非金属材料与复合材料的成形

1、1第第5 5章章 非金属材料与复合材料的成形非金属材料与复合材料的成形 非金属材料成形特点:非金属材料可以是流态成形，也可以是固态成形，成非金属材料可以是流态成形，也可以是固态成形，成形方法灵活多样，可以制成形状复杂的零件。形方法灵活多样，可以制成形状复杂的零件。非金属材料的成形通常是在较低温度下成形，成形工非金属材料的成形通常是在较低温度下成形，成形工艺较简便。艺较简便。1.1. 非金属材料的成形一般要与材料的生产工艺相结合。非金属材料的成形一般要与材料的生产工艺相结合。2第第5 5章章 非金属材料与复合材料的成形非金属材料与复合材料的成形 本章要点：工程塑料及成形工程塑料及成形橡胶及成形橡

2、胶及成形胶粘剂及粘接成型工艺胶粘剂及粘接成型工艺工业陶瓷及成形工业陶瓷及成形复合材料及其成形复合材料及其成形35-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 一、塑料的组成及特点一、塑料的组成及特点组成：组成：合成树脂、添加剂（填料、增强材料、增塑剂、固化 剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、阻然剂）2050%特点：特点：密度小、耐腐蚀、电绝缘性、耐磨和减磨性好、成型性好缺点：缺点：强度硬度低、耐热性差、易老化、易蠕变二、常用工程塑料二、常用工程塑料 热塑性塑料热塑性塑料 聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚酰氨（PA）、聚甲醛（POM）、聚碳酸酯（PC）、ABS塑料、聚四氟乙烯

3、（F-4） 2. 热固性塑料热固性塑料 酚醛塑料（PF）、氨基塑料（UF）、环氧塑料（EP）45-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 性能指标密度gcm3拉伸强度Mpa伸长率%冲击韧度kJm-2体积电阻率线胀系数10-5低压PE0.940.96101615100103010161113PP0.900.9130392002.22.510161012硬质PVC1.351.453556240221081016518.5PS1.041.0935847.07.50.51.0101868ABS1.053557053101610尼龙61.131.15547815025030110147.9807均

4、POM1.4370157.61014810PC1.181.206670501006475101667F-42.102.2016322004001017101810有机玻璃1.171.1955772.56.0121410157.03. 部分塑料的性能部分塑料的性能55-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 三、工程塑料的成形三、工程塑料的成形塑料制品的生产流程塑料制品的生产流程塑料制品生产系统的组成塑料制品生产系统的组成其中，其中，成形是成形是塑料制塑料制品生产品生产的基础的基础65-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 1、工程塑料的成形性能及影响因素、工程塑料的成形性能及影响

5、因素工程塑料对各种成形方法、成形工艺及模具结构的适应能力叫做成形性能。成形性能的好坏直接影响成形加工方法的选择、加工的难易程度和塑料制品的质量和成本，同时还影响生产效率等。影响成形性能的因素主要有： 粘度 收缩性 吸湿性 定向作用75-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 粘度及其影响因素工程塑料在成形过程中，绝大多数处于粘流态，因为塑料在这种状态下易于流动和变形。在成形过程中应根据塑料的种类、成形工艺、成形方法、成形设备等选取合适的粘度。影响粘度的主要因素：聚合物的相对分子质量、温度收缩率及其影响因素影响收缩率的主要因素：塑料的种类、制品形状、成形工艺条件等吸湿性塑料中各种添加剂对水

6、的敏感程度定向作用塑料中细而长的纤维状填料和聚合物本身成形时会顺着流动的方向做平行的排列85-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 2、工程塑料的成形方法、工程塑料的成形方法部分塑料对成形方法的适应性部分塑料对成形方法的适应性95-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 （1）注射成形）注射成形注射成型又称注塑模塑或注射法。注射成型又称注塑模塑或注射法。应用：应用：热塑性塑料（是热塑性塑料的重要的成型方法之一）。及少用于热固性塑料的成型。特点特点：生产率高、周期短、对热塑性塑料的适应性强、生产中易于实现自动化、能一次成型形状复杂、精度高、带有嵌件的塑料制品。注射成型设备：注射成型

