饮料设备材料选择

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1、饮料设备常用材料的选择,培训内容,第一讲、零件的失效 第二讲 、选材的一般原则 第三讲、饮料设备常用材料的选择 第四讲、高分子材料的应用 第五讲、陶瓷材料的应用 第六讲、金属材料的应用,机械零件所用材料一般为： 复合材料 陶瓷 金属,机械零件所用材料,第一讲、零件的失效,一、失效的概念,失效就是： 1、零件完全破坏，不能继续工作 2、严重损伤，继续工作不安全 3、虽能安全工作，但不能满意地起到预期的作用,二、失效的类型,1、屈服变形：零件受静载屈服以后，产生过量的塑性变形，使其位置相对其它零件发生变化，致使整个机器运转不良，引起失效。 2、弹性失稳：细长件或薄壁筒受轴向压缩时，发生所谓弹性失稳

2、，即零件产生相当大的侧向弹性弯曲变形，丧失工作能力，甚至引起大的塑性弯曲或断裂。 3、蠕变断裂：受长期固定载荷的零件，在工作中特别是在高温下，当其蠕变量超过规定范围时，处于不安全状态，严重时可能和其它零件相碰，发生断裂。,二、失效的类型,4、过渡磨损：两相互接触的零件相对运动时，表面发生磨损。磨损使零件尺寸减少，精度降低，甚至产生咬合、剥落，而不能继续工作。 5、快速断裂：这类断裂既可以是韧性的，也可以是脆性的。韧性断裂是屈服变形的结果；脆性断裂时无明显的塑性变形，常在低应力下发生。 6、疲劳断裂：零件受交变应力的作用时，会在比静载屈服应力下发生突然断裂，断裂前往往没有明显征兆。 7、应力腐蚀

3、断裂；零件在某些环境中受载时，由于应力和腐蚀介质的联合作用，发生低应力脆性断裂。,零件失效的原因大体可分为设计、材料、加工和安装使用等四个方面 设计不合理：零件的尺寸和几何结构不正确。 选材错误：设计中对零件失效的形式判断错误，使所选的材料性能不能满足工作条件的要求。 加工工艺不当：零件在加工和成型过程中，由于采用的工艺不正确，可以造成种种缺陷。 安装使用不良；安装时配合过紧、过松，对中不好，固定不紧等，都可使零件不能正常地作，或工作不安全。使用维护不良，不按工艺规程操作，都可使零件在不正常条件下运转。,三、失效的原因,失效分析 是人们认识事物本质和发展规律的逆向思维和探索，是变失效为安全的基

4、本环节和关键，是人们深化对客观事物的认识源头和途径。,四、失效分析方法,第二讲 选材的一般原则,选材的一般原则： 选用的材料必须保证零件在使用过程中具有良好的工作能力；必须保证零件便于加工制造；必须保证零件总成本最低。所以，正确选材一直是工程上的重要课题。,一、选材的使用性能原则,使用性能是保证零件完成规定功能的必要条件 机械性能 物理性能 化学性能,二、 选材的工艺性能原则,高分子材料的工艺性能 陶瓷材料的工艺性能 金属材料的工艺性能,三、选材的经济性原则,零件的总成本 材料的价格,金属、陶瓷、和高分子材料是三类最主要的工程材料,第三讲、饮料设备常用材料的选择,它们各有特性，在机械工程中各有

5、自己的应用范围,高分子材料,高分子材料的性能范围广泛，变化多样，具有巨大的应用开发潜力 缺点：高分子材料易受高温、紫外线、有机溶剂等的影响，发生老化、氧化、水解、降解等过程，也使其应用受到很大限制 优点：减震性好、比重小、表面不用抛光 性能较好的高分子材料：聚碳酸酯、聚四氟乙烯、氟塑料、氟橡胶等。 优点：强度、刚度、韧性、疲劳抗力、耐腐蚀性好 缺点：价格高 价格较低的高分子材料：聚乙烯、聚丙烯、聚丙乙烯。 优点：价格低 缺点：强度、刚度、韧性、疲劳抗力比较低，不能制造比较重要的 机械零件,高分子材料,高分子材料：macromolecular material，以高分子化合物为基础的材料。高分子

6、材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料，高分子是生命存在的形式。所有的生命体都可以看作是高分子的集合。 高分子材料按应用分类 高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。,塑料,塑料为合成的高分子化合物聚合物(polymer)，又可称为高分子或巨分子(macromolecules)，也是一般所俗称的塑料(plastics)或树脂(resin)，可以自由改变形体样式。是利用单体原料以合成或缩合反应聚合而成的材料，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成的。,尼龙,聚酰胺纤维俗称尼龙

7、（Nylon），英文名称Polyamide（简称PA），是分子主链上含有重复酰胺基团NHCO的热塑性树脂总称。包括脂肪族PA，脂肪芳香族PA和芳香族PA。其中，脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。是美国著名化学家卡罗瑟斯和他的科研小组发明的。尼龙,是聚酰胺纤维（锦纶）是一种说法. 可制成长纤或短纤。,聚氨酯,聚氨酯(简称TPU)是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成，可以大幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品。聚氨酯制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、

8、弹性体、油漆涂料、胶粘剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等，广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域。,橡胶的名称,1. NR(天然胶) 100 5 2 （PBN 1） (DM 1) 2.5 2 SBR（丁苯松香） 100 3 1 （NS 1） 1.75 （炉法50） 3. CR（氯丁） 100 5 0.5 （D2） （NA-22 0.35） （SRF29） 4. IIR（丁基） 100 5 3 TMTD 1 1.75 （HAF50） 5. NBR（丁腈） 100 5 1 DM 1 1.5 (瓦斯40) 6.

