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1、第第11章章 非金属材料的成型非金属材料的成型 11111 1塑料制品成型塑料制品成型 11112 2橡胶制品成型橡胶制品成型 11113 3胶粘剂及胶接工艺胶粘剂及胶接工艺 11114 4陶瓷材料制品成型陶瓷材料制品成型 11115 5粉末冶金制品成型工艺粉末冶金制品成型工艺 11116 6常用复合材料成型常用复合材料成型1111塑料的基础知识塑料的基础知识111塑料制品成型塑料制品成型1塑料的基本组成塑料的基本组成 以以合合成成树树脂脂（高高聚聚物物）为为基基体体，再再加加入入各各种种添添加加剂剂而而制制成成的的高高分子合成材料。分子合成材料。（1）合成树脂）合成树脂 塑料的主要成分塑料的
2、主要成分(约占约占40100)，决定塑料性能。，决定塑料性能。（2）添加剂）添加剂 为改善塑料的使用性能或成型工艺性能而加入的辅助成分。为改善塑料的使用性能或成型工艺性能而加入的辅助成分。根据不同的塑料品种和性能要求，可加入不同的添加剂。根据不同的塑料品种和性能要求，可加入不同的添加剂。填充剂填充剂 作用：调节塑料的物理、化学性能，提高力学性能，扩大使用作用：调节塑料的物理、化学性能，提高力学性能，扩大使用范围和降低成本。范围和降低成本。常用的有：木屑、石棉纤维、玻璃纤维、纸屑、石墨粉、铜粉、常用的有：木屑、石棉纤维、玻璃纤维、纸屑、石墨粉、铜粉、铁粉、铝粉、二氧化硅、氧化铝等物质。铁粉、铝粉
3、、二氧化硅、氧化铝等物质。增塑剂增塑剂 作用：提高塑料的可塑性、柔韧性、流动性等工艺性能。通常作用：提高塑料的可塑性、柔韧性、流动性等工艺性能。通常要求增塑剂无毒无害、无臭无色、不易燃烧挥发和成本低廉。要求增塑剂无毒无害、无臭无色、不易燃烧挥发和成本低廉。常用的有：磷酸酯类化合物，甲酸脂类化合物和氯化石蜡等。常用的有：磷酸酯类化合物，甲酸脂类化合物和氯化石蜡等。润滑剂润滑剂 作用：改善塑料加工成型时的流动性、脱模性和保证制品作用：改善塑料加工成型时的流动性、脱模性和保证制品表面光洁而加入的添加剂。表面光洁而加入的添加剂。常用的有：硬脂酸及其盐类。常用的有：硬脂酸及其盐类。稳定剂稳定剂 作用：增
4、强塑料对光、热、氧等老化作用的抗力，稳定塑料的作用：增强塑料对光、热、氧等老化作用的抗力，稳定塑料的组织结构，延长使用寿命。组织结构，延长使用寿命。常用的有：硬脂酸盐、炭黑、铅化合物和环氧化合物等。常用的有：硬脂酸盐、炭黑、铅化合物和环氧化合物等。固化剂固化剂 作用：用于热塑性塑料的添加剂，以促进加热时的固化。作用：用于热塑性塑料的添加剂，以促进加热时的固化。常用的有：胺类、酸酐类和过氧化物。常用的有：胺类、酸酐类和过氧化物。此外，还有为使塑料具有美丽的色彩加入的有机染料或无机颜此外，还有为使塑料具有美丽的色彩加入的有机染料或无机颜料等着色剂；以及发泡剂、阻燃剂、抗静电剂等。料等着色剂；以及发
5、泡剂、阻燃剂、抗静电剂等。2.塑料的分类塑料的分类（1）按树脂的热性能分为热塑性塑料与热固性塑料两类。）按树脂的热性能分为热塑性塑料与热固性塑料两类。热热塑塑性性塑塑料料加加热热会会软软化化，冷冷却却时时会会凝凝固固、变变硬硬，此此过过程程可可以以反反复复进行。进行。热热固固性性塑塑料料初初加加热热时时软软化化、熔熔融融，进进一一步步加加热热、加加压压或或加加入入固固化化剂，通过共价交联而固化。固化后再加热，则不再软化、熔融。剂，通过共价交联而固化。固化后再加热，则不再软化、熔融。（2）按应用范围分为通用塑料、工程塑料和其他塑料三类。）按应用范围分为通用塑料、工程塑料和其他塑料三类。通通用用塑
6、塑料料主主要要指指产产量量大大、用用途途广广、价价格格低低廉廉的的几几大大品品种种塑塑料料，它它们们约约占占塑塑料料总总产产量量的的75以以上上，广广泛泛用用于于工工业业、农农业业和和日日常常生生活活各方面，但其强度较低。各方面，但其强度较低。工工程程塑塑料料主主要要是是指指用用于于制制作作工工程程结结构构、机机器器零零件件、工工业业容容器器和和设设备备的的塑塑料料。这这类类塑塑料料具具有有较较高高的的强强度度、弹弹性性模模量量、韧韧性性、耐耐磨磨性性、耐蚀性和耐热性。耐蚀性和耐热性。其他塑料目前产量较少，价格较贵，仅用作特殊需要。其他塑料目前产量较少，价格较贵，仅用作特殊需要。3.塑料成型过
