非金属材料的成形ppt课件.ppt

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1、第第6 6章章 非金属材料的成形非金属材料的成形 6.16.1 高分子材料的成形高分子材料的成形6.2 6.2 工业陶瓷的成形工业陶瓷的成形6.3 6.3 复合材料成形复合材料成形返回返回 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材料成形有以下特点特点: :1 1）非金属材料可以是流态成形，也可以是固态成形，成）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。形方法灵活多样，可以制成形状复杂的

2、零件。2 2）非金属材料的成非金属材料的成形形通常是在较低温度下成通常是在较低温度下成形形，成，成形形工工艺较简便艺较简便。3 3）非金属材料的成非金属材料的成形形一般要与材料的生产工艺一般要与材料的生产工艺相相结合。结合。第第1 1节节 高分子材料的成形高分子材料的成形6.1.1 工程塑料的成形工程塑料的成形工程塑料的主要特性有：工程塑料的主要特性有：1 1）密度小；）密度小；2 2）耐腐蚀；）耐腐蚀；3 3）良好的电绝缘性和较小的介电损耗；）良好的电绝缘性和较小的介电损耗；4 4）耐磨和减摩性好；）耐磨和减摩性好；5 5）良好的成良好的成形形性性。 塑料制品的主要不足之处在于塑料制品的主要

3、不足之处在于： 耐热性差耐热性差，强度、硬度较低强度、硬度较低，刚性和尺寸稳定性差刚性和尺寸稳定性差，易老化易老化，易蠕变等，使其应用受到一定限制。易蠕变等，使其应用受到一定限制。 1 1. .塑料形变与温度的关系塑料形变与温度的关系1 1）热塑性塑料形变与温度的关）热塑性塑料形变与温度的关系系 形变与温度的关系曲线如图形变与温度的关系曲线如图6-16-1所示，可分为玻璃态、高弹所示，可分为玻璃态、高弹态、粘流态。态、粘流态。图图6-1 塑料的形变与温度的关系塑料的形变与温度的关系 6.1.1.16.1.1.1工程塑料的成形性能工程塑料的成形性能2 2）热固性塑料在加热加压下状）热固性塑料在加

4、热加压下状态：态：热固性塑料在加热过程中热固性塑料在加热过程中存在稳定态、塑化态、固态，存在稳定态、塑化态、固态，如图如图6-26-2所示。所示。2.2.塑料的流变性能塑料的流变性能 塑料在成形过程中，除少塑料在成形过程中，除少数工艺外，都要求塑料处于粘数工艺外，都要求塑料处于粘流态流态( (或塑化态或塑化态) )成形，成形，塑料聚塑料聚合物熔体合物熔体是非牛顿流体是非牛顿流体( (或称粘或称粘流体流体) )，其粘度随流动中的剪切，其粘度随流动中的剪切速率、温度、压力的变化而有速率、温度、压力的变化而有较大的变化。较大的变化。如如图图6-36-3是几种常是几种常用塑料的粘度与温度变化曲线用塑料

5、的粘度与温度变化曲线。当温度一定时，塑料熔体流动当温度一定时，塑料熔体流动剪切速率愈高，其粘度愈低剪切速率愈高，其粘度愈低。 图图6-2热固性塑料受热后的状态热固性塑料受热后的状态图图6-3 塑料粘度与温度变化曲线塑料粘度与温度变化曲线3.3.塑料的成形工艺性塑料的成形工艺性 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性质，主要表现在以下几个方面 。1 1）流动性。）流动性。 塑料在一定的温度和压力下填充模具型腔的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。能力称为塑料的流动性。 热塑性塑料的流动性用

6、热塑性塑料的流动性用熔融指数熔融指数( (又称熔融流动率又称熔融流动率) )表表示，熔融指数越大，流动性也越好，熔融指数与塑料的粘示，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。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热固性塑料的流动性指标一般用拉西格流动性拉西格流动性表示。表示。 第一级：拉西格流动值为第一级：拉西格流动值为100100130mm130mm，用于压制无嵌，用于压制无嵌件、形状简单的一般厚度塑件。件、形状简单的一般厚度塑件。 第二级：拉西格流动值为第二级：拉西格流动值为131131150

7、mm150mm，用于压制中等，用于压制中等复杂程度的塑件。复杂程度的塑件。 第三级：拉西格流动值为第三级：拉西格流动值为151151180mm180mm，用于压制结构，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（压复杂、型腔很深、嵌件较多的薄壁塑件，或用于传递（压注）成注）成形形。2 2）收缩性。）收缩性。 塑料制品从模具中取出冷却到室温后，发生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尺寸收缩的特性称为收缩性。塑料制件的成塑料制件的成形形收缩值可用收缩值可用收缩率表示收缩率表示: : 10011mLLLk 塑料收缩率；塑料收缩率； 模具在室温时的尺寸（模具

