合工大材料成型ppt5～8章簡化版

1、第第5 5章章 粉末冶金成形粉末冶金成形 粉末冶金是制取金屬粉末并通過成形和燒結(jié)等粉末冶金是制取金屬粉末并通過成形和燒結(jié)等 工藝將金屬粉末（或與非金屬粉末）的混合物制工藝將金屬粉末（或與非金屬粉末）的混合物制 成制品的加工方法成制品的加工方法 特特 點(diǎn)點(diǎn) 既可以制取用普通熔煉方法難以制取的特殊既可以制取用普通熔煉方法難以制取的特殊 材料，又可以制造各種精密的機(jī)械零件材料，又可以制造各種精密的機(jī)械零件 省工省料省工省料 模具和金屬粉末成本較高模具和金屬粉末成本較高 批量小時(shí)或制品尺寸過大時(shí)不宜采用批量小時(shí)或制品尺寸過大時(shí)不宜采用 普通粉末冶金制品的密度較低且很不均勻，強(qiáng)普通粉末冶金制品的密度較低

2、且很不均勻，強(qiáng) 度比相應(yīng)的鑄件或鍛件約低度比相應(yīng)的鑄件或鍛件約低20%30%；一般只適；一般只適 用于中、小型制品的成批、大量生產(chǎn)。用于中、小型制品的成批、大量生產(chǎn)。 常用的粉末冶金材料常用的粉末冶金材料 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金 用高硬度、難熔的金屬碳化物用高硬度、難熔的金屬碳化物（WC 、 TiC等）等）粉末為硬質(zhì)點(diǎn)，以粉末為硬質(zhì)點(diǎn)，以Co、Mo、 Ni等作為粘結(jié)劑，經(jīng)過混合、壓制和等作為粘結(jié)劑，經(jīng)過混合、壓制和 燒結(jié)而成的非鐵合金燒結(jié)而成的非鐵合金 燒結(jié)減摩材料燒結(jié)減摩材料 鐵與石墨或青銅與石墨粉末燒結(jié)鐵與石墨或青銅與石墨粉末燒結(jié) 燒結(jié)摩擦材料燒結(jié)摩擦材料 用鐵、銅等作基體，加入石棉、用鐵、銅等

3、作基體，加入石棉、 Al2O3等摩擦組元及石墨或等摩擦組元及石墨或MoS2 燒結(jié)鋼燒結(jié)鋼 以碳鋼或合金鋼粉末為主制成的材料。以碳鋼或合金鋼粉末為主制成的材料。 精精 度較高、表面光潔、有減振、消聲作用度較高、表面光潔、有減振、消聲作用 (P36) 5.1 5.1 粉末冶金基礎(chǔ)粉末冶金基礎(chǔ) 5.1.1 粉末的化學(xué)成分及性能粉末的化學(xué)成分及性能 粉末通常指尺寸小于粉末通常指尺寸小于1mm的離散顆粒的集合體，的離散顆粒的集合體， 顆粒尺寸一般以微米（顆粒尺寸一般以微米（m m）或納米（）或納米（nm）計(jì)量）計(jì)量 1、粉末的化學(xué)成分、粉末的化學(xué)成分 常用的金屬粉末有鐵、銅、鋁等及其合金的粉常用的金屬粉

4、末有鐵、銅、鋁等及其合金的粉 末末, ,雜質(zhì)和氣體的含量一般不超過雜質(zhì)和氣體的含量一般不超過1%1%2% 2% 顆粒形狀顆粒形狀 常見的有球狀、粒狀、片狀和針狀等常見的有球狀、粒狀、片狀和針狀等 粒度粒度 單個(gè)粉末顆粒的線性尺寸單個(gè)粉末顆粒的線性尺寸 粒度分布粒度分布 按粒度不同分為若干級，每一級粉末按粒度不同分為若干級，每一級粉末 （按質(zhì)量、數(shù)量或體積）所占的百分比（按質(zhì)量、數(shù)量或體積）所占的百分比。 比表面積比表面積 單位質(zhì)量粉末的總表面積單位質(zhì)量粉末的總表面積 2、 粉末粉末 的物的物 理性理性 能能 3、 粉粉 末末 的的 工工 藝藝 性性 能能 流動性：流動性： 粉末的流動能力，采用

5、球形或接近球形的粉末的流動能力，采用球形或接近球形的 顆粒及較寬的粒度分布，有利于提高粉末顆粒及較寬的粒度分布，有利于提高粉末 的流動性。的流動性。 松裝密度：松裝密度：在規(guī)定條件下粉末自由填充單位容積的質(zhì)在規(guī)定條件下粉末自由填充單位容積的質(zhì) 量。采用密度較高的粉末、球形或接近量。采用密度較高的粉末、球形或接近 球形的顆粒、較粗的粒度或較寬的粒度球形的顆粒、較粗的粒度或較寬的粒度 分布，均有利于提高粉末的松裝密度分布，均有利于提高粉末的松裝密度 壓縮性：壓縮性：在加壓條件下粉末被壓縮的程度，提高壓在加壓條件下粉末被壓縮的程度，提高壓 制壓力或松裝密度、減小壓制速度或粉末制壓力或松裝密度、減小壓

6、制速度或粉末 顆粒的強(qiáng)度，均有利于提高粉末的壓縮性，顆粒的強(qiáng)度，均有利于提高粉末的壓縮性， 從而提高壓坯的密度。從而提高壓坯的密度。 成形性：成形性：粉末被壓縮成一定形狀并在后續(xù)加工中粉末被壓縮成一定形狀并在后續(xù)加工中 保持這種形狀的能力，在一定壓力下獲保持這種形狀的能力，在一定壓力下獲 得的壓坯強(qiáng)度越高，則成形性越好。得的壓坯強(qiáng)度越高，則成形性越好。 5.1.2 粉末冶金的機(jī)理粉末冶金的機(jī)理 z 壓制和燒結(jié)是粉末冶金的二個(gè)重要工序壓制和燒結(jié)是粉末冶金的二個(gè)重要工序 1壓制的機(jī)理壓制的機(jī)理 壓制是在模具或其它容壓制是在模具或其它容 器中，在外力作用下，將器中，在外力作用下，將 粉末緊實(shí)成具有預(yù)

7、定粉末緊實(shí)成具有預(yù)定形狀形狀 和尺寸的工藝過程。和尺寸的工藝過程。 壓縮過程中，隨著粉壓縮過程中，隨著粉 末的移動和變形，較大的末的移動和變形，較大的 空隙被填充，顆粒表面的氧化空隙被填充，顆粒表面的氧化 膜被破碎，接觸面積增大，使膜被破碎，接觸面積增大，使 原子間產(chǎn)生吸引力且顆粒間的機(jī)械楔合作用增強(qiáng)原子間產(chǎn)生吸引力且顆粒間的機(jī)械楔合作用增強(qiáng)， 從而形成具有一定密度和強(qiáng)度的壓坯。從而形成具有一定密度和強(qiáng)度的壓坯。 2燒結(jié)的機(jī)理燒結(jié)的機(jī)理 燒結(jié)是粉末或壓坯在低于主要組分熔點(diǎn)的溫度下燒結(jié)是粉末或壓坯在低于主要組分熔點(diǎn)的溫度下 的熱處理，目的在于的熱處理，目的在于通過顆粒間的冶金結(jié)合以提高通過顆粒間

8、的冶金結(jié)合以提高 其強(qiáng)度其強(qiáng)度，是粉末冶金的一個(gè)關(guān)鍵工序，是粉末冶金的一個(gè)關(guān)鍵工序 水和有機(jī)物的蒸發(fā)或揮發(fā)、吸附氣體的排除、應(yīng)力的消除水和有機(jī)物的蒸發(fā)或揮發(fā)、吸附氣體的排除、應(yīng)力的消除 以及粉末顆粒表面氧化物的還原等，以及粉末顆粒表面氧化物的還原等，粉末表層原子間的相互擴(kuò)粉末表層原子間的相互擴(kuò) 散和塑性流動。還會產(chǎn)生再結(jié)晶和晶粒長大，有時(shí)還會出現(xiàn)固散和塑性流動。還會產(chǎn)生再結(jié)晶和晶粒長大，有時(shí)還會出現(xiàn)固 相的熔解和重結(jié)晶相的熔解和重結(jié)晶 v 以上各過程往往相互重疊，相互影響以上各過程往往相互重疊，相互影響 5.2 5.2 粉末冶金工藝粉末冶金工藝 金屬粉末的制取金屬粉末的制取預(yù)處理預(yù)處理坯料的成