7、程中的物理化学行为塑料成型过程中的物理化学行为（1）聚合物的流动与流变）聚合物的流动与流变（2）聚合物熔体在流动过程中的弹性行为）聚合物熔体在流动过程中的弹性行为（3）聚合物的加热和冷却）聚合物的加热和冷却（4）聚合物的结晶）聚合物的结晶 （5）聚合物的取向）聚合物的取向 （6）聚合物的降解）聚合物的降解 （7）聚合物的交联）聚合物的交联1112塑料制品的成型工艺塑料制品的成型工艺1.注射成型注射成型 成成型型原原理理如如图图11.1所所示示，将将粉粉状状或或粒粒状状塑塑料料从从料料斗斗送送入入料料筒筒，柱柱塞塞推推进进时时，塑塑料料被被推推入入加加热热区区，继继而而压压过过分分流流梭梭，通通
8、过过喷喷嘴嘴将将熔熔融融塑塑料料注注入入模模腔腔中中，经经冷冷却却固固化化后后，打打开开模模具具即即可可获获得得所所需需形形状状的的塑料制品。塑料制品。注注射射成成型型法法可可以以制制作作尺尺寸寸精精确确、形形状状复复杂杂、薄薄壁壁或或带带金金属属嵌嵌件件的塑料制品。的塑料制品。图图11.1 注射成型示意图注射成型示意图 2挤出成型挤出成型 成成型型原原理理如如图图11.2所所示示，粒粒状状塑塑料料从从料料斗斗送送入入螺螺旋旋推推进进室室，然然后后由由旋旋转转的的螺螺杆杆送送到到加加热热区区熔熔融融，并并受受到到压压缩缩，迫迫使使它它们们通通过过模模孔孔落到输送机皮带，用喷射空气或水使它冷却变
9、硬。落到输送机皮带，用喷射空气或水使它冷却变硬。用用挤挤压压法法生生产产长长度度大大且且横横截截面面均均匀匀的的塑塑料料制制品品很很方方便便，常常用用来来生产各种板、管、棒、线等塑料制品，还能生产凹角形状的制品生产各种板、管、棒、线等塑料制品，还能生产凹角形状的制品。图图11.2 挤出成型示意图挤出成型示意图 3.压制成型压制成型 主要用于热固性塑料的加工。压制成型主要有模压法和层压法主要用于热固性塑料的加工。压制成型主要有模压法和层压法两种。两种。模压成型如图模压成型如图11.3所示，将粒状或预制片状塑料装入已加热至所示，将粒状或预制片状塑料装入已加热至一定温度的开口模膛中，然后闭模加压，使
10、受热软化的塑料流动充一定温度的开口模膛中，然后闭模加压，使受热软化的塑料流动充满型腔，继而在热和压力的作用下交联固化成型，然后不必冷却，满型腔，继而在热和压力的作用下交联固化成型，然后不必冷却，脱模取出塑料制品。脱模取出塑料制品。层压成型是把由玻璃纤维或其他纤维做成的层压成型是把由玻璃纤维或其他纤维做成的“布布”（薄片填料）（薄片填料），用热固性液态树脂浸渍，并将其叠放成所需的厚度，然后在相当，用热固性液态树脂浸渍，并将其叠放成所需的厚度，然后在相当高的压力和温度下使其固化而获得层压塑料。高的压力和温度下使其固化而获得层压塑料。图图11.3 模压成型示意图模压成型示意图 4.浇铸成型浇铸成型
11、塑料的浇铸成型工艺与金属相似，将熔融树脂浇入模腔（热塑料的浇铸成型工艺与金属相似，将熔融树脂浇入模腔（热固性塑料须加入固化剂和其他添加剂），在常温常压或低压加热固性塑料须加入固化剂和其他添加剂），在常温常压或低压加热条件下固化成型，冷却脱模即得制品。条件下固化成型，冷却脱模即得制品。浇铸成型法设备较简单，但生产率低，适用于中、小批量生浇铸成型法设备较简单，但生产率低，适用于中、小批量生产的尺寸较大的塑料制品。一般热塑性塑料和热固性塑料都可采产的尺寸较大的塑料制品。一般热塑性塑料和热固性塑料都可采用浇铸成型。用浇铸成型。5.吹塑成型吹塑成型 将接近于熔融态的塑料坯料置于吹塑模中，用压缩空气将其将
12、接近于熔融态的塑料坯料置于吹塑模中，用压缩空气将其吹胀，使之紧贴模腔表壁，然后冷却定型获得中空塑料制件。通吹胀，使之紧贴模腔表壁，然后冷却定型获得中空塑料制件。通常，坯料由注塑或挤塑制成，趁热送入吹塑模。吹塑成型用于成常，坯料由注塑或挤塑制成，趁热送入吹塑模。吹塑成型用于成型工业生产及日常生活中使用的瓶类、桶类、罐类、箱类等中空型工业生产及日常生活中使用的瓶类、桶类、罐类、箱类等中空塑料容器。塑料容器。另外还有冷压烧结（如聚四氟乙烯的成型）、真空成型、压另外还有冷压烧结（如聚四氟乙烯的成型）、真空成型、压缩空气成型等方法。缩空气成型等方法。112橡胶制品成型橡胶制品成型1121橡胶的基础知识橡
13、胶的基础知识1.橡胶的分子结构橡胶的分子结构 橡橡胶胶和和塑塑料料一一样样，也也是是一一种种高高分分子子化化合合物物，相相对对分分子子质质量量可可达达到几十万。到几十万。从从橡橡胶胶分分子子链链的的几几何何形形状状看看，可可以以分分为为线线型型、支支链链型型和和交交联联型型（体型）三类。不同的几何形状，具有完全不同的物理性质。（体型）三类。不同的几何形状，具有完全不同的物理性质。2.橡胶的聚集态性质橡胶的聚集态性质 橡胶分子聚集在一起的状态，称聚集态，它主要是根据力学性橡胶分子聚集在一起的状态，称聚集态，它主要是根据力学性质划分的，可以分为固体、液体和气体。质划分的，可以分为固体、液体和气体。