8、在室温时的尺寸（mmmm）；）； 塑件在室温时的尺寸（塑件在室温时的尺寸（mmmm）。）。kmL1L式中式中3 3）结晶性。）结晶性。按照聚集态结构的不同，塑料可以分为结晶型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。和无定型两类。高聚物中晶区所占的比例称为结晶度，高聚物中晶区所占的比例称为结晶度，结结晶度大，塑料的硬度和刚度提高，力学性能和耐磨性增高，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较大，透明低的，柔韧性、耐折性、伸长率及冲

9、击强度等较大，透明度也较高。度也较高。4 4）热敏性和水敏性）热敏性和水敏性。热敏性是指塑料对热降解的敏感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，也称吸湿性水敏性是指塑料对水降解的敏感性，也称吸湿性。5 5）毒性、刺激性和腐蚀性毒性、刺激性和腐蚀性。成成形形加工塑料时，必须严格掌加工塑料时，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。备。 除上述工艺性能外，还有除上述工艺性能外，还有吸气性、粘膜性、可塑性、吸气性、粘膜性、可塑性、压缩性、均匀性压缩性、均匀性和和相交联倾向等相交联倾向等。 6.1.1

10、.2 6.1.1.2 注射成形注射成形 塑料注射成塑料注射成形形又称注塑成又称注塑成形形或注射法，是热塑性塑料或注射法，是热塑性塑料成成形形的主要加工方法。的主要加工方法。其生产其生产周期短，生产效率高，能一周期短，生产效率高，能一次成次成形形空间几何形状复杂、尺寸精度高、带有各种嵌件的空间几何形状复杂、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塑料制品，适应性强，生产过程易于实现自动化。1.1.注射成形工艺过程注射成形工艺过程 注射成注射成形形工艺过程是将塑料经过工艺过程是将塑料经过预干燥处理预干燥处理，通过注，通过注射机的射机的注射过程注射过程使塑料在模具中成使塑

11、料在模具中成形形，开模后取出塑件并，开模后取出塑件并进行进行后处理后处理。 其中其中注射过程是获得合格塑件的关键，完注射过程是获得合格塑件的关键，完整的注射过程包括整的注射过程包括加料、塑化、注射、保压、冷却定型和加料、塑化、注射、保压、冷却定型和脱模脱模等几个步骤。等几个步骤。 注射成注射成形形的工艺条件主要有的工艺条件主要有温度、压力和时间温度、压力和时间等。等。1 1）温度。）温度。在注射成在注射成形形时需控制的温度有料时需控制的温度有料筒筒温度、喷嘴温度、喷嘴温度、模具温度等温度、模具温度等。2 2）压力。）压力。包括塑化压力和注射压力两种。塑化压力又称包括塑化压力和注射压力两种。塑化

12、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。注射压力是指力。注射压力是指柱柱塞或螺杆头部注射时对塑料熔体施加塞或螺杆头部注射时对塑料熔体施加的压力。的压力。3 3）时间。）时间。注射时间是一次注射成注射时间是一次注射成形形所需的时间，又称成所需的时间，又称成形形时间时间。2. 2. 注射机与模具注射机与模具1 1）注射机注射机。注射机。注射机是注射成是注射成形形的主要设备，按其外形可的主要设备，按其外形可分为分为立式、卧式、角式立式、卧式、角式三种三种。基本由。基本由注射系统、合模锁模注射系统、合模锁模系统、操作控制系统系统、

13、操作控制系统三部分组成，三部分组成，如图如图6-46-4所示。所示。 2 2）注射模。）注射模。注射成注射成形形模具是注射成模具是注射成形形工艺的主要工艺装工艺的主要工艺装备，称为注射模。注射模一般由定模部分和动模部分组成，备，称为注射模。注射模一般由定模部分和动模部分组成，如图如图6-56-5所示。所示。 根据模具上各种零部件的作用，塑料注射模一般有以根据模具上各种零部件的作用，塑料注射模一般有以下几部分下几部分： 成形部分：成形部分：组成模具型腔的零件，主要由凸模、凹模、组成模具型腔的零件，主要由凸模、凹模、型芯、嵌件和镶块等组成型芯、嵌件和镶块等组成。 浇注系统浇注系统：熔融塑料从喷嘴进

14、入模具型腔流经的通道熔融塑料从喷嘴进入模具型腔流经的通道称为浇注系统。它一般由主流道、分流道、浇口和冲料井称为浇注系统。它一般由主流道、分流道、浇口和冲料井等组成等组成。 导向机构导向机构：为了使动模与定模在合模时能准确对中，为了使动模与定模在合模时能准确对中，以及防止推件板歪斜而设置的机构。主要有导柱、导套等。以及防止推件板歪斜而设置的机构。主要有导柱、导套等。 侧向抽芯机构侧向抽芯机构：塑件的侧向有凹凸形状的孔或凸台时，塑件的侧向有凹凸形状的孔或凸台时，在塑件被推出的必须先拔出侧向凸模或抽出侧向型芯。侧在塑件被推出的必须先拔出侧向凸模或抽出侧向型芯。侧向抽芯机构一般由活动型芯、锁紧楔、斜导

