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第五章材料的制备与成型加工铸造
5-1 材料制备原理及方法 5-2 材料的成型加工性 5-2 材料的成型加工性 铸造(Casting) 锻造(Forging) 辊(滚)轧(Rolling) 挤压(Extrusion) 拉拔(Drawing) 焊接(Welding) 粉末冶金(Powder Metallurgy) 热处理(Thermal tretment) 切削(Cutting) 金属材料成型加工 (Processing of Metals) 5-2-1 金属材料的加工工艺性 铸造性 熔融流动性(螺旋试样法测定) 铸型充填条件:铸型阻力、蓄热保温 (热交换)能力 收缩性:液态收缩、凝固收缩、固体收 缩,易引起铸件缺陷(如缩孔、缩松、 裂纹、变形等) 可锻性: 压力加工时获得优质零件难易程度 锻造、辊轧、 挤压、拉拔 ① 金属的塑性变形性 化学成份 组织结构 ② 变形抗力 ③ 变形条件 变形温度 变形速度 应力状态 可焊性: 指金属在一定焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式下,实现优质焊接接头的难易程度。 同一种金属材料,采用不同焊接方法和焊接材料,其可焊性不同。 常用焊接方法:①手工电弧焊;②埋弧自动焊;③氩弧焊;④电渣焊;⑤CO2气体保护焊;⑥电阻焊(点焊、对焊;缝焊);⑦钎焊。 切削加工性 (车、铣、刨、钻) 取决于多种因素 硬度 切削阻力 切屑的形状与形成 导热性 显微组织结构 金属材料热处理,可改变其晶相组织结构, 从而改变其性能。 退火(annealing)处理 热处理条件:① 热处理温度;② 保温时间; ③ 冷却速度 ① 松弛内应力(relieve stresses); ② 提高延展性(ductility)、改变硬度(toughness); ③ 产生特殊组织结构(specific microstructure) 新日铁钢铁生产流程 5-2-2 聚合物的成型加工特性及成型加工方法 聚合物的加工特性 熔融特性:聚合物固有的低导热性、低耐热性、低稳定性和高热敏性,使传统导热加热熔融方式不再适应。而主要依靠“粘性耗散发热(摩擦热)”方式熔融。 流动特性 a) 通过若干链段运动使大分子重心位移,产生流动 b) 链段的取向、长链分子的缠结决定其“非牛顿流体性质” c) 大分子的粘弹行为和法向应力,决定了聚合物熔体的“离模膨胀”现象或“末端效应”,常引起尺寸变形 影响因素: 聚合物大分子链结构、分子量及外力 高聚物的黏流温度及成型温度 聚合物加工中的结构变化 混合—熔融—流动(变形)—固化定型—后处理五阶段伴有一次结构、聚集态结构、织态结构的变化或转变。 聚合过程中会发生结晶、取向、降解、交联等结构的变化。 聚合物加工的基本工艺过程 聚合物材料的配制 物料的初混合 Tm以下、低剪切、简单混合,增加物料分散或无序程度,设备有低速捏合机和高速混合机两类,见图5-39 物料熔融混合 高剪切下熔融混合,进一步分散均匀,逐出挥发物,设备有双辊开炼机、密炼机、双螺杆挤出机等。 热塑性聚合物熔体(Polymer Viocous Liquid)成型方法 a.???? 挤出成型(Extrusion Molding)图5-41,42 b.???? 注射成型(Injection Molding)图5-43,44 c.???? 模压与传递模塑(Compression and Transfer Molding) 图5-45 d.???? 压延成型 图5-46 e.???? 热成型(Heat Molding)图5-47 f.???? 中空吹塑成型(Blow Molding)图5-48 g.??? 浇铸成型(Casting) h. 熔融纺丝(Melt Spinning)图5-49 聚合物材料的成型 热固性(thermosetting plastics)成型方法可沿用热塑性聚合物类似的成型方法,但有其特点: a.????化学交联固化,而非冷却凝固 b.????固化反应需一定温度、时间和压力 c.????固化产物不熔、不溶、不可逆 d.???固化行为决定其工艺性和工艺参数 高分子溶液的加工成型 高分子溶液的加工通常涉及浓度在15%以上的高分子浓溶液 溶融纺丝 把熔融的聚合物通过喷丝头后再冷却固化制成,如尼龙(聚酰胺)和涤纶(对苯二甲酸乙二醇酪)等合成纤维。 熔液纺丝 对于分解温度较低的高聚物 先把它们溶解在适当的溶剂中,形成浓溶液,然后由喷丝孔挤出制成细流,经除去溶剂凝固后制成,如聚丙烯睛和聚氯乙烯等。 流延工艺是制造高聚物薄膜和薄片的一种方法,它是将高聚物
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