中北大学复合材料实习报告

中北大学 学生实习报告 2012/2013 学年第 二 学期 学 院： 材料科学与工程学院 实习类别： 认识实习 实习单位： 新华化工厂、山西化工研究所 西山煤电太原杰森实业有限公司 专 业： 复合材料与工程 班 级： 10030441 学 号： 姓 名： 中北大学教务处制 一、实习任务书 起止周 15 周-16 周 周 数 2 实习地点 新化化工厂、山西化工研究 所 杰森管业 实习方式 集中实习 目的： 在学习了部分专业课的基础上,对于高分子、复合材料加工的知识有了一定的了 解，通过实习，进一步学习塑料与复合材料制品的加工过程，模具的设计制造过程， 为以后复合材料工艺、设备、模具的进一步学习打下实践基础，也进一步了解我国复 合材料工业的现状。 要求： 遵守实习纪律，注意安全，一切行动听从指挥； 认真做好笔记，记录好实习内容； 撰写 8000 字左右的实习报告，并打印。 主要内容及进度安排： 第一周： 安排观看包括：真空成型、RTM 成型、注射成型、挤出成型、模压 成型、吹塑成型等工艺及模具录像。 新华化工厂实习，学习防毒面具塑料配件的注射成型，整芯带的成 型工艺，以及防毒面具用橡胶的制备及其压制工艺过程。 第二周： 山西化工研究所，学习聚氨酯筛板制作工艺、聚氨酯胶辊制作工艺。 西山煤电太原市杰森实业有限公司，学习钢丝网骨架增强 PE 复合 环保塑料管材管件等制作工艺。 撰写实习报告。 指导教师/带队教师（签字）： 年 月 日 评阅人评语： 成绩： 评阅人（签字）： 年 月 日 实习方式指集中实习或分散实习。 二、实习报告 实习安排 6.6-6.7 在新华化工厂特种橡胶车间进行防毒面具塑料配件的注射成型和防毒面 具用橡胶的制备及其压制工艺过程实习。 6.8-6.10 在山西化工研究所，学习聚氨酯筛板制作工艺、聚氨酯胶辊制作工艺。 6.13-6.15 在西山煤电太原市杰森实业有限公司，学习钢丝网骨架增强 PE 复合环 保塑料管材管件等制作工艺。 实习内容 实习，顾名思义，即在实践中学习。在经过一段时间的学习之后，或者说当学习 告一段落的时候，我们需要了解自己的所学需要或应当如何应用在实践中。因为任何 知识源于实践，归于实践。所以要付诸实践来检验所学。 两年的基础课学习和一年的专业课学习已经到了尾声，本学期末我们在相关专业 老师的带领下进行了为期两周的参观认识实习。在实习开始之前，张彦飞老师给我们 召开了实习动员大会，强调了实习期间的安全，明确了实习目的，讲解了实习的相关 理论知识，观看了相关成型技术的录像。此次实习主要参观了山西新华化工厂、山西 化工研究所、山西杰森管业公司。 观看相关成型技术录像 1、注塑成型工艺与模具 注射成型工艺是将粉状或粒状的纤维和树脂混合料从注射机的料斗送入机筒内， 加热熔化后，由柱塞或螺杆加压，通过喷嘴注入温度降低的闭合模内，经过冷却定型 后，脱模得制品的成型方法。 我们主要观看了螺杆机的注射成型，由螺杆式塑化装置、合模装置和电器液压控 制装置组成，其特点有：（1）成型周期短，生产效率高；（2）可成型形状复杂，尺 寸要求高及带嵌件的制品；（3）注射和脱模可实现自动化作业；（4）适应性广。 注射成型的工艺过程：（1）成型前准备（原料的检验与预处理、料筒的清洗、 嵌件预热、脱模剂的选用） ；（2）加料、塑化、注射、保压、冷却、脱模；（3）塑 件的后处理（退火和调湿） 。 