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1、第第6 6章章 高分子材料与复合材料成形高分子材料与复合材料成形 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6.16.1 高分子材料的成形高分子材料的成形6.16.1 高分子材料的成形高分子材料的成形 由由于于非非金金属属材材料料与与金金属属材材料料在在结结构构和和性性能能上上有有较较大大差差异异，其其成成形形特特点点也也不不同同，与与金金属属材材料料的的成成形形相相比比，非非金金属属材料成形有以下材料成形有以下特点特点:1 1）非非金金属属材材料料可可以以是是流流态态成成形形，也也可可以以是是固固
2、态态成成形形，成成形方法灵活多样，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零件。2 2）非非金金属属材材料料的的成成形形通通常常是是在在较较低低温温度度下下成成形形，成成形形工工艺较简艺较简便便。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一般要与材料的生产产工工艺艺相相结结合。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
3、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塑料制品的主要不足之处处在于在于：耐耐热热性性差差，强强度度、硬硬度度较较低低，刚刚性性和和尺尺寸寸稳稳定定性性差差，易老化易老化，易蠕易蠕变变等，使其等，使其应应用受到一定限制。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）热热塑塑性性塑塑料料形形变变与与温温度度的的关关系系 形形变变与与温温度度的的关关系系曲曲线线如如图图6-16-1所所示示，可可分分为为玻玻璃璃态态、高高弹弹态、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
4、形性能工程塑料的成形性能2 2）热热固固性性塑塑料料在在加加热热加加压压下下状状态态：热热固固性性塑塑料料在在加加热热过过程程中中存存在在稳稳定定态态、塑塑化化态态、固固态态，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 塑塑料料在在成成形形过过程程中中，除除少少数数工工艺艺外外，都都要要求求塑塑料料处处于于粘粘流流态态(或或塑塑化化态态)成成形形，塑塑料料聚聚合合物物熔熔体体是是非非牛牛顿顿流流体体(或或称称粘粘流流体体)，其其粘粘度度随随流流动动中中的的剪剪切切速速率率、温温度度、压压力力的的变变化化而而有有较较大大的的变变化化。如如图图6-36-3是是几几种种常常
5、用用塑塑料料的的粘粘度度与与温温度度变变化化曲曲线线。当当温温度度一一定定时时，塑塑料料熔熔体体流流动动剪切速率愈高，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 塑塑料料的的成成形形工工艺艺性性是是塑塑料料在在成成形形加加工工中中表表现现出出的的特特有有性质，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）流流动动性性。塑塑料料在在一一定定的的温温度度和和压压力力下下填填充充模模具具型型腔腔的的能力称能力称为为塑料的流塑料的流动动性。性。热
6、热塑塑性性塑塑料料的的流流动动性性用用熔熔融融指指数数(又又称称熔熔融融流流动动率率)表表示示，熔熔融融指指数数越越大大，流流动动性性也也越越好好，熔熔融融指指数数与与塑塑料料的的粘粘度有关，粘度愈小熔融指数愈大，塑料的流度有关，粘度愈小熔融指数愈大，塑料的流动动性也愈好。性也愈好。热热固性塑料的流固性塑料的流动动性指性指标标一般用一般用拉西格流拉西格流动动性性表示。表示。第第一一级级：拉拉西西格格流流动动值值为为100100130mm130mm，用用于于压压制制无无嵌嵌件、形状简单的一般厚度塑件。件、形状简单的一般厚度塑件。第第二二级级：拉拉西西格格流流动动值值为为131131150mm15