15、柱等组成向抽芯机构一般由活动型芯、锁紧楔、斜导柱等组成。 推出机构推出机构：又称脱模机构。它是在开模时将塑件推出又称脱模机构。它是在开模时将塑件推出的零部件。的零部件。它它主要主要由由推板、推杆、主流道拉料杆等组成。推板、推杆、主流道拉料杆等组成。 在注射模上还有加热、冷却系统和排气系统等在注射模上还有加热、冷却系统和排气系统等。 6.1.1.3 模压成形模压成形 模压成形又称压缩成形、压塑成形，是塑料成形加工模压成形又称压缩成形、压塑成形，是塑料成形加工中较为传统的工艺方法。模压成形主要用于中较为传统的工艺方法。模压成形主要用于热固性塑料热固性塑料。与挤塑和注塑相比，压塑设备、模具和生产过程

16、控制较为与挤塑和注塑相比，压塑设备、模具和生产过程控制较为简单，并易于生产大型制品，但生产周期长、效率低，较简单，并易于生产大型制品，但生产周期长、效率低，较难实现自动化，工人劳动强度大，难于成形厚壁制品及形难实现自动化，工人劳动强度大，难于成形厚壁制品及形状复杂的制品状复杂的制品。 1.1.模压成形工艺过程模压成形工艺过程 模压成模压成形形工艺是将经过预制的热固性塑料原料，直接工艺是将经过预制的热固性塑料原料，直接加入敞开的模具加料室，然后合模，并对模具加热加压，加入敞开的模具加料室，然后合模，并对模具加热加压，塑料在热和压力的作用下呈熔融流动状态塑料在热和压力的作用下呈熔融流动状态并并充满

17、型腔，随充满型腔，随后由于塑料分子发生交联反应逐渐硬化成后由于塑料分子发生交联反应逐渐硬化成形形。 工艺过程为：工艺过程为：预压成预压成形形和预热处理和预热处理加料加料闭模闭模加热加压加热加压塑化塑化排气和保压硬化排气和保压硬化脱模取出塑脱模取出塑件件清理模具和对塑件后期处理清理模具和对塑件后期处理。 为了使模压成为了使模压成形形顺利进行，顺利进行，关键关键应控制好成应控制好成形形温度和温度和压力。压力。2 2. .模压设备及模具模压设备及模具 主要设备是液压机，它由机架（包括上下横梁、立柱、主要设备是液压机，它由机架（包括上下横梁、立柱、机座等）、活动横梁、工作液压缸、顶出机构、液压传动机座

18、等）、活动横梁、工作液压缸、顶出机构、液压传动和电器控制系统等部分组成和电器控制系统等部分组成，如图如图6-66-6所示。所示。 模压成模压成形形模具模具如图如图6-76-7所示。与注射模不同的是，模压模所示。与注射模不同的是，模压模没有浇注系统，只有一段加料室。注射成没有浇注系统，只有一段加料室。注射成形形模具处于闭合状模具处于闭合状态成态成形形，而模压模成，而模压模成形形是靠凸模对凹模中的原料施加压力，是靠凸模对凹模中的原料施加压力，使塑料在型腔内成使塑料在型腔内成形形。因此，模压模成。因此，模压模成形形零件的强度要比注零件的强度要比注射模高射模高。6.1.1.4 6.1.1.4 其他成形

19、方法其他成形方法1.1.传递成形传递成形 传传递成形递成形又称压注又称压注成形成形，它是在模压成，它是在模压成形形的基础上发展的基础上发展起来的热固性塑料成起来的热固性塑料成形形方法。其工艺类似于注射成方法。其工艺类似于注射成形形，所不，所不同的是塑料在模具的加料室内塑化，再经过浇注系统进入型同的是塑料在模具的加料室内塑化，再经过浇注系统进入型腔，而注射成腔，而注射成形形是在注射机料是在注射机料筒筒内塑化。内塑化。 传递成传递成形形所用设备与压塑成所用设备与压塑成形形相同，不同的是所需压力相同，不同的是所需压力比压塑成比压塑成形形的压力大。传递成的压力大。传递成形形模具模具如图如图6-86-8

20、所示。所示。 工艺过程为：工艺过程为：预处理预处理闭模闭模加料加料加热软化加热软化（若是下加料室应先加料，后闭模加热若是下加料室应先加料，后闭模加热）柱塞挤压熔柱塞挤压熔融塑料挤入型腔融塑料挤入型腔继续受热受压而固化继续受热受压而固化开模清理开模清理。 传递成传递成形形的优点的优点：成成形形周期短；塑件飞边小，易于清周期短；塑件飞边小，易于清理；能成理；能成形形薄壁多嵌件的复杂塑料制品；塑件的精度和质薄壁多嵌件的复杂塑料制品；塑件的精度和质量较压塑件高，但加料室内总会留有余料，塑料损耗较大；量较压塑件高，但加料室内总会留有余料，塑料损耗较大；模具结构较压塑模复杂，制造成本较高模具结构较压塑模复

