造型材料与工艺模板

《造型材料和工艺》期末复习指导第一章概述一、材料和设计二、

材料分类1、按材料发展历史分类1、第一代天然材料：天然石头、木材旧石器时代,人类只能使用天然材料（如兽皮、甲骨、羽毛、树木、草叶、石块、泥土等），以后也全部只是纯天然材料简单加工而已。2、第二代加工材料：用矿物经过冶炼、烧结制成金属和陶瓷新石器时代、铜器时代和铁器时代，是人类利用火来对天然材料进行煅烧、冶炼和加工时代，关键材料有：陶、铜和铁。3、第三代合成材料：将石油、天然气和煤等经过化学方法制成高分子材料人工合成塑料、合成纤维及合成橡胶等合成高分子材料出现，加上已经有金属材料和陶瓷材料（无机非金属材料）组成了现代材料（除合成高分子材料以外，人类也合成了一系列合金材料和无机非金属材料。超导材料、半导体材料、光纤等材料全部是这一阶段杰出代表）。4、第四代复合材料：有机、无机非金属及金属等复合而成只要是由两种不一样相组成材料全部能够称为复合材料5、第五代智能材料或应变材料：随环境条件改变含有应变能力和潜在功效高级形式复合材料如形状记忆合金、光致变色玻璃等等全部是多年研发智能材料（自然界中材料全部含有自适应、自诊疗和自修复功效，而现在研制成功智能材料还只是一个智能结构）memorymetal-记忆合金关键是镍钛合金材料利用一些合金在固态时其晶体结构随温度发生改变规律。2、按材料物理状态、化学性质及用途分类按物理状态分气体：氢、氧、氮固态材料：最常使用液态材料：有机材料（油脂、涂料）按材料化学结构分类金属材料：金属键无机材料：离子键有机材料：共价键半导体：介于金属材料和无机材料之间按材料用途分类建筑材料、电工材料、结构材料、电子材料、研磨材料光学材料、耐火材料、感光材料、腐蚀材料、包装材料等3、按材料起源分类①天然材料矿物：石材、粘土、矿石、宝石、熔岩、火山灰、金刚石、煤、水晶大气、海水：气、水蒸气、水、冰、海水动物质：皮、羽毛、骨、毛发、角、牙、油脂植物质：果实、茎、树皮、花、分泌物、蔓藤②

加工材料纸、混凝土、合板、木棉、颜料、绢③合成材料塑料、橡胶、硅酸盐、合成纤维4、按材料成份分类①

有机材料：塑料、橡胶、有机纤维②

无机材料：金属、硅酸盐、玻璃③

复合材料：玻璃纤维增强树脂④

其它：石墨、金刚石、碳纤维5、按材料结构分类①

晶质材料金刚石、岩盐（单晶体）、金属、陶瓷（多晶体）②非晶质材料6、按材料形态分类线材、板状材料、块状材料本课程着重介绍材料金属材料、高分子材料陶瓷材料、玻璃、木材、涂料三、

材料通常性质1、密度ρ=m/V ρ——材料密度(kg/m3) m——干燥材料质量(kg) V——材料在绝对密实状态下体积（m3）容重：又称表观密度(ApparentDensity)有也称毛体积密度，表观密度是指材料在自然状态下，单位体积所含有质量，按下式计算：ρ=m/V0

V0－材料在自然状态下体积，或称表观体积（cm3或m3）。

材料在自然状态下体积是指材料实体积和材料内所含全部孔隙体积之和。 对于外形规则材料，其测定很简便，只要测得材料重量和体积，即可算得表观密度。不规则材料体积要采取排水法求得，但材料表面应预先涂上蜡，以防水分渗人材料内部而影响测定值。

三、

材料通常性质2、熔点熔点：纯金属由固态转变为液态时温度，低于700℃为易熔金属高分子材料：高于glasstransition温度Tg为高粘度液体或橡胶状材料热塑性塑料熔点Tm>Tg；热固性塑料无Tm、Tg3、比热容（SepcificHeatCapacity）单位质量材料温度升高1℃所需要热量J/(Kg•K)水比热较大，金属比热更小部分c铝>c铁>c钢>c铅(1)不一样物质有不一样比热，比热是物质一个特征；(2)同一物质比热通常不随质量、形状、温度而改变，如一杯水和一桶水，冷水和热水，它们比热相同；(3)对同一物质，比热值和物体状态相关，同一物质在同一状态下比热是一定，但在不一样状态时，比热是不相同，如，水比热和冰比热不一样。

4、热导率（coefficientofheatconductivity）： 相正确两个面给单位温差，在单位时间内传导热量称为热导率（导热系数）W/m•K

5、热膨胀系数（coefficientofheatexpansion）： 材料两点之间单位距离在温度升高1℃时改变为线膨胀系数，单位体积改变为体胀系数6、强度（strength）：R——材料极限强度（Pa）P——材料破坏最大载荷（N）F——材料受力截面积（cm2）7、弹性和塑性（elasticityandplasticity)在外力除去后能恢复原来形状能力称材料弹性材料能承受永久变形能力称材料塑性8、脆性和韧性(brittlenessandtoughness)材料承受外力无显著变形忽然破坏性质称脆性承受冲击载荷或振动载荷而不破坏性能称为材料韧性材料通常性质9、硬度(hardness)：表面抗塑性变形或破坏能力布氏硬度：金属材料、塑料、橡胶 负荷P（1875~3000N）钢球直径D（2.5~10mm）压入被测金属表面保持10~60s后测压痕直径洛氏硬度：以硬质压头压痕深度来表示材料硬度HR（A、B、C）维氏硬度：和布氏硬度测量原理相同，所加载荷较小，压头为1360顶角金刚石棱锥，测出压痕两对角线平均长度。HV适合极薄零件和表面渗碳、渗氮层硬度，精度高。补充金属材料几点性质（1）导电性：金属材料传导电流能力称导电性。衡量导电性好坏参数电阻率：计算和衡量金属材料在常温下(200C)电阻值大小性能指标导电性：银>铜和铝 合金<纯金属（2）磁性：磁性是指金属材料在磁场中被磁化而展现磁性强弱性能铁磁性材料——在外加磁场中，能强烈被磁化到很大程度，如铁、钴、镍抗磁性材料——能抗拒或减弱外加磁场磁化作用材料：铜、金、银、铅顺磁性材料—在外加磁场中，只是被微弱磁化，如锰、铬、钼（3）耐磨性：以磨损量作为衡量指标。（4）耐腐蚀性：指金属材料抵御周围介质腐蚀破坏能力。（5）抗氧化性：指金属材料在室温或高温下抵御氧化作用能力，是高温材料一项关键性能指标。补充非金属材料几点性质孔隙率：衡量孔隙指标 孔隙率是指材料内部空隙体积占材料总体积百分比材料胀缩：因为大气中温度、湿度改变或其它介质作用引发。材料在使用过程中、其胀缩常受到制品结构限制，会造成制品开裂和变形。非金属材料变形：弹性变形、塑性变形、弹性模量 徐变(或称蠕变)和松弛对材料使用影响较大亲水性：假如材料在空气中和水接触，材料分子和水分子之间附着力大于水分子之间内聚力，则水就能湿润材料表面；不然材料不能被湿润，这种材料叫憎水性材料吸水性：指材料吸收水分能力耐水性：指材料长久在水作用下其强度不显著降低性能。抗渗性：这是指材料抵御压力水渗透性能其它：导热性、热容、耐热性、耐燃性、耐火性、耐久性四、材料感觉特征利用

（一）

材料感觉特征概念对材料认识是实现产品设计前提和确保按材料组成份为自然质感人为质感1、材料感觉特征内容材料感觉特征：又称材料质感，包含生理心理属性和物理属性经过感觉器官对材料表面特征刺激引发对材料综合印象2、材料感觉特征评价

3、影响材料感觉特征相关原因（1）材料种类：组成、结构（2）成型加工工艺及表面处理工艺不一样加工方法和工艺技巧会产生不一样外观效果，从而取得不一样感觉特征 铸造、铸造、焊接、铆接、编织、车削、磨削、电镀、喷砂（二）

质感设计质感设计是产品造型要素之一认材→选材→配材→理材→用材1、

质感设计形式美法则 形式美：生活和自然中多种形式原因、几何要素、色彩、材质、光泽、形态有机组合 质感设计形式美法则：多种材质有规律组合基础法则（1）调和和对比法则 整体和局部：统一友好、对立改变在改变中求统一，在统一中求改变

（2）主从法则 强调在产品质感设计上要相关键，主从分明，有侧关键2、

质感设计利用标准（1）合理性：正确、经济（2）艺术性：提升艺术造型效果（3）发明性：突破材料利用陈规采取新材料、新工艺→产生新效果

3、质感设计关键作用（1）提升适用性经过良好触觉质感设计→提升适用性（2）增加宜人性 良好视觉质感设计（3）塑造产品精神品位从整体出发→注意整体友好→品位（4）达成产品多样性和经济性人为质感设计替换和填补自然质感选择不一样材料塑造产品个性特征（5）发明全新产品风格 （三）材料抽象表示1、

