材料成型与加工习题-考试必备.pdf

一、填空 1. 聚合物加工转变包括：（形状转变）、（结构转变）、（性能转 变）。 2. 写出熔融指数测量仪结构示意图各个结构的名称：（热电偶测温 管）、（料筒）、（出料孔）、（保温层）、（加热器）、（柱 塞）、（重锤）。 3. 在通常的加工条件下，聚合物形变主要由_高弹形变_和_粘 性形变_所组成。从形变性质来看包括_可逆形变_和_不可 逆形变_两种成分，只是由于加工条件不同而存在着两种成分 的相对差异。 4. 聚苯乙烯（PS）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚碳酸酯 （PC）、高密度聚乙烯（HDPE）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 和聚酰胺（PA）的缩写。 5. 聚合物的粘弹性行为与加工温度T有密切关系，当TTf时，主 要发生_粘性形变_，也有弹性效应，当Tg；聚合物成型时在管内的流动多属 于压力梯度引起的剪切流动。如注射时流道内熔体的流动。 收敛流动：在截面积逐渐减小的流道中的流动。；多发生在在锥形管或其他截面积逐渐 变小的管道中。 拖拽流动：在具有部分动件的流道中的流动。，如在挤出机螺槽中的聚合物流动以及线缆包覆 物生产口模中。 26、牛顿流体及非牛顿流体在圆管中的流动特征各是什么？ 牛顿流体在圆管中的流动特征: 剪切应力：管壁处剪切应力最大，中心处为零；剪切应力在 液体中的分布与半径成正比，并呈直线关系。 流体速度：液体在圆形管道中的流动时具有抛物线型的速率 分布；管中心处的速率最大，管壁处为零，圆管中的等速线 为一些同心圆。 非牛顿流体流动的特征： 剪切应力：管壁处剪切应力最大，中心处为零；剪切应力在 液体中的分布与半径成正比，并呈直线关系。（与牛顿流体 相同） 流体速度：对于膨胀性非牛顿液体(n1)，速度分布曲线变 得较为陡峭，n值愈大，愈接近于锥形；对假塑性非牛顿液体 (n1)，分布曲线则较抛物线平坦；n愈小，管中心部分的速 度分布愈平坦，曲线形状类似于柱塞。管中心处的速率最 大，管壁处为零，圆管中的等速线为一些同心圆。 27、聚合物加工中，对于尺寸变化的管道中通常采用一段有收敛作用 的管道来连接，是何原因？ 答：避免任何死角的存在，减少聚合物因过久停留而引起的分解， 同时有利于降低流动过程因强烈扰动带来的总压力降，减少能耗，减少 流动缺陷，提高产品质量和设备生产能力。 28、入口效应和出口效应对聚合物加工有何不利？一般怎样去降低？ 入口效应和离膜膨胀效应通常对聚合物加工来说都是不利的，特别 是在注射、挤出和纤维纺丝过程中，可能导制产品变形和扭曲，降低制 品尺寸稳定做并可能在制品内引入内应力，降低产品机械性能。 增加管子长度、增加管径、L/D增加，减小入口端的收敛角，适当降 低加工应力、增加加工温度、给以牵伸力，减小弹性变形的不利因素。 29、什么是鲨鱼皮症？试总结产生的原因。 一般指“鲨鱼皮症”，是发生在挤出物熔体流柱表面上的一种缺陷现 象，其特点是在挤出物表面形成很多细微的皱纹，类似于鲨鱼皮。 原因： 一方面主要是熔体在管壁上的滑移，熔体在管道中流动时， 管壁附近速度梯度最大，其大分子伸展变形程度比中心大， 在流动过程中因大分子伸展产生的弹性变形发生松弛，就会 引起熔体流在管壁上出现周期性滑移。 