21、杂，制造成本较高。2.2.挤出成形挤出成形 挤出成挤出成形形也称为挤塑成也称为挤塑成形形或吹塑成或吹塑成形形，是热塑性塑料，是热塑性塑料的重要生产方法之一，主要用于生产棒、管等型材和薄膜的重要生产方法之一，主要用于生产棒、管等型材和薄膜等，也是中空成等，也是中空成形形的主要制坯方法的主要制坯方法。 挤出成挤出成形形一般由挤出机、挤出模具、牵引装置、冷却一般由挤出机、挤出模具、牵引装置、冷却定型装置、切割或卷曲装置、控制系统组成。定型装置、切割或卷曲装置、控制系统组成。如图如图6-96-9所示。所示。 工艺工艺过程总体可分为两个阶段：过程总体可分为两个阶段： 第一阶段是使固态塑料塑化第一阶段是使

22、固态塑料塑化( (即使塑料转变成粘流态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；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。体转变为玻璃态的连续体，即得到所需型材或制品。如图如图6-6-1010是挤出中空吹塑成形过程及挤出吹塑模具。是挤出中空吹塑成形过程及挤出吹塑模具。3 3. .吸塑成形吸塑成形 吸塑成吸塑成形形也称真空成也称真空成形形。成。成形形时将热塑性塑料板材或片

23、时将热塑性塑料板材或片材夹持起来，固定在模具上，用辐射加热器加热，当加热到材夹持起来，固定在模具上，用辐射加热器加热，当加热到软化温度时，用真空泵抽去板材与模具之间的空气，在大气软化温度时，用真空泵抽去板材与模具之间的空气，在大气压力作用下，板材拉伸变形贴合到模具表面，冷却后定压力作用下，板材拉伸变形贴合到模具表面，冷却后定形形成成为制品。吸塑成为制品。吸塑成形形生产设备简单，效率高，模具结构单、效生产设备简单，效率高，模具结构单、效率高，能加工大尺寸的薄壁塑件，生产成本低。率高，能加工大尺寸的薄壁塑件，生产成本低。 常见的吸塑成型方法有常见的吸塑成型方法有凹模真空成形、凸模真空成形、凹模真空

24、成形、凸模真空成形、凹凸模真空成形凹凸模真空成形等方法。等方法。 凸模真空成凸模真空成形形方法方法如图如图6-116-11所示。一般用于内表面精所示。一般用于内表面精度要求较高度要求较高。有凸起形状的薄壁塑件有凸起形状的薄壁塑件。凸模真空成凸模真空成形形方法方法较凹模真空成较凹模真空成形形方法塑件壁厚稍均匀。方法塑件壁厚稍均匀。 吸塑成吸塑成形形可用于包装制品，如药品包装、一次性餐盒、可用于包装制品，如药品包装、一次性餐盒、电子产品如钮扣电池包装等电子产品如钮扣电池包装等。常用的材料为聚乙烯、聚丙。常用的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、烯、聚氯乙烯、ABSABS、聚碳酸酯等材料。、聚碳酸酯等材

25、料。4.4.反应注射成形反应注射成形 反应注射成反应注射成形形把两种发生反应的塑料原料分别加热软把两种发生反应的塑料原料分别加热软化后，由计量系统进入高压混合器化后，由计量系统进入高压混合器，经混合发生塑化反应，经混合发生塑化反应，再注射到模具型腔中，它们在型腔中继续发生化学反应，再注射到模具型腔中，它们在型腔中继续发生化学反应，并伴有膨胀、固化的加工工艺。并伴有膨胀、固化的加工工艺。 反应注射成形反应注射成形适合适合加工聚氨酯、环氧树脂等热固性加工聚氨酯、环氧树脂等热固性塑料，也可以用于生产尼龙、塑料，也可以用于生产尼龙、ABSABS、聚酯等热塑性塑料。、聚酯等热塑性塑料。例如，轿车仪表盘、

26、例如，轿车仪表盘、转转向盘、飞机和汽车的座椅及椅垫、向盘、飞机和汽车的座椅及椅垫、家具和鞋类、仿大理石浴缸浴盆等。家具和鞋类、仿大理石浴缸浴盆等。6.1.2 橡胶材料的成形橡胶材料的成形6.1.2.1 橡胶的压制成形橡胶的压制成形1.1.压制成形工艺流程压制成形工艺流程 塑炼塑炼混炼混炼制坯制坯片材、管材、型材片材、管材、型材裁裁切切模压硫化模压硫化修边修边检验检验成品成品关键工序：关键工序：1 1）塑炼。）塑炼。在一定的温度下利用机械挤压、辊轧等方法，在一定的温度下利用机械挤压、辊轧等方法，使生胶分子链断链，使其由强韧的弹性状态转变为柔软、使生胶分子链断链，使其由强韧的弹性状态转变为柔软、具

27、有可塑性的状态的加工工艺过程具有可塑性的状态的加工工艺过程。2 2）混炼。）混炼。为了提高橡胶制品的使用性能，改进橡胶的工为了提高橡胶制品的使用性能，改进橡胶的工艺性能和降低成本，将各种配合剂混入生胶中，制成质艺性能和降低成本，将各种配合剂混入生胶中，制成质量均匀的混炼胶的工艺过程量均匀的混炼胶的工艺过程。3 3）模压硫化。）模压硫化。它包括加料、闭模、硫化、起模和模具清它包括加料、闭模、硫化、起模和模具清理等步骤。胶料经闭模加热加压后成理等步骤。胶料经闭模加热加压后成形形，经过硫化使胶，经过硫化使胶料分子交联，成为具有高弹性的橡胶制品。料分子交联，成为具有高弹性的橡胶制品。2.2.压制工艺压