14、3.橡胶的粘弹性质橡胶的粘弹性质 橡胶被认为是一种粘弹性物质，从而产生了蠕变、应力松弛、橡胶被认为是一种粘弹性物质，从而产生了蠕变、应力松弛、内耗等一系列粘弹现象。内耗等一系列粘弹现象。4.橡胶的流变性质橡胶的流变性质 橡胶的粘度受温度的影响很小。而相对分子质量的大小却对粘橡胶的粘度受温度的影响很小。而相对分子质量的大小却对粘度具有决定性作用，降低相对分子质量以减少粘度和弹性，将有利度具有决定性作用，降低相对分子质量以减少粘度和弹性，将有利于橡胶的加工。于橡胶的加工。5.橡胶的硫化橡胶的硫化 在加热条件下，胶料中的生胶与硫化剂（如硫磺）发生化学反在加热条件下，胶料中的生胶与硫化剂（如硫磺）发生
15、化学反应，使橡胶由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，应，使橡胶由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，导致该胶料的物理、机械性能及其他性能有明显的改善，这个过程导致该胶料的物理、机械性能及其他性能有明显的改善，这个过程称为硫化。在橡胶制品生产中，硫化是最后的一个加工工序。称为硫化。在橡胶制品生产中，硫化是最后的一个加工工序。6.橡胶的组成橡胶的组成（1）生胶生胶 未加配合剂或未经硫化的天然或合成的橡胶统称生胶。未加配合剂或未经硫化的天然或合成的橡胶统称生胶。（2）配合剂）配合剂 为了提高和改善橡胶制品的各种性能而加入的物质称为配合剂。为了提高和改善橡胶制品的各种性能而加入的
16、物质称为配合剂。配合剂种类很多，其中主要是硫化剂，常用的硫化剂是硫磺和配合剂种类很多，其中主要是硫化剂，常用的硫化剂是硫磺和硫化物。硫化物。另外，为提高橡胶的力学性能，如强度、硬度、耐磨性和刚性另外，为提高橡胶的力学性能，如强度、硬度、耐磨性和刚性等，还需加入填料，使用最普遍的是炭黑，以及作为骨架材料的织等，还需加入填料，使用最普遍的是炭黑，以及作为骨架材料的织品、纤维，甚至金属丝或金属编织物。填料的加入还可减少生胶用品、纤维，甚至金属丝或金属编织物。填料的加入还可减少生胶用量，减低成本。量，减低成本。其他配合剂还有为加速硫化过程，提高硫化效果而加入的硫化其他配合剂还有为加速硫化过程，提高硫化
17、效果而加入的硫化促进剂；用以增加橡胶塑性，改善成型工艺性能的增塑剂，以及防促进剂；用以增加橡胶塑性，改善成型工艺性能的增塑剂，以及防止橡胶老化而加入的防老化剂（抗氧化剂）等。止橡胶老化而加入的防老化剂（抗氧化剂）等。7.常用橡胶分类常用橡胶分类 橡胶按来源分为天然橡胶与合成橡胶；橡胶按来源分为天然橡胶与合成橡胶；按用途分为通用橡胶和特种橡胶按用途分为通用橡胶和特种橡胶。1.生胶的塑炼生胶的塑炼 使弹性生胶转变为可塑状态的工艺加工过程称为塑炼。使弹性生胶转变为可塑状态的工艺加工过程称为塑炼。塑炼有两种方法：塑炼有两种方法：机械塑炼法和化学塑炼法。前者通过塑炼机械塑炼法和化学塑炼法。前者通过塑炼机
18、的机械破坏作用，降低生胶的弹性，获得一定的可塑性；后者机的机械破坏作用，降低生胶的弹性，获得一定的可塑性；后者通过化学药品的化学作用，使生胶达到塑化的目的。通过化学药品的化学作用，使生胶达到塑化的目的。1122橡胶制品成型工艺橡胶制品成型工艺2.胶料的混炼胶料的混炼 将各种配合剂混入生胶中制成质量均匀的混炼胶的过程叫混炼。将各种配合剂混入生胶中制成质量均匀的混炼胶的过程叫混炼。混炼的目的是制造出符合性能要求的混炼胶，以便使压延、压混炼的目的是制造出符合性能要求的混炼胶，以便使压延、压出、涂胶和硫化等后续工序得以正常进行。混炼过程就是炭黑等配出、涂胶和硫化等后续工序得以正常进行。混炼过程就是炭黑
19、等配合剂在生胶中均匀分散的过程，配合剂每一颗粒的表面必须完全被合剂在生胶中均匀分散的过程，配合剂每一颗粒的表面必须完全被橡胶包围和湿润。橡胶包围和湿润。3.压延工艺压延工艺 是使物料受到延展的工艺过程，是通过旋转着的两辊筒的压是使物料受到延展的工艺过程，是通过旋转着的两辊筒的压力来实现的。当胶料通过辊筒间隙时，在压力作用下延展成为一力来实现的。当胶料通过辊筒间隙时，在压力作用下延展成为一定断面形状的胶条，或在织物上实现挂胶的工艺过程。定断面形状的胶条，或在织物上实现挂胶的工艺过程。一般用于胶料的压片、压型，纺织物和钢丝帘布等的贴胶、一般用于胶料的压片、压型，纺织物和钢丝帘布等的贴胶、擦胶，胶片
