材料成型技术与基础全套电子非金属材料及其成形.pptx

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1、非金属材料内容非金属材料内容非金属材料内容非金属材料内容第十章非金属材料及其成形第1页/共79页 高分子材料内容高分子材料内容高分子材料内容高分子材料内容第十章非金属材料及其成形第2页/共79页10.1 塑料的组成及特点塑料的组成及特点1塑料的组成塑料的主要成分是合成树脂（为各种单体通过聚合反应合成的高聚物）+填料或增强剂（如木粉、碎布、纤维等）+各种添加剂（增塑剂固化剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、阻燃剂等）。2塑料的特性密度小、耐腐蚀、绝缘、耐磨、减摩、成形性好3常用的工程塑料1）热塑性塑料聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、ABS塑料、聚酰胺（PA）、聚甲醛

2、（POM）、聚碳酸脂（PC）、聚四氟乙烯（F-4）2）热固性塑料酚醛塑料（PF）、氨基塑料（UF）、环氧塑料（EP）第十章非金属材料及其成形第3页/共79页塑料制品的简单生产流程图塑料生产塑料制品生产原料树脂塑料塑料制品塑塑料料制制品品的的简简单单生生产产流流程程图图 第十章非金属材料及其成形第4页/共79页塑料制品生产系统的组成塑料制品生产系统的组成塑料制品生产系统的组成塑料制品生产系统的组成 成形注射成形压制成形挤出成形吹塑成形压延成形发泡成形热成形其它成形机械加工切削抛光转鼓滚光连接其它修饰涂盖金属 彩饰 其它焊接粘接机械连接第十章非金属材料及其成形第5页/共79页10.1.1 工程塑料

3、的成形性能及其影响因素工程塑料的成形性能及其影响因素第十章非金属材料及其成形粘度及其影响因素收缩性 吸湿性 塑料中各种添加剂对水的敏感程度叫做吸湿性。定向作用 塑料中的细而长的纤维状填料（如木粉、短玻璃纤维等）和聚合物本身，成形时会顺着流动的方向做平行的排列这种排列称为定向作用。其它第6页/共79页粘度及其影响因素粘度及其影响因素塑料的物理聚集状态可归纳为结晶态、玻璃态、高弹态和粘流态，工程塑料在成形过程中，绝大多数是处于粘流态。因为塑料在这种状态下易于流动和变形。而其粘度越高，则流动性和变形能力越差。影响塑料粘度的主要因素有：聚合物分子量的影响聚合物的分子量越大，缠结程度越严重，流动时所受的

4、阻力越大，则聚合物熔体的粘度越高。注射成形要求粘度低，挤压成形要求粘度高，吹塑成形要求中等粘度。温度的影响温度升高，降低聚合物的粘度。但是，不同聚合物熔体对温度的敏感性不完全相同。剪切速率的影响聚合物熔体的粘度随剪切应力（或剪切速率）的增加而降低。但不同聚合物熔体的粘度对剪切作用的敏感程度不一样。压力的影响聚合物熔体的粘度随压力的增大而升高。第十章非金属材料及其成形第7页/共79页其它其它其它其它 塑料在成型过程中聚合物熔体的流动除表现粘性流动和变形外，还不同程度呈现出弹性变形。一个明显的实例就是塑料在挤压时的出模膨胀现象，这种现象在低分子液体中不会出现。弹性变形对塑料的成型加工有很大的影响，

5、它将影响制品或型坯的尺寸稳定性，表面光滑程度等。d0-出口部分口模的内径d1-挤出物膨胀后的直径挤压塑料时的出模膨胀现象第十章非金属材料及其成形第8页/共79页10.1.2 工程塑料的成形方法工程塑料的成形方法注射成形压制成形层压成形挤出成形吹塑成形压延成形热成形浇铸成形发泡成形第十章非金属材料及其成形第9页/共79页注射成形注射成形注射成形(注射模塑或注射法)的特点注射成形过程注射成形设备第十章非金属材料及其成形第10页/共79页 注射成形是热塑性塑料的重要成型方法之一。几乎所有热塑性塑料都可以用注射法成型。近年来注射成形已成功地用于某些热固性塑料的成形。注射成型具有成型周期短，生产率高，能

6、一次成形空间几何形状复杂、尺寸精度高、带有各种嵌件的塑料制品，对各种成型塑料的适应性强，生产过程易于实现自动化等优点。注射成形的特点注射成形的特点注射成形的特点注射成形的特点第十章非金属材料及其成形第11页/共79页注射成形过程注射成形过程注射成形过程注射成形过程 注射成形过程是将粒状或粉状塑料从注射机的料斗送进加热的料筒，经加热熔化至粘流态后，由柱塞或螺杆的推动而通过料筒端部的喷嘴并注入温度较低的闭合塑模中，充满塑模的熔料在受压的情况下，经冷却固化后即可保持塑模型腔所赋予的形状，最后松开模具顶出制品。第十章非金属材料及其成形第12页/共79页注射成形的设备注射成形的设备注射成形的设备注射成形

