第6章非金属材料的成形 。第一节高分子材料的成形 。第二节工业陶瓷的成形 第三节复合材料成形 返回
第6章 非金属材料的成形 第一节 高分子材料的成形 第二节 工业陶瓷的成形 第三节 复合材料成形 返回
由于非金属材料与金属材料在结构和性能上有较大差 异，其成形特点也不同，与金属材料的成形相比，非金属 材料成形有以下特点： 1、非金属材料可以是流态成形，也可以是固态成形，成 形方法灵活多样，可以制成形状复杂的零件。 2、非金属材料的成形通常是在较低温度下成形，成形工 艺较简便。 3、非金属材料的成形一般要与材料的生产工艺结合。 上页 下页 返回
由于非金属材料与金属材料在结构和性能上有较大差 异，其成形特点也不同，与金属材料的成形相比，非金属 材料成形有以下特点: 1、非金属材料可以是流态成形，也可以是固态成形，成 形方法灵活多样，可以制成形状复杂的零件。 2、非金属材料的成形通常是在较低温度下成形，成形工 艺较简便。 3、非金属材料的成形一般要与材料的生产工艺结合
第一节高分子材料的成形 、工程塑料的成形 工程塑料的主要特性有： 1)密度小： 2)耐腐蚀； 3)良好的电绝缘性和较小的介电损耗； 4) 耐磨和减摩性好； 5)良好的成形性。 回
第一节 高分子材料的成形 一、工程塑料的成形 工程塑料的主要特性有： 1）密度小； 2）耐腐蚀； 3）良好的电绝缘性和较小的介电损耗； 4）耐磨和减摩性好； 5）良好的成形性
塑料制品的主要不足之处在于： 耐热性差、强度、硬度较低、刚性和尺寸稳定性差、 易老化、易蠕变等，使其应用受到一定限制。 (一)工程塑料的成形性能 粘流态 1、塑料形变与温度的关系 高弹态 1)热塑性塑料形变与温度的关 系 玻璃态 形变与温度的关系曲线如图 6-1所示，可分为玻璃态、高弹 TT 温度 态、粘流态。 图6-1塑料的形变与温度的关系
塑料制品的主要不足之处在于： 耐热性差、强度、硬度较低、刚性和尺寸稳定性差、 易老化、易蠕变等，使其应用受到一定限制。 （一）工程塑料的成形性能 1、塑料形变与温度的关系 1）热塑性塑料形变与温度的关 系 形变与温度的关系曲线如图 6-1所示，可分为玻璃态、高弹 态、粘流态。 图6-1塑料的形变与温度的关系
2)热固性塑料在加热加压下状 稳定态 塑化态 态：热固性塑料在加热过程中 存在稳定态、塑化态、固态。 如图6-2所示。 2、塑料的流变性能 加热加压时间 塑料在成形过程中、除少 数工艺外，都要求塑料处于粘 图6-2热固性塑料受热后的状态 流态（或塑化态）成形，塑料聚 塑 合物熔体是非牛顿流体（或称粘 流体)，其粘度随流动中的剪切 硬聚乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 速率、温度、压力的变化而有 10 丙烯 聚申醛 低 较大的变化。如图6-3是几种常 尼龙66 聚 用塑料的粘度与温度变化曲线。 烯 160 200240 280 当温度一定时，塑料熔体流动 温度/℃ 剪切速率愈高，其粘度愈低。 图6-3塑料粘度与温度变化曲线
2）热固性塑料在加热加压下状 态：热固性塑料在加热过程中 存在稳定态、塑化态、固态。 如图6-2所示。 2、塑料的流变性能 塑料在成形过程中、除少 数工艺外，都要求塑料处于粘 流态(或塑化态)成形，塑料聚 合物熔体是非牛顿流体(或称粘 流体)，其粘度随流动中的剪切 速率、温度、压力的变化而有 较大的变化。如图6-3是几种常 用塑料的粘度与温度变化曲线。 当温度一定时，塑料熔体流动 剪切速率愈高，其粘度愈低。 图6-2热固性塑料受热后的状态 图6-3 塑料粘度与温度变化曲线
3、塑料的成形工艺性 塑料的成形工艺性是塑料在成形加工中表现出的特有 性质，主要表现在以下几个方面。 1)流动性：塑料在一定的温度和压力下填充模具型腔的能 力称为塑料的流动性。 热塑性塑料的流动性用熔融指数（又称熔融流动率）表 示，熔融指数越大，流动性也越好，熔融指数与塑料的粘 度有关，粘度愈小熔融指数愈大，塑料的流动性也愈好。 热固性塑料的流动性指标一般用拉西格流动性表示。 第一级：拉西格流动值为100~130m,用于压制无嵌 件、 形状简单的一般厚度塑件。 第二级：拉西格流动值为131~150mm,用于压制中等 复杂程度的塑件
3、塑料的成形工艺性 塑料的成形工艺性是塑料在成形加工中表现出的特有 性质，主要表现在以下几个方面。 1）流动性：塑料在一定的温度和压力下填充模具型腔的能 力称为塑料的流动性。 热塑性塑料的流动性用熔融指数(又称熔融流动率)表 示，熔融指数越大，流动性也越好，熔融指数与塑料的粘 度有关，粘度愈小熔融指数愈大，塑料的流动性也愈好。 热固性塑料的流动性指标一般用拉西格流动性表示。 第一级：拉西格流动值为100～130mm，用于压制无嵌 件、形状简单的一般厚度塑件。 第二级：拉西格流动值为131～150mm，用于压制中等 复杂程度的塑件