9、形坯料的成形燒結(jié)燒結(jié) 后處理等后處理等 5.2.1 粉末的制取粉末的制取 機(jī)械法機(jī)械法和和物理化學(xué)法物理化學(xué)法兩大類兩大類 1機(jī)械法機(jī)械法 用機(jī)械力將原材料粉用機(jī)械力將原材料粉 碎而化學(xué)成分基本不碎而化學(xué)成分基本不 發(fā)生變化的工藝過程發(fā)生變化的工藝過程 球磨法：球磨法：用于脆性材料及合金用于脆性材料及合金 研磨法：研磨法：用于金屬絲或小塊邊用于金屬絲或小塊邊 角料角料 霧化法：霧化法：用于熔點(diǎn)較低的金屬用于熔點(diǎn)較低的金屬 2物理化學(xué)法物理化學(xué)法 借助物理或化學(xué)作用，改變物料的化學(xué)成分或聚集借助物理或化學(xué)作用，改變物料的化學(xué)成分或聚集 狀態(tài)而獲取粉末的方法狀態(tài)而獲取粉末的方法 還原法：還原法：用

10、還原劑還原金屬氧化物或鹽類，使其成為金屬用還原劑還原金屬氧化物或鹽類，使其成為金屬 粉末的方法，最常用，工藝簡便、成本較低，適用于由金粉末的方法，最常用，工藝簡便、成本較低，適用于由金 屬氧化物或鹵族化合物制粉。屬氧化物或鹵族化合物制粉。 電解法：電解法：在溶液或熔鹽中通入直流電，使金屬離子電解析在溶液或熔鹽中通入直流電，使金屬離子電解析 出成為金屬粉末的方法?？芍频酶呒兌确勰?，但成本較高，出成為金屬粉末的方法。可制得高純度粉末，但成本較高， 適用于從金屬鹽類中制取粉末適用于從金屬鹽類中制取粉末 熱離解法：熱離解法：將金屬與將金屬與CO、H2或或Hg作用，生成化合物或汞作用，生成化合物或汞 齊

11、（即汞合金），再加熱使其分解出齊（即汞合金），再加熱使其分解出CO、H2或或Hg，從而制，從而制 得金屬粉末的方法。用于能與得金屬粉末的方法。用于能與CO、H2或或Hg作用生成化合物作用生成化合物 或汞齊的金屬?；蚬R的金屬。 5.2.2 粉末的預(yù)處理粉末的預(yù)處理 1分級分級 將粉末按粒度分成若干級的過程。將粉末按粒度分成若干級的過程。 使配料時(shí)易于控制粉末的粒度和粒度分布，以適使配料時(shí)易于控制粉末的粒度和粒度分布，以適 應(yīng)成形工藝的要求。應(yīng)成形工藝的要求。 2混合混合 將兩種或兩種以上不同成分的粉末均勻摻合的過程將兩種或兩種以上不同成分的粉末均勻摻合的過程 通過混合可獲得所需的組分。通過混合

12、可獲得所需的組分。 為提高粉料的成形性能，常需加入某些添加劑，如用于提為提高粉料的成形性能，常需加入某些添加劑，如用于提 高壓坯強(qiáng)度或防止粉末成分偏析的增塑劑，用于減少顆粒間及高壓坯強(qiáng)度或防止粉末成分偏析的增塑劑，用于減少顆粒間及 壓坯與模壁間摩擦的潤滑劑。壓坯與模壁間摩擦的潤滑劑。 3制粒制粒 為改善粉末流動性而使較細(xì)顆粒團(tuán)聚成粗粉團(tuán)粒為改善粉末流動性而使較細(xì)顆粒團(tuán)聚成粗粉團(tuán)粒 的工藝。的工藝。 5.2.3 成形成形 將粉末轉(zhuǎn)變成具有所需形狀的凝聚體的過程將粉末轉(zhuǎn)變成具有所需形狀的凝聚體的過程 1模壓：模壓： 通過模沖加壓使剛性封閉模中的粉末密實(shí)成形通過模沖加壓使剛性封閉模中的粉末密實(shí)成形

13、單向壓制：單向壓制：模具簡單，操模具簡單，操 作方便，生產(chǎn)效率高，但制作方便，生產(chǎn)效率高，但制 品密度不均勻，品密度不均勻，適于壓制高適于壓制高 度或厚度較小的制品。度或厚度較小的制品。 雙向壓制：雙向壓制：壓坯密度較單向壓坯密度較單向 壓制均勻，壓制均勻，適于壓制高度或適于壓制高度或 厚度較大的制品厚度較大的制品 浮動模壓制：浮動模壓制：浮動模壓制浮動模壓制 壓坯密度較均勻，壓坯密度較均勻，適于壓制適于壓制 高度或厚度較大的制品。高度或厚度較大的制品。 2粉末軋制粉末軋制 將粉末引入一對旋轉(zhuǎn)軋輥之間使其壓實(shí)成連續(xù)帶坯將粉末引入一對旋轉(zhuǎn)軋輥之間使其壓實(shí)成連續(xù)帶坯 的方法。的方法。 適用于生產(chǎn)多

14、孔材料、摩擦材料、復(fù)合材料和硬質(zhì)適用于生產(chǎn)多孔材料、摩擦材料、復(fù)合材料和硬質(zhì) 合金等的板材及帶材。合金等的板材及帶材。 3擠壓成形擠壓成形 將置于擠壓筒內(nèi)的粉末、壓將置于擠壓筒內(nèi)的粉末、壓 坯或燒結(jié)體通過?？讐撼龅某膳骰驘Y(jié)體通過?？讐撼龅某?形方法形方法 設(shè)備簡單、生產(chǎn)率高，可以設(shè)備簡單、生產(chǎn)率高，可以 獲得沿長度方向密度均勻的制獲得沿長度方向密度均勻的制 品。品。 用于生產(chǎn)截面較簡單的條、棒用于生產(chǎn)截面較簡單的條、棒 和螺旋形條、棒（如麻花鉆）和螺旋形條、棒（如麻花鉆） 4等靜壓制等靜壓制 對粉末（或壓坯）表面或?qū)ρb粉末（或壓坯）的軟對粉末（或壓坯）表面或?qū)ρb粉末（或壓坯）的軟 膜表面施以

15、各向大致相等的壓力的壓制方法膜表面施以各向大致相等的壓力的壓制方法 (1) 冷等靜壓制：冷等靜壓制： 在室溫下的等靜壓在室溫下的等靜壓 制，壓力傳遞媒介通常為液體制，壓力傳遞媒介通常為液體 冷等靜壓制壓坯密度較高，較均勻，力冷等靜壓制壓坯密度較高，較均勻，力 學(xué)性能較好，學(xué)性能較好，形狀可較復(fù)雜，尺寸可較大形狀可較復(fù)雜，尺寸可較大 (2) 熱等靜壓制：熱等靜壓制： 高溫下的等靜壓制高溫下的等靜壓制 同時(shí)進(jìn)行壓制和燒結(jié)，壓制壓力和燒同時(shí)進(jìn)行壓制和燒結(jié)，壓制壓力和燒 結(jié)溫度均低于冷等靜壓制，能耗較低，生結(jié)溫度均低于冷等靜壓制，能耗較低，生 產(chǎn)效率較高；制品密度高且均勻，晶粒細(xì)產(chǎn)效率較高；制品密度高