7、的设备注射成形的设备是注射机注射成形的设备是注射机。有柱塞式和螺杆式两种型式。它们的功能有两个：其一是加热塑料，使塑料达到粘流状态；其二是对塑料熔体施加压力，使其射出充满模具型腔。柱塞式注射机结构简单，但存在控制温度和压力较困难、熔化不均匀、注射压力损失大、注射容量有限等不足，现已逐步被螺杆式注射机取代，螺杆式注射机具有加热均匀、塑料可在料筒内得到良好的混合和塑化、注射量大等优点。在选用注射机类型时应根据实际情况而定。生产60克以下的小型塑料制品多选用柱塞式注射机，而那些粘度对温度敏感性大的塑料、流动性差的塑料，以及大、中型塑料制品的生产多选用移动式螺杆注射机。注射机的规格大小以最大注射容量表

8、示。通常该注射容量可用重量表示。如聚苯乙烯的密度为1.05g/cm3，近似于1.0g/cm3，若注射容量为60，则表示该机的最大注射量为60克聚苯乙烯。柱塞式注射机螺杆式注射机第十章非金属材料及其成形第13页/共79页注射机和塑模的剖面图注射机和塑模的剖面图注射机和塑模的剖面图注射机和塑模的剖面图请看动画注射机和塑模的剖面图第十章非金属材料及其成形第14页/共79页动画第15页/共79页注射模结构注射模结构注射模结构注射模结构第十章非金属材料及其成形第16页/共79页压制成形及其特点压制成形及其特点压制成形及其特点压制成形及其特点压制成形又称压缩成型或模压成形，是塑料加工中最传统的工艺方法。压

9、制成形通常用于热固性塑料的成形。因为热塑性塑料在压制时模具需要交替地加热与冷却，生产周期长，故热塑性塑料的成形常以注射成形更为经济，只有在成形较大平面的热塑性塑料制品时才采用压制成形方法。压制成形的主要特点是：设备和模具结构简单，投资少，可以生产大型制品，尤其是有较大平面的平板类制品，也可以利用多槽模大量生产中、小型制品。制品的强度高。但压制成形的生产周期长，效率低，劳动强度大，难以实现自动化。第十章非金属材料及其成形第17页/共79页压制成形过程压制成形过程 热固性塑料压制成形是将粉状、粒状或纤维状的热固性塑料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压，在温度和压力作用下，热固性塑料转为熔融的

10、粘流态，并在这种状态下流满型腔而取得型腔所赋予的形状，随后发生交联反应，分子结构由原来线型分子结构转变为网状分子结构，塑料也由粘流态转化为玻璃态，即硬化定型成塑料制品，最后脱模取出制品。压制成形过程示意图第十章非金属材料及其成形第18页/共79页压制成形主要设备压制成形主要设备压制成形主要设备是压机和模具.压机多数为液压机，吨位自几十吨至几百吨不等。压制成形用的模具按其结构特征可分为三类；溢式、不溢式和半溢式模具，其中以半溢式模具用得最多。下图为溢式塑模示意图.溢式塑模闭模后多余的塑料将从溢料缝溢出并与型腔内部的塑料仍有连接，脱模后就附在制品上成为毛边。该种模具适于压制扁平或近于碟型的制品。加

11、料量不作精确要求，只要稍有盈余便可。第十章非金属材料及其成形第19页/共79页不溢式塑模示意图不溢式塑模示意图不溢式塑模示意图不溢式塑模示意图第十章非金属材料及其成形第20页/共79页半溢式塑模示意图半溢式塑模示意图半溢式塑模示意图半溢式塑模示意图无支承面半溢出式塑模示意图第十章非金属材料及其成形第21页/共79页层压成形层压成形层压成形层压成形 层压成形是指用成叠的、浸有或涂有树脂的片状底材，在加热和加压下制成坚实而又近于均匀的板状、管状、棒状等简单形状塑料制品的成型过程。因此方法涉及的物料除聚合物外还有诸如纸张、木材等材料，故将此内容放在后续的复合材料一节中详叙。第十章非金属材料及其成形第

12、22页/共79页挤出成形挤出成形挤出成形挤出成形挤出成形又称挤塑成形。主要用于生产棒材、板材、线材、薄膜等连续的塑料型材.。挤出成形过程总体可分两个阶段：第一阶段是使固态塑料塑化（即使塑料转变成粘流态）并在加压情况下使其通过特殊形状的口模而成为截面与口模形状相似的连续体；第二阶段是用适当的处理方法使挤出具有粘流态的连续体转变为玻璃态的连续体，即得到所需型材或制品。挤出成形适用于热塑性塑料，而且采用干法塑化和螺杆式挤出机。成形特点是：成形过程是连续的，生产率高，制品内部组织均衡致密。尺寸稳定性高，模具结构简单，制造维修方便，成本 低。此外，挤出成形工艺还可用于塑料的着色、造粒和共混改性等。第十章

