复合材料的工艺标准化

姚丽瑞 袁 超 唐邦铭

复合材料的工艺标准化

姚丽瑞 袁 超 唐邦铭

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。

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：

图1 标准工艺规程的编制程序

（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）

［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）.