非金属材料成形讲解PPT课件

1、 热固性塑料热固性塑料：环氧树脂、酚醛塑料、氨基塑料环氧树脂、酚醛塑料、氨基塑料 加热和通过其它方法，例如辐射、催化等固化时，能变成基本不加热和通过其它方法，例如辐射、催化等固化时，能变成基本不溶、不熔的产物。溶、不熔的产物。 有较高的耐热性，受压时亦不易变形，但力学性能较差有较高的耐热性，受压时亦不易变形，但力学性能较差。2 2）按受热时的性能分类）按受热时的性能分类热塑性塑料热塑性塑料：聚乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯聚乙烯、聚酰胺、聚四氟乙烯 在塑料整个特征温度范围内，能在塑料整个特征温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化反复加热软化和冷却硬化，且在软化状态通过流动能且在软化状态通过流动能反复模

2、塑反复模塑为制品。为制品。 力学性能较好，加工成形方便，但耐热性较差。力学性能较好，加工成形方便，但耐热性较差。第1页/共39页6.1 6.1 高分子材料成形基础高分子材料成形基础成形特点成形特点：工艺简单，材料损耗少，能耗低，生产效率高，工艺简单，材料损耗少，能耗低，生产效率高，且可方便地进行切削加工、焊接、胶接等二次加工且可方便地进行切削加工、焊接、胶接等二次加工 聚合物的链状结构聚合物的链状结构聚合物的力学状态聚合物的力学状态玻璃态、高弹态和粘流态玻璃态、高弹态和粘流态等三种聚合物粘流态的主要特征聚合物粘流态的主要特征 流动单元是链段；粘度大、流动困难；流动中伴随有高弹形变流动单元是链段

3、；粘度大、流动困难；流动中伴随有高弹形变 聚合物的成形性能聚合物的成形性能 流动性、聚合物的收缩性、熔体弹性流动性、聚合物的收缩性、熔体弹性 线型、支链型高分子线型、支链型高分子：热塑性聚合物，溶解、受热软化或熔融热塑性聚合物，溶解、受热软化或熔融 网状高分子：网状高分子：热固性聚合物，不能溶解、受热软化或熔融热固性聚合物，不能溶解、受热软化或熔融 第2页/共39页6.2 6.2 塑料成形塑料成形 物料物料 聚合物聚合物 塑料的主要成分，决定了塑料的基本性能塑料的主要成分，决定了塑料的基本性能添加剂添加剂 增塑剂增塑剂 提高提高加工性、柔韧性加工性、柔韧性和和延展性延展性 邻苯二甲酯、磷酸酯和

4、氯化石蜡邻苯二甲酯、磷酸酯和氯化石蜡 交联剂交联剂 提高制品的提高制品的强度强度和和耐热耐磨性能耐热耐磨性能 有机过氧化物：双苯、过氧化异丙苯有机过氧化物：双苯、过氧化异丙苯填料填料 改善改善强度、耐久性、工作性能或其它强度、耐久性、工作性能或其它 性能性能或或降低成本的相对惰性降低成本的相对惰性的固体材的固体材 料碳酸钙、陶土、滑石粉和炭黑料碳酸钙、陶土、滑石粉和炭黑 第3页/共39页塑料成形工艺过程塑料成形工艺过程 (1) (1) 原料准备原料准备：筛、干燥筛、干燥等预处理，按配比称量等预处理，按配比称量1.1.物料配制物料配制 (4)(4)粉碎或切粒：粉碎或切粒：粉碎或切成粒状，便于机械

5、化输送和加料粉碎或切成粒状，便于机械化输送和加料(3) (3) 塑炼：塑炼：在在熔融状态熔融状态下进一步下进一步混合渗透混合渗透并并去除水分去除水分和和挥发物挥发物(2) (2) 配混料配混料：聚合物聚合物、增塑剂、填料、催化剂、着色剂增塑剂、填料、催化剂、着色剂第4页/共39页图6-7 密闭式塑炼机工作原理图6-8 切碎机结构1 1固定刀固定刀 2 2料斗料斗 3 3叶刀叶刀4 4外壳外壳 5 5转子转子1 1底座底座 2 2密炼室密炼室 3 3转子转子 4 4加料斗加料斗5 5上顶栓上顶栓 6 6下顶栓下顶栓 第5页/共39页(1)(1)挤出成形挤出成形：塑料塑料通过模孔挤出通过模孔挤出，