材料抽象表示 材料特征→提炼、升华→具审美价值意义→沿抽象表示共同方向→含有抽象意念材料2、

材料抽象表示基础：抽象思维 抽取形体本质属性，撇开非本质属性思维，用抽象符号替换具体形体形象，融进大家对艺术和文化修养及个人激情。3、

材料抽象表示对设计有直接意义“用材料思索”标准——成为现代设计关键理念“用材料思索”强调把材质美作为设计元素“用材料思索”对材料美感抽象表示是设计构思艺术元素（四）材料美感 产品功效美+结构美+色彩美+形态美+材料美+工艺美1、

材料色彩美材料——色彩载体色彩2、

材料肌理美

(1)

同一肌理材料组合——组合协调(2)

相同肌理材料组合(3)

对比肌理材料组合3、

材料光泽美依据材料受光特征分为4、材料质地美 关键由材料本身组成、结构、物理化学特征来表现 如软、硬、轻重、冷暖、干湿、粗细在材料选择和配置中实现材料质地特征及美感表现力（1）

相同质地材料配置（2）

对比质地材料配置5、材料形态美——造型基础要素 线材——片材——块材（1）线材美感——长度、方向感（2）

片材美感——延伸感和空间虚实感（3）

块材美感——重量感、充实感和较强视觉表现力（4）

综合形态材料美感

六、产品设计中材料选择和开发（一）设计材料选择1、设计材料选择标准材料外观：感觉特征材料固有特征材料工艺性材料生产成本及环境原因材料创新2、影响材料选择基础原因(1)

功效(2)基础结构要求(3)

外观(4)

安全性(5)

控制件(6)

抗腐蚀性(7)

市场（二）

材料工程发展方向1、新构思、新观念不停涌现：材料低维化、材料梯度化、材料复合化、材料仿生化、材料智能化、材料绿色化2、（营造特殊环境、利用极端手段）制备特殊材料，取得特殊性能3、成为其它高新技术综合应用试验地4、经济实力成为制约材料领域发展速度、深度和广度关键问题（三）设计材料开发 功效需求分析→确定性能指标→确定材料体系加工方法→材料成份设计和工艺参数优化→性能评价→应用→产品失效分析1、新材料：采取新工艺、新技术合成含有特殊机能或性能有重大突破一类材料，依据材料来设计产品2、新材料对产品造型设计影响和作用(1)相互融合关系(2)产品外观形象要含有未来性(3)材料在和功效相适应同时要有良好触觉质感和愈加好可操作性(4)设计应深入开发传统材料3、

新材料发展方向(1)

基础材料开发 金属、木材、玻璃、陶瓷、塑料 深入探索材料组成、结构和性能，以提升或替换原有材料特征为具体目标，取得一定材料特征，扩大材料使用范围(2)

复合材料开发两种或两种以上不一样化学性质或不一样组织结构材料，经过不一样工艺方法组成多相材料，含有单一素材无法含有机能。 目标：填补一些材料缺点、利用含有一些特征材料以组成单一材料无法实现特征、产生新机能。按基体分类按添加物几何形状分类(3)

纳米材料和纳米技术a、纳米材料：由纳米原子团组成，含有独特体积和表面效应b、纳米加工技术：关键是原子或分子位置控制、含有特殊功效原子或分子集团自复制和自组成。第二章金属材料及其工艺一、金属材料基础知识金属材料关键性能机械性能载荷下机械性能：弹性、刚度、塑性、强度、硬度刚度刚度是指零件在载荷作用下抵御弹性变形能力。零件刚度（或称刚性）常见单位变形所需力或力矩来表示，刚度大小取决于零件几何形状和材料种类（即材料弹性模量）。刚度要求对于一些弹性变形量超出一定数值后，会影响机器工作质量零件尤为关键，如机床主轴、导轨、丝杠等。

塑性塑性是一个在某种给定载荷下,材料产生永久变形材料特征,对大多工程材料来说,当其应力低于百分比极限时,应力一应变关系是线性。大多数材料在其应力低于屈服点时，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。

强度金属材料在外力作用下抵御永久变形和断裂能力称为强度。按外力作用性质不一样，关键有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常见是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可经过拉伸试验测出。强度是指零件承受载荷后抵御发生断裂或超出许可程度残余变形能力。是衡量零件本身承载能力（即抵御失效能力）关键指标。强度是机械零部件首先应满足基础要求。机械零件强度通常能够分为静强度、疲惫强度（弯曲疲惫和接触疲惫等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下强度和蠕变、胶合强度等项目。强度试验研究是综合性研究，关键是经过其应力状态来研究零部件受力情况和估计破坏失效条件和时机。硬度材料局部抵御硬物压入其表面能力称为硬度。硬度是衡量金属材料软硬程度一项关键性能指标，它既可了解为是材料抵御弹性变形、塑性变形或破坏能力，也可表述为材料抵御残余变形和反破坏能力。硬度不是一个简单物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能综合指标。②动载荷下机械性能 F——试样承受冲击有效截面积AK——冲断试样所消耗冲击功αk——冲击韧性（冲击值）③交变载荷下机械性能σN——材料承受无数次交变载荷作用而不发生断裂破坏最大应力σ-1——材料在对称循环交变应力作用下弯曲疲惫强度应力循环基数：有色金属108钢铁107碳素钢σ-1≈（0.4~0.55）σb灰口铸铁σ-1≈0.4σb有色金属σ-1≈（0.3~0.4）σb（2）金属材料物理和化学性能①

物理性能比重、导热性、导电性、热膨胀性、磁性②

化学性能抗蚀性和抗氧化性 铸造性能（流动性、收缩性、结晶偏析） 铸造性能（塑性变形不裂） 焊接性能 切削加工性（消耗动力小、刀具寿命长、产品质量好）2、

金属及合金结构和结晶

(1)金属结构和结晶①金属晶体结构：体心立方晶格（硬）、面心立方晶格（软）、密排立方晶格②金属结晶过程纯金属有固定熔点，但结晶时必需有一定程度过冷结晶：晶核形成+成长③金属同素异构转变（2）合金①

合金基础概念铜+锌→黄铜铝+铜+镁→硬铝铁+碳→钢、生铁二元合金：碳钢、铸铁（Fe+C）三元合金：硬铝多元合金合金中含有同一化学成份和晶格结构均匀部分称为相②

合金结构固溶相：含有和溶剂相同晶格形式金属化合物：各组元相互作用形成含有特殊晶格和显著金属特征物质机械混合物：由两种以上相组成合金，既不互溶，也不形成化合物渗碳体Fe3C：铁和6.67%碳形成金属化合物石墨化Fe3C→F+G珠光体：铁素体+渗碳体（机械混合物）3、钢热处理（1）热处理原理（2）钢一般热处理（3）钢表面热处理①表面淬火感应加热表面淬火交流磁场工件表面感应电流电阻热加热到淬火温度喷以冷却介质火焰加热表面淬火乙炔——氧或煤气——氧等火焰加热，效率低，表面易脱碳②表面化学热处理渗碳:低碳钢或低碳合金钢增碳活性介质中加热至900~9500C碳原子扩散渗透零件表层实现表面高碳化淬火并低温回火零件表层含有高硬度和强度。渗氮工件含氮活性介质中加热至500~5600C活性氮原子渗透钢件表层。渗氮温度低、工件变形小，但时间长、成本高，氮化层薄而脆广泛用于存在强烈摩擦并承受冲击载荷或交变载荷精密钢件。碳氮共渗在温度较高时以渗碳为主，温度低时以渗氮为主。氰化所得共渗层经淬火和低温回火后，硬度高、耐磨性好，有一定耐腐蚀性，适合于中、低碳钢或合金钢表面强化处理。CO+CH4+NH3→加热至500~8000C→保温一段时间→活性碳和氮二、钢铁材料钢铁材料生产生铁冶炼：含碳量在2.11%以上铁碳合金高炉炼铁原料：铁矿石+燃料和熔剂矿石——铁氧化物+脉石+少许杂质燃料——提供热量和还原剂熔剂——含CaO、MgO等碱性氧化物石灰石、白云石等高炉冶炼关键过程矿石中铁氧化物还原和渗碳Fe2O3+CO→Fe3O4+CO2Fe3O4+CO→FeO+CO2FeO+CO→Fe+CO2FeO+C→Fe+CO2②造渣和脱硫FeS+CaO+C→Fe+CO+CaS炼钢方法关键有三种转炉炼钢法平炉炼钢法电炉炼钢法电炉炼钢——用电作为热源进行钢铁冶炼方法 有两种形式：一是电弧炉，一是感应炉平炉炼钢法平船底形状反射炉，加入铣铁、废钢、石灰石用燃料加热溶解，以氧气或氧化铁把铣铁中碳（C）和硅（Si）磷（P）等氧化去除，精炼完成加入硅铁、锰铁、铝去除钢液中氧气、氮气，炼钢时间较长。 轧钢——利用轧机使金属产生塑性变形，把钢锭或钢坯变成含有一定形状和尺寸规格钢材过程按轧制温度分类热轧：把钢锭加热至单相固溶体温度后进行压力加工，在再结晶温度上终止变形。制件塑性好，变形抗力小，适合轧制较大断面尺寸、塑性较差或要求变形量较大材料。冷轧：直接用冷料进行轧制，产品表面光洁，尺寸正确，含有加工硬化效应和较高强度和硬度，但冷变形抗力大，适适用于轧制塑性好、尺寸小线材、薄板。按轧制时坯件和轧辊相对位置分类①