13、非金属材料及其成形第23页/共79页挤出成形过程挤出成形过程挤出成形过程挤出成形过程第十章非金属材料及其成形第24页/共79页吹塑成形吹塑成形吹塑成形吹塑成形吹塑成形的特点吹塑成形设备吹塑成形过程第十章非金属材料及其成形第25页/共79页吹塑成形特点及设备吹塑成形特点及设备吹塑成形特点及设备吹塑成形特点及设备 吹塑成形包括注射吹塑成形和挤出吹塑成形两种。它是借助压缩空气，使处于高弹态或粘流态的中空塑料型坯发生吹胀变形，然后经冷却定型获得塑料制品的方法。塑料型坯是用注射成形或用挤出成形生产的。吹塑成形的设备是注射机、挤出机、模具及模具中的冷却系统。第十章非金属材料及其成形第26页/共79页吹塑成

14、形过程（静态）吹塑成形过程（静态）吹塑成形过程（静态）吹塑成形过程（静态）第27页/共79页吹塑成形过程（动态）吹塑成形过程（动态）吹塑成形过程（动态）吹塑成形过程（动态）第十章非金属材料及其成形第28页/共79页压延成形压延成形压延成形压延成形压延成形及生产过程压延成形设备压延成形的特点第十章非金属材料及其成形第29页/共79页第十章非金属材料及其成形压延成形及生产过程压延成形及生产过程压延成形及生产过程压延成形及生产过程压延成形是将已加热塑化的接近粘流温度的热塑性塑料通过一系列相向旋转的水平辊筒间隙，并在挤压和延展作用下成为规定尺寸的连续片状制品的成型方法。压制成形的原材料大多是热敏性非晶

15、态塑料，其中用得最多的是聚氯乙烯。压延软质聚氯乙烯薄膜时，如果将布或纸张随同薄膜一起压延成形，则薄膜就会粘在布或纸张上，所得制品为涂层布，也就是人造革或塑料墙纸。这种成型方法称为压延涂层法。压延成形主要包括以下过程：配制塑料 塑化塑料 向压延机供料 压延 牵引 轧花 冷却 卷取 切割第30页/共79页压延成形设备压延成形设备压延成形设备压延成形设备 压延成形的主要设备是压延机、挤压机和辊压机。根据辊筒数目，压延机有双辊、三辊、四辊、五辊、六辊。双辊压延机主要用于原材料的塑炼和压片。压延成形常以三辊或四辊压延机为主。三辊压延机辊筒的排列方式有I型、三角型等几种，四辊压延机辊筒的排列方式有I型、倒

16、L型、正Z型、斜Z型等。压延机辊筒排列形式辊筒的结构第31页/共79页热成形热成形热成形热成形热成形是利用热塑性塑料的片材作为原料来制造塑料制品的一种塑料成型方法。原料片材可用浇铸、压延或挤出等方法获得。因此，热成型可以认为是二次成型。热成型的过程是：先将裁成一定尺寸和形状的塑料片材夹在框架上，塑料片材被加热至热弹状态，然后借助施加的压力使塑料片材贴近模具的型面，得到与模 具 型 面 相 仿 的 形 状，经 冷 却 脱 模 后 获 得 制 品。各种热成型方法主要包括5个基本内容：片材的夹持、片材的加热、成型、冷却和脱模。热成型适应的塑料种类有各种类型的聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、AB

17、S、聚丙稀，聚酰氨、聚碳酸脂和聚对苯二甲酸乙二酯等。与注射成型相比热成型的特点是生产率高（如采用多槽模生产时，生产速度可达1500件/分钟），设备投资少，能生产面积大的塑料制品。缺点是后续加工工序多，成本高。第十章非金属材料及其成形第32页/共79页浇铸成形浇铸成形浇铸成形浇铸成形塑料的浇铸成形是借鉴液态金属浇铸成型的方法而形成的。其成型过程是将已准备好的浇铸原料（通常是单体经初步聚合或缩聚的浆状物或聚合物与单体的溶液等）注入一定的模具中并使其固化（完成聚合或缩聚反应），从而获得与模具型腔相吻合的塑料制品。浇铸时原料是在重力作用下充满型腔的，故称为静态浇铸成型。若改变原料的受力形式，又可发展成