16、且均勻，晶粒細(xì) 小，力學(xué)性能較高，形狀和尺寸不受限制；小，力學(xué)性能較高，形狀和尺寸不受限制； 但投資大。但投資大。 用于粉末高速鋼，難熔金屬，高溫合用于粉末高速鋼，難熔金屬，高溫合 金和金屬陶瓷等制品的生產(chǎn)金和金屬陶瓷等制品的生產(chǎn) 5松裝燒結(jié)成形松裝燒結(jié)成形 粉末未經(jīng)壓制有直接進(jìn)行的燒結(jié)。粉末未經(jīng)壓制有直接進(jìn)行的燒結(jié)。 可用于多孔材料的生產(chǎn)可用于多孔材料的生產(chǎn) 6粉漿澆注粉漿澆注 將粉末中加入懸浮劑、水等并調(diào)成粉漿，再注入石將粉末中加入懸浮劑、水等并調(diào)成粉漿，再注入石 膏模內(nèi)，利用石膏模吸取水分使之干燥后成形。膏模內(nèi)，利用石膏模吸取水分使之干燥后成形。 粉漿澆注設(shè)備簡單、成本低，但生產(chǎn)效率低，

17、粉漿澆注設(shè)備簡單、成本低，但生產(chǎn)效率低， 適于成形形狀復(fù)雜的大型制品適于成形形狀復(fù)雜的大型制品 用于生產(chǎn)硬質(zhì)合金、高溫合金等制品。用于生產(chǎn)硬質(zhì)合金、高溫合金等制品。 7爆炸成形爆炸成形 借助爆炸波的高能量使粉末固結(jié)的成形方法。借助爆炸波的高能量使粉末固結(jié)的成形方法。 可加工普通壓制和燒結(jié)工藝難以成形的材料，如可加工普通壓制和燒結(jié)工藝難以成形的材料，如 難熔金屬、高合金材料等，且成形密度接近于理論難熔金屬、高合金材料等，且成形密度接近于理論 密度。密度?？蓧褐破胀▔毫C(jī)無法壓制的大型壓坯?？蓧褐破胀▔毫C(jī)無法壓制的大型壓坯。 5.2.4 燒結(jié)燒結(jié) 按一定的規(guī)范加熱到規(guī)定高溫并保溫一段時(shí)間，按一定

18、的規(guī)范加熱到規(guī)定高溫并保溫一段時(shí)間， 使壓坯獲得一定物理與力學(xué)性能的工序。使壓坯獲得一定物理與力學(xué)性能的工序。 1 1連續(xù)燒結(jié)和間歇燒結(jié)連續(xù)燒結(jié)和間歇燒結(jié) (1)(1)連續(xù)燒結(jié)：連續(xù)燒結(jié)：待燒結(jié)材料連續(xù)地或平穩(wěn)、分段地通過具有待燒結(jié)材料連續(xù)地或平穩(wěn)、分段地通過具有 脫臘、預(yù)熱、燒結(jié)或冷卻區(qū)段的燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)的方式。脫臘、預(yù)熱、燒結(jié)或冷卻區(qū)段的燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)的方式。 生產(chǎn)效率高，適用于大批、大量生產(chǎn)生產(chǎn)效率高，適用于大批、大量生產(chǎn) (2) 間歇燒結(jié)：間歇燒結(jié)：在爐內(nèi)分批燒結(jié)零件的方式。在爐內(nèi)分批燒結(jié)零件的方式。 通過對爐溫控制進(jìn)行所需的預(yù)熱，加熱及冷卻循環(huán)通過對爐溫控制進(jìn)行所需的預(yù)熱，加熱及冷卻

19、循環(huán) 生產(chǎn)效率較低，適用于單件、小批生產(chǎn)生產(chǎn)效率較低，適用于單件、小批生產(chǎn) 2固相燒結(jié)和液相燒結(jié)固相燒結(jié)和液相燒結(jié) (1)(1)固相燒結(jié)：燒結(jié)速度較慢，制品強(qiáng)度較低固相燒結(jié)：燒結(jié)速度較慢，制品強(qiáng)度較低 (2) 液相燒結(jié)：燒結(jié)速度較快，制品強(qiáng)度較高，液相燒結(jié)：燒結(jié)速度較快，制品強(qiáng)度較高，用于用于 具有特殊性能的制品如硬質(zhì)合金、金屬陶瓷等具有特殊性能的制品如硬質(zhì)合金、金屬陶瓷等 3影響粉末制品燒結(jié)質(zhì)量的因素影響粉末制品燒結(jié)質(zhì)量的因素 粉末制品的燒結(jié)質(zhì)量取決于燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間粉末制品的燒結(jié)質(zhì)量取決于燒結(jié)溫度、燒結(jié)時(shí)間 和燒結(jié)氣氛等因素。和燒結(jié)氣氛等因素。 (1) 燒結(jié)溫度和時(shí)間：燒結(jié)溫度和時(shí)間：

20、燒結(jié)溫度過高或或過低，燒結(jié)溫度過高或或過低， 時(shí)間過長或過短，都會使產(chǎn)品性能下降時(shí)間過長或過短，都會使產(chǎn)品性能下降 (2) 燒結(jié)氣氛：燒結(jié)氣氛： 燒結(jié)時(shí)通常采用還原性氣氛，以燒結(jié)時(shí)通常采用還原性氣氛，以 防壓坯燒損并可使表面氧化物還原。對于活性金屬防壓坯燒損并可使表面氧化物還原。對于活性金屬 或難熔金屬還可采用真空燒結(jié)?；螂y熔金屬還可采用真空燒結(jié)。 5.2.5 后處理后處理 根據(jù)產(chǎn)品的具體要求根據(jù)產(chǎn)品的具體要求，可對，可對燒結(jié)后的壓坯進(jìn)一步燒結(jié)后的壓坯進(jìn)一步 處理處理 。 還可通過鍛壓、焊接、切削加工、特種加工等方法進(jìn)一步還可通過鍛壓、焊接、切削加工、特種加工等方法進(jìn)一步 改變燒結(jié)體的形狀或提

21、高精度，以滿足零件的最終要求。改變燒結(jié)體的形狀或提高精度，以滿足零件的最終要求。 1 1盡量采用簡單、對稱的形狀，避免截面變化過大盡量采用簡單、對稱的形狀，避免截面變化過大 以及窄槽、球面等，以利于制模和壓實(shí)，以及窄槽、球面等，以利于制模和壓實(shí)， 2 2避免局部薄壁，以利于裝粉壓實(shí)和防止出現(xiàn)裂紋避免局部薄壁，以利于裝粉壓實(shí)和防止出現(xiàn)裂紋 5.3 粉末冶金零件結(jié)構(gòu)的工藝性粉末冶金零件結(jié)構(gòu)的工藝性 3 3避免側(cè)壁上的溝槽和凹孔，以利于壓實(shí)或減少余塊避免側(cè)壁上的溝槽和凹孔，以利于壓實(shí)或減少余塊 4 4避免沿壓制方向截避免沿壓制方向截 面積漸增，以利壓實(shí)。面積漸增，以利壓實(shí)。 各壁的交接處應(yīng)采用各壁的

22、交接處應(yīng)采用 圓角過渡，以利于壓圓角過渡，以利于壓 實(shí)及避免應(yīng)力集中實(shí)及避免應(yīng)力集中 q 1.5 非金屬材料非金屬材料 1.5.1 高分子材料高分子材料 (P37) 機(jī)械工程材料中常用的高分子材料有機(jī)械工程材料中常用的高分子材料有塑料、橡膠、塑料、橡膠、 合成纖維、涂料和膠粘劑等合成纖維、涂料和膠粘劑等 1塑料塑料 塑料是以高聚物為主要成分，并在加工為成品的某塑料是以高聚物為主要成分，并在加工為成品的某 階段可流動成形的材料階段可流動成形的材料 (1) 塑料的分類：塑料的分類： 按用途和受熱時(shí)的性能進(jìn)行分類。按用途和受熱時(shí)的性能進(jìn)行分類。 1）按用途分類：）按用途分類： 通用塑料：通用塑料：力