6、变成连续成形制品，变成连续成形制品 特点：特点：生产效率高生产效率高 工艺适应性强工艺适应性强 设备结构简单设备结构简单 制品断面形状较简制品断面形状较简 单且精度较低单且精度较低应用：应用：各类各类热塑性塑料和热塑性塑料和 部分热固性塑料部分热固性塑料应用应用： 连续材料：连续材料：管材、板材、管材、板材、 薄膜和中空制品薄膜和中空制品 物料的物料的塑炼和着色塑炼和着色单螺杆挤出机示意图单螺杆挤出机示意图1 1机头口模机头口模 2 2螺杆螺杆 3 3加热器加热器 4 4料斗料斗 5 5冷却水夹套冷却水夹套 6 6传动装置传动装置 7 7电动机电动机 2 2塑料成形方法塑料成形方法第6页/共3

7、9页(2) (2) 注塑成形注塑成形：在在加压加压下，将物料由加热筒注入下，将物料由加热筒注入闭合模具型闭合模具型 腔腔的模塑方法的模塑方法螺杆式注射机示意图螺杆式注射机示意图1 1注射油缸注射油缸 2 2料斗料斗 3 3螺杆螺杆 4 4加热器加热器 5 5喷嘴喷嘴 6 6定模固定板定模固定板 7 7模具模具 8 8拉杆拉杆 9 9动模固定板动模固定板 1010合模机构合模机构 1111合模油缸合模油缸 应用：应用：所有品种的所有品种的热塑性塑料和部分热固性塑料热塑性塑料和部分热固性塑料。 制品外形制品外形可较复杂、精度和生产效率较高可较复杂、精度和生产效率较高第7页/共39页 (3) (3)

8、 压塑成形压塑成形：模塑件在模塑件在模具模具 型腔型腔中，中，加压加压且通常需且通常需 要要加热的成形方法加热的成形方法应用应用： 几乎所有热固性塑料几乎所有热固性塑料模具结构简单，制品性模具结构简单，制品性能较均匀，并可成形能较均匀，并可成形流动流动性很差的物料及大面积的性很差的物料及大面积的薄壁薄壁制品。制品。 生产效率低、劳动强度大，生产效率低、劳动强度大，制品精度难以控制且模具易于制品精度难以控制且模具易于磨损磨损, ,能耗较大。能耗较大。压塑成形工艺过程压塑成形工艺过程a) a) 加料入模加料入模 b) b) 压塑成形压塑成形 c) c) 顶出脱模顶出脱模1 1自动加料装置自动加料装

9、置 2 2料斗料斗3 3上模板上模板 4 4阳模阳模 5 5阴模阴模 6 6下模板下模板 7 7顶出杆顶出杆 8 8制件制件第8页/共39页(4) (4) 压延成形压延成形 使使加热塑化加热塑化的物料通过一系列相向的物料通过一系列相向旋转的辊筒旋转的辊筒之间，之间，受受挤压和延展挤压和延展作用成为平面状连续材料的成形方法。作用成为平面状连续材料的成形方法。特点：特点：生产效率高、产品生产效率高、产品 质量好，可直接制质量好，可直接制 出各种花纹和图案。出各种花纹和图案。 设备庞杂、维修复杂，设备庞杂、维修复杂，制品宽度受限制。制品宽度受限制。应用：应用：各类热塑性塑料，各类热塑性塑料，薄膜、片

10、材和人造薄膜、片材和人造革革1 1机座机座 2 2传动装置传动装置 3 3辊筒辊筒4 4辊距调节装置辊距调节装置 5 5机架机架第9页/共39页(5) (5) 其它成形方法其它成形方法 1 1）注坯吹塑成形）注坯吹塑成形 2 2）反应注塑成形）反应注塑成形 用于各类用于各类热塑性塑料的瓶体热塑性塑料的瓶体生产生产 用于用于薄壁和大型件的成形，如薄壁和大型件的成形，如浴盆、家具、座椅浴盆、家具、座椅等。等。a)a) 注射成形注射成形 b) b) 吹塑成形吹塑成形 c) c) 制品脱模制品脱模b)b) 1 1型坯型坯 2 2芯模芯模 3 3吹塑模吹塑模 4 4注塑模注塑模 5 5制品制品 1 1加