20、与胶片、胶片与挂胶织物的贴合等作业。擦胶，胶片与胶片、胶片与挂胶织物的贴合等作业。压延过程一般包括以下几个工序：混炼胶的预热与供胶；纺压延过程一般包括以下几个工序：混炼胶的预热与供胶；纺织物的导开与干燥（有时还有浸胶）；胶料在四辊或三辊压延机织物的导开与干燥（有时还有浸胶）；胶料在四辊或三辊压延机上的压片或在纺织物上挂胶以及压延半成品的冷却、卷取、裁断、上的压片或在纺织物上挂胶以及压延半成品的冷却、卷取、裁断、放置等。放置等。4.压出工艺压出工艺 是通过压出机机筒筒壁和螺杆尖的作用，使胶料达到挤压和是通过压出机机筒筒壁和螺杆尖的作用，使胶料达到挤压和初步造型的目的。通过螺杆的旋转，使胶料不断向
21、前推进，并借初步造型的目的。通过螺杆的旋转，使胶料不断向前推进，并借助于压型可压出各种复杂断面形状的半成品，如轮胎的胎面胶、助于压型可压出各种复杂断面形状的半成品，如轮胎的胎面胶、内胎胎筒、纯胶管、胶管内外层胶和电线电缆外皮等。内胎胎筒、纯胶管、胶管内外层胶和电线电缆外皮等。5.橡胶的注射成型橡胶的注射成型 是将浆料直接从机筒注入模型硫化的生产方法，与塑料注射是将浆料直接从机筒注入模型硫化的生产方法，与塑料注射成型相类似。注射成型周期短，生产效率高，劳动强度小，产品成型相类似。注射成型周期短，生产效率高，劳动强度小，产品质量高。质量高。橡胶注射工艺包括喂料、塑化、注射、保压、硫化、出模几橡胶注
22、射工艺包括喂料、塑化、注射、保压、硫化、出模几个过程。个过程。以六模胶鞋注射机工作过程为例，如图以六模胶鞋注射机工作过程为例，如图11.4所示。所示。先将预先混炼好的胶料经料斗送入机筒，在螺杆的旋转作用下，先将预先混炼好的胶料经料斗送入机筒，在螺杆的旋转作用下，胶料沿螺槽推向机筒前端，胶料在沿螺槽前进过程中，由于激烈搅胶料沿螺槽推向机筒前端，胶料在沿螺槽前进过程中，由于激烈搅拌和变形，加上机筒外部加热，温度很快升高，可塑性增加，当胶拌和变形，加上机筒外部加热，温度很快升高，可塑性增加，当胶料到达机筒前端后，注射缸前移使机筒前端的喷嘴与模型的浇道口料到达机筒前端后，注射缸前移使机筒前端的喷嘴与模
23、型的浇道口接触，然后注射缸注胶，胶料经喷嘴注入模腔并保压一段时间，在接触，然后注射缸注胶，胶料经喷嘴注入模腔并保压一段时间，在保压过程中，胶料在高温下进行硫化阶段直至出模，系统进入下一保压过程中，胶料在高温下进行硫化阶段直至出模，系统进入下一个注胶阶段，并循环往复地进行下去。个注胶阶段，并循环往复地进行下去。图图11.4 六模胶鞋注射机示意图六模胶鞋注射机示意图 113胶粘剂及胶接工艺胶粘剂及胶接工艺1131胶粘剂的基础知识胶粘剂的基础知识 1胶粘剂的组成胶粘剂的组成 以富有弹性的粘料为基础，并加以固化剂及改性剂（增塑剂、以富有弹性的粘料为基础，并加以固化剂及改性剂（增塑剂、增韧剂、填料等）等
24、辅料。增韧剂、填料等）等辅料。（1）粘料）粘料 分为有机、无机两类。分为有机、无机两类。有机胶粘剂包括树脂、橡胶、淀粉、蛋白质等高分子材料；无有机胶粘剂包括树脂、橡胶、淀粉、蛋白质等高分子材料；无机胶粘剂包括硅酸盐类、磷酸盐类、陶瓷类等。机胶粘剂包括硅酸盐类、磷酸盐类、陶瓷类等。（2）固化剂）固化剂 某些胶粘剂必须添加固化剂才能使粘料固化而产生胶接强度。某些胶粘剂必须添加固化剂才能使粘料固化而产生胶接强度。例如环氧胶粘剂需加胺、酸酐或咪唑等固化剂。例如环氧胶粘剂需加胺、酸酐或咪唑等固化剂。（3）改性剂）改性剂 用以改善胶粘剂的各种性能。有增塑剂、增韧剂、增粘剂、填用以改善胶粘剂的各种性能。有增
25、塑剂、增韧剂、增粘剂、填料、稀释剂、稳定剂、分散剂、偶联剂、触变剂、阻燃剂、抗老化料、稀释剂、稳定剂、分散剂、偶联剂、触变剂、阻燃剂、抗老化剂、发泡剂、消泡剂、着色剂等。改性剂有助于粘胶剂的配制、储剂、发泡剂、消泡剂、着色剂等。改性剂有助于粘胶剂的配制、储存、加工工艺及性能等方面的改进。存、加工工艺及性能等方面的改进。2胶粘剂的分类胶粘剂的分类 GBT135531996规定了胶粘剂按主要粘料、物理形态、硬规定了胶粘剂按主要粘料、物理形态、硬化方法和被粘物质进行分类的方法及胶粘剂代号的编写方法。化方法和被粘物质进行分类的方法及胶粘剂代号的编写方法。1132胶粘剂的胶接机理胶粘剂的胶接机理 关于胶