7、0mm，用用于于压压制制中中等等复杂程度的塑件。复杂程度的塑件。第第三三级级：拉拉西西格格流流动动值值为为151151180mm180mm，用用于于压压制制结结构构复复杂杂、型型腔腔很很深深、嵌嵌件件较较多多的的薄薄壁壁塑塑件件，或或用用于于传传递递（压压注）成注）成形形。2 2）收收缩缩性性。塑塑料料制制品品从从模模具具中中取取出出冷冷却却到到室室温温后后，发发生生尺尺寸寸收收缩缩的的特特性性称称为为收收缩缩性性。塑塑料料制制件件的的成成形形收收缩缩值值可可用用收收缩缩率表示率表示:塑料收缩率；塑料收缩率；模具在室温时的尺寸（模具在室温时的尺寸（mmmm）；）；塑件在室温时的尺寸（塑件在室温
8、时的尺寸（mmmm）。）。式中式中3 3）结结晶晶性性。按按照照聚聚集集态态结结构构的的不不同同，塑塑料料可可以以分分为为结结晶晶型型和和无无定定型型两两类类。高高聚聚物物中中晶晶区区所所占占的的比比例例称称为为结结晶晶度度，结结晶晶度度大大，塑塑料料的的硬硬度度和和刚刚度度提提高高，力力学学性性能能和和耐耐磨磨性性增增高高，耐耐热热性性、电电性性能能及及化化学学稳稳定定性性亦亦有有所所提提高高；反反之之，结结晶晶度度低低的的，柔柔韧韧性性、耐耐折折性性、伸伸长长率率及及冲冲击击强强度度等等较较大大，透透明明度也度也较较高。高。4 4）热热敏敏性性和和水水敏敏性性。热热敏敏性性是是指指塑塑料料
9、对对热热降降解解的的敏敏感感性性。水敏性是指塑料水敏性是指塑料对对水降解的敏感性，也称吸湿性水降解的敏感性，也称吸湿性。5 5）毒毒性性、刺刺激激性性和和腐腐蚀蚀性性。成成形形加加工工塑塑料料时时，必必须须严严格格掌掌握握工工艺艺规规程程，防防止止有有害害气气体体危危害害人人体体和和腐腐蚀蚀模模具具及及加加工工设设备备。除除上上述述工工艺艺性性能能外外，还还有有吸吸气气性性、粘粘膜膜性性、可可塑塑性性、压缩压缩性、均匀性性、均匀性和和相交相交联倾联倾向等向等。6.1.1.2 6.1.1.2 注射成形注射成形 塑塑料料注注射射成成形形又又称称注注塑塑成成形形或或注注射射法法，是是热热塑塑性性塑塑
10、料料成成形形的的主主要要加加工工方方法法。其其生生产产周周期期短短，生生产产效效率率高高，能能一一次次成成形形空空间间几几何何形形状状复复杂杂、尺尺寸寸精精度度高高、带带有有各各种种嵌嵌件件的的塑料制品，适塑料制品，适应应性性强强，生，生产过产过程易于程易于实现实现自自动动化化。1.1.注射成形工艺过程注射成形工艺过程 注注射射成成形形工工艺艺过过程程是是将将塑塑料料经经过过预预干干燥燥处处理理，通通过过注注射射机机的的注注射射过过程程使使塑塑料料在在模模具具中中成成形形，开开模模后后取取出出塑塑件件并并进进行行后后处处理理。其其中中注注射射过过程程是是获获得得合合格格塑塑件件的的关关键键，完
11、完整整的的注注射射过过程程包包括括加加料料、塑塑化化、注注射射、保保压压、冷冷却却定定型型和和脱模脱模等几个步等几个步骤骤。注射成注射成形形的工的工艺艺条件主要有条件主要有温度、温度、压压力和力和时间时间等。等。1 1）温温度度。在在注注射射成成形形时时需需控控制制的的温温度度有有料料筒筒温温度度、喷喷嘴嘴温度、模具温度等温度、模具温度等。2 2）压压力力。包包括括塑塑化化压压力力和和注注射射压压力力两两种种。塑塑化化压压力力又又称称背背压压，是是注注射射机机螺螺杆杆顶顶部部熔熔体体在在螺螺杆杆转转动动后后退退时时受受到到的的压压力力。注注射射压压力力是是指指柱柱塞塞或或螺螺杆杆头头部部注注射
12、射时时对对塑塑料料熔熔体体施施加加的的压压力。力。3 3）时时间间。注注射射时时间间是是一一次次注注射射成成形形所所需需的的时时间间，又又称称成成形形时间时间。2.2.注射机与模具注射机与模具1 1）注注射射机机。注注射射机机是是注注射射成成形形的的主主要要设设备备，按按其其外外形形可可分分为为立立式式、卧卧式式、角角式式三三种种。基基本本由由注注射射系系统统、合合模模锁锁模模系统、操作控制系统系统、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）注注射射模模。注注射射成成形形模模具具是是注注射射成成形形工工艺艺的的主主要要工工艺艺装装备备，称称为为注注射射模模。注
13、注射射模模一一般般由由定定模模部部分分和和动动模模部部分分组组成成，如如图图6-56-5所示。所示。根根据据模模具具上上各各种种零零部部件件的的作作用用，塑塑料料注注射射模模一一般般有有以以下几部分下几部分：成成形形部部分分：组组成成模模具具型型腔腔的的零零件件，主主要要由由凸凸模模、凹凹模模、型芯、嵌件和型芯、嵌件和镶块镶块等等组组成成。浇浇注注系系统统：熔熔融融塑塑料料从从喷喷嘴嘴进进入入模模具具型型腔腔流流经经的的通通道道称称为为浇浇注注系系统统。它它一一般般由由主主流流道道、分分流流道道、浇浇口口和和冲冲料料井井等等组组成成。导导向向机机构构：为为了了使使动动模模与与定定模模在在合合模