11、压泵加压泵 2 2热交换器热交换器 3 3原料罐原料罐 4 4氮气瓶氮气瓶 5 5混合室混合室 第10页/共39页3 3塑料的二次加工塑料的二次加工 进一步提高制品的精度、表面质量和使用性能；单进一步提高制品的精度、表面质量和使用性能；单件小批生产时，还有利于节省制模费用件小批生产时，还有利于节省制模费用(1) (1) 机械加工机械加工 夹紧力和切削力不宜过大，刀具刃口应保持锋锐夹紧力和切削力不宜过大，刀具刃口应保持锋锐 (2) (2) 连接加工连接加工 焊接焊接生产效率高、但只适用于同类热塑性塑料生产效率高、但只适用于同类热塑性塑料 胶接胶接既可连接加工，也可修补残缺件，在塑料与其它既可连接

12、加工，也可修补残缺件，在塑料与其它材料的连接上正逐步取代机械连接材料的连接上正逐步取代机械连接( (3) 3) 修饰加工修饰加工 对表层对表层修整修整和和装饰装饰，提高精度和表面质量，提高精度和表面质量第11页/共39页塑料零件结构的工艺性塑料零件结构的工艺性 选用成形性能较好且价廉的聚合物，制品的形状、结构应力求选用成形性能较好且价廉的聚合物，制品的形状、结构应力求简单，精度和表面质量要求也不应过高简单，精度和表面质量要求也不应过高(1) (1) 壁厚应适当和均匀壁厚应适当和均匀： 通常取通常取1 16mm6mm (2)(2)应避免肋板交叉，以免局部过厚而出现缩孔和气泡应避免肋板交叉，以免局

13、部过厚而出现缩孔和气泡 第12页/共39页(3)(3)宽底容器的底部应设计成拱形面宽底容器的底部应设计成拱形面 (4)(4)内孔形状应利于抽出型芯内孔形状应利于抽出型芯 第13页/共39页(5)(5)与脱模方向平行的内、外表面应具有结构斜度，以与脱模方向平行的内、外表面应具有结构斜度，以 利于脱模和抽芯利于脱模和抽芯 (6) (6) 侧孔轴线应与脱模方向一致，以简化模具和便于侧孔轴线应与脱模方向一致，以简化模具和便于 抽出型芯抽出型芯第14页/共39页本章小结本章小结 塑料按用途可分为：通用塑料和工程塑料；塑料按用途可分为：通用塑料和工程塑料； 按受热时的性能可分为：按受热时的性能可分为：热塑

14、性塑料热塑性塑料和和热固性塑料热固性塑料；塑料成形方法：塑料成形方法： 挤出、注塑、压塑、压延、挤出、注塑、压塑、压延、注坯吹塑、反应注塑注坯吹塑、反应注塑 塑料零件结构的工艺性：错误的图会改正塑料零件结构的工艺性：错误的图会改正第15页/共39页6.3 橡胶成形 橡胶是具有高弹性的材料，伸长率可达100%1000%。未硫化的橡胶有一定的塑性，掺混配合剂后经过成形和硫化，即可获得具有所需性能（包括各种特殊性能）的橡胶制品 橡胶原料1生胶：没有加工过的原料橡胶2再生胶：通常指用废旧橡胶制品和硫化胶边角料经再生处理制成的能重新加工的橡胶，主要用作橡胶稀释剂、增量剂等配合剂。3配合剂：加到橡胶或胶乳

15、中以形成混合物的物质，用以提高橡胶的某些性能。第16页/共39页增塑剂：用于提高特别是在低温下提高橡胶制品 柔软性的配合剂 常用石蜡、重油、松香和煤焦油等交联剂：又称硫化剂，是在橡胶中引起交联的配合 剂。 常用硫黄、含硫化合物和金属氧化物等塑解剂：少量可因其化学作用而加速橡胶软化的 配合剂 常用苯硫酚、过氯化苯甲酰和硬脂酸铁等填料：为了技术或经济目的，可以相对大比例加 入橡胶或胶乳中的粒状固体配合剂 常用的有炭黑、白炭黑和陶土等 配合剂第17页/共39页二、橡胶成形工艺过程配 料配料 塑炼 混炼 成形 硫化 第18页/共39页4橡胶成形方法 (1) 压延成形：生产效率高、厚度尺寸精确、表面光滑