26、接机理，目前尚无定论，有以下几种理论。关于胶接机理，目前尚无定论，有以下几种理论。1.机械理论机械理论 胶粘剂渗透到被粘物表面层空隙中，产生机械啮合或镶嵌作用，胶粘剂渗透到被粘物表面层空隙中，产生机械啮合或镶嵌作用，固化后勾接在一起。固化后勾接在一起。2.吸附理论吸附理论 胶粘剂与被粘物分子界面层相互吸附，胶粘剂分子向被粘物表胶粘剂与被粘物分子界面层相互吸附，胶粘剂分子向被粘物表面迁移，当距离近至面迁移，当距离近至51010m时，分子间引力发生作用而吸附胶时，分子间引力发生作用而吸附胶接。接。3.化学键理论化学键理论 胶粘剂分子与被粘物表面发生化学反应而在界面形成化学键，胶粘剂分子与被粘物表面
27、发生化学反应而在界面形成化学键，产生牢固的化学结合粘附力。产生牢固的化学结合粘附力。4.静电理论静电理论 胶粘剂与被粘物之间互相接触，产生正负电层的双电层，由于胶粘剂与被粘物之间互相接触，产生正负电层的双电层，由于静电相互吸引产生粘附力。静电相互吸引产生粘附力。5.扩散理论扩散理论 胶粘剂分子与被粘物分子互相扩散，在界面上发生互溶而形成胶粘剂分子与被粘物分子互相扩散，在界面上发生互溶而形成牢固的结合。牢固的结合。1133胶接工艺胶接工艺1.胶接接头设计胶接接头设计 图图11.5为经常采用的接头形式。为经常采用的接头形式。图图11.5 常用的接头形式常用的接头形式 （a）搭接搭接（b）角接（角接
28、（c）T形（形（d）嵌接（嵌接（e）套接套接 2.胶接材料表面处理胶接材料表面处理 胶接材料的表面处理对于接头的强度和持久性是十分重要的。胶接材料的表面处理对于接头的强度和持久性是十分重要的。表面处理的目的：一是除去材料表面妨碍胶接的油污、锈迹、表面处理的目的：一是除去材料表面妨碍胶接的油污、锈迹、吸附物、灰尘和水分等；二是改变材料表面的物理化学性质，如获吸附物、灰尘和水分等；二是改变材料表面的物理化学性质，如获得活性的易于胶接的特殊表面或造成特定的粗糙度等。得活性的易于胶接的特殊表面或造成特定的粗糙度等。3.调胶与配胶调胶与配胶 市售的胶种，按说明书进行调胶，要求混合均匀、无颗粒或胶市售的胶
29、种，按说明书进行调胶，要求混合均匀、无颗粒或胶团。团。自行配制的胶种，使用前应按规定比例现用现配，根据运用期自行配制的胶种，使用前应按规定比例现用现配，根据运用期长短和需要量确定配胶量。长短和需要量确定配胶量。4.涂胶与晾置涂胶与晾置 被粘物双方表面都要均匀涂抹。胶层厚度以被粘物双方表面都要均匀涂抹。胶层厚度以0.030.15mm为宜。为宜。对于含溶剂的胶种，涂胶后需要晾置，让溶剂挥发。对于含溶剂的胶种，涂胶后需要晾置，让溶剂挥发。5.叠合叠合 橡胶型胶粘剂的叠合应一次对准位置，不可错动，并用木锤敲橡胶型胶粘剂的叠合应一次对准位置，不可错动，并用木锤敲打、压平、排除空气；而液体无溶剂胶粘剂叠合
30、后最好来回错动几打、压平、排除空气；而液体无溶剂胶粘剂叠合后最好来回错动几次，以增加接触，排除空气。次，以增加接触，排除空气。6.固化固化 即胶粘剂通过溶剂挥发、熔体冷却、乳液凝聚等物理作用或缩即胶粘剂通过溶剂挥发、熔体冷却、乳液凝聚等物理作用或缩聚、加聚、交联、接枝等化学反应，使其变为固态。聚、加聚、交联、接枝等化学反应，使其变为固态。固化的重要控制因素是温度、压力和时间。固化常用的加热方固化的重要控制因素是温度、压力和时间。固化常用的加热方法是电烘箱和红外线加热；采用高频、超声波、微波及射线辐射等法是电烘箱和红外线加热；采用高频、超声波、微波及射线辐射等方法，能加速固化。方法，能加速固化。
31、7.常用橡胶分类常用橡胶分类 橡胶按来源分为天然橡胶与合成橡胶；橡胶按来源分为天然橡胶与合成橡胶；按用途分为通用橡胶和特种橡胶按用途分为通用橡胶和特种橡胶。114陶瓷材料制品成型陶瓷材料制品成型1141陶瓷的分类陶瓷的分类 1.按照成分大致可分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类。按照成分大致可分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类。2.普通陶瓷又称传统陶瓷，普通陶瓷是用天然硅酸盐矿物普通陶瓷又称传统陶瓷，普通陶瓷是用天然硅酸盐矿物如粘土、长石、石英、高岭土等为原料，通过加工、成型、高如粘土、长石、石英、高岭土等为原料，通过加工、成型、高温烧结而成。包括日用陶瓷、建筑陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工温烧结而成。包括日用陶
