机械制造基础 课件 第5章 非金属材料及其成型

主要内容：工程塑料及其成型工业橡胶及其成型工业陶瓷及其成型第5章非金属材料及其成型

在工业生产中，除了大量使用金属材料外，非金属材料也得到了迅猛发展，种类繁多，应用广泛。一、常用工程塑料工程塑料：指被用作工业零件或外壳材料的工业用塑料，是可作为结构材料使用的一类高性能高分子材料。性能特点：具有良好的力学性能、耐热性、尺寸稳定性、抗老化性和电绝缘性等。分类：热塑性塑料，可反复成型加工；

热固性塑料，不可反复成型。常用塑料：聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲

醛和ABS塑料、等。5.1工程塑料及其成型一、常用工程塑料（一）聚酰胺（PA）

聚酰胺（PA），又称尼龙，品种多。例如，尼龙610、尼龙66和尼龙6等。

具有良好的耐磨性和自润滑性，机械强度高，化学性能稳定，可消音减振等。聚酰胺可代替非铁金属及其合金制作小型零件，如齿轮、轴、凸轮等耐磨、耐冲击零件。1.性能特点2.应用一、常用工程塑料（二）聚碳酸脂（PC）

聚碳酸脂产量仅次于尼龙。具有良好的耐热性和耐寒性，可在100℃～130℃长期使用，透明度高，吸水性小，绝缘性能优良，化学稳定性好，成型收缩小，制件精度高，摩擦系数大。尤其是冲击韧性和延展性突出，是热塑性塑料中最好的。1.性能特点2.应用

应用十分广泛。例如，制作汽车、仪器仪表及工具的外壳、防弹玻璃等；在航空航天工业中，是制造信号灯、挡风玻璃、座舱罩、帽盔等不可缺少的重要材料。一、常用工程塑料（二）聚甲醛（POM）

具有优良的综合性能。强度和刚度高，其疲劳强度在所有热塑性塑料中最高；具有良好的抗冲击性、化学稳定性和尺寸稳定性；但成型时收缩率较大，热稳定性和耐火性较差，大气中易老化。为改善聚甲醛的热稳定性，开发出共聚甲醛。1.性能特点2.应用目前，工业上以生产共聚甲醛为主，可用作某些金属制品的代用品，在汽车、机床、化工、仪表等工业中制作轴承、齿轮、塑料弹簧、凸轮、滚轮、仪表外壳等。一、常用工程塑料（四）ABS塑料

ABS塑料是最早被使用的高分子材料，为丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的共聚物。具有质硬、坚韧和刚度好的特性，成本低，具有良好的综合性能，且易于电镀和加工成型。1.性能特点2.应用

ABS塑料在电器、汽车等工业中得到广泛应用。例如，汽车上的挡泥板、把手、热空气调节导管、方向盘及小轿车车身等，还可制作齿轮、泵叶轮、轴承、管道、储槽内衬等零件。一、常用工程塑料（五）氟塑料

与其他塑料相比，氟塑料不受温度影响，耐腐蚀、耐老化、吸水性和电绝缘性能好，摩擦系数低，尤以聚四氟乙烯（PTFE，F-4）最为突出。聚四氟乙烯又有“塑料王”之称，具有非常优良的耐高、低温性能，但强度低。1.性能特点2.应用

常用于制作减摩密封零件、化工耐蚀零件，以及高频或潮湿条件下的绝缘材料。二、工程塑料成型5.1工程塑料及其成型

主要有：注射成型、挤出成型、压制成型、中空吹塑成型、等。

共同特点：利用塑料成型模具（简称塑料模）制成具有一定形状和尺寸的塑料制品。

成型是塑料制品生产中最重要的基本工序，是将各种形态(粉料、粒料、溶液和分散体）的塑料制成所需形状的制品或坯件的过程。成型方法：（一）注射成型1.注射成型原理将粒（粉）状塑料从注射机料斗送入已加热的料筒，经加热熔融后，在螺杆或柱塞的压力推动下，熔融塑料通过料筒前端的喷嘴快速注入闭合塑料模具中，经冷却（热塑性塑料）或加热（热固性塑料）定形后，开启模具取得制品。

