非金属材料及其成型.pptx

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1、部分塑料的性能部分塑料的性能性能指标密度gcm3拉伸强度Mpa伸长率%冲击韧度kJm-2体积电阻率线胀系数10-5低压PE0.940.96101615100103010161113PP0.900.9130392002.22.510161012硬质PVC1.351.453556240221081016518.5PS1.041.0935847.07.50.51.0101868ABS1.053557053101610尼龙61.131.15547815025030110147.9807均POM1.4370157.61014810PC1.181.206670501006475101667F-42.102

2、.2016322004001017101810有机玻璃1.171.1955772.56.0121410157.0第1页/共57页1013 工程塑料的成型技术工程塑料的成型技术1 1、成型工艺、成型工艺（1 1）注射成型）注射成型（2 2）挤出成型）挤出成型（3 3）压制成型）压制成型（4 4）吹塑成型）吹塑成型（5 5）浇铸成型）浇铸成型（6 6）压延成型）压延成型2 2、塑料成型后的机械加工和修饰、塑料成型后的机械加工和修饰3 3、塑料制品的结构工艺性、塑料制品的结构工艺性第2页/共57页注射成型注射成型注射成型又称注塑模塑或注射法。注射成型又称注塑模塑或注射法。应用：热塑性塑料（是热塑性塑

3、料的重要的成型方法之应用：热塑性塑料（是热塑性塑料的重要的成型方法之 一）。一）。及少用于热固性塑料的成型。及少用于热固性塑料的成型。特点：生产率高、周期短、对热塑性塑料的适应性强、特点：生产率高、周期短、对热塑性塑料的适应性强、生产中易于实现自动化、能一次成型形状复杂、生产中易于实现自动化、能一次成型形状复杂、精度高、带有嵌件的塑料制品。精度高、带有嵌件的塑料制品。注射成型设备：柱塞式注射机或螺旋式注射机注射成型设备：柱塞式注射机或螺旋式注射机第3页/共57页注射机和塑模的剖面图注射机和塑模的剖面图工作过程：原料工作过程：原料 料斗料斗 料筒料筒 喷嘴喷嘴 模具模具 顶出顶出(见动画）见动画

4、）第4页/共57页注射模结构注射模结构注射模结构注射模结构第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第5页/共57页挤出成形挤出成形挤出成形挤出成形挤出成形又称挤塑成形。主要用于生产棒材、板材、线材、薄膜等连续的塑料型材.。挤出成形过程总体可分两个阶段：第一阶段是使固态塑料塑化（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体转变为玻璃态的连续体，即得到所需型材或制品。挤出成形适用于热塑性塑料，而且采用干法塑化和螺杆式挤出机。成形特点是：成形过程是连续的，生产率高，制品内部组织均衡致密。尺寸稳

5、定性高，模具结构简单，制造维修方便，成本 低。此外，挤出成形工艺还可用于塑料的着色、造粒和共混改性等。第6页/共57页挤出成型剖面图挤出成型剖面图第7页/共57页压制成形及其特点压制成形及其特点压制成形及其特点压制成形及其特点压压制制成成形形又又称称压压缩缩成成型型或或模模压压成成形形，是是塑塑料料加加工工中中最最传传统统的的工工艺艺方方法法。压压制制成成形形通通常常用用于于热热固固性性塑塑料料的的成成形形。因因为为热热塑塑性性塑塑料料在在压压制制时时模模具具需需要要交交替替地地加加热热与与冷冷却却，生生产产周周期期长长，故故热热塑塑性性塑塑料料的的成成形形常常以以注注射射成成形形更更为为经经

6、济济，只只有有在在成成形形较较大大平平面面的的热热塑塑性性塑塑料料制制品品时时才才采采用用压压制制成成形形方方法法。压压制制成成形形的的主主要要特特点点是是：设设备备和和模模具具结结构构简简单单，投投资资少少，可可以以生生产产大大型型制制品品，尤尤其其是是有有较较大大平平面面的的平平板板类类制制品品，也也可可以以利利用用多多槽槽模模大大量量生生产产中中、小小型型制制品品。制制品品的的强强度度高高。但但压压制制成成形形的的生生产产周周期期长长，效效率率低低，劳劳动动强强度度大大，难难以以实现自动化。实现自动化。第8页/共57页压制成形过程压制成形过程 热固性塑料压制成形是将粉状、粒状或纤维状的热

