Введение к работе
5*5tff
Актуальность проблемы. Среди большого разнообразия используемых в настоящее время в мировой практике химических технологий вполне определенное место занимают технологии переработки полимерных материалов, в том числе, и комбинированные технологии механо-пневмоформования широко используемых полимерных тароупаковочных средств: различного рода емкостей открытого типа (лотки, поддоны, посуда разового пользования, контейнеры и т.п.). Существо таких технологий состоит в последовательной реализации двух механических деформационных процессов: вытяжке жестким пуансоном предварительно нагретой до определенной температуры плоской полимерной заготовки и последующем ее формовании в изделие за счет создания перепада давления между ее наружной и внутренней поверхностями, при этом используемая технологическая оснастка формовочного оборудования (матрицы, пуансоны и т. п.) обеспечивает формообразование изделий необходимой конфигурации. Обладая рядом преимуществ по сравнению с некоторыми альтернативными технологиями, механопневмоформование имеет и свои специфические недостатки, связанные с проявляющимся с той или иной частотой дефектом в виде разрушения полимерных заготовок в процессе их формования в изделия и дефектом в виде коробления последних выше лимитированного уровня в процессе их эксплуатации в условиях повышенных температур, что негативно влияет на экономическую эффективность производства и качество производимой продукции. Очевидно, что проявление указанных выше дефектов обусловлено спецификой протекающих в структуре полимеров деформационных процессов, а устранение условий проявления дефектов возможно за счет целенаправленного управления протеканием этих процессов. Такое управление можно обеспечить только путем регулирования режимных параметров процесса ме-ханопневмоформования, что автоматически приводит к необходимости решения проблем не только в части практического обеспечения конкретных режимов работы оборудования, но и в части обеспечения его работоспособности при реализации этих режимов. Однако, отсутствие научно обоснованной методологической базы пока не позволяет эффективно решать эти проблемы.
Таким образом, разработка адекватных, научно обоснованных представлений о характере деформационных процессов, протекающих в структуре полимеров при реализации комбинированных технологий ме-ханопневмоформования из них полых изделий, является актуальной проблемой, результаты решения КОТОрОЙ гтпяіпт мптпг^ппог^чрг.кую OCHOBy
и для решения указанных выше практических пришей? илльн л »f,
Цели и задачи работы. Конечными целями данной работы являются: разработка методов расчета параметров процесса механопневмоформо-вания осесимметричных полимерных изделий, исключающих возможность проявления дефекта в виде разрушения заготовок при его реализации, а в частных случаях, обеспечивающих необходимую длительность эксплуатации изделий при допускаемом критерии уровня их коробления; разработка расчетных методов, обеспечивающих прогнозирование качества формуемых изделий по длительности срока их эксплуатации при заданном критерии допускаемого уровня их коробления, а также по разно-толщинности; разработка метода расчета характеристик силового взаимодействия рабочих органов оборудования с перерабатываемой полимерной средой. Достижение поставленных целей обеспечено на основе решения следующих теоретических и практических задач: разработка теоретического описания деформационных процессов, протекающих в структуре вязкоэластичных полимеров при реализации комбинированных технологий механопневмоформования из них полых осесимметричных изделий как на стадии механической вытяжки заготовок, так и на стадии их пневмоформования в готовые изделия, а также проведение сравнительного анализа теоретических результатов с экспериментальными данными; проведение на базе выполненных теоретических разработок анализа причин возникновения и условий проявления основных дефектов, присущих рассматриваемым технологиям формования изделий; разработка теоретического описания процесса силового взаимодействия рабочих органов оборудования с полимерной средой на стадии механической вытяжки заготовок.
Научную новизну имеют следующие результаты работы: разработанные теоретические представления о существе деформационных процессов, протекающих в структуре полимеров при реализации комбинированных технологий механопневмоформования из них полых осесимметричных изделий, формализованные в виде математических моделей и учитывающие вязкоэластические свойства полимеров; аналитически сформулированное условие, при котором проявляется дефект в виде разрушения полимерных заготовок в процессе их формования в изделия; комплекс расчетных методов, включающий в себя: методы расчёта режимных параметров процесса формования, обеспечивающих повышение эффективности производства и качества производимой продукции; расчетные методы оценки качества формуемых изделий; усовершенствованный расчетный метод оценки характеристик силового взаимодействия рабочих органов оборудования с перерабатываемой средой.
Практическую значимость имеет комплекс расчетных методов, включающий в себя: методы расчёта режимных параметров процесса
формования, обеспечивающих повышение эффективности производства и качества производимой продукции; расчетные методы оценки качества формуемых изделий; усовершенствованный расчетный метод оценки характеристик силового взаимодействия рабочих органов оборудования с перерабатываемой средой.
Автор защищает следующие результаты работы: разработанное теоретическое описание деформационных процессов, протекающих в вязко-эластичных полимерных заготовках при реализации комбинированных технологий механопневмоформования из них полых осесимметричных изделий, и результаты его сравнительного анализа с экспериментальными данными; метод расчета параметров процесса формования осесимметричных изделий, обеспечивающих исключение достижения условий, при которых проявляется дефект в виде разрушения полимерных заготовок, формуемых в изделия; метод расчета длительности релаксационной паузы (технологического выстоя) в процессе формования осесимметричных изделий, в частных случаях обеспечивающей исключение достижения условий, при которых проявляется коробление изделий выше заданного уровня при их эксплуатации в условиях повышенных температур; расчетный метод оценки качества осесимметричных изделий по длительности срока их эксплуатации при заданном критерии допускаемого уровня их коробления; метод расчета ожидаемой разнотолщинности осесимметричных изделий, обеспечивающий прогнозирование их качества по этому критерию; метод расчета характеристик силового взаимодействия рабочих органов оборудования с перерабатываемой полимерной средой.
Апробация работы. Отдельные результаты работы доложены на двух международных конференциях: интернет-конференции "Творчество молодых в науке и образовании". Москва, МГУИЭ, июнь 2003 г.; 33rd Annual Conference "STRUCTURAL PLASTICS 2005". Conference Center Lake Buena Vista, Florida, USA, March 20-23,2005.
Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 9 научных статьях и материалах конференций.
Объем и структура диссертации. Диссертация объемом 158 страниц машинописного текста, включающего в себя 30 рисунков и две таблицы, состоит из введения, пяти глав, основных выводов, библиографического списка литературы, условных обозначений физических величин и параметров и приложения.
