課題十非金屬材料成型

1、課題十課題十 非金屬材料成型非金屬材料成型學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境1 1 熟悉工程塑料的成型熟悉工程塑料的成型學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境2 2 熟悉橡膠成型與復(fù)合材料成熟悉橡膠成型與復(fù)合材料成型型 【課題要點(diǎn)】【課題要點(diǎn)】 本課題主要介紹工程塑料、橡膠、復(fù)合材料本課題主要介紹工程塑料、橡膠、復(fù)合材料等非金屬材料的成型方法。等非金屬材料的成型方法。 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 （1 1）熟悉工程塑料、橡膠、復(fù)合材料等非）熟悉工程塑料、橡膠、復(fù)合材料等非金屬材料的成型方法。金屬材料的成型方法。 （2 2）能初步選擇成型方法。）能初步選擇成型方法。 【課題描述】【課題描述】 由于非金屬材料和復(fù)合材料的發(fā)展日新月異，由于

2、非金屬材料和復(fù)合材料的發(fā)展日新月異，因此了解這類材料的成型工藝是十分必要的。事實(shí)因此了解這類材料的成型工藝是十分必要的。事實(shí)上，非金屬材料的成型，如塑料的注塑、擠塑、壓上，非金屬材料的成型，如塑料的注塑、擠塑、壓塑、鑄塑、焊接等成型方法，其工藝實(shí)質(zhì)與金屬的塑、鑄塑、焊接等成型方法，其工藝實(shí)質(zhì)與金屬的鑄造、壓力加工、焊接等是相同或相近的。鑄造、壓力加工、焊接等是相同或相近的。 【相關(guān)知識】【相關(guān)知識】 塑料制品的生產(chǎn)主要有成型、機(jī)械加工、修塑料制品的生產(chǎn)主要有成型、機(jī)械加工、修配和裝配等過程組成，其中，成型是塑料制品或配和裝配等過程組成，其中，成型是塑料制品或成型材料生產(chǎn)最重要的基本工序。成型材

3、料生產(chǎn)最重要的基本工序。學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境1 1 熟悉工程塑料的成型熟悉工程塑料的成型【情境導(dǎo)航】【情境導(dǎo)航】擠出成型擠出成型注射成型注射成型模壓成型模壓成型澆鑄成型澆鑄成型吹塑成型吹塑成型 一、擠出成型一、擠出成型 擠出成型也稱擠塑，是利用擠出機(jī)把熱塑性塑擠出成型也稱擠塑，是利用擠出機(jī)把熱塑性塑料連續(xù)加工成各種斷面形狀制品的方法。擠塑方料連續(xù)加工成各種斷面形狀制品的方法。擠塑方法具有生產(chǎn)效率高、用途廣、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，法具有生產(chǎn)效率高、用途廣、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，主要用于生產(chǎn)塑料板材、片材、棒材、異型材、主要用于生產(chǎn)塑料板材、片材、棒材、異型材、電纜護(hù)層等，還可用于某些熱固性塑料及塑料與電纜護(hù)層等

4、，還可用于某些熱固性塑料及塑料與其他材料的復(fù)合材料。其他材料的復(fù)合材料。 擠出成型的設(shè)備擠出機(jī)，可按加壓方式不同擠出成型的設(shè)備擠出機(jī)，可按加壓方式不同分為連續(xù)式分為連續(xù)式( (螺桿式螺桿式) )和間歇式和間歇式( (柱塞式柱塞式) )兩種。螺兩種。螺桿式擠出機(jī)是借助于螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力。與加桿式擠出機(jī)是借助于螺桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的壓力。與加熱滾筒共同作用，使物料充分熔融、塑化并均勻熱滾筒共同作用，使物料充分熔融、塑化并均勻混合，通過機(jī)頭出口模具有一定截面形狀的間隙混合，通過機(jī)頭出口模具有一定截面形狀的間隙并經(jīng)冷卻而成型。柱塞式擠出機(jī)主要借助柱塞壓并經(jīng)冷卻而成型。柱塞式擠出機(jī)主要借助柱塞壓力，將事先塑化