7、固性塑料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压，在温度和压力作用下，热固性塑料转为熔融的粘流态，并在这种状态下流满型腔而取得型腔所赋予的形状，随后发生交联反应，分子结构由原来线型分子结构转变为网状分子结构，塑料也由粘流态转化为玻璃态，即硬化定型成塑料制品，最后脱模取出制品。压制成形过程示意图压制成形过程示意图第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第9页/共57页压制成形主要设备压制成形主要设备压制成形主要设备是压机和模具.压机多数为液压机，吨位自几十吨至几百吨不等。压制成形用的模具按其结构特征可分为三类；溢式、不溢式和半溢式模具，其中以半溢式模具用得最多。下图为溢式塑模示意图.溢

8、式塑模闭模后多余的塑料将从溢料缝溢出并与型腔内部的塑料仍有连接，脱模后就附在制品上成为毛边。该种模具适于压制扁平或近于碟型的制品。加料量不作精确要求，只要稍有盈余便可。第10页/共57页不溢式塑模示意图不溢式塑模示意图不溢式塑模示意图不溢式塑模示意图第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第11页/共57页半溢式塑模示意图半溢式塑模示意图半溢式塑模示意图半溢式塑模示意图无支承面半溢出式塑模示意图无支承面半溢出式塑模示意图第12页/共57页吹塑成形特点及设备吹塑成形特点及设备吹塑成形特点及设备吹塑成形特点及设备 吹塑成形包括注射吹塑成形和挤出吹塑成形两种。吹塑成形包括注射吹塑成形和挤出

9、吹塑成形两种。它是借助压缩空气，使处于高弹态或粘流态的中空塑料它是借助压缩空气，使处于高弹态或粘流态的中空塑料型坯发生吹胀变形，然后经冷却定型获得塑料制品的方型坯发生吹胀变形，然后经冷却定型获得塑料制品的方法。塑料型坯是用注射成形或用挤出成形生产的。法。塑料型坯是用注射成形或用挤出成形生产的。吹塑成形的设备是注射机、挤出机、模具及模具吹塑成形的设备是注射机、挤出机、模具及模具中的冷却系统。中的冷却系统。第13页/共57页吹塑成形过程（静态）吹塑成形过程（静态）吹塑成形过程（静态）吹塑成形过程（静态）第14页/共57页吹塑成形过程（动态）吹塑成形过程（动态）吹塑成形过程（动态）吹塑成形过程（动态

10、）第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第15页/共57页浇铸成形浇铸成形浇铸成形浇铸成形塑塑料料的的浇浇铸铸成成形形是是借借鉴鉴液液态态金金属属浇浇铸铸成成型型的的方方法法而而形形成成的的。其其成成型型过过程程是是将将已已准准备备好好的的浇浇铸铸原原料料（通通常常是是单单体体经经初初步步聚聚合合或或缩缩聚聚的的浆浆状状物物或或聚聚合合物物与与单单体体的的溶溶液液等等）注注入入一一定定的的模模具具中中并并使使其其固固化化（完完成成聚聚合合或或缩缩聚聚反反应应），从从而而获获得得与与模模具具型型腔腔相相吻吻合合的的塑塑料料制制品品。浇浇铸铸时时原原料料是是在在重重力力作作用用下下充充

11、满满型型腔腔的的，故故称称为为静静态态浇浇铸铸成成型型。若若改改变变原原料料的的受受力力形形式式，又又可可发发展展成成其其它它的的浇浇铸铸成成型型方方法法，如嵌铸成型、离心浇铸成型、搪塑和滚塑成型等。如嵌铸成型、离心浇铸成型、搪塑和滚塑成型等。浇浇铸铸成成型型的的生生产产特特点点是是：投投资资小小（因因浇浇铸铸成成型型时时不不施施加加压压力力，对对模模具具和和设设备备的的强强度度要要求求不不高高），产产品品内内应应力力低低，对对产产品品的的尺尺寸寸限限制制较较小小，可可生生产产大大型型制制品品。缺缺点点是成型周期长，制品的尺寸准确性较低。是成型周期长，制品的尺寸准确性较低。第十章第十章 非金属

