现代制造工程技术实践 第2版 教学课件 作者 宋昭祥 主编第六章.ppt

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1、第六章　常用非金属材料的成形第一节　塑料的成型第二节　工程陶瓷的成形第三节　橡胶的成形工程塑料及其成形塑料是一类以天然或合成树脂为主要成分，在一定温度、压力条件下经塑制成形，并在常温下能保持形状不变的高分子工程材料。塑料具有一定的耐热、耐寒及良好的力学、电气、化学等综合性能，可以替代非铁金属及其合金，作为结构材料用来制造机器零件或工程结构。塑料以其质轻、耐蚀、电绝缘，具有良好的耐磨和减摩性，良好的成形工艺性等特性以及有丰富的资源而成为应用很广泛的高分子材料，在工农业、交通运输业、国防工业及日常生活中均得到广泛应用。一、工程塑料的组成和性能l.塑料的组成一般说来，塑料是由树

2、脂和若干种添加剂(如填充剂、增塑剂、润滑剂、着色剂、稳定剂、固化剂和阻燃剂)组成。第一节　塑料的成型塑料的组成6(1)树脂树脂是塑料的主要组分，它是塑料中能起粘结作用的部分，并使塑料具有成形性能。合成树脂如聚乙烯、聚碳酸酯、酚醛树脂等是现代塑料的基本原料，其种类、性质和所占比例大小决定了塑料的性能。(2)填充剂其主要作用是改变塑料的某些性能，降低塑料成本，扩大塑料的应用范围。常用的填料种类有木粉、玻璃纤维、石棉、云母粉、铝粉、二硫化钼和石墨粉等。(3)增塑剂增塑剂是用来提高树脂可塑性的。常用增塑剂如氧化石蜡、磷酸酯类等。(4)润滑剂润滑剂是为防止塑料在成形过程中粘模而加入

3、的添加剂。常用的润滑剂为硬脂酸及硬酯酸盐类。(5)着色剂着色剂是使塑料制品具有美丽色彩的有机或无机颜料。常用着色剂有铁红、铬黄、氧化铬绿、士林蓝、锌白、铁白、炭黑等。(6)固化剂固化剂是热固性塑料所必需的添加剂，目的在于促使线型结构转变为体型结构，成形后获得坚硬的塑料制品。固化剂种类很多，如六次甲基四胺、顺丁烯二酸等。(7)稳定剂稳定剂又称防老化添加剂，其主要作用是提高某些塑料的受热或光照稳定性。常用稳定剂有硬酯酸盐、铅化物、酚类和胺类物质等。2.工程塑料的性能7(8)其他添加剂塑料添加剂除上述几项外还有阻燃剂(如氧化锑等)、抗静电剂、发泡剂、溶剂、稀释剂等。添加剂的种类

4、很多，要根据塑料品种和产品功能要求决定添加与否及添加多少。1)力学性能力学性能是决定工程塑料使用范围的重要指标之一，工程塑料具有较高的强度、良好的塑性、韧性和耐磨性，可代替金属制造机器零件或构件，尤其是某些工程塑料的比强度(材料拉伸强度与密度之比)很高，大大超过金属的比强度(如玻璃纤维增强塑料)，可制造减轻自重的各种结构件。(1)拉伸强度、弹性模量和伸长率常用工程塑料的应力-应变曲线可归结为以下四种基本类型:①硬而韧的工程塑料(图5-1曲线1)如ABS、尼龙、聚甲醛、聚碳酸酯等，具有很高的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和较大的伸长率。图5-1塑料拉伸时的应力-应变曲线1—硬

5、而韧的塑料；2－硬而脆的塑料；3－硬而强的塑料；4－软而韧的塑料8②硬而脆的工程塑料（图5-1曲线2）如聚苯乙烯和酚醛树脂等塑料，具有很高的弹性模量和抗拉强度，但在较小的伸长率（<2%）下就会断裂，无明显屈服。③硬而强的工程塑料（图5-1曲线3）如有机玻璃、长玻璃纤维增强热固性塑料及某些配方的硬聚氯乙烯等塑料，具有高的弹性模量和抗拉强度，伸长率为2%～5%。④软而韧的工程塑料（图5-1曲线4）如高增塑的聚氯乙烯等塑料的弹性模量和屈服点低，而伸长率很大，约25%～1000%，抗拉强度较高。从图5-1可以看出各种塑料的力学性能差异很大，一般热塑性塑料的抗拉强度在50～l00M

6、Pa之间，热固性塑料的抗拉强度为30～60MPa。工程塑料与金属材料相比，其抗拉强度和弹性模量均较低，这是目前工程塑料作为工程结构材料使用的最大障碍之一。因此在一些负荷大的地方，还需采用钢结构。(2)剪切强度、冲击韧度和弯曲强度①剪切强度对于塑料薄膜或板材特别重要，玻璃布增强的热固性层压板的剪切强度在80～170MPa之间。②冲击韧度一般塑料的冲击韧度值比金属低，并且有缺口比没有缺口的塑料件冲击韧度值明显下降。③弯曲强度热塑性塑料中聚甲醛弯曲强度为90～98MPa，尼龙可达2l0MPa，热固性塑料约为50～150MPa，玻璃纤维(布)层压塑料可达350MPa。拉伸强度、弹

7、性模量和伸长率(3)蠕变性能9蠕变是指材料受到一固定载荷时，除了开始的瞬时变形外，随时间的增加变形逐渐增大的现象。金属材料在较高温度时，才有明显的蠕变现象，而塑料则在室温下受载后就可发生显著的蠕变现象，载荷大时甚至出现蠕变断裂。(4)硬度和耐磨性能工程塑料的硬度比金属低，但其抗摩擦磨损性能却远远优于金属，用工程塑料制作的轴承、活塞环、凸轮、齿轮等零件已广泛应用。2）物理性能(1)密度小(2)易着色、色泽鲜艳。(3)透光性好，具有多种防护性能。3)热性能包括耐热性、导热性、热膨胀性、熔融指数及燃烧性。与金属相比塑料耐热性、导热性