材料工程基础第四章

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聚合物成型加工技术第四章 切削加工T﹤Tg普弹态压延、弯曲及薄膜或纤维拉伸TgT﹤Tf高弹态挤出、注射、吹塑、粘合T﹥Tf粘流态 ★一次成型：塑料原材→粘流态→流动→成型→定型（冷却<热塑>、交联固化<热固>）→后处理★二次成型：一次成型产品（片、管等）→高弹态（粘流态）→→成型→→定型、后处理Δ外力Δ机械处理热处理 主要成型工艺：①模压②挤出③注射④吹塑⑤压延 第一节模压成形加工 1、定义：聚合物模压成形又称压塑成形，压塑是将原料放入加热的模具型腔内，加压加热使塑料发生交联化学反应而固化，得到塑料制品的过程。2、适用范围：热固性（如酚醛树脂、环氧树脂和有机硅树脂等）热塑性（大件、流动性差的） 缺点：生产周期长、效率低。优点：操作简单，模具结构简单。一模多腔塑件收缩小、变形小、各向性能均匀、强度高。可压制较大面积、体积的塑件没有浇注系统，料耗少3.模压特点不易获得尺寸精度尤其是高精度的塑件 4、模压成形过程模压前的准备模压过程模压后处理预热和干燥预压嵌件的安放模具清理整形去应力修饰抛光特殊处理脱模保压固化排气合模加料中高周低先快后慢 5、模压成形控制温度交联反应发生的温度流动性压力原料的工艺特型（流动性）成型条件时间时间过长：表面过热时间短：欠熟 6、模压成形设备 第二节挤出成形加工 1、定义：借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热融化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。2、种类：连续—螺杆挤出；间歇—柱塞挤出。3、适用范围：原材料：热塑性、热固性（较少）产品：管材、片材、线缆包覆等。常用！ 4、工艺过程：后处理牵引定型挤出成型原材料准备和干燥 挤压→→熔化→→强行通过口模→一定形状的制品Δ挤压挤出过程及控制：1）混合；2）输送；3）熔融；4）压缩；5）排气。 控制系统挤出机组挤出系统、传动系统、加热冷却系统、机身机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、卷取装置辅机：挤出机：管式制品挤出过程5、挤出机 第三节注射成形加工 注射成型：注射成型就是将塑料(一般为粒料)在注射成型机的料筒内加热熔化，当呈流动状态时，在柱塞或螺杆加压下熔融塑料被压缩并向前移动，进而通过料筒前端的喷嘴以很快速度注入温度较低的闭合模具内，经过一定时间冷却定型后，开启模具即得制品。这种成型方法是—种间歇操作过程。 1、注射成型工艺过程原料检验预处理合模注射装入料斗保压脱模装入嵌件清理料筒清理模具涂脱模剂嵌件清理、预热预塑化塑件后处理冷却 注射过程：1、加料；2、推进；3、熔融；4、注射。分流梭 2、注塑机的基本结构及工作原理 成型时的模具动作 分流梭——在螺杆注射机中是没有的！ 螺杆卧式全自动塑料注射成型机 （１）基本工作原理将熔融聚合物注入金属模腔中，接着注入不会与树脂相互混合在一起的加压流体，在其内压的作用下，熔融体被挤压到腔壁上，在此状态下冷却（保压和冷却工序可同时进行）后即可获得所需的产品。3、气辅注射成型技术气体辅助注射成型 气体注射成型的优点：①可使用合模力较低的成型机以降低运行成本。②可缩短厚壁成型品的成型周期。③可用成型法来减小成型品的重量。④可消除凹痕。⑤可通过降低内部应变来提高尺寸精度。⑥可忽略均厚设计的原则而进行壁厚不均的灵活设计。⑦空心成型品通过1道工序就能完成，因此可降低组装成本。缺点：①注气孔会残留下来。②空心处和实心处的表面光泽有时会出现差异。③难以控制空心部分的位置和形状。④难以进行多腔成型，有精度要求时最多只能使用2腔成型。⑤通道部分外观不良。⑥与普通注射成型相比，制品更容易受模具温度的影响而变形。 (2)基本工艺过程熔体注射---气体注射---气体保压---气体泄压---开模气辅注塑成型加工周期时间越长，尺寸越精确恢复到大气压前开模，制品会破裂A填充阶段---B保压阶段---C开模阶段1—23—45—6 第四节吹塑成形加工 1、定义：吹塑成型是制造中空容器或制品的一种技术方法，它是把熔融状态的聚合物型坯置于模具型腔内，借助于压缩空气吹胀,而后冷却定型得到成形制品。