23、學(xué)性能和使用溫度較低的塑料力學(xué)性能和使用溫度較低的塑料 （PEPE、PPPP等）等） 約占塑料總產(chǎn)量的約占塑料總產(chǎn)量的70% 工程塑料：工程塑料：力學(xué)性能和使用溫度較高的塑料力學(xué)性能和使用溫度較高的塑料 （ABSABS、 強(qiáng)度較高，剛性較大，韌性也較好，價(jià)強(qiáng)度較高，剛性較大，韌性也較好，價(jià) 格格 PAPA等）等） 較高，常用于制造機(jī)械零件和工程構(gòu)件。較高，常用于制造機(jī)械零件和工程構(gòu)件。 2）按受熱時(shí)的性能分類：）按受熱時(shí)的性能分類： 按受熱時(shí)的性能不同分類按受熱時(shí)的性能不同分類 熱塑性塑料：熱塑性塑料：在整個(gè)特征溫度范圍內(nèi)，能反復(fù)加熱在整個(gè)特征溫度范圍內(nèi)，能反復(fù)加熱 （ABSABS、PAPA等

24、）等） 軟化和反復(fù)冷卻硬化，且在軟化狀態(tài)軟化和反復(fù)冷卻硬化，且在軟化狀態(tài) 通過流動能反復(fù)模塑為制品通過流動能反復(fù)模塑為制品 力學(xué)性能較好，加工成形方便，耐熱性較差力學(xué)性能較好，加工成形方便，耐熱性較差 熱固性塑料：熱固性塑料：固化時(shí)，能變成基本不溶、不熔的固化時(shí)，能變成基本不溶、不熔的 （PFPF等）等） 產(chǎn)物。有較高的耐熱性，受壓時(shí)亦產(chǎn)物。有較高的耐熱性，受壓時(shí)亦 不易變形不易變形,但力學(xué)性能但力學(xué)性能較差。較差。 (2) 工程塑料的性能特點(diǎn)和應(yīng)用：工程塑料的性能特點(diǎn)和應(yīng)用： 丙、丁、苯樹脂丙、丁、苯樹脂(ABS) 硬度高，耐沖擊，表面可電鍍，但耐候性和耐熱性差硬度高，耐沖擊，表面可電鍍，但

25、耐候性和耐熱性差 水表外殼、電話機(jī)外殼、泵葉輪、汽車擋泥板、小汽車車身水表外殼、電話機(jī)外殼、泵葉輪、汽車擋泥板、小汽車車身 聚丙烯（聚丙烯（PP） 最輕的塑料，力學(xué)性能較高，密度小，耐腐蝕性最輕的塑料，力學(xué)性能較高，密度小，耐腐蝕性 化工容器、管道、法蘭接頭、汽車零件、儀表罩殼化工容器、管道、法蘭接頭、汽車零件、儀表罩殼 尼龍（尼龍（PA） 韌性好，耐磨、耐油、吸水性大，影響尺寸穩(wěn)定性韌性好，耐磨、耐油、吸水性大，影響尺寸穩(wěn)定性 軸承、密封圈、軸瓦、石墨填充軸承軸承、密封圈、軸瓦、石墨填充軸承 聚甲醛（聚甲醛（POM） 耐磨、耐疲勞，抗沖擊，摩擦系數(shù)低，吸水率小，但成形收縮率較大耐磨、耐疲勞，

26、抗沖擊，摩擦系數(shù)低，吸水率小，但成形收縮率較大 大型軸承、齒輪、蝸輪、軸套。閥桿、螺母等。大型軸承、齒輪、蝸輪、軸套。閥桿、螺母等。 酚醛（酚醛（PF） 強(qiáng)度和剛性好，耐磨性良好，易于成形強(qiáng)度和剛性好，耐磨性良好，易于成形 儀表外殼、燈頭、插座儀表外殼、燈頭、插座 聚四氟乙烯（聚四氟乙烯（F-4 ） 摩擦系數(shù)最低，不吸水，耐腐蝕，有摩擦系數(shù)最低，不吸水，耐腐蝕，有“塑料王塑料王”之稱。加工成形性不好之稱。加工成形性不好;耐沸耐沸 騰鹽酸、硫酸、硝酸及王水。只有熔融堿金屬、氣態(tài)氟才能腐蝕之騰鹽酸、硫酸、硝酸及王水。只有熔融堿金屬、氣態(tài)氟才能腐蝕之 無油潤滑活塞環(huán)，密封圈無油潤滑活塞環(huán)，密封圈;

27、輸送酚的離心泵端面密封圈輸送酚的離心泵端面密封圈;硝銨捕集回流管硝銨捕集回流管 子法蘭，化工用閥隔膜子法蘭，化工用閥隔膜 聚苯醚（聚苯醚（PPO） 強(qiáng)度高，耐熱性好，收縮率低強(qiáng)度高，耐熱性好，收縮率低 高溫下工作的齒輪、軸承、外科醫(yī)療器械高溫下工作的齒輪、軸承、外科醫(yī)療器械 6.2 6.2 塑料成形塑料成形 6.2.1 物料物料 聚合物聚合物 塑料的主要成分，決定了塑料的基本性能塑料的主要成分，決定了塑料的基本性能 添加劑添加劑 增塑劑增塑劑 提高加工性、柔韌性和延展性提高加工性、柔韌性和延展性 常用鄰苯二甲酯、磷酸酯和氯化石蠟等常用鄰苯二甲酯、磷酸酯和氯化石蠟等 交聯(lián)劑交聯(lián)劑 顯著提高制品的

28、強(qiáng)度和耐熱顯著提高制品的強(qiáng)度和耐熱 耐磨性能。耐磨性能。 主要是有機(jī)過氧化物，如雙苯、過氧主要是有機(jī)過氧化物，如雙苯、過氧 化異丙苯等?；惐降?。 填填 料料 改善強(qiáng)度、耐久性、工作性改善強(qiáng)度、耐久性、工作性 能或其它性能，或降低成本能或其它性能，或降低成本 的相對惰性的固體材料的相對惰性的固體材料 常用品種有碳酸鈣、陶土、滑石粉和炭黑等常用品種有碳酸鈣、陶土、滑石粉和炭黑等 6.2.2 塑料成形工藝過程塑料成形工藝過程 (1) 原料準(zhǔn)備：原料準(zhǔn)備： (2) 配混料：配混料：一種或幾一種或幾 種聚合物與其它組分種聚合物與其它組分 如填料、增塑劑、催如填料、增塑劑、催 化劑和著色劑等的均化劑和

29、著色劑等的均 勻摻混料勻摻混料 (3) 塑煉：塑煉：使物料在熔使物料在熔 融狀態(tài)下進(jìn)一步混合融狀態(tài)下進(jìn)一步混合 滲透并去除水分和揮滲透并去除水分和揮 發(fā)物發(fā)物 (4)(4)粉碎或切粒粉碎或切粒：塑煉好的物料需經(jīng)粉碎或切成粒狀，以便于塑煉好的物料需經(jīng)粉碎或切成粒狀，以便于 成形加工時(shí)機(jī)械化輸送和加料操作。成形加工時(shí)機(jī)械化輸送和加料操作。 圖6-7 密閉式塑煉機(jī)工作原理 圖6-8 切碎機(jī)結(jié)構(gòu) 2、塑料成形方法：、塑料成形方法： 用于生產(chǎn)具有用于生產(chǎn)具有 一定斷面形狀的連一定斷面形狀的連 續(xù)材料續(xù)材料，如，如管材、管材、 板材和中空制品等板材和中空制品等 還常用于物料還常用于物料 的塑煉和著色等。的

30、塑煉和著色等。 生產(chǎn)效率高、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)效率高、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單， 但制品斷面形狀較簡單且精度較低。但制品斷面形狀較簡單且精度較低。 適用于幾乎各類適用于幾乎各類熱塑性塑料熱塑性塑料和和部分熱固性塑料部分熱固性塑料。 注塑成形注塑成形適用于幾乎所有品種的適用于幾乎所有品種的熱塑性塑料熱塑性塑料和和大大 部分熱固性塑料部分熱固性塑料。 制品外形可較復(fù)雜、精度和生產(chǎn)效率較高。制品外形可較復(fù)雜、精度和生產(chǎn)效率較高。目前目前 注塑制品產(chǎn)量約占塑料制品總產(chǎn)量的注塑制品產(chǎn)量約占塑料制品總產(chǎn)量的20%30%。 模具結(jié)構(gòu)簡單，模具結(jié)構(gòu)簡單，制品性制品性 能較均勻，并可成形流動能較

