第六章塑料成形概述1

模具设计课程 冲压模具设计与制造 主讲人夏显明 安徽科技学院工学院 电子教案目录 第六章塑料成形概述工艺 第一节塑料及塑料模的基本概念第二节塑件的结构工艺性第三节塑料成形设备 基本内容 1 理解塑料的概念 分类 成份 2 理解热固性 热塑性塑料两个概念 二者的区别 3 了解塑料的特性及用途 1 重点 塑料的概念 分类 重点难点 2 难点 对概念的理解 第六章塑料与塑料成形工艺 第一节塑料及塑料模的基本概念 预备知识 一 树脂和塑料 1 塑料的概念 以树脂 或在加工过程中用单体直接聚合 为主要成分 以添加剂 增塑剂 填充剂 润滑剂 着色剂等 为辅助成分 在一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子有机材料 塑料 指受热时有转化或熔融范围 转化时受外力作用具有流动性 常温下呈固态 半固态或液态的有机聚合物 它是塑料最基本的 也是最重要的成分 一 树脂和塑料 2 树脂的概念 树脂 预备知识 一 树脂和塑料 3 树脂的分类 是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质 如松香 琥珀 虫胶等 是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物 天然树脂 合成树脂 预备知识 一 树脂和塑料 4 树脂的结构特点 链节 高分子化合物中重复出现的结构单元 如聚乙烯的结构单元是 CH2 CH2 nCH2 CH2 乙烯 聚乙烯 预备知识 一 树脂和塑料 4 树脂的结构特点 聚合度 聚乙烯分子结构中的n值表示高分子化合物中链节的重复次数 n值越大 相对分子质量越大 单体 能合成高分子化合物的小分子物质 如聚乙烯的单体是CH2 CH2 预备知识 一 树脂和塑料 5 树脂的合成方法 加聚反应和缩聚反应 加聚反应特点 反应前后分子数相同反应中分子没有附属产物产生加聚反应可得到线形高聚物 预备知识 一 树脂和塑料 5 树脂的合成方法 加聚反应和缩聚反应 缩聚反应特点 反应中有附属产物产生缩聚反应既可能得线型高聚物也可能得网型或体型高聚物 C2H5 O C2H5 预备知识 二 塑料的成分 塑料 树脂 添加剂 1 树脂 塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能 预备知识 二 塑料的成分 2 添加剂 填充剂 填料 重要的但非必不可少的成分 作用 减少树脂用量 降低塑料成本 改善塑料某些性能 扩大塑料的应用范围 预备知识 二 塑料的成分 2 添加剂 填充剂 填料 分类 按化学性能可分为 有机填料 无机填料 预备知识 二 塑料的成分 2 添加剂 增塑剂 能够增加塑料的可加工性 延展性和膨胀性的物质 它是能与树脂相溶的 不易挥发的高沸点有机化合物 常用的增塑剂是液态或低熔点固体有机物 主要有甲酸脂类 磷酸酯类和氯化石蜡等 预备知识 二 塑料的成分 2 添加剂 稳定剂 凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂 可分为以下三种 它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解 它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解 塑料变色 力学性能下降等等 延缓或抑制塑料氧化速度 热稳定剂 光稳定剂 抗氧化剂 预备知识 二 塑料的成分 2 添加剂 润滑剂 为防止塑料在成型过程中粘模 减少塑料对模具的摩擦 改善塑料的流动性 提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂 预备知识 二 塑料的成分 2 添加剂 着色剂 起装饰美观的作用 某些着色剂还能提高塑料的光稳定性 热稳定性和耐候性 预备知识 第一节塑料及塑料模的基本概念 在初次受热时变软 可以制成一定的形状 但加热一段时间或加入固化剂后 就硬化定型 再加热则不熔融也不溶解 变化过程不可逆 一 塑料的分类及工艺特性 1 塑料的分类按塑料的物理化学性能分 指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料 