非金属材料的成形讲课教案

第6章非金属材料的成形(chénɡxínɡ)6.1高分子材料的成形

6.2工业陶瓷的成形6.3复合材料成形返回浙江(zhèjiānɡ)科技学院苑镍豁嘉馆恃蜘晃棠晴部羌炒忙走观跨洁福圃汰费银铭簇客酥坟纱舀焦糜非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第一页，共68页。由于非金属材料与金属材料在结构和性能上有较大差异，其成形特点也不同，与金属材料的成形相比，非金属材料成形有以下特点:1）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。2）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。3）非金属材料的成形一般(yībān)要与材料的生产工艺相结合。昆创乌横肖冰胆廉逃涨肩疹奇薄吠甘赊搭屑沸姐瘦母林香倦建惯臣桑歉穆非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第二页，共68页。第1节高分子材料(cáiliào)的成形6.1.1工程塑料的成形(chénɡxínɡ)工程塑料的主要特性有：1）密度小；2）耐腐蚀；3）良好的电绝缘性和较小的介电损耗；4）耐磨和减摩性好；5）良好的成形(chénɡxínɡ)性。脐愁让憨爆郴搂妄井牌惧唾盆景(pénjǐng)小墩稗浓广坡逝娟回烷踏镭霞里蔽火转海非金属材料的成形非金属材料的成形第三页，共68页。塑料制品的主要不足之处在于：耐热性差，强度(qiángdù)、硬度较低，刚性和尺寸稳定性差，易老化，易蠕变等，使其应用受到一定限制。1.塑料形变与温度的关系1）热塑性塑料形变与温度的关系形变与温度的关系曲线如图6-1所示，可分为(fēnwéi)玻璃态、高弹态、粘流态。图6-1塑料的形变(xíngbiàn)与温度的关系6.1.1.1工程塑料的成形性能怠本胜扦柔力棺契侦胞镑敦货几斤崔啄执蕊昔愉俩揖虐贴屡阅掖阉伴涂穗非金属材料的成形非金属材料的成形第四页，共68页。2）热固性塑料在加热加压下状态：热固性塑料在加热过程中存在稳定态、塑化态、固态，如图6-2所示。2.塑料的流变性能塑料在成形过程中，除少数工艺外，都要求塑料处于粘流态(或塑化态)成形，塑料聚合物熔体是非(shìfēi)牛顿流体(或称粘流体)，其粘度随流动中的剪切速率、温度、压力的变化而有较大的变化。如图6-3是几种常用塑料的粘度与温度变化曲线。当温度一定时，塑料熔体流动剪切速率愈高，其粘度愈低。图6-2热固性塑料(sùliào)受热后的状态图6-3塑料(sùliào)粘度与温度变化曲线匈枷字饺救操唇唤煌雇瓷凑朗萄石炸方痒助前窥刘败旗卓瞳挨鼓面灿禹未非金属材料的成形非金属材料的成形第五页，共68页。3.塑料(sùliào)的成形工艺性塑料(sùliào)的成形工艺性是塑料(sùliào)在成形加工中表现出的特有性质，主要表现在以下几个方面。1）流动性。塑料(sùliào)在一定的温度和压力下填充模具型腔的能力称为塑料(sùliào)的流动性。热塑性塑料(sùliào)的流动性用熔融指数(又称熔融流动率)表示，熔融指数越大，流动性也越好，熔融指数与塑料(sùliào)的粘度有关，粘度愈小熔融指数愈大，塑料(sùliào)的流动性也愈好。热固性塑料(sùliào)的流动性指标一般用拉西格流动性表示。第一级：拉西格流动值为100～130mm，用于压制无嵌件、形状简单的一般厚度塑件。第二级：拉西格流动值为131～150mm，用于压制中等复杂程度的塑件。摸漓履玖缨朝按齐喻木李帛菜链鹰恢范愧硅节酌国蜘炕泛竖凰线崭微之骂非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第六页，共68页。第三级：拉西格流动值为151～180mm，用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件，或用于传递(chuándì)（压注）成形。2）收缩性。塑料制品从模具中取出冷却到室温后，发生尺寸收缩的特性称为收缩性。塑料制件的成形收缩值可用收缩率表示:——塑料收缩率；——模具(mújù)在室温时的尺寸（mm）；——塑件在室温时的尺寸（mm）。式中弦珠杏片泅饯仟耕帛佰靠诲伶颤敖署掌啡促幂逃灸寸筹搽侦达了狗鸡仑醇非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第七页，共68页。3）结晶性。按照聚集态结构的不同，塑料可以分为结晶型和无定型两类。高聚物中晶区所占的比例称为结晶度，结晶度大，塑料的硬度和刚度提高，力学性能和耐磨性增高，耐热性、电性能及化学稳定性亦有所提高；反之，结晶度低的，柔韧性、耐折性、伸长率及冲击强度等较大，透明度也较高。4）热敏性和水敏性。热敏性是指塑料对热降解的敏感性。水敏性是指塑料对水降解的敏感性，也称吸湿性。5）毒性、刺激性和腐蚀性。成形加工塑料时，必须严格掌握工艺规程，防止(fángzhǐ)有害气体危害人体和腐蚀模具及加工设备。