5、好的物料擠出出口模成型。最通力，將事先塑化好的物料擠出出口模成型。最通用的單螺桿式擠出機(jī)如圖用的單螺桿式擠出機(jī)如圖10.110.1所示。所示。圖圖10.110.1 單螺桿式擠出機(jī)示意圖單螺桿式擠出機(jī)示意圖 擠出成型工藝過程包括四個(gè)步驟。擠出成型工藝過程包括四個(gè)步驟。 ( (一一) )物料的干燥物料的干燥 原料中的水分不僅會(huì)使制品出現(xiàn)水泡、表面晦原料中的水分不僅會(huì)使制品出現(xiàn)水泡、表面晦暗等缺陷，還會(huì)降低制品的物理和力學(xué)性能等，暗等缺陷，還會(huì)降低制品的物理和力學(xué)性能等，因此，在使用前應(yīng)對原料進(jìn)行干燥。通常，原料因此，在使用前應(yīng)對原料進(jìn)行干燥。通常，原料中的水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在中的水分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)

6、控制在0.5%0.5%以下。以下。 ( (二二) )擠出成型擠出成型 擠出機(jī)加熱達(dá)到預(yù)定溫度后即可加料。初期擠出機(jī)加熱達(dá)到預(yù)定溫度后即可加料。初期擠出的制品外觀和質(zhì)量均較差，應(yīng)及時(shí)調(diào)整工藝擠出的制品外觀和質(zhì)量均較差，應(yīng)及時(shí)調(diào)整工藝條件，當(dāng)制品質(zhì)量達(dá)到要求后即可正常生產(chǎn)。條件，當(dāng)制品質(zhì)量達(dá)到要求后即可正常生產(chǎn)。 ( (三三) )制品的定型與冷卻制品的定型與冷卻 在擠出管材和各種異型材時(shí)須有定型工藝，在擠出管材和各種異型材時(shí)須有定型工藝，擠出薄膜、單絲、線纜包覆物等時(shí)，不需定型。擠出薄膜、單絲、線纜包覆物等時(shí)，不需定型。冷卻往往與定型同時(shí)進(jìn)行。冷卻往往與定型同時(shí)進(jìn)行。 ( (四四) )牽引和后處理

7、牽引和后處理 常用的牽引擠出管材的設(shè)備有滾輪式和覆帶常用的牽引擠出管材的設(shè)備有滾輪式和覆帶式兩種。牽引時(shí)，要求牽引速度均勻，同時(shí)牽引式兩種。牽引時(shí)，要求牽引速度均勻，同時(shí)牽引速度與擠出速度應(yīng)很好地配合。一般應(yīng)使?fàn)恳偎俣扰c擠出速度應(yīng)很好地配合。一般應(yīng)使?fàn)恳俣却笥跀D出速度，以消除離膜膨脹引起的尺寸變度大于擠出速度，以消除離膜膨脹引起的尺寸變化，并對制品進(jìn)行適當(dāng)托伸。有些制品在擠出成化，并對制品進(jìn)行適當(dāng)托伸。有些制品在擠出成型后還須要進(jìn)行后處理。型后還須要進(jìn)行后處理。 二、注射成型二、注射成型 注射成型又稱注塑，是利用注塑機(jī)將熔化的注射成型又稱注塑，是利用注塑機(jī)將熔化的塑料快速注入閉合的模具并固

8、化而得到各種塑料塑料快速注入閉合的模具并固化而得到各種塑料制品的方法。注塑制品品種繁多，如日用塑料制制品的方法。注塑制品品種繁多，如日用塑料制品、機(jī)械設(shè)備和電器的塑料配件等。品、機(jī)械設(shè)備和電器的塑料配件等。 除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可采除氟塑料外，幾乎所有的熱塑性塑料都可采用注塑加工，也可用于某些熱固性塑料。注塑加用注塑加工，也可用于某些熱固性塑料。注塑加工具有生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工具有生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前，注塑制品占熱化生產(chǎn)和適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。目前，注塑制品占熱塑性塑料制品的塑性塑料制品的202030%30%。注塑機(jī)是注塑加

