1、2019/6/13,1,主讲内容,其它材料的成形工艺,2019/6/13,2,高分子材料的成形工艺,2019/6/13,3,工程塑料的成形与加工,将树脂和各种添加剂的混合物作为原料，制成具有一定形状和尺寸的制品的工艺过程。 塑料的组成 树脂：在受热时可以软化和熔融，并在外力作用下可以流动或有流动倾向的高聚物。 添加剂：为了改变塑料的某些性能，特意加入的物质。 填料（调节物理化学性能，提高机械强度） 增塑剂（提高树脂的可塑性） 稳定剂（削弱外界因素对高聚物的老化作用） 润滑剂（便于脱模） 固化剂（固结硬化） 抗静电剂（消除静电的有害作用） 着色剂（装饰塑料制品）,工程塑料成形与加工的概念：,20
2、19/6/13,4,2019/6/13,5,2019/6/13,6,工程塑料的成形方法,注塑成形 主要设备：注塑机 工艺过程： 成形前准备：原料检验、染色、造粒、预热、干燥；嵌件预热、安放、试模、清洗料筒等； 注射过程：加料、塑化；注射；保压；冷却；脱模 后处理：改善制品的性能，提高尺寸的稳定性； 适用范围：热塑性塑料和部分流动性好的热固性塑料；可生产形状复杂、尺寸准确、壁薄和带金属嵌件的大、中、小型零件。,2019/6/13,7,2019/6/13,8,2019/6/13,9,工程塑料的成形方法,挤塑成形：利用挤出机把热塑性塑料连续加工成各种截面形状制品的方法； 产品：塑料板材、管材、薄膜、
3、丝、型材、涂层制品等； 工艺过程：原料干燥；挤出成形；制品的定型、冷却；牵引和后处理； 主要设备：挤出机、机头和口模、定型冷却系统、牵引系统、切割设备等； 适用材料：主要为热塑性塑料等。,2019/6/13,10,工程塑料的成形方法,压塑成形：主要热固性塑料、熔融粘度极高、几乎没有流动性的热塑性材料； 成形工艺 模压法：压缩料在金属模具中加热和加压，软化后填充金属型腔各处；树脂与固化剂产生交联反应而硬化，经固化成具有一定形状的制品；取件；修整； 层压法：片状材料在树脂中浸啧，叠放成所需要的高度，放在层压机上加热加压，经过一定时间树脂固化相互粘结成形。,2019/6/13,11,工程塑料的成形方
4、法,工艺参数：温度控制；压力；压制时间 温度控制：前期加热是为了使塑料软化熔融而具有流动性；后期加热为了使塑料交联硬化，成为不溶不熔制品； 压力：使熔融物料加速在模膛中流动而充满型腔，使塑料具有所需要的形状；排除物料在化学反应中生成的水蒸汽及挥发物，提高塑料密实性，使制品中不残留气泡，表面不发生鼓泡、膨胀等缺陷； 压制时间：指模具闭合、加热加压到开启模具的时间。保证塑料在模具中充分反应； 主要设备：液压机； 应用：制品尺寸范围宽，制品较大；对形状复杂、加强筋密集、金属嵌件多的制品不容易成形。,2019/6/13,12,工程塑料的成形方法,浇铸成形 适用材料：热固性塑料和热塑性塑料 工艺过程：将
5、液态塑料浇入模具型腔中，使物料在常压或低压以及常温或一定温度下通过化学反应逐渐固化成形而具有一定力学性能的制品； 应用：生产体积较大的构件，但产品形状受到限制。,2019/6/13,13,工程塑料的成形方法,吹塑成形 成形过程：将熔融状态的塑料坯料置于模具内，用压缩空气将坯料吹胀，使之紧贴模壁的内侧成形而获得中空制品。,应用：中空、薄壁制品,2019/6/13,14,2019/6/13,15,工程塑料的成形方法,真空成形 工艺过程：夹持热塑性塑料（板材、片材）固定在模具上，加热软化；抽真空，大气压下板材拉伸变形，贴合模具表面；吹压缩空气取件；制件冷却即得所需要的制品；,应用：成形薄壁敞开制品；