注塑成型原理示意图1-柱塞；2-料斗；3-分流梭；4-加热器；5-喷嘴；6-定模板；7-制品；8-动模板。2.注射成型特点及应用成型周期短，尺寸精度高。能一次制成外形复杂和带嵌件的塑料制品；生产效率高，易于实现自动化；更换原料和模具方便，产品更新快；对成型各种塑料的适应性强，等。（1）特点（2）应用

除氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料，以及部分热固性塑料（酚醛塑料、氨基塑料等）都可采用注塑方法成型。据统计，注射成型制品占所有塑料制品总量的30%以上。3.注射成型的设备——注射机和模具（1）注射机

作用：①加热熔融塑料使其达到粘流状态；②对粘流状态的塑料施加高压使其射入模具型腔。按注射方式分柱塞式注射机螺杆式注射机按外部特征分立式注射机卧式注射机垂直式注射机卧式塑料注射成型机的外形及组成示意图1-液压系统;2-冷却系统;3-合模机构;4-机身;5-加热系统;6-注射部件;7-加料装置;8-电器控制系统.注射机的两个主要组成部分

①注射系统：作用是加热塑料使之塑化，并对其施加压力使之射入和充满模具型腔。②合模系统：是注射机实现开、合模具动作的机构装置。（2）注射模具

单分型面注射模(a)工作状态;(b)开模取制品状态.简称注射模，是塑料注射成型所用的模具，也是注射成型的重要工艺装备，主要由动模和定模两大部分组成。1）浇注系统

作用：是保证从喷嘴射出的熔融塑料稳定且顺利地充满全部型腔，同时在充模过程中将注射压力传递到型腔的各个部分。通常由主流道、冷料井、分流道和浇口四部分组成。

①主流道与注射机喷嘴相连，顶部呈凹形。②冷料井是设在主流道末端的一个空穴，用以收集喷嘴端部两次注射之间所产生的冷料，以避免冷料堵塞浇口或进人型腔。③分流道是多腔模中连接主流道和各个型腔的通道，使熔料以等速度充满各个型腔。④浇口是接通主（分）流道与型腔的通道，其作用是提高料流速度，使停留在浇口处的熔料早凝而防止倒流，便于制品与流道系统分离。浇注系统示意图2）成型零件模具中用以确定制品形状和尺寸的空腔称为型腔，构成型腔的组件统称为成型零件。

①凹模：是成型制品外表面的部件，多装在注射机的固定模板上，故又称定模；②凸模：是成型制品内表面的部件，多装在移动模板上，故又称动模。通常，顶出装置设在凸模，以便制品脱模。③型芯：是成型制品内部形状（如孔、槽）的部件，型芯除要求较低的表面粗糙度外，还应有适当的脱模斜度。④排气口：是设在型腔尽头或模具分型面上的槽形出气口，以便于型腔内气体及时排出。3）结构零件

指构成模具结构的各种零件，包括顶出系统、动（定）模导向定位系统、抽芯系统以及分型等各种零件。3.注射过程

包括加料、塑化、注射、模塑、冷却和脱模等几个步骤。其中，最主要的是塑化、注射和模塑三个阶段。1）塑化指从料斗进入料筒的塑料在料筒内受热达到流动状态并具有良好可塑性的过程。注射工艺对塑化过程的要求主要有两个：①塑料在进人模腔前应达到规定的成型温度，并在规定时间内提供足够数量的熔料；②熔料各点温度应均匀一致，不发生或极少发生热分解以保证生产的连续。2）注射指将塑化良好的熔体在螺杆（或柱塞）推挤下注入模具的过程。塑料熔体自料筒经喷嘴、主（分）流道、浇口进入模腔需克服一系列的流动阻力，产生很大的压力损失（约有30%～70%的注射压力降在此消耗掉）。为了能对进入型腔的熔料保持足够的压力使之压实，需要足够的注射压力。3）模塑