18、其它的浇铸成型方法，如嵌铸成型、离心浇铸成型、搪塑和滚塑成型等。浇铸成型的生产特点是：投资小（因浇铸成型时不施加压力，对模具和设备的强度要求不高），产品内应力低，对产品的尺寸限制较小，可生产大型制品。缺点是成型周期长，制品的尺寸准确性较低。第十章非金属材料及其成形第33页/共79页发泡成形发泡成形发泡成形发泡成形发泡成形用来生产泡沫塑料。所谓泡沫塑料是以树脂为基础而内部具有许多微孔性气体的塑料制品，又称多孔塑料或微孔塑料。泡沫塑料常被用作绝热、绝缘、吸震、隔音、漂浮材料等。泡沫塑料的发泡方法有物理发泡、化学发泡和机械搅拌发泡三种。泡沫塑料根据其弹性模量的大小可分为软质泡沫塑料、半硬质泡沫塑料和

19、硬质泡沫塑料。在23和50%相对湿度时弹性模量大于7000Pa 的泡沫塑料称为硬质泡沫塑料，小于700Pa的称为软质泡沫塑料，介于7000700Pa的称为半硬质泡沫塑料。应该注意，即使弹性模量相当的泡沫塑料，其它力学性能可能有较大的差别。泡沫塑料也可根据密度分为低发泡、中发泡和高发泡泡沫塑料。低发泡泡沫塑料密度大于0.4g/cm3；中发泡泡沫塑料密度在0.10.4g/cm3之间；高发泡泡沫塑料密度小于0.1g/cm3。常用于制造泡沫塑料的树脂有：聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨脂、脲甲醛、环氧等。第34页/共79页塑料的机械加工和修饰塑料的机械加工和修饰机械加工修饰 转鼓滚光 磨削和抛光 化学

20、电镀 真空镀膜 塑料的烫印 塑料的涂饰第十章非金属材料及其成形第35页/共79页工程塑料的成形工艺工程塑料的成形工艺工程塑料的成形工艺工程塑料的成形工艺注射成形工艺压制成形工艺第十章非金属材料及其成形第36页/共79页注射成形工艺注射成形工艺注射成形工艺注射成形工艺注射成形工艺过程包括成型前的准备、注射过程和制件的后处理。成形前的准备：清洗注射机，喷涂脱膜剂，烘干物料注射过程：温度（料筒温度高于Tf低于Td或高于Tm低于Td,且 料 筒 温 度 分 布 不 均 匀“前 高 后 低”；喷 嘴 温 度-应略低于料筒最高温度;模具温度一般在4060范围内;）、压力(有塑化压力和注射压力两种)、时间（

21、包括注射时间充模和保压时间、模内冷却时间和其它时间，其中充模时间10S保压时间为20120S，冷却时间为30120S）工艺参数后处理：主要包括退火处理（在使用温度以上1020或低于塑料的热变形温度1020的加热液体介质中或烘箱内放置一定时间）和调湿处理（将刚脱模的聚酰胺类塑料制品放入热水中进行调湿处理，可隔绝空气，防止高温氧化，加速达到吸湿平衡。）第十章非金属材料及其成形第37页/共79页部分塑料注射成形工艺参数部分塑料注射成形工艺参数塑料塑料料筒温度料筒温度/喷嘴温度喷嘴温度/模具温度模具温度/注射压力注射压力/MPa聚乙烯聚乙烯200270200240509070150聚丙烯聚丙烯2102

22、80200260507070120聚苯烯聚苯烯180260200230406080150ABS180260200230509080150聚酰胺聚酰胺230260210230406090140聚碳酸酯聚碳酸酯28032026027080100100150聚甲基丙烯聚甲基丙烯酸甲酯酸甲酯2102402002204070100150第十章非金属材料及其成形第38页/共79页压制成形工艺压制成形工艺压制成形过程包括安放嵌件、加料、闭模、排气、硬化和脱模等几个阶段，主要工艺参数有压制压力、温度和时间等。其预处理和后处理内容与注射成形相似。部分热固性塑料压制成形的工艺参数塑料类型塑料类型压制压力压制压力/

23、MPa压制温度压制温度/酚醛酚醛742146180脲甲醛脲甲醛1456135155环氧树脂环氧树脂0.714145200有机硅塑料有机硅塑料756150190第十章非金属材料及其成形第39页/共79页10.2 橡胶的组成及特点橡胶的组成及特点1橡胶的组成：橡胶主要由生胶和各种配合剂（硫化剂、填充剂、软化剂、防老化剂和发泡剂）组成。2橡胶的特点：高弹性、高回弹性、高强度、高耐磨性、但耐热性差、耐寒性差（遇高温发粘、遇冷发脆）、在溶剂中会溶解3常用橡胶天然橡胶合成橡胶（丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）、）特种橡胶（丁晴橡胶（NBR）、硅橡胶）第十章非金属材料及其成形第40页/共79页橡胶制品的