32、瓷、建筑陶瓷、电器绝缘陶瓷、化工陶瓷等。陶瓷等。3.特种陶瓷，又称现代陶瓷，是采用纯度较高的人工合成特种陶瓷，又称现代陶瓷，是采用纯度较高的人工合成原料，沿用普通陶瓷的成型高温烧结工艺制得的新型陶瓷材料。原料，沿用普通陶瓷的成型高温烧结工艺制得的新型陶瓷材料。它们具有特殊力学、物理、化学性能，在某些科技场合和工作它们具有特殊力学、物理、化学性能，在某些科技场合和工作环境往往是唯一可用的材料。工程陶瓷的种类很多，目前应用环境往往是唯一可用的材料。工程陶瓷的种类很多，目前应用广泛和有发展前途的有氧化铝、氮化硅、碳化硅和增韧氧化物广泛和有发展前途的有氧化铝、氮化硅、碳化硅和增韧氧化物等材料。等材料。
33、2.按性能和用途的不同，陶瓷也可分为工程陶瓷和功能陶瓷两大按性能和用途的不同，陶瓷也可分为工程陶瓷和功能陶瓷两大类。类。工程陶瓷主要在高温下使用，故又称高温结构陶瓷。工程陶瓷主要在高温下使用，故又称高温结构陶瓷。利用陶瓷特有的物理性能可制造出种类繁多、用途各异的功利用陶瓷特有的物理性能可制造出种类繁多、用途各异的功能陶瓷材料，例如导电陶瓷、半导体陶瓷、压电陶瓷、绝缘陶瓷、能陶瓷材料，例如导电陶瓷、半导体陶瓷、压电陶瓷、绝缘陶瓷、磁性陶瓷、光学陶瓷（光导纤维、激光材料等）以及利用某些精磁性陶瓷、光学陶瓷（光导纤维、激光材料等）以及利用某些精密陶瓷对声、光、电、热、磁、力、湿度、射线及各种气氛等信
34、密陶瓷对声、光、电、热、磁、力、湿度、射线及各种气氛等信息显示的敏感特性而制得的各种陶瓷传感器材料。息显示的敏感特性而制得的各种陶瓷传感器材料。1.力学性能力学性能 硬度高，弹性模量大，脆性大，几乎没有塑性，抗拉强度低，硬度高，弹性模量大，脆性大，几乎没有塑性，抗拉强度低，抗压强度高。抗压强度高。1142陶瓷材料的性能特点陶瓷材料的性能特点 2.热性能热性能 熔点高，抗蠕变能力强，热硬性可达熔点高，抗蠕变能力强，热硬性可达l 000，但陶瓷热膨胀，但陶瓷热膨胀系数和导热系数小，承受温度快速变化的能力差，在温度剧变时系数和导热系数小，承受温度快速变化的能力差，在温度剧变时会开裂。会开裂。3.化学
35、性能化学性能 最突出的特点是化学稳定性很高，有良好的抗氧化能力，在强最突出的特点是化学稳定性很高，有良好的抗氧化能力，在强腐蚀介质、高温共同作用下有良好的抗腐蚀性能。腐蚀介质、高温共同作用下有良好的抗腐蚀性能。4.其他物理性能其他物理性能 大多数陶瓷是电绝缘材料，功能陶瓷材料具有光、电、磁、声大多数陶瓷是电绝缘材料，功能陶瓷材料具有光、电、磁、声等特殊性能。等特殊性能。1粉碎法粉碎法将团块颗粒陶瓷用机械或气流粉碎而获得细粉。将团块颗粒陶瓷用机械或气流粉碎而获得细粉。机械方法是将物料置于球磨机中不停地回转，靠球磨机中的机械方法是将物料置于球磨机中不停地回转，靠球磨机中的磨球与物料相互撞击被粉碎成
36、细颗粒状。磨球与物料相互撞击被粉碎成细颗粒状。气流法是将物料导入粉碎机内部并通过喷嘴通入压缩空气使气流法是将物料导入粉碎机内部并通过喷嘴通入压缩空气使物料形成粉碎状，物料互相碰撞、摩擦而细化。物料形成粉碎状，物料互相碰撞、摩擦而细化。1143特种陶瓷粉体的制备方法特种陶瓷粉体的制备方法2合成法合成法 由离子、原子、分子通过反应、成核和成长、收集、后处理而由离子、原子、分子通过反应、成核和成长、收集、后处理而获得微细颗粒。该法制取的粉料纯度高、粒度小而均匀。获得微细颗粒。该法制取的粉料纯度高、粒度小而均匀。合成法有固相法、液相法和气相法三种。合成法有固相法、液相法和气相法三种。（1）混合）混合
37、将各种组分的粉料混合均匀，可在球磨机中进行。将各种组分的粉料混合均匀，可在球磨机中进行。1配料配料1144特种陶瓷的成型方法特种陶瓷的成型方法（2）塑化）塑化 塑化就是利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性的过程。塑化就是利用塑化剂使原来无塑性的坯料具有可塑性的过程。常用的塑化剂有无机和有机两类，无机塑化剂（粘土）用于普通陶常用的塑化剂有无机和有机两类，无机塑化剂（粘土）用于普通陶瓷，有机塑化剂用于特种陶瓷。有机塑化剂通常由三种物质组成：瓷，有机塑化剂用于特种陶瓷。有机塑化剂通常由三种物质组成：粘结剂（如聚乙烯醇等）、增塑剂（如甘油）、溶剂（水、酒精等）粘结剂（如聚乙烯醇等）、增塑剂（如甘油）