9、工的。注塑機(jī)是注塑加工的主要設(shè)備，其生產(chǎn)示意圖如圖主要設(shè)備，其生產(chǎn)示意圖如圖10.210.2所示。所示。圖圖10.210.2 注塑生產(chǎn)示意圖注塑生產(chǎn)示意圖1模具；模具；2制件；制件；3模腔；模腔；4模具；模具；5噴嘴；噴嘴；6加熱套；加熱套；7機(jī)筒；機(jī)筒；8螺桿；螺桿；9料筒料筒 注塑工藝過程包括成型前的準(zhǔn)備、注射進(jìn)程、制注塑工藝過程包括成型前的準(zhǔn)備、注射進(jìn)程、制品的后處理等。品的后處理等。 ( (一一) )成型前的準(zhǔn)備成型前的準(zhǔn)備 成型前的準(zhǔn)備工作包括原料的檢驗(yàn)、原料的染色成型前的準(zhǔn)備工作包括原料的檢驗(yàn)、原料的染色和造粒、原料的預(yù)熱及干燥、嵌件的預(yù)熱和安放、試和造粒、原料的預(yù)熱及干燥、嵌件的

10、預(yù)熱和安放、試模、清洗料筒和試車等。模、清洗料筒和試車等。 （二）注射進(jìn)程（二）注射進(jìn)程 注射過程包括加料、塑化、注射、冷卻和脫注射過程包括加料、塑化、注射、冷卻和脫模等工序。塑料在料筒中加熱，由固態(tài)粒子轉(zhuǎn)變模等工序。塑料在料筒中加熱，由固態(tài)粒子轉(zhuǎn)變成熔體，經(jīng)過混合和塑化后，熔體被柱塞或螺桿成熔體，經(jīng)過混合和塑化后，熔體被柱塞或螺桿推擠至料筒前端，經(jīng)過噴嘴，進(jìn)入模具澆注系統(tǒng)推擠至料筒前端，經(jīng)過噴嘴，進(jìn)入模具澆注系統(tǒng)并填滿型腔，這一階段稱為充模。并填滿型腔，這一階段稱為充模。 熔體在模具冷卻收縮時(shí)，柱塞或螺桿繼續(xù)保熔體在模具冷卻收縮時(shí)，柱塞或螺桿繼續(xù)保持加壓狀態(tài)，迫使?jié)部诤蛧娮旄浇娜垠w不斷補(bǔ)持

11、加壓狀態(tài)，迫使?jié)部诤蛧娮旄浇娜垠w不斷補(bǔ)充進(jìn)入模具中充進(jìn)入模具中( (補(bǔ)塑補(bǔ)塑) )，使模腔中的塑料能形成形，使模腔中的塑料能形成形狀完整而致密的制品，這一階段稱為保壓。狀完整而致密的制品，這一階段稱為保壓。 卸下料筒內(nèi)塑料生的壓力，同時(shí)通過水、油卸下料筒內(nèi)塑料生的壓力，同時(shí)通過水、油或空氣等冷卻介質(zhì)，進(jìn)一步冷卻模具，這一階段或空氣等冷卻介質(zhì)，進(jìn)一步冷卻模具，這一階段稱為冷卻。制品冷卻到一定溫度后，即可用人工稱為冷卻。制品冷卻到一定溫度后，即可用人工或機(jī)械的方式脫模。或機(jī)械的方式脫模。 ( (三三) )制品的后處理制品的后處理 適當(dāng)?shù)暮筇幚砜梢愿纳浦破返男阅?，提高尺寸適當(dāng)?shù)暮筇幚砜梢愿纳浦破返?/p>

12、性能，提高尺寸穩(wěn)定性。制品的后處理主要指退火和調(diào)濕處理。退穩(wěn)定性。制品的后處理主要指退火和調(diào)濕處理。退火處理就是把制品放在恒溫的液體介質(zhì)或熱空氣循火處理就是把制品放在恒溫的液體介質(zhì)或熱空氣循環(huán)箱中靜置一段時(shí)間。環(huán)箱中靜置一段時(shí)間。 一般地，退火溫度應(yīng)控制在高于制品使用溫一般地，退火溫度應(yīng)控制在高于制品使用溫度度10 10 20 20 和低于塑料熱變形溫度和低于塑料熱變形溫度10 10 20 20 之間。之間。 退火時(shí)間視制品厚度而定，退火后，使制品退火時(shí)間視制品厚度而定，退火后，使制品緩冷至室溫。調(diào)濕處理是在一定環(huán)境中讓制品預(yù)緩冷至室溫。調(diào)濕處理是在一定環(huán)境中讓制品預(yù)先吸收一定的水分，使其尺寸