指注入模具型腔的塑料熔体在充满型腔后，经冷却定形为制品的过程。塑料熔体进入模腔内的流动情况可分为充模、压实、倒流和浇口冻结后的冷却四个阶段。在连续的四个阶段中，塑料熔体的温度将不断下降，其压力的变化如图所示：模塑周期中塑料压力变化图示Po-模塑最大压力;Ps-浇口冻结时的压力;Pr-脱模时残余压力0-t1为充模阶段tl-t2为压实阶段t2-t3为倒流阶段t3-t4为冷却阶段4.注射制品中的分子取向和内应力在模塑过程中的四个阶段都会或多或少产生分子取向和内应力。（1）产生原因：在注射制品成型的充模、压实和冷却过程中，外力在模腔内熔体中建立的应力，若在熔体凝固之前未能通过松弛作用全部消失而有部分存留下来，就会在制品中产生内应力。由于起因不同，注射制品中通常存在三种不同形式的内应力：

构型体积应力是由于制品几何形状复杂，不同部位的壁厚差较大，在冷却过程中各部分体积收缩不均而产生的内应力，可通过热处理消除。

体积温度应力与制品各部分降温速率不等而引起的不均匀收缩有关，在厚壁制品中表现较为明显，这种形式的内应力有时会形成内部缩孔或表面凹痕。

冻结分子取向应力

是冻结的取向结构导致制品产生的内应力，对注射制品的影响最大。成型过程中，注射制品存在不同的取向方向和取向度分布，而且很难完全松弛掉。当制品冷却定形后，这些被冻结的取向结构就会导致制品产生内应力。（2）对制品的影响

①使注射制品在储运和使用中出现翘曲变形和开裂；②降低了制品的力学性能、光学性能、尺寸精度及其

电学性能和表观质量。5.注射制品的后处理（1）退火处理：将制件置于一定温度的液体介质或热空气循环烘箱中静置一段时间，然后缓慢冷却至室温。退火温度控制在制品使用温度以上10℃～20℃或塑料热变形温度以下10℃～20℃。可消除或减小制品的内应力。对塑料的分子链刚性较大、壁厚较大、带有金属嵌件、尺寸精度和力学性能要求较高的制品，需要进行退火处理。

聚酞胺类塑料制品在高温下接触空气易氧化变色，在空气中使用或储存时又易吸收水分而膨胀，需要很长时间尺寸才能稳定。将刚脱模的制品放在热水中，不仅可隔绝空气进行防止氧化的退火处理，同时还可以加快达到吸湿平衡，故称为调湿处理。

调湿处理不仅可减小制品内应力，提高结晶度，而且能加快达到吸湿平衡，使制品尺寸稳定。适量的水分还能对聚酞胺起到类似增塑剂的作用，从而改善制品的柔韧性，使拉伸强度和冲击强度提高。调湿处理的温度在水中通常为100℃～120℃，在水与醋酸钾为1：1.25的溶液中一般为80℃～100℃，处理时间根据聚酞胺塑料的品种、制件形状和厚度而定（见表）。（2）调湿处理5.注射制品的后处理6.气体辅助注射成型（1）原理

在注射过程中，首先把部分熔体注入模具型腔，然后把一定压力的气体（通常是氮气）通过附加的气道注入型腔内的塑料熔体里。由于靠近型腔表面的塑料温度低、粘度大，而处于熔体中心部位的温度高、粘度低，因而气体易在中心部位或较厚壁的部位形成气体空腔。气体压力推动熔体充满模具型腔，充模结束后，利用熔体内气体的压力进行保压补缩。待制品冷却固化后，通过排气孔泄出气体，即可开模取出制品。熔体注射(b)注入气体(c)气体保压（2）

特点

气体辅助成型需在现有的注射机上增设一套供气装置方可实现。与普通注射成型相比：①生产周期缩短；②锁模力大为降低。最多可降低70%，可在锁模力较小的注射机上成型尺寸较大的制品；③制品质量减小。视制品大小、形状不同，制品质量一般可减少10％～50%；④由于保压时气体压力不高，可避免过大的内应力，制品翘曲变形小、尺寸稳定。

⑤缺点：需增设供气装置和充气喷嘴，设备的成本和复杂程度提高，而且对注射机的精度和控制系统有一定的要求。在注射成型时，制品注入气体与未注气体的表面会产生不同的光泽，需用花纹装饰或遮盖。（3）应用