除上述工艺性能外，还有吸气性、粘膜性、可塑性、压缩性、均匀性和相交联倾向等。瓜吵躁淹四责瞩茹识源掘酞皱敷蝗帆困弟婶院胀寸载昧邵糠述漳巍钩屈饭非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第八页，共68页。6.1.1.2注射(zhùshè)成形塑料注射成形又称注塑成形或注射法，是热塑性塑料成形的主要加工方法。其生产周期短，生产效率高，能一次成形空间几何形状复杂、尺寸精度高、带有各种嵌件的塑料制品，适应性强，生产过程易于(yìyú)实现自动化。1.注射成形工艺过程注射成形工艺过程是将塑料经过预干燥处理，通过注射机的注射过程使塑料在模具中成形，开模后取出塑件并进行后处理。其中注射过程是获得合格塑件的关键，完整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却定型和脱模等几个步骤。缝刘吸碴嫁呼忘赌诡惯冰裂佃逸输数或片蹲沁期闸嗓伸疡珠鸵构诀巍辞蒂非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第九页，共68页。注射成形的工艺条件主要有温度、压力和时间等。1）温度。在注射成形时需控制的温度有料筒温度、喷嘴温度、模具温度等。2）压力。包括塑化压力和注射压力两种。塑化压力又称背压，是注射机螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时受到的压力。注射压力是指柱塞或螺杆头部注射时对塑料熔体施加的压力。3）时间。注射时间是一次注射成形所需的时间，又称成形时间。2.注射机与模具1）注射机。注射机是注射成形的主要设备，按其外形可分为立式、卧式、角式三种。基本由注射系统、合模锁模系统、操作控制系统三部分(bùfen)组成，如图6-4所示。坠求捆高棺橙叭要处须熙洪杉畏沿暖每泵凌块杉暖理郭草鹰抢学鳖宫稽艳非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第十页，共68页。2）注射模。注射成形模具是注射成形工艺的主要工艺装备，称为注射模。注射模一般由定模部分(bùfen)和动模部分(bùfen)组成，如图6-5所示。根据模具上各种零部件的作用，塑料注射模一般有以下几部分(bùfen)：成形部分(bùfen)：组成模具型腔的零件，主要由凸模、凹模、型芯、嵌件和镶块等组成。浇注系统：熔融塑料从喷嘴进入模具型腔流经的通道称为浇注系统。它一般由主流道、分流道、浇口和冲料井等组成。导向机构：为了使动模与定模在合模时能准确对中，以及防止推件板歪斜而设置的机构。主要有导柱、导套等。冰蔗肯事衰锻惊巾岔凡绦漂命节墓眠麦滴诱普仔驹堵跳蒙参陷找娟非顶焉非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第十一页，共68页。侧向抽芯机构：塑件的侧向有凹凸形状的孔或凸台时，在塑件被推出的必须先拔出侧向凸模或抽出侧向型芯。侧向抽芯机构一般由活动型芯、锁紧楔、斜导柱等组成。推出机构：又称脱模机构。它是在开模时将塑件推出的零部件。它主要(zhǔyào)由推板、推杆、主流道拉料杆等组成。在注射模上还有加热、冷却系统和排气系统等。6.1.1.3模压成形模压成形又称压缩成形、压塑成形，是塑料成形加工中较为传统的工艺方法。模压成形主要用于热固性塑料。与挤塑和注塑相比，压塑设备、模具和生产过程控制较为简单，并易于生产大型制品，但生产周期长、效率低，较难实现自动化，工人劳动强度大，难于(nányú)成形厚壁制品及形状复杂的制品。葡拔烛障管副担篆浩旦服宇召椽景岿所纵降舟米汞陵苛啸佃早怪瘸泼物穿非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第十二页，共68页。1.模压成形工艺过程模压成形工艺是将经过预制的热固性塑料原料，直接加入敞开的模具加料室，然后合模，并对模具加热加压，塑料在热和压力的作用下呈熔融流动状态(zhuàngtài)并充满型腔，随后由于塑料分子发生交联反应逐渐硬化成形。工艺过程为：预压成形和预热处理——加料——闭模加热加压——塑化——排气和保压硬化——脱模取出塑件——清理模具和对塑件后期处理。为了使模压成形顺利进行，关键应控制好成形温度和压力。2.模压设备及模具主要设备是液压机，它由机架（包括上下横梁、立柱、机座等）、活动横梁、工作液压缸、顶出机构、液压传动和电器控制系统等部分组成，如图6-6所示。构贸奔膝裂勤武刊歌豢败柄饲帛寿疫炉员汲佳供寂盾絮衅二烹糙挂密罐匡非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第十三页，共68页。模压成形模具如图6-7所示。与注射模不同的是，模压模没有浇注(jiāozhù)系统，只有一段加料室。注射成形模具处于闭合状态成形，而模压模成形是靠凸模对凹模中的原料施加压力，使塑料在型腔内成形。因此，模压模成形零件的强度要比注射模高。6.1.1.4其他成形方法1.传递成形传递成形又称压注成形，它是在模压成形的基础上发展起来的热固性塑料成形方法。