7、设备：柱塞式注射机或螺旋式注射机105-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 注射成型注射成型115-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 （2）挤压成型）挤压成型又称挤出成形或挤塑成形，他与金属压力加工中的金属型材挤又称挤出成形或挤塑成形，他与金属压力加工中的金属型材挤压原理相同，常用于热塑性塑料压原理相同，常用于热塑性塑料“等截面型材等截面型材”的生产。的生产。挤出成型挤出成型125-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 （3）吹塑成形）吹塑成形它是借助压缩空气，使处于高弹态或粘流态的中空塑料型坯它是借助压缩空气，使处于高弹态或粘流态的中空塑料型坯发生吹胀变形，然后

8、经冷却定型获得塑料制品的方法。塑料发生吹胀变形，然后经冷却定型获得塑料制品的方法。塑料型坯可用注射成形或用挤出成形的方法获得。吹塑成形的设型坯可用注射成形或用挤出成形的方法获得。吹塑成形的设备是注射机、挤出机、模具系统。备是注射机、挤出机、模具系统。 吹塑成形吹塑成形135-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 （4）压制成形）压制成形压制成形又称压缩成型压制成形又称压缩成型或模压成形，通常用于或模压成形，通常用于热固性塑料的成形。如热固性塑料的成形。如酚醛塑料、氨基塑料制酚醛塑料、氨基塑料制品几乎都是压制成形的。品几乎都是压制成形的。压制成形多为间歇成形，压制成形多为间歇成形，周期长

9、，效率低，劳动周期长，效率低，劳动强度大，难以实现自动强度大，难以实现自动化。化。 压制成形过程示意图压制成形过程示意图压制成形压制成形145-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 塑料的浇铸成形是借鉴液态金属浇铸成型的方法而形成的。塑料的浇铸成形是借鉴液态金属浇铸成型的方法而形成的。其成型过程是将已准备好的浇铸原料（通常是单体经初步聚合其成型过程是将已准备好的浇铸原料（通常是单体经初步聚合或缩聚的浆状物或聚合物与单体的溶液等）注入一定的模具中或缩聚的浆状物或聚合物与单体的溶液等）注入一定的模具中并使其固化（完成聚合或缩聚反应），从而获得与模具型腔相并使其固化（完成聚合或缩聚反应），从

10、而获得与模具型腔相吻合的塑料制品。吻合的塑料制品。 浇铸成型的生产浇铸成型的生产特点特点：投资小（因浇铸成型时不施加压力，：投资小（因浇铸成型时不施加压力，对模具和设备的强度要求不高），产品内应力低，对产品的尺对模具和设备的强度要求不高），产品内应力低，对产品的尺寸限制较小，可生产大型制品。缺点是成型周期长，制品的尺寸限制较小，可生产大型制品。缺点是成型周期长，制品的尺寸准确性较低。寸准确性较低。 （5）浇铸成形）浇铸成形155-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 3、塑料制品的加工、塑料制品的加工塑料制品的加工是指塑料制品成形后的再加工，亦称二次加工。主要有机械、接合和表面处理等。

11、 165-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 4、典型塑料模具、典型塑料模具175-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 根据模具上各部件的作用不同，一般注塑模可由以下几个部分组成： 1)1)成型零部件成型零部件 成型零部件是指定、动模部分中组成型腔的零件。通常由凸模（或型芯）、凹模、镶件等组成，合模时构成型腔，用于填充塑料熔体，它决定塑件的形状和尺寸。 2)2)浇注系统浇注系统 浇注系统是熔融塑料从注塑机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，它由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。 185-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 3)3)导向机构导向机构 导向机构分为动模与定模

12、之间的导向机构和顶出机构的导向机构两类。前者是保证动模和定模在合模时准确对合，以保证塑件形状和尺寸的精确度；后者是避免顶出过程中推出板歪斜而设置的。 4)4)脱模机构脱模机构 用于开模时将塑件从模具中脱出的装置，又称顶出机构。其结构形式很多，常见的有顶杆脱模机构、推板脱模机构和推管脱模机构等。195-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 5)5)侧向分型与抽芯机构侧向分型与抽芯机构 当塑件上的侧向有凹凸形状的孔或凸台时，就需要有侧向的凸模或型芯来成型。在开模推出塑件之前，必须先将侧向凸模或侧向型芯从塑件上脱出或抽出，塑件才能顺利脱模。使侧向凸模或侧向型芯移动的机构称为侧向抽芯机构205