纵轧：板、带、管、型材②

斜轧：变截面金属材料③

横轧：车轮、轮箍、齿轮等环形工件（二）碳钢

1、碳钢成份含碳量小于2.11%铁碳合金成份:铁、碳、Mn、Si、P、S、O、N、H碳含量越高硬度越大，塑性和韧性越低碳钢强度以共析含碳量2.11%为最高硅、锰：是有益元素，但含量极少，对钢性能影响不大硫、磷：是十分有害杂质，能引发钢液偏析，降低塑性和韧性，使钢产生“冷脆”和“热脆”氮、氢、氧：也是有害杂质，使钢韧性和疲惫强度急剧降低2、碳钢分类、编号和用途按含碳量分低碳钢：含碳0.08~0.25%塑性好，多用于冲压、焊接、渗碳件中碳钢：含碳量0.25~0.6%，有一定强度和韧性，热处理后可获良好综合机械性能。高碳钢：含碳量0.6~1.4%，硬度高，多用作工具、量具和模具按质量分碳素结构钢：一般工程构件和零件碳素工具钢：多种工具钢优质碳素结构钢：有害杂质含量较少，塑性和韧性较高，可热处理强化45钢碳素工具钢：含碳量0.65~1.35%，优质碳素工具钢高级碳素工具钢，如T8和T8A（三）合金钢冶炼过程中加入合金元素钢称合金钢，制造部分关键工程结构和机器设备零部件。

按用途分为：合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢。按合金元素含量分为：低合金钢、中合金钢、高合金钢。按冶金质量不一样分为：优质钢、高级优质钢、特级优质钢。合金钢牌号表示方法合金钢牌号是采取合金元素符号和数字来表示，即：数字＋合金元素符号＋数字。比如，平均含铬量为0.6%合金工具钢，其牌号表示为“Cr06（四）铸铁铸造用生铁，含碳量在2.5~4.0%依据碳存在形式不一样分为灰口铸铁球墨铸铁可锻铸铁(马钢或马铁)蠕墨铸铁三、铝及铝合金（一）铝生产从铝矿石中提取氧化铝（电热法、酸法、碱法）→氧化铝电解得到纯铝（熔盐电解法采取Na3AlF6冰晶石作为电解质）经电解提炼铝纯度可达99.7%原铝、纯铝（铸造）→铝锭（二）纯铝1、铝性质银白色轻金属导电性好，耐蚀性强铝晶体属面心立方结构，塑性好、易冷热成型、切削加工靠近于非磁性材料2、铝分类、编号和用途高纯铝L01~L04编号越大纯度越高工业纯铝L1~L5编号越大，纯度越低高级纯铝(铝含量99.93%-99.999%)工业高纯铝(铝含量99.85%-99.90%)工业纯铝(铝含量98.0%-99.7%)建筑业、航空及国防军工部门、电力输送、汽车制造、集装箱运输、日常见具、家用电器、机械设备（三）铝合金铸造铝合金（生铝合金）变形铝合金1、铸造铝合金（生铝合金）用于形状复杂、承载不大，重量轻、耐蚀、耐热铸件2、变形铝合金经冷、热加工变形后，以锻坯、型材、板材等形式供给防锈铝合金LF铝锰合金LF21铝镁合金LF2LF3硬铝合金LY杜拉铝，可加工变形及经过热处理强化，但耐蚀性较差超硬铝合金LCAl+Zn+Cu+Mg锻铝合金LDAl+Mg+Si+Cu铸造和变形铝合金产品广泛用于航空、航天、宇航、兵器、潜艇、船舶、核工业等关键军工部门及关键民用部门。（四）铝材铝及铝合金经压力加工含有一定形状及尺寸后，可供直接使用或再加工半成品称为铝材板、管、棒、型材、线材、箔材板：R热轧板L 冷轧板（可热处理强化、不可热处理强化）管：外径×壁厚四、其它金属材料重金属轻金属贵金属半金属稀有金属黑色金属（一）铜及铜合金纯铜玫瑰红色金属 紫铜铜合金黄铜一般黄铜H××表示含铜62%,其它为Zn特殊黄铜HPb59-1表示59%Cu、1%Pb。余量为Zn铅黄铜青铜锡青铜QSn6.5-0.4,表示6.5Sn及0.4%P锡-磷青铜特殊青铜白铜白铜BMn3-12,是含3%Ni及12%Mn锰白铜1、纯铜性质和用途导电性好：仅次于银抗磁性材料导热性好化学稳定性高熔点：10830C比重8.93g/cm3面心立方晶格结构：极好可塑性和加工性能不宜直接用作结构材料（2）纯铜种类和牌号T1T2T3T4数字越大，纯度越低一号铜（99.95%Cu）、二号铜（99.90%Cu），三号铜（99.7%Cu）除工业纯铜外，还有一类叫无氧铜，其含氧量极低，小于0.003%，其代号有Tu1，Tu2，“u”是“无”汉语拼音字首。纯铜退火状态，强度低，塑性好（σb=250～270Mpa，δ=35～45%）经冷加工变形后强度升高，而塑性急剧降低（σb=400～500Mpa，δ=1～3%）不能用作受力结构材料工业纯铜关键用导电、导热，兼有抗腐蚀性器材，如电线、电缆、电器开关等，无氧铜关键作真空器件2、铜合金（1）黄铜以Zn为关键合金元素，用于机械零件、电器元件、生活用具一般黄铜：Cu和Zn二元合金例H62ZH特殊黄铜（复杂黄铜）——黄铜+Al+FeSiMnPbSn(锡)等合金元素例HSn62-1一般黄铜，就是Cu-Zn二元合金黄铜室温组织有三种：含锌量在35%以下黄铜，室温下显微组织由单相α固溶体组成，称为α黄铜；含锌量在36%～46%范围内黄铜，室温下显微组织由（α+β）两相组成，称为（α+β）黄铜（两相黄铜）；含锌量超出46%～50%黄铜，室温下显微组织仅由β相组成，称为β黄铜单相黄铜：室温组织为单相α黄铜又称单相黄铜，强度较低、塑性尤其好，适于压力加工，常见代号有H80、H70、H68，其中H70、H68强度较高，大量用作枪弹壳和炮弹筒，故有“弹壳黄铜”之称。双相黄铜：α+β’黄铜又称双相黄铜，强度高，塑性差、常见H59、H62用作水管、油管、散热器等。特殊黄铜为了提升黄铜耐蚀性、强度、硬度和切削性等，在铜-锌合金中加入少许（通常为1%～2%，少数达3%～4%，极部分达5%～6%）锡、铝、锰、铁、硅、镍、铅等元素，组成三元、四元、甚至五元合金，即为复杂黄铜，亦称特殊黄铜。它们比一般黄铜含有更高强度、硬度、抗腐蚀性能（2）青铜：铜和锡(Sn)合金青铜是以Sn、Al、Si、Be、Ti等为关键合金元素铜合金现代工程把含铝、硅、铍、锰、铅等合金元素铜基合金称为青铜例QSn4-3锡青铜特征： 含锡5~7%适于压力加工含锡>10%塑性较差，适于铸造加工，称为铸造青铜特殊青铜例：铝青铜 含铝5%~7%塑性最好适于冷加工含铝10%强度最高含铝>12%塑性很差例：铍青铜以铍为主加元素铜合金工业用含铍量1.7~2.5%(3)白铜白铜是以Ni为关键合金元素合金。Ni和Cu在固态下能完全互溶，所以各类铜镍合金均为α单相固溶体，含有很好冷热加工性能，不能进行热处理强化，只能用固溶强化和加工硬化来提升强度。按用途可分为结构白铜和电工白铜。白铜用途各类铜镍合金均为α单相固溶体，含有很好冷热加工性能，不能进行热处理强化，只能用固溶强化和加工硬化来提升强度。白铜含有高抗蚀性和优良冷热加工成形性，精密仪器仪表，化工机械及医疗器械中关键材料。（二）轴承合金