28、制工艺 橡胶压制成形工艺的关键是控制模压硫化过程。橡胶压制成形工艺的关键是控制模压硫化过程。硫硫化过程控制的主要参数是硫化温度、压力和时间等化过程控制的主要参数是硫化温度、压力和时间等。1 1）硫化温度硫化温度。 橡胶发生硫化反应的基本条件橡胶发生硫化反应的基本条件。硫化温硫化温度高，硫化速度快，生产效率就高。但是硫化温度过高度高，硫化速度快，生产效率就高。但是硫化温度过高会使橡胶高分子链裂解，从而使橡胶的强度、韧度下降，会使橡胶高分子链裂解，从而使橡胶的强度、韧度下降，因此硫化温度不宜过高。因此硫化温度不宜过高。 2 2）硫化时间。）硫化时间。 在硫化过程中，硫化胶的各项物理、力在硫化过程中

29、，硫化胶的各项物理、力学性能达到或接近最佳点时，此种硫化程度称为学性能达到或接近最佳点时，此种硫化程度称为正硫化正硫化或最宜硫化或最宜硫化。在一定温度下达到正硫化所需的硫化时间。在一定温度下达到正硫化所需的硫化时间称为称为正硫化时间正硫化时间，一定的硫化温度对应有一定的正硫化，一定的硫化温度对应有一定的正硫化时间。硫化时间决定硫化程度，通常制品的尺寸越大或时间。硫化时间决定硫化程度，通常制品的尺寸越大或越厚，所需硫化的时间越长。越厚，所需硫化的时间越长。 3）硫化压力。）硫化压力。 为使胶料能够流动充满型腔，并使胶料中为使胶料能够流动充满型腔，并使胶料中的气体排出，应有足够的硫化压力的气体排出

30、，应有足够的硫化压力 。增加压力能提高橡胶增加压力能提高橡胶的力学性能，延长制品的使用寿命。但是，过高的压力会的力学性能，延长制品的使用寿命。但是，过高的压力会加速分子的降解作用，反而会使橡胶的性能降低。加速分子的降解作用，反而会使橡胶的性能降低。对硫化对硫化压力的选取应考虑胶料的配方、可塑性、产品的结构等因压力的选取应考虑胶料的配方、可塑性、产品的结构等因素素。3.3.压制模具压制模具 橡胶压制模与一般塑料压塑模结构相同。但橡胶模有橡胶压制模与一般塑料压塑模结构相同。但橡胶模有自身自身特特殊的要求殊的要求, ,在设计时要注意在设计时要注意：1 1）测温孔。）测温孔。 硫化温度的误差应控制在硫

31、化温度的误差应控制在+ +22范围范围，在压制在压制模型腔附近必须设置测温孔。模型腔附近必须设置测温孔。2 2）流胶槽流胶槽。 由于在加料时一般有由于在加料时一般有5%5%10%10%的余量，为保的余量，为保证制品精度，在型腔周围设置流胶槽，使多余的胶料排出。证制品精度，在型腔周围设置流胶槽，使多余的胶料排出。 6.1.2.2 橡胶注射成形橡胶注射成形1.1.橡胶注射成形工艺过程橡胶注射成形工艺过程 橡胶注射成形是在专门的橡胶注射机上进行的。橡胶橡胶注射成形是在专门的橡胶注射机上进行的。橡胶注射成形的工艺过程主要包括胶料的注射成形的工艺过程主要包括胶料的预热塑化、注射、保预热塑化、注射、保压、

32、硫化、脱模和修边压、硫化、脱模和修边等工序。等工序。2.2.注射成形工艺条件注射成形工艺条件 注射成注射成形形工艺条件主要有料筒温度、注射温度、注射工艺条件主要有料筒温度、注射温度、注射压力、模具温度和成压力、模具温度和成形形时间。时间。1 1）料筒温度料筒温度。 胶料在料胶料在料筒筒中加热塑化，在一定温度范围中加热塑化，在一定温度范围内，提高料内，提高料筒筒温度可以使胶料的粘度下降，流动性增加，温度可以使胶料的粘度下降，流动性增加，有利于胶有利于胶料料的成的成形形。 2 2）注射温度。）注射温度。 胶料除受料筒的加热外，在注射过程中还胶料除受料筒的加热外，在注射过程中还受到摩擦热，故胶料的注