6、常用材料为聚乙烯、聚丙烯、ABS等。,2019/6/13,16,橡胶制品的成形工艺,橡胶制品的组成 橡胶制品通常有生胶和各种配合剂及骨架材料组成。 生胶：未加配合剂的天然或人工合成的橡胶。决定了橡胶制品的性能，粘结作用； 配合剂：调整、改善橡胶的性能； 骨架材料：提高橡胶制品的承载能力，限制变形,2019/6/13,17,橡胶成形工艺,塑炼：强韧的弹性状态生胶转变为柔软可塑性状态； 混炼：各种配合剂均匀分散到橡胶中去的混合过程； 压延成形：制成一定厚度和宽度的薄壁材料； 压出成形：制成各种截面形状的塑料半成品； 硫化：使橡胶制品具有足够的强度、耐久性以及抗剪切和其他变形能力，减少橡胶的可塑性。
7、,2019/6/13,18,2019/6/13,19,粉末冶金的成型,2019/6/13,20,粉末冶金的成型,粉末冶金的概念 以金属粉末或金属粉末与非金属粉末的混和物为原料，经过成型和烧结所制成的金属材料；,2019/6/13,21,粉末冶金的成型,生产过程 制取粉末 粉末制取+粉末混合 成型 模压成型 烧结：坯料孔隙度减少并发生收缩；获得所需要的性能； 后续处理 精压处理、冷挤压、淬火处理、表面淬火、浸油、熔渗等；,应用 机械零件材料、工具材料、磁性材料及电工材料、耐热材料、原子能工程材料等。,2019/6/13,22,机械零件材料 粉末冶金结构材料 粉末冶金减摩材料 粉末冶金摩擦材料 粉
8、末冶金多孔材料,2019/6/13,23,粉末冶金结构材料,2019/6/13,24,粉末冶金减摩材料,摩擦系数小且耐磨性好的粉末冶金； 轴瓦材料 含油滑动轴承材料 铁基和铜基两大类；,2019/6/13,25,含油滑动轴承材料,2019/6/13,26,粉末冶金摩擦材料,指摩擦系数大、耐磨性好的粉末冶金； 应用：用来制作刹车片、离合器片等起制动作用或传动扭矩作用的零件； 分为铜基和铁基两大类； 铜基：摩擦系数稳定、抗粘结、抗卡滞性能好，在湿式条件下工作具有很高耐磨性，适于油中使用；应用于汽车、拖拉机的摩擦零件； 铁基：强度高、工作温度高，适合于干摩擦条件下使用。应用挖掘机、飞机的摩擦零件。,
9、2019/6/13,27,粉末冶金多孔材料,指含有许多微小多孔的粉末冶金； 主要用来制作各种过类器的过渡零件； 适用材料：铁、铜、碳钢、不锈钢；,2019/6/13,28,粉末冶金的成型,工具材料 硬质合金 由难熔金属碳化物与纯金属或钢所组成的粉末冶金； 应用：刀具、模具、量具等； 粉末冶金高速钢,2019/6/13,29,工业陶瓷的成型,2019/6/13,30,工业陶瓷的成型,生产过程 坯料制备 制成粉料、浆料或可塑泥团； 成型 制成所需要的形状和尺寸的陶瓷生坯； 烧结 陶瓷生坯在高温下的致密化的过程。,2019/6/13,31,2019/6/13,32,工业陶瓷的成型方法,可塑法成型 在
10、坯料中加入一定量的水份或塑化剂，使坯料成为具有良好塑性的料团，然后利用外力作用使可塑坯料发生塑性变形而制成坯体。 挤压法 将真空炼制的泥料放入挤制机内，通过活塞对泥料施加压力，通过喷嘴挤出各种形状坯体。 用于制造各种管状产品。,2019/6/13,33,工业陶瓷的成型方法,刀压法 定量可塑泥料投入旋转石膏模中，型刀逐渐压入泥料，型刀与旋转的模型之间存在相对运动，随着模型旋转及型刀压挤和刮削作用，将泥料沿石膏模型的工作面展开形成坯件。,2019/6/13,34,工业陶瓷的成型方法,注浆法 空心注浆 实心注浆 热压注法成型：浆料中加入塑化剂石蜡，在适当温度下以一定压力将蜡浆注入金属模中，等坯料冷却