1、锡基轴承合金要求在工作温度下有一定承载能力和抗疲惫能力，有足够塑性和韧性、较低耐摩擦系数、良好导热性。常见轴承合金按其化学成份能够分为锡基、铅基、铝基、铜基和铁基等数种。最常见是锡基和铅基合金——巴氏合金ZCh+基础元素（锡或铅）符号+主加元素符号+主加元素百分含量+辅加元素百分含量例：ZChSnSb11-6用于高速、重载下工作关键轴承，变载荷下易于疲惫，价贵用高速重载蒸汽透平机、透平发动机、功率大于750kw发动机、内燃机轴承2、铅基轴承合金在铅锑合金基础上添加锡和铜,用于中速轻载或静载例：ZChPbSb16-16-2ZCh——轴承合金Pb——基础元素铅Sb——主加元素锑16——主加元素锑16%16——辅加元素锡16%2——辅加元素铜2%其它为基础元素Pb3、铜基轴承合金铅青铜、锡青铜——关键高速重载轴承ZQPb30用于高速、重载轴承，能承受变载和冲击ZQSn10-1用于中速、重载及受变载荷轴承用于不变载荷工作条件下透平机、电动机、发动机离心泵、压缩机等机器轴承（三）粉末合金（陶瓷冶金）金属或非金属在模具中→压制或烧结成产品适于制造：硬度和热硬性很高硬质合金，减摩材料优点：各成份相互不熔合、比重、熔点相差很大全部可制成均匀合金缺点：原料成本较高，压力大，对合金模具要求很高，不适合形状复杂零件粉末冶金烧结炉关键用于压制成型粉末冶金件在气氛保护下烧结采取推送式传送连续作业式电阻炉，由电炉、液压系统、控制系统三部分组成。（四）钛及钛合金钛在地壳中储量居第四位纯钛是纯白色轻金属，含有耐蚀性和耐热性，有一定强度和高塑性,密度为4.507g/cm3，介于Al和Fe之间，熔点1668℃，高于铁，在882.5℃发生同素异构转变，882.5℃以上为β-Ti（体心立方晶格），882.5℃以下为α-Ti（密排六方晶格）钛合金密度也较小，也有同素异构转变。钛合金：以钛为基加入适量铬、锰、铁、钒、铝和钼五、金属材料成型和工艺性

（一）铸造加工及其工艺性1、铸造基础概念：熔化金属溶液浇注到含有和零件形状相适应铸型空腔中，待溶液凝固并冷却后取得毛坯或零件工艺过程称为铸造。2、常见铸造金属铸铁：铁碳-硅为主多元铁基合金一般铸铁含碳2.11%~4.0%Si1~3%Mn0.4~1.5%P0.01~0.5%S0.02~0.2%铸钢ZG45~35铸铝：外观装饰效果最好Al-SiAl-CuAl-MgAl-Zn铸铜：经过表面处理后可仿制成各式各样古代工艺品3、铸造特点适应性强成本低廉4、铸造工艺种类

(1)砂型铸造砂型铸造：用型砂制做铸型铸造方法，是现在铸造使用其本方法A手工造型B机器造型:一般机器造型高压造型(2)熔模铸造又称“失蜡铸造”，它是在蜡模表面包以造型材料，从而取得无分型面铸型铸造方法。和砂型铸造比较熔模铸造有以下特点①铸件精度高且表面光洁②能够铸造多种铸造合金铸件，尤其适适用于那些高熔点及难切削加工合金铸造。③熔模铸件形状可比较复杂，铸件上可铸出最小孔径为0.5mm，铸件最小壁厚为0.3mm④铸件重量不宜太大，通常不超出25Kg，现在生产最大熔模铸件为80kg左右(3)金属型铸造将液态金属浇入金属铸型，从而取得铸件铸造方法称为金属型铸造，因为金属型能够使用数次，所以又称为永久型铸造。(4)离心铸造将液态金属浇入高速旋转铸型中，使金属在离心力作用下填充铸型并凝固成型铸造方法称为离心铸造。特点：工艺过程简单、机械性能很好、便于铸造“双金属”铸件(5)压力铸造在高压（5-150MPa）下，将液态合金高速（50-100m/s）压入高精度型腔内，并在压力下，快速凝固而取得铸件方法。5、铸造方法选择考虑生产批量铸造合金种类铸件重量、形状、尺寸精度及表面粗糙度要求等铸件本身原因考虑还要和后续加工成本及生产现场条件等同素一起综合考虑6、铸件结构工艺性比较7、砂型铸件结构设计注意关键点（1）努力争取使铸件外形简单，轮廓平直，造型时只需一个分型面（2）努力争取使型芯数目最少，装配、清理方便，排气轻易（3）结构斜度：便于脱摸

（4）铸件应有合理壁厚、壁厚尽可能均匀（5）应尽可能避免铸件中有过大水平面（二）压力加工及其工艺性1、压力加工概念及方法

（1）压力加工概念在外力作用下，使金属坯料产生塑性变形，从而取得含有一定形状、尺寸和力学性能原材料、毛坯或零件加工方法（2）压力加工方法及设备

①轧制②挤压③拉拔④自由锻自由锻是将加热好金属坯料放在铸造设备上、下砥铁之间，施加冲击力或压力，直接使坯料产生塑性变形，从而取得所需锻件一个加工方法。自由锻因为锻件形状简单、操作灵活，适适用于单件、小批量及重型锻件生产。自由锻分手工自由锻和机器自由锻。手工自由锻生产效率低，劳动强度大，仅用于修配或简单、小型、小批锻件生产，在现代工业生产中，机器自由锻已成为铸造生产关键方法，在重型机械制造中，它含有尤其关键作用。⑤模锻——模型铸造将加热后坯料放置在固定于模锻设备上锻模内铸造成形。模锻能够在多个设备上进行。在工业生产中，锤上模锻大全部采取蒸汽-空气锤，吨位在5KN~300KN（0.5~30t）。压力机上模锻常见热模锻压力机，吨位在25000KN~63000KN。模锻锻模结构有单模堂锻模和多模膛锻模。图所表示为单模堂锻模，它用燕尾槽和斜楔配合使锻模固定，预防脱出和左右移动；用键和键槽配合使锻模定位正确，并预防前后移动。单模膛通常为终锻模膛，铸造时常需空气锤制坯，再经终锻模膛数次锤击一次成形，最终取出锻件切除飞边。模锻生产率和锻件精度比自由铸造高，可铸造形状较复杂锻件，但要有专用设备，且模具制造成本高，只适适用于大批量生产。⑥板料冲压工序种类：分离工序：剪裁、冲孔、落料、修边变形工序：弯曲、压延、翻边、胀形复合：以上两类工序集中于同一模具中完成其它工序：备料、修饰、辅助工序等板料冲压选择设备基础标准零件生产类型零件几何尺寸大小及结构形式零件材料性能及精度要求2、冲压材料

（1）冲压性能压弯、拉延、成型、翻边——要求较低屈服极限σs分离工序——期望稍高，以取得良好剪截面好冲压性能要求：δ延伸率≥40%硬度≤45HRBσs/σB（屈强比）≤0.65顶压深度符合要求范围铁素体晶粒度6~7级（2）化学成份影响C、Si、Mn、P、S含量增加会使材料塑性降低，脆性增加造成材料冲压性能变坏。含碳量在0.05%~0.15%低碳钢有很好拉延性能。（3）金相组织晶粒大小均匀——拉延性能好晶粒大小不均→裂纹深拉延用冷轧薄板晶粒度6~8级晶粒过大→粗糙表面（桔皮）深拉延用冷轧中板晶粒度5~7级晶粒过小→塑性降低，易冷作硬化钢板轧制成后残留带状组织，炼钢时残留在铁素体晶粒之间游离碳化物和非金属夹杂物对冲压时塑性变形不利（4）厚度公差、表面质量材料厚薄影响厚度不稳定影响（5）表面质量表面气泡、裂纹、结疤、缩孔、分层等缺点在冲压变形中可能扩大裂痕、应力集中、断裂表面粗糙板在拉延、压弯、成型中会使冲模和钢板摩擦力增加，降低冲模寿命2、选择材料标准（1）考虑产品设计和冲压工艺关系（2）提升效率（3）确保工艺前提，以廉价材料替换珍贵材料，以薄料代用厚料，以黑色金属替换有色金属（4）考虑板材尺寸规格标准，注意排样，预防浪费4、压力加工工艺性

(1)自由锻件结构工艺性(2)模锻件结构工艺性锻件要有一个分模面加工面上应留有机械加工余量非加工面及和锤击方向平行面应设计模锻斜度，转角要圆角过渡尽可能简单、避免凹凸、薄壁等结构尽可能避免深孔或多孔结构复杂件采取先锻后焊方法(3)冲压件结构工艺性落料冲孔零件落料外形尽可能简单对称、有规则，排样时尽可能将废料降低到最少冲孔时，孔径、孔距不得小于材料厚度；零件外缘凸起或凹进尺寸不得小于厚度1.5倍轮廓转角要有圆角半径弯曲零件弯曲半径不能小于材料许可最小弯曲半径平直部分H>2t孔位置离边缘距离L>（1.5~2）t拉深零件拉深件高度不宜过大，凸缘不宜过宽，底部转角应有圆角过渡（三）金属焊接技术及其工艺性