13、-1 5-1 工程塑料及其成形工程塑料及其成形 6)6)加热和冷却系统加热和冷却系统 为了满足注塑工艺对模具的温度要求，必须对模具温度进行控制，所以模具常常设有冷却系统并在模具内部或四周安装加热元件。冷却系统一般在模具上开冷却水道。 7)7)排气系统排气系统 在注塑成型过程中，为了将型腔内的空气排出，常常需要开设排气系统，通常是在分型面上有目的地开设若干条沟槽，或利用模具的推杆或型芯与模板之间的配合间隙进行排气。小型塑件的排气量不大，因此可直接利用分型面排气，而不必另设排气槽。 8)8)其它零部件其它零部件 如用来固定、支承成型零部件或起定位和限位作用的零部件等。模具的装配过程模具的装配过程2

14、15-2 5-2 橡胶及其成形橡胶及其成形 橡胶是一种高弹性的高分子材料,弹性伸长率可达百分之几百。由于橡胶具有柔软性、弹性、粘弹性，因此在振动、交变应力等的周期作用下，可产生滞后损失，表现出明显缓冲、减振作用。另外其气密性、防水性优良。1、橡胶的分类、橡胶的分类橡胶分为天然橡胶天然橡胶和合成橡胶合成橡胶。天然橡胶主要来源于三叶橡胶树，当这种橡胶树的表皮被割开时，就会流出乳白色的汁液，称为胶乳，胶乳经凝聚、洗涤、成型、干燥即得天然橡胶。合成橡胶是由人工合成方法而制得的，采用不同的原料（单体）可以合成出不同种类的橡胶 225-2 5-2 橡胶及其成形橡胶及其成形 2、橡胶制品的组成、橡胶制品的组

15、成235-2 5-2 橡胶及其成形橡胶及其成形 3、常用的橡胶材料、常用的橡胶材料245-2 5-2 橡胶及其成形橡胶及其成形 4、橡胶制品的成形技术、橡胶制品的成形技术（1 1）橡胶的压制成形）橡胶的压制成形1 1）压制成形工艺流程）压制成形工艺流程 塑炼混炼制坯片材、管材、型材裁切模压硫化修边检验成品255-2 5-2 橡胶及其成形橡胶及其成形 关键工序：关键工序：塑炼塑炼 在一定的温度下利用机械挤压、辊轧等方法，使生胶分子链断链，使其由强韧的弹性状态转变为柔软、具有可塑性的状态的加工工艺过程。混炼混炼 为了提高橡胶制品的使用性能，改进橡胶的工艺性能和降低成本，将各种配合剂混入生胶中，制成

16、质量均匀的混炼胶的工艺过程。模压硫化模压硫化 它包括加料、闭模、硫化、起模和模具清理等步骤。胶料经闭模加热加压后成形，经过硫化使胶料分子交联，成为具有高弹性的橡胶制品。265-2 5-2 橡胶及其成形橡胶及其成形 2 2）压制工艺）压制工艺 橡胶压制成形工艺的关键是控制模压硫化过程。硫化过程控制的主要参数是硫化温度、压力和时间等。硫化温度 橡胶发生硫化反应的基本条件。硫化温度高，硫化速度快，生产效率就高。但是硫化温度过高会使橡胶高分子链裂解，从而使橡胶的强度、韧度下降，因此硫化温度不宜过高。 硫化时间 在硫化过程中，硫化胶的各项物理、力学性能达到或接近最佳点时，此种硫化程度称为正硫化或最宜硫化