12、材料及其成形非金属材料及其成形第16页/共57页压延成形压延成形压延成形压延成形压延成形及生产过程压延成形设备压延成形的特点第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第17页/共57页压延成形及生产过程压延成形及生产过程压延成形及生产过程压延成形及生产过程压压延延成成形形是是将将已已加加热热塑塑化化的的接接近近粘粘流流温温度度的的热热塑塑性性塑塑料料通通过过一一系系列列相相向向旋旋转转的的水水平辊筒间隙，并在挤压和延展作用下成为规定尺寸的连续片状制品的成型方法。平辊筒间隙，并在挤压和延展作用下成为规定尺寸的连续片状制品的成型方法。压制成形的原材料大多是热敏性非晶态塑料，其中用得最多的是

13、聚氯乙烯。压延软质压制成形的原材料大多是热敏性非晶态塑料，其中用得最多的是聚氯乙烯。压延软质聚氯乙烯薄膜时，如果将布或纸张随同薄膜一起压延成形，则薄膜就会粘在布或纸张上，聚氯乙烯薄膜时，如果将布或纸张随同薄膜一起压延成形，则薄膜就会粘在布或纸张上，所得制品为涂层布，也就是人造革或塑料墙纸。这种成型方法称为压延涂层法。所得制品为涂层布，也就是人造革或塑料墙纸。这种成型方法称为压延涂层法。压延成形主要包括以下过程：压延成形主要包括以下过程：配制塑料配制塑料 塑化塑料塑化塑料 向压延机供料向压延机供料 压延压延 牵引牵引 轧花轧花 冷却冷却 卷取卷取 切割切割第18页/共57页压延成形设备压延成形设

14、备压延成形设备压延成形设备 压延成形的主要设备是压延机、挤压机和辊压机。根据辊筒数目，压延机有双辊、压延成形的主要设备是压延机、挤压机和辊压机。根据辊筒数目，压延机有双辊、三辊、四辊、五辊、六辊。双辊压延机主要用于原材料的塑炼和压片。压延成形常以三三辊、四辊、五辊、六辊。双辊压延机主要用于原材料的塑炼和压片。压延成形常以三辊或四辊压延机为主。三辊压延机辊筒的排列方式有辊或四辊压延机为主。三辊压延机辊筒的排列方式有I I型、三角型等几种，四辊压延机辊型、三角型等几种，四辊压延机辊筒的排列方式有筒的排列方式有I I型、倒型、倒L L型、正型、正Z Z型、斜型、斜Z Z型等。型等。压延机辊筒排列形式

15、压延机辊筒排列形式 辊筒的结构辊筒的结构第19页/共57页压延成型的特点压延成型的特点 压延成型具有加工能力大，生产速度快，压延成型具有加工能力大，生产速度快，产品质量好，生产连续，可以实现自动化等优产品质量好，生产连续，可以实现自动化等优点；缺点是设备庞大，前期投资高，维修复杂，点；缺点是设备庞大，前期投资高，维修复杂，制品宽度受压延机辊筒长度的限制。制品宽度受压延机辊筒长度的限制。第20页/共57页塑料的机械加工和修饰塑料的机械加工和修饰机械加工修饰 转鼓滚光 磨削和抛光 化学电镀 真空镀膜 塑料的烫印 塑料的涂饰第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第21页/共57页塑料制品

16、的结构工艺性塑料制品的结构工艺性1.制品壁厚应均匀（制品壁厚应均匀（1mm)(14mm),大件可大件可6。2.应有一定的脱模斜度（应有一定的脱模斜度（35120）。并避免）。并避免 内凸。内凸。3.要避免以整个平面作支承面，在高壁或在面积的要避免以整个平面作支承面，在高壁或在面积的 平底部分应设计加强筋，以增加刚度与强度。平底部分应设计加强筋，以增加刚度与强度。4.孔距与边距孔距与边距孔径。孔径。5.圆角过渡圆角过渡6.受力的制品可镶嵌金属芯，以增加强度和刚度。受力的制品可镶嵌金属芯，以增加强度和刚度。第22页/共57页10.2 10.2 橡胶的组成及特点橡胶的组成及特点1 1橡胶的组成：橡胶