24、成形方法橡胶制品的成形方法橡胶制品的成形方法橡胶制品的成形方法橡胶制品的成形与工程塑料制品的成形有很多相似之处。橡胶的成形若按生产设备的不同可分为在平板硫化机中模压成形和在注射机中注射成形两大类；若按成形方法分，主要有压制成形、压铸成形、注射成形和挤出成形。其中的在平板硫化机中压制成形由于成形模具和设备简单，通用性强，故应用最广。成形过程：先将混炼过的胶料成形为具有和制品形状相似的半成品胶料，然后根据模具型腔的形状、尺寸大小对半成品胶料进行称重并将定量的半成品胶料置于模具型腔中，使模具在平板硫化机或液压机中受热受压（或直接注入模具型腔），保压一段时间后，橡胶分子经过由线形结构变成网状结构的交联

25、反应而定型获得所需的橡胶制品。第十章非金属材料及其成形第41页/共79页10.3 10.3 胶粘剂的胶粘工艺胶粘剂的胶粘工艺胶粘剂的胶粘工艺胶粘剂的胶粘工艺胶粘剂可以胶接塑料制品，还可以在金属金属、塑料金属金属陶瓷等各类同种或异类材料之间进行胶接。胶接技术已逐步替代传统的连接技术焊接、铆接、螺栓连接等。胶接技术的特点：可以胶接任何材料、各种形状截面的零部件；应力分布均匀，不存在局部高应力区，受振时胶接处不会遭受破坏，耐疲劳强度高；胶接件表面光滑，密封性好；经胶接的零部件可以获得某些特殊性能，如导电性、绝缘性、导热性、导磁性等；胶接工艺简单，生产率高，成本低。有机胶胶接强度较低，耐温性差，易老化

26、失效。胶接剂的分类：按化学类型分：有机胶接剂和无机胶接剂。按外观形态分：糊状、粉状、胶棒、胶带、溶剂型胶液和液态胶。按用途分：结构胶、非结构胶、特种胶。按胶接工艺分：厌氧胶、热溶胶、常温固化胶、中温固化胶和高温固化胶。第十章非金属材料及其成形第42页/共79页胶粘剂的种类胶粘剂的种类胶粘剂的种类胶粘剂的种类1.有机胶粘剂 环氧胶粘剂、改性酚醛树脂2.无机胶粘剂 磷酸型、硼酸型、硅酸型无机胶结剂 无机胶粘剂与有机胶粘剂相比较，有以下特点：耐热性高，可长期在8001000是温度下使用，并保持一定强度。有机胶结剂无法做到。接头强度高（抗剪强度可达100Ma，抗拉强度可达22Ma）。低温性能较好，在1

27、96下使用，强度基本上不变化。良好的耐候性、耐水性和耐油性。而耐酸性、耐碱性较差。第十章非金属材料及其成形第43页/共79页胶接方法的基本工艺过程胶接方法的基本工艺过程1）接头设计根据零部件的结构、受力特征和使用的环境条件进行接头的形式、尺寸的设计。2）选择胶接剂3）表面处理对于胶接接头的强度要求较高、使用寿命要求较长的被胶接物，应对其表面进行胶接前的处理，如机械打毛、清洗等。4）配胶将组成胶接剂的粘料、固化剂和其他助剂按所需比例均匀搅拌混合，有时还需将他们在烘烤箱或红外线灯下预热至4050。5）装配与涂胶将被胶接物按所需位置进行正确装配或涂胶（有的涂胶在装配前），涂胶的方法有涂刷、辊涂、刀刮

28、、注入等。6）固化在一定的温度和压力下进行固化。第十章非金属材料及其成形第44页/共79页胶接接头设计胶接接头设计第十章非金属材料及其成形第45页/共79页胶接剂的选择原则胶接剂的选择原则胶接剂的选择原则胶接剂的选择原则1）根据被胶接物的材料种类、性质和受力情况进行选择。大多数胶接剂对金属材料的胶接有较好的适应性，对不同材料间的胶接应考虑它们的热膨胀系数和固化温度，应选择两种材料都适用的胶接剂。受力大的，应选择强度高的胶接剂，如环氧结构胶、聚氨脂等。2）根据被胶接物的形状、结构和施工条件等情况进行选择。热塑性塑料、橡胶制品和电器零件等不能经受高温；大型零件移动搬运困难，加热不便，应避免选择高温