第三级：拉西格流动值为151~180mm,用于压制结 构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件，或用于传递 (压注)成形。 2)收缩性：塑料制品从模具中取出冷却到室温后，发生 尺寸收缩的特性称为收缩性。塑料制件的成形收缩值可用 收缩率表示： k=Lm-L×100% 一塑料收缩率 Lm 模具在室温时的尺寸，单位为m; L,塑件在室温时的尺寸.单位为mm
第三级：拉西格流动值为151～180mm，用于压制结 构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件，或用于传递 （压注）成形。 2）收缩性：塑料制品从模具中取出冷却到室温后，发生 尺寸收缩的特性称为收缩性。塑料制件的成形收缩值可用 收缩率表示: 100％ 1 1 L L L k m ——塑料收缩率； ——模具在室温时的尺寸，单位为mm； ——塑件在室温时的尺寸．单位为mm。 k Lm L1
3)结晶性：按照聚集态结构的不同，塑料可以分为结晶型 和无定型两类。高聚物中晶区所占的比例称为结晶度，结 晶度大，塑料的硬度和刚度提高，力学性能和耐磨性增高， 耐热性、电性能及化学稳定性亦有所提高：反之，结晶度 低的，柔韧性、耐折性、伸长率及冲击强度等则较大，透 明度也较高。 4)热敏性和水敏性：热敏性是指塑料对热降解的敏感性，； 水敏性是指塑料对水降解的敏感性，也称吸湿性。 5)毒性、刺激性和腐蚀性：成形加工塑料时，必须严格掌 握工艺规程，防止有害气体危害人体和腐蚀模具及加工设 备。 除上述工艺性能外，还有吸气性、粘膜性、可塑性、 压缩性、均匀性和相交联倾向等
3）结晶性：按照聚集态结构的不同，塑料可以分为结晶型 和无定型两类。高聚物中晶区所占的比例称为结晶度，结 晶度大，塑料的硬度和刚度提高，力学性能和耐磨性增高， 耐热性、电性能及化学稳定性亦有所提高；反之，结晶度 低的，柔韧性、耐折性、伸长率及冲击强度等则较大，透 明度也较高。 4）热敏性和水敏性：热敏性是指塑料对热降解的敏感性，； 水敏性是指塑料对水降解的敏感性，也称吸湿性。 5）毒性、刺激性和腐蚀性：成形加工塑料时，必须严格掌 握工艺规程，防止有害气体危害人体和腐蚀模具及加工设 备。 除上述工艺性能外，还有吸气性、粘膜性、可塑性、 压缩性、均匀性和相交联倾向等
主王 二) 注射成形 塑料注射成形又称注塑成形或注射法，是热塑性塑料 成形的主要加工方法。生产周期短，生产效率高，能一次 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，适应性强，生产过程易于实现自动化。 1、注射成形工艺过程 注射成形工艺过程是将塑料经过预干燥处理，通过注 射机的注射过程使塑料在模具中成形，开模后取出塑件 进行后处理。 其中注射过程是获得合格塑件的关键，完整的注射过 程包括加料、塑化、注射、保压、冷却定型和脱模等几个 步骤
（二）注射成形 塑料注射成形又称注塑成形或注射法，是热塑性塑料 成形的主要加工方法。生产周期短，生产效率高，能一次 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，适应性强，生产过程易于实现自动化。 1、注射成形工艺过程 注射成形工艺过程是将塑料经过预干燥处理，通过注 射机的注射过程使塑料在模具中成形，开模后取出塑件并 进行后处理。 其中注射过程是获得合格塑件的关键，完整的注射过 程包括加料、塑化、注射、保压、冷却定型和脱模等几个 步骤
注射成形的工艺条件主要有温度、压力和时间等。 1)温度：在注射成形时需控制的温度有料简温度、喷嘴 温度、模具温度等。 2)压力：包括塑化压力和注射压力两种。塑化压力又称 王王王年王王王王王王 背压，是注射机螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时受到的压 力。注射压力是指柱塞或螺杆头部注射时对塑料熔体施加 的压力。 3)时间：注射时间是一次注射成形所需的时间，又称成 形时间。 2、注射机与模具 1)注射机：是注射成形的主要设备，按其外形可分为立 式、卧式、角式三种。基本由注射系统、合模锁模系统、 操作控制系统三部分组成；如图6-4所示
注射成形的工艺条件主要有温度、压力和时间等。 1）温度：在注射成形时需控制的温度有料筒温度、喷嘴 温度、模具温度等。 2）压力：包括塑化压力和注射压力两种。塑化压力又称 背压，是注射机螺杆顶部熔体在螺杆转动后退时受到的压 力。注射压力是指柱塞或螺杆头部注射时对塑料熔体施加 的压力。 3）时间：注射时间是一次注射成形所需的时间，又称成 形时间。 2、注射机与模具 1）注射机：是注射成形的主要设备，按其外形可分为立 式、卧式、角式三种。基本由注射系统、合模锁模系统、 操作控制系统三部分组成；如图6-4所示