11、凝固脱模（与压力铸造类似）； 压制法 将含有一定水分和添加剂的粉料，在金属模具中用较高比压压制成型。,2019/6/13,35,复合材料成形,2019/6/13,36,复合材料成形,复合材料的概念 两种或多种成分不同、性质不同、有时形状也不同的相容性材料以物理方式合理进行复合而制得得一类新材料。 组成复合材料的物质 基体材料；增强材料； 复合材料成形的实质：取决于复合材料的基体。 复合材料的分类 树脂基复合材料；陶瓷基复合材料；金属基复合材料,2019/6/13,37,纤维增强金属基复合材料的成形方法,增强纤维 无机纤维、晶须 熔融浸透法 成形过程：纤维与基体金属真空封入金属壳内，在高温下使金
12、属熔融后，对金属与壳同时加压，得到致密的复合材料制品。 适用材料：Al-C纤维、C-Mg纤维等低熔点的金属系复合材料。,2019/6/13,38,纤维增强金属基复合材料的成形方法,熔体浸透法 成形过程：将纤维束布设于精密模壳内，然后将模壳置于浸渗设备内，预热，液态合金液过热，在压力的作用下得金属液浸渗铸型，从而获得纤维增强的金属基复合材料铸件。 适用材料：C-Al纤维复合材料,2019/6/13,39,纤维增强金属基复合材料的成形方法,预成型体加压铸造法 成形过程：用粘结剂将纤维制成相应形状的预制件，然后在金属模型的适当位置，浇注金属液并加压使金属液渗入预制件的间隙，凝固后得到所要求的金属基复
13、合材料制品。,2019/6/13,40,纤维增强金属基复合材料的成形方法,真空铸造法 成形过程：纤维束置于熔模铸造圆筒内，在离心力的作用下，使液态金属充填于纤维之间； 适用材料,2019/6/13,41,颗粒增强金属基复合材料的成形方法,颗粒增强物 氧化物；碳化物；氮化物等 液态搅拌铸造成型法 成形过程：液态搅拌制取复合材料；液态复合材料浇入铸造型腔； 适用材料,2019/6/13,42,颗粒增强金属基复合材料的成形方法,半固体复合铸造法 流变铸造 成形过程：半固态浆液直接注入型腔铸造成型,2019/6/13,43,颗粒增强金属基复合材料的成形方法,半固体复合铸造法 触变铸造 成形过程：半固态
14、浆料制成料锭，并将料锭切割成一定尺寸，在使用时，先将其加热，并送入压铸机的压射筒内压铸成复合材料制品。,2019/6/13,44,颗粒增强金属基复合材料的成形方法,喷射复合铸造法 成形过程：以非活泼气体作为载体，把增强颗粒喷射于浇注的金属液流上，随着液流的翻动而使颗粒得到分散，将这种分散有增强颗粒的金属液进入金属铸造型腔，冷却凝固后形成铸件。 适用材料：铝、镁等有色金属为基的复合材料，而且可用于钢铁等高熔点为基的复合材料。,2019/6/13,45,颗粒增强金属基复合材料的成形方法,离心铸造法 成形过程： 适用材料,2019/6/13,46,颗粒增强金属基复合材料的成形方法,外加颗粒复合法的不
15、足 外加颗粒不可避免地有表面污染和附着物，与基体相容性差，界面结合不良 外加颗粒尺寸较大，形状一般为尖角，对基体有割裂作用；,2019/6/13,47,颗粒增强金属基复合材料的成形方法,原位反应增强颗粒的几种成熟制取方法 向含Ti的Al液中通入CH4及NH3，这些气体分解，并与金属液中的Ti、Al反应，这样在Al液中就生成了含TiC、AlN、TiN等增强颗粒； 让高温金属液暴露于空气中，使其表面首先氧化成一层氧化膜，里层金属再通过氧化层逐渐向表层扩散，暴露空气中后又被氧化，如此反复，最终形成金属氧化物增强物；,2019/6/13,48,颗粒增强金属基复合材料的成形方法,利用一个特殊的液体喷射分