14、模时时能能准准确确对对中中，以及防止推件板歪斜而以及防止推件板歪斜而设设置的机构。主要有置的机构。主要有导导柱、柱、导导套等。套等。侧侧向向抽抽芯芯机机构构：塑塑件件的的侧侧向向有有凹凹凸凸形形状状的的孔孔或或凸凸台台时时，在在塑塑件件被被推推出出的的必必须须先先拔拔出出侧侧向向凸凸模模或或抽抽出出侧侧向向型型芯芯。侧侧向抽芯机构一般由活向抽芯机构一般由活动动型芯、型芯、锁紧锁紧楔、斜楔、斜导导柱等柱等组组成成。推推出出机机构构：又又称称脱脱模模机机构构。它它是是在在开开模模时时将将塑塑件件推推出出的零部件。的零部件。它它主要主要由由推板、推杆、主流道拉料杆等推板、推杆、主流道拉料杆等组组成。
15、成。在注射模上在注射模上还还有加有加热热、冷却系、冷却系统统和排气系和排气系统统等等。6.1.1.3 模压成形模压成形 模模压压成成形形又又称称压压缩缩成成形形、压压塑塑成成形形，是是塑塑料料成成形形加加工工中中较较为为传传统统的的工工艺艺方方法法。模模压压成成形形主主要要用用于于热热固固性性塑塑料料。与与挤挤塑塑和和注注塑塑相相比比，压压塑塑设设备备、模模具具和和生生产产过过程程控控制制较较为为简简单单，并并易易于于生生产产大大型型制制品品，但但生生产产周周期期长长、效效率率低低，较较难难实实现现自自动动化化，工工人人劳劳动动强强度度大大，难难于于成成形形厚厚壁壁制制品品及及形形状复杂的制品
16、状复杂的制品。1.1.模压成形工艺过程模压成形工艺过程 模模压压成成形形工工艺艺是是将将经经过过预预制制的的热热固固性性塑塑料料原原料料，直直接接加加入入敞敞开开的的模模具具加加料料室室，然然后后合合模模，并并对对模模具具加加热热加加压压，塑塑料料在在热热和和压压力力的的作作用用下下呈呈熔熔融融流流动动状状态态并并充充满满型型腔腔，随随后由于塑料分子后由于塑料分子发发生交生交联联反反应应逐逐渐渐硬化成硬化成形形。工工艺艺过过程程为为：预预压压成成形形和和预预热热处处理理加加料料闭闭模模加加热热加加压压塑塑化化排排气气和和保保压压硬硬化化脱脱模模取取出出塑塑件件清理模具和清理模具和对对塑件后期塑
17、件后期处处理理。为为了了使使模模压压成成形形顺顺利利进进行行，关关键键应应控控制制好好成成形形温温度度和和压压力。力。2 2.模压设备及模具模压设备及模具 主主要要设设备备是是液液压压机机，它它由由机机架架（包包括括上上下下横横梁梁、立立柱柱、机机座座等等）、活活动动横横梁梁、工工作作液液压压缸缸、顶顶出出机机构构、液液压压传传动动和和电电器控制系器控制系统统等部分等部分组组成成，如如图图6-66-6所示。所示。模模压压成成形形模模具具如如图图6-76-7所所示示。与与注注射射模模不不同同的的是是，模模压压模模没没有有浇浇注注系系统统，只只有有一一段段加加料料室室。注注射射成成形形模模具具处处
18、于于闭闭合合状状态态成成形形，而而模模压压模模成成形形是是靠靠凸凸模模对对凹凹模模中中的的原原料料施施加加压压力力，使使塑塑料料在在型型腔腔内内成成形形。因因此此，模模压压模模成成形形零零件件的的强强度度要要比比注注射模高射模高。6.1.1.4 6.1.1.4 其他成形方法其他成形方法1.1.传递成形传递成形 传传递递成成形形又又称称压压注注成成形形，它它是是在在模模压压成成形形的的基基础础上上发发展展起起来来的的热热固固性性塑塑料料成成形形方方法法。其其工工艺艺类类似似于于注注射射成成形形，所所不不同同的的是是塑塑料料在在模模具具的的加加料料室室内内塑塑化化，再再经经过过浇浇注注系系统统进进
19、入入型型腔，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。传传递递成成形形所所用用设设备备与与压压塑塑成成形形相相同同，不不同同的的是是所所需需压压力力比比压压塑成塑成形形的的压压力大。力大。传递传递成成形形模具模具如如图图6-86-8所示。所示。工工艺艺过过程程为为：预预处处理理闭闭模模加加料料加加热热软软化化（若若是是下下加加料料室室应应先先加加料料，后后闭闭模模加加热热）柱柱塞塞挤挤压压熔熔融塑料融塑料挤挤入型腔入型腔继续继续受受热热受受压压而固化而固化开模清理开模清理。传传递递成成形形的的优优点点：成成形形周周期期短短；塑塑件件飞飞边边小小，易易于于清清理理；能能