其分子结构是线型或支链型结构 变化过程可逆 热塑性塑料 热固性塑料 一般指具有特种功能 如耐热 自润滑等 应用于特殊要求的塑料 一般指能承受一定的外力作用 并有良好的机械性能和尺寸稳定性 在高 低温下仍能保持其优良性能 可以作为工程结构件的塑料 一般指产量大 用途广 价廉的塑料 1 塑料的分类按塑料的用途分 特种塑料 工程塑料 通用塑料 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 1 流动性 塑料在一定温度与压力下填充型腔的能力称为流动性 流动性好 流动性中等 流动性差 分子结构与成分 具有线性分子结构 没有或少有网状结构的塑料流动性好 填料会降低流动性 增塑剂和润滑剂会增加流动性 常用塑料根据它的流动性可分为三类 2 塑料成形工艺特性 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 影响流动性的主要因素 凡促使融料降低温度 增加流动性阻力的结构 都会使流动性就降低 1 流动性 影响流动性的主要因素 模具结构 压力 温度 料温升高则流动性增大 但不同塑料也各有差异 注塑压力增大则融料受剪切作用大 流动性也增大 2 塑料成形工艺特性 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 2 塑料成形工艺特性 2 收缩性 塑件从塑模中取出冷却到室温后 塑件的各部分尺寸都比原来在模具中的尺寸有所缩小 这种性能称为收缩性 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 影响收缩的基本因素 塑料品种 结晶型塑料收缩率大 结晶过程会引起体积变化 塑件特性 复杂件 尺寸小 薄壁件 带嵌件 收缩率小 进料口的形式 尺寸 分布 浇口截面积大 收缩率会减小 成型条件 模具温度 注射压力 保温时间 2 收缩性 2 塑料成形工艺特性 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 2 收缩性 式中 S 计算收缩率 a 型腔在常温下的实际尺寸尺寸 mm b 塑件在室温下的实际尺寸 mm 2 塑料成形工艺特性 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 塑件的成型收缩值可用以下式来表示 3 结晶性 热塑性塑料 所谓结晶现象即为塑料由熔融状态到冷凝时 分子由独立移动 完全处于无次序状态 变成分子停止自由运动 按略微固定的位置 并有一个使分子排列成为正规模型的倾向的一种现象 结晶型塑料非结晶型 又称无定形 塑料 2 塑料成形工艺特性 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 3 结晶性 无定形塑料为透明 如有机玻璃等 一般结晶性塑料为不透明或半透明 2 塑料成形工艺特性 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 在热固性塑料的成型过程中 树脂发生交联反应 分子结构由线型变为体型 塑料由既可熔又可溶变为既不熔又不溶的状态 在成型工艺中把这一过程称为固化 熟化 4 硬化特性 2 塑料成形工艺特性 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 塑料对温度较为敏感 在成形时受高温作用 易出现变色 降解 分解的倾向 这种性能称为热敏性 5 热敏性及吸湿性 热敏性 2 塑料成形工艺特性 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 吸湿性 据此 塑料大致可分为以下两种 不吸水也不易粘附水分 吸湿 粘附水分 聚酰胺 聚碳酸酯 ABS 聚苯醚 聚砜 聚乙烯 聚丙烯 塑料对水分的亲疏程度 2 塑料成形工艺特性 第一节塑料及塑料模的基本概念 一 塑料的分类及工艺特性 温度对于塑料的加工过程有着重要的影响 随着加工温度的逐渐升高 塑料将经历玻璃态 高弹态 黏流态直至分解 在不同状态下表现出来的性能不同 决定了对加工的适应性 第一节塑料及塑料模的基本概念 二 塑料成形方法及塑料模的种类 热塑性塑料加热后的状态1 玻璃化温度 g以下 