель отводится из зоны формования.

По достижении температуры формования пуансон поднимают, и разогретый лист плотно его обтягивает. Затем, с помощью вакуумного насоса откачивается воздух, создается перепад давления, благодаря которому заготовка еще плотнее обжимает пуансон, точно воспроизводя его форму.

После оформления изделие охлаждается воздухом из вентилятора, снимается с оснастки и вынимается из машины.

Вырезка готового изделия.

После стадии вакуумного формования лист на тележке (Т) направляется на вырезку готовых изделий (ВГИ) при помощи гильотинных ножниц (ГН). Управление гильотинными ножницами ручное и осуществляется с пульта управления.

Затем изделия складывают в технические контейнеры и на тележке (Т) отправляют на механическую обработку (МО). Отходы отправляются на дробление (Д).

Механическая обработка.

Поступающие на механическую обработку изделия, обрабатываются вручную или при помощи инструментов, протираются и направляются на контроль и упаковку (ОТК).

Контроль и упаковка.

Производимая продукция должна соответствовать определенным требованиям, обеспечивающим возможность ее эксплуатации. С этой целью качество контролируется в отделе технического контроля и упаковки (ОТК). Контроль качества детали производится в сравнении ее с эталонным образцом и заключается в контроле размеров, товарного вида, наличии видимых включений и повреждений и др.). Несколько изделий из партии подвергают сложному контролю заключающегося в оценке различных свойств изделия. При положительном заключении ОТК, детали упаковываются и перевозятся на склад готовой продукции (СГП). Если деталь «не прошла», ОТК отбраковывает и направляет ее на дробление (Д).

Дробление отходов и брака.

Забракованные изделия и брак — это технологические отходы. После дробления измельченный материал в мешках, взвешивается на электронных весах (ЭВ) и направляется на склад готовой продукции (СГП), а затем идет на продажу.

1.7 Контроль производства

Для производства качественной продукции необходимо осуществлять постоянный поэтапный контроль производства включающий в себя: проверку на соответствие нормам исходного сырья, оснастки, контроль соблюдения технологических режимов переработки, контроль качества готовой продукции.

Поэтапный контроль производства приведен в табл. 3.

Таблица 3 Контроль производства

1.8 Виды брака и способы его устранения

Нанесение наружного смоляного слоя

Для получения наружного смоляного слоя (гелькоута) обычно используют полиэфирную смолу, содержащую минеральные наполнители и пигменты, но без армирующих добавок. Эта композиция наносится сначала на поверхность формы, а затем в процессе формования переходит на формуемое изделие, образуя наружный слой. Тем самым достигается образование декоративной глянцевой окрашенной поверхности с хорошими защитными свойствами, которая почти или совсем не требует последующей отделки Таблица 3.1. Виды и причины появления брака на наружном смоляном слое и методы их устранения.

Ручная укладка Следующей операцией процесса формования после правильной подготовки формы и нанесения наружного смоляного слоя является подготовка материала. Все типы армирующих материалов маты из рубленой стекло-пряжи, ткани и тканый ровинг — поступают в виде больших рулонов различной ширины. Лист нужной длины вырубается из рулона, а затем, при необходимости, обрезается по шаблону с помощью универсального бритвенного ножа, больших ножниц или электрической машины для резки тканей, аналогичной применяемым в швейной промышленности.

Затем тщательно смешивают заранее отмеренные количества смолы и катализатора. Композицию можно наносить на стекловолокно как вне формы, так и внутри нее. Для полного удаления воздуха и равномерности пропитки смолу наносят сначала на участки стекловолокна в верхней части формы. Для уплотнения материала по форме и удаления пузырьков воздуха используют щетки, резиновые и зубчатые валики (или в некоторых случаях мохеровые валики). Как уже отмечалось, смесь катализатора со смолой можно наносить на стекловолокно распылителем, который автоматически дозирует и смешивает компоненты. Особое внимание следует уделять нанесению первого слоя (часто для этого используют стекловуаль или мата с развесом ~230 г/м²), чтобы не допустить образования воздушных пузырьков между армирующим стекловолокном и наружным смоляным слоем (гелькоутом).После этого уже можно наносить необходимое число слоев мата и (или) тканого ровинга до достижения расчетной суммарной толщины (и, следовательно, прочности). Слои мата и тканого ровинга следует чередовать для обеспечения хорошей межслойной прочности сцепления, предотвращения появления воздушных включений и получения максимальной прочности.

Таблица 4. Виды и причины появления брака и методы их устранения при формовании ручной укладкой.

2. Расчеты

2.1 Материальные расчеты и материальныq баланс

Материальный баланс производства выполнен с целью определения потребности в сырье. Материальный баланс служит основой для определения производительности оборудования и его количества, технико-экономических показателей проектируемого производства. Снижение потерь по сравнению с базовым производством происходит за счёт нового оборудования. Потери сырья по стадиям технологического процесса приведены в табл. 5.

Таблица 5 Потери сырья по стадиям технологического процесса

Таблица 6 Расходные коэффициенты производства

Расходный коэффициент базового производства К_р.б. для детали «Накладка панели ТА.5256.014.101.340» рассчитан следующим образом:

К_р.б. = (100 + 29,5)/100 = 1,295 кг/кг Расходный коэффициент проектируемого производства К_р.п. для детали «Накладка панели ТА.5256.014.101.340» :

К_р.п. = (100 + 24,5)/100 = 1,245 кг/кг Для остальных деталей К_р.б. и К_р.п. рассчитываются аналогично.

Таблица 6 Материальный баланс производства 1000 кг готовой продукции из АБС-пластика для детали «Накладка панели ТА.5256.014.101.340»

Таблица 7 Материальный баланс производства 1000 кг готовой продукции из АБС-пластика для детали «Накладка стойки двери ТА.5256.014.102.770−10»

Таблица 8 Материальный баланс производства 1000 кг готовой продукции из АБС-пластика для детали «Накладка стойки двери ТА.5256.014.102.770−30»