广泛用于生产汽车仪表板、内饰件、大型家具、各种把手以及电器设备外壳等制品。除一些极柔软的塑料品种外，几乎所有的热塑性塑料和部分热固性塑料均可采用此成型方法。（二）挤出成型1.挤出成型原理、特点及应用（1）原理：简称挤塑，是借助于螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔融的物料在压力推动下强制通过模口，从而成为具有恒定截面的连续型材的成型方法。单螺杆挤出机工作原理示意图单螺杆挤出机工作原理如图所示。螺杆转动时，使机筒里的物料移动，得到增压，达到均匀塑化，同时产生摩擦热，可加速温升。（2）特点

①生产效率高；②适应性强。（3）应用

用于生产管材、棒材、型材、板材、单丝、薄膜、扁带、电线电缆和涂层制品等，几乎可用于所有热塑性塑料，还可用于某些热固性塑料，以及塑料与其它材料的复合材料成型。2.挤出设备——挤出机按加压方式分柱塞式挤出机螺杆式挤出机单螺杆注射机双螺杆注射机规格：常以螺杆直径D表示。螺杆是挤出机的关键部件。

螺杆的长径比（L/D）也是重要参数，长径比越大，塑化越均匀。目前，常用挤出机螺杆的长径比多为25左右。挤出机分类：常规螺杆的基本结构（1）送料段：是指自物料入口至前方一定长度的部分，其作用是让料斗中的物料不断地补充进来并使之受热前移，物料一般仍保持固体状态。（2）压缩段：是螺杆中部的一段，其作用是压实物料，使物料由固体逐渐转化为熔融体，并将夹带的空气向进料段排出。为此，该段的螺槽深度是逐渐缩小的，以利于物料的升温和熔化。（3）计量段：又称均化段，是螺杆的最后一段，其作用是使熔体进一步塑化均匀并定量定压地由机头流道均匀挤出。螺杆的组成及其作用：3.挤出过程挤出过程一般包括熔融、成型和定型3个阶段。（1）熔融阶段：固态物料通过螺杆转动向前输送，在外部加热和内部摩擦热的作用下，逐渐熔化最后完全转变成熔体，并在压力下压实。在物料完全熔化进入均化段中，螺槽全部被熔体充满。（2）成型阶段：熔体通过塑模（模口）在压力下成为形状与塑模相似的一个连续体。（3）定型阶段：在外部冷却下，连续体被凝固定型。塑料在普通螺杆挤出机中的挤出过程示意图4.几种常见挤出成型工艺的特点及应用（1）热塑性塑料管材挤出成型管材挤出时，塑料熔体从挤出机口模挤出管状物，先通过定型装置，按管材的几何形状、尺寸等要求使它冷却定型，然后进入冷却水槽进一步冷却，最后经牵引装置送至切割装置切成所需长度。适用于挤出管材的热塑性塑料有PVC、PP、PE、ABS、PA、PC和PTFE等。塑料管材广泛用于输液、输油、输气等生产和生活的各个方面。（2）薄膜挤出吹塑成型薄膜可采用片材挤出、压延成型或挤出吹塑成型方法生产。其中，挤出吹塑成型方法用得最多。挤出吹塑成型是将塑料熔体经机头口模间隙挤出圆筒形的膜管，并从机头中心吹入压缩空气，把膜管吹胀成直径较大的泡管状薄膜的工艺。冷却后卷取的管膜宽即为薄膜折径。采用挤出吹塑成型方法可生产厚度为0.008～0.30mm，直径为10～10000mm的薄膜，这种薄膜称为吹塑薄膜。塑料板材的生产方式有许多种，如压延法、层压法、浇注法及挤出法等。其中，挤出法应用最广。用于挤出板材的塑料有ABS、聚乙稀、聚氯乙稀、聚丙烯，以及抗冲击聚苯乙烯、聚酞胺、聚碳酸醋等。（3）板材的挤出成型挤出板材的生产工艺流程示意图1-挤出机;2-机头;3-三棍压光机;4-冷却输送辊;5-切边装置;6-二辊牵引机;7-切割装置;8-板材;9-堆放装置.（三）压制成型1.成型原理压制成型又称压塑成型或模压成型，是将粉状、粒状、碎屑状或纤维状的塑料放入加热的阴模模槽中，合上阳模后加热使其熔化，并在压力作用下使物料充满模腔，形成与模腔形状一样的模制品，再经加热（使其进一步发生交联反应而固化）或冷却（对热塑性塑料应冷却使其硬化），脱模后即得制品。1-阳模;2-阴模;3-制品.2.成型设备及工艺过程（1）设备：压制成型通常在油压机或水压机上进行。（2）过程：包括加料、闭模、排气、固化、脱膜和吹洗模具。压制成型工艺过程示意图(a)加料入模；(b)压制成型；(c)顶出脱模。1-自动加料装置；2-料斗；3-上模板；4-阳模；5-阴模；6-下模板；7-顶出杆；8-制件。3.特点及应用（1）特点:与注射和挤塑成型相比，没有浇注系统，耗材少；压塑成型设备、模具和生产过程的控制较为简单，易于压制大面积的薄壁塑料制品，或利用多型腔模一次压制多个塑件，制品性能较均匀；缺点：生产周期长，效率低，较难实现自动化，工人劳动强度大；难以压制形状复杂和厚壁制品。（2）