2、适用：中空制品、薄膜制品吹塑成型、压延成型属于二次成型工艺！ 3、吹塑成型过程脱模定型吹胀赋型型坯制备排气 4、吹塑成型的主要方法1、中空聚合物制品吹塑（1）注射吹塑成型；型模型坯吹塑模具 1、中空聚合物制品吹塑（2）挤出吹塑成型； 2、薄膜吹塑成型（1）吹塑法（2）压延法 4、吹塑成型设备 模具 第五节压延成形 压延成型:将加热塑化的热塑性塑料通过两个以上相向旋转的辊筒间隙，使其成为规定尺寸的连续片状材料的成型方法。产品:薄膜、片材、人造革和其他涂层制品等特点:加工能力大、速度快，质量好、生产连续。 压延工艺过程：冷却压延塑炼原料混合 压延机 第五节橡胶成型技术及原理 1．橡胶制品的组成①生胶：未加配合剂、骨架材料的天然胶或合成胶。②配合剂：为改善成形加工的工艺性能和使用性能而添加的一些特殊物质。如硫化剂和硫化促进剂，增塑剂，防老化剂等等。（炭黑，固态配合剂，液态“油料”）③骨架材料：为了提高橡胶制品的承载能力，限制变形，常加入各种纤维，织品、金属丝或金属编织品作为骨架材料 2、橡胶成型过程典型的橡胶成型过程可以划分为：塑炼（素炼）、混炼、成型和硫化交联四个基本工艺过程。橡胶成型基本上是在弹塑性状态下进行！交联硫化成型混炼塑（素）炼挤出、压延模压 炼胶机——开炼机翻胶 炼胶机——密炼机 挤出成型压延成型 橡胶硫化优点:具有较高的强度、韧性、良好的弹性和化学稳定性等 小结：原理适用性磨具模压一次成型法主要工艺控制参数：温度，压力，时间（热固性）大体积制品一定几何形状的磨具挤塑（热塑性）管、棒型材口模注塑（热塑性）复杂制件一定几何形状的磨具吹塑一次→型坯二次→制品（热塑性）中空制品、薄膜一定几何形状的磨具压延预塑炼薄膜调节滚筒间距橡胶成形1、采用压延，挤出等技术成形2、采用模压技术硫化固化。其加工是在弹塑性状态下进行的，整个加工过程中，不出现熔融态。模压磨具 聚合物的连接方法适用性连接原理热熔连接只适合热塑性聚合物加热使连接面加热熔融溶剂连接热塑性，相同品种的聚合物溶剂将表面溶解，后挥发胶接用于聚合物和其它各类材料的连接利用胶结剂 作业1、聚合物在不同物理聚集态下成形工艺有何不同？一次成形和二次成形的区别？2、分析各成型技术之间在原理上的异同性？3、简述挤出成形的工艺流程？4、橡胶成形的主要过程？塑炼、混炼及硫化的目的分别是什么？ 谢谢大家!第四章结束 压缩 为方便操作和提高塑件的质量，先用预压模将粉状、纤维状的塑料粉在预压机上压成重量一定、形状一致的锭料。①预压方法：②采用预压锭料的优点：降低压缩率，减小压料腔尺寸，空气含量少，不仅传热快且气泡少。1、预压避免加料过程粉尘飞扬，改善劳动条件。可提高预热温度，缩短预热和固化时间。锭料与塑件形状类似，便于成型复杂或带细小嵌件的塑件。 塑料成型前加热的目的：干燥预热塑料成型前加热的方法：高频加热红外线预热烘箱预热热板预热为压缩模提供热塑料去除水分和挥发物2、预热 合模后加压至一定压力，立即卸压，凸模稍微抬起，连续１～３次。排除水分和挥发物变成的气体及化学反应的副产物，以免影响塑件性能与表面质量。塑件带有小型金属嵌件则不采用排气操作，以免移位或损坏。方法：目的：3、排气 *依靠力：压力流动；拖曳流动（切变流动）受力情况：Fs—螺杆对固体塞的摩擦力，阻力；Fb—料筒对固体塞的摩擦力，推力。输送过程：增大固体输送流率的关键是控制磨擦系数：1、Fs↓螺杆表面光滑；2、Fb↑机筒壁上加工沟槽. 熔化过程：固体物料充满螺槽→→→→形成熔膜→→→→→→→→→→→→螺纹刮下熔体进入熔池→→因熔池中的熔体挤压而使固体床形变，径向加厚，固体进入熔膜以补充熔体流入熔池→→不断往复逐渐熔化。（δ—螺杆与料筒间隙）热传导当熔膜厚度>δ 图4-3沿螺杆全长压力分布曲线1-低压机头；2-中压机头；3-高压机头；4-1KV系统压缩过程：目的：1、增压排气；2、加速传热；3、密实度要求。压力原因：①结构空间逐渐变小；②阻力元件（分流板、过滤网）；③物料与料筒、螺杆之间存在磨擦力。 排气过程：料斗处排除 分流梭——在螺杆注射机中是没有的！