第一部分-其他材料成形技术

绪论2.材料成形技术

材料成形技术是以各种工艺方法将材料制备成具有一定结构形式和形状工件的技术。

简单而言：

工件的制备方法！绪论3.材料成形的工艺方法

液态成形技术

金属的液态成形

塑料的液态成形

固态成形技术

塑性成形技术

粉末冶金技术

连接成形技术

焊接成形技术

概述

其他材料是除金属材料以外的总称，主要包括：有机高分子材料、无机非金属材料和复合材料。

为什么要研究其他材料的成型：非金属材料最突出得到特点是：密度小、重量轻、抗腐蚀性能优良且电绝缘性好；成形工艺简单，生产成本较低，应用前景广泛。第一章塑料的成形与加工高分子材料:相对分子量很大的有机化合物，远比普通的有机物或无机物等低分子化合物的相对分子量大的多。

高分子材料可分为天然的和人工合成的两大类。合成方法常见的有两种，即加成聚合和缩合聚合。一、塑料的组成和分类1.组成

塑料以合成树脂为基本成分，一般含有添加剂如填料（提高塑料的强度、改善成形性、降低成本而添加的物质：木粉、纸浆、玻璃纤维等）、增塑剂（属添加剂，为提高塑料的可塑性与柔顺性，有利于加工而添加的一种低挥发性的物质，邻苯二甲酸二丁酯等），稳定剂（防老化剂，使用过程中受光、热等作用发生老化：硬脂酸钙、铅的化合物等）、色料一、塑料的组成和分类2.按树脂的分子结构和热性能

塑料可分为：热塑性塑料和热固性塑料热塑性塑料：分子结构为线性或支链结构，可反复加热重塑，且保持其化学结构和性能基本不变。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS（丙烯晴－丁二烯－苯乙烯的共聚物―――抗冲击强度、表面硬度、表面光泽都较好，耐化学药品性和电气绝缘性好，耐候性差，制造为：电视机、洗衣机、电冰箱、吸尘器等外壳），有机玻璃等一、塑料的组成和分类

热固性塑料：以缩聚反应合成的树脂为基础，加入多种添加剂组成的塑料。不可反复加热重塑，固化后，分子为网状的体型结构，呈不溶不熔的特性。常用：酚醛塑料、有机硅塑料等。塑料的特性决定了其成形方法：热塑性：通过温度的降低成形热固性：合成反应成形二、工程塑料的工艺性能1.流动性：充型的基础直接影响成型产品的质量塑料材料的特点所决定――温度：A.分解，B.聚合，方法：润滑剂如：烃类，酯类等，增塑剂。2.结晶性：表现出晶体的性质――控制条件可改善产品性能。二、工程塑料的工艺性能3.吸湿性极性基团――吸水――气孔（泡）4.收缩性：5.热敏性：对热的敏感程度。三、塑料制件的成形方法

塑料工业主要是由塑料生产和塑料制品生产两大部分构成。

塑料生产是指树脂及塑料原材料的生产，通常是由石化厂完成。塑料制品生产（即塑料的成形加工）是采用各种成形加工手段将粉状、粒状、溶液、糊状等各种形态的塑料原料制成所需形状的制品或坯件的过程。塑料成形：原材料种类加工设备最终产品的结构特征三、塑料制件的成形方法1.注塑成型1）注塑成型又称注射成型，

将热塑性塑料或某些热固性塑料加工成零件的加工方法。

采用注射机注射成型

1.注塑成型

可制造重量大到数公斤，小到数克的各种形状复杂的注塑件。1.注塑成型2)流程：

将粉状的塑料原料经料斗装入料桶，并在其内加热至熔融状态，在注射机柱塞或螺杆作用下注入模具，冷却后脱模即得所需形状的塑料制品。1.注塑成型1.注塑成型3）注射形成工艺的主要因素：注射温度：提高温度－充模易，零件表面光洁，但高的熔体温度使塑料降解，力学性能急剧下降；模具温度：影响充型、模塑成型周期、制品的内应力等－低模温：充型困难；高模温：冷却时间长――生产周期长，分子链松弛等。1.注塑成型注射压力：影响充模能力；