20、成成形形薄薄壁壁多多嵌嵌件件的的复复杂杂塑塑料料制制品品；塑塑件件的的精精度度和和质质量量较较压压塑塑件件高高，但但加加料料室室内内总总会会留留有有余余料料，塑塑料料损损耗耗较较大大；模具模具结结构构较压较压塑模复塑模复杂杂，制造成本，制造成本较较高高。2.2.挤出成形挤出成形 挤挤出出成成形形也也称称为为挤挤塑塑成成形形或或吹吹塑塑成成形形，是是热热塑塑性性塑塑料料的的重重要要生生产产方方法法之之一一，主主要要用用于于生生产产棒棒、管管等等型型材材和和薄薄膜膜等，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。挤挤出出成成形形一一般般由由挤挤出出机机、挤挤出出模模具具、牵牵引引装装
21、置置、冷冷却却定型装置、切割或卷曲装置、控制系定型装置、切割或卷曲装置、控制系统组统组成。成。如如图图6-96-9所示。所示。工艺工艺过过程程总总体可分体可分为为两个两个阶阶段：段：第第一一阶阶段段是是使使固固态态塑塑料料塑塑化化(即即使使塑塑料料转转变变成成粘粘流流态态)，并并在在加加压压情情况况下下使使其其通通过过特特殊殊形形状状的的口口模模而而成成为为截截面面与与口口模模形状相似的形状相似的连续连续体；体；第第二二阶阶段段是是用用适适当当的的处处理理方方法法使使挤挤出出具具有有粘粘流流态态的的连连续续体体转转变变为为玻玻璃璃态态的的连连续续体体，即即得得到到所所需需型型材材或或制制品品。
22、如如图图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 吸吸塑塑成成形形也也称称真真空空成成形形。成成形形时时将将热热塑塑性性塑塑料料板板材材或或片片材材夹夹持持起起来来，固固定定在在模模具具上上，用用辐辐射射加加热热器器加加热热，当当加加热热到到软软化化温温度度时时，用用真真空空泵泵抽抽去去板板材材与与模模具具之之间间的的空空气气，在在大大气气压压力力作作用用下下，板板材材拉拉伸伸变变形形贴贴合合到到模模具具表表面面，冷冷却却后后定定形形成成为为制制品品。吸吸塑塑成成形形生生产产设设备备简简单单，效效率率高高，模模具具结结
23、构构单单、效效率高，能加工大尺寸的薄壁塑件，生率高，能加工大尺寸的薄壁塑件，生产产成本低。成本低。常常见见的的吸吸塑塑成成型型方方法法有有凹凹模模真真空空成成形形、凸凸模模真真空空成成形形、凹凸模真空成形凹凸模真空成形等方法。等方法。凸凸模模真真空空成成形形方方法法如如图图6-116-11所所示示。一一般般用用于于内内表表面面精精度度要要求求较较高高。有有凸凸起起形形状状的的薄薄壁壁塑塑件件。凸凸模模真真空空成成形形方方法法较较凹模真空成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。吸吸塑塑成成形形可可用用于于包包装装制制品品，如如药药品品包包装装、一一次次性性餐餐盒盒、电电子子产产品
24、品如如钮钮扣扣电电池池包包装装等等。常常用用的的材材料料为为聚聚乙乙烯烯、聚聚丙丙烯、聚氯乙烯、烯、聚氯乙烯、ABSABS、聚碳酸酯等材料。聚碳酸酯等材料。4.4.反应注射成形反应注射成形 反反应应注注射射成成形形把把两两种种发发生生反反应应的的塑塑料料原原料料分分别别加加热热软软化化后后，由由计计量量系系统统进进入入高高压压混混合合器器，经经混混合合发发生生塑塑化化反反应应，再再注注射射到到模模具具型型腔腔中中，它它们们在在型型腔腔中中继继续续发发生生化化学学反反应应，并伴有膨并伴有膨胀胀、固化的加工工、固化的加工工艺艺。反反应应注注射射成成形形适适合合加加工工聚聚氨氨酯酯、环环氧氧树树脂脂
25、等等热热固固性性塑塑料料，也也可可以以用用于于生生产产尼尼龙龙、ABSABS、聚聚酯酯等等热热塑塑性性塑塑料料。例例如如，轿轿车车仪仪表表盘盘、转转向向盘盘、飞飞机机和和汽汽车车的的座座椅椅及及椅椅垫垫、家具和鞋家具和鞋类类、仿大理石浴缸浴盆等。、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 塑塑炼炼混混炼炼制制坯坯片片材材、管管材材、型型材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）塑塑炼炼。在在一一定定的的温温度度下下利利用用机机械械挤挤压压、辊辊轧轧等等方