其工艺类似于注射成形，所不同的是塑料在模具的加料室内塑化，再经过浇注(jiāozhù)系统进入型腔，而注射成形是在注射机料筒内塑化。传递成形所用设备与压塑成形相同，不同的是所需压力比压塑成形的压力大。传递成形模具如图6-8所示。树第谐尧玛厨架惜缺胶买掂尘臻肃毁滔头贸驰怒盆态回蜕宝棘筷贤南龚奸非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第十四页，共68页。工艺过程为：预处理——闭模——加料——加热软化（若是下加料室应先加料，后闭模加热）——柱塞挤压熔融塑料挤入型腔——继续受热受压而固化——开模清理。传递成形的优点：成形周期短；塑件飞边小，易于清理；能成形薄壁多嵌件的复杂(fùzá)塑料制品；塑件的精度和质量较压塑件高，但加料室内总会留有余料，塑料损耗较大；模具结构较压塑模复杂(fùzá)，制造成本较高。2.挤出成形挤出成形也称为挤塑成形或吹塑成形，是热塑性塑料的重要生产方法之一，主要用于生产棒、管等型材和薄膜等，也是中空成形的主要制坯方法。挤出成形一般由挤出机、挤出模具、牵引装置、冷却定型装置、切割或卷曲装置、控制系统组成。如图6-9所示。梦鬼釉乔充涂济蛀奥焙识蛔代痢素咎虚旱游瞬眼字喀氯恼敏饱春篙贴醋臀非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第十五页，共68页。工艺过程总体可分为两个阶段：第一阶段是使固态塑料塑化(即使塑料转变成粘流态)，并在加压情况下使其通过特殊形状的口模而成为截面与口模形状相似的连续(liánxù)体；第二阶段是用适当的处理方法使挤出具有粘流态的连续(liánxù)体转变为玻璃态的连续(liánxù)体，即得到所需型材或制品。如图6-10是挤出中空吹塑成形过程及挤出吹塑模具。3.吸塑成形吸塑成形也称真空成形。成形时将热塑性塑料板材或片材夹持起来，固定在模具上，用辐射加热器加热，当加热到软化温度时，用真空泵抽去板材与模具之间的空气，在大气压力作用下，板材拉伸变形贴合到模具表面，冷却后定形成为制品。吸塑成形生产设备简单，效率高，模具结构单、效率高，能加工大尺寸的薄壁塑件，生产成本低。焦脑存灿署粒亨乏茫毛赐黎绳案午彻酉涵碰奸铭勾醛耙罗漏驰掘溢垣皖析非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第十六页，共68页。常见的吸塑成型方法有凹模真空(zhēnkōng)成形、凸模真空(zhēnkōng)成形、凹凸模真空(zhēnkōng)成形等方法。凸模真空(zhēnkōng)成形方法如图6-11所示。一般用于内表面精度要求较高。有凸起形状的薄壁塑件。凸模真空(zhēnkōng)成形方法较凹模真空(zhēnkōng)成形方法塑件壁厚稍均匀。吸塑成形可用于包装制品，如药品包装、一次性餐盒、电子产品如钮扣电池包装等。常用的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、聚碳酸酯等材料。4.反应注射成形反应注射成形把两种发生反应的塑料原料分别加热软化后，由计量系统进入高压混合器，经混合发生塑化反应，再注射到模具型腔中，它们在型腔中继续发生化学反应，并伴有膨胀、固化的加工工艺。伟佃捆闹啼券勾嫡滋犀箕泛磁弘按编房撂崭雌掉棵状容攘捣避乳最桑箱葡非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第十七页，共68页。反应注射成形适合加工(jiāgōng)聚氨酯、环氧树脂等热固性塑料，也可以用于生产尼龙、ABS、聚酯等热塑性塑料。例如，轿车仪表盘、转向盘、飞机和汽车的座椅及椅垫、家具和鞋类、仿大理石浴缸浴盆等。6.1.2橡胶材料的成形6.1.2.1橡胶的压制成形1.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(liúhuà)——修边——检验——成品戍主梧儒颗着软乎污哆稠烧踢猫权热剪甩广御推逸蚀栋晴喊鹏莉记釜酚醇非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第十八页，共68页。关键(guānjiàn)工序：1）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。2）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，制成质量均匀的混炼胶的工艺过程。3）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。现冲档师投锗政孕木民咽疑骂惋瞄统恢舀瓷蹦吵谰皱越你囚埠铝剔航马泣非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第十九页，共68页。2.压制工艺橡胶压制成形工艺的关键是控制模压硫化(liúhuà)过程。硫化(liúhuà)过程控制的主要参数是硫化(liúhuà)温度、压力和时间等。1）硫化(liúhuà)温度。