16、、内部紧实。但其工艺条件控制严格、操作技术要求较高( 2 ) 挤 出 成 形 ： 操 作简便、生产率高、 工 艺 适 应 性 强 、 设 备结构简单；但制品 断 面 形 状 较 简 单 且 精度较低。第19页/共39页(3) 注射成形 将胶料从密闭室压入闭合模具的工艺。注射成形能一次成形外形复杂、带有嵌件的橡胶制品，尺寸精确、质量稳定、生产效率高，主要用于生产密封圈、减震垫和鞋类等 第20页/共39页(4) 模压成形 模压成形是橡胶制品生产中应用最早且最多的生产方法。 将预先压延好的胶坯按一定规格下料后加入到压制模中，合模后按规定的工艺条件压制，使胶料在加热、加压下塑性流动充填模腔，再经一定时

17、间完成硫化后脱模。 橡胶压制模结构与一般塑料压塑模相同，但需设置测温孔，以便通过温度计控制硫化温度；模腔周围也应设置流胶槽，以排出多余胶料 第21页/共39页5橡胶的硫化通过改变橡胶的化学结构（例如交联）而赋予橡胶弹性，或改善、提高并使橡胶弹性扩展到更宽温度范围的工艺过程。 (1)硫化的影响： 硫化使橡胶的强度、硬度和弹性升高而塑性降低，此外，橡胶的耐磨性、耐热性和抗溶胀性（即浸入液体或在蒸汽中体积不易胀大的性能）也将得到改善 硫化是橡胶制品加工的主要工艺过程之一，且须安排在制品成形后进行 第22页/共39页(2) 硫化条件 1）硫化压力：消除气泡和提高制品的致密性，促进胶料充模和提高制品的物

18、理、力学性能。 硫化压力一般为0.115MPa2）硫化温度：提高硫化温度有利于促进硫化，但高温还增加厚制品的内外温差，使内外硫化程度不一致。硫化温度一般为140180 3）硫化时间：时间过长会产生过硫，时间过短会产生欠硫，都会使制品性能下降。 通常，硫化温度越高，制品的尺寸越大，所需的硫化时间也越长 硫化剂一般在混炼时即已加入到胶料中，通常是在胶料充模后通过继续升温和保压进行硫化的。 硫化还可利用饱和蒸汽、过热蒸汽、热空气或热水等介质加热，在常压情况下进行 第23页/共39页6.4 陶瓷成形陶瓷原料天然矿物原料：生产传统陶瓷的主要原料合成粉料：成分有TiO2、Al2O3、Si3N4、SiC等

19、纯度高、粒度细，适用于生产精细陶瓷化工原料： 用作添加剂的各类化工产品，以改善坯料的成形性能结合剂：增加可塑性，改善瘠性物 料的成形性能 塑化剂：能吸附在瘠性物质表面 使其呈现塑性的制剂悬 浮 剂 ： 能 通 过 吸 附 在 固 体 颗 粒 表面从而改变其表面状态 使 其 能 在 一 定 介 质 中 悬 浮 的制剂第24页/共39页2陶瓷坯料 由多种原料混合和加工后制备的用于制作陶瓷坯体的物料泥浆： 水分含量（质量分数）为28%35%的陶瓷坯料，流动性较好，适用于浇注成形和流延成形。可塑泥料： 水分含量（质量分数）为12%25%的陶瓷坯 料，塑性较好，适用于各类塑性成形方法 粉料： 水分含量（

20、质量分数）为3%12%的陶瓷坯料， 流动性差，适用于在较高的压力下压制成形 第25页/共39页陶瓷坯料的成形性 泥浆流动性： 良 好 的 流 动 性 使 泥 浆 浇 注 时 易 于 充 满 模 具 。 加热浆料及加入适当的电解质使泥浆粘度下降等方法可提高泥浆流动性泥浆稳定性： 良好的稳定性使浆料易于输送，且注浆成形时不易产生分层或开裂。加入少量水玻璃、腐植酸钠等钠盐及适量的有机胶体有效地防止聚沉。有机胶体还使固体颗粒聚沉的阻力增大 坯料可塑性： 良好的可塑性使坯料受力时易于成形且有足够的强度。加入一些高粘性粘土或其它粘结剂以及控制泥料含水量等措施可提高可塑性 第26页/共39页陶瓷成形工艺过程