26、方法法，使使生生胶胶分分子子链链断断链链，使使其其由由强强韧韧的的弹弹性性状状态态转转变变为为柔柔软软、具有可塑性的状具有可塑性的状态态的加工工的加工工艺过艺过程程。2 2）混混炼炼。为为了了提提高高橡橡胶胶制制品品的的使使用用性性能能，改改进进橡橡胶胶的的工工艺艺性性能能和和降降低低成成本本，将将各各种种配配合合剂剂混混入入生生胶胶中中，制制成成质质量均匀的混量均匀的混炼炼胶的工胶的工艺过艺过程程。3 3）模模压压硫硫化化。它它包包括括加加料料、闭闭模模、硫硫化化、起起模模和和模模具具清清理理等等步步骤骤。胶胶料料经经闭闭模模加加热热加加压压后后成成形形，经经过过硫硫化化使使胶胶料分子交料分
27、子交联联，成，成为为具有高具有高弹弹性的橡胶制品。性的橡胶制品。2.2.压制工艺压制工艺 橡橡胶胶压压制制成成形形工工艺艺的的关关键键是是控控制制模模压压硫硫化化过过程程。硫硫化化过过程控制的主要参数是硫化温度、程控制的主要参数是硫化温度、压压力和力和时间时间等等。1 1）硫硫化化温温度度。橡橡胶胶发发生生硫硫化化反反应应的的基基本本条条件件。硫硫化化温温度度高高，硫硫化化速速度度快快，生生产产效效率率就就高高。但但是是硫硫化化温温度度过过高高会会使使橡橡胶胶高高分分子子链链裂裂解解，从从而而使使橡橡胶胶的的强强度度、韧韧度度下下降降，因此硫化温度不宜因此硫化温度不宜过过高。高。2 2）硫硫化
28、化时时间间。在在硫硫化化过过程程中中，硫硫化化胶胶的的各各项项物物理理、力力学学性性能能达达到到或或接接近近最最佳佳点点时时，此此种种硫硫化化程程度度称称为为正正硫硫化化或或最最宜宜硫硫化化。在在一一定定温温度度下下达达到到正正硫硫化化所所需需的的硫硫化化时时间间称称为为正正硫硫化化时时间间，一一定定的的硫硫化化温温度度对对应应有有一一定定的的正正硫硫化化时时间间。硫硫化化时时间间决决定定硫硫化化程程度度，通通常常制制品品的的尺尺寸寸越越大大或或越厚，所需硫化的时间越长。越厚，所需硫化的时间越长。3）硫硫化化压压力力。为为使使胶胶料料能能够够流流动动充充满满型型腔腔，并并使使胶胶料料中中的的气
29、气体体排排出出，应应有有足足够够的的硫硫化化压压力力。增增加加压压力力能能提提高高橡橡胶胶的的力力学学性性能能，延延长长制制品品的的使使用用寿寿命命。但但是是，过过高高的的压压力力会会加加速速分分子子的的降降解解作作用用，反反而而会会使使橡橡胶胶的的性性能能降降低低。对对硫硫化化压压力力的的选选取取应应考考虑虑胶胶料料的的配配方方、可可塑塑性性、产产品品的的结结构构等等因因素素。3.3.压制模具压制模具 橡橡胶胶压压制制模模与与一一般般塑塑料料压压塑塑模模结结构构相相同同。但但橡橡胶胶模模有有自身自身特特殊的要求殊的要求,在在设计时设计时要注意要注意：1 1）测测温温孔孔。硫硫化化温温度度的的
30、误误差差应应控控制制在在+22范范围围，在在压压制制模型腔附近必模型腔附近必须设须设置置测测温孔。温孔。2 2）流流胶胶槽槽。由由于于在在加加料料时时一一般般有有5%5%10%10%的的余余量量，为为保保证证制品精度，在型腔周制品精度，在型腔周围设围设置流胶槽，使多余的胶料排出。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 橡橡胶胶注注射射成成形形是是在在专专门门的的橡橡胶胶注注射射机机上上进进行行的的。橡橡胶胶注注射射成成形形的的工工艺艺过过程程主主要要包包括括胶胶料料的的预预热热塑塑化化、注注射射、保保压、硫化、脱模和
31、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 注注射射成成形形工工艺艺条条件件主主要要有有料料筒筒温温度度、注注射射温温度度、注注射射压压力、模具温度和成力、模具温度和成形形时间时间。1 1）料料筒筒温温度度。胶胶料料在在料料筒筒中中加加热热塑塑化化，在在一一定定温温度度范范围围内内，提提高高料料筒筒温温度度可可以以使使胶胶料料的的粘粘度度下下降降，流流动动性性增增加加，有利于胶有利于胶料料的成的成形形。2 2）注注射射温温度度。胶胶料料除除受受料料筒筒的的加加热热外外，在在注注射射过过程程中中还还受受到到摩摩擦擦热热，故故胶胶料料的的注注射射温温度度均均高
