第十章-非金属材料及其成型.ppt

1、101工程塑料和成型1011塑料的组成和特征组成：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、电阻)的2050%的特征：密度小，耐腐蚀、电绝缘性、耐磨损性和减摩性好容易老化、容易蠕变的1012种工程塑料1、热塑性塑料聚乙烯(PE )、聚氯乙烯(PVC )、聚苯乙烯(PS )、聚酰胺(PA )、聚甲醛(POM )、聚碳酸酯(PC )、ab 2、热固性塑料酚醛塑料(PF )、氨基塑料(UF )、环氧塑料(EP )、部分塑料的性能、1013工程塑料的成形技术1、成形工艺(1)注射成形(2)挤出成形(3)冲压成形日历成型(2)、塑料成型后的机械加工和修饰(3)、塑料制品的

2、结构工艺性、注射成型、注射成型又称为注射成型或注射法。 应用：热塑性塑料(热塑性塑料的重要成形方法之一)。 不用于热固性塑料的成形。 特点：生产性高，周期短，对热塑性塑料的适应性强，生产过程中容易自动化，形状复杂，精度高，能成型带嵌入的塑料制品。 注射成型设备：柱塞式注射机或螺旋式注射机、注射机和成型模的剖视图、操作过程：原料料斗缸的喷嘴模具挤出(参照动画)、注射成型结构、第十章非金属材料及其成型、挤出成型、挤出成型也称为挤出成型。 主要用于棒材、板材、线材、薄膜等连续塑料型材的生产。 挤出成形过程总体上分为两个阶段：第一阶段将固体塑料塑化(即使塑料成为粘性)，一边加压一边通过特殊形状的模头形

3、成截面与模头形状相似的连续体；第二阶段用适当的处理方法，将挤出的具有粘性的连续体制成玻璃状态的连续体挤出成形适用于热塑性塑料，采用干式塑化和螺旋式挤出机。 成形的特点是成形过程连续，生产率高，产品内部组织平衡致密。 尺寸稳定性高，模具结构简单，制造维护容易，成本低。 另外，挤出成形工艺也可以用于塑料的着色、造粒、混合改性等。 挤出成形截面图、冲压成形及其特征、冲压成形又称为压缩成形或冲压成形，是塑料加工中最传统的技术方法。 冲压成形通常用于热固性塑料的成形。 热塑性塑料在冲压时需要交替加热和冷却模具，生产周期长，因此热塑性塑料的成形比注塑成形经济，只在成形比较宽的平面的热塑性塑料制品时采用冲压

4、成形方法。 冲压成形的主要特点是设备和模具结构简单，投资少，能生产大型产品，特别是大平面平板类产品，能利用多槽型大量生产中小型产品。 产品的强度很高。 但是，冲压成形的生产周期长，效率低，劳动强度大，难以自动化。 冲压成形过程：热固性塑料的冲压成形，是将粉状、粒状、纤维状的热固性塑料放入成形温度下的模具模腔中，闭模加压，在温度和压力下热固性塑料熔融形成粘性流动状态，在该状态下填充模腔并赋予模腔的形状然后发生交联反应，分子结构由原来的线状分子结构变成网状分子结构，塑料也由粘性流动状态变成玻璃状态，硬化成为塑料制品，最后将产品从模具中取出。 冲压成形过程的形象，第十章非金属材料及其成形、冲压成形的

5、主要设备，冲压成形的主要设备是冲压机和模具。 压力机大多是液压压力机，吨位从几十吨到数百吨。 冲压成形用的模具根据其结构特征可以分为3种的溢流型、非溢流型、半流型，其中使用最多。下图是溢出成形模的示意图，溢出成形模关闭后，多馀的塑料从溢出的间隙中溢出，与模腔内部的塑料连接，脱模后附着在产品上，形成毛刺。 该模具适合冲压扁平或接近圆盘型的产品。 进货量不要要求正确，只要有一点馀地就行了。 第十章非金属材料及其成形，半流模成形模式图，无支撑面半流模成形模式图，吹塑成形的特征和设备，吹塑成形有注射吹塑成形和挤出吹塑成形两种。 这是一种利用压缩空气，使处于高弹性状态或粘流动状态的中空塑料成形体膨胀变形

6、，然后冷却设置，得到塑料制品的方法。 塑料型坯是通过注塑成型或挤出成型生产的。 吹塑成形设备是注塑机、挤出机、模具及模具中的冷却系统。 吹塑成形过程(静态)、吹塑成形过程(动态)、第十章非金属材料及其成形、铸造成形、塑料的铸造成形是参考液态金属的铸造成形方法形成的。 其成形过程中，将准备好的铸造原料(通常是单体预聚合或缩聚后的浆料或聚合物与单体的溶液等)注入到一定的模具中，使之硬化(完成聚合或缩聚反应)，得到符合模具型腔的塑料制品。 由于铸造时原料通过重力充满型腔，所以被称为静态铸造成形。 如果改变原料的受力形式，可以发展为其他铸造成形方法，如嵌件铸造成形、离心铸造成形、搪瓷成形、轧辊成形等。

