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1、第四章 非金属材料的成形,本章学习的根本目的是了解高分子材料、陶瓷材料、复合材料的主要成形方法及粉末冶金成形的工艺过程。 了解有关成形设备等。,第一节 高分子材料的成形,一、工程塑料的成形塑料以合成树脂或天然树脂为原料，在一定温度和压力条件下可塑制成形的高分子材料。多数塑料以合成树脂为基本成分，一般含有添加剂（如填料、稳定剂、增塑剂、色料或催化剂等）。,分类：,热塑性塑料受热呈熔融状态，可反复成形加工 热固性塑料成形后成为不熔不溶的材料 通用塑料聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯 （应用广、价便宜） 工程塑料具有较高物理机械性能，应用于工程技术领域，常用有ABS、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等。,
2、常用塑料,1、ABS 共聚物（丙烯腈丁二烯苯乙烯） 耐化学腐蚀、表面硬度 坚韧 良好加工性能、染色性能 优良的综合性能 缺点热变形温度较低、低温耐冲击性不够好，使用范围（温度）-40100 应用范围广泛，如齿轮、轴承、泵叶轮、电话机、电视机、收录机、洗衣机、电冰箱、电子计算机外壳等。,2、聚酰胺（俗称尼龙PA）,主要品种： 尼龙6 尼龙66 尼龙610 尼龙1010 MC尼龙 特点较高的机械强度，抗冲击韧性、自润滑、耐磨、耐疲劳、耐油性等 不足吸水率大，影响产品尺寸稳定性，长期连续使用温度80左右。,3、聚碳酸脂（PC）,透明、呈微黄色，突出的机械强度和良好的尺寸稳定性、耐蠕变性、耐热性、电绝
3、缘性。 内应力大易开裂、高温易水解， 使用温度范围：-100130 使用注射成形法加工，也可挤塑成型管、片、棒、型材等。,4、聚甲醛（POM）,表面光滑、有光泽的硬而质密的材料 一种非常重要的工程塑料（均聚甲醛、共聚甲醛） 使用温度范围-40100 广泛应用于汽车工业、机械制造业、精密仪器、电子工业等。,5、聚四氟乙烯（PTFE）,“塑料王”-200下仍能保持韧性，260下能长期连续使用，主要用于耐化学腐蚀、耐磨密封件和电绝缘方面。,6、聚苯醚（PPO）,最小的吸水性和很高的软化温度，长期连续使用温度-40150，但易发生应力开裂7、聚乙烯（PE） 8、聚丙烯（PP）9、聚苯乙烯（PS） 通用
4、塑料、价格便宜，使用广泛,9、环氧树脂（EP）,热固性树脂 10、聚氨脂（PUR）泡沫塑料应用最多 11、酚醛树脂（PF）最早被人工合成的塑料材料,塑 件 的 生 产 顺 序,常用的注塑成形、挤塑成形、压制成形、中空成形、真空成形、缠绕成形等。,一、注射成形,又称注塑成形 是将热塑性塑料或某些热固性塑料加工成零件的重要加工方法。 主要设备塑料注射成形机、塑料注射成形模具塑料注射成形基本动作,a）合模注射 b）注射保压及塑件冷却 c）螺杆预塑与顶出塑件,组成：,注射装置使塑料在螺杆和料筒之间均匀受热、熔融、塑化成塑料熔体 合模装置完成塑料注射模具的开、闭，锁紧模具 液压传动装置 电气控制系统,注
5、射装置螺杆、料筒、料斗、喷嘴、计量装置、螺杆传动装置、注射油缸、注射座移动油缸等。 合模装置模板、拉杆、合模机构、油缸、制品顶出装置、安全门,工作过程：,闭模和锁模 注射塑料熔体注入模具型腔（图a ） 保压（图b ） 冷却和预塑化 脱模（图c ） 更换模具，可在注射机上生产不同的注射件,侧向抽芯的塑料注射模具（下图）,注：影响成形和制品性能的重要影响因素,注射温度 模具温度 注射压力 保压时间注射成形可制造各种形状复杂的注塑件（几克到几千克）生产率高，较高的精度，是工程塑料加工主要成形方法,（二）压塑成形,也称压制成形或模压成形 设备液压机、压塑成形模具 主要用于热固性塑料的成形（如酚醛树脂、