17、主要由生胶和各种配合剂（硫化剂、橡胶的组成：橡胶主要由生胶和各种配合剂（硫化剂、填充剂、软化剂、防老化剂和发泡剂）组成。填充剂、软化剂、防老化剂和发泡剂）组成。2 2橡胶的特点：高弹性、高回弹性、高强度、高耐磨性、橡胶的特点：高弹性、高回弹性、高强度、高耐磨性、但耐热性差、耐寒性差（遇高温发粘、遇冷发脆）、但耐热性差、耐寒性差（遇高温发粘、遇冷发脆）、在溶剂中会溶解在溶剂中会溶解 3 3常用橡胶常用橡胶 天然橡胶天然橡胶 合成橡胶（丁苯橡胶（合成橡胶（丁苯橡胶（SBRSBR）、顺丁橡胶（）、顺丁橡胶（BRBR）、）、）特种橡胶（丁晴橡胶（特种橡胶（丁晴橡胶（NBRNBR）、硅橡胶）、硅橡胶）第

18、十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第23页/共57页橡胶制品的成形方法橡胶制品的成形方法橡胶制品的成形方法橡胶制品的成形方法橡胶制品的成形与工程塑料制品的成形有很多相似之处。橡胶制品的成形与工程塑料制品的成形有很多相似之处。橡胶的成形若按生产设备的不同可分为在平板硫化机中模压成形橡胶的成形若按生产设备的不同可分为在平板硫化机中模压成形和在注射机中注射成形两大类；若按成形方法分，主要有压制成形、和在注射机中注射成形两大类；若按成形方法分，主要有压制成形、压铸成形、注射成形和挤出成形。其中的在平板硫化机中压制成形压铸成形、注射成形和挤出成形。其中的在平板硫化机中压制成形由于成形模具和

19、设备简单，通用性强，故应用最广。由于成形模具和设备简单，通用性强，故应用最广。成形过程：先将混炼过的胶料成形为具有和制品形状相似的半成成形过程：先将混炼过的胶料成形为具有和制品形状相似的半成品胶料，然后根据模具型腔的形状、尺寸大小对半成品胶料进行称品胶料，然后根据模具型腔的形状、尺寸大小对半成品胶料进行称重并将定量的半成品胶料置于模具型腔中，使模具在平板硫化机或重并将定量的半成品胶料置于模具型腔中，使模具在平板硫化机或液压机中受热受压（或直接注入模具型腔），保压一段时间后，橡液压机中受热受压（或直接注入模具型腔），保压一段时间后，橡胶分子经过由线形结构变成网状结构的交联反应而定型获得所需的胶分

20、子经过由线形结构变成网状结构的交联反应而定型获得所需的橡胶制品。橡胶制品。第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第24页/共57页10.3 10.3 胶粘剂的胶粘工艺胶粘剂的胶粘工艺胶粘剂的胶粘工艺胶粘剂的胶粘工艺 胶粘剂可以胶接塑料制品，还可以在金属金属、塑料金属金属陶瓷等各类同种或异类材料之间进行胶接。胶接技术已逐步替代传统的连接技术焊接、铆接、螺栓连接等。胶接技术的特点：可以胶接任何材料、各种形状截面的零部件；应力分布均匀，不存在局部高应力区，受振时胶接处不会遭受破坏，耐疲劳强度高；胶接件表面光滑，密封性好；经胶接的零部件可以获得某些特殊性能，如导电性、绝缘性、导热性、导磁性

21、等；胶接工艺简单，生产率高，成本低。有机胶胶接强度较低，耐温性差，易老化失效。胶接剂的分类：按化学类型分：有机胶接剂和无机胶接剂。按外观形态分：糊状、粉状、胶棒、胶带、溶剂型胶液和液态胶。按用途分：结构胶、非结构胶、特种胶。按胶接工艺分：厌氧胶、热溶胶、常温固化胶、中温固化胶和高温固化胶。第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第25页/共57页胶粘剂的种类胶粘剂的种类胶粘剂的种类胶粘剂的种类1.有机胶粘剂 环氧胶粘剂、改性酚醛树脂2.无机胶粘剂 磷酸型、硼酸型、硅酸型无机胶结剂 无机胶粘剂与有机胶粘剂相比较，有以下特点：耐热性高，可长期在8001000是温度下使用，并保持一定强度。