包括：塑化压力和注射压力。

塑化压力：背压，是指螺杆顶部熔料在螺杆转动时所受到的压力：提高背压使剪切力提高，温度也会提高，塑化率下降，小于2.0MPa；

注射压力：以拄塞或螺杆顶部对塑料施加的压力，克服塑料流动阻力，

提高冲模速度，对熔料

进行压实。1.注塑成型时间：

一个生产周期：完成一次注射所需时间。

包括：

充模时间3～5秒

注射时间

保压时间20～120秒

闭模冷却时间30～120秒1.注塑成型4）成形前准备原材料的预处理

颗粒的基本情况

干燥－－方法和温度料筒的处理

清理料筒，专用料筒嵌件的处理

预热处理－－防止对母体造成伤害1.注塑成型5）注塑常出现的问题2.挤塑成形1）挤塑成形也称挤出成形

是将粉料或颗粒的塑料原料加入挤压机的料桶中，加热软化，在螺旋螺杆的作用下，使塑料受挤压前移通过口模，冷却后制成等截面连续制品的方法。生产板、管、型、棒、丝材等。2.挤塑成形2）挤出过程

两个阶段：固态塑料塑化形成特殊结构形态的连续体以适当的方法挤出连续体失去塑性状态，形成固态。

2.挤塑成形塑化加压通过口模连续体2.挤塑成形塑化的方法：

干法：加热成为熔体，塑化与成形在同一设备完成；

湿法：加溶剂塑化，塑化与成形为独立的过程，需要进行去除溶剂；

比较热塑与热固性塑料的不同！！2.挤塑成形3）生产装置：

挤出机、挤出模具、冷却定型装置、牵引装置、切割或卷取装置及控制系统组成。其中：挤出机是关键装置。

挤出机：

挤压系统、传动系统、加热冷却系统组成。关键部件是：螺杆。2.挤塑成形螺杆：加料段、压缩段、均化段三个阶段

加料段：4～8D

传送至压缩段，

受热；

压缩段：受热，

前移，连续体，排除气体；均化段：6～10D，均匀塑化，稳定的挤出压力2.挤塑成形4）挤出工艺参数：挤出机料筒温度：温度由低到高：加料段、压缩段、均化段。防止加料段温度过高，否则导致塑料在这段螺杆与料筒之间熔融，无法有效输送到螺杆前端。挤出模具温度：略高于料筒均化段温度，较高的口模温度有利于降低离模膨胀，容易得到表面光洁的制品；但过高的温度会引起塑料降解，甚至烧焦。2.挤塑成形

挤出速度和牵引速度：与生产效率有关。但过高的挤出速度容易引起塑料熔体表面破碎；而牵引速度的提高会形成塑料熔体的拉伸，适合的拉伸比（口模与芯棒所形成的空间的截面积与制品截面积之比）可缓解熔体破裂的产生。小结：

材料：热固与热塑

设备：挤出机：螺杆

产品：材（型）

3.压塑成形1）压塑成形：

压制成型分为：模压法和层压：是将粉状、粒状的塑料原料或片状的塑料坯料（层压法）放入模具中，经加热和加压而成形为塑料制品的方法。

材料：热固性塑料如酚醛树脂等

设备：压机

产品：电器开关、插座、汽车方向盘等。3.压塑成形模压层压3.压塑成形2）成形过程：

将合成树脂、固化剂、固化促进剂、填料、润滑剂、色料等按一定配比混合并定量加入高温的压塑模具型腔和加料室中，然后将模具闭合。热固性塑料：在热作用下，固转熔融状态，在压力下充型，交联反应，转固态；热塑性塑料：在热作用下，固转熔融状态，在压力下充型，冷却，固化脱模；比较两种塑料的成形过程！！！3.压塑成形3）主要设备：

液压机

主要压制模具：与注射模具相似。有型腔、合模导向机构、抽芯机构、排气结构、加热冷却系统等，但没有浇注系统，只有加料室。3.压塑成形3.压塑成形4）主要控制因素：成型压力、模压温度和加料量。高的成型压力：用于压塑率高的塑料，为使成型压力降低，可将松散的色料原料预压成块状；

预压：将松散粉或纤维塑料，先用冷压法，压成质量一定，形状规整的密实体的作业。3.压塑成形当塑料预热，因流动性好，可降低成型压力；模压温度：指成型时的模具温度。提高模温可缩短成型周期，但塑料是热不良导体，太高的模温会使内部的塑料得不到应有的固化。模具温度在一定范围提高，也可以降低成型压力，但应防止模具温度过高导致塑料固化而失去降低成型压力的可能性。3.压塑成形5）部分热固性塑料成型压力和温度第二章复合材料的成型加工

复合材料是由