应用：多用于热固性塑料。热固性塑料压制品的优点是耐热性好，使用温度范围宽，变形小等，用于模压法加工的主要有酚醛塑料、氨基塑料、环氧树脂、有机硅（主要是硅醚树脂制的压塑粉）、硬聚氯乙烯、聚酞亚胺等。对热塑性塑料，一般仅用于PVC唱片和聚乙烯制品的预压成型，以及平面较大的热塑性塑件。（四）中空吹塑成型利用聚合物在粘流态下具有可塑性的特性，在冷却硬化前，利用压缩空气使熔融管定义：是把熔融状态的塑料管坯置于模具内，利用压缩空气吹胀、冷却制得具有一定形状的中空制品的方法。分类：三类拉伸吹塑挤出吹塑注射吹塑原理：应用：常用于各种液体包装容器的成型，如各种瓶、桶、罐、壶等，最常用原料是聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和热塑性聚酯等热塑性塑料。坯发生形变，并贴在模具内壁，经冷却硬化得到与模腔形状相同的制品。1.拉伸吹塑成型

是将注射成型的有底型坯置于模具内，先用拉伸杆进行轴向拉伸后再通入压缩空气吹胀成型的加工方法。塑件的透明度、冲击强度、表面硬度和刚性都有很大提高；主要用于PVC、PE、PP等塑料瓶的生产，典型产品如饮料瓶。

拉伸吹塑过程示意图(a)管状型坯;(b)纵向拉伸;(c)吹胀型坯;(d)脱出制品.2.挤出吹塑成型挤出吹塑成型的管坯是直接由挤出机挤出，并垂挂在安装于机头正下方的预先分开的型腔中；当下垂的型坯达到规定的长度后立即合模，并靠模具的切口将管坯切断；从模具分型面的小孔通入压缩空气，使型坯吹胀紧贴模壁而成型，保持压力，待制品在型腔中冷却定型后开模取出制品。挤出吹塑成型过程示意图(a)挤出机挤出管状型坯;(b)模具闭合;(c)吹胀型坯并保压、冷却;(d)开模，脱出制品1-挤出机;2-模具;3-型坯;4-吹管;5-塑料制品.3.注射吹塑成型

首先由注射机在高压下将熔融塑料注入注射模内，并在芯模（芯模是一端封闭、周壁带有微孔的空心的管状物）上形成适宜尺寸、形状和质量的管状型坯；然后打开注射模，将留在芯模上的热型坯移入吹塑模，合模后从芯模吹入压缩空气，吹胀型坯使紧贴模壁成型；最后保压并冷却定型，脱模后获得所需制品。优点：制品壁厚均匀，瓶口精密，废边料少。（五）塑件的结构工艺性

塑件的结构工艺性指塑件在成型加工时的难易程度。

塑件在结构设计时，应从以下3个方面考虑：（1）尽量选用成型工艺性能好且价格低的聚合物；（2）塑件的结构力求简单美观，易于成型，从而使模具的结构简化，制作成本降低；（3）对塑件加工精度和表面质量的要求不宜太高，否则会增加模具的制作费用。塑件的结构设计应遵循以下一般原则：1.应有一定的脱模斜度