32、高于于料料筒筒温温度度。注注射射温温度度高高硫硫化化时时间间短短，易易出出现现焦焦烧烧。因因此此在在不不产产生生焦焦烧烧的的情情况况下，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）注注射射压压力力。注注射射时时螺螺杆杆或或柱柱塞塞施施于于胶胶料料单单位位面面积积的的力力。注射注射压压力大，有利于胶料充模力大，有利于胶料充模和硫化。和硫化。4 4）模模具具温温度度。在在注注射射成成形形中中，由由于于胶胶料料在在充充型型前前已已经经具具有有较较高高的的温温度度，充充型型之之后后能能迅迅速速硫硫化化，表表层层与与内内部部的的温温差差小，故模具温度小，故模具温度较压较压制成制成形形
33、的高的高。5 5）成成形形时时间间。指指完完成成一一次次成成形形过过程程所所需需时时间间。它它是是动动作作时间时间与硫化与硫化时间时间之和。之和。6.1.2.3 压延成形压延成形 压压延延成成形形是是利利用用一一对对或或数数对对相相对对旋旋转转的的加加热热滚滚筒筒，使使物物料料在在滚滚筒筒间间隙隙被被压压延延而而连连续续形形成成一一定定厚厚度度和和宽宽度度的的薄薄型型材料。材料。压压延延机机的的主主体体是是一一组组加加热热的的辊辊筒筒。按按辊辊筒筒数数目目可可分分为为两两辊辊、三三辊辊或或更更多多；以以排排列列方方式式分分为为I I型型、倒倒L L型型、L L型型、Z Z型型、T T型型、M
34、M型型等等。压压延延机机的的不不同同辊辊筒筒排排列列方方式式及及压压延延过过程程如如图图6-126-12所示。所示。在在压压延延过过程程中中，必必须须协协调调辊辊温温和和转转速速，控控制制每每对对辊辊的的速速比比，保保持持一一定定的的辊辊隙隙存存料料量量，调调节节辊辊间间距距，以以保保证证产产品品外外观观及有关性能及有关性能。如如在在最最后后一一对对辊辊间间同同时时通通过过已已经经处处理理的的纸纸张张或或织织物物，使使热热的的塑塑料料或或橡橡胶胶膜膜片片在在辊辊筒筒压压力力下下与与这这些些基基材材贴贴合合在在一一起，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、壁人造革、地板革、
35、壁纸纸等等。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人工工精精制制合合成成原原料料（氧氧化化物物和和非非氧氧化化物物两两大类）大类）成型成型注注浆浆、可可塑塑成成型型为主为主注注浆浆、压压制制、热热压压注注、注注射射、轧轧膜膜、等等静静压成型为主压成型为主烧结烧结温温度度一一般般在在1350以以下下，燃燃料料以以煤煤、油、气为主油、气为主结结构构陶陶瓷瓷常常需需1600左左右右高高温温烧烧结结；功功能能陶陶瓷瓷需需精精确确控控制制烧烧结结温温度度。燃燃料料以以电电、气气、油为
36、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主以外观效果为主以以内内在在质质量量为为主主，常常呈呈现现耐耐温温、耐耐磨磨、耐耐腐蚀和各种特殊性能腐蚀和各种特殊性能用途用途炊炊、餐餐具具、陈陈设设品品主主要要用用于于宇宇航航、能能源源、冶冶金金、交交通通、电电子子、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 陶瓷制品的生产过程陶瓷制品的生产过程 陶陶瓷瓷制制品品的的生生产产过过程程主主要要包包括括坯坯体体成成形形前前的的坯坯料料准准备备、坯体成形、烧结及坯体的后续加工坯体成
37、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 首首先先是是利利用用物物理理、化化学学等等方方法法对对粉粉料料进进行行处处理理获获得得所所需需要要规规格格的的粉粉体体；然然后后按按照照瓷瓷料料的的成成分分，将将各各种种原原料料进进行行称称量量配配料料，配配料料后后根根据据不不同同的的成成形形方方法法，混混合合制制备备成成不不同同形式的形式的坯料坯料。2.2.坯体成形坯体成形 成成形形是是将将坯坯料料制制成成具具有有一一定定形形状状和和规规格格的的坯坯体体。可可采采用浇注法成形、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 烧烧结结是是