13、穩(wěn)定下來，以免制先吸收一定的水分，使其尺寸穩(wěn)定下來，以免制品在使用過程中吸水發(fā)生變形。品在使用過程中吸水發(fā)生變形。 三、模壓成型三、模壓成型 模壓成型也稱壓塑，是將稱量好的原料置于已加模壓成型也稱壓塑，是將稱量好的原料置于已加熱的模具模腔內(nèi)，通過模壓機(jī)壓緊模具加壓，塑料熱的模具模腔內(nèi)，通過模壓機(jī)壓緊模具加壓，塑料在模腔內(nèi)受熱塑化在模腔內(nèi)受熱塑化( (熔化熔化) )流動(dòng)并在壓力下充滿模腔流動(dòng)并在壓力下充滿模腔，同時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而固化得到塑料制品的過程。，同時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而固化得到塑料制品的過程。如圖如圖10.310.3所示為模壓機(jī)示意圖。所示為模壓機(jī)示意圖。 圖圖10.310.3 模壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意

14、圖模壓機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 模壓主要用于熱固性塑料，如酚醛、環(huán)氧、有模壓主要用于熱固性塑料，如酚醛、環(huán)氧、有機(jī)硅等熱固性樹脂的成型。與擠塑和注塑相比，壓機(jī)硅等熱固性樹脂的成型。與擠塑和注塑相比，壓塑設(shè)備、模具和生產(chǎn)過程的控制較為簡單，并易于塑設(shè)備、模具和生產(chǎn)過程的控制較為簡單，并易于生產(chǎn)大型制品。但是生產(chǎn)周期長，效率低，較難實(shí)生產(chǎn)大型制品。但是生產(chǎn)周期長，效率低，較難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以成型厚壁制品及現(xiàn)自動(dòng)化，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，難以成型厚壁制品及形狀復(fù)雜的制品。模壓通常在油壓機(jī)或水壓機(jī)上進(jìn)形狀復(fù)雜的制品。模壓通常在油壓機(jī)或水壓機(jī)上進(jìn)行。模壓過程包括加料、閉模、排氣、固化、脫模行。模壓過程包括

15、加料、閉模、排氣、固化、脫模和吹洗模具等步驟。和吹洗模具等步驟。 四、澆鑄成型四、澆鑄成型 澆鑄成型又稱鑄塑，是將處于流動(dòng)狀態(tài)的高澆鑄成型又稱鑄塑，是將處于流動(dòng)狀態(tài)的高分子材料或能生成高分子成型物的液態(tài)單體材料分子材料或能生成高分子成型物的液態(tài)單體材料注入特定的模具中，在一定的條件下使之反應(yīng)固注入特定的模具中，在一定的條件下使之反應(yīng)固化，從而得到與模具型腔相一致的制品的工藝方化，從而得到與模具型腔相一致的制品的工藝方法。澆鑄成型既可用于塑料制品的生產(chǎn)，也可用法。澆鑄成型既可用于塑料制品的生產(chǎn)，也可用于橡膠制品的生產(chǎn)。于橡膠制品的生產(chǎn)。 ( (一一) )靜態(tài)澆鑄成型靜態(tài)澆鑄成型 按照模具結(jié)構(gòu)不同

16、，可分為敞開式澆鑄、水按照模具結(jié)構(gòu)不同，可分為敞開式澆鑄、水平式澆鑄、側(cè)立式澆鑄、傾斜式澆鑄等。敞開式平式澆鑄、側(cè)立式澆鑄、傾斜式澆鑄等。敞開式澆鑄如圖澆鑄如圖10.410.4所示。該澆鑄成型裝置結(jié)構(gòu)簡單，所示。該澆鑄成型裝置結(jié)構(gòu)簡單，一般只有陰模，排氣容易，所得制品內(nèi)部缺陷較一般只有陰模，排氣容易，所得制品內(nèi)部缺陷較少，通常用于制造外形較簡單的制品。少，通常用于制造外形較簡單的制品。 圖10.4 敞開式澆鑄示意圖 ( (二二) )嵌鑄成型工藝嵌鑄成型工藝 嵌鑄又稱封入成型，它是將各種非塑料物件嵌鑄又稱封入成型，它是將各種非塑料物件包封在塑料中的一種成型方法。通過這種方法可包封在塑料中的一種成