注射成型工艺条件：（1）温度（包括料筒温度、喷嘴温度和模具温度） ；（2） 压力（包括塑化压力和注射压力） ；（3）时间，即成型周期（包括注射时间、膜内冷 却时间以及其他时间） 。 设计模具应考虑的问题：（1）考虑塑料在模具内重新熔合和膜腔内空气导出等 问题；（2）冷却过程中塑料收缩、补缩等问题；（3）控制塑料在模具内结晶、取向 和改善制品的内应力；（4）进浇点和分型面的选择；（5）制件的横向分芯、抽芯及 顶出；（6）模具的冷却和加热；（7）模具有关尺寸和所用注射机关系；（8）模具 总体结构和零件形状要简单合理，易于制造和装配。 2、压制成型工艺与模具 压制成型是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。其工艺特 点有：（1）设备和模具结构简单，投资少，效果显著，应用面宽；（2）塑件可趁热 脱模，相对缩短生产周期；（3）塑件质量均衡，内应力小，尺寸稳定，耐热强度高； （4）成型工艺间隙生产，效率低，劳动强度大，难以实现自动化；（5）可生产大型 塑件，但难以生产形状复杂及带有金属嵌件的塑件。 压制成型工艺过程：（1）模压前准备，包括预压、预热和干燥；（2）模压过程， 包括加料、闭模、排气、硬化和脱模。 压制成型工艺条件：包括成型压力、成型温度和压制时间。 压制成型模具的典型结构包括型腔、加料室、侧型芯机构、导向机构、加热系统 和脱模机构。 压制模具可分为溢式压模、不溢式压模、半溢式压模、半不溢式压模和带加料板 的压模，各类型的模具均有自己的优点和缺点，适用于相应的环境。 3、挤出成型工艺与模具 挤出成型是借助螺杆的挤压作用,使塑化均匀的塑料强行通过机头（口模）而成 为连续的制品，如管材、板材、丝、薄膜、电线电缆等。挤出成型是塑料成型加工的 重要方法之一。根据对塑料的加压方式不同，可分为连续式和间歇式；按塑料的塑化 方式不同可分为干法和湿法两种。 挤出成型的特点有：（1）连续成型，生产效率高，成本低；（2）模具结构较简 单，制造维修方便；（3）塑料内部结构均衡紧密；（4）适用于大多数热塑性塑料。 挤出成型的工艺过程包括原料准备、挤出成型、塑件的定型与冷却以及塑件的牵 引、卷曲和切割。 挤出成型工艺条件包括温度、压力和流率（即产量） 。 挤出成型机头的作用有：（1）使物料由螺旋运动变为直线运动；（2）产生必要 的成型压力，保证制品的密度；（3）使物料通过机头得到进一步塑化；（4）通过机 头成型所需要的断面形状的制品。机头的结构包括口模、芯棒、分流器、分流器支架 以及多孔板。 除此之外，我们还了解了吹塑成型以及真空传递树脂成型等。 参观山西新华化工有限责任公司 1、公司简介 山西新华化工厂是一个有着四十多年生产历史的综合性大型企业，我国一级计量 合格单位，是国家第一个五年计划期间建设的 156 项重点项目之一。隶属于中国兵器 工业集团公司，是大型一类军民结合型企业，是我国最大的防化器材生产厂和煤质活 性炭生产基地。工厂占地面积 122.3 万平方米，建筑面积 39 万平方米，拥有各类机 械设备 2304 台；现有职工 5600 人，技术力量雄厚，检测手段齐全，共设有 16 个生 产分厂设计研究所和兵器工业一级理化检测机构的计量测试中心，具有橡胶，化工， 机械等科研，生产测试能力。1997 年通过了 ISO9001 质量体系认证，工厂产品多次荣 获国家及省部级科技进步奖，优秀新产品开发奖等。