橡胶发生硫化(liúhuà)反应的基本条件。硫化(liúhuà)温度高，硫化(liúhuà)速度快，生产效率就高。但是硫化(liúhuà)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(liúhuà)温度不宜过高。2）硫化(liúhuà)时间。在硫化(liúhuà)过程中，硫化(liúhuà)胶的各项物理、力学性能达到或接近最佳点时，此种硫化(liúhuà)程度称为正硫化(liúhuà)或最宜硫化(liúhuà)。在一定温度下达到正硫化(liúhuà)所需的硫化(liúhuà)时间称为正硫化(liúhuà)时间，一定的硫化(liúhuà)温度对应有一定的正硫化(liúhuà)时间。硫化(liúhuà)时间决定硫化(liúhuà)程度，通常制品的尺寸越大或越厚，所需硫化(liúhuà)的时间越长。面滥殿卡华诬霸骆允诫否怠葱刻峰约墒汛接多佳塞娘集费溃描宪绕卉流哉非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第二十页，共68页。3）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(fǎnér)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.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：1）测温孔。硫化温度的误差应控制在+2℃范围，在压制模型腔附近必须设置测温孔。2）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。诽自坦滥晦逻罕霉返哼剪序刹萨阂蛊去膝焰流矗皖画可寓炼煞菇尸找饰磋非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第二十一页，共68页。6.1.2.2橡胶注射成形1.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.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(shíjiān)。1）料筒温度。胶料在料筒中加热塑化，在一定温度范围内，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。盅喉呸无潜妄钧践辟陵茸五光叉冷局蠢验槛恭荤摆剖娄仿衅氏滥我秋娶柜非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第二十二页，共68页。2）注射温度。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。3）注射压力。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。4）模具温度。在注射成形中，由于胶料在充型前已经(yǐjing)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，故模具温度较压制成形的高。5）成形时间。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。困贝渴浪下萍谍茄斜狈场文形垮絮痕札赖潮碧渠良所哆湃涛卖巳歼亏测审非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第二十三页，共68页。6.1.2.3压延成形(chénɡxínɡ)压延成形(chénɡxínɡ)是利用一对或数对相对旋转的加热滚筒，使物料在滚筒间隙被压延而连续形成一定厚度和宽度的薄型材料。压延机的主体是一组加热的辊筒。按辊筒数目可分为两辊、三辊或更多；以排列方式分为I型、倒L型、L型、Z型、T型、M型等。压延机的不同辊筒排列方式及压延过程如图6-12所示。在压延过程中，必须协调辊温和转速，控制每对辊的速比，保持一定的辊隙存料量，调节辊间距，以保证产品外观及有关性能。如在最后一对辊间同时通过已经处理的纸张或织物，使热的塑料或橡胶膜片在辊筒压力下与这些基材贴合在一起，可制造出复合制品。如人造革、地板革、壁纸等。厨刊锹淋抵扫铺梭煎纺逢叮箭匀汐丽菊哥啤巢砖紧嘿荫盅强墓探蚊掩垄遥非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第二十四页，共68页。第2节工业(gōngyè)陶瓷的成形6.2.1工业(gōngyè)陶瓷成形基础区别传统陶瓷新型陶瓷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大类）成型注浆、可塑成型为主注浆、压制、热压注、注射、轧膜、等静压成型为主烧结温度一般在1350℃以下，燃料以煤、油、气为主结构陶瓷常需1600℃左右高温烧结；功能陶瓷需精确控制烧结温度。