另一方面，流道出口对熔体的拉伸作用也是时大时小，随着 这种张力的周期性变化，熔体流柱表层的移动速度也时快时 慢，流柱表面上就会出现不同形状的皱纹。 30、聚合物结晶对制件性能的影响有哪些？ 1、结晶对制品密度影响 由于结晶时聚合物分子链做规则、紧密排列，所以晶区密度高于非 晶区密度。制品密度随结晶度增加而增大。 2、结晶对制品力学性能的影响 a.一般随着结晶度的提高，制品硬度提高、弹性模量提高、拉伸强 度提高、冲击强度下降、断裂伸长率等韧性指标下降。 b.结晶形态、晶粒尺寸和数量也对制品的力学性能产生影响。细小 而均匀的晶粒结构，制品综合力学性能好。 3、结晶对热及其它方面的影响 结晶有利于提高制品的耐热性，结晶度提高，耐热性提高。 结晶性聚合物，分子链排列规整、紧密，与无定形聚合物相 比，能更好地阻挡各种试剂的渗入，所以结晶度提高，耐溶 剂性提高。 结晶度提高，产品收缩率增加。 31、聚合物成型加工过程中在管道或模具中取向结构分布规律？ 分子取向从浇口处起顺着料流方向逐渐增加，达到最大点后逐渐减 小，中心区和表面层取向程度不高，中心区四周取向程度高。 32、聚合物取向对制件性能的影响有哪些？（详细在课本P82） 单轴取向：取向方向上制品的拉伸屈服强度，模量，压缩屈服 强度，非晶聚合物断裂伸长率，结晶聚合物断裂伸长率；非取向 方向上性能变化和上述相反。 双轴取向：两个取向方向上制品的模量、抗拉强度和断裂伸长率 ，但取向度小的取向方向上的性能变化程度低于另一个方向上的。 33、塑料制品中有哪些原材料和添加剂？其各自的作用？ 聚合物是塑料的主要成分。主要添加剂有： 增塑剂 作用：降低塑料的软化温度范围、提高其加工性、柔韧性或延 展性 防老剂 防老剂的作用： （1）抑制聚合物的降解作用：稳定剂去除聚合物中原有的和新形成的活性中心，以抑制聚合物继续 降解。 （2）抑制聚合物的氧化作用：抗氧剂能代替易受氧化分解的聚合 物与氧反应，防止或推迟氧 对聚合物的影响，抑制聚合 物的氧化。 作用： 降低成本，减少聚合物消耗； 提高制品性能。 润滑剂 作用：是减少分子之间、聚合物粒子之间、树脂和填料之间的摩 擦，以及熔体和设备、制品和模具之间的摩擦以改善加工 流动性。 着色剂作用：使制品获得鲜艳的色彩，增进美观。 固化剂 使树脂完成或加快交联反应的物质。 34、常见的混合设备有哪些？并说明每种设备主要采用什么作用实现 混合的？（课本P112） 初混合：捏合机、高速混合机、管道式捏合机等； 混合塑炼：双辊塑炼机、密炼机、挤出机等。 35、简述单螺杆挤出机的基本结构，螺杆的基本参数，机头和口模的 组成部件。 基本结构主要包括：传动装置、加料装置、料筒、螺杆、机头与口模。 螺杆的主要参数：直径、长径比、压缩比、螺距螺槽深度、螺旋角、杆 筒间隙 机头与口模： 主要组成：滤网、多孔板、分流器、模芯、口模和机颈 等。 36、分析主要螺杆参数对加工过程的影响。 直径：D，加工能力。挤出机生产率D2，D通常为45150mm； 长径比：L/D，改善物料温度分布，有利于混合及塑化，生产能力 ； 但L/D过大，物料可能发生热降解，螺杆也可能因自重而弯曲，功耗 增大；L过小则塑化不良。L/D通常为1825； 螺槽深度： 螺槽深度，剪切速率，传热效率，混合及塑化效率，生产 率。故热敏性塑料宜用深螺槽，而熔体粘度低且热稳定性好的塑 料宜用浅螺槽。 