22、有机胶结剂无法做到。接头强度高（抗剪强度可达100Ma，抗拉强度可达22Ma）。低温性能较好，在196下使用，强度基本上不变化。良好的耐候性、耐水性和耐油性。而耐酸性、耐碱性较差。第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第26页/共57页胶接方法的基本工艺过程胶接方法的基本工艺过程1）接头设计根据零部件的结构、受力特征和使用的环境条件进行接头的形式、尺寸的设计。2）选择胶接剂3）表面处理对于胶接接头的强度要求较高、使用寿命要求较长的被胶接物，应对其表面进行胶接前的处理，如机械打毛、清洗等。4）配胶将组成胶接剂的粘料、固化剂和其他助剂按所需比例均匀搅拌混合，有时还需将他们在烘烤箱或红外

23、线灯下预热至4050。5）装配与涂胶将被胶接物按所需位置进行正确装配或涂胶（有的涂胶在装配前），涂胶的方法有涂刷、辊涂、刀刮、注入等。6）固化在一定的温度和压力下进行固化。第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第27页/共57页胶接接头设计胶接接头设计第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第28页/共57页胶接剂的选择原则胶接剂的选择原则胶接剂的选择原则胶接剂的选择原则1）根据被胶接物的材料种类、性质和受力情况进行选择。大多数胶接剂对金属材料的胶接有较好的适应性，对不同材料间的胶接应考虑它们的热膨胀系数和固化温度，应选择两种材料都适用的胶接剂。受力大的，应选择强度高的胶

24、接剂，如环氧结构胶、聚氨脂等。2）根据被胶接物的形状、结构和施工条件等情况进行选择。热塑性塑料、橡胶制品和电器零件等不能经受高温；大型零件移动搬运困难，加热不便，应避免选择高温固化胶。一些薄而脆的零件，一般不能施加压力，不应选用加压固化胶。在流水线上应选用室温快干胶。在多道不同温度的加工过程中，前道胶接工序应采用耐温性高的胶接剂，后道胶接工序采用耐温性低的胶接剂。3）应考虑经济性和安全性。在其他条件许可的前提下，应尽可能选择成本低、施工方便、低毒或无毒的胶接剂。第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第29页/共57页 陶瓷及陶瓷性能陶瓷及陶瓷性能1 1常用工业陶瓷常用工业陶瓷 传统

25、陶瓷（普通陶瓷）传统陶瓷（普通陶瓷）近代陶瓷（特种陶瓷）近代陶瓷（特种陶瓷）氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷 金属陶瓷金属陶瓷 氧化物基金属陶瓷、碳化物基金属陶瓷、钢结氧化物基金属陶瓷、碳化物基金属陶瓷、钢结 硬质合金硬质合金2 2陶瓷材料的性能陶瓷材料的性能 弹性模量高、硬度高、塑性差、脆性大弹性模量高、硬度高、塑性差、脆性大 熔点高、耐热性好、导热性小（绝缘）熔点高、耐热性好、导热性小（绝缘）导电性变化范围大导电性变化范围大 耐蚀性好耐蚀性好 氧化铝透明陶瓷氧化铝透明陶瓷第30页/共57页工业陶瓷的成形工业陶瓷的成形陶瓷生产过程是将配制好的符合要求的坯料

26、用不同成形方法制造出具有一定形状的坯体、坯体经干燥、施铀、烧成等工序，最后得到陶瓷制品。陶瓷成形基础：常见的坯体成形方法有可塑成形、注浆成形、和压制成形等。可塑泥团的成形性能要求：长期保持塑性状态，易于流动和变形。泥浆的成形性能要求：流动性好（固相含量低、温度高)、吸浆速度快、脱模性好、挺实能力高、加工性好。压制用粉料的成形性能要求：流动性高。调整坯料成形性能的添加剂：解凝胶、结合剂、润滑剂第31页/共57页陶瓷成形方法陶瓷成形方法注浆法根据成形压力的大小和方式的不同，可分为基本注浆法、强化注浆法、热压铸成形法和流延法等。其中，基本注浆法有空心注浆法和实心注浆法两种，所用模型为石膏模型。可塑成