29、固化胶。一些薄而脆的零件，一般不能施加压力，不应选用加压固化胶。在流水线上应选用室温快干胶。在多道不同温度的加工过程中，前道胶接工序应采用耐温性高的胶接剂，后道胶接工序采用耐温性低的胶接剂。3）应考虑经济性和安全性。在其他条件许可的前提下，应尽可能选择成本低、施工方便、低毒或无毒的胶接剂。第十章非金属材料及其成形第46页/共79页10.4 陶瓷及陶瓷性能陶瓷及陶瓷性能1常用工业陶瓷传统陶瓷（普通陶瓷）近代陶瓷（特种陶瓷）氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷金属陶瓷氧化物基金属陶瓷、碳化物基金属陶瓷、钢结硬质合金2陶瓷材料的性能弹性模量高、硬度高、塑性差、脆性大熔点高、耐热性好、导热性小（绝缘）导

30、电性变化范围大耐蚀性好氧化铝透明陶瓷第十章非金属材料及其成形第47页/共79页10.5 工业陶瓷的成形工业陶瓷的成形陶瓷生产过程是将配制好的符合要求的坯料用不同成形方法制造出具有一定形状的坯体、坯体经干燥、施铀、烧成等工序，最后得到陶瓷制品。陶瓷成形基础：常见的坯体成形方法有可塑成形、注浆成形、和压制成形等。可塑泥团的成形性能要求：长期保持塑性状态，易于流动和变形。泥浆的成形性能要求：流动性好（固相含量低、温度高）、吸浆速度快、脱模性好、挺实能力高、加工性好。压制用粉料的成形性能要求：流动性高。调整坯料成形性能的添加剂：解凝胶、结合剂、润滑剂第十章非金属材料及其成形第48页/共79页10.6

31、陶瓷成形方法陶瓷成形方法注浆法根据成形压力的大小和方式的不同，可分为基本注浆法、强化注浆法、热压铸成形法和流延法等。其中，基本注浆法有空心注浆法和实心注浆法两种，所用模型为石膏模型。可塑成形法有旋压成形、滚压成形、塑压成形、注射成形和轧膜成形等几种类型。压制成形是将含有一定水分的粒状粉料填充到模具中，使其在压力下成为具有一定形状和强度的陶瓷坯体的成形方法。有干压成形（含水量7%）、半干压成形（含水量7%15%）和特殊的压制成形方法（如等静压粉料中的含水量可低于3%。第十章非金属材料及其成形第49页/共79页空心注浆法示意图空心注浆法示意图第十章非金属材料及其成形第50页/共79页实心注浆法示意

32、图实心注浆法示意图第十章非金属材料及其成形第51页/共79页流延机加料部分结构示意图流延机加料部分结构示意图第十章非金属材料及其成形第52页/共79页滚压成形示意图滚压成形示意图第十章非金属材料及其成形第53页/共79页塑压成形示意图塑压成形示意图+送压缩空气-抽真空第十章非金属材料及其成形第54页/共79页注射成形注射成形陶瓷的注射成形与工程塑料的注射成形过程相似。但陶瓷注射成形的坯料是由不含水的陶瓷瘠性粉料与结合剂（热塑性树脂）、润滑剂、增塑剂、等有机添加物（含量一般为20%30%）按一定比例加热混合，干燥固化后经粉碎造粒而成。经注射成形获得的坯料在烧结前要进行脱脂处理（即清除坯料中的有机

33、添加物）。脱脂时间为2496h。注射成形设备主要是柱塞式或螺杆式注射机，成形模具采用高强度的金属模。第十章非金属材料及其成形第55页/共79页轧膜成形轧膜成形轧膜成形方法与金属板料轧制相似，是生产薄片瓷坯的成形工艺之一。可轧制1mm以下的坯片，常见的是0.15mm左右的坯片。主要应用与电子陶瓷工业中的瓷片电容、电路基片等坯体的轧制。轧膜用的坯料是由瘠性粉料和塑化剂组成，制坯过程是将预烧过的瘠性粉料磨细过筛，掺入塑化剂并搅拌均匀。然后倒在轧膜机上进行混炼（使粉料与塑化剂充分混合），在混炼过程中不断吹风，使塑化剂中的溶剂逐渐挥发，形成较厚的膜片，这个过程也叫粗轧。粗扎后的膜片再经过反复的轧炼，直到

34、达到所要求的厚度为止而成为坯片。轧好的坯片应存放在一定湿度的环境中，以防坯片干燥脆化，还便于冲切。第十章非金属材料及其成形第56页/共79页10.7 复合材料及性能复合材料及性能由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，经人工合成的材料称为复合材料。1复合材料的分类：纤维增强复合材料、层合复合材料、颗粒复合材料2复合材料的性能特点：比强度高、比模量高、疲劳强度高、减震性能好第十章非金属材料及其成形第57页/共79页东南大学远程教育东南大学远程教育材料与成形技术基础第五十七讲主讲教师：何红媛第58页/共79页复合材料的成形复合材料的成形复合材料的组成有两类物质：一类作为基体材料，形成几何形状并起