其中 69IIA 坦克滤器获国家科技 进步特等奖，77 型 500 过滤吸收器获国家发明奖，阻燃运输带获国家科技进步一等奖 等。在 中 东 地 区 承 建 141 工 程 项 目 ， 在 国 外 建 造 防 毒 面 具 生 产 线 ， 获 得 成 功 。 公 司生产的防毒面具、空气呼吸器、氧气呼气器等产品除主要用于我军装备外，还装备 了全国近 300 个公安单位，如中石化、中石油、中海油、粮食和化工等。 2、塑料配件生产过程参观 我们首先参观了防毒面具塑料配件的生产过程和工艺流程，了解注塑成型的工艺 流程和注意事项。一进车间便见了很多台螺杆式注塑机正在工作，机器边有工人娴熟 地操作着，负责此车间的工程师向我们讲解了很多知识。注塑成型机是将热塑性料或 热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备，大致由注射系 统、和模系统、液压传动系统和电气控制系统组成。注塑成型塑料制品的主要原料有： 聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯和丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物。用这四种树脂注射成 型的塑料制品约占注射制品总产量的 80以上。另外，注射制品用原料还有聚氯乙烯、 丙烯脂苯乙烯共聚物、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、乙酸纤维素、 乙酸丁酸纤维素、乙烯乙酸乙烯共聚物、聚甲基丙烯酸酯等。 接下来工程师向我们介绍了防毒面具外包塑料盒的制作过程，以及防毒面具其它 重要零部件制作过程。特别向我们介绍了防毒面具镜片的特色，利用特殊配置的溶液 使其具有防雾的特点。但是由于技术保密等，我们未能参观镜片的制作。 最后我们自由参观整个车间，各项工作都有序地进行着，我们可以看见制品成型 出来，工人们再对制品做一些后处理，最后成品被运送到装配车间。 2、参观整芯输送带车间 参观完了塑料配件的生产过程之后，我们在工程师的带领下参观了整芯输送 带的制作过程。在整芯带车间技术员告诉我们：此车间的成型是利用挤出法生产 PVC 整芯阻燃带，是一种较先进的工艺。它是通过两台挤出机及模具将熔融后的聚氯乙烯 粒子料直接贴在浸渍塑化后的带芯上，覆盖胶使用的是耐磨性能较好的 PVC 树脂粒子 料，可提高覆盖胶的厚度，耐磨性能好，使用寿命长，且覆盖胶改性方便。缺点是设 备投资大、生产成本高，适用于生产大规格、高强度的产品。阻燃输送带主要适用于 煤矿的井下运输，也可用于冶金、化工等行业的物料运输。 挤出法生产工艺有两道关键工序：一是造粒；二是制糊。 (1)造粒首先将 PVC 树脂粉与增塑剂等各种助剂进行捏合，达到和塑。捏合时， 要控制好温度和时间，使物料达到和塑，然后将捏合料造粒。造粒时，要严格控制各 控制点的温度，使物料达到预塑，切粒要均匀，造好的粒子料应放入糟内降温，翻凉 不结块，以免堵塞挤出机。 (2)糊严格按配方打浆，计量无误，准确配料。要保证打浆时间，调整好研磨辊 的间隙，以保证糊料的细度，及时清除糊料中的杂物及块状物。搅拌完毕待浆料稳定 后，进行取样化验，要对每锅糊料的粘度、比重进行测量。 (3)由于采用的是整体带芯，要求带芯的接头要牢固。保证带芯在整个生产中的 运行中不发生拉断现象，保证接头的厚度和平整。 (4)塑化时严格控制好各点温度，杜绝机内局部过冷和过热，不得出现跑偏现象。 浸渍时要保证糟内有足够的糊，不得使带芯露出糊面，使带芯含糊饱满（即浸透） ， 保证面糊的厚度和糊的质量。模具工应严格控制主机及模具的各点温度、主机转数， 使挤出的覆盖胶细腻、均匀、厚度符合要求。冷却水糟应保持一定的水量，以达到冷 却定型的效果。带子收卷要整齐，不得松散。 整芯带的骨架材料是棉、涤纶整体带芯，芯糊除了 PVC 糊树脂外，还有用作润滑 的石蜡，增强塑性的三氯乙烯磷酸酯，阻燃的二辛脂等。负责的工程师首先带我们参 观了原料制备处，制备处的原料为黑色粉末状，握起来有弹性且不粘手。接着我们看 到了两大卷带芯，然后参观了带芯的浸渍、硫化、压延等过程。进入生产带之前带芯 还为浅褐色，成型出来后已变成了黑色的阻燃整芯带制品。车间里有已经制好的成品。 工程师告诉我们一卷成品大概重量为 1.5 吨左右。 3、参观防毒面具制造过程 防毒面具是是用来保护人员的呼吸器官、眼睛和面部，防止毒剂、生物战剂和 放射性灰尘等有毒物质伤害的个人防护器材，由罩体、眼窗、Y 型管和活门盒等组成。 罩体由天然橡胶制成，内有 Y 型管，使吸入的空气先经过眼窗，以促使凝结在眼窗的 水汽蒸发，面罩下部装有 1 个包括门和吸气活门的活门盒。吸气活门、呼气活门均为 单向活门。各个活门也是由不同橡胶制备。 我们先参观了炼胶工房，在特种橡胶车间进行防毒面具用橡胶的制备及其压制工 艺过程参观实习。工程师向我们介绍：橡胶制品所需要的配合剂有硫化剂、促进剂、 填充剂、增塑剂、防老化剂、阻燃剂、发泡剂等。橡胶有很多种类，如天然橡胶、 异戊橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、丁腈橡胶/聚氯乙烯共混胶、氯丁橡胶、 丁基橡胶、氯化丁基橡胶、溴化丁基橡胶等等。橡胶经过过滤，除去杂质，可以防止 毒气渗透。橡胶原料的加工设备是混炼机（前辊慢，后辊快） ，受受到辊子的剪切作 用。 新华化工厂生产的防毒面具采用模压成型技术。橡胶料在模具中完成高温流动， 冲模，交联，反应，成形等过程。时间、温度、压力为成型的三要素，且制品生产时 还要考虑到收缩率等问题。面罩模压成型，经过一定的处理之后运到装配车间流水线 装配，最后装箱出库。流水线装配车间包括组装、修整、清洗、检验、装箱等，一道 道生产线井然有序。 参观山西化工研究所 一、简介 山西省化工研究所成立于 1964 年，前身为化工部太原化工研究所。该所占地 107 亩，拥有科研生产、办公用建筑面积 18800 平方米，固定资产原值约 1500 万元。现 有在册职工 530 人， 科技人员比例为 66%，其中高级工程技术人员 78 人， 教授级高 工 7 人， 享受政府特殊津贴 7 人，国家级专家 2 人，出国深造回国归所人员 6 人。 现下设精细化学品研究部、聚氨酯研究部、分析测试中心、合成材料厂、聚氨酯橡胶 厂、橡塑助剂厂，在省内外有四家技术入股合作企业。科技体制改革以来初步形成了 “科研 生产 市场”的良性循环发展态势和“以市场为导向、以科研为基础、以生 产为支柱、以三产为补充”的发展模式。具有较强的科研开发实力和较完善的科研基 础设施，在国内同行业中享有较高的声誉，是山西省成立较早、实力较强、规模较大 的科研单位之一。特别是近五年来，加快了科技成果转化和实施产业化的步伐，相继 建成了山西省聚氨酯和合成材料助剂两个中试基地和一个精细化工重点实验室，经济 收入由科研一元化向科研、生产、贸易、三产多元化发展。 