为使塑件易于从模具中脱出，在设计时，与脱模方向平行的内、外表面应具有结构斜度，以利于脱模和抽芯。（a）不合理（b）合理脱模斜度2.壁厚应适当且均匀一致

避免塑件的壁太薄或太厚，否则会因收缩不均匀而产生内应力和变形，壁厚处易出现缩孔、气泡、凹陷等缺陷，如图所示。采用图b加强肋的设计，壁厚均匀不产生缩孔，塑件的壁厚一般为1～6mm。(a)(b)壁厚设计3.塑件结构应有过渡圆角

在塑件的内、外表面转角处，应采用圆角过渡，以避免塑件的应力集中，同时也避免了模具上的应力集中。一般，外圆弧的半径是壁厚的1.5倍，内圆弧的半径是壁厚的0.5倍。

加强肋的作用是在不增加壁厚的条件下，增加塑件的强度和刚度，避免塑件产生翘曲变形。其尺寸如图5-20所示，在设计时应注意以下几个方面：①加强肋与塑件壁连接处应采用圆弧过渡。②加强肋的高度应低于塑件高度0.5mm以上，如图5-21所示。4.加强肋的设计（a）不合理(b)合理图5－21加强肋高度的设计图5－20

加强肋的尺寸4.加强肋的设计③加强肋的厚度不应大于塑件的壁厚。④应避免肋板相互交叉，以免局部过厚而出现缩孔和气泡，如图5-22所示。⑤加强肋不应集中设置在大面积塑件中间，而应相互交错分布，以避免收缩不均匀而引起塑件变形或断裂，如图5-23所示。（a）不合理(b)合理图5－23加强肋的分布图5－22

肋板交叉的设计5．孔的位置要合理

在设计塑件上各种孔的位置时，应注意不影响塑件的强度，并尽量不增加模具制造的复杂性。例如，内孔形状应利于抽出型芯（图5-24），侧孔轴线应与脱模方向一致，以简化模具和便于抽出型芯（图5-25）(a)不合理(b)合理图5－24内孔(a)不合理(b)合理图5－25侧孔6.支承面的设计

以塑料制品的整个底面作为支承面是不稳定的。通常，采用有凸起的边缘或底角，对于宽底容器的底部则可设计成拱形面，如图5-26所示。（a）不合理(b)合理图5－26支承面的设计塑料瓶底部5.2工业橡胶及其成型

橡胶是一种高分子材料，以生胶为主要成分，加入适量的配合剂组成，是高聚物中具有高弹性的一种物质。一、常用工业橡胶

特点：具有高弹性，且弹性模量很低，且易于回复；

具有耐磨、绝缘、耐腐蚀、隔音和储能吸震等；

不透气，不透水。应用：广泛用于制作密封件、减震件、轮胎、电线电

缆等。

分类：按用途和使用量，合成橡胶可分为两大类，即

通用橡胶和特种橡胶1．通用橡胶主要制作轮胎、运输带、胶管、胶板、垫片、密封装置等，常用的有:丁苯橡胶、顺丁橡胶和氯丁橡胶。一、常用工业橡胶

（1）丁苯橡胶：以丁二烯和苯乙烯为单体共聚而成，具有良好的耐磨性、耐热性和耐老化性，价格低；主要用于制造轮胎、胶带、胶管及生活用品。（2）顺丁橡胶：由丁二烯聚合而成，其弹性、耐磨性和耐寒性均优于天然橡胶，是制造轮胎的优良材料；

缺点：强度较低，加工性能差；主要用于制造轮胎、胶带、弹簧、减震器、耐热胶管、电绝缘制品等。（3）氯丁橡胶：由氯丁二烯聚合而成，力学性能与天然橡胶相似，但耐油、耐磨、耐热、耐燃烧、耐溶剂和耐老化性能均优于天然橡胶，有“万能橡胶”之称，既可作为通用橡胶双可作为特种橡胶。

缺点：耐寒性较差（-35℃），密度较大（1.23g/cm3），生胶稳定性差，价格较高，主要用于制造电线、电缆的包皮、胶管、输送带等。一、常用工业橡胶

（1）丁腈橡胶：具有优异的耐油性。（2）硅橡胶：耐高、低温。（3）氟橡胶：是以碳原子为主链、含有氟原子的高聚物，具有很高的化学稳定性，在酸、碱及强氧化剂中的耐蚀性能居各类橡胶之首。