螺旋角： 螺旋角，生产能力，对塑料的剪切作用和挤压力 。 37、根据物料的变化特征可将螺杆分为几个阶段，它们各自的作用是 什么？ 加料段（）、压缩段（）、均化段（） 加料段（）作用：将料斗供给的料送往压缩段，塑料在移动过程中一 般保持固体状态由于受热而部分熔化。 压缩段（）作用：压实物料，使物料由固体转化为熔体，并排除物料 中的空气。 均化段(计量段)的作用：是将熔融物料，定容(定量)定压地送入机头使其在 口模中成型。均化段的螺槽容积与加料一样恒定不 变。 38、简单叙述挤出成型、注射成型、压制成型、压延成型各自的工艺 过程。 1、挤出成型工艺主要程序：物料的干燥，成型，定型与冷却，制品的 牵引与卷取，制品的后处理。 2、注射过程：塑化充模保压冷却脱模 3、压制成型过程主要包括：加料、闭模、排气、固化、脱模与清理模 具。 4、压延工艺过程： 1供料阶段：捏合 塑化 供料 2.压延阶段：压延 牵引 刻花 冷却定型 输送 切割、 卷取 39、比较注塑螺杆和挤出螺杆在结构上的主要差别。 注塑螺杆和挤出螺杆在结构上的主要差别： 注塑螺杆长径比比挤出螺杆小； 注塑螺杆均化段螺槽深度比挤出螺杆深； 注塑螺杆压缩比比挤出螺杆小； 注塑螺杆加料段长度比挤出螺杆长，而均化段长度比挤出螺 杆短； 挤出螺杆多为圆头或锥头，而注塑螺杆多为尖头并带有特殊 结构。 注塑螺杆只起预塑化和注射作用，对塑化能力、压力稳定性 以及操作连续性和稳定性没有挤出螺杆要求高。 40、阐述注射机的基本结构。 注射系统包括：加料装置、料筒、螺杆（分流梭和柱塞）、喷嘴； 锁模系统是实现闭合模具、开启模具和顶出制品的机构。 模具包括：主流道、分流道、浇口、型腔、排气孔、导向零件、脱 模装置、抽芯机构、加热或冷却系统 41、分析在注射成型中确定料筒温度的依据 料筒末端温度要高于Tf或Tm，但不能超过分解温度Td 一般地，螺杆式注射机的料筒温度要比柱塞式的低1020 薄制品采用较高料筒温度，厚制品需要较低的料筒温度，形 状复杂或有嵌件的制品采用较高温度。 42、如何确定注射成型中的喷嘴温度？ 喷嘴温度一般要稍低于料筒的最高温度 43、注射制品产生内应力的主要原因有哪些？ 当注射制件脱模时，大分子的形变并非已经停止，在贮存和使用过程 中，制件中大分子的进一步形变能使制件变形。制品收缩的主要原因是 熔体成型时骤冷使大分子堆积得较松散（即存在“自由体积”）之故。 在贮存和使用过程中，大分子的重排运动的发展，使堆积逐渐紧密，以 致密度增加体积收缩。能结晶的聚合物则因逐渐形成结晶结构而使成型 的制品体积收缩。 44、有哪些成型方法属于一次成型？ 1、挤出成型2、注射成型3、模压成型4、压延成型5、铸塑成型6、传递 模塑成型7、模压烧结成型和泡沫塑料和成型 45、中空吹塑成型和热成型各自主要的工艺方法有哪些？ 1、中空吹塑的主要的工艺方法：挤出吹塑成型、注射吹塑成型、注射 拉伸吹塑成型。 2、热成型的主要的工艺方法：真空成型、压力成型、覆盖成型、柱塞 辅助成型、推气成型、对模成型。 46、对于一次成型和二次成型中常见的成型方法各有哪些？每种方法 各举出至少一例对应的制品 1、一次成型： 挤出成型：管材、板材、薄膜、线缆包覆物2.注射成型： 模压成型：块状模塑复合料BMC(Buck Molding Compound)和片状