17、。在一定温度下达到正硫化所需的硫化时间称为正硫化时间，一定的硫化温度对应有一定的正硫化时间。硫化时间决定硫化程度，通常制品的尺寸越大或越厚，所需硫化的时间越长。 275-2 5-2 橡胶及其成形橡胶及其成形 硫化压力 为使胶料能够流动充满型腔，并使胶料中的气体排出，应有足够的硫化压力 。增加压力能提高橡胶的力学性能，延长制品的使用寿命。但是，过高的压力会加速分子的降解作用，反而会使橡胶的性能降低。对硫化压力的选取应考虑胶料的配方、可塑性、产品的结构等因素。3 3）压制模具）压制模具 橡胶压制模与一般塑料压塑模结构相同。但橡胶模有自身特殊的要求,在设计时要注意：测温孔测温孔 硫化温度的误差应控制

18、在+2范围，在压制模型腔附近必须设置测温孔。流胶槽流胶槽 由于在加料时一般有5%10%的余量，为保证制品精度，在型腔周围设置流胶槽，使多余的胶料排出。 轮胎硫化动画轮胎硫化动画285-2 5-2 橡胶及其成形橡胶及其成形 （2 2） 橡胶注射成形橡胶注射成形1 1）橡胶注射成形工艺过程）橡胶注射成形工艺过程 橡胶注射成形是在专门的橡胶注射机上进行的。橡胶注射成形的工艺过程主要包括胶料的预热塑化、注射、保压、硫化、脱模和修边等工序。2 2）注射成形工艺条件）注射成形工艺条件 注射成形工艺条件主要有料筒温度、注射温度、注射压力、模具温度和成形时间。料筒温度料筒温度 胶料在料筒中加热塑化，在一定温度

19、范围内，提高料筒温度可以使胶料的粘度下降，流动性增加，有利于胶料的成形。 295-2 5-2 橡胶及其成形橡胶及其成形 注射温度注射温度 胶料除受料筒的加热外，在注射过程中还受到胶料除受料筒的加热外，在注射过程中还受到摩擦热，故胶料的注射温度均高于料筒温度。注射温度高摩擦热，故胶料的注射温度均高于料筒温度。注射温度高硫化时间短，易出现焦烧。因此在不产生焦烧的情况下，硫化时间短，易出现焦烧。因此在不产生焦烧的情况下，尽可能使温度接近模具温度。尽可能使温度接近模具温度。注射压力注射压力 注射时螺杆或柱塞施于胶料单位面积的力。注注射时螺杆或柱塞施于胶料单位面积的力。注射压力大，有利于胶料充模和硫化。

20、射压力大，有利于胶料充模和硫化。模具温度模具温度 在注射成形中，由于胶料在充型前已经具有较在注射成形中，由于胶料在充型前已经具有较高的温度，充型之后能迅速硫化，表层与内部的温差小，高的温度，充型之后能迅速硫化，表层与内部的温差小，故模具温度较压制成形的高。故模具温度较压制成形的高。成形时间成形时间 指完成一次成形过程所需时间。它是动作时间指完成一次成形过程所需时间。它是动作时间与硫化时间之和。与硫化时间之和。 米其林轮胎制造过程米其林轮胎制造过程305-3 5-3 胶粘剂及粘接成型工艺胶粘剂及粘接成型工艺 胶粘剂是一种能将同种或不同种材料粘合在一起并在胶接胶粘剂是一种能将同种或不同种材料粘合在

21、一起并在胶接面有足够强度的物质。能起胶接、固定、密封、浸渗和修复的面有足够强度的物质。能起胶接、固定、密封、浸渗和修复的作用。粘接与铆接、焊接并列为三种主要连接工艺。作用。粘接与铆接、焊接并列为三种主要连接工艺。 胶粘剂可以胶接塑料制品，还可以在金属胶粘剂可以胶接塑料制品，还可以在金属金属、塑料金属、塑料金属金属金属金属陶瓷等各类同种或异类材料之间进行胶接。胶接技陶瓷等各类同种或异类材料之间进行胶接。胶接技术在某些领域已逐步替代传统的连接技术术在某些领域已逐步替代传统的连接技术焊接、铆接、螺焊接、铆接、螺栓连接等。栓连接等。315-3 5-3 胶粘剂及粘接成型工艺胶粘剂及粘接成型工艺一、胶接技