山西省化工研究所一直从事聚氨酯合成材料及其制品和聚合物化学助剂两个领域 的研究与开发工作，是我国聚氨酯弹性材料的发祥地，也是我国橡塑助剂最早的专业 科研单位。建所三十多年来共取得 130 多项科研成果，获国家各级各类奖励的项目有 60 多项。所研制的新型材料和科研成果在太平洋通讯卫星和东风五号导弹上的成功使 用，受到中共中央、国务院和中央军委的贺电嘉奖。自改革开放以来，科研成果转移 辐射全国二十多个省市自治区近六十个企业。在国内，山西省化工研究所主要承担的 行业工作有：化工部助剂质量监测中心、化工部化学助剂信息中心站、全国橡标委化 学助剂分技术委员会主任、全国聚合物添加剂协作网理事长单位、化工部化学助剂标 准化技术归口单位、山西省化工产品质量监督检验站、中国聚氨酯工业协会副理事长 并兼任中国聚氨酯工业协会聚氨酯弹性体专业委员会主任、化工部聚氨酯弹性材料技 术情报咨询服务站等。 我们参观的主要是山西化工研究所的合成材料厂，已建成聚氨酯浇注胶及其制品 的生产线，年生产胶量及制品的能力为 400 吨。产品除满足国防军工的特殊要求外， 主要民品有不阻塞型聚氨酯筛板、聚氨酯冶金冷轧硬质胶辊、彩色钢板涂覆胶辊、聚 氨酯片材、各种聚氨酯实芯轮及密封制品、聚氨酯磨擦板、衬板及衬里等。 2、聚氨酯筛板制作 我们所参观的聚氨酯筛板包括全聚氨酯筛板和聚氨酯包边的不锈钢筛板，主要用 于选煤厂选煤，工程师向我们介绍的筛板筛缝为 0.5mm，即只能通过 0.5mm 以内的颗 粒物。 相比聚氨酯包边的不锈钢筛板，全聚氨酯筛板采用最新生产工艺，结构合理，安 装拆卸方便，耐磨性高，使用寿命长，是金属筛网的十几倍，噪音低，比金属筛板 （网）低 10dB 以上，透筛率高，不粘矿，不易堵孔，吨矿耗费低于金属筛板（网） 。 3、胶辊生产 聚氨酯胶辊主要用于传送钢板，芯材为钢，外壳为聚氨酯材料，用于保护钢辊不 被划伤。其具有聚氨酯弹性体卓越的耐磨性、高强度、高承载负荷、高撕裂强度以及 优良的耐油、耐臭氧、耐辐射等性能，硬度可调节。但是胶辊的表面不能够被污染， 且导热系数小。聚氨酯胶辊的生产与使用中都会产生很多的废料，目前的处理方法为 掩埋处理，可以在地下被降解。相关专家正在研究更为科学有利的废料回收处理方法。 参观西山煤电太原市杰森实业有限公司 1、简介 太原市杰森实业有限公司是西山煤电集团公司投资兴建的具有现代化管理体制、 面向市场的企业。公司成立于 2006 年 9 月份，投资约 1000 万元，根据市场的需求引 进国际先进技术，采用国内先进设备及煤矿用聚乙烯管材专用料， 专业生产矿用钢 丝网骨架增强 PE 复合环保塑料管材， 产品采用高强度过塑钢丝，在挤出芯管上缠绕 后，中间加热结合挤出包覆，外层 PE 挤出包覆，从而形成高强度钢丝与内外层 PE 之 间热熔粘接为一体的具有优异性能的复合管材。 产品通过国家矿用产品安全标志办 公室技术审查、现场评审和产品抽样与检验，获准使用“矿用产品安全标志”证书。 另外，公司采用普通聚乙烯材料生产的钢丝网骨架复合管，符合行业和国家标准要求， 适用于城镇建筑内、外给排水、饮用水、燃气以及特种流体(包括工业废水、腐蚀性 气体、固体粉末等)输送，是替代金属管道最为理想的新一代化学建材。 二、管材生产 杰森公司主要生产阻燃、抗静电的管材，应用于抽采瓦斯、井下给排水等。