17、型方法。通過這種方法可以把電氣元件或者零件與外界環(huán)境隔絕，起到絕以把電氣元件或者零件與外界環(huán)境隔絕，起到絕緣、防腐蝕、防振動(dòng)破壞等作用。嵌鑄工藝過程緣、防腐蝕、防振動(dòng)破壞等作用。嵌鑄工藝過程包括嵌件的處理、嵌件的固定、澆鑄和固化。包括嵌件的處理、嵌件的固定、澆鑄和固化。 ( (三三) )離心澆鑄成型離心澆鑄成型 離心澆鑄是將液態(tài)塑料澆入旋轉(zhuǎn)的模具中，離心澆鑄是將液態(tài)塑料澆入旋轉(zhuǎn)的模具中，在離心力的作用下使其充滿回轉(zhuǎn)體形模具，經(jīng)固在離心力的作用下使其充滿回轉(zhuǎn)體形模具，經(jīng)固化定型后得到制品的一種工藝。制品多為圓柱形化定型后得到制品的一種工藝。制品多為圓柱形或近似圓柱形，如軸套、齒輪、滑輪、轉(zhuǎn)子、墊

18、或近似圓柱形，如軸套、齒輪、滑輪、轉(zhuǎn)子、墊圈等立式離心澆鑄如圖圈等立式離心澆鑄如圖10.510.5所示。所示。 圖10.5 立式離心澆鑄示意圖 五、吹塑成型五、吹塑成型 吹塑成型簡稱吹塑，也稱為中空成型，屬于塑吹塑成型簡稱吹塑，也稱為中空成型，屬于塑料的二次加工，是制造空心塑料制品的方法。吹料的二次加工，是制造空心塑料制品的方法。吹塑是利用壓縮空氣使進(jìn)入型腔的塑料型坯膨脹形塑是利用壓縮空氣使進(jìn)入型腔的塑料型坯膨脹形成中空制品的方法。成中空制品的方法。 具體地說是通過將擠出或注射的管坯或型坯趁具體地說是通過將擠出或注射的管坯或型坯趁熱于半熔融的類橡膠狀態(tài)時(shí)，置于各種形狀的模熱于半熔融的類橡膠狀態(tài)

19、時(shí)，置于各種形狀的模具中，并具中，并且且及時(shí)在管坯或型坯中通入壓縮空氣將及時(shí)在管坯或型坯中通入壓縮空氣將其吹脹，使其緊貼于型腔壁上成型，經(jīng)冷卻脫模其吹脹，使其緊貼于型腔壁上成型，經(jīng)冷卻脫模后，即得中空制品。后，即得中空制品。 圖圖10.610.6所示為注射吹塑成型工藝過程。吹塑所示為注射吹塑成型工藝過程。吹塑成型方法廣泛用于生產(chǎn)口徑不大的瓶、壺、桶等成型方法廣泛用于生產(chǎn)口徑不大的瓶、壺、桶等容器及兒童玩具等，最常用的塑料有聚乙烯、聚容器及兒童玩具等，最常用的塑料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。氯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等。圖圖10.610.6 注射吹塑成型工藝過程注射吹塑成型工藝過程1準(zhǔn)

20、備；準(zhǔn)備；2注射成型；注射成型；3注射模開啟注射模開啟;4吹塑成型；吹塑成型；5制品脫模；制品脫模；6制品制品第三章 6-24三、分支程序與循環(huán)程序設(shè)計(jì)三、分支程序與循環(huán)程序設(shè)計(jì)休息一下，鞏固所學(xué)的知識學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境2 2 熟悉橡膠成型與復(fù)合材料熟悉橡膠成型與復(fù)合材料成型成型 【情境導(dǎo)航】【情境導(dǎo)航】 橡膠成型橡膠成型 樹脂基復(fù)合材料成型樹脂基復(fù)合材料成型 金屬基復(fù)合材料成型金屬基復(fù)合材料成型 【相關(guān)知識】【相關(guān)知識】 一、橡膠成型一、橡膠成型 橡膠制品的生產(chǎn)一般要經(jīng)過混煉、成型、硫橡膠制品的生產(chǎn)一般要經(jīng)過混煉、成型、硫化等幾個(gè)工序。橡膠成型的主要方法有壓延和壓化等幾個(gè)工序。橡膠成型的主要方