31、均勻，并可成形流動 性很差的物料及大面積的性很差的物料及大面積的 薄壁制品。薄壁制品。 壓塑成形多用于熱固壓塑成形多用于熱固 性塑料，幾乎性塑料，幾乎所有的所有的熱固熱固 性塑料性塑料都適于壓塑成形都適于壓塑成形 生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度 大，制品精度難以控制且大，制品精度難以控制且 模具易于磨損模具易于磨損, ,能耗較大。能耗較大。 使加熱塑化的物料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)的輥筒使加熱塑化的物料通過一系列相向旋轉(zhuǎn)的輥筒 之間，受擠壓和延展作用成為平面狀連續(xù)材料的之間，受擠壓和延展作用成為平面狀連續(xù)材料的 成形方法。成形方法。 生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)效率高、 產(chǎn)品質(zhì)量好產(chǎn)品質(zhì)量好，且可，且

32、可 直接制出各種花紋直接制出各種花紋 和圖案。和圖案。 設(shè)備龐雜、維設(shè)備龐雜、維 修復(fù)雜，制品寬度修復(fù)雜，制品寬度 受限制。受限制。 壓延成形可用于各類壓延成形可用于各類熱塑性塑料熱塑性塑料，主要產(chǎn)品，主要產(chǎn)品 有薄膜、片材和人造革等有薄膜、片材和人造革等 (5) 其它成形方法其它成形方法 用于各類用于各類熱塑性塑料熱塑性塑料的瓶體生產(chǎn)的瓶體生產(chǎn) 主要用于主要用于熱固性塑料熱固性塑料的的薄壁薄壁 和大型件的成形，如浴盆、和大型件的成形，如浴盆、 家具、座椅等。家具、座椅等。 3、塑料的二次加工、塑料的二次加工 通過二次加工，可進(jìn)一步提高制品的精度、表通過二次加工，可進(jìn)一步提高制品的精度、表 面

33、質(zhì)量和使用性能；單件小批生產(chǎn)時(shí)，還有利于節(jié)面質(zhì)量和使用性能；單件小批生產(chǎn)時(shí)，還有利于節(jié) 省制模費(fèi)用省制模費(fèi)用 (1) 機(jī)械加工機(jī)械加工 夾緊力和切削力不宜過大，刀具刃口應(yīng)保持鋒銳夾緊力和切削力不宜過大，刀具刃口應(yīng)保持鋒銳 (2) 連接加工連接加工 塑料焊接生產(chǎn)效率高、但只適用于同類熱塑性塑塑料焊接生產(chǎn)效率高、但只適用于同類熱塑性塑 料的連接加工。料的連接加工。 膠接既可用于連接加工，也可用于修補(bǔ)殘缺件，膠接既可用于連接加工，也可用于修補(bǔ)殘缺件， 且在塑料與其它材料的連接上正逐步取代原用的機(jī)且在塑料與其它材料的連接上正逐步取代原用的機(jī) 械連接方法。械連接方法。 (3) 修飾加工修飾加工 對塑料制

34、品表層進(jìn)行修整和裝飾，以提高精度對塑料制品表層進(jìn)行修整和裝飾，以提高精度 和表面質(zhì)量的二次加工和表面質(zhì)量的二次加工 6.2.3 塑料零件結(jié)構(gòu)的工藝性塑料零件結(jié)構(gòu)的工藝性 選用成形性能較好且價(jià)廉的聚合物，制品的形狀、選用成形性能較好且價(jià)廉的聚合物，制品的形狀、 結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，精度和表面質(zhì)量要求也不應(yīng)過高結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，精度和表面質(zhì)量要求也不應(yīng)過高 (1) 壁厚應(yīng)適當(dāng)和均勻：壁厚應(yīng)適當(dāng)和均勻： 通常取通常取1 16 6mm (2)應(yīng)避免肋板交叉應(yīng)避免肋板交叉，以免局部過厚而出現(xiàn)縮孔和氣泡，以免局部過厚而出現(xiàn)縮孔和氣泡 (3)寬底容器的底部應(yīng)設(shè)計(jì)成拱形面寬底容器的底部應(yīng)設(shè)計(jì)成拱形面 (4)內(nèi)孔形狀

35、應(yīng)利于抽出型芯內(nèi)孔形狀應(yīng)利于抽出型芯 (5)與脫模方向平行的內(nèi)、外表面應(yīng)具有結(jié)構(gòu)斜度，與脫模方向平行的內(nèi)、外表面應(yīng)具有結(jié)構(gòu)斜度， 以利于脫模和抽芯以利于脫模和抽芯 (6) 側(cè)孔軸線應(yīng)與脫模方向一致，以簡化模具和便于側(cè)孔軸線應(yīng)與脫模方向一致，以簡化模具和便于 抽出型芯抽出型芯 q 1.6 1.6 復(fù)合材料復(fù)合材料（p41p41） 兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料復(fù)合而成的多相材料兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料復(fù)合而成的多相材料 1纖維增強(qiáng)復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 以樹脂、橡膠、陶瓷或金屬為基體相，以無機(jī)纖維以樹脂、橡膠、陶瓷或金屬為基體相，以無機(jī)纖維 或有機(jī)纖維為增強(qiáng)相復(fù)合而成的材料?；蛴袡C(jī)纖維為增強(qiáng)

36、相復(fù)合而成的材料。 高強(qiáng)度、高剛性、密度小、易加工高強(qiáng)度、高剛性、密度小、易加工 是復(fù)合材料中最重要的一種，應(yīng)用最為廣泛，如制是復(fù)合材料中最重要的一種，應(yīng)用最為廣泛，如制 造軸瓦、齒輪和車、船的殼體等。造軸瓦、齒輪和車、船的殼體等。 2顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料 陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，又稱為金屬陶瓷，增強(qiáng)陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，又稱為金屬陶瓷，增強(qiáng) 相主要為氧化物和碳化物，金屬基體為相主要為氧化物和碳化物，金屬基體為Ti、Cr、Ni、 Mo、Fe等等 高強(qiáng)度、高硬度、耐磨、耐熱、耐腐蝕、膨脹系數(shù)小高強(qiáng)度、高硬度、耐磨、耐熱、耐腐蝕、膨脹系數(shù)小 用來制造高速切削刀具、重載軸承及火

37、焰噴管的噴嘴等用來制造高速切削刀具、重載軸承及火焰噴管的噴嘴等 第第7章章 復(fù)合材料成形復(fù)合材料成形 由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的物質(zhì)組合在一起由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的物質(zhì)組合在一起 的新材料的新材料 主要組成物可分為二類：一類作為主要組成物可分為二類：一類作為基體材基體材料料形形 成幾何形狀并起粘接作用，另一類作為成幾何形狀并起粘接作用，另一類作為增強(qiáng)材料增強(qiáng)材料主主 要用來承受載荷，起提高強(qiáng)度或韌性等作用要用來承受載荷，起提高強(qiáng)度或韌性等作用 7.1 復(fù)合材料成形基礎(chǔ)復(fù)合材料成形基礎(chǔ) 復(fù)合是一種包括物理、化學(xué)、力學(xué)，甚至生物學(xué)復(fù)合是一種包括物理、化學(xué)、力學(xué)，甚至生物學(xué) 相互作用的復(fù)雜過程相

38、互作用的復(fù)雜過程 7.1.1 影響復(fù)合材料性能的因素影響復(fù)合材料性能的因素 復(fù)合材料的性能取決于復(fù)合材料的性能取決于基體材料性能、增強(qiáng)體基體材料性能、增強(qiáng)體 特征、組成物比例、界面性質(zhì)、成形方法和工藝參特征、組成物比例、界面性質(zhì)、成形方法和工藝參 數(shù)數(shù)等因素等因素 基體材料性能：基體材料性能： 對復(fù)合材料的性能有重要影響對復(fù)合材料的性能有重要影響 增強(qiáng)體特征：增強(qiáng)體特征：包括增強(qiáng)體的類型、粗細(xì)、強(qiáng)度和包括增強(qiáng)體的類型、粗細(xì)、強(qiáng)度和彈彈 性模量等。性模量等。增強(qiáng)纖維越細(xì)，復(fù)合材料增強(qiáng)纖維越細(xì)，復(fù)合材料 的強(qiáng)度越高，剛度越大。增強(qiáng)體顆粒的強(qiáng)度越高，剛度越大。增強(qiáng)體顆粒 細(xì)些，增強(qiáng)效果就會好些，顆粒