7、 铸造成形的生产特点是投资小(铸造成形时不施加压力，对模具和设备强度要求不高)，产品内部应力低，产品尺寸限制小，可以生产大型产品。 缺点是成型周期长，产品尺寸精度低。 第十章非金属材料及其成形、轧制成形、轧制成形和生产过程轧制成形设备的轧制成形特征，第十章非金属材料及其成形、轧制成形和生产过程、轧制成形设备、轧制成形设备的主要设备是轧机、挤出机和辊压机。 根据辊的数量，日历有两个辊、三个辊、四个辊、五个辊、六个辊。 双辊轧机主要用于原材料的拌和和压片。 轧制成形通常以三辊或四辊轧机为主。 三辊轧机辊的排列方式有I型、三角型等几种，四辊轧机辊的排列方式有I型、倒l型、正z型、斜z型等。轧机辊的排

8、列形式辊的结构，轧制成形的特点，轧制成形具有加工能力大、生产速度快、产品质量好、连续生产、能够实现自动化等优点的缺点是设备庞大，前期的投资高，维护复杂，产品的宽度受轧机辊的长度的限制塑料的机械加工和修饰，机械加工修饰滚筒辊光磨削和研磨化学镀真空塑料的镀金，第十章非金属材料及其成型，塑料制品的结构技术性，1 .产品壁厚均匀(1mm)(14mm )，大的6。 2 .需要一定的脱模梯度(35 120)。 避免内凸。 3 .在高墙和面积的平底部设计加强筋，以避免把整个平面作为支撑面，提高刚性和强度。 4 .孔距和馀量孔径。 5 .圆角过渡6 .受力产品嵌入金属芯，能提高强度和刚性。 10.2橡胶的组成

9、和特征，1橡胶的组成：橡胶主要由生橡胶和各种配合剂(硫化剂、填充剂、软化剂、抗老化剂和发泡剂)组成。 2橡胶的特征：高弹性、高反弹弹性、高强度、高耐磨耗性，但耐热性差、耐寒性差，常用于溶剂的橡胶天然橡胶合成橡胶(丁苯橡胶(SBR )、丁二烯橡胶(BR )、)特殊橡胶(丁二烯橡胶(NBR )、硅橡胶)，第橡胶的成形根据生产设备分为平板硫化机冲压成形和注塑机注塑成形两种，主要有冲压成形、压铸成形、注塑成形和挤出成形。 其中用平板硫化机冲压成形因为成形模具和设备简单，通用性高，应用最广泛。 成形过程：将混炼后的橡胶材料成形为与产品形状相似的半成品橡胶材料，然后根据模具型腔的形状、尺寸称量半成品橡胶材

10、料，将定量的半成品橡胶材料放入模具型腔中，用平板硫化机或液压机加热模具施加压力(或直接注入到模具型腔中)，保持一定时间第十章非金属材料及其成形，10.3粘合剂的粘合技术，粘合剂可以粘合塑料制品，也可以在金属金属、塑料金属陶瓷等同种或异种材料之间粘合。 粘结技术取代了传统的连接技术焊接、铆接、螺栓连接等。 粘结技术的特征：什么材料，能粘结各种形状截面的零件应力分布均匀，局部不存在高应力区域，受到振动时粘结部不破坏，耐疲劳强度高粘结剂表面光滑，密封性好粘结的零件，导电性、绝缘性、热传导性、导有机橡胶粘接强度低，耐温性差，容易劣化。 粘合剂的分类：按化学类型：有机粘合剂和无机粘合剂。 不同外观形态：

11、糊状、粉状、橡胶棒、胶带、溶剂型橡胶液、液态橡胶。 按用途：结构胶，非结构胶，特殊胶。 各粘接技术：厌氧性粘接剂、热溶胶、常温固化剂、中温固化剂、高温固化剂。 第十章非金属材料及其成型、粘合剂的种类、有机粘合剂环氧粘合剂、改性酚醛树脂2 .无机粘合剂磷酸型、硼酸型、硅酸型无机粘合剂无机粘合剂与有机粘合剂相比，耐热性高，可以长期在8001000的温度下使用，具有保持一定的强度的特征。 不能用有机粘合剂。 接头强度高(剪切强度为100Ma，拉伸强度为22Ma )。 低温性能好，在196下使用，强度几乎不变。 良好的耐候性、耐水性、耐油性。 耐酸性、耐碱性差。 第十章非金属材料及其成形、粘结方法的基