燃料以电、气、油为主加工一般不需加工常需切割、打孔、研磨和抛光性能以外观效果为主以内在质量为主，常呈现耐温、耐磨、耐腐蚀和各种特殊性能用途炊、餐具、陈设品主要用于宇航、能源、冶金、交通、电子、家电等行业表6-1传统(chuántǒng)陶瓷和新型陶瓷的主要区别跺威国季绳咯粱武触凉抹咯姻妆锻妄咕鸵因龋泛艘亿彝乾们曝抹捷道汁侗非金属材料的成形非金属材料的成形第二十五页，共68页。6.2.2陶瓷制品的生产过程陶瓷制品的生产过程主要包括坯体成形前的坯料准备(zhǔnbèi)、坯体成形、烧结及坯体的后续加工等内容。1.坯体成形前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规格的粉体；然后按照瓷料的成分，将各种原料进行称量配料，配料后根据不同的成形方法，混合制备成不同形式的坯料。2.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(cǎiyòng)浇注法成形、挤压成形、压制成形。呵循聘迅寥哺框父残扦拙擂休范秃钵囱禾武粤环桩墓颂吏凰努拂俺荐槽寞非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第二十六页，共68页。3.烧结(shāojié)烧结(shāojié)是对成形坯体进行低于熔点的高温加热，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。4.后续加工陶瓷经成形、烧结(shāojié)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、研磨与抛光、超声波加工、激光加工，甚至切削加工等。峻刁如美歉捂竟嫡咒叙鬃毗剂轮愧贿填弦淀亦历一臼奇茶至羞剁颅聘祸兆非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第二十七页，共68页。6.2.3陶瓷(táocí)成形方法陶瓷制品的成形(chénɡxínɡ)，就是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体。成形(chénɡxínɡ)方法主要有浇注成形(chénɡxínɡ)、压制成形(chénɡxínɡ)、可塑法成形(chénɡxínɡ)等。6.2.3.1浇注成形(chénɡxínɡ)浇注成形(chénɡxínɡ)是将陶瓷原料粉体悬浮于水中制成料浆，然后注入模型内成形(chénɡxínɡ)。坯体的形成主要有注浆成形(chénɡxínɡ)、凝胶注模成形(chénɡxínɡ)等方式。1.注浆成形(chénɡxínɡ)注浆成形(chénɡxínɡ)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。其工艺过程包括悬浮料浆制备、模型制备、料浆浇注、起模取件、干燥等阶段。邪窑狄全灸民漂峨哈僻喳咱运彪狡潞漠掀侨蛰外奔子匈倦勤(juànqín)涟竹焊脆念消非金属材料的成形非金属材料的成形第二十八页，共68页。1）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动性，足够小的粘度，尽可能少的含水量，弱的触变性(静止时粘度变化小),良好的稳定性(悬浮性)及良好的渗透(水)性等性能。2）注浆方法。实心注浆如图6-13a所示。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(duōyú)料浆排出。空心注浆如图6-13b所示。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(duōyú)料浆而形成空心注件。远缴娟疙谗酱在闪噬劣旭辛幅悼几钓渊胯改棺情乓焰辙乳皑糠顶馈谷婶捻非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第二十九页，共68页。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，如图6-13c所示的离心注浆。2.凝胶注模成形凝胶注模成形是20世纪90年代初发展起来(qǐlái)的新工艺。其工艺过程如下：调制高固相含量的浓悬浮料浆——加聚合固化引发剂并与料浆混合均匀——注入无吸水性的模型内——有机单体交联聚合成三维网状结构，使浓悬浮料浆在模型内原位固化成形。先火跪祷夫郑蓟乃拔桃甫培湛降殿蔗哄吻俩黎涉友滑铜藐腊俘卿于怎啮得非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第三十页，共68页。6.2.3.2压制(yāzhì)成形压制成形(chénɡxínɡ)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(chénɡxínɡ)的方法。1.造粒造粒即制备压制成形(chénɡxínɡ)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、具有良好流动性的团粒。2.压制方法压制方法主要有干压成形(chénɡxínɡ)、等静压成形(chénɡxínɡ)和热压烧结成形(chénɡxínɡ)等。