39、直徑細(xì)些，增強(qiáng)效果就會好些，顆粒直徑 一般為一般為0.010.010.1mm0.1mm時(shí)增強(qiáng)效果最好。時(shí)增強(qiáng)效果最好。 組成物比例及分布等：組成物比例及分布等： 增強(qiáng)體在復(fù)合材料中的含量、增強(qiáng)體在復(fù)合材料中的含量、 排列方式和方向以及和基體間的界面排列方式和方向以及和基體間的界面 粘結(jié)狀況等都直接影響到復(fù)合材料的粘結(jié)狀況等都直接影響到復(fù)合材料的 性能，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)控制性能，應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)控制 成形方法和工藝參數(shù)：成形方法和工藝參數(shù)： 不同的復(fù)合材料應(yīng)選擇不同的復(fù)合材料應(yīng)選擇 合適的成形方法和工藝參數(shù)以使復(fù)合適的成形方法和工藝參數(shù)以使復(fù) 合材料和制品獲得良好的性能合材料和制品獲得良好的性能 7.1.2

40、 復(fù)合材料的復(fù)合原則復(fù)合材料的復(fù)合原則 為獲得最佳的強(qiáng)度、剛度和韌性，纖維增強(qiáng)復(fù)為獲得最佳的強(qiáng)度、剛度和韌性，纖維增強(qiáng)復(fù) 合材料的生產(chǎn)應(yīng)遵循下述原則：合材料的生產(chǎn)應(yīng)遵循下述原則： 1、纖維的性能：纖維的性能： 應(yīng)用較多的纖維有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、陶應(yīng)用較多的纖維有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、陶 瓷纖維等瓷纖維等 2、基體的性能基體的性能 v 聚合物和金屬能較好地滿足上述要求。聚合物和金屬能較好地滿足上述要求。 3、 ， 以利于載荷由基體向以利于載荷由基體向 纖維傳遞，充分發(fā)揮纖維傳遞，充分發(fā)揮 纖維的增強(qiáng)作用纖維的增強(qiáng)作用 4、 (1) 纖維的含量：纖維的含量：通常纖維的體積容量越大，增強(qiáng)

41、效果越好。通常纖維的體積容量越大，增強(qiáng)效果越好。 (2) 纖維的尺寸：纖維的尺寸：纖維的直徑越小、越長，增強(qiáng)效果越好。纖維的直徑越小、越長，增強(qiáng)效果越好。 (3) 纖維的分布：纖維的分布：纖維的排列可采用不同方向交叉層疊方式，纖維的排列可采用不同方向交叉層疊方式， 以達(dá)到多方向的增強(qiáng)效果。以達(dá)到多方向的增強(qiáng)效果。 7.1.3 復(fù)合材料成形的工藝特點(diǎn)復(fù)合材料成形的工藝特點(diǎn) 形狀復(fù)雜的大型制品往往能一次整體成形，工藝形狀復(fù)雜的大型制品往往能一次整體成形，工藝 簡單、生產(chǎn)周期短、成本低。由于減少甚至取消了接簡單、生產(chǎn)周期短、成本低。由于減少甚至取消了接 頭，應(yīng)力集中小、制品質(zhì)量輕、剛度和耐疲勞性高。

42、頭，應(yīng)力集中小、制品質(zhì)量輕、剛度和耐疲勞性高。 通過對產(chǎn)品的分析選擇相應(yīng)的基體材料和增強(qiáng)材通過對產(chǎn)品的分析選擇相應(yīng)的基體材料和增強(qiáng)材 料和合適的比例；并設(shè)計(jì)合理的排列方向和層數(shù)，料和合適的比例；并設(shè)計(jì)合理的排列方向和層數(shù)， 選用合適的復(fù)合工藝和參數(shù)，可使制品結(jié)構(gòu)合理、選用合適的復(fù)合工藝和參數(shù)，可使制品結(jié)構(gòu)合理、 安全可靠，且有較好的經(jīng)濟(jì)性，從而為材料和結(jié)構(gòu)安全可靠，且有較好的經(jīng)濟(jì)性，從而為材料和結(jié)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)。 7.2.1 樹脂基復(fù)合材料的成形方法樹脂基復(fù)合材料的成形方法 1手糊法手糊法 鋪一層增強(qiáng)材料刷一鋪一層增強(qiáng)材料刷一 次樹脂，直至所需層數(shù)，次樹脂，直至所需層數(shù)，

43、最后進(jìn)行固化、脫模、修最后進(jìn)行固化、脫模、修 整和檢驗(yàn)得到所需制品整和檢驗(yàn)得到所需制品 設(shè)備簡單，不受制品尺寸設(shè)備簡單，不受制品尺寸 限制，勞動條件差，制品質(zhì)限制，勞動條件差，制品質(zhì) 量不穩(wěn)定、強(qiáng)度較低，量不穩(wěn)定、強(qiáng)度較低， 適用于大型制品的小批量、適用于大型制品的小批量、 多品種生產(chǎn)。多品種生產(chǎn)。 一般用來成形船體、浴盆、波紋瓦、汽車殼體、一般用來成形船體、浴盆、波紋瓦、汽車殼體、 風(fēng)機(jī)葉片等，風(fēng)機(jī)葉片等，是使用最早和目前仍廣泛應(yīng)用的一種是使用最早和目前仍廣泛應(yīng)用的一種 成形方法成形方法 2噴射法噴射法 ： 將手糊法成形操作中的糊制工序改由噴槍完成，將手糊法成形操作中的糊制工序改由噴槍完成，

44、 將纖維和樹脂液同時(shí)噴到模具上，再經(jīng)壓實(shí)、固化將纖維和樹脂液同時(shí)噴到模具上，再經(jīng)壓實(shí)、固化 得到制品。得到制品。 通常噴射速率為通常噴射速率為2 210kg/min10kg/min 噴射法成形為噴射法成形為 半機(jī)械化操作，生半機(jī)械化操作，生 產(chǎn)率高；產(chǎn)率高；制品的飛制品的飛 邊少，無搭縫；整邊少，無搭縫；整 體性好。體性好。 樹脂含量高；樹脂含量高； 制品強(qiáng)度低；且操制品強(qiáng)度低；且操 作現(xiàn)場粉塵大；工作現(xiàn)場粉塵大；工 作環(huán)境差。作環(huán)境差。 3袋壓法袋壓法 將手糊法成形的制品或預(yù)浸料（預(yù)浸樹脂的纖維將手糊法成形的制品或預(yù)浸料（預(yù)浸樹脂的纖維 或織物）放到模具內(nèi)，并在制品上覆蓋橡膠袋或塑或織物）放

45、到模具內(nèi)，并在制品上覆蓋橡膠袋或塑 料袋，將氣體壓力施加到尚未固化的制品表面使其料袋，將氣體壓力施加到尚未固化的制品表面使其 成形的工藝方法成形的工藝方法 。 (1) 真空袋壓法：真空袋壓法： (2) 壓力袋壓法：壓力袋壓法： 制品兩面都比較平滑，質(zhì)量好；成形周期短、制品兩面都比較平滑，質(zhì)量好；成形周期短、 適應(yīng)的樹脂類型廣且制品的形狀可較復(fù)雜適應(yīng)的樹脂類型廣且制品的形狀可較復(fù)雜。成本較。成本較 高，制品尺寸也受到設(shè)備的限制。高，制品尺寸也受到設(shè)備的限制。 4纏繞法：纏繞法： 將連續(xù)纖維或布帶浸漬樹脂后，按照一定規(guī)律纏將連續(xù)纖維或布帶浸漬樹脂后，按照一定規(guī)律纏 繞到芯模上，通過固化、脫模而得到