缺点：价格昂贵，耐寒性和加工性能差。

应用：主要用于高级密封件、高真空密封件和化工设备中的里衬，火箭和导弹的密封垫圈。

2.特种橡胶特种橡胶是用于在特殊条件下工作的橡胶制品。常用的有丁腈橡胶、硅橡胶和氟橡胶。5.2工业橡胶及其成型

橡胶制品的原料主要由生胶、配合剂和增强材料组成，其生产工艺过程主要包括：原材料准备→塑炼→混炼→成型→硫化→修整→检验。橡胶制品成型的基本工艺流程框图二、橡胶成型

橡胶成型方法按模具结构和压制工艺的不同，可以分为：压制成型、压延成型和挤出成型。（一）压制成型原理：将经过塑炼和混炼预先压延好的胶坯，按一定规格和形状下料后直接加入到压制模的型腔中，合模后在液压机上按规定的工艺条件压制，使胶料在加热、加压下塑性流动充填模腔，再经一定时间完成硫化后脱模，最后清理毛边、检验，获得所需橡胶制品。工艺流程：

生胶→塑炼→混炼→制坯→模压硫化→修边→检验→制品3.设备：平板硫化机、橡胶压制模具压制模具的结构与一般塑料压塑模相同，但需设置测温孔，以便控制硫化温度；模腔周围应设置流胶槽，以排出多余胶料。设备成本较低，模具结构简单，操作方便，制品的致密性好，适于制作各种橡胶制品、橡胶与金属或织物的复合制品，如橡胶垫片、密封圈等。（二）压延成型1.设备：压延机。2.工艺过程：压延成型是将经过混炼的胶料通过压延机上的一对或数对相对旋转的辊筒，使胶料在辊筒间隙被压延，产生塑性变形，制成具有一定厚度的胶片，完成胶料贴合，以及使骨架材料（纺织材料或金属材料）通过贴胶、擦胶制成片状半成品的工艺过程，主要包括压片、贴合、压型、贴胶和擦胶等工艺。3.特点：生产过程连续，生产效率高；制品厚度尺寸精确，表面光滑，内部紧实；但其工艺条件需严格控制，操作技术要求较高。4.应用：主要用于制作胶片和胶布。（三）挤出成型

挤出成型又称压出成型，所用设备及加工原理与塑料的挤出基本相同，是橡胶加工成型的一个基本工艺。1.原理：挤出成型是在挤出机中对胶料加热与塑化，使高弹性的胶料在挤出机筒壁和螺杆或柱塞的相互作用下，受到剪切、混合和挤压不断地向前移送，并借助机头口型制成各种断面形状和尺寸的半成品，以达到初步造型的目的。2.特点：设备结构简单，操作简便，生产率高，工艺适应性强，占地面积小；但制品断面形状较简单且精度较低，3.应用：适于制造各种断面形状和尺寸的半成品，广泛用于轮胎胎面、内胎，胶管内外层胶，电线、电缆外套，以及各种复杂断面形状的半制品。（四）注射成型注射成型是将胶料加热成熔融态并施以高压从密闭室压入闭合模具，在模具中加热硫化，然后从模具取出获得所需制品的工艺方法。1.设备：在专门的橡胶注射机上进行常用有立式和卧式螺杆或柱塞式注射机。2.工艺过程：包括胶料的预热塑化、注射、保压、硫化、脱模和修边等。3.工艺参数：主要有料筒温度、注射温度、模具温度、注射压力和成型时间。4.特点：硫化周期短，硫化质量均匀；制品尺寸精确，质量稳定；生产效率高，可一次成型外形复杂、带有嵌件的橡胶制品。5.应用：主要用于生产密封圈、减震垫和鞋类等。5.3工业陶瓷及其成型

陶瓷材料熔点高（2000℃以上），具有极高的化学稳定性和尺寸稳定性，良好的电绝缘性，少数陶瓷还具有半导体的特性，高温下不易氧化，并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。因脆性较大，使其应用范围受到限制。一、常用工业陶瓷