坚硬的固体 2 g至 f为高弹态 橡皮状弹性体 3 f m 开始黏流态 称为熔体 在一定的加工温度下 塑料具有可挤压性 可模塑性 可延性 可机加工性等工艺性能 第一节塑料及塑料模的基本概念 二 塑料成形方法及塑料模的种类 1 注射成形及注射模 第一节塑料及塑料模的基本概念 二 塑料成形方法及塑料模的种类 成型原理 通过注射机的螺杆或柱塞 将熔融塑料射入闭合的模具型腔中 充满后经过保压和冷却 使制件固化定型 然后开启模具取出制件 应用 主要用于热塑性塑料 现也用于热固性塑料 注射成型在塑料制件成型中占有很大比例 塑料成型模具产量中半数以上是注射模具 2 压缩成形及压缩模 第一节塑料及塑料模的基本概念 二 塑料成形方法及塑料模的种类 压缩成型 压制成型 工作原理 将塑料原料直接加在敞开的模具型腔内 再将模具闭合凸模向下运动 原料在温度和压力的作用下熔融 充满闭合的模具型腔 固化定型后得到塑料制件 应用 主要用于热固性塑料 使用的设备为液压机 是塑料成形中较早采用的一种方法 压注成型 传递成型 工作原理 将塑料粒料或坯料装入模具的加料室 在柱塞或压柱作用下熔融的塑料通过浇注系统充满闭合的模具型腔 然后固化成型 应用 与压缩成型一样 压注成型也是热固性塑料成型的主要方法之一 适用于形状复杂或带有较多嵌件的热固性塑料制件 3 压注成形及压注模 第一节塑料及塑料模的基本概念 二 塑料成形方法及塑料模的种类 挤出成型 挤塑成型 成型原理 与注射成型的原理类似 将粒状塑料在挤出机的料筒中完成加热和加压过程 熔体经过装在挤出机头上的成型口模挤出 然后冷却定型 借助牵引装置拉出 成为具有一定横截面形状的连续制件 应用 热塑性塑料的主要成型方法之一 除了成型加工外 该法还用于塑料的混炼加工 挤出成形所使用的模具即为挤出模 也称挤出机头 4 挤出成形及挤出模 第一节塑料及塑料模的基本概念 二 塑料成形方法及塑料模的种类 熔融纺丝成型 薄膜吹塑成型 用于吹塑PP 聚丙烯 HDPE 高密度聚乙烯 LDPE 低密度聚乙烯 LLDPE 线性低密度聚乙烯 等塑料薄膜 透明 有光泽 不透气且无毒 广泛应用于服装 食品 纺织品 日用品 及其它商业或工业用的包装 挤出成型 挤出成型是借助螺杆或柱塞的挤压作用 使受热熔化的聚合物材料在压力推动下 强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法 压延成型 将已经塑化的接近粘流温度的聚合物材料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙 使物料承受挤压和延展作用 成为具有一定厚度 宽度与表面光洁的薄片状制品 主要用于生产片材 薄膜 人造革等 中空成型 真空和压力成型 将裁成一定尺寸和形状的片材 夹在模具的框架上 让其在高弹态的适宜温度加热软化 片材一边受热 一边延伸 而后凭借施加的压力 使其紧贴模具的型面 取得与型面相仿的形样 经冷却定型和修整后即得制品 1 质量轻 2 比强度高 4 优异的电绝缘性能 3 优良的化学稳定性能 5 减摩 耐磨性能好 7 成形加工方便 6 减震 消音性能优良 第一节塑料及塑料模的基本概念 三 塑料的特性 1 质量轻密度与水相近 约为钢密度的1 5 但力学强度比木材 玻璃 陶瓷等要高得多 有的甚至可与钢铁媲美 用途 特别适合制造轻巧的日用品和家用电器零件 对要求减轻自重的车辆 船舶和飞机有特别重要的意义 第一节塑料及塑料模的基本概念 三 塑料的特性 2 比强度高按单位质量来计算材料的抗拉强度 称之为比强度 它并不逊于金属 工程塑料 碳纤维增强塑料等 远超过金属 用途 可用于制造工程机械 纤维增强塑料可用作负载较大的结构零件 小轿车中塑料的质量约占整车质量的1 10 宇宙飞船中塑料的体积约占飞船总体积的1 2 第一节塑料及塑料模的基本概念 三 塑料的特性 3 化学稳定性好对酸 碱 盐等化学物质的腐蚀均有抵抗能力 用途 硬聚氯乙烯被广泛用来制造化工管道及容器 第一节塑料及塑料模的基本概念 三 塑料的特性 4 电性能优良工程塑料对电 热 声都有良好的绝缘性能 极低的介电损耗性能 用途 被广泛地用做电绝缘 绝缘保温及隔音吸音材料 它们对电子工业的发展具有独特的意义 第一节塑料及塑料模的基本概念 三 塑料的特性 5 减磨 耐磨性能优良 自