46、制品的方法。繞到芯模上，通過固化、脫模而得到制品的方法。 纏繞法纏繞法目前主要目前主要 用于纏繞園柱體、球用于纏繞園柱體、球 體等回轉(zhuǎn)體制品，如體等回轉(zhuǎn)體制品，如 壓力罐、筒，貯罐、壓力罐、筒，貯罐、 和火箭發(fā)動機(jī)殼體等和火箭發(fā)動機(jī)殼體等 制品比強(qiáng)度大、精度高、質(zhì)量好且易實(shí)現(xiàn)自動化制品比強(qiáng)度大、精度高、質(zhì)量好且易實(shí)現(xiàn)自動化 生產(chǎn)。但制品軸向難以增強(qiáng)，設(shè)備投資較大。生產(chǎn)。但制品軸向難以增強(qiáng)，設(shè)備投資較大。 5模壓法：模壓法： 將已干燥的浸膠纖維或織物等放入金屬模具內(nèi)，將已干燥的浸膠纖維或織物等放入金屬模具內(nèi)， 通過加熱、加壓使樹脂塑化和熔融流動成形，經(jīng)固通過加熱、加壓使樹脂塑化和熔融流動成形，經(jīng)

47、固 化獲得制品。化獲得制品。 模壓法制品尺寸精確、表面光滑、力學(xué)性能高。模壓法制品尺寸精確、表面光滑、力學(xué)性能高。 模壓法工藝簡便、應(yīng)用廣泛，常用于制造船體、模壓法工藝簡便、應(yīng)用廣泛，常用于制造船體、 罩殼和汽車車身等制品。罩殼和汽車車身等制品。 7.2.2 金屬基復(fù)合材料的成形方法金屬基復(fù)合材料的成形方法 金屬基復(fù)合材料是以金屬為基體，采用纖維、金屬基復(fù)合材料是以金屬為基體，采用纖維、 顆粒等作為增強(qiáng)體經(jīng)復(fù)合而成的。顆粒等作為增強(qiáng)體經(jīng)復(fù)合而成的。 1等離子噴涂法：等離子噴涂法： 在惰性氣體保護(hù)下，由等離子弧向排列整齊的纖維在惰性氣體保護(hù)下，由等離子弧向排列整齊的纖維 噴射熔融金屬，待其冷卻凝

48、固后形成復(fù)合材料的方法噴射熔融金屬，待其冷卻凝固后形成復(fù)合材料的方法 界面結(jié)合緊密，成形過程中纖維不受損傷，但基界面結(jié)合緊密，成形過程中纖維不受損傷，但基 體組織不夠致密。體組織不夠致密。 2液態(tài)滲透法：液態(tài)滲透法： 以金屬液滲入增強(qiáng)體制成復(fù)以金屬液滲入增強(qiáng)體制成復(fù) 合材料的方法，可以通過多種合材料的方法，可以通過多種 鑄造方法來實(shí)現(xiàn)鑄造方法來實(shí)現(xiàn) 用于制造長、短纖維增強(qiáng)以及用于制造長、短纖維增強(qiáng)以及 混雜增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料，并混雜增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料，并 能制造形狀復(fù)雜的制品。能制造形狀復(fù)雜的制品。 設(shè)備比較復(fù)雜，周期較長，制設(shè)備比較復(fù)雜，周期較長，制 造大尺寸制品困難。造大尺寸制品困難。

49、 3熱壓擴(kuò)散結(jié)合法：熱壓擴(kuò)散結(jié)合法： 在高溫下，對排布好的纖維和金屬基體施加靜壓在高溫下，對排布好的纖維和金屬基體施加靜壓 力，使纖維和金屬產(chǎn)生原子擴(kuò)散和少量塑性變形以完力，使纖維和金屬產(chǎn)生原子擴(kuò)散和少量塑性變形以完 成粘接的成形方法。成粘接的成形方法。 加熱溫度低、纖維不易損傷，金屬對纖維的潤濕性和加熱溫度低、纖維不易損傷，金屬對纖維的潤濕性和 纖維的取向性好，但生產(chǎn)周期長。纖維的取向性好，但生產(chǎn)周期長。 是鈦基、鎳基等熔點(diǎn)較高的金屬最主要的復(fù)合方法，是鈦基、鎳基等熔點(diǎn)較高的金屬最主要的復(fù)合方法， 用于制造板材、型材及形狀復(fù)雜的壁板、葉片等。用于制造板材、型材及形狀復(fù)雜的壁板、葉片等。 7.

50、3 復(fù)合材料制品的結(jié)構(gòu)工藝性復(fù)合材料制品的結(jié)構(gòu)工藝性 1纖維的分布應(yīng)滿足承載要求纖維的分布應(yīng)滿足承載要求 采用短切纖維或采用連續(xù)長纖維在幾個(gè)方向上交叉鋪設(shè)，采用短切纖維或采用連續(xù)長纖維在幾個(gè)方向上交叉鋪設(shè)， 以使制品近似獲得各向同性。以使制品近似獲得各向同性。 為提高板、殼面內(nèi)的抗剪能力，通常纖維的縱向應(yīng)與板、為提高板、殼面內(nèi)的抗剪能力，通常纖維的縱向應(yīng)與板、 殼的框、肋成殼的框、肋成4545角。角。 2構(gòu)件彎折處應(yīng)采用圓角過渡構(gòu)件彎折處應(yīng)采用圓角過渡 避 免 彎 折 處 應(yīng) 力 集 中 和避 免 彎 折 處 應(yīng) 力 集 中 和 彎 折 處 樹 脂 聚 積 或 缺 膠 使彎 折 處 樹 脂 聚

51、 積 或 缺 膠 使 強(qiáng)度降低現(xiàn)象強(qiáng)度降低現(xiàn)象 3盡量采用整體結(jié)構(gòu)盡量采用整體結(jié)構(gòu) 有利于簡化制品結(jié)構(gòu)、減少連接件數(shù)量和簡化生產(chǎn)工藝，有利于簡化制品結(jié)構(gòu)、減少連接件數(shù)量和簡化生產(chǎn)工藝， 有利于減輕制品質(zhì)量、隆低成本和提高制品的使用性能。有利于減輕制品質(zhì)量、隆低成本和提高制品的使用性能。 4采用剛性較好的結(jié)構(gòu)采用剛性較好的結(jié)構(gòu) 提高構(gòu)件的承載能力和尺寸穩(wěn)定性。提高構(gòu)件的承載能力和尺寸穩(wěn)定性。 第第8章章 機(jī)械零件毛坯的選擇機(jī)械零件毛坯的選擇 毛坯成形方法選擇的合理與否直接影響到零件毛坯成形方法選擇的合理與否直接影響到零件 的質(zhì)量、使用性能、成本和生產(chǎn)率；而零件的材料的質(zhì)量、使用性能、成本和生產(chǎn)率

52、；而零件的材料 選定以后，其毛坯成形方法也大致確定了。選定以后，其毛坯成形方法也大致確定了。 8.1 機(jī)械零件毛坯選擇的原則機(jī)械零件毛坯選擇的原則 前提：前提：既滿足零件的使用要求，又使零件在制造過既滿足零件的使用要求，又使零件在制造過 程中具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，以利于降程中具有良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性，以利于降 低成本和提高生產(chǎn)率低成本和提高生產(chǎn)率 v 所以，毛坯的選擇是一個(gè)全面分析，認(rèn)所以，毛坯的選擇是一個(gè)全面分析，認(rèn) 真比較，各方面知識綜合應(yīng)用的過程真比較，各方面知識綜合應(yīng)用的過程。 適用性原則：適用性原則：全面滿足零件的使用要求和相關(guān)的特殊全面滿足零件的使用要求和相關(guān)的特殊 要求要求

53、一般機(jī)械零件，以材料的力學(xué)性能為主一般機(jī)械零件，以材料的力學(xué)性能為主 工藝性原則工藝性原則：使零件的結(jié)構(gòu)、材料與所選擇的毛坯使零件的結(jié)構(gòu)、材料與所選擇的毛坯 成形方法相適應(yīng)，亦即具有良好的工成形方法相適應(yīng)，亦即具有良好的工 藝性。藝性。 經(jīng)濟(jì)性原則：經(jīng)濟(jì)性原則：盡量降低零件的制造成本，以提高經(jīng)盡量降低零件的制造成本，以提高經(jīng) 濟(jì)效益和產(chǎn)品的市場競爭力。濟(jì)效益和產(chǎn)品的市場競爭力。 兼顧現(xiàn)有生產(chǎn)條件原則：兼顧現(xiàn)有生產(chǎn)條件原則：保證方便、快捷地制出高質(zhì)保證方便、快捷地制出高質(zhì) 量的產(chǎn)品量的產(chǎn)品 在滿足使用要求的前提下，使制造成本在滿足使用要求的前提下，使制造成本 盡可能降低盡可能降低 兼顧零件的各項(xiàng)