工业陶瓷主要用于制作耐高温、耐磨元件、绝缘材料、高硬度耐磨材料及各种功能材料，一般可分为普通陶瓷和特种陶瓷。一、常用工业陶瓷（一）普通陶瓷

普通陶瓷以天然的硅酸盐矿物为原料，经粉碎、成型和烧结等过程制成。这类陶瓷坚硬，绝缘性和耐腐蚀性极好，且工艺简单，成本低廉，但脆性大。普通陶瓷主要用于日用品、建筑、卫生，以及低压和高压电瓷、耐酸和过滤制品等。（二）特种陶瓷

特种陶瓷又称为现代陶瓷、精细陶瓷或高性能陶瓷，包括氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷。1.氧化铝（刚玉）陶瓷：主要成分Al2O3，少量SiO2。实际生产中，氧化铝陶瓷按Al2O3含量可分为75瓷、95瓷和99瓷。其中，Al2O3含量越高，玻璃相越少，气孔也越少，性能越好，但工艺变得复杂，成本提高。氧化铝陶瓷具有高的硬度和高温强度，熔点达2050℃，耐磨性、抗氧化性和电绝缘性好；其最大缺点是脆性大，抗冲击性和抗热震性差。

应用：可用于制作磨削砂轮、高速切削及难加工材料的切削刃具，以及耐磨轴承、金属拔丝模具、内燃机火花塞、化工用泵和阀门等零件，但不适于有温度急变的场合。（二）特种陶瓷

2.碳化硅陶瓷：最大特点是高温强度高，在1400℃时抗弯强度仍可达500MPa～600MPa；具有很好的导热性、热稳定性、耐蚀性和耐磨性，热膨胀系数很小，在900℃～1300℃时可慢慢氧化。应用：主要用于制作加热元件、石墨表面保护层、砂轮和磨料，以及高温轴承、高温交换器、各种泵的密封圈和核燃料的包封材料。（二）特种陶瓷（二）特种陶瓷

3.氮化硅（Si3N4）陶瓷硬度高，摩擦系数低，有自润滑作用，是优良的减摩耐磨材料；耐各种无机酸（氢氟酸除外）、碱溶液腐蚀，可抵抗熔融非铁金属的浸蚀，是优良的耐腐蚀材料；同时，具有很好的抗热振性，热膨胀系数小，是优良的高温结构材料。

应用：可用于制作在腐蚀介质中工作的机械零件，如耐磨密封环、高温轴承、燃气轮机叶片、难切削材料的刀具、冶金容器和管道等。（二）特种陶瓷4.氮化硼（BN）陶瓷

氮化硼有六方和立方晶体结构两种。六方氮化硼的结构与石墨相似，性能也相近，故又称“白石墨”，硬度低，可进行各种切削加工,导热性和耐热性好，有自润滑性，高温下绝缘和耐腐蚀性好；可用于高温耐磨材料和电绝缘材料、耐火润滑剂等，如高温容器、高温润滑轴承、玻璃成型模具等。

应用：立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，可用作金刚石的代用品，制作切削刀具、高温模具和磨料等。二、陶瓷成型

陶瓷成型指将陶瓷坯料制成具有一定形状和规格的坯体，坯体再经上釉、烧结等工序制成陶瓷制品，因此陶瓷成型的方法就是坯体的成型方法。陶瓷制品大多是烧结陶瓷，采用粉体成型。工艺过程一般包括：粉体制备、坯体成型、坯体干燥和烧结4个步骤。（一）粉体的制备

粉体：陶瓷成型的主要原材料高质量的粉体应具备的特性：（1）粒度均匀，平均粒度小；（2）颗粒外形圆整；（3）颗粒聚集倾向小纯度高、成分均匀；等。制备方法：机械粉碎法物理化学法。两大类1.机械粉碎法

通常是将粗粒的原材料粉碎而获得细粉，粉碎过程中基本不发生化学反应，但会混入杂质，并且不易获得粒径在1μm以下的微细颗粒。常用方法有球磨法、研磨法、雾化法、超声波粉碎法等。2.物理化学法通过物理或化学作用改变材料的化学成分或聚集状态而获得粉体，其特点是粉体的纯度和粒度可控，均匀性好，颗粒微细，并可实现粉体颗粒在分子级水平上的复合和均化；主要方法有电解法、还原法、沉积法、水解法、化合反应法等。（二）坯体的成型成型：是将陶瓷粉体加入