38、对对成成形形坯坯体体进进行行低低于于熔熔点点的的高高温温加加热热，使使其其内内部部的的粉粉体体产产生生粘粘结结，经经过过物物质质迁迁移移导导致致致致密密化化和和高高强强度度的的过过程。程。4 4.后续加工后续加工 陶陶瓷瓷经经成成形形、烧烧结结后后，还还可可根根据据需需要要进进行行后后续续精精密密加加工工，使使之之符符合合表表面面粗粗糙糙度度、形形状状、尺尺寸寸等等精精度度要要求求，如如磨磨削削加加工工、研研磨磨与与抛抛光光、超超声声波波加加工工、激激光光加加工工，甚甚至至切切削削加工等加工等。6.2.3 6.2.3 陶瓷成形方法陶瓷成形方法 陶陶瓷瓷制制品品的的成成形形，就就是是将将坯坯料料
39、制制成成具具有有一一定定形形状状和和规规格格的的坯坯体体。成成形形方方法法主主要要有有浇浇注注成成形形、压压制制成成形形、可可塑塑法法成成形形等等。6.2.3.1 6.2.3.1 浇注成形浇注成形 浇浇注注成成形形是是将将陶陶瓷瓷原原料料粉粉体体悬悬浮浮于于水水中中制制成成料料浆浆，然然后后注注入入模模型型内内成成形形。坯坯体体的的形形成成主主要要有有注注浆浆成成形形、凝凝胶胶注注模成模成形形等方式。等方式。1 1.注浆成形注浆成形 注注浆浆成成形形是是将将陶陶瓷瓷悬悬浮浮料料浆浆注注入入多多孔孔质质模模型型内内，借借助助模模型型的的吸吸水水能能力力将将料料浆浆中中的的水水吸吸出出，从从而而在
40、在模模型型内内形形成成坯坯体体。其其工工艺艺过过程程包包括括悬悬浮浮料料浆浆制制备备、模模型型制制备备、料料浆浆浇浇注注、起模取件、干燥起模取件、干燥等阶段。等阶段。1）悬悬浮浮料料浆浆的的制制备备。料料浆浆是是陶陶瓷瓷原原料料粉粉体体和和水水组组成成的的悬悬浮浮液液。料料浆浆应应具具有有良良好好的的流流动动性性，足足够够小小的的粘粘度度，尽尽可可能能少少的的含含水水量量，弱弱的的触触变变性性(静静止止时时粘粘度度变变化化小小),),良良好好的的稳稳定定性性(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。实实心心注注浆浆 如如图图6-13a6-1
41、3a所所示示。料料浆浆注注入入模模型型后后，料料浆浆中中的的水水分分同同时时被被模模型型的的两两个个工工作作面面吸吸收收，注注件件在在两两模模之之间间形形成，没有多余料成，没有多余料浆浆排出排出。空空心心注注浆浆 如如图图6-13b6-13b所所示示。料料浆浆注注入入模模型型后后，由由模模型型单单面面吸吸浆浆，当当注注件件达达到到要要求求的的厚厚度度时时，排排出出多多余余料料浆浆而而形形成空心注件。成空心注件。强强化化注注浆浆 在在注注浆浆过过程程中中，人人为为地地对对料料浆浆施施加加外外力力，以以加加速速注注浆浆过过程程进进行行，提提高高注注浆浆速速度度，使使坯坯体体致致密密度度与与强强度度
42、得得到到提提高高。强强化化注注浆浆法法有有真真空空注注浆浆、离离心心注注浆浆和和压压力力注注浆浆等等，如如图图6-13c6-13c所示所示的的离心注离心注浆浆。2.2.凝胶注模成凝胶注模成形形 凝凝胶胶注注模模成成形形是是2020世世纪纪9090年年代代初初发发展展起起来来的的新新工工艺艺。其其工艺过程如下：工艺过程如下：调调制制高高固固相相含含量量的的浓浓悬悬浮浮料料浆浆加加聚聚合合固固化化引引发发剂剂并并与与料料浆浆混混合合均均匀匀注注入入无无吸吸水水性性的的模模型型内内有有机机单单体体交交联联聚聚合合成成三三维维网网状状结结构构，使使浓浓悬悬浮浮料料浆浆在在模模型型内内原原位位固化成固化
43、成形形。6.2.3.2 6.2.3.2 压制成形压制成形 压压制制成成形形是是将将经经过过造造粒粒的的粒粒状状陶陶瓷瓷粉粉料料，装装入入模模具具内内直直接在接在压压力的作用下而成力的作用下而成形形的方法。的方法。1 1.造粒造粒 造造粒粒即即制制备备压压制制成成形形所所用用的的坯坯料料，它它是是在在陶陶瓷瓷原原料料细细粉粉中中加加入入一一定定量量的的塑塑化化剂剂制制成成粒粒度度较较粗粗、含含一一定定水水分分、具具有有良良好流好流动动性性的的团团粒粒。2.2.压制方法压制方法 压压制制方方法法主主要要有有干干压压成成形形、等等静静压压成成形形和和热热压压烧烧结结成成形形等。等。1 1）干干压压成
44、成形形。将将团团粒粒松松散散装装人人模模具具内内，在在压压机机柱柱塞塞施施加加的的外外压压力力作作用用下下，形形成成较较致致密密的的具具有有一一定定形形状状、尺尺寸寸的的压压坯坯，然后卸模脱出然后卸模脱出坯坯体体。干干压压成成形形有有单单向向加加压压与与双双向向加加压压两两种种方方式式，由由于于成成形形压压力力是是通通过过松松散散粉粉粒粒的的接接触触来来传传递递的的，在在此此过过程程中中产产生生的的压压力力损损失失会会造造成成坯坯体体内内压压力力分分布布的的不不均均匀匀，从从而而造造成成压压坯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）等等静静压压成成形形。