1、金属焊接方法采取焊接工艺优点采取焊接工艺和铆接相比能够节省金属材料、节省制造工时接头密封性好对，一些结构能够采取铸焊或锻焊联合结构，替换整铸或整锻结构，从而做到以小拼大，以简拼繁它不仅节省金属材料，还简化了坯料准备工艺，从而降低了制造成本，便于制造双金属结构2、金属材料焊接性（1）概念工艺焊接性使用焊接性在不需要采取复杂工艺方法条件下，能取得优质焊接接头——焊接性好（2）影响焊接性关键原因金属材料化学成份焊接工艺方法：气焊工艺→亚弧焊→等离于焊、电子束焊、激光焊（3）估算钢材焊接性碳当量法3、焊接结构工艺性（1）焊缝可焊到性（2）焊缝部署3、焊接结构工艺性改善焊接劳动条件注意节省材料尽可能避免仰焊焊缝（四）机械加工零件结构工艺性1、金属机械加工种类①钳工基础加工方法有划线、錾切、锯割、锉削、钻孔、攻丝、套扣和刮研等。②机械加工经过人操纵机床对工件进行切削加工关键方法是车、钻、铣、刨、磨和齿轮加工等。是作为零取得零件更高精度和更高光洁表面最终手段。2、金属切削机床分类（1）按加工性质和刀具进行分类车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、刨插床、拉床、切断机床超、声波及电加工机床和其它机床（2）根据它们万能程度分类通用机床(万能机床)：一般车床、卧式镗床专门化机床(专能机床)：精密丝杆车床、凸轮轴车床专用机床：机床主轴箱专用镗床六、金属表面处理和装饰技术转化膜——氧化膜1、

金属材料表面处理（1）铝及铝合金氧化和着色处理电化学氧化：在酸性电解液里多孔性氧化膜——防护、装饰化学氧化：碱溶液和含碱金属盐溶液Al（OH）3氧化膜着色：化学染色法、整体着色法、电解着色、干涉着色法基材经过电化学作用，取得银白色人工氧化膜，常称阳极氧化材；因为氧化膜是一个以针孔为中心两层六棱体蜂窝状结构组成，对针孔进行“封闭”处理，即成为商品“阳极氧化材”。

在“阳极氧化”处理之前，为消除铝加工过程挤压痕迹，常进行机械（“磨砂处理或“抛丸”处理）、化学（酸蚀、碱蚀）处理两种方法，消除痕迹；以后还能够再进行机械抛光、化学抛光.等以适应不一样场所需求。常见商品有“喷砂铝型材”、“氧化抛光铝型材”等。

经过喷砂处理铝型材，其疲惫寿命显著延长，产生应力腐蚀开裂危险性大为下降。(2)钢铁氧化和磷化处理磷酸盐化学处理磷酸盐膜高电阻膜层(3)铜及铜合金氧化处理①

过硫酸盐碱性溶液氧化法过硫酸甲碱溶液：NaOH+K2S2O8→60~650C浸煮5min→形成黑色氧化膜②

铜氮溶液化学乳化法:适合含铜量为52%~68%制件，氧化膜为蓝黑色，质量比过硫酸盐溶液氧化差，可再涂清漆③

古铜色化学氧化铜镀层:制件镀铜后，在硫酸溶液中活化，再用过硫酸盐溶液氧化方法氧化，可再机械抛光或滚光后再浸涂清漆。④

碱性溶液电化学氧化法: 以铜制件为阳极，置入氢氧化钠热溶液中，钢或镀镍钢板为阴极，通直流电，形成黑色氧化膜。2.镀层装饰技术3.涂层装饰技术在制品表面形成以有机物为主体涂层，并干燥成膜工艺，称为涂装技术①保护作用：预防制品表面受腐蚀、被划伤、脏污，提升制品耐久性。②装饰作用：将制品表面装饰成涂层所含有色彩、光泽和肌理，使制品外观在视觉感受上成为美观悦目标制品。③特殊作用：使制品含有隔热、绝缘、耐水、耐辐射、阻尼、杀菌、吸收雷达波、隔音、导电等特殊功效。涂装工艺通常包含制件表面涂装前处理、徐敷涂料及涂层干燥三大步骤4.搪瓷被覆技术5.表面精整加工将金属材料表面加工成平滑、光亮美观或含有凹凸换样表面状态过程称为表面精整加工。表面精整加工除直接含有装饰效果外，作为电镀和涂装前处理也是关键切削和研削加工研磨机械研磨电解研磨化学研磨蚀刻利用化学药品作用使被加工金属表面持定部位浸蚀溶解而形成凹凸模祥将整个金属表面用耐药品浸蚀膜(称隔离膜式掩蔽膜)覆盖→把表面上要求凹下去部位膜用机械或化学方法除去→用药水使裸露部分金属溶解而形成凹部例：铜版画、摄影制版法5.其它表面装饰方法层压塑料薄膜热浸涂层:热浸作为一个涂覆方法只适适用于低熔点金属 临时性防护涂层防锈油防锈纸可剥性塑料等部分非金属材料第三章

塑料及其工艺性第一节塑料基础知识

一塑料概念（一）树脂和塑料概念树脂天然树脂（ⅰ）种类：松香，虫胶，沥青等（ⅱ）特点：无显著熔点；可溶人造树脂：人工合成塑料化学方法合成关键成份——树脂+加入添加剂（二）高分子和低分子区分分子中所含原子数分子量分子长度分子结构:从低分子化合物到高分子化合物转变——-聚合（三）塑料特征和用途1.重量轻2.优越化学稳定性3.优良电绝缘性能4.比强度高5.优良耐磨性、自滑润性和吸震性6.粘结能力强7.着色范围广8.卓越成型性能二、塑料成份树脂+助剂树脂在塑料中起决定作用1.是塑料中关键必不可少成份2.给予塑料可塑性和流动性3.将塑料其它成份粘和在一起4.决定塑料性能和关键性能，如物理，化学，机械和电性能助剂（添加剂）为了使复合物（塑料）或其制品含有某种特征而加入部分物质1.填充剂 2.增强剂3.增塑剂 4.稳定剂5.着色剂 6.润滑剂7.防静电剂 8.阻燃剂9.驱避剂 10．其它助剂（1）增塑剂作用：提升树脂可塑性，柔韧性、弹性及其它性能①加入增强剂后，树脂分子之间距离变大②减弱了分子间吸引力③分子轻易滑移，从而在较低成型温度下含有良好可塑性和柔韧性对增塑性要求①和树脂相溶性好②挥发性低：降低外逸、游离、萃取和渗出③对热和化学试剂温度性好，耐光，耐热，耐化学试剂④毒性：污染小、无毒，无臭，不燃，吸湿性小（2）稳定剂⑴作用：预防或抑制聚合物受外界原因（光、热、细菌、霉菌以致简单长久存放等）所引发破坏作用。⑵稳定剂种类①光稳定剂：包含紫外线吸收剂和光屏蔽剂（光能转移剂）作用：抑制和预防树脂受到紫外线或光照射而发生光化降解，使其性能改变：外表开裂，起霜，变色，退光起泡以至完全粉化。②热稳定剂：抑制树脂在加工过程中受热作用而降解，以提升塑件使用寿命。 例：PVCHCL↑（大量生产）→树脂分子结构破坏③抗氧剂很多树脂在正常或较高温度下（贮存、使用过程或制造加工中）受到氧化作用生产降解，使塑料性能恶化。作用：加入抗氧剂能够延缓或抑制氧化工程④转变降解催化剂物质：经过加入适量这类螯合剂，能够消除在制造工程中残余于树脂中重金属离子等降解催化剂。（3）填充剂目标：改善塑料性能，方便扩大塑料使用范围，降低成本填充剂要求：通常为粉末状物质，加入在塑料组成40﹪以下。不过多年来发展起来高填充低发泡制品，其填充剂加入量可能超出40﹪范围。（4）增强剂：提升机械性能目标：加入聚合物中，使其机械性能得到增强提升纤维状或层状材料（如有将其称为填料）（5）