27、形法有旋压成形、滚压成形、塑压成形、注射成形和轧膜成形等几种类型。压制成形是将含有一定水分的粒状粉料填充到模具中，使其在压力下成为具有一定形状和强度的陶瓷坯体的成形方法。有干压成形（含水量7%）、半干压成形（含水量7%15%）和特殊的压制成形方法（如等静压粉料中的含水量可低于3%。第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第32页/共57页空心注浆法示意图空心注浆法示意图第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第33页/共57页实心注浆法示意图实心注浆法示意图第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第34页/共57页流延机加料部分结构示意图流延机加料部分结构示意图第

28、十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第35页/共57页滚压成形示意图滚压成形示意图第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第36页/共57页塑压成形示意图塑压成形示意图+送压缩空气送压缩空气 -抽真空抽真空第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第37页/共57页注射成形注射成形陶瓷的注射成形与工程塑料的注射成形过程相似。但陶瓷注射成形的坯料是由不含水的陶瓷瘠性粉料与结合剂（热塑性树脂）、润滑剂、增塑剂、等有机添加物（含量一般为20%30%）按一定比例加热混合，干燥固化后经粉碎造粒而成。经注射成形获得的坯料在烧结前要进行脱脂处理（即清除坯料中的有机添加物）。脱脂

29、时间为2496h。注射成形设备主要是柱塞式或螺杆式注射机，成形模具采用高强度的金属模。第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第38页/共57页轧膜成形轧膜成形轧膜成形方法与金属板料轧制相似，是生产薄片瓷坯的成形工艺之一。可轧制1mm以下的坯片，常见的是0.15mm左右的坯片。主要应用与电子陶瓷工业中的瓷片电容、电路基片等坯体的轧制。轧膜用的坯料是由瘠性粉料和塑化剂组成，制坯过程是将预烧过的瘠性粉料磨细过筛，掺入塑化剂并搅拌均匀。然后倒在轧膜机上进行混炼（使粉料与塑化剂充分混合），在混炼过程中不断吹风，使塑化剂中的溶剂逐渐挥发，形成较厚的膜片，这个过程也叫粗轧。粗扎后的膜片再经过反复

30、的轧炼，直到达到所要求的厚度为止而成为坯片。轧好的坯片应存放在一定湿度的环境中，以防坯片干燥脆化，还便于冲切。第39页/共57页陶瓷制品的生产过程陶瓷制品的生产过程1、坯体成型前的坯料的准备、坯体成型前的坯料的准备 选料选料预烧预烧造粒造粒坯料（浆料、可塑泥团、坯料（浆料、可塑泥团、或压制粉料）或压制粉料）2、坯体成型、坯体成型3、坯体的后处理、坯体的后处理 坯体干燥坯体干燥施铀（浸铀、淋铀、喷铀）施铀（浸铀、淋铀、喷铀）烧制烧制第40页/共57页复合材料及性能复合材料及性能由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，经人工由两种或两种以上物理、化学性质不同的物质，经人工合成的材料称为复合材料。

31、如钢筋混凝土、轮胎等合成的材料称为复合材料。如钢筋混凝土、轮胎等 1 1复合材料的分类：复合材料的分类：纤维增强复合材料、层合复合材料、颗粒复合材料纤维增强复合材料、层合复合材料、颗粒复合材料 2 2复合材料的性能特点：复合材料的性能特点：比强度高、比模量高、疲劳强度高、减震性能好比强度高、比模量高、疲劳强度高、减震性能好第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第41页/共57页复合材料的分类复合材料的分类 复合材料的组成有两类物质：一类作为基体材料，形复合材料的组成有两类物质：一类作为基体材料，形成几何形状并起粘接作用（如金属、陶瓷、树脂等），成几何形状并起粘接作用（如金属、陶瓷、

