非金属材料成形.doc

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1、第五章非金属材料成形卄金属材料：除金属以外的工程材料。工程上常用：塑料、橡胶、陶瓷、复合材料等。非金属材料成形特点：（1）可以是流态成形，也可以是固态成形，可以制成形状复杂的零件。例如，塑料可以用注塑、挤塑、床塑成形，还可以用浇注和粘接等方法成形；陶瓷可以用注浆成形，也可用注射、压注等方法成形。（2）非金属材料的成形通常是在较低温度下成型，成型工艺较简便。（3）非金属材料的成形一般要与材料的生产工艺结合。例如，陶瓷应先成形再烧结，复合材料常常是将固态的增强料与呈流态的基料同吋成形。第一节塑料的成形塑料的组成：以合成树脂为主要成分，并加入增塑剂、润滑剂、稳定剂

2、及填料等组成的高分子材料。在一定的温度和压力下，可以用模具使其成形为具有一定形状和尺寸的須料制件，当外力解除后，在常温下其形状保持不变。塑料制品的优点：质量轻，比强度高；耐腐蚀，化学稳定性好；有优良的电绝缘性能、光学性能、减摩、耐磨性能和消声减震性能；加工成形方便成本低。主要不足：耐热性差、刚性和尺寸稳定性差、易老化等。塑料的分类:热塑性塑料和热固性塑料两类。常见热塑性塑料：聚乙烯（PE）、聚内烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、ABS塑料、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA,乂称有机玻璃）、聚酰胺（PA,俗称尼龙）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）

3、、聚苯醸（PPO）、聚砚（PSF）、聚四氟乙烯（PTFF）、氯化聚醛（CPT）等。这些塑料可加热后软化再使用。常见热固性塑料：酚醛塑料（PF）、氨基塑料（MF）、环氧塑料（EP）等。这些燃料加热燃化后成形，再加热不能软化使用。一、工程塑料的成形性能塑料具有高分子聚合物独特的大分子链结构，这种结构决定了塑料的成形性能。（-）塑料形变与温度的关系热報性報料形变特性（力学性能）如图5-1所示。低于玻璃化温度7；为玻璃态、高于粘流温度Tt（或结晶温度£）温度为粘流态、在玻璃化温度和粘流温度之间为高弹态，当温度高于热分解温度（乃）吋，塑料会降解或气化分解。图5-1塑料

4、的形变与温度的关系玻璃态，强度、刚性等力学性能较好，可作为结构材料使用。高弹态，外力作用下,会产生很大的弹性形变（可达100%〜1000%）,此时的高聚物具有橡胶的特性。粘流态，高聚物开始粘性流动，变形是不可逆变形，一般在此温度范围成形。固化：热固性塑料在成形过程屮，由于高聚物发生交联反应，分子将由线型结构变为体型结构，这一过程称为固化。热固性塑料受热后的状态变化曲线如图5-2所水。1段W竜I图5-2热固性塑料受热后的状态变化曲线（二）塑料的流变性能使用中:正常使用中处于玻璃态。成形吋：在成形过程屮，一般要求報料处于粘流态（或塑化态）成形。粘流体：塑料聚合物

5、熔体是非牛顿流体（或称粘流体），其粘度随流动屮的剪切速率、温度、床力的变化而有较大的变化。对于一种塑料，通常其粘度随温度的升高而降低，塑料的粘度愈小流动性也愈好，图5-3是几种常用塑料的粘度与温度变化曲线，从图屮可以看出，不同塑料由于其分子结构的差异，粘度对温度的敏感程度不同。粘度也随流动吋的剪切速率（或称为速度梯度）的变化而变化，剪切速率增加时粘度会随之降低，如图5-4所示。当温度一定时，塑料熔体流动剪切速率愈高，其粘度愈低，也愈有利于塑料成形。LO41-dO图5-3儿种常用塑料的粘度与温度变化曲线1—增塑聚乙烯2—硬聚乙烯3—聚甲基肉烯酸甲酯4—聚内烯5

6、—聚甲醛6—低密度聚乙烯7一尼龙660411图5-4粘度随剪切速率（速度梯度）的变化1—聚砚（350°C挤出）2—聚砚（350°C注射）3—低密度聚乙烯（350°C）4—聚碳酸酣（315°C）5—聚苯乙烯（200°C）（三）塑料的成形工艺性報料的成形工艺性主要表现在以下几个方面：1.流动性塑料在一定的温度与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（也nj称熔融流动率）表示，熔融指数越人,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。常用塑料的流动性大致可分为三类：流动性好：尼龙、聚乙烯、聚苯乙

7、烯、聚内烯、醋酸纤维素等；流动性屮：改性聚苯乙烯、ABS.聚甲基丙烯酸甲酣、聚甲醛、氯化聚醛等;流动性差：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯瞇、聚矶、聚芳矶、氟塑料等。热固性塑料的流动性指标一般用拉西格流动性表示，不同的然料流动性不同，对于同一•种塑料，由于交联反应的分子量不同，填料的性质与多少不同，增塑剂和润滑剂的多少不同，拉西格流动性也不同，同一品种塑料的流动性可分为三个不同的等级。第•级：拉西格流动值为100、130血，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13广150mm,用于压制屮等复杂程度的塑件。第三级：拉四格流动值为151~18

8、0価，用于压制结构复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件