33、射温度均高于料筒温度。注射温受到摩擦热，故胶料的注射温度均高于料筒温度。注射温度高硫化时间短，易出现焦烧。因此在不产生焦烧的情况度高硫化时间短，易出现焦烧。因此在不产生焦烧的情况下，尽可能使温度接近模具温度。下，尽可能使温度接近模具温度。3 3）注射压力。）注射压力。 注射时螺杆或柱塞施于胶料单位面积的力。注射时螺杆或柱塞施于胶料单位面积的力。注射压力大，有利于胶料充模注射压力大，有利于胶料充模和硫化。和硫化。4 4）模具温度。）模具温度。 在注射成在注射成形形中，由于胶料在充型前已经具中，由于胶料在充型前已经具有较高的温度有较高的温度，充型之后能迅速硫化，表层与内部的温差充型之后能迅速硫化，

34、表层与内部的温差小，故模具温度较压制成小，故模具温度较压制成形形的高的高。5 5）成成形形时间时间。 指完成一次成指完成一次成形形过程所需时间。它是动作过程所需时间。它是动作时间与硫化时间之和。时间与硫化时间之和。 6.1.2.3 压延成形压延成形 压延压延成形成形是利用是利用一一对或数对相对旋转的加热滚筒，使对或数对相对旋转的加热滚筒，使物料在滚筒间隙被压延而连续形成一定物料在滚筒间隙被压延而连续形成一定厚厚度和宽度的薄型度和宽度的薄型材料。材料。 压延机的主体是一组加热的辊压延机的主体是一组加热的辊筒。筒。按辊筒数目可分为按辊筒数目可分为两辊、三辊或更多；以排列方式分为两辊、三辊或更多；以

35、排列方式分为I I型、倒型、倒L L型型、L L型、型、Z Z型、型、T T型、型、M M型型等。压延机的不同辊筒排列方式及压延过等。压延机的不同辊筒排列方式及压延过程程如图如图6-126-12所示。所示。 在压延过程中，必须协调在压延过程中，必须协调辊温和转速辊温和转速，控制每对辊的，控制每对辊的速比，保持一定的辊隙存料量，调节辊间距，以保证产品速比，保持一定的辊隙存料量，调节辊间距，以保证产品外观及有关性能外观及有关性能。 如在最后一对辊间同时通过已经处理的纸张或织物，如在最后一对辊间同时通过已经处理的纸张或织物，使热的塑料或橡胶膜片在辊筒压力使热的塑料或橡胶膜片在辊筒压力下与这些基材贴合

36、在一下与这些基材贴合在一起，可制造出复合制品。起，可制造出复合制品。如如人造革、地板革、壁纸等人造革、地板革、壁纸等。第第2 2节节 工业陶瓷的成形工业陶瓷的成形6.2.1工业陶瓷成形基础工业陶瓷成形基础区别区别传统陶瓷传统陶瓷新型陶瓷新型陶瓷原料原料天然矿物原料天然矿物原料人工精制合成原料（氧化物和非氧化物两人工精制合成原料（氧化物和非氧化物两大类）大类）成型成型注浆、可塑成型注浆、可塑成型为主为主注浆、压制、热压注、注射、轧膜、等静注浆、压制、热压注、注射、轧膜、等静压成型为主压成型为主烧结烧结温度一般在温度一般在1350以下，燃料以煤、以下，燃料以煤、油、气为主油、气为主结构陶瓷常需结构

37、陶瓷常需1600左右高温烧结；功能左右高温烧结；功能陶瓷需精确控制烧结温度。燃料以电、气、陶瓷需精确控制烧结温度。燃料以电、气、油为主油为主加工加工一般不需加工一般不需加工常需切割、打孔、研磨和抛光常需切割、打孔、研磨和抛光性能性能以外观效果为以外观效果为主主以内在质量为主，常呈现耐温、耐磨、耐以内在质量为主，常呈现耐温、耐磨、耐腐蚀和各种特殊性能腐蚀和各种特殊性能用途用途炊、餐具、陈设炊、餐具、陈设品品主要用于宇航、能源、冶金、交通、电子、主要用于宇航、能源、冶金、交通、电子、家电等行业家电等行业表表6-1 传统陶瓷和新型陶瓷的主要区别传统陶瓷和新型陶瓷的主要区别6.2.2 陶瓷制品的生产过

38、程陶瓷制品的生产过程 陶瓷制品的生产过程主要包括坯体成形前的陶瓷制品的生产过程主要包括坯体成形前的坯料准备、坯料准备、坯体成形、烧结及坯体的后续加工坯体成形、烧结及坯体的后续加工等内容。等内容。 1.1.坯体成形前的准备坯体成形前的准备 首先是利用物理、化学等方法对粉料进行处理获得所首先是利用物理、化学等方法对粉料进行处理获得所需要规格的需要规格的粉体粉体；然后按照瓷料的成分，将各种原料进行；然后按照瓷料的成分，将各种原料进行称量配料称量配料，配料后根据不同的成形方法，混合制备成不同，配料后根据不同的成形方法，混合制备成不同形式的形式的坯料坯料。2.2.坯体成形坯体成形 成形是将坯料制成具有一