35、粘接作用（如金属、陶瓷、树脂等），另一类作为增强材料（如一维的纤维、二维的片材、三维的颗粒料）起提高强度和韧性的作用。复合材料的种类有：金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基纤维增强复合材料（简称玻璃钢）等三种。玻璃钢的成形方法有手糊成形、层压成形、模压成形、缠绕成形、挤出成形和注射成形（热塑性玻璃钢可借用工程塑料的挤出成形和注射成形方法）、挤拉成形等。金属基复合材料的成形方法有扩散结合法、熔融金属渗透法、等离子喷涂法等第十章非金属材料及其成形第59页/共79页手糊成形手糊成形手糊成形是指用不饱和聚酯树脂或环氧树脂将增强材料粘接在一起的成形方法。有手糊法成形、喷射成形和袋压成形等三种。手糊法成

36、形示意图树脂（引发剂）手动压辊玻璃纤维增强材料胶衣层脱膜剂模具第十章非金属材料及其成形第60页/共79页手糊成形工艺手糊成形工艺手糊成形工艺手糊成形工艺手糊成形的环境温度应保持在15以上，最好在2530范围内，糊制完一般在常温下固化24h后才能脱模，脱模后制品的强度在一定时间内会随时间的延长而增加，提高温度可使强度达到最高值的时间缩短。手糊的模具材料主要有：木材、石蜡、水泥、金属、石膏、玻璃钢、陶土等。模具类型有单模和对模两种。第十章非金属材料及其成形第61页/共79页喷射成形示意图喷射成形示意图第十章非金属材料及其成形喷射速率为210kg/min喷射成形应等胶衣树脂凝胶后（发软而不粘手）开始

37、操作，如果没有胶衣树脂，应先在模具上喷一层树脂，然后打开切割器，开始树脂和纤维的混合物。第一层应喷得薄一些（约1mm），然后用短马海毛滚或猪鬃滚仔细滚压，以确保气体充分排出、树脂和固化胶混合均匀以及玻璃纤维完全被浸润。等这一层凝胶后再喷下一层，厚度约为2mm。如此重复，直至达到设计厚度。第62页/共79页袋压成形示意图袋压成形示意图第十章非金属材料及其成形袋压成形是在手糊成形的制品上，装上橡胶袋或聚乙烯、聚乙烯醇袋，将气体压力施加到还未固化的玻璃钢制品表面而使其成形的工艺方法。有加压袋法和真空袋法。加压袋法的工作压力为0.40.5Mpa，真空袋法的工作压力为0.050.06Mpa。第63页/共

38、79页层压成形层压成形层压成形是先将纸、布、玻璃布等浸胶，制成浸胶布或浸胶纸半制品，然后将一定量的浸胶布（或纸）层叠在一起，送入液压机，使其在一定温度和压力的作用下压制成板材（包括玻璃钢管材）的工艺方法。层压成形除可生产层压板外，还可用于玻璃钢卷管的生产，其工艺过程是将经过浸胶的胶布通过张力辊、导向辊，进入上辊筒，在已加热的上辊筒上受热变软发粘，然后卷入并粘到包有底布的管芯上去。当卷至规定的厚度时割断胶布，将卷好的胶布管送进加热炉中进行固化，经脱芯、修饰，便可获得玻璃钢管制品。第十章非金属材料及其成形第64页/共79页卷管成形示意图卷管成形示意图第十章非金属材料及其成形第65页/共79页模压成

39、形模压成形模压成形工艺是将置于金属对模中的模压料，在一定的温度和压力作用下，压制成各种形状制品的过程。模压料是由树脂、增强材料和辅助材料组成。树脂常为酚醛树脂或酚醛环氧树脂，根据模压料中增强材料的分类，模压成形工艺可分为以下几种类型：（1）短纤维料模压法（2）毡料模压法（3）层压模压法（4）碎布料模压法（5）缠绕模压法（6）织物模压法（7）定向铺设模压法（8）吸附预成形坯模压法（9）散状模塑料模压法（10）片状模塑料模压法第十章非金属材料及其成形第66页/共79页缠绕成形缠绕成形缠绕成形是将经过树脂浸胶的连续纤维或带，按照一定规律缠绕到芯模上，经过固化而成一定形状制品的一种工艺方法。缠绕成形按

40、树脂基本的状态不同可分为干法、湿法和半干法三种。干法是在缠绕前预先将玻璃纤维制成预浸渍带，然后卷在卷盘上待用，缠绕时再将预浸渍带加热软化后绕在芯模上的一种方法。干法缠绕张力均匀，速度较高，可达100200m/min，设备清洁，易实现自动化缠绕，可严格控制纱带的含胶量和尺寸。缺点是设备复杂，投资大湿法是缠绕时将玻璃纤维经集束后进入树脂胶槽浸胶，在张力控制下直接缠绕在芯模上，然后固化成形的一种方法。湿法缠绕设备较简单但对纱带质量不易控制和检验，张力不易调节，设备不清洁，维修困难。半干法与湿法相比，增加了烘干工序，与干法相比，缩短了烘干时间，降低了烘干程度。第十章非金属材料及其成形第67页/共79页