着色剂给塑料以色彩或特殊光学性能材料作用：使制品鲜艳,美观；改变塑料耐候性能、提升抗御紫外线能力。例：本色聚甲醛(POM)表面粉化、龟裂、机械性能下降用碳黑着色可预防光老化又例：要使塑料含有特殊光学性能,可在塑料中加入珠光料，磷光色料合荧光料或金属絮片等。（6）润滑剂作用：改善塑料熔体流动性,减小或避免对于设备合模具磨损和粘附,和提升塑件表面光洁度。在模具和坯料之间形成一层薄膜，可使加工出塑件表面光亮美观。（7）防静电剂在塑料中加入少许防静电剂,可使制品含有适量导电能力，以消除带静电现象,加入量通常<1%。（8）阻燃剂加入部分含磷、卤素有机物或三氧化二锑等物质以阻止或减缓塑料燃烧。 ABSHIPSPPOPBTPCPAPPPPSLCP关键用于电子、电器、多种显示器、复印机、打字机、仪表等行业及办公用具等（9）驱避剂用于抵御、避免和消亡制品在储存和使用中遭受老鼠、昆虫、细菌、霉菌等危险物质危害。（10）相容积伴随塑料合金发展而出现一个新型助剂。目标在于提升不一样聚合物之间相容性而改善塑料合金性能。三 塑料分类通用塑料产量大、用途广、价格低一类，占塑料总产量75%以上，组成塑料主体：PE、PVC、PP、PS、酚醛塑料、氨基塑料工程塑料机械强度好，可替换工程材料和金属材料，用于制造多种机械设备和零件： PA、POM、PC、ABS、PSF、PPO特殊塑料（功效塑料）含有特殊性能和用途塑料：环氧树脂（EP）、有机玻璃（PMMA）按分子结构不一样分⑴线型高聚物热塑性塑料由一根根分子链组成⑵体型高聚物大分子链之间还有短链连接⑶网型高聚物热固性塑料介于线型和体型之间，大分子之间有较疏松段连接。热固性塑料和热塑性塑料区分热塑性塑料热固性塑料成型前:可熔+可溶成型前:可熔+可溶成型后:可熔+可溶成型后:不可熔+不可溶可数次反复成型使用不可数次反复成型使用按塑料用途来分类通用塑料工程塑料特殊塑料、功效塑料（一）通用塑料酚醛塑料（PF）氨基塑料聚氯乙烯聚乙烯聚苯乙烯聚丙烯1、酚醛塑料（PF）概述酚醛树脂：酚类和醛类化合物在酸性或碱性催化剂作用下经缩聚反应制得合成树脂酚醛塑料：以酚醛树脂为基础制得塑料酚醛树脂+硬化剂→酚醛塑料琥珀色玻璃态物质酚醛塑料优良性能机械性能好，坚固耐磨硬、脆、不熔、不溶耐热、耐燃耐腐蚀性好吸湿性小、尺寸稳定性好优良电绝缘性能（2）类型和用途酚醛压缩粉：称电木粉或胶木粉关键缺点：冲击强度低，不能用于制造仪器和机器零件用途：骨架、接插件、管座、开关、天线绝缘子、壳罩等电气元件纤维酚醛塑料：有很强冲击强度棉纤维酚醛塑料：手轮、滚轮、外壳石棉纤维酚醛塑料：绝缘零件、（低压、高压整流子）、制动零件（制动块、摩擦垫片、离合器）玻璃纤维酚醛塑料：机械强度大（酚醛玻璃钢）骨架、支架、接线板、绝缘柱、开关、齿轮、凸轮天线外罩层状酚醛塑料：用浸渍过酚醛树脂溶液片状填料制成纸、布、石棉、玻璃布层塑料→层压板、卷绕制品、棒、管、异形制品（3）成型特征成型性好：压缩成型、挤塑成型、注射成型（部分）需预热、排气（水分、挥发物）模具温度对流动性应影响大收缩及方向性较大硬化速度较慢，硬化时放出热量大2、氨基塑料概述：含有氨基（-NH2）或酰胺基有机化合物和甲醛缩聚制得热固性塑料产量最大品种之一，投资少、成本低、用途广，原料易得脲甲醛树脂（UF）三聚氰胺——甲醛树脂（MF）脲——三聚氰胺——甲醛树脂（2）

类型和用途脲甲醛树脂（UF）：电玉粉纯净脲甲醛树脂：无色透明采取填料：漂白纸浆可染成多种鲜艳颜色特征：塑件外观良好表面硬度高能耐弱酸、弱碱，耐水性差，吸水性大价格较低用途：脲甲醛塑料：电子绝缘零件，插头、插座、开关、旋钮、外壳脲甲醛树脂：木材粘合剂、泡沫塑料三聚氰胺——甲醛树脂(MF）

密胺塑料特征：外形可和瓷器媲美耐热、耐水性比脲甲醛塑料好无毒无味，能耐酸碱介电性能好，表面不会因火花而灼焦碳化

用途：耐热电子元件照明零件电话零件装饰板粘合剂成型特征：压缩、挤压成型——收缩大流动性好、硬化速度快：预热及成型温度要合适，装料、合模及加压速度要快水分及挥发物含量较大，易吸潮而结块，所以使用时要预热干燥，成型时注意排气带有嵌件塑料易产生应力集中，尺寸稳定性较差3、聚氯乙烯1.聚氯乙烯树脂+稳定剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、填充剂2.聚氯乙烯分子结构理论上为线型直链结构，实际分子结构中存在疏松交联，在多数有机溶剂中仍不易溶解，加热后可塑性也很差。3.产量占塑料工业第二位，仅次于PE原料路线：电石乙炔法→石油乙烯法悬浮液聚正当（85%）中国PVC生产能力超出220万吨/年4.树脂：白色粉末，形同面粉造粒后：透明块料，类似明矾，坚如角质（2）

类型和用途A硬聚氯乙烯：含有10~30%增塑剂特征：机械强度高坚韧、介电性好对酸碱抵御力较强，化学稳定性好成型困难、耐热性不高用途：用于制造板、片、管、棒及多种型材（电线槽板、旋塞、弯头、三通阀、泵零件）工业零件：注射成型大型板材、层合材料：模压成型B、软质聚氯乙烯

增塑剂含量>30%特征：柔软、富有弹性，类似橡胶、比橡胶更耐光、更稳定常温下弹性不及橡胶耐蚀性优于橡胶不受浓酸、浓碱破坏，不易受氧和臭氧影响机械强度、耐磨性及介电性均不如硬聚氯乙烯、易老化用途：薄膜——压延、吹塑（农业、工业包装）电线、电缆等管、带、包扎带——挤出成型手柄、绝缘垫圈——注射成型用于制造软质泡沫塑料——发泡成型（3）

成型特征吸湿性小：为提升流动性，预防气泡，宜事先干燥流动性差成型温度范围小——严格控制料温模具浇注系统尺寸宜大，不得有死角滞料4、聚乙烯聚乙烯树脂白色或淡白色、柔软、半透明大理石粒料，又称高分子石蜡 由原油裂解而得聚乙烯塑料线型分子，简单组分塑料，可直接用于成型，流动性好产量:产量占第一（2）

类型和用途聚乙烯类型按聚合时采取压力不一样：高压、中压、低压按密度不一样分：低密度聚乙烯、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯A、高压（低密度）聚乙烯密度0.91~0.925（g/cm2）分子结构：不是单纯线型，带有很多支链密度低、分子量较小，结晶度不高，只达60~70%特征耐热性、耐溶剂性、硬度、机械强度较低有很好柔软性，耐冲击性好纯度高、介电性能好成型加工性能很好用途吹塑薄膜——工农业包装薄膜中空容器电线电缆B、低压（高密度）聚乙烯和中压（中密度）聚乙烯

密度0.926~0.948（g/cm2）分子结构：支链极少线型分子结构结晶度较高（87~95%），密度高，分子量大特征耐热性、耐溶剂性、硬度和机械强度高纯度低、介电性、柔软性、耐冲击性、透明性差成型加工性较差用途：化工设备、耐腐蚀管道、储槽耐腐蚀衬里（3）

成型特征流动性好加工温度范围内不易分解成型性好、操作简单，易实现大规模生产挤出成型、注射成型、真空成型结晶性塑料：受机械负荷易产生定向效应，不宜用压延法5、聚苯乙烯聚苯乙烯树脂：无色透明、有光泽粒壮物，原料起源于煤和石油聚苯乙烯分子结构：线型热塑性树脂简单组分热塑性塑料产量：占第三位，仅次于聚乙烯和聚氯乙烯流动性好（2）

类型和用途特征吸水性低，尺寸稳定性好透明度好、透光性高达88~92%，光学性能仅次于有机玻璃着色性好绝缘性好，是理想高频绝缘材料耐磨性差，较脆，塑件因为内应力易开裂用途优良绝缘材料用于制造高频插座、骨架、微波元件介质材料、指示灯罩、包装用泡沫塑料加有丁晴橡胶改性聚苯乙烯——提升耐磨性、降低脆性，用于制造收音机、仪表外壳和电视机结构零件（3）

成型特征吸水性低，无须预热，干燥性脆易裂、热膨胀系数大，易产生内应力流动性好，防溢料高料温、高模温，低注射压力，延长注射时间，以降低内应力，预防收缩变形可用螺杆式注射机和柱塞式注射机，多种浇口，顶出时要求受力均匀6、聚丙烯聚丙烯树脂：无毒、无味、白色粒状物，外观象聚乙烯，比聚乙烯更透明，更轻（0.89~0.91g/cm3）聚丙烯塑料：简单组分线型热塑性塑料，流动性很好产量：第四位（2）

类型和用途特征：含有聚乙烯优良性能，而且比重小，机械强度高，软化点较高，表面硬度和耐热性很好。耐磨性稍差，成型收缩较大，低温呈脆性，对氧敏感，易受紫外线影响而老化。用途用于制造继电器小型骨架，高频插座、电容器、微波元件、天线及外壳、外框、法兰、齿轮、接头、泵叶轮等机械零件和化工管道和容器。（3）

成型特征吸湿性小，若长久和热金属接触易发生分解流动性极好，易于成型冷却速度快，所以浇注系统及冷却系统应散热缓慢；须注意控制成型温度成型收缩范围及收缩率大，易产生缩孔、凹痕、变形、方向性强壁厚应均匀，避免缺口和尖角，以防应力集中（二）工程塑料有较高机械强度、很好耐磨性、耐腐蚀性、自润滑性和尺寸稳定性能够替换金属作为结构材料或机械构件1、尼龙（PA）名称：尼龙、锦纶、聚酰胺分类按生产尼龙原料不一样分：脂肪族尼龙、芳香族尼龙、脂环族尼龙分子类型：线型热塑性树脂粘度低、流动性好（2）