54、制造成本兼顧零件的各項(xiàng)制造成本 8.2 常用毛坯的選擇常用毛坯的選擇 原則：原則：結(jié)合考慮零件的結(jié)構(gòu)，利于簡化工藝和結(jié)合考慮零件的結(jié)構(gòu)，利于簡化工藝和 滿足毛坯的質(zhì)量要求滿足毛坯的質(zhì)量要求 8.2.1 常用毛坯材料的比較常用毛坯材料的比較 1鑄造合金鑄造合金 (1) 鑄鐵：鑄鐵：應(yīng)用最多。有良好的耐磨性、減振性和應(yīng)用最多。有良好的耐磨性、減振性和 低的缺口敏感性，且價(jià)格較低。低的缺口敏感性，且價(jià)格較低。 1）灰鑄鐵：）灰鑄鐵：鑄造性能好，但焊接性差，力學(xué)性能較鑄造性能好，但焊接性差，力學(xué)性能較 差；常用于制造差；常用于制造受力較小的零件，尤其是承壓件受力較小的零件，尤其是承壓件，如如 機(jī)座、箱

55、體和機(jī)床床身等。機(jī)座、箱體和機(jī)床床身等。 2）球墨鑄鐵：）球墨鑄鐵：力學(xué)性能較好，鑄造性能略低，焊接力學(xué)性能較好，鑄造性能略低，焊接 性差；適于制造受力較大或較復(fù)雜以及承受沖擊的性差；適于制造受力較大或較復(fù)雜以及承受沖擊的 零件，零件，如內(nèi)燃機(jī)曲軸、連桿、齒輪和軋鋼機(jī)軋輥等如內(nèi)燃機(jī)曲軸、連桿、齒輪和軋鋼機(jī)軋輥等 3）可鍛鑄鐵：）可鍛鑄鐵：力學(xué)性能較好，鑄造性能及焊接性差，力學(xué)性能較好，鑄造性能及焊接性差， 生產(chǎn)周期長；適于制造受力較大或較復(fù)雜以及承受沖生產(chǎn)周期長；適于制造受力較大或較復(fù)雜以及承受沖 擊的薄壁小件，擊的薄壁小件，如殼體、齒輪、搖臂和小軸等如殼體、齒輪、搖臂和小軸等 (2) 鑄鋼：

56、鑄鋼：綜合力學(xué)性能遠(yuǎn)優(yōu)于鑄鐵，低碳鑄鋼還具綜合力學(xué)性能遠(yuǎn)優(yōu)于鑄鐵，低碳鑄鋼還具 有良好的焊接性；適于制造承受重載荷、復(fù)雜載荷或有良好的焊接性；適于制造承受重載荷、復(fù)雜載荷或 沖擊的零件，沖擊的零件，如曲拐、齒輪和機(jī)架等如曲拐、齒輪和機(jī)架等 (3) 鑄造非鐵合金：鑄造非鐵合金：常用的有鑄造鋁合金和鑄造銅合金常用的有鑄造鋁合金和鑄造銅合金 強(qiáng)度一般不太高，除鋁硅合金外，其余的鑄造性能均強(qiáng)度一般不太高，除鋁硅合金外，其余的鑄造性能均 較差，焊接性較差，價(jià)格較高。較差，焊接性較差，價(jià)格較高。 一般均具有較好的耐磨性和耐蝕性，還有一定的一般均具有較好的耐磨性和耐蝕性，還有一定的 耐熱性，故常用于要求耐熱

57、、耐蝕或?qū)嵝粤己玫牧隳蜔嵝?，故常用于要求耐熱、耐蝕或?qū)嵝粤己玫牧?件，如件，如內(nèi)燃機(jī)活塞、蝸輪和滑動軸承等。內(nèi)燃機(jī)活塞、蝸輪和滑動軸承等。 2塑性成形用金屬材料塑性成形用金屬材料 (1) 低、中碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼：低、中碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼： 低碳鋼塑性成形性較好，且有良好的焊接性。中低碳鋼塑性成形性較好，且有良好的焊接性。中 碳鋼綜合力學(xué)性能好，熱成形時(shí)塑性成形性好，但焊碳鋼綜合力學(xué)性能好，熱成形時(shí)塑性成形性好，但焊 接性較差。接性較差。 低碳鋼適于制造型材、板材及一般機(jī)械零件低碳鋼適于制造型材、板材及一般機(jī)械零件 中碳鋼適于制造重要一些的機(jī)械零件如曲軸、齒中碳鋼適于制造重要一些的機(jī)械零件

58、如曲軸、齒 輪和轉(zhuǎn)軸等。輪和轉(zhuǎn)軸等。 (2) 高碳鋼和合金鋼：高碳鋼和合金鋼： 強(qiáng)度高，塑性差，熱成形時(shí)變形抗力也較大，鍛強(qiáng)度高，塑性差，熱成形時(shí)變形抗力也較大，鍛 造溫度范圍窄，焊接性也差。造溫度范圍窄，焊接性也差。 高碳鋼和合金鋼常用于制造模具、量具、刃具、高碳鋼和合金鋼常用于制造模具、量具、刃具、 彈簧、重要的機(jī)器零件和耐磨、耐蝕件等彈簧、重要的機(jī)器零件和耐磨、耐蝕件等 (3) 變形鋁合金：變形鋁合金： 強(qiáng)度中等或較低，塑性較好；大多數(shù)具有高塑性強(qiáng)度中等或較低，塑性較好；大多數(shù)具有高塑性 和低的變形抗力，變形溫度較低，塑性成形性好，但和低的變形抗力，變形溫度較低，塑性成形性好，但 焊接性

59、較差。焊接性較差。 變形鋁合金適于變形鋁合金適于制造承受輕載的機(jī)械零件和電氣制造承受輕載的機(jī)械零件和電氣 元件，如滑動軸承、齒輪等元件，如滑動軸承、齒輪等 (4) 變形銅合金：變形銅合金： 強(qiáng)度中等，塑性較好；絕大多數(shù)塑性高，變形強(qiáng)度中等，塑性較好；絕大多數(shù)塑性高，變形 抗力較低，塑性成形性好，但鍛造溫度范圍窄，焊抗力較低，塑性成形性好，但鍛造溫度范圍窄，焊 接性較差。接性較差。 變形銅合金變形銅合金適于制造機(jī)械零件、儀表零件和電氣適于制造機(jī)械零件、儀表零件和電氣 元件，尤其是耐蝕件和耐磨件，如散熱器管和片、元件，尤其是耐蝕件和耐磨件，如散熱器管和片、 蝸輪、軸承和彈簧等。蝸輪、軸承和彈簧等。

60、 8.2.2 常用毛坯成形方法的比較常用毛坯成形方法的比較 材料利用率較高。適于制造各種尺寸且形狀較復(fù)雜尤材料利用率較高。適于制造各種尺寸且形狀較復(fù)雜尤 其是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件其是具有復(fù)雜內(nèi)腔的零件 產(chǎn)品力學(xué)性能好。產(chǎn)品力學(xué)性能好。適于制造受力較大或較復(fù)雜的零件適于制造受力較大或較復(fù)雜的零件 材料的利用率較高，生產(chǎn)率高，適于制造質(zhì)輕、壁薄材料的利用率較高，生產(chǎn)率高，適于制造質(zhì)輕、壁薄 而剛性好的零件及形狀較復(fù)雜的殼體而剛性好的零件及形狀較復(fù)雜的殼體 材料利用率較高，可達(dá)到很高的生產(chǎn)率，適于形狀復(fù)材料利用率較高，可達(dá)到很高的生產(chǎn)率，適于形狀復(fù) 雜件或大型構(gòu)件的連接成形，也可用于異種材料的連雜件或