21、1坯料的制备 配料粉碎混合练泥制浆塑化和造粒等2坯体的成形 (1) 浆料流动成形：通过浆料流动注模或涂覆获得坯 体的成形方法 1）浇注成形：将泥浆注入具有吸水能力的模具中得 到坯体的成形方法 流动注浆设备简单，投资较少，但制品质量差，生产效率低。 压力注浆和离心注浆利用离心力均有效地提高了注浆速度和坯体质量。q 浇注成形适用于制造大型、薄壁及形状复杂的制品。 第27页/共39页2）热压铸成形： 把煅烧制备的瓷粉同熔化的蜡类塑化剂迅速搅合成具有一定性能的料浆，在热压铸机中用压缩空气将热熔的料浆注满金属模，使料浆在金属模中凝固成形 操作简便，表面光洁度好，但坯体含有机物（10%20%），密度低，且

22、大型薄壁制品难于成形。 q热压铸成形常用于形状复杂的中、小型制品的生产 第28页/共39页3）流延成形：将具有一定流动性的陶瓷浆料，以一定的厚度涂覆在基体薄膜上，形成光滑表面，待其干燥、固化后从基带上揭下即成生坯带的工艺方法。 生坯带可继续加工（如切片、层合和印刷等）而后烧结获得所需制品。 流延成形是目前制造厚度小于0.2mm的超薄型制品的主要方法，在集成电路、电子元件制造中应用很广。第29页/共39页(2) 塑性成形： 利用泥料的可塑性将泥料塑造成各种形状的坯体的工艺过程 1）挤出成形： 用挤管机将塑性泥料挤成棒状、管状等长条形坯体的成形方法。 挤出成形生产效率高、污染小，但挤嘴结构复杂，制

23、造精度要求高。 常用于挤制棒、管及片状制品。第30页/共39页2）轧膜成形：通过一对轧辊的间隙卷入原料进行辊轧，取出薄板后对薄板进行冲切，即可得到所需坯体。 原料通常是粉料加上可塑性树脂与增塑剂。 坯体密度高且均匀，但存在各向异性，干燥和烧结时易出现变形和裂纹，适合制备厚度0.21mm的板材。 第31页/共39页3）滚压成形：用滚压头将可塑泥料在旋转的模型上制成坯体的成形方法。 阳模成形用于浅而面积大的制品，阴模成形用于深而面积小的制品，制品均为回转体形状 第32页/共39页(3) 加压成形： 经过加工的陶瓷泥料或泥片，在模具中受压形成一定形状和尺寸的陶瓷生坯的过程 1）干压成形：含水率8%的

24、陶瓷泥料或泥片，在模具中受压形成一定形状和尺寸的陶瓷生坯的成形过程。不经干燥即可直接焙烧，操作简便，生产率高；坯体密度高，强度和精度较高。但坯体密度不均匀，焙烧时易产生分层、开裂等现象，且难于成形大型坯体，常用于中、小型坯体的成形。2）等静压成形：使陶瓷粉料在各个方向同时均匀受压的一种成形工艺。其传递压力的介质若为液体，称为湿式等静压，适用于生产形状较复杂、产量小的大型制品；若为气体或弹性体，称为干式等静压，适于生产形状较简单的长形、管状的薄壁制品。 第33页/共39页(3) 加压成形 1）干压成形 2）等静压成形 3陶瓷的烧结 (1)常压烧结 (2)热压烧结(3)活化烧结 4后处理 (1)切削加工 (2)特种加工 (3)涂层 图6-38 热压烧结1加热炉 2上模冲 3粉料 4阴模5下模冲第34页/共39页3陶瓷的烧结 常压烧结：常引入添加剂以促进烧结 常压烧结工艺简单，成本低 热压烧结：将粉末或成形体置于耐热模型内，在加 压下加热，使成形