22、术的特点一、胶接技术的特点可以胶接任何材料、各种形状截面的零部件；可以胶接任何材料、各种形状截面的零部件；应力分布均匀，不存在局部高应力区，受振时胶接处不会遭应力分布均匀，不存在局部高应力区，受振时胶接处不会遭受破坏，耐疲劳强度高；受破坏，耐疲劳强度高；胶接件表面光滑，密封性好；胶接件表面光滑，密封性好；经胶接的零部件可以获得某些特殊性能，如导电性、绝缘性、经胶接的零部件可以获得某些特殊性能，如导电性、绝缘性、导热性、导磁性等；导热性、导磁性等；胶接工艺简单，生产率高，成本低。胶接工艺简单，生产率高，成本低。有机胶胶接强度较低，耐温性差，易老化失效。有机胶胶接强度较低，耐温性差，易老化失效。3

23、25-3 5-3 胶粘剂及粘接成型工艺胶粘剂及粘接成型工艺二、胶粘剂的分类及其作用二、胶粘剂的分类及其作用335-3 5-3 胶粘剂及粘接成型工艺胶粘剂及粘接成型工艺三、胶接工艺三、胶接工艺胶接方法的基本工艺过程胶接方法的基本工艺过程1 1）接头设计）接头设计 根据零部件的结构、受力特征和使用的环境条件根据零部件的结构、受力特征和使用的环境条件进行接头的形式、尺寸的设计。进行接头的形式、尺寸的设计。345-3 5-3 胶粘剂及粘接成型工艺胶粘剂及粘接成型工艺2 2）选择胶接剂）选择胶接剂 胶接剂的选择原则胶接剂的选择原则根据被胶接物的材料种类、性质和受力情况进行选择。大多数胶接剂对金属根据被胶

24、接物的材料种类、性质和受力情况进行选择。大多数胶接剂对金属材料的胶接有较好的适应性，对不同材料间的胶接应考虑它们的热膨胀系数材料的胶接有较好的适应性，对不同材料间的胶接应考虑它们的热膨胀系数和固化温度，应选择两种材料都适用的胶接剂。受力大的，应选择强度高的和固化温度，应选择两种材料都适用的胶接剂。受力大的，应选择强度高的胶接剂，如环氧结构胶、聚氨脂等。胶接剂，如环氧结构胶、聚氨脂等。根据被胶接物的形状、结构和施工条件等情况进行选择。热塑性塑料、橡胶根据被胶接物的形状、结构和施工条件等情况进行选择。热塑性塑料、橡胶制品和电器零件等不能经受高温；大型零件移动搬运困难，加热不便，应避制品和电器零件等

25、不能经受高温；大型零件移动搬运困难，加热不便，应避免选择高温固化胶。一些薄而脆的零件，一般不能施加压力，不应选用加压免选择高温固化胶。一些薄而脆的零件，一般不能施加压力，不应选用加压固化胶。在流水线上应选用室温快干胶。在多道不同温度的加工过程中，前固化胶。在流水线上应选用室温快干胶。在多道不同温度的加工过程中，前道胶接工序应采用耐温性高的胶接剂，后道胶接工序采用耐温性低胶接剂。道胶接工序应采用耐温性高的胶接剂，后道胶接工序采用耐温性低胶接剂。应考虑经济性和安全性。在其他条件许可的前提下，应尽可能选择成本低、应考虑经济性和安全性。在其他条件许可的前提下，应尽可能选择成本低、施工方便、低毒或无毒的

26、胶接剂。施工方便、低毒或无毒的胶接剂。355-3 5-3 胶粘剂及粘接成型工艺胶粘剂及粘接成型工艺3 3）表面处理）表面处理 对于胶接接头的强度要求较高、使用寿命要求较长的被胶接对于胶接接头的强度要求较高、使用寿命要求较长的被胶接物，应对其表面进行胶接前的处理，如机械打毛、清洗等。物，应对其表面进行胶接前的处理，如机械打毛、清洗等。4 4）配胶）配胶 将组成胶接剂的粘料、固化剂和其他助剂按所需比例均匀搅拌将组成胶接剂的粘料、固化剂和其他助剂按所需比例均匀搅拌混合，有时还需将他们在烘烤箱或红外线灯下预热至混合，有时还需将他们在烘烤箱或红外线灯下预热至40-5040-50。5 5）装配与涂胶）装配