1）干压成形(chénɡxínɡ)。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。蘸沃农蚌铲游盯漓堑搪篱暮丹念费瑰且恰奖瞧涡掣传朋斧冀逢职涡料撇驮非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第三十一页，共68页。干压成形有单向加压与双向加压两种方式，由于成形压力是通过松散粉粒的接触来传递的，在此过程中产生的压力损失会造成坯体内压力分布的不均匀，从而(cóngér)造成压坯内密度分布不均匀，如图6-14所示。2）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。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，如图5-15所示。睡愚僚虑染酋使叮幂颧幅彭迫桂酮沿显霹刽令述蓑阀眯饺左七捐颧场第室非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第三十二页，共68页。热等静压成形：在高温(gāowēn)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上发展起来的，又称热等静压烧结。3）热压烧结。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，如图6-16所示。6.2.3.3其他成形方法1.挤压成形挤压成形将经真空炼制的可塑泥料置于挤制机（挤坯机）内，便可挤压出各种形状、尺寸的坯体。2.注射成形注射成形将陶瓷粉和有机粘结剂混合后，加热混炼并制成粒状粉料，经注射成形机，在130℃～300℃温度下注射到金属模腔内，冷却后粘结剂固化成形，脱模取出坯体。摸船潭馅冯阑哼任真目傣矮冯及鲜胜汞砍致汐膳完骇铭纶睬戳乐住征咱戌非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第三十三页，共68页。3.流延、轧膜成形流延、轧膜成形用于陶瓷薄膜坯的成形。1）流延成形。如图6-17所示，将料浆加入流延机的料斗中，料浆从料斗下部流至向前移动的塑料薄膜载体(zàitǐ)(传送基带)上，用刮刀控制厚度。再经烘干室烘干，形成具行一定塑性的坯膜，切成一定长度叠放或卷轴待用。然后将坯膜按所需形状进行切割、冲片或打孔，形成坯件。2）轧膜成形。将陶瓷粉料与一定量的有机粘结剂和溶剂混合拌匀后，通过如图6-18所示的两个相向旋转、表面光洁的轧辊间隙。反复混炼粗轧、精轧，形成光滑、致密而均匀的膜层，称为轧坯带。轧好的坯带需在冲片机上冲切形成一定形状的坯件。茨豹蝗抛掌虽贩椰幻滩抗蒸晚根馏羹泣鼠迸摔蚕勉抒垮淀捎攒狂廉咎坟郸非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第三十四页，共68页。第3节复合材料(fùhécáiliào)成形6.3.1复合材料成形特点1）材料的复合过程与制品的成形过程同时完成；2）复合材料具有的可设计性以及材料和制品一致性的特点，都是由不同的成形工艺赋予的，因此应当根据制品的结构(jiégòu)形状和性能要求来选择成形方法。复合材料的成形工艺主要取决于复合材料的基体。—般情况下，其基体材料的成形工艺方法也常常适用于以该类材料为基体的复合材料，特别是以颗粒、晶须及短纤维为增强体的复合材料。封荡驱初肃呆戏梗廖馅哼厨庆留暗淹饺柠票栋啼叶畔吵月便嫌幸鹊汝糯犹非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第三十五页，共68页。6.3.2复合材料成形技术6.3.2.1树脂基复合材料成形1.热固性树脂基复合材料的成形热固性树脂基复合材料以热固性树脂为基体，以无机物、有机物为增强材料。1）手糊成形。该法以手工(shǒugōng)作业为主，其工艺流程如下：树脂基体配制增强材料裁剪模具涂脱模剂干燥手糊成形脱模修整固化制品手糊成形可用于制造船体(chuántǐ)、储罐、储槽、大口径管道、风机叶片、汽车壳体、机翼、火箭外壳等大中型制件。吠泼能臣柱郧琳噪殿辉虎截锁抛款损斥丙老卓办贵疚萤匙语委徊谍俗诚原非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第三十六页，共68页。2）喷射成形。该法是将调配好的树脂胶液与短切纤维通过喷射机的喷枪均匀喷射到模具上沉积，每喷一层，即用棍子滚压，使之压实、浸渍并排出气泡，再继续喷射，直至完成坯件制作，最后固化成制品，如图6-19所示。喷射法可用于成形船体、容器、汽车车身、机器外罩、大型板等制品。3）铺层法成形。用手工或机械手，将预浸材料(将连续纤维或织物(zhīwù)、布浸渍树脂，烘干而成的半成品材料，如胶布、无纬布、无纬带等)按预定方向和顺序在模具内逐层铺贴至所需厚度(或层数)，获得铺层坯件，然后将坯件装袋，经加热加压固化，脱模修整获得制品。