特征抗拉强度高：经过拉伸定向尼龙抗拉强度靠近钢水平耐磨性和自润滑性十分突出：超出铜、铜合金、一般钢不溶于一般有机溶剂（苯、汽油、煤油）和油脂，十分耐弱碱和大多数盐液，但对甲醛、苯酚和浓硫酸不稳定，易被分解吸水性大介电性不高耐热性低成型收缩率不稳定（3）

用途粒状尼龙：无线电仪器、仪表零件（骨架、垫圈、外壳、支架、接线板、接插件）、电线电缆绝缘层粉状尼龙：热喷涂到金属零件表面以提升耐磨性或作为修复磨损零件之用。（4）

成型特征易吸潮，且热稳定性差：成型前真空干燥熔点很高，熔融温度范围小：成型工艺困难，喷嘴应加热以免堵塞熔融粘度低，流动性好：有利成型强度高薄壁件，要注意流涎和溢料冷却速度对结晶度、塑件结构及性能影响很大：应严格控制模温熔融状态尼龙热稳定性差：不许可在高温料筒停留太长时间合适增大模具浇道及浇口尺寸：以防缩孔、凹痕严格控制成型工艺参数：收缩率、收缩率范围大、方向性显著2、聚甲醛（POM）聚甲醛：60年代问世聚甲醛树脂：白色粉末，经造粒后为白色或淡黄色半透明有光泽硬粒无侧链、高密度、高结晶度、线型热塑性树脂（2）

特征弹性模量很高：刚性和表面硬度全部很高；回弹性很好，冲击强度及疲惫强度全部十分突出；卓越耐磨性和自润滑性：仅次于尼龙；良好耐溶剂性（尤其是有机溶剂），但不耐强酸、碱及氧化剂；尺寸稳定性好：能够制造精密零件；吸水性小；很好介电性能，温度和湿度对其介电性能几乎没有影响缺点：成型收缩率大；热稳定性差；加热易分解、易燃；在紫外线照射下易老化（3）用途充当塑料、金属材料之间桥梁，号称金属竞争者齿轮、轴承、凸轮、滚轮、弹簧、螺帽、垫圈、阀体、管件、骨架、把手、外壳、仪表板（4）

成型特征吸湿性不大：成型前无须干燥熔融温度范围小，热稳定性差：分解产物甲醛对人和设备有害熔融、凝固速度快：有利成型、缩短成型周期，但凝固速度过快会使塑件产生毛斑、折皱、熔接痕等缺点温度提升对流动性影响不大，且易引发分解成型收缩大：缓慢冷却以降低收缩摩擦系数小、弹性高：浅侧凹槽可强行脱模，表面带皱纹浇注系统宜，模具应加热3、聚碳酸酯（PC）50年代，60年代初发展起来线型热塑性树脂透明度高达90%，被称为“透明金属”特征：刚柔兼备：含有特殊坚韧和硬度高度尺寸稳定性和范围很宽使用温度（-1000C~-1200C）：耐寒性和耐热性很好化学稳定性高吸水性小介电性很好成型收缩率低无色透明，着色性佳缺点：疲惫强度低，塑件易开裂，耐磨性较差（3）

用途用于高强度、抗冲击、不变形结构件：接线板、支架、骨架、插头开关、壳体用于要求高强度、高刚度、尺寸稳定传动件：轴承、齿轮、滑轮、凸轮成型特征吸水性较小，稍有水分对塑件质量影响很大：原料须在真空中干燥成型温度高低取决于树脂类型光气化树脂：熔融温度高酯交换法树脂：熔融温度低熔融温度高、熔融粘度大，流动性差，对温度敏感、冷却速度快、塑件易产生应力集中，所以对成型工艺要求苛刻成型收缩小：控制好成型工艺能够制造精密零件浇注系统宜大，模具应加热4、ABS塑料概述改性聚苯乙烯塑料发展而成热塑性工程塑料ABS全名：丙烯晴（A）、丁二烯（B）、苯乙烯（S）三元共聚物微黄色或白色不透明粒料，无毒、无味、流动性中等（2）

特征含有优良综合特征：坚固、坚韧、坚硬冲击强度和表面硬度比聚苯乙烯显著提升热变形温度比聚苯乙烯、聚氯乙烯、尼龙高尺寸稳定性很好含有很好化学稳定性和良好介电性能很好成型加工性能和其它塑料和橡胶相混熔表面可电镀缺点：耐热性不高、耐低温性不好、不耐燃、不透明，在紫外线作用下易老化（3）

用途广泛用于制造电视机、收音机外壳、旋钮、电话机壳、话筒、把手、铰链、塑料铭牌等（4）

成型特征ABS粒料表面易吸潮：成型前须干燥处理比热小，塑化效率高，模塑周期短表观粘度强烈依靠于剪切速率，应采取点浇口成型收缩率小熔融温度较低，熔融温度范围宽，流动性好，有利于成型加工5、聚砜（PSF）60年代热塑性工程塑料耐高温、高强度“万用高效能塑料”PSF树脂是白色细粉丝状晶体（2）

特征含有突出耐热性、耐氧化性和耐蠕变性热稳定性高，能吸收大量热辐射能介电性能优良耐酸、碱、盐溶液、脂肪油及脂肪烃；不耐酮类、芳香烃等有机溶剂塑件表面可电镀缺点：塑件易开裂（3）用途制造在高温下工作是塑件要求尺寸正确及有较高机械强度和介电性能良好电子元件（4）

成型特征易吸潮，成型前必需干燥熔融温度高、熔融粘度大，流动性差，冷却速度快，成型工艺困难熔融粘度对温度改变敏感，模具应加热成型收缩率较小热稳定性高，回料可数次使用模具浇注系统尺寸应粗大6、聚苯醚（PPO）A、1965年出现一个新型热塑性塑料树脂为无色或淡黄色粉末，有是琥珀色透明体树脂+增塑剂+稳定剂+填充剂→（造粒）粒状聚苯醚塑料（2）

特征含有热固性塑料特点热塑性塑料热变形等性能靠近热固性塑料水平蠕变值很小，加工出塑件尺寸稳定性很高含有较高耐热性、耐寒性、化学稳定性和介电性有卓越耐水性和耐蒸汽性缺点：成型较困难价格高疲惫强度低在光和热作用下易老化塑件易应力开裂（3）

用途用于制造在较高温度下工作齿轮、凸轮、轴承、水泵零件、紧固件、高频印刷线路板、接线板、支架、插座、管件、壳体等（4）成型特征吸湿性很低，但为避免塑件表面形成银丝和产生气泡，成型前必需干燥处理熔融温度高、粘度大，流动性差，成型加工困难熔体粘度对剪切速率敏感性小，对温度敏感性大凝固快，成型收缩小浇注系统宜大，模具应加热注射成型宜高料温、高模温、高压、高速注射;不宜保压及冷却时间过长塑件易开裂，应进行退火处理（三）其它特殊塑料

1、环氧树脂（EP）环氧树脂：线型热塑性树脂环氧塑料：环氧树脂+硬化剂+增塑剂+稀释剂+填充剂降低粘度、提升流动性（2）

特征粘协力很强——十分突出特征，用于多种材料粘合、无线电元件密封和绝缘、浇铸、浸渍玻璃钢及防腐蚀涂层、油漆机械性能极高好耐酸、碱和有机溶剂性能耐热、耐水、抗菌、体质稳定性好（3）用途粘合剂：用于金属及非金属粘合作为增强塑料：环氧玻璃钢浇铸多种模具：模具生产周期短、节省成本、节省大量金属作为涂层涂料：防腐蚀、耐磨损作用（4）成型特征流动性好，硬化速度快硬化收缩小，但热刚性差，塑件不易脱模硬化时不析出副产物，无需排气常见于浇铸成型、低压挤塑成型及逢装电子零件2、有机玻璃（PMMA）有机玻璃——俗名聚甲基丙烯酸甲酯——学名（2）

特征高度透明性和优异透光性——PMMA最卓越性能很好耐气候性重量轻（比重1.18，为无机玻璃二分之一）易于成型：注射、挤压、吹塑机械强度高吸湿性低，成型收缩率小，尺寸稳定性高缺点：表面硬度不高，抗划痕性低耐热性、热稳定性差、熔融粘度大（3）

用途飞机座舱风挡、舷窗电视和雷达标图屏幕汽车风挡、仪器设备防护罩塑料铭牌、刻度盘罩、油标、油杯第二节注射成型工艺一、注射成型技术及设备注射模塑：又称注射成型以高速高压将塑料熔体注入到已封闭模具型腔内，经冷却定型，得到和型腔一致塑料制件几乎全部热塑性塑料全部可用此法成型其制品占塑料制品总量20%~30%特点：