6、密胺树脂）,成形原理塑料原料直接加入高温的压塑模具型腔和加料室中，然后将模具闭合，原料在热和压力作用下熔融流动，充满型腔树脂与固化剂发生化学交联反应，在型腔中固化、定型成制品固化定型后打开模具取出制品。,压制成形示意图,1.压塑成形工艺过程 2.压塑及模具 3.模具的种类：溢流式、不溢式、半溢式,压塑模具与注射模具相似，但无浇注系统，只有一加料室。 注射成形高温、高压的塑料熔体进入型腔 压制成形凸、凹模对原料施加压力，迫使塑料在型腔流动，强度要求高。 注压制成形主要控制因素成形压力、模压温度、加料量,部分热固性塑料成形压力及温度,适合成形流动性较差的、布基、纤维填充的热固性塑料。 但生产周期长
7、，效率低，不适合形状复杂、精度高的制品。,（三）挤出成形,用来生产管材、棒材、板材、型材、薄膜一条挤出生产线包括挤出机、挤出模具、冷却定型装置、牵引装置、切割或卷取装置、控制系统1.挤出成形工艺过程2.挤出成形设备,挤出机：挤压系统螺杆、料筒、料斗 传动系统 加热、冷却系统 螺杆是挤出机关键部件,塑料挤出模具是挤出成形的关键工装， 机头是挤出模具的主要部分,注：挤出成形的基本工艺参数,挤出机料筒温度、 挤出模具温度、 冷却定型温度、 挤出机螺杆转速、 牵引速度,（四）中空成形,也称吹塑成形（源于古老的玻璃吹瓶工艺） 类型：挤出吹塑成形常用注射吹塑成形挤出中空吹塑 成形示意图,中空成形模具一般为
8、两瓣对合的模具，应开设排气槽 （在分型面或模具“死角”处） 注：重要控制工艺参数:挤出温度挤出速度压缩空气压力,（五）真空成形,也称吸塑成型 将热塑性塑料板材、片材夹持，固定在模具辐射加热器加热（软化温度）真空泵抽空气在大气压作用下，板材拉伸变形，贴合到模具表面冷却后定型为制品 适用于成形包装制品（如药品包装、 一次性餐盒）常用材料聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS等,（六）浇注成形,铸塑借助金属浇注方法 成型时将尚未聚合的原料单体（液状或浆状）与固化剂、填料等按比例混合均匀注入浇注模具，完成聚合反应固化为塑料制品:静态浇注法。 特点不需或很少施加压力，对模具、设备要求低，适合于生产大型制品、用
9、机械切削加工的单件塑料制品,注：静态浇注使用的塑料品种主要有MC尼龙、环氧树脂、有机玻璃等。 静态浇注法：原料固化剂填充剂（比例、混合）浇注模具中聚合反应固化塑件 此外，还有离心浇注、流延铸塑、搪塑、滚塑等。,二 橡胶制品的成形,（一）生胶的塑炼高弹性可塑性生胶的塑炼工艺：烘胶 切胶 破胶1.开放式炼胶机塑炼2.密封式炼胶机塑炼（二） 胶体的混炼各种添加剂+生胶,（三）橡胶的模压成形,准备工作 模压成形（四）橡胶的注射成形 喂料塑化 注射保压 硫化出模,第二节 陶瓷材料的成形,一、陶瓷材料的成形基础 1.陶瓷材料的分类 2.新型陶瓷制品的生产过程配料 坯料制备成形 烧结 后续加工 二、陶瓷材料
10、的成形 1.浇注成形注浆成形凝胶注模成形,（二）压制成形,1.造粒 2.压制方法（干压成形、等静压成形、热烧结成形） （三）热压注成形（四）挤压成形和注射成形,第四节 粉末冶金成形简介,一、粉末冶金的特点与应用 1.粉末冶金的特点： 1）可制造金属与金属、金属与非金属的复合材料。 2）可制成难熔合金或难熔金属及其化合物的粉末制品。 3）可制成由互不溶解的金属或金属与非金属组成的伪合金。（如银钨合金等） 4）可直接制出质量均匀的多孔性制品。 5）可直接制出尺寸准确、表面光洁的零件。,2.粉末冶金的应用机械零件如铜和石墨组成的含油轴承等各种工具如刀具、量具各种特殊用途的材料和元件如强磁性铁镍合金、接触器上的铜钨触点。,二 粉末冶金生产工艺过程,1.制粉与混配料 1）粉末的工艺要求（粒度、流动性、松装密度、压制性） 2）金属粉末的制备 （机械法、物理法、化学法） 3）混配料 2.压制 3.烧结 4.后处理 （整形、浸透、渗透、复压与复烧、热处理、表面涂层或处理）,