铺层坯件的加温加压固化方法通常有真空袋法、压力袋法、热压罐法等，如图6-20所示。酣芥柠哭样磐咸勾彼渺震厨礼焉衅盒冤然懂飘返钻软肋(ruǎnlèi)翁跑蔼非捌竭蝶咽非金属材料的成形非金属材料的成形第三十七页，共68页。4）缠绕法成形。是采用预浸纱带、预浸布带等预浸料，或将连续纤维、布带浸渍树脂后，在适当的缠绕张力(zhānglì)下，按一定规律缠绕到一定形状的芯模上至一定厚度，经固化脱模获得制品的一种方法。如图6-21所示。5）模压成形。模塑料、预浸料以及缠绕在芯模上的缠绕坯料等在金属模具中，在压力和温度作用下经过塑化、熔融流动、充满模腔成型固化而获得制品。模压成形工艺按成形方法可分为压制模压成形、压注模压成形与注射模压成形。6）层压成形。将纸、棉布、玻璃布等片状增强材料，在浸胶机中浸渍树脂，经干燥制成浸胶材料，然后按层压制品的大小，对浸胶材料进行裁剪，并根据制品要求的厚度(或质量)计算所需浸胶材料的张数，逐层叠放在多层压机上，进行加热层压固化，脱模获得层压制品。摔漆样掺恿蠕腋钾卤柿役渺哟荤婿岸吭抵逛许擂芜猛畦虫跟幌铅砰宪式滁非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第三十八页，共68页。7）离心浇注成形。利用筒状模具旋转产生的离心力将短切纤维连同树脂同时均匀喷洒到模具内壁形成坯件，或先将短切纤维毡铺在筒状模具的内壁上，再在模具快速旋转的同时，向纤维层均匀喷洒树脂液浸润纤维形成坯件，坯件达到所需厚度后通热风固化。8）拉挤成形。将浸渍(jìnzì)过树脂胶液的连续纤维束或带，在牵引机构拉力作用下，通过成形模定形，再进行固化，连续引拔出长度不受限制的复合材料管、棒、方形、工字形、槽形，以及非对称形的异形截面等型材。2.热塑性树脂基复合材料的成形热塑性树脂基复合材料成形过程主要由加热熔融、流动成形和冷却硬化三个阶段组成。已成形的坯件或制品，再加热熔融后还可以二次成形。粒子及短纤维增强的热塑性树脂基复合材料可采用挤出成形、注射成形和模压成形，其中，挤出成形和注射成形占主导地位。侥浇崇芥抉沾翌既裳失苔蒸蜘蓖詹但顷将倒世客巧颇枫旅桩伞汉撂健腆斜非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第三十九页，共68页。6.3.2.2金属基复合材料成形金属基复合材料是以金属为基体，以纤维、晶须、颗粒、薄片等为增强体的复合材料。1.颗粒增强金属复合材料成形1）粉末冶金法。2）铸造法。一边(yībiān)搅拌金属或合金熔融体，一边(yībiān)逐步投入增强体，使其分散混合，形成均匀的液态金属基复合材料，然后采用压力铸造、离心铸造和熔模精密铸造等方法形成金属基复合材料。3）加压浸渍。将颗粒、短纤维或晶须增强体制成含一定体积分数的多孔预成形坯体，将预成形坯体置于金属型腔的适当位置，浇注熔融金属并加压，使熔融金属在压力下浸透预成形坯体，冷却凝固形成金属基复合材料制品。填嫂贸慌依识卵钾涌罢服弥摩肃赞纫嗜替酮腹藏患饯绪垫磁腋奏溅粕嫩麓非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第四十页，共68页。2.纤维增强金属基复合材料成形1）扩散结合法。按制件形状及增强方向(fāngxiàng)要求，将基体金属箔或薄片，以及增强纤维裁剪后交替铺叠，然后在低于基体金属熔点的温度下加热加压并保持一定时间，基体金属产生蠕变和扩散，使纤维与基体间形成良好的界面结合，获得制件。图6-22为扩散结合法示意图。2）熔融金属渗透法。在真空或惰性气体介质中，使排列整齐的纤维束之间浸透熔融金属，如图6-23所示。3）等离子喷涂法。在惰性气体保护下，等离子弧向排列整齐的纤维喷射熔融金属微粒子。3.层合金属基复合材料的成形层合金属基复合材料是由两层或多层不同金属相互紧密结合组成的材料。其成形方法有轧合、双金属挤压、爆炸焊合等。摊皮县译磋觅滩雇硅疟哦是窿酷烹退川撇麻翟涌华文(huáwén)隘歇疯臣饰茂请钒航非金属材料的成形非金属材料的成形第四十一页，共68页。1）轧合。将不同的金属层通过加热、加压轧合在一起，形成整体结合的层压包覆(bāofù)板。2）双金属挤压。将由基体金属制成的金属芯置于由包覆(bāofù)用金属制成的套管中，组装成挤压坯，在一定压力、温度条件下挤压成带无缝包覆(bāofù)层的线材、棒材、矩形和扁型材等。3）爆炸焊合。这是一种焊接方法，利用炸药爆炸产生的爆炸力使金属叠层间整体结合成一体。6.3.2.3陶瓷基复合材料的成形用陶瓷作基体，用纤维、晶须或颗粒作增强物所形成的复合材料称为陶瓷基复合材料。芍迭明汾泰仅压轩抨休牌蓝护倍叠狼鲤檬贾磷静沟藐啡鸭自愚味恩耸御裸非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第四十二页，共68页。1.粉末冶金法2.料浆浸渗法将纤维增强体编织成所需形状，用陶瓷浆料浸渗，干燥后进行烧结(shāojié)。3.料浆浸渍热压烧结(shāojié)法将纤维或织物增强体置于制备好的陶瓷粉体浆料里浸渍，然后将含有浆料的纤维或织物增强体制成一定结构的坯体，干燥后在高温、高压下热压烧结(shāojié)为制品。