27、与涂胶 将被胶接物按所需位置进行正确装配或涂胶（有的涂胶在装配将被胶接物按所需位置进行正确装配或涂胶（有的涂胶在装配前），涂胶的方法有涂刷、辊涂、刀刮、注入等。前），涂胶的方法有涂刷、辊涂、刀刮、注入等。6 6）固化）固化 在一定的温度和压力下进行固化。在一定的温度和压力下进行固化。金属粘接金属粘接365-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形一、陶瓷材料的分类及性能一、陶瓷材料的分类及性能1 1常用工业陶瓷常用工业陶瓷 传统陶瓷（普通陶瓷）传统陶瓷（普通陶瓷） 近代陶瓷（特种陶瓷）近代陶瓷（特种陶瓷） 氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷 金属陶瓷金属陶

28、瓷 氧化物基金属陶瓷、碳化物基金属陶瓷、钢结氧化物基金属陶瓷、碳化物基金属陶瓷、钢结 硬质合金硬质合金新型陶瓷新型陶瓷375-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形区别区别传统陶瓷传统陶瓷新型陶瓷新型陶瓷原料原料天然矿物原料天然矿物原料人工精制合成原料（氧化物和非氧化物两人工精制合成原料（氧化物和非氧化物两大类）大类）成型成型注浆、可塑成型注浆、可塑成型为主为主注浆、压制、热压注、注射、轧膜、等静注浆、压制、热压注、注射、轧膜、等静压成型为主压成型为主烧结烧结温度一般在温度一般在1350以下，燃料以煤、以下，燃料以煤、油、气为主油、气为主结构陶瓷常需结构陶瓷常需1600左右高温烧结；功能

29、左右高温烧结；功能陶瓷需精确控制烧结温度。燃料以电、气、陶瓷需精确控制烧结温度。燃料以电、气、油为主油为主加工加工一般不需加工一般不需加工常需切割、打孔、研磨和抛光常需切割、打孔、研磨和抛光性能性能以外观效果为以外观效果为主主以内在质量为主，常呈现耐温、耐磨、耐以内在质量为主，常呈现耐温、耐磨、耐腐蚀和各种特殊性能腐蚀和各种特殊性能用途用途炊、餐具、陈设炊、餐具、陈设品品主要用于宇航、能源、冶金、交通、电子、主要用于宇航、能源、冶金、交通、电子、家电等行业家电等行业传统陶瓷和新型陶瓷的主要区别传统陶瓷和新型陶瓷的主要区别385-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形2 2陶瓷材料的性能陶

30、瓷材料的性能 弹性模量高、硬度高、塑性差、脆性大弹性模量高、硬度高、塑性差、脆性大 熔点高、耐热性好、导热性小（绝缘）熔点高、耐热性好、导热性小（绝缘） 导电性变化范围大导电性变化范围大 耐蚀性好耐蚀性好 氧化铝透明陶瓷氧化铝透明陶瓷395-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形二、陶瓷制品的生产过程二、陶瓷制品的生产过程1、坯料的准备、坯料的准备首先是利用物理、化学等方法对粉料进行处理获得所需要首先是利用物理、化学等方法对粉料进行处理获得所需要规格的规格的粉体粉体；然后按照瓷料的成分，将各种原料进行；然后按照瓷料的成分，将各种原料进行称量称量配料配料，配料后根据不同的成形方法，混合制备

31、成不同形式，配料后根据不同的成形方法，混合制备成不同形式的的坯料坯料。陶瓷制品的生产过程主要包括坯体成形前的陶瓷制品的生产过程主要包括坯体成形前的坯料准备坯料准备、坯体坯体成形成形、烧结烧结及及坯体的后续加工坯体的后续加工等内容。等内容。2.坯体成形坯体成形成形是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体。可采用浇成形是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体。可采用浇注法成形、挤压成形、压制成形。干燥注法成形、挤压成形、压制成形。干燥施铀（浸铀、施铀（浸铀、淋铀、喷铀）淋铀、喷铀）405-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形3、坯体的烧结、坯体的烧结烧结是对成形坯体进行烧结是对成形坯体进行低于熔点