12、本工艺，1 )接头设计根据零件的结构、受力特性和所使用的环境条件进行接头的形式、尺寸的设计。 2 )粘接剂 3 )表面处理选择粘接接头强度高、寿命长的被粘接物，对其表面进行粘接前的处理，如机械打毛、清洗等。 4 )有时也以必要的比例均匀地搅拌混合构成粘合剂的粘合剂、硬化剂、其他助剂，用烘箱或红外线灯预热到4050。 5 )安装和涂布时，将被粘物正确地安装在所希望的位置，或进行涂布(也有在安装前进行涂布)。 涂布方法有涂布、辊涂、刮刀、注入等。 6 )硬化在一定的温度和压力下硬化。 第十章非金属材料及其成形、粘合接头的设计、第十章非金属材料及其成形、粘合剂的选择原则，1 )被粘合物的材料的种类、

13、性质和受力的情况来选择。 大多数粘合剂对金属材料的粘合有很好的适应性，不同材料之间的粘合要考虑热膨胀系数和硬化温度，并选择适用于两种材料的粘合剂。 力量强时，请选择强度高的粘合剂，例如环氧结构粘合剂、聚氨酯等。 2 )根据被粘物的形状、结构、施工条件等进行选择。热塑性塑料、橡胶制品、电气部件等难以承受高温的大型部件的移动输送，加热不方便，请勿选择高温硬化粘合剂。 有些薄而脆的零件一般不能施加压力，不能选择加压固化。 流水生产线请选择室温的速干性胶水。 在多个不同温度的加工过程中，前道粘接工序应采用耐温性高的粘接剂，后道粘接工序应采用耐温性低的粘接剂。 3 )必须考虑经济性和安全性。 在其他条件

14、允许的情况下，应当尽可能选择低成本、施工容易、低毒性或无毒的粘合剂。 第十章非金属材料及其成形，陶瓷和陶瓷的性能1常用工业陶瓷(普通陶瓷)近代陶瓷(特殊陶瓷)氧化物陶瓷，氮化物陶瓷，碳化物陶瓷氧化物系金属陶瓷，碳化物系金属陶瓷， 钢接合硬质合金2陶瓷材料的性能弹性模量高、硬度高、塑性差、脆性大熔点高、耐热性高、热传导性小(绝缘)导电性变化范围大的氧化铝透明陶瓷工业陶瓷的成形，陶瓷的生产过程根据调制的要求，用不同的成形方法将布料保持一定的形状陶瓷成形的基础：常见的坯料成形方法有塑性成形、注塑成形、冲压成形等。 塑性泥团的成形性能要求：长期保持塑性状态，容易流动和变形。 泥浆成形性能要求：流动性好

15、(固相含量低，温度高)，浆吸速度快，脱模性好，坚实能力高，加工性好。 冲压用粉体的成型性能要求：流动性高。 调整布料成形性能的添加剂：解凝胶、粘合剂、润滑剂、陶瓷成形方法、注入法根据成形压力的大小和方式，分为基本注入法、强化注入法、热压铸成形法、流延法等。 其中，基本注入法分为中空注入法和实心注入法两种，使用的模型为石膏模型。 可塑成形法有旋压成形、辊成形、冲压成形、注射成形、轧制成形等几种类型。 冲压成形是将含有一定水分的粒状粉体填充到模具中，在压力下形成具有一定形状和强度的陶瓷素体的成形方法。 有干压成形(含水量7% )、半干压成形(含水量7%15% )和特殊的冲压成形方法(例如等压粉体中

16、的含水量在3%以下)。 第十章非金属材料及其成形、中空注入法的模式图、第十章非金属材料及其成形、实心注入法的模式图、第十章非金属材料及其成形、流延机供给部分的结构模式图、第十章非金属材料及其成形、辊成形模式图、第十章非金属材料及其成形、冲压成形模式图、 输送压缩空气的抽真空、第十章非金属材料及其成形、注塑成形、陶瓷的注塑成形与工程塑料的注塑成形过程相似。 但是，陶瓷注射成型的坯料是将不含水的陶瓷的瘦粉体和粘合剂(热塑性树脂)、润滑剂、增塑剂等有机添加物(含量一般为20%30% )以一定的比例加热混合，干燥固化并粉碎造粒而成的。 注塑成型得到的空白在烧结前进行脱脂处理(除去空白中的有机添加物)。 脱脂时间为2496h。 注射成型设备主要是柱塞式或螺旋式注射机，成型模具采用高强度的模具。 第十章非金属材料及其成形、轧制膜的成形、轧制膜的成形方法与金属板材料的轧制相似，是生产薄片陶瓷坯体的成形技术之一。 可以轧制的是1mm以下的空白片，常见的是0.15mm左右的空白片。 主要应用于电子陶瓷工业中与瓷器电容器、电路板等坯体的轧制。 轧制用的坯料由瘦粉体和增塑剂构成，制作坯料的过程中，对煅烧的瘦粉体进行细筛，混合增塑剂，均匀搅拌。之后，倒在轧机上进行混练(使粉体和增塑