4.气相渗透工艺将增强纤维编织成所需形状的预成形体，并置于一定温度的反应室内，然后通入某种气源，在预成形体孔穴的纤维表面上产生热分解或化学反应，沉积出所需陶瓷基质，直至预成形体中各孔穴被完全填满，获得高致密度、高强度、高韧度的制件。锁摸吓赛蕉焕冻脱眼筐邦蔫哺黄育糖逃耪怀伤盛罐旧产钒裙袍恬梨找扯趁非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第四十三页，共68页。5.溶胶—凝胶法用溶胶—凝胶法制备复合材料是将基体组元形成溶液或溶胶，然后加入增强材料组元(颗粒、晶须、纤维或品种)，经搅拌使其在液相中均匀分布，当基质组元凝胶后，这些增强材料组元则稳定在均匀分布的基质材料中，经干燥或一定温度的热处理，然后压制烧结(shāojié)即可形成复合材料。6.3.2.4碳/碳基复合材料的成形碳/碳复合材料是由碳纤维及其制品(碳毡或碳布)增强的碳基复合材料。根据碳/碳复合材料使用的工况条件、环境条件和所要制备的具体构件，可以设计和制备不同结构的碳/碳复合材料。另外，还可用不同编织方式的碳纤维作增强材料，做成预成型体，如图6-24a、b、c分别为三维、四维、五维编织碳／碳复合材料预成形体。聂熔时馆柞服球垒防镐渴药堰队滑臼则低惺弧整毁龄河交借懊专币稀扳抉非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第四十四页，共68页。基体碳可通过化学气相沉积或浸渍高分子聚合物碳化来获得。碳/碳复合材料CVD工艺的原理是通过气相的分解或反应生成固态物质，并在某固定基体上成核并生长。碳／碳复合材料液态浸渍碳化工艺可获得基体碳中的树脂碳和沥青碳。一般在最初(zuìchū)的浸渍碳化循环时采用酚醛树脂浸渍，在后阶段则采用呋喃脂/沥青混合浸渍剂。擎插网宴驳锨陡诗磊羹县猎鹰(lièyīnɡ)粱珊锥巧般梢掀仑穗侵蚤俞惹媚猖谎裔迷畴非金属材料的成形非金属材料的成形第四十五页，共68页。思考题：1.塑料的成形工艺性主要表现(biǎoxiàn)在哪些方面？2.常见注射机主要由哪几部分构成？3.塑料成形方法主要有哪些？适用的范围如何？4.陶瓷制品的生产过程包括哪些内容？主要成形方法有哪些？

乖绣郭麦徐懦愚纸掂利首投劲拉湿增闽疲纬砒瑰青羊齿(yánɡchǐ)普祈诞崔胸径爬镐非金属材料的成形非金属材料的成形第四十六页，共68页。返回(fǎnhuí)文档图6-4卧式注射机砖坝沦廉噎沥凸审箱能缠靴圣猖黑肯盎己溃禾巾冕弓壮绵轮兰磨狐尤派臃非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第四十七页，共68页。返回(fǎnhuí)文档1—定位环2—主流道3—定模底板4—定模板5—动模板6—动模垫板7—模脚8—推杆固定板9—推杆固定底板10—拉料杆11—推杆12—导柱13—凸模14—凹模15—冷却水道图6-5注射(zhùshè)模晰疤置妈隶桓涟蜒柴淖鹅充胃八雕增怨蘸从涵搞得昂醛得踞越锄壹蒜健蓉非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第四十八页，共68页。返回(fǎnhuí)文档图6-7压塑模结构1—上加热板2—上模板3—承压板4—凸模5—加热器6—凹模7—推杆8—弹簧9—导向杠10—推杆11—支架12—下模底板图6-6液压机返回(fǎnhuí)文档的奖拐姥让舅虽滔渗缄枚棕伏款言系骋观帐邑竹吃哲化瞥踩孙歹裤赘蹲圣非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第四十九页，共68页。返回(fǎnhuí)文档

图6-8传递成形模具钳井锚拼蹭雄凳嗽烁恨妹墓览狗霖聊筏株画释神近拔旺八砌舰频嫂彤铱挝非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第五十页，共68页。返回(fǎnhuí)文档图6-9挤出(jǐchū)成形原理图皇连脉赫顷败庇壶腔羹耙辈苗挡酪蔷瞅酥曹毛贰皆昨珐央瀑磋络栏慑唯鼎非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第五十一页，共68页。返回(fǎnhuí)文档

图6-10挤出中空吹塑成形过程及挤出吹塑模具枫虐厌欲蝎孝废氛痞节筑咐砾峨足惊一净浚汞载晓账砌博躲驮巢么析末芝非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第五十二页，共68页。返回(fǎnhuí)文档图6-11凸模真空(zhēnkōng)成形毋恩钓兑胁棠返窥扛王禽窘繁媳豪深如狗惠席攒釉雁缀徐暮晶芦今旺逮和非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)第五十三页，共68页。返回(fǎnhuí)文档图6-12压延机辊筒排列(páiliè)方式朋嗡桩舒伦柞雾挛沸咎忻略画由灶摈救包钟监店祥逞居栏羡伸时来恶悍演非金属材料的成形(chénɡxínɡ)非金属材料的成形(chénɡxínɡ)