32、的高温加热低于熔点的高温加热，使其内部的粉体，使其内部的粉体产生粘结，经过物质迁移导致致密化和高强度的过程。产生粘结，经过物质迁移导致致密化和高强度的过程。4、烧结后的后续加工、烧结后的后续加工陶瓷经成形、烧结后，还可根据需要进行后续精密加工，使之陶瓷经成形、烧结后，还可根据需要进行后续精密加工，使之符合表面粗糙度、形状、尺寸等精度要求，如磨削加工、研磨符合表面粗糙度、形状、尺寸等精度要求，如磨削加工、研磨与抛光、超声波加工、激光加工，甚至切削加工等。与抛光、超声波加工、激光加工，甚至切削加工等。 415-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形三、陶瓷制品的成形技术三、陶瓷制品的成形技术

33、陶瓷制品的成形，就是将坯料制成具有一定形状和规格的坯陶瓷制品的成形，就是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体。成形方法主要有注浆成形、压制成形、可塑法成形等。体。成形方法主要有注浆成形、压制成形、可塑法成形等。1.注浆成形注浆成形注浆成形是将陶瓷悬浮料浆注入多孔质模型内，借助模型的注浆成形是将陶瓷悬浮料浆注入多孔质模型内，借助模型的吸水能力将料浆中的水吸出，从而在模型内形成坯体。其工吸水能力将料浆中的水吸出，从而在模型内形成坯体。其工艺过程包括艺过程包括悬浮料浆制备、模型制备、料浆浇注、起模取件、悬浮料浆制备、模型制备、料浆浇注、起模取件、干燥干燥等阶段。等阶段。 425-4 5-4 工业陶瓷及

34、其成形工业陶瓷及其成形1）悬浮料浆的制备。）悬浮料浆的制备。 料浆是陶瓷原料粉体和水组成的悬浮液。料浆应具有良好的流料浆是陶瓷原料粉体和水组成的悬浮液。料浆应具有良好的流动性，足够小的粘度，尽可能少的含水量，弱的触变性动性，足够小的粘度，尽可能少的含水量，弱的触变性(静止时静止时粘度变化小粘度变化小),良好的稳定性良好的稳定性(悬浮性悬浮性)及良好的渗透及良好的渗透(水水)性等性能。性等性能。2）注浆方法）注浆方法实心注浆实心注浆 料浆注入模型后，料浆中的水分同时被模型的两个工料浆注入模型后，料浆中的水分同时被模型的两个工作面吸收，注件在两模之间形成，没有多余料浆排出。作面吸收，注件在两模之间

35、形成，没有多余料浆排出。实心注浆法示意图实心注浆法示意图435-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形空心注浆空心注浆 料浆注入模型后，由模型单面吸浆，当注件达到要求料浆注入模型后，由模型单面吸浆，当注件达到要求的厚度时，排出多余料浆而形成空心注件。的厚度时，排出多余料浆而形成空心注件。 空心注浆法示意图空心注浆法示意图强化注浆强化注浆 在注浆过程中，人为地对料浆施加外力，以加速注浆在注浆过程中，人为地对料浆施加外力，以加速注浆过程进行，提高注浆速度，使坯体致密度与强度得到提高。强过程进行，提高注浆速度，使坯体致密度与强度得到提高。强化注浆法有真空注浆、离心注浆和压力注浆等。化注浆法有真

36、空注浆、离心注浆和压力注浆等。445-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形2.压制成形压制成形压制成形是将经过造粒的粒状陶瓷粉料，装入模具内直接在压压制成形是将经过造粒的粒状陶瓷粉料，装入模具内直接在压力的作用下而成形的方法。力的作用下而成形的方法。1）造粒）造粒造粒即制备压制成形所用的坯料，它是在陶瓷原料细粉中加入造粒即制备压制成形所用的坯料，它是在陶瓷原料细粉中加入一定量的塑化剂制成粒度较粗、含一定水分、具有良好流动性一定量的塑化剂制成粒度较粗、含一定水分、具有良好流动性的团粒。的团粒。2 ）压制方法）压制方法 压制方法主要有压制方法主要有干压成干压成形形、等静压成形等静压成形和和