39、定形状和规格的坯体。可采成形是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体。可采用浇注法成形、挤压成形、压制成形。用浇注法成形、挤压成形、压制成形。3.3.烧结烧结 烧结是对成烧结是对成形形坯体进行低于熔点的高温加热，使其内坯体进行低于熔点的高温加热，使其内部的粉体产生粘结，经过物质迁移导致致密化和高强度的部的粉体产生粘结，经过物质迁移导致致密化和高强度的过程。过程。4 4. .后续加工后续加工 陶瓷经成陶瓷经成形形、烧结后，还可根据需要进行后续精密加、烧结后，还可根据需要进行后续精密加工，使之符合表面粗糙度、形状、尺寸等精度要求，如磨工，使之符合表面粗糙度、形状、尺寸等精度要求，如磨削加工、研磨与抛光

40、、超声波加工、激光加工削加工、研磨与抛光、超声波加工、激光加工，甚至切削甚至切削加工等加工等。 6.2.3 6.2.3 陶瓷成形方法陶瓷成形方法 陶瓷制品的成形，就是将坯料制成具有一定形状和规陶瓷制品的成形，就是将坯料制成具有一定形状和规格的坯体。格的坯体。成成形形方法主要有方法主要有浇注浇注成成形形、压制成、压制成形形、可塑法可塑法成成形形等等。6.2.3.1 6.2.3.1 浇注成形浇注成形 浇注成浇注成形形是将陶瓷原料粉体悬浮于水中制成料浆，然是将陶瓷原料粉体悬浮于水中制成料浆，然后注入模型内成后注入模型内成形形。坯体的形成主要有注浆成。坯体的形成主要有注浆成形形、凝胶注、凝胶注模成模成

41、形形等方式。等方式。1 1. .注浆成形注浆成形 注浆成注浆成形是将陶瓷悬浮料浆注入多孔质模型内，借助形是将陶瓷悬浮料浆注入多孔质模型内，借助模型的吸水能力将料浆中的水吸出，从而在模型内形成坯模型的吸水能力将料浆中的水吸出，从而在模型内形成坯体。其工艺过程包括体。其工艺过程包括悬浮料浆制备、模型制备、料浆浇注、悬浮料浆制备、模型制备、料浆浇注、起模取件、干燥起模取件、干燥等阶段。等阶段。 1）悬浮料浆的制备。悬浮料浆的制备。 料浆是陶瓷原料粉体和水组成的悬浮料浆是陶瓷原料粉体和水组成的悬浮液。料浆应具有良好的流动性，足够小的粘度，尽可能少液。料浆应具有良好的流动性，足够小的粘度，尽可能少的含水

42、量，弱的触变性的含水量，弱的触变性( (静止时粘度变化小静止时粘度变化小),),良好的稳定性良好的稳定性( (悬浮性悬浮性) )及良好的渗透及良好的渗透( (水水) )性等性能。性等性能。2 2）注浆方法。）注浆方法。 实心注浆实心注浆 如图如图6-13a6-13a所示。料浆注入模型后，料浆中所示。料浆注入模型后，料浆中的水分同时被模型的两个工作面吸收，注件在两模之间形的水分同时被模型的两个工作面吸收，注件在两模之间形成，没有多余料浆排出成，没有多余料浆排出。 空心注浆空心注浆 如图如图6-13b6-13b所示。料浆注入模型后，由模型所示。料浆注入模型后，由模型单面吸浆，当注件达到要求的厚度时

43、，排出多余料浆而形单面吸浆，当注件达到要求的厚度时，排出多余料浆而形成空心注件。成空心注件。 强化注浆强化注浆 在注浆过程中，人为地对料浆施加外力，在注浆过程中，人为地对料浆施加外力，以加速注浆过程进行，提高注浆速度，使坯体致密度与强以加速注浆过程进行，提高注浆速度，使坯体致密度与强度得到提高。强化注浆法有真空注浆、离心注浆和压力注度得到提高。强化注浆法有真空注浆、离心注浆和压力注浆等浆等，如图如图6-13c6-13c所示所示的的离心注浆离心注浆。2. 2. 凝胶注模成凝胶注模成形形 凝胶注模成凝胶注模成形形是是2020世纪世纪9090年代初发展起来的新工艺年代初发展起来的新工艺。其其工艺过程

44、如下：工艺过程如下： 调制高固相含量的浓悬浮料浆调制高固相含量的浓悬浮料浆加加聚合固化引发剂聚合固化引发剂并与并与料浆混合均匀料浆混合均匀注入无吸水性的模型内注入无吸水性的模型内有机单有机单体交联聚合成三维网状结构，使浓悬浮料浆在模型内原位体交联聚合成三维网状结构，使浓悬浮料浆在模型内原位固化成固化成形形。 6.2.3.2 6.2.3.2 压制成形压制成形 压制成压制成形形是将经过造粒的粒状陶瓷粉料，装入模具内直是将经过造粒的粒状陶瓷粉料，装入模具内直接在压力的作用下而成接在压力的作用下而成形形的方法。的方法。1 1. .造粒造粒 造粒即制备压制成造粒即制备压制成形形所用的坯料，它是在陶瓷原料