45、利利用用液液体体或或气气体体介介质质均均匀匀传传递递压压力力的的性性能能，把把陶陶瓷瓷粒粒状状粉粉料料置置于于有有弹弹性性的的软软模模中中，使使其其受受到到液液体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。冷冷等等静静压压成成形形：在在室室温温下下，采采用用高高压压液液体体传传递递压压力力的的等等静静压压成成形形，根根据据使使用用模模具具不不同同，又又分分为为湿湿式式等等静静压压成成形形和干式等静和干式等静压压成成形形两种两种，如图如图5-155-15所示所示。热热等等静静压压成成形形：在在高高温温下下，采采用用惰惰性性气气体体代代替替液液体体作作
46、压压力力传传递递介介质质的的等等静静压压成成形形，是是在在冷冷等等静静压压成成形形与与热热压压烧烧结结的的工工艺艺基基础础上上发发展起来的，又称展起来的，又称热热等静等静压烧结压烧结。3 3）热热压压烧烧结结。将将干干燥燥粉粉料料填填入入石石墨墨或或氧氧化化铝铝模模型型内内，再再从从单单轴轴方方向向边边加加压压边边加加热热，使使成成形形与与烧烧结结同同时时完完成成，如如图图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.挤压挤压成成形形 挤挤压压成成形形将将经经真真空空炼炼制制的的可可塑塑泥泥料料置置于于挤挤制制机机（挤挤坯坯机机）内，便可内，便可挤
47、压挤压出各种形状、尺寸的坯体出各种形状、尺寸的坯体。2.2.注射成注射成形形 注注射射成成形形将将陶陶瓷瓷粉粉和和有有机机粘粘结结剂剂混混合合后后，加加热热混混炼炼并并制制成成粒粒状状粉粉料料，经经注注射射成成形形机机，在在130130300300温温度度下下注注射射到到金属模腔内，冷却后粘金属模腔内，冷却后粘结剂结剂固化成固化成形形，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）流流延延成成形形。如如图图6-176-17所所示示，将将料料浆浆加加入入流流延延机机的的料料斗斗中中，料料浆浆从从料料斗
48、斗下下部部流流至至向向前前移移动动的的塑塑料料薄薄膜膜载载体体(传传送送基基带带)上上，用用刮刮刀刀控控制制厚厚度度。再再经经烘烘干干室室烘烘干干，形形成成具具行行一一定定塑塑性性的的坯坯膜膜，切切成成一一定定长长度度叠叠放放或或卷卷轴轴待待用用。然然后后将将坯膜按所需形状坯膜按所需形状进进行切割、冲片或打孔，形成坯件。行切割、冲片或打孔，形成坯件。2 2）轧轧膜膜成成形形。将将陶陶瓷瓷粉粉料料与与一一定定量量的的有有机机粘粘结结剂剂和和溶溶剂剂混混合合拌拌匀匀后后，通通过过如如图图6-186-18所所示示的的两两个个相相向向旋旋转转、表表面面光光洁洁的的轧轧辊辊间间隙隙。反反复复混混炼炼粗粗
49、轧轧、精精轧轧，形形成成光光滑滑、致致密密而而均均匀匀的的膜膜层层，称称为为轧轧坯坯带带。轧轧好好的的坯坯带带需需在在冲冲片片机机上上冲冲切切形成一定形状的坯件形成一定形状的坯件。第第3 3节节 复合材料成形复合材料成形6.3.1 复合材料成形特点复合材料成形特点1 1）材料的复合过程与制品的成形过程同时完成；）材料的复合过程与制品的成形过程同时完成；2 2）复复合合材材料料具具有有的的可可设设计计性性以以及及材材料料和和制制品品一一致致性性的的特特点点，都都是是由由不不同同的的成成形形工工艺艺赋赋予予的的，因因此此应应当当根根据据制制品品的的结构形状和性能要求来选择成形方法。结构形状和性能要
50、求来选择成形方法。复复合合材材料料的的成成形形工工艺艺主主要要取取决决于于复复合合材材料料的的基基体体。般般情情况况下下，其其基基体体材材料料的的成成形形工工艺艺方方法法也也常常常常适适用用于于以以该该类类材材料料为为基基体体的的复复合合材材料料，特特别别是是以以颗颗粒粒、晶晶须须及及短短纤纤维维为为增增强强体的复合材料体的复合材料。6.3.2 复合材料成形技术复合材料成形技术6.3.2.1 树脂基复合材料成形树脂基复合材料成形1.1.热热固性固性树树脂基复合材料的成脂基复合材料的成形形 热热固固性性树树脂脂基基复复合合材材料料以以热热固固性性树树脂脂为为基基体体，以以无无机机物、有机物物、有