32、树脂等），另一类作为增强材料（如一维的纤维、二维的片材、三另一类作为增强材料（如一维的纤维、二维的片材、三维的颗粒料）起提高强度和韧性的作用。维的颗粒料）起提高强度和韧性的作用。按照复合材料的基体材料的种类来分有：金属基复合按照复合材料的基体材料的种类来分有：金属基复合材料、陶瓷基复合材料、树脂基纤维增强复合材料（简材料、陶瓷基复合材料、树脂基纤维增强复合材料（简称玻璃钢）等三种称玻璃钢）等三种 按照复合材料中增强材料的性质和形态来分有：纤维按照复合材料中增强材料的性质和形态来分有：纤维增强复合材料（玻璃纤维增强、碳纤维增强）、层合复增强复合材料（玻璃纤维增强、碳纤维增强）、层合复合材料、颗粒

33、复合材料等三种合材料、颗粒复合材料等三种第42页/共57页复合材料的成形复合材料的成形。玻璃钢的成形方法有玻璃钢的成形方法有手糊成形手糊成形、层压成形层压成形、模模压成形压成形、缠绕成形缠绕成形、挤出成形和注射成形（热塑、挤出成形和注射成形（热塑性玻璃钢可借用工程塑料的挤出成形和注射成形性玻璃钢可借用工程塑料的挤出成形和注射成形方法）、方法）、挤拉成形挤拉成形等。等。金属基复合材料的成形方法有金属基复合材料的成形方法有扩散结合法扩散结合法、熔融金属渗透法熔融金属渗透法、等离子喷涂法等离子喷涂法等等第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第43页/共57页1.手糊成形手糊成形手糊成形是

34、指用不饱和聚酯树脂或环氧树脂将增强材料粘接在一起的成形方法。有手糊法成形、喷射成形和袋压成形等三种。手糊法成形示意图树脂（引发剂）手动压辊玻璃纤维增强材料胶衣层脱膜剂模具第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第44页/共57页喷射成形示意图喷射成形示意图第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形喷射速率为210kg/min喷射成形应等胶衣树脂凝胶后（发软而不粘手）开始操作，如果没有胶衣树脂，应先在模具上喷一层树脂，然后打开切割器，开始树脂和纤维的混合物。第一层应喷得薄一些（约1mm），然后用短马海毛滚或猪鬃滚仔细滚压，以确保气体充分排出、树脂和固化胶混合均匀以及玻璃纤维完全

35、被浸润。等这一层凝胶后再喷下一层，厚度约为2mm。如此重复，直至达到设计厚度。第45页/共57页袋压成形示意图袋压成形示意图第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形袋压成形是在手糊成形的制品上，装上橡胶袋或聚乙烯、聚乙烯醇袋，将气体压力施加到还未固化的玻璃钢制品表面而使其成形的工艺方法。有加压袋法和真空袋法。加压袋法的工作压力为0.40.5Mpa，真空袋法的工作压力为0.050.06Mpa。第46页/共57页手糊成形工艺手糊成形工艺手糊成形工艺手糊成形工艺 手糊成形的环境温度应保持在15以上，最好在2530范围内，糊制完一般在常温下固化24h后才能脱模，脱模后制品的强度在一定时间内会

36、随时间的延长而增加，提高温度可使强度达到最高值的时间缩短。手糊的模具材料主要有：木材、石蜡、水泥、金属、石膏、玻璃钢、陶土等。模具类型有单模和对模两种。第47页/共57页2.层压成形层压成形层压成形是先将纸、布、玻璃布等浸胶，制成浸胶布或浸胶纸半制品，然后将一定量的浸胶布（或纸）层叠在一起，送入液压机，使其在一定温度和压力的作用下压制成板材（包括玻璃钢管材）的工艺方法。层压成形除可生产层压板外，还可用于玻璃钢卷管的生产，其工艺过程是将经过浸胶的胶布通过张力辊、导向辊，进入上辊筒，在已加热的上辊筒上受热变软发粘，然后卷入并粘到包有底布的管芯上去。当卷至规定的厚度时割断胶布，将卷好的胶布管送进加热