38、、溶剂（水、酒精等）。（3）造粒）造粒 造粒就是在很细的粉料中加入一定的塑化剂，制成粒度较粗、造粒就是在很细的粉料中加入一定的塑化剂，制成粒度较粗、流动性好的粒子（约流动性好的粒子（约2080目）。造粒后有利于改善充模性，使充目）。造粒后有利于改善充模性，使充模密度提高。模密度提高。（4）物料的悬浮）物料的悬浮 当用注浆法成型制坯时，为了使浆料悬浮常加入悬浮剂，如烷当用注浆法成型制坯时，为了使浆料悬浮常加入悬浮剂，如烷基苯磺酸钠。基苯磺酸钠。2.成型成型（1）注浆成型）注浆成型 向粉料中加入一定量的水分制成流动性好的浆料。适用于制造向粉料中加入一定量的水分制成流动性好的浆料。适用于制造大型的、
39、形状复杂的、薄壁的陶瓷制品。大型的、形状复杂的、薄壁的陶瓷制品。（2）模压成型）模压成型 将粉料加入少量结合剂进行造粒，然后将造粒后的粉料加入钢将粉料加入少量结合剂进行造粒，然后将造粒后的粉料加入钢模中，在压力机上压制成一定形状的坯体。其特点是粘结剂用量少，模中，在压力机上压制成一定形状的坯体。其特点是粘结剂用量少，坯体无需干燥可直接烧结，坯体收缩小，尺寸精确，但不适于制造坯体无需干燥可直接烧结，坯体收缩小，尺寸精确，但不适于制造大型坯体。大型坯体。其他成型方法还有热压铸成型法、可塑成型法、等静压成型法等。其他成型方法还有热压铸成型法、可塑成型法、等静压成型法等。1145特种陶瓷的烧结特种陶瓷
40、的烧结1低温烧结低温烧结 若引入添加剂，或用压力烧结，则可降低烧结温度，降低能耗。若引入添加剂，或用压力烧结，则可降低烧结温度，降低能耗。2.热压烧结热压烧结 在加热粉体的同时进行加压，可降低烧结温度，而且烧结体中在加热粉体的同时进行加压，可降低烧结温度，而且烧结体中气孔率低，制品致密度高。气孔率低，制品致密度高。3.气氛烧结气氛烧结 某些陶瓷（如某些陶瓷（如Si3N，SiC等）为防止制品氧化，可在保护气氛等）为防止制品氧化，可在保护气氛下烧结。下烧结。1146陶瓷材料的制作工艺及组织结构陶瓷材料的制作工艺及组织结构1.制作工艺制作工艺 陶瓷难以像金属和塑料那样使熔化的熔液流入模型成型，而是陶
41、瓷难以像金属和塑料那样使熔化的熔液流入模型成型，而是采用粉末成型，然后进行烧结的办法来生产。采用粉末成型，然后进行烧结的办法来生产。陶瓷产品的制作工艺可大致划分为原料制备、配混合粉料、坯陶瓷产品的制作工艺可大致划分为原料制备、配混合粉料、坯料成型、高温烧结等工艺过程。对产品质量影响最大的是配料成分料成型、高温烧结等工艺过程。对产品质量影响最大的是配料成分和烧结工艺。和烧结工艺。2.组织结构组织结构 陶瓷是多相材料，其显微组织由晶相、玻璃相、气相组成，各陶瓷是多相材料，其显微组织由晶相、玻璃相、气相组成，各相的结构、数量、形态、大小及分布对性能有显著影响。相的结构、数量、形态、大小及分布对性能有
42、显著影响。115粉末冶金制品成型工艺粉末冶金制品成型工艺1粉料制备粉料制备 粉末的制取方法有机械法和物理化学法两大类。粉末的制取方法有机械法和物理化学法两大类。机械法制取粉末时，只是将原材料机械地粉碎而化学成分不发机械法制取粉末时，只是将原材料机械地粉碎而化学成分不发生变化。生变化。物理化学法则是借助化学的或物理的作用，改变材料的化学成物理化学法则是借助化学的或物理的作用，改变材料的化学成分或聚集状态而获得粉末的工艺过程。分或聚集状态而获得粉末的工艺过程。1151粉末冶金的工艺过程粉末冶金的工艺过程2粉末的预处理与混合粉末的预处理与混合 为了除去粉末表面的氧化物和吸附的气体，消除粉末的加工为了
43、除去粉末表面的氧化物和吸附的气体，消除粉末的加工硬化，必须进行还原退火处理。如将铜粉在氢中于硬化，必须进行还原退火处理。如将铜粉在氢中于300左右退左右退火，则粉末颗粒表面因还原而呈活化状态，并由细颗粒变粗，从火，则粉末颗粒表面因还原而呈活化状态，并由细颗粒变粗，从而改善粉末的压制性，氢中处理时还有脱氧、脱碳、脱磷、脱硫而改善粉末的压制性，氢中处理时还有脱氧、脱碳、脱磷、脱硫等反应，提高了粉末的纯度。等反应，提高了粉末的纯度。混合的目的是使性能不同的组元形成均匀的混合物，以利压混合的目的是使性能不同的组元形成均匀的混合物，以利压制和烧结时状态均匀一致。混合好后过筛，储存备用。制和烧结时状态均匀
44、一致。混合好后过筛，储存备用。3粉末成型粉末成型 在常温下将粉料加入封闭的钢模中加压，制成具有一定强度的在常温下将粉料加入封闭的钢模中加压，制成具有一定强度的压坯，这种方法称模压成型。压坯，这种方法称模压成型。模压成型法受压机压力的限制，所制零件形状简单，尺寸较小。模压成型法受压机压力的限制，所制零件形状简单，尺寸较小。随着科学技术的发展，人们广泛地研究了各种非钢模成型法，如等随着科学技术的发展，人们广泛地研究了各种非钢模成型法，如等静压成型、连续成型、无压成型、注射成型、高能成型等。静压成型、连续成型、无压成型、注射成型、高能成型等。4烧结烧结 对成型过程制成的压坯，在低于基体金属熔点下进行
