第一篇金属的铸造成形工艺 长江大学机械工程学院.doc

第四篇 材料的其它成形工艺 第十五章 塑料的成形工艺 §15-1 塑料的性能及选用 塑料——以合成树脂或天然树脂为原料，在一定温度和压力条件下可塑制成形的高分子材料。 多数塑料以合成树脂为基本成分，一般含有添加剂（如填料）、稳定剂、增塑剂、色料或催化剂等。 分类：热塑性塑料——受热呈熔融状态，可反复成形加工 热固性塑料——成形后成为不熔不溶的材料 通用塑料——聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯（应用广、价便宜） 工程塑料——具有较高物理机械性能，应用于工程技术领域， 常用有ABS、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛等。 一、常用塑料 1、ABS 共聚物——（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯） 耐化学腐蚀、表面硬度 坚韧 良好加工性能、染色性能 优良的综合性能 缺点——热变形温度较低、低温耐冲击性不够好，使用范围（温度）40°~100℃ 应用范围广泛，如齿轮、轴承、泵叶轮、电话机、电视机、收录机、洗衣机、电冰箱、电子计算机外壳等。 2、聚酰胺（俗称尼龙PA） 主要品种： 尼龙6 尼龙66 尼龙610 尼龙1010 MC尼龙 特点——较高的机械强度，抗冲击韧性、自润滑、耐磨、耐疲劳、耐油性等 不足——吸水率大，影响产品尺寸稳定性，长期连续使用温度→80℃左右。 3、聚碳酸脂（PC） 透明、呈微黄色，突出的机械强度和良好的尺寸稳定性、耐蠕变性、耐热性、电绝缘性。 缺点——内应力大易开裂、高温易水解， 使用温度范围：-100~130℃ 使用注射成形法加工，也可挤塑成型管、片、棒、型材等。 4、聚甲醛（POM） 表面光滑、有光泽的硬而质密的材料 一种非常重要的工程塑料（均聚甲醛、共聚甲醛） 使用温度范围-40°~100℃ 广泛应用于汽车工业、机械制造业、精密仪器、电子工业等。 5、聚四氟乙烯（PTFE） “塑料王”-200℃下仍能保持韧性，260℃下能长期连续使用， 主要用于耐化学腐蚀、耐磨密封件和电绝缘方面。 6、聚苯醚（PPO） ——最小的吸水性和很高的软化温度，长期连续使用温度-40°~150℃，但易发生应力开裂 7、聚砜（PSF） -100°~150℃连续使用，机械性能十分优异 8、聚丙烯（PP） 通用塑料、价格便宜，使用广泛 9、环氧树脂（EP） 热固性树脂 10、聚氨脂（PUR） 泡沫塑料应用最多 11、酚醛树脂（PF） 最早被人工合成的塑料材料 二、塑料的工艺性能 1．热固性塑料的工艺性能 收缩性（与铸造相似）—— 影响因素：化学结构变化、热收缩、弹性恢复、塑性变形 加温、熔融→充型→冷却、室温（尺寸收缩） ②流动性 在一定的温度和压力下充满型腔的能力 测量——将一定质量的塑料预压成圆锭，再把圆锭放在标准压模中，在一定温度和压力下，测定塑料自压模孔中流出的长度来比较。 影响因素：塑料性质、模具结构、预热及成形工艺条件 ③比容和压缩率 比容——单位质量塑料所占的体积 压缩率=塑料的体积/塑件的体积1 塑料松散程度 它们大→加料腔大，且内部充气，成形排气困难→成形周期长→生产率低 ④水分和挥发物的含量 含量过大→流动性将增大→溢料、气泡、疏松、翘曲变形、波纹，且有些气体腐蚀、刺激作用，故成形前应预热干燥，或在模具上开排气槽 ⑤固化特性 热固化树脂，塑料由可熔可熔状态 （固化、熟化）→不熔不溶状态 实践证明，固化很难反应完全，因此，热固化性塑料成形的重要问题——根据热固性树脂交联特性，通过控制成形工艺条件——所需交联程度 2．热塑性塑料的工艺性能 ①收缩性——影响因素同热固性塑料，但塑料的相对分子质量一般呈正态分布，在最大与最小之间波动 ②塑料状态与加工性 在恒定压力下，随加工温度变化，存在三种状态：玻璃态、高弹态、粘流态（图15-1） Tg——玻璃化温度 Tf——非结晶塑料的粘流温度； Tm——结晶塑料的熔点 Td——热分解温度（聚合物分解） Tf、Tm、Td——成形加工的重要参数 ③粘度与流动性 粘度——塑料熔体内部抵抗流动的阻力。 粘度↑→流动性↓ 流动性好——聚酰胺、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素 流动性中等——改善性聚苯乙烯、ABS、聚甲醛、氯化聚醚等 流动性差——硬碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、氟塑料 ④吸水性——有吸附或粘附水分倾向——ABS、聚酰胺、聚砜、聚碳酸酯 不易吸附或粘附水分塑料——聚乙烯、聚丙烯、聚甲醛 成形前应干燥处理 ⑤结晶性：结晶型塑料——冷凝后具有结晶特性，呈不透明或半透明态 （如聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚酰胺） 非结晶型塑料——透明的（也有例外、ABS非结晶型却不透明） 结晶型使用性能好，但成形工艺性能差 ⑥熔体破裂——塑料熔体在恒温下通过喷嘴时，其流速超过一定值后，挤出的熔体表面会发生明显的横向凸凹不平或外形畸变→使