37、炉中进行固化，经脱芯、修饰，便可获得玻璃钢管制品。第48页/共57页卷管成形示意图卷管成形示意图第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第49页/共57页3.3.模压成形模压成形模压成形工艺是将置于金属对模中的模压料，在一定的温度和模压成形工艺是将置于金属对模中的模压料，在一定的温度和压力作用下，压制成各种形状制品的过程。模压料是由树脂、增压力作用下，压制成各种形状制品的过程。模压料是由树脂、增强材料和辅助材料组成。树脂常为酚醛树脂或酚醛环氧树脂，根强材料和辅助材料组成。树脂常为酚醛树脂或酚醛环氧树脂，根据模压料中增强材料的分类，模压成形工艺可分为以下几种类型：据模压料中增强材料的分

38、类，模压成形工艺可分为以下几种类型：（1 1）短纤维料模压法）短纤维料模压法 （2 2）毡料模压法）毡料模压法 （3 3）层压模压法）层压模压法 （4 4）碎布料模压法）碎布料模压法 （5 5）缠绕模压法）缠绕模压法 （6 6）织物模压法）织物模压法 （7 7）定向铺设模压法）定向铺设模压法 （8 8）吸附预成形坯模压法）吸附预成形坯模压法 （9 9）散状模塑料模压法）散状模塑料模压法 （1010）片状模塑料模压法）片状模塑料模压法第50页/共57页4.4.缠绕成形缠绕成形缠绕成形是将经过树脂浸胶的连续纤维或带，按照一定规律缠绕到芯模上，经过固化而成一定形状制品的一种工艺方法。缠绕成形按树脂基

39、本的状态不同可分为干法、湿法和半干法三种。干法是在缠绕前预先将玻璃纤维制成预浸渍带，然后卷在卷盘上待用，缠绕时再将预浸渍带加热软化后绕在芯模上的一种方法。干法缠绕张力均匀，速度较高，可达100200m/min，设备清洁，易实现自动化缠绕，可严格控制纱带的含胶量和尺寸。缺点是设备复杂，投资大；湿法是缠绕时将玻璃纤维经集束后进入树脂胶槽浸胶，在张力控制下直接缠绕在芯模上，然后固化成形的一种方法。湿法缠绕设备较简单但对纱带质量不易控制和检验，张力不易调节，设备不清洁，维修困难。半干法与湿法相比，增加了烘干工序，与干法相比，缩短了烘干时间，降低了烘干程度。第51页/共57页6.6.挤拉成形挤拉成形挤拉

40、成形是指利用树脂的热熔粘流性和玻璃纤维的连续性松弛压缩的特点，将浸渍过树脂胶液的连续纤维，通过具有一定截面形状的成形模具，并在模腔内固化成形或凝胶，出模后加热固化，在牵引机构拉力作用下，连续引拔出无限长的型材制品的一种复合材料的加工方法。此法使用于制造各种不同截面形状的管、杆、棒、工字型、角型、槽型等型材或板材。第十章第十章 非金属材料及其成形非金属材料及其成形第52页/共57页7.扩散结合法成形扩散结合法成形扩散结合法是将增强纤维与金属基体排布好，并在高温下加压，使纤维与基体扩散结合的一种成形方法。常用于生产各种复合板材或带材。单层带材除用上述方法以外，还可采用电镀法、等离子喷涂法等将单层带

41、材叠合，经加热加压使其扩散既可获得复合板材。第53页/共57页8.熔融金属渗透法熔融金属渗透法 熔融金属渗透法也称液态渗透法。是在真空或惰性气体介质中，使排列整齐的纤维束之间浸透熔融金属，经冷却结晶后获得纤维增强复合材料的一种成形方法。目前约有三种渗透法：熔融金属渗透法可用于圆棒、管子或其他截面形状的棒材、型材等复合材料的生产。其优点是成形过程中不伤害纤维，且适合各种金属基体及形状、纤维与金属基体是润湿性良好。缺点是高温过程中界面反应大。第54页/共57页9.等离子喷涂法等离子喷涂法等离子喷涂法是在惰性气体保护下随等离子弧向排列整齐的纤维喷射熔融金属，等其凝固后形成金属基体纤维增强复合材料的成形方法。它不仅用于纤维增强复合材料的成形，还可用于层合复合材料的成形，如在金属基体表面上喷涂陶瓷或合金形成层合复合材料。此法的优点：增强纤维与金属基体的润湿性好，界面结合紧密，成形过程中纤维不受损伤。第55页/共57页第56页/共57页感谢您的观看！第57页/共57页