37、热压烧结成形热压烧结成形等。等。455-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形干压成形干压成形 将团粒松散装人模具内，在压机柱塞施加的外压力作用下，形将团粒松散装人模具内，在压机柱塞施加的外压力作用下，形成较致密的具有一定形状、尺寸的压坯，然后卸模脱出坯体。成较致密的具有一定形状、尺寸的压坯，然后卸模脱出坯体。 a)单向加压单向加压 b)双向加压图双向加压图干压成形的密度梯度干压成形的密度梯度465-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形等静压成形等静压成形 利用液体或气体介质均匀传递压力的性能，把陶瓷粒状粉料置利用液体或气体介质均匀传递压力的性能，把陶瓷粒状粉料置于有弹性的软模中

38、，使其受到液体或气体介质传递的均衡压力于有弹性的软模中，使其受到液体或气体介质传递的均衡压力而被压实成形的方法。分为而被压实成形的方法。分为冷等静压成形冷等静压成形和和热等静压成形热等静压成形 475-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形冷等静压成形：冷等静压成形：在室温下，采用高压液体传递压力的等静压成在室温下，采用高压液体传递压力的等静压成形，根据使用模具不同，又分为湿式等静压成形和干式等静压形，根据使用模具不同，又分为湿式等静压成形和干式等静压成形两种。成形两种。a)湿式湿式 b)干式干式冷等静压成形冷等静压成形热等静压成形：热等静压成形：在高温下，采用惰性气体代替液体作压力传递

39、在高温下，采用惰性气体代替液体作压力传递介质的等静压成形，是在冷等静压成形与热压烧结的工艺基础介质的等静压成形，是在冷等静压成形与热压烧结的工艺基础上发展起来的，又称热等静压烧结。上发展起来的，又称热等静压烧结。48热压烧结成形热压烧结成形将干燥粉料填入石墨或氧化铝模型内，再从单轴方向边加压边将干燥粉料填入石墨或氧化铝模型内，再从单轴方向边加压边加热，使成形与烧结同时完成，加热，使成形与烧结同时完成，热压成形烧结示意图热压成形烧结示意图热压烧结炉热压烧结炉5-4 5-4 工业陶瓷及其成形工业陶瓷及其成形495-5 5-5 复合材料及其成形复合材料及其成形一、复合材料的性能特点一、复合材料的性能

40、特点由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，组合在一起由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，组合在一起构成的、材料性能比其组成的材料性能优异的一类新型材料。构成的、材料性能比其组成的材料性能优异的一类新型材料。复合材料的组成有两类物质：一类作为复合材料的组成有两类物质：一类作为基体材料基体材料，形成几何，形成几何形状并起粘接作用（如金属、陶瓷、树脂等），另一类作为形状并起粘接作用（如金属、陶瓷、树脂等），另一类作为增强材料增强材料（如一维的纤维、二维的片材、三维的颗粒料）起（如一维的纤维、二维的片材、三维的颗粒料）起提高强度和韧性的。复合材料具有以下性能特点：提高强度和韧性的。复合材料具

41、有以下性能特点：1、比强度高和比模量高；、比强度高和比模量高；2、疲劳强度高；、疲劳强度高；3、减震性能好、减震性能好4、断列安全性高。、断列安全性高。505-5 5-5 复合材料及其成形复合材料及其成形二、复合材料的分类二、复合材料的分类1、按照复合材料的基体材料的种类来分有：、按照复合材料的基体材料的种类来分有：金属基复合材料（耐热温度高于金属基复合材料（耐热温度高于3000C) ；陶瓷基复合材料（耐热温度高于陶瓷基复合材料（耐热温度高于12000C) ；树脂基纤维增强复合材料树脂基纤维增强复合材料 (耐热温度低于耐热温度低于3000C )。2、按照复合材料中增强材料的性质和形态来分有：、按照复合材料中增强材料的性质和形态来分有：纤维增强复合材料（玻璃纤维增强、碳纤维增强）；纤维增强复合材料（玻璃纤维增强、碳纤维增强）；层合复合材料；层合复合材料；颗粒复合材料等三种颗粒复合材料等三种515-5 5-5 复合材料及其成形复合材料及其成形二、复合材料的成形方法二、复合材料的成形方法1. 热固性树脂基复合材料的成形热固性树脂基复合材料的