16、散装置，在氧化性气氛中，将铝液分散成大量细小的液滴，使其表面氧化，生成Al2O3膜。这些Al2O3膜的液滴在沉积过程中，相互碰撞使表层Al2O3膜破碎分散，从而在铝液中形成具有弥散分布的Al2O3颗粒增强物； 将含有增强颗粒形成元素的固体物质在一定温度下加入到金属液的合金元素发生充分的化学反应，从而制出原位颗粒增强物。,2019/6/13,49,树脂基复合材料的成形,手糊成型 在经过清理并涂有脱模剂的模具上均匀刷上一层树脂，再将纤维增强物按要求裁剪成一定形状和尺寸，直接铺设在模具上使其平整。多次重复逐层铺贴，直至所需厚度为至。涂刷结束后上其在室温下固化成型。 层压成型 按层压制品的大小，选用适
17、当尺寸的浸胶材料，并根据制品要求的厚度计算所需要的张数，逐层叠放后，在层压机上进行压制。,2019/6/13,50,树脂基复合材料的成形,喷射成型 利用压缩空气将经过特殊处理而雾化处理的树脂与切短的纤维同时同时通过喷射机的喷枪喷射到模具上，经过辊压、排除气泡等，再继续喷射，直至完成坯件制件，然后从回转台上取下进行固化。,2019/6/13,51,树脂基复合材料的成形,压注成型 通过压力将树脂注入封闭的模具型腔，浸润其中的纤维织物坯件然后固化成型的方法。,2019/6/13,52,树脂基复合材料的成形,拉挤成型 主要工艺 纤维输送； 纤维浸渍； 成型与固化； 夹持与拉拔、切割,2019/6/13
18、,53,陶瓷基复合材料成型,料浆浸渍热压成型：纤维束或纤维预制件在滚筒的旋转牵引下，于浆体罐中浸渍浆体，浆体由基体粉末、水或乙醇以及有机粘结剂混合而成。浸渍后的纤维束或预制件被缠绕在滚筒上，然后压制切断成单成薄片，将切断的薄层预浸片按单向、十字交叉法或一定角度的堆垛次序排列成层板，然后放入加热炉中烧去粘结剂，最后热压使之固化。,2019/6/13,54,优点：加热温度较晶体陶瓷低，不损伤增强体，层板的堆垛次序可任意排列，纤维分布均匀，气孔率低，获得的强度高；工艺较简单，不需成型模具，能生产大型零件； 缺点：所制零件的形状不能太复杂，基体材料必须是低熔点或低软化点陶瓷。因为较高的烧结温度会导致纤
19、维性能的下降以及纤维基体间界面化学反应等问题。 这种方法目前在制造纤维增强陶瓷基（或玻璃陶瓷基）复合材料中应用较多，且最有效。,2019/6/13,55,陶瓷基复合材料成型,化学气相渗透法：又称CVI法。在预成型体(纤维预制体)的骨架上具有开口气孔，然后在预成型体内施加一个温度梯度，同时还施加一个反向的气体压力梯度，迫使反应气体强行通过预制件。在低温区，由于温度低而不发生反应，当反应气体到达温度较高的区域后发生反应并沉积下来，在纤维上和纤维之间形成基体。整个预制件的成型是由上而下进行。,2019/6/13,56,优点：可制备硅化物、碳化物、氮化物、硼化物和氧化物等多种陶瓷基复合材料，并可获得优良的高温力学性能；此法的制备温度较低及不需要外加压力，因此材料内部残余应力小，纤维几乎不受损伤；成分均匀，并可以制得多相、均匀和厚璧的部件。 缺点：由于设备和模具等方面的限制，不适于做形状复杂的部件。CVI的主要缺点是生长周期长、效力低、成本高。,2019/6/13,57,谢谢大家,