在杰 森公司挤出车间，我们重点学习了管材生产线的组成和挤出机的操作方法和注意事项 以及管件的注射成型工艺。 管材生产线由控制系统、挤出机、机头、真空定型、冷却系统、牵引机、行星切 割装置及翻料架组成。每条管材生产线有两台挤出机，其主要一台挤出机采用强力输 送衬套及高效螺杆，另一台较小的挤出机用于挤出标志线。 正确合理地使用挤出机，才能充分发挥机器的效能，保持良好的工作状态，同时 延长机器的使用寿命。因此、操作人员必须要知道它的正确操作方法及操作过程中的 一些注意事项。 开车前的准备工作有：1、用于挤出成型的塑料：原材料应达到所需要的干燥要 求，必要时需作进一步干燥。并将原料过筛除去结块团粒和机械杂质。2、检查设备 中水、电、气各系统是否正常，保证水、气路畅通、不漏，电器系统是否正常，加热 系统、温度控制、各种仪表是否工作可靠；辅机空车低速试运转，观察设备是否运转 正常；启动定型台真空泵，观察工作是否正常；在各种设备滑润部位加油润滑。如发 现故障及时排除。3、装机头及定型套。根据产品的品种、尺寸，选好机头规格。并 按一定的顺序将机头装好。4、开启加热电源，进行预热。当机器各部分温度趋于稳 定，方能开车生产。5、将开车所用原料送入料斗，以备使用。 开车过程中需要注意的有：1、在恒温之后即可开车，开车前应将机头和挤出机 法兰螺栓再拧紧一次，以消除螺栓与机头热膨胀的差异，紧机头螺栓的顺序是对角拧 紧，用力要均匀。紧机头法兰螺母时，要求四周松紧一致，否则要跑料。2、开车时， 选按“准备开车”钮，再接“开车”钮，然后缓慢旋转螺杆转速调节旋钮，螺杆转速 慢速启动。然后再逐渐加快，同时少量加料。加料时要密切注意主机电流表及各种指 示表头的指示变化情况。塑料型材被挤出之前，任何人均不得站于口模正前方，以防 止因螺栓拉断或因原料潮湿放泡等原因而产生伤害事故。塑料从机头口模挤出后，即 需将挤出物慢慢冷却并引上牵引装置和定型模，并开动这些装置。然后根据控制仪表 的指示值和对挤出制品的要求。将各部分作相应的调整，以使整个挤出操作达到正常 状态。并根据需要加足料，双螺杆挤出机采用计量加料器均匀等速地加料。3、当口 模出料均匀且塑化良好，可进行牵引入定型套。塑化程度的判断需凭经验，一般可根 据挤出物料的外观来判断，即表面有光泽、无杂质、无发泡、焦料和变色，用手将挤 出料挤细到一定程度不出现毛刺、裂口，有一定弹性，此时说明物料塑化良好。若塑 化不良则可适当调整螺杆转速、机筒和机头温度，直至达到要求。4、在挤出生产过 程中，应按工艺要求定期检查各种工艺参数是否正常，并填写工艺记录单。按质量检 验标准检查型材产品的质量，发现问题及时采取解决措施。 停车需要注意的有：1、停止加料，将挤出机内的塑料挤光，露出螺杆时，关闭 机筒和机头电源，停止加热。2、关闭挤出机及辅机电源，使螺杆和辅机停止运转。 3、打开机头联接法兰，拆卸机头。清理多孔板及机头的各个部件。清理时为防止损 坏机头内表面，机头内的残余料应用钢片进行清理，然后用砂纸将粘附在机头内的塑 料磨除，并打光，涂上机油或硅油防锈。4、螺杆、机筒的清理，拆下机头后，重新 启动主机，加停车料（或破碎料） ，清洗螺杆、机筒，此时螺杆选用低速（3r/min 左 右）以减少磨损。待停车料碾成粉状完全挤出后，可用压缩空气从加料口，排气口反 复吹出残留粒料和粉料，直至机筒内确实无残存料后，降螺杆转速至零，停止挤出机， 关闭总电源及冷水总阀门。 车间内布局顺序大致为：芯管挤出机第一