復合材料的工藝標準化

姚麗瑞 袁 超 唐邦銘

復合材料的工藝標準化

姚麗瑞 袁 超 唐邦銘

在復合材料生產中，工藝是將設計變成制造的重要依據。工藝是否標準，直接影響著產品生產的質量和效率。基于此，本文從復合材料的工藝特點出發，分析了復合材料工藝標準化的意義，并闡述了復合材料標準化工藝規程的編制及應用策略，以期為一線工作提供理論指導。

復合材料 工藝規程 標準化

工藝標準化是復合材料工藝管理的重要組成部分，即按照標準化的規則、原理及方法，對一些與工藝相關的共性問題加以改進、精簡、統一的過程。企業能否在有限時間內生產出高質量的復合材料產品，滿足客戶及市場需求，很大程度上取決于工藝的標準化。

一、復合材料工藝的特點

復合材料的生產與其產品的成型是同步進行的，復合材料成型工藝的確定，需要結合產品結構、受力情況等進行選擇，充分借助材料形成與產品成型同步完成這一點，做到產品的一次整體性成型。在復合材料的工藝操作過程中，工藝水平高低對產品的質量和性能有決定性影響。例如，層間剪切強度是影響復合材料性能的關鍵，其不僅與纖維表面質量密切相關，而且與產品的空隙率有很大關系。研究表明，當空隙率在4%以下時，每提高1%的空隙率都會使層間剪切強度下降7%，而空隙率大小與工藝操作之間存在密切關聯。在復合材料工藝中，對固化溫度、固化壓力、保溫時間等工藝參數的控制至關重要，同時纖維取向、吸膠量控制等因素也十分關鍵。

二、復合材料工藝標準化的意義

首先，通過實施工藝操作標準化，可以將企業及其員工掌握的技術、經驗等轉化為標準的工藝規程，即便企業出現員工跳槽、離職等情況，也不會造成技術與經驗的流失，從而為企業積累了一筆寶貴的技術財富。其次，標準化工藝規程本身便于學習和推廣，可以作為企業的作業指導書或工藝培訓教材，就算某道工序的操作人員出現了變動，新調來的人員也能很快掌握正確、標準的工藝操作方法，使產品生產的穩定性、安全性得到了極大保障，有效避免了隨意操作或誤操作所帶來的各類生產事故。

三、復合材料標準化工藝規程的編制及應用

（一）編制范圍

復合材料生產成型中涉及的工藝方法較多，以樹脂基復合材料為例，就包括熱壓罐成型、模壓成型、真空袋成型、樹脂傳遞模塑成型（RTM）、拉擠成型等。通常情況下，企業會以其中的幾種工藝為主。而對于不同企業來說，到底需要編制哪些方面的標準工藝規程，還應該參照本企業的具體工藝實踐。通常是針對那些比較成熟、典型且應用較為廣泛的工藝，或多種工藝均會用到的共用工序來編制，如脫模劑涂刷、膠液調配、預浸料鋪放等。在實際編制過程中還應當注意，必須聯合專業技術人員與專職標準化人員，雙方共同參與編制活動，以確保標準工藝規程的科學性、有效性。

（二）編制規則

第一，目標明確。標準化工藝規程的內容描述必須有明確的目標指向，要在確保內容全面完整的基礎上，盡量規避一些與目標不相干的內容。例如，在編制《熱壓罐成型標準工藝規程》時，應將整個工藝流程作為編制對象，在內容上要涵蓋此工藝的各個環節和工序。再如，在《拉擠成型標準工藝規程》中，切忌過多地討論拉擠模具或工裝，原因在于這些都已經納入工藝裝備標準的范疇，而不應該在工藝操作標準中重復論及。

第二，可操作性強。標準工藝規程的操作描述應當是安全并且易于操作的，如在衡量手糊產品脫模時的固化度時，部分企業采用的是不可溶分含量測定的方法，實際可操作性不強。相比之下，更為理想的選擇是表面巴氏硬度檢測。另外，安全問題也是標準工藝規程編制中必須重點考慮的問題，特別是在切割操作、吊車操作等一些容易發生人身傷害或設備損壞的工序中，應專門就安全事項進行明確說明。此外，在確保安全、易操作的基礎上，也要盡量兼顧技術先進性與經濟合理性。

第三，量化具體。在編制標準工藝規程時，不應該使用“小心操作”等模糊不清的字眼，而應當就如何小心操作進行具體描述。同樣的，類似“打磨好后再用棉紗仔細擦拭”之類的句子也不宜出現，因為對于何為“打磨好”并未給出確切的衡量標準，這就會使不同的操作人員產生不一樣的理解，進而導致工藝操作的不統一，正確的描述應當是“打磨到均勻無光亮后再用棉紗擦拭干凈”。此外，為了使工藝規程得到更好的理解和執行，要盡可能地多用一些圖或數字，確保工藝參數清楚無誤。

第四，采用國標行標。目前，國家針對復合材料領域制定了許多的國標、行標。在編制標準工藝規程時，應盡可能地引用和借鑒這些國標、行標，以提高工藝規程的標準化程度。以《復合材料制品超聲波檢測通用規程》為例，在編制時可參考的國標、行標有《GB/T12604.1無損檢測術語 超聲檢測》《GJB1038.1纖維增強塑料無損檢驗方法 超聲波檢驗》《GJB9712無損檢測人員的資格鑒定與認證》等。

（三）編制程序

標準工藝規程的編制是一項系統、嚴肅的工作，并且具有較強的科學技術性，為確保工藝規程的編制質量與效率，相關人員應當首先制定完整的工作計劃，并嚴格依據工作程序來進行編制活動。通常情況下，標準工藝規程的編制程序如下：

圖1 標準工藝規程的編制程序

（四）應用策略

標準化工藝規程編制完成后，如何將其貫徹、應用到生產實際中就成為一項更為關鍵和繁重的任務。一般來說，標準化工藝規程的貫徹執行需要經過以下三個環節：一是準備環節。首先，為員工發放標準工藝規程材料，并由相關人員宣講工藝標準化的重要意義，使員工充分理解并主動配合工藝標準化活動；其次，開展標準工藝規程的培訓工作，幫助員工掌握標準工藝規程的具體操作方法；再次，為標準工藝規程的貫徹與執行做好相應的物質、技術準備。二是實施環節。即用標準工藝規程指導生產實踐，并安排工藝管理人員定期或不定期地到現場進行工藝紀律檢查，確保標準工藝規程得到有效推行。三是總結提高環節。即對標準工藝規程實施中出現的一些問題進行總結和分析，思考相應的措施，并擇機予以進一步的修訂與完善。

四、結語

工藝操作標準化是提升復合材料生產企業工藝管理水平的關鍵，也是企業增強自身競爭力、提高經濟效益的重要保障。但工藝標準化是一項綜合性、系統性、長期性的工作，并非短時間內就可以建立健全的。因此，企業應當結合自身發展實際，有計劃地進行工藝標準化體系的規劃與建設工作，從而為企業的可持續發展奠定堅實基礎。

（作者單位為中航復合材料有限責任公司）

［1］ 王曄，王剛.我國航空發動機材料控制標準發展現狀分析［J］.航空標準化與質量，2016（3）.

［2］ 宋錦柱，朱宇宏，王燕，等.金屬基復合材料產業化及標準現狀［J］.中國標準化，2013（5）.