9、BR（顺丁） 100 3 2 （103油15） NS0.9 1.5 （HAF60） 7. IR（异戊） 100 5 2 NS0.7 2.25 (HAF35) 8. EPDM（三元乙丙 ） 100 5 1 (环烷油15) M0.5TMTD1.5 1.5 (HAF50),橡胶,9. CSM（氯磺化聚乙烯）100 黑SRK40一氧化铅25DM0.5DPPT 2白氧化镁4DPPT2 季戊四醇3 10. CIIR（氯化丁基） 100 3 1 DM2TMTD1 （HAF50）2 11. PSR（聚硫） 100 10 0.5 DM0.3DPD0.1 （SRK60） 12. ACM（丙烯酸酯） 100 FEF

10、60硬脂酯钾0.75防RD1硬脂酸钠1.75硫磺 0.25 13. PUR（聚氨酯） 100 古马隆15M1 DM4促进剂Caytur4 0.35硫磺0.7 橡胶 5硬脂酸镉0.5HAF30 14. CO（氯醇） 100硬 脂酸铅2 FEF30 铅丹1.5 防老剂 NBC2 促进剂NA-22 1.2 15. FKM（氟橡胶） 100中裂子热裂炭点（MT）20氧化镁15硫化剂Diak3* 3.0。 16. Q（硅橡胶） 100 硫化剂BOP ，气相法，结构控制剂。 促进剂的互换关系 DM 1 =CZ 0.5-0.61,三元乙丙,三元乙丙橡胶是由乙烯、丙烯经溶液共聚合而成的橡胶，再引入第三单体（E

11、NB）。三元乙丙橡胶基本上是一种饱和的高聚物，耐老化性能非常好、耐天候性好、电绝缘性能优良、耐化学腐蚀性好、冲击弹性较好。乙丙橡胶的最主要缺点是硫化速度慢；与其它不饱和橡胶并用难，自粘和互粘性都很差，故加工性能不好。,硅橡胶,硅橡胶具有优异的耐热性、耐寒性、介电性、耐臭氧和耐大气老化等性能，硅橡胶突出的性能是使用温度宽广，能在-60（或更低的温度）至+250（或更高的温度）下长期使用。但硅橡胶的抗张强度和抗撕裂强度等机械性能较差，在常温下其物理机械性能不及大多数合成橡胶，且除腈硅、氟硅橡胶外，一般的硅橡胶耐油、耐溶剂性能欠佳，故硅橡胶不宜用于普通条件的场合，但非常适用于许多特定的场合。,氟橡胶

12、,氟橡胶具有耐高温、耐油及耐多种化学药品侵蚀的特性，是现代航空、导弹、火箭、宇宙航行等尖端科学技术不可缺少的材料。近年，随着汽车工业对可靠性、安全性等要求的不断提升，氟橡胶在汽车中的用量也迅速增长。,PET,PET塑料是英文Polyethylene terephthalate的缩写，简称PET或PETP。中文意思是：聚对苯二甲酸类塑料，主要包括聚对苯二甲酸乙二酯PET和聚对苯二甲酸丁二酯PBT。聚对苯二甲酸乙二醇酯又俗称涤纶树脂，俗称涤纶树脂。它是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，与PBT一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。 PET塑料分子结构高度对称，具有一定的结晶取向能力，故而具有较高的成膜性和成

13、性。PET塑料具有很好的光学性能和耐候性，非晶态的PET塑料具有良好的光学透明性。,聚四氟乙烯(PTFE),聚四氟乙烯（英文缩写为Teflon或PTFE,F4）,被美誉为/俗称“塑料王”，中文商品名“铁氟龙”、“特氟隆”（teflon)、“特氟龙”、“特富隆”、“泰氟龙”等。它是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性(是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融金属钠和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的)、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力、耐温优异（能在+250至-180的温度下长期工作）。聚四氟

14、乙烯它本身对人没有毒性，但是在生产过程中使用的原料之一全氟辛酸铵(PFOA)被认为可能具有致癌作用。,一、 陶瓷的概念 陶瓷在传统上是指陶器和瓷器，但也包括玻璃、搪瓷、耐火材料、砖瓦、水泥、石灰、石膏等人造无机非金属材料 优点：耐高温、高硬度、高耐磨性、优良的绝缘性和极 好的化学稳定性。 缺点：脆性高,陶瓷材料,陶瓷,陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。陶器和瓷器的总称。 工业陶瓷 指应用于各种工业的陶瓷制品。又分以下6各方面： (1)、建筑一卫生陶瓷： 如砖瓦，排水管、面砖，外墙砖，卫生洁具等； (2)、化工陶瓷： 用于各种化学工业的耐酸容器

15、、管道，塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等； (3)、化学瓷： 用于化学实验室的瓷坩埚、蒸发皿，燃烧舟，研体等； (4)、电瓷： 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管，支柱绝缘于、低压电器和照明用绝缘子，以及电讯用绝缘子，无线电用绝缘子等； (5)、耐火材料： 用于各种高温工业窑炉的耐火材料； (6)、特种陶瓷： 甩于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品，有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。,金属,金属的定义,金属是一种具有光泽(即对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子

16、有关。在自然界中，绝大多数金属以化合态存在，少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。金属之间的连结是金属键，因此随意更换位置都可再重新建立连结，这也是金属伸展性良好的原因。,金属的分类,冶金工业分类法： 黑色金属：铁、铬、锰三种 有色金属：铝、镁、钾、钠、钙、锶、钡、铜、铅、锌、锡、钴、镍、锑、汞、镉、铋、金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱、铍、锂、铷、铯、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、镓、铟、铊、锗、铼、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇、钍。,金属的基本特性,金属材料性能为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。 材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性)，力学性能也叫机械性能。,(一)、机械性能,机