45、加热，粉对成型过程制成的压坯，在低于基体金属熔点下进行加热，粉末颗粒间产生原子扩散、固溶、化合和熔接，致使压坯收缩并强化末颗粒间产生原子扩散、固溶、化合和熔接，致使压坯收缩并强化的过程，叫做烧结。的过程，叫做烧结。对于烧结工序的要求主要是：制品的强度要高，物理、化学性对于烧结工序的要求主要是：制品的强度要高，物理、化学性能要好，尺寸、形状及材质的偏差要小，适合于大量生产等。能要好，尺寸、形状及材质的偏差要小，适合于大量生产等。5后处理后处理 金属粉末压坯经烧结后的处理，叫做后处理。如为了获得润滑金属粉末压坯经烧结后的处理，叫做后处理。如为了获得润滑目的，可利用烧结件的毛细现象进行浸渍处理；为了
46、表面防护，可目的，可利用烧结件的毛细现象进行浸渍处理；为了表面防护，可浸渍树脂等。浸渍树脂等。1152粉末冶金的应用粉末冶金的应用1.硬质合金硬质合金 将一些难熔的金属化合物粉末和粘结剂粉末混合加压成型，再将一些难熔的金属化合物粉末和粘结剂粉末混合加压成型，再经烧结而成的一种粉末冶金产品。经烧结而成的一种粉末冶金产品。刀具的刃部工作温度已超过刀具的刃部工作温度已超过700，热硬性很高。，热硬性很高。2.金属陶瓷硬质舍金金属陶瓷硬质舍金 金属陶瓷硬质合金是将一些难熔的金属碳化物粉末（如金属陶瓷硬质合金是将一些难熔的金属碳化物粉末（如WC、TiC等）和粘结剂（如等）和粘结剂（如Co、Ni等）混合，
47、加压成型后再经烧结而成，等）混合，加压成型后再经烧结而成，因其制造工艺与陶瓷相似而得名。碳化物是硬质合金的骨架，起坚因其制造工艺与陶瓷相似而得名。碳化物是硬质合金的骨架，起坚硬和耐磨的作用。硬和耐磨的作用。Co和和Ni仅起粘结作用。使合金具有一定的韧性。仅起粘结作用。使合金具有一定的韧性。硬质合金在室温下的硬度很高，可达硬质合金在室温下的硬度很高，可达6981HRC，热硬性可高，热硬性可高达达l 000左右，耐磨性优良。由于其硬度太高，性脆，不能进行切左右，耐磨性优良。由于其硬度太高，性脆，不能进行切削加工，因而经常是先制成一定规格的刀片，再将其镶焊在刀体上削加工，因而经常是先制成一定规格的刀
48、片，再将其镶焊在刀体上使用。使用。金属陶瓷硬质合金分为三类：钨钻类硬质合金、钛钨钴类硬质金属陶瓷硬质合金分为三类：钨钻类硬质合金、钛钨钴类硬质合金和万能硬质合金合金和万能硬质合金Co。3.钢结硬质合金钢结硬质合金 是以是以WC、TiC、VC粉末等为硬质相，以铁粉加少量的合金元粉末等为硬质相，以铁粉加少量的合金元素为粘结剂，用一般的粉末冶金法制造。素为粘结剂，用一般的粉末冶金法制造。性能介于硬质合金与合金工具钢之间。具有钢材的加工性，经性能介于硬质合金与合金工具钢之间。具有钢材的加工性，经退火后可进行切削加工，也可进行锻造和焊接，经淬火与回火后，退火后可进行切削加工，也可进行锻造和焊接，经淬火与
49、回火后，具有相当于硬质合金的高硬度和高的耐磨性，适用于制造各种形状具有相当于硬质合金的高硬度和高的耐磨性，适用于制造各种形状复杂的刀具，如麻花钻、铣刀等，也可以用作在较高温度下工作的复杂的刀具，如麻花钻、铣刀等，也可以用作在较高温度下工作的模具和耐磨零件。模具和耐磨零件。116常用复合材料成型常用复合材料成型1161复合材料强化原理、种类及界面设计原则复合材料强化原理、种类及界面设计原则1复合材料强化原理复合材料强化原理 复合材料强化原理是由组成材料的种类、性能、比例、形态的复合材料强化原理是由组成材料的种类、性能、比例、形态的不同，复合方法不同而异，同时达到不同的强化效果。例如粒子复不同，复
50、合方法不同而异，同时达到不同的强化效果。例如粒子复合强化、纤维复合强化、层叠复合强化等。不论强化原理有何不同，合强化、纤维复合强化、层叠复合强化等。不论强化原理有何不同，复合材料组成材料之间都要形成界面结构，在外力作用下，这种界复合材料组成材料之间都要形成界面结构，在外力作用下，这种界面结构会产生其组成材料内部没有的、全新的力学行为，例如裂纹面结构会产生其组成材料内部没有的、全新的力学行为，例如裂纹扩展到达界面时方向的折转，纤维在基体中断裂后的拔出等。正是扩展到达界面时方向的折转，纤维在基体中断裂后的拔出等。正是这种全新的力学行为使复合材料具备了新的特性。这种全新的力学行为使复合材料具备了新的