45、细粉所用的坯料，它是在陶瓷原料细粉中加入一定量的塑化剂制成粒度较粗中加入一定量的塑化剂制成粒度较粗、含一定水分、具有良含一定水分、具有良好流动好流动性性的团粒的团粒。2.2.压制方法压制方法 压制方法主要有干压成压制方法主要有干压成形形、等静压成、等静压成形形和热压烧结成和热压烧结成形形等。等。1 1）干压成干压成形形。 将团粒松散装人模具内，在压机柱塞施加的将团粒松散装人模具内，在压机柱塞施加的外压力作用下，形成较致密的具有一定形状、尺寸的压坯，外压力作用下，形成较致密的具有一定形状、尺寸的压坯，然后卸模脱出然后卸模脱出坯坯体体。 干压成形有单向加压与双向加压两种方式干压成形有单向加压与双向

46、加压两种方式 ，由于成形由于成形压力是通过松散粉粒的接触来传递的，在此过程中产生的压力是通过松散粉粒的接触来传递的，在此过程中产生的压力损失会造成坯体内压力分布的不均匀，从而压力损失会造成坯体内压力分布的不均匀，从而造成压坯造成压坯内密度分布不均匀内密度分布不均匀，如图如图6-146-14所示。所示。2 2）等静压成等静压成形。形。 利用液体或气体介质均匀传递压力的性利用液体或气体介质均匀传递压力的性能，把陶瓷粒状粉料置于有弹性的软模中，使其受到液体能，把陶瓷粒状粉料置于有弹性的软模中，使其受到液体或气体介质传递的均衡压力而被压实成形的方法。或气体介质传递的均衡压力而被压实成形的方法。 冷等静

47、压成冷等静压成形：形：在室温下，采用高压液体传递压力的在室温下，采用高压液体传递压力的等静压成等静压成形形，根据使用模具不同，又分为湿式等静压成，根据使用模具不同，又分为湿式等静压成形形和干式等静压成和干式等静压成形形两种两种，如图如图5-155-15所示所示。 热等静压成热等静压成形：形：在高温下，采用惰性气体代替液体作压在高温下，采用惰性气体代替液体作压力传递介质的等静压成力传递介质的等静压成形形，是在冷等静压成，是在冷等静压成形形与热压与热压烧烧结的结的工艺基础上发展起来的，又称热等静压烧结。工艺基础上发展起来的，又称热等静压烧结。3 3）热压烧结热压烧结。 将干燥粉料填入石墨或氧化铝模

48、型内，再从将干燥粉料填入石墨或氧化铝模型内，再从单轴方向边加压边加热，使成单轴方向边加压边加热，使成形形与烧结同时完成，如与烧结同时完成，如图图6-166-16所示。所示。6.2.3.3 6.2.3.3 其他成形方法其他成形方法1 1. .挤压成挤压成形形 挤压成形挤压成形将经真空炼制的可塑泥料置于挤制机将经真空炼制的可塑泥料置于挤制机（挤坯机挤坯机）内，便可挤压出各种形状、尺寸的坯体内，便可挤压出各种形状、尺寸的坯体。2.2.注射成注射成形形 注射成形注射成形将陶瓷粉和有机粘结剂混合后，加热混炼并制将陶瓷粉和有机粘结剂混合后，加热混炼并制成粒状粉料，经注射成成粒状粉料，经注射成形形机，在机，

49、在130130300300温度下注射到温度下注射到金属模腔内，冷却后粘结剂固化成金属模腔内，冷却后粘结剂固化成形形，脱模取出坯体，脱模取出坯体。 3.流延、轧膜成形流延、轧膜成形 流延、轧膜成形流延、轧膜成形用于陶瓷薄膜坯的成形。用于陶瓷薄膜坯的成形。1 1）流延成流延成形形。 如图如图6-176-17所示，将料浆加入流延机的料斗所示，将料浆加入流延机的料斗中中，料浆从料斗下部流至向前移动的塑料薄膜载体料浆从料斗下部流至向前移动的塑料薄膜载体( (传送传送基带基带) )上，用刮刀控制厚度。再经烘干室烘干，形成具行上，用刮刀控制厚度。再经烘干室烘干，形成具行一定塑性的坯膜，切成一定长度叠放或卷轴

50、待用。然后将一定塑性的坯膜，切成一定长度叠放或卷轴待用。然后将坯膜按所需形状进行切割、冲片或打孔，形成坯件。坯膜按所需形状进行切割、冲片或打孔，形成坯件。2 2）轧膜成轧膜成形形。 将陶瓷粉料与一定量的有机粘结剂和溶剂将陶瓷粉料与一定量的有机粘结剂和溶剂混合拌匀后，通过混合拌匀后，通过如图如图6-186-18所示的两个相向旋转、表面光所示的两个相向旋转、表面光洁的轧辊间隙。反复混炼粗轧、精轧，形成光滑、致密而洁的轧辊间隙。反复混炼粗轧、精轧，形成光滑、致密而均匀的膜层，称为轧坯带。轧好的坯带需在冲片机上冲切均匀的膜层，称为轧坯带。轧好的坯带需在冲片机上冲切形成一定形状的坯件形成一定形状的坯件。