1、适应生产拖鞋底、鞋底、雨鞋2、人机介面，全自动动作3、适用SBS、PVC配方料、TPR、PVC粒料。

4、操作简便二、注射成型工艺过程成型前准备(1)成型前原料预处理(2)料筒清洗(3)嵌件预热(4)脱模剂选择注射过程加料→塑化→注射入模→稳压冷却→脱模塑件后处理用于改善和提升制件性能和因次稳定性。包含退火和调湿处理三、工艺条件温度料筒温度①料筒温度选择：依塑料特征，注射机类型，制品及模具结构特点不一样进行选择②料筒温度分布：从料筒一侧（后端）起，至喷嘴（前端）止，逐步升高，以使塑料温度平稳地上升到均匀塑化目标。喷嘴温度：通常低于料筒温度100C～300C，以防熔料在直通式喷嘴发生“流涎现象”，但不能过低，以防早凝而堵死。模具温度：模具温度选择取决于塑料结晶性有没有、制品尺寸和结构、性能要求和其它工艺条件。控制方法：冷却介质、自然散热压力塑化压力：采取螺杆式注射机时，螺杆头部熔料在螺杆转动后退时所受到压力称塑化压力或背压。塑化压力↑→熔体温度均匀、色料混合均匀、易于排出熔体中气体；但会减小塑化速率控制：确保制品质量越低越好。通常<2×105kg/m2注射压力：克服塑料从料筒流向型腔流动阻力；给熔料充模速率和对熔料进行压实。影响流动阻力原因：流道结构几何原因、塑料摩擦系数和熔融粘度，为了确保制品质量，对注射速度有一定要求，而直接影响注射速率原因是注射压力。时间成型周期:注射时间（充模3~5S、保压20~120S）闭模冷却时间（30~120S）其它时间（开模、脱模、涂脱模剂、安放嵌件、闭模）约占50%四、热固性塑料传输模塑和注射模塑优点制品废边少，降低后加工量能模塑带有精细或易碎嵌件和穿孔制品，并能保持嵌件和孔眼位置正确制品性能均匀，尺寸正确，质量提升。塑模磨损较小。缺点塑模制造成本高耗料多压制带有纤维性填料时，制品因纤维定向而产生各向异性围绕在嵌件四面塑料会因熔接不牢而使制品强度降低五、热固性塑料注射模塑热固性塑料注射模塑关键点及对原料要求关键点：成型温度采取恒温控制水加热系统严格控制在±10C塑料在模内发生交联反应有低分子物析出，故合模部分应能满足放气操作要求。塑料在料筒内不能停留过长，以防发生硬化，通常采取多模更替。注射机注射压力和锁模力全部应该比模塑热塑性塑料注射机大。对原料要求：几乎可适适用于全部热固性塑料；要求含有较高流动性；在料筒温度下加热不会过早硬化。六、注射模塑发展概况一、排气式注射成型采取排气式螺杆，可直接成型含有亲水性或含有较多单体、熔剂及挥发物热塑性塑料，如：聚碳酸酯、尼龙、有机玻璃、纤维素等无须经过干燥。排气式挤出机特点：料筒设有排气口螺杆较排气式挤出机长（轴向移动螺杆排气段需一直对准排气口）采取双阶四段排气螺杆第一阶段：加料区、压缩区第二阶段：减压段、均化段二、反应式注射成型在成型过程中伴有化学反应部分热固性塑料和弹性体加工新方法，适适用于加工聚氨酯、环氧树脂和硅橡胶等热固性塑料。聚氨酯注射成型：元醇、二氰酸酯→送入液体混合室→在一定温度、压力下混合→注入模内→以液面上升形成充模→发泡→成型表面密度大、内层密度低泡沫塑料。三、流动注射模塑采取一般移动螺杆式注射机，螺杆快速转动，将塑料不停塑化并挤入模具型腔，充模后停止螺杆转动，用螺杆原有轴向推力使熔料保压一段时间后冷却脱模。制件重量可超出注射机最大注射量熔料在料筒停留时间短，适宜加工热敏性塑料制件应力小缺点：充模流动速度较慢，薄壁长步骤制件易产生缺料；模具须加热四、无流道赘物注射成型热塑性塑料：热流道模具、绝热流道模具、带热探针绝热流道模具热固性塑料：冷（温）流道模具五、共注射成型用两个或两个以上注射单元注射机将不一样品种或不一样色泽塑料同时或前后注入模具，用于生产多个色彩或多个塑料复合制品。双色注射：两个料筒和一个公用喷嘴，经过液压系统调整两个推料柱塞注射熔料进入模具前后次序来制得所需不一样混色情况双色塑料制品。双层注射：采取新旧不一样同一个塑料成型含有新性能制品，或采取不一样色泽或不一样品种塑料组合，而取得含有组合性能制品。设备及加工费较高。第三节挤出及吹塑成型工艺一、挤出成型1、

挤出用途：管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆涂覆和涂层制品关键用于热塑性塑料2、

挤出过程第一阶段：塑料塑化，在压力作用下经过口模成为截面和口模形状相仿连续体。第二阶段：用合适方法使挤出物失去塑形状态而成为固体得到所需制品。二、挤出吹塑熔融塑料→挤出管状型坯→趁热放入吹塑模瓣合模中→通压缩空气→吹胀→保压→冷却定型→脱模→制品三、注射吹塑步骤步骤①

注射机注射出熔融状态塑料型坯②

接吹塑中空成型2~6步骤特点①

壁厚均匀，型坯有底，无拼合缝，强度高，生产率高②

模具和设备较复杂、成本高，适合于小型塑件大批量生产技术关键关键：管坯温度控制太高→粘度低易变形、厚度不均；太低→内应力，产生破裂优点：壁厚均匀、重量差小、事后加工量少、废皮废边少缺点：使用两副模具、注射模投资大、仅适于生产批量大小型精巧制品发展动向挤出机挤出工艺挤出机控制1、挤出机单螺杆挤出机改善：计算机对螺杆形状参数进行正确设计和改善。采取两极式挤出机：两螺杆转动相互独立，分别起熔化和塑化、均化作用。自由度增加，挤出机缺点得到改善挤出量高、排气性好、较省电组合方法：单螺杆——单螺杆双螺杆——单螺杆双螺杆——双螺杆2、挤出工艺复合薄膜共挤（平挤、吹塑）转动口模吹塑法：生产两种相互交替多层复合薄膜多层吹塑大型吹塑3、挤出机控制百分比调整仪控制温度压力计和控制阀控制压力计算机控制：发展方向第四节压制成型工艺概念又称模压成型或压制，可兼用于热固性塑料和热塑性塑料制品成型工艺过程预压、预热-嵌件安放-加料-闭模-排气-固化-脱模-塑模清理适用范围适用塑料：酚醛塑料、氨基塑料、不饱和聚酯塑料、聚酰亚胺常见产品：机械零部件、电器绝缘件、交通运输和日常生活用具厨柜箱体板冷压烧结成型一、冷压成型：氟塑料成型以聚四氟乙烯为例：树脂掏碎，20目筛子筛过→一次加料入模内，刮刀刮平→立即加压，缓慢升压（慢5~10mm/分，快10~20mm/分）→保压（3~5分，10~15分）→缓慢卸压二、烧结将型坯加热至树脂熔点（3270C）以上→保温，使单颗粒树脂相互扩张，粘节熔合成密实整体。确保制品质量关键原因：合理控制烧结过程（升温、保温、冷却）和烧结程度。第五节层压塑料和增强塑料成型工艺1.层压塑料用成叠、浸有或涂有树脂片状底材在加热和加压下制成坚实而又均匀板状、管状、棒状或其它简单形状制品。浸有树脂底材又称附胶片材：纸张、棉布、木材薄片、玻璃布等。2.增强塑料用加有纤维性增强物塑料所制得制品，其强度远比不加增强物高。常见增强物有：玻璃、石棉、金属、剑麻、棉花或合成纤维制成纤丝、粗丝和织物。其中以玻璃纤维和织物用得最多。二、成型方法1、高压成型（1）层压成型将多层附胶片材叠合并送入热压机内，在一定温度和压力下压制成层压塑料（2）板材连续成型2、低压成型（1）接触成型法称涂敷法、裱糊法或手糊法（2）袋压法3、缠绕成型4、蜂窝塑料成型

5、吸注成型、箱室法成型6、模压成型将附胶片材用剪裁、缝制或制坯等方法制成和制品形状相仿型坯，并正确安放在阴模中，以压制方法成型。第六节铸塑成型工艺方法将准备好浇注原料注入一定模具中使其固化，从而得到和模具型腔相同制品。铸塑方法静态浇铸、嵌铸、离心浇铸、流涎铸塑、搪塑、滚塑二、特点1、优点施压少、对模具和设备强度要求较低、投资少对产品尺寸限制较小、宜于生产大型制品；产品内应力低2、缺点成型周期长；制品尺寸正确性较差三、铸塑方法1、静态浇铸侧立式浇铸和真空浇铸2、嵌铸嵌铸：又称封入成型，将多种非塑料物件包封在塑料中一个成型方法。包封、嵌铸嵌件预处理→固定于模内特定位置→浇注塑料和固化脲甲醛、不饱和聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧塑料3、离心浇铸概念：将液态塑料浇入旋转模具中，在离心力作用下使其充满回转体形模具，再使其固化定型产