41、挤拉成形挤拉成形挤拉成形是指利用树脂的热熔粘流性和玻璃纤维的连续性松弛压缩的特点，将浸渍过树脂胶液的连续纤维，通过具有一定截面形状的成形模具，并在模腔内固化成形或凝胶，出模后加热固化，在牵引机构拉力作用下，连续引拔出无限长的型材制品的一种复合材料的加工方法。此法使用于制造各种不同截面形状的管、杆、棒、工字型、角型、槽型等型材或板材。第十章非金属材料及其成形第68页/共79页扩散结合法成形扩散结合法成形扩散结合法是将增强纤维与金属基体排布好，并在高温下加压，使纤维与基体扩散结合的一种成形方法。常用于生产各种复合板材或带材。单层带材除用上述方法以外，还可采用电镀法、等离子喷涂法等将单层带材叠合，经

42、加热加压使其扩散既可获得复合板材。第十章非金属材料及其成形第69页/共79页熔融金属渗透法熔融金属渗透法 熔融金属渗透法也称液态渗透法。是在真空或惰性气体介质中，使排列整齐的纤维束之间浸透熔融金属，经冷却结晶后获得纤维增强复合材料的一种成形方法。目前约有三种渗透法：熔融金属渗透法可用于圆棒、管子或其他截面形状的棒材、型材等复合材料的生产。其优点是成形过程中不伤害纤维，且适合各种金属基体及形状、纤维与金属基体是润湿性良好。缺点是高温过程中界面反应大。第十章非金属材料及其成形第70页/共79页等离子喷涂法等离子喷涂法等离子喷涂法是在惰性气体保护下随等离子弧向排列整齐的纤维喷射熔融金属，等其凝固后形

43、成金属基体纤维增强复合材料的成形方法。它不仅用于纤维增强复合材料的成形，还可用于层合复合材料的成形，如在金属基体表面上喷涂陶瓷或合金形成层合复合材料。此法的优点：增强纤维与金属基体的润湿性好，界面结合紧密，成形过程中纤维不受损伤。第十章非金属材料及其成形第71页/共79页10.8 10.8 非金属材料成形技术新近展非金属材料成形技术新近展一、工程塑料成形新技术1、注射成形新技术（1）无分流道赘物的注射成形（2）排气式注射成形（3）反应注射模塑（RIM）（4）动态注射成形（5）共注射成形2、挤出成形挤出成形技术是发展，主要表现在设备和工艺的发展。二、陶瓷成形技术的新近展等静压成形技术（湿袋法、干

44、袋法）三、复合材料成形新近展增强反应注射模塑法成形过程是将两种能快速起固化反应的原料，分别与短切纤维增强材料混合成浆料，在流动性很好的液态下混合并注入模具，在模具中将两组分浆料迅速固化便可脱模获得制品。第十章非金属材料及其成形第72页/共79页无分流道赘物的注射成形无分流道赘物的注射成形第十章非金属材料及其成形第73页/共79页排气式螺杆注射机排气式螺杆注射机第十章非金属材料及其成形第74页/共79页反应注射模塑（反应注射模塑（RIM）反应注射模塑是指在注射成形过程中，伴有化学反应的一些热固性塑料和弹性体加工的一种新方法，主要用于成形聚氨酯结构泡沫的摩制品。通常的注射成形适用于热塑性塑料，但反

45、应注射模塑用于热固性塑料。反应注射模塑过程是将液态的热固性塑料树脂以0.20.3MPa的压力向模内注射以获得制品。反应注射模塑的特点是成形过程中伴随有化学作用，只用几分钟的时间就可以由单体直接得到最终制品。制品收缩大，易产生裂痕及气泡，因此，必须有施加保压的机构。此外，此技术由于直接采用液态热固性塑料注射到模腔一次成形，省去了先由液态单体合成为聚合物，再由高聚物固化的中间过程。第十章非金属材料及其成形第75页/共79页湿袋法等静压过程示意图湿袋法等静压过程示意图第十章非金属材料及其成形第76页/共79页干法袋等静压过程示意图干法袋等静压过程示意图第十章非金属材料及其成形第77页/共79页本章小结本章小结本章主要介绍了在工业生产中常见的几种非金属材料（高分子材料、陶瓷材料、复合材料）及其成形技术。金属材料、非金属材料和复合材料各具有不同的性能，选材时应用其长、避其短。第十章非金属材料及其成形第78页/共79页谢谢您的观看！第79页/共79页