21、法有壓延和壓出兩種類型。出兩種類型。 （一）壓延成型（一）壓延成型 壓延是生產(chǎn)高分子材料薄膜和片材的成型方壓延是生產(chǎn)高分子材料薄膜和片材的成型方法，既可用于塑料，也可用于橡膠。用于加工橡法，既可用于塑料，也可用于橡膠。用于加工橡膠時(shí)主要生產(chǎn)片材膠時(shí)主要生產(chǎn)片材( (膠片膠片) )。 壓延機(jī)的主體是一組加熱的輥筒，按輥筒數(shù)目，壓延機(jī)的主體是一組加熱的輥筒，按輥筒數(shù)目，可分為兩輥、三輥或多輥；按排列方式，可分為可分為兩輥、三輥或多輥；按排列方式，可分為I I 形、倒形、倒L L形、形、L L形、形、Z Z形、形、T T形、形、M M形等。不同壓延機(jī)的形等。不同壓延機(jī)的輥筒排列方式及壓延過程如圖輥筒

22、排列方式及壓延過程如圖10.710.7所示。所示。圖圖10.710.7 壓延機(jī)輥簡排列方式及壓延過程壓延機(jī)輥簡排列方式及壓延過程 （二）壓出成型（二）壓出成型 壓出成型是橡膠加工中的一項(xiàng)基礎(chǔ)工藝。其壓出成型是橡膠加工中的一項(xiàng)基礎(chǔ)工藝。其基本作業(yè)是在壓出機(jī)中對膠料加熱與塑化，通過基本作業(yè)是在壓出機(jī)中對膠料加熱與塑化，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)，使膠料在螺桿和機(jī)筒筒壁之間受到螺桿的旋轉(zhuǎn)，使膠料在螺桿和機(jī)筒筒壁之間受到強(qiáng)大的擠壓力，不斷地向前移送，并借助口型壓強(qiáng)大的擠壓力，不斷地向前移送，并借助口型壓出各種斷面的半成品，以達(dá)到初步造型的目的。出各種斷面的半成品，以達(dá)到初步造型的目的。在橡膠工業(yè)中壓出的產(chǎn)品很多，

23、如輪胎胎面、內(nèi)在橡膠工業(yè)中壓出的產(chǎn)品很多，如輪胎胎面、內(nèi)胎、膠管內(nèi)外層膠、電線、電纜外套以及各種異胎、膠管內(nèi)外層膠、電線、電纜外套以及各種異形斷面的制品等。形斷面的制品等。 二、樹脂基復(fù)合材料成型二、樹脂基復(fù)合材料成型 復(fù)合材料成型工藝的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)主要取決于復(fù)合材料成型工藝的實(shí)質(zhì)和特點(diǎn)主要取決于復(fù)合材料的基體，一般情況下，其基體材料的成復(fù)合材料的基體，一般情況下，其基體材料的成型工藝方法常常適用于以該類材料為基體的復(fù)合型工藝方法常常適用于以該類材料為基體的復(fù)合材料，特別是以顆粒、晶須和短纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料，特別是以顆粒、晶須和短纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料。材料。 ( (一一) )熱固性樹脂基復(fù)合材料的

24、成型熱固性樹脂基復(fù)合材料的成型 1.1.手糊成型手糊成型 這是以手工作業(yè)為主的成型方法，先在經(jīng)清這是以手工作業(yè)為主的成型方法，先在經(jīng)清理并涂有脫模劑的模具上均勻刷上一層樹脂，再理并涂有脫模劑的模具上均勻刷上一層樹脂，再將纖維增強(qiáng)織物按要求裁剪成一定形狀和尺寸，將纖維增強(qiáng)織物按要求裁剪成一定形狀和尺寸，直接鋪設(shè)到模具上，并使其平整。多次重復(fù)以上直接鋪設(shè)到模具上，并使其平整。多次重復(fù)以上步驟，層層鋪貼，制成坯件，然后固化成型。步驟，層層鋪貼，制成坯件，然后固化成型。 手糊成型主要用于不須加壓、室溫固化的不飽手糊成型主要用于不須加壓、室溫固化的不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂為基體的復(fù)合材料成型。和聚酯樹脂

25、和環(huán)氧樹脂為基體的復(fù)合材料成型。其特點(diǎn)是不需專用設(shè)備、工藝簡單、操作方便，其特點(diǎn)是不需專用設(shè)備、工藝簡單、操作方便，但勞動(dòng)條件差、產(chǎn)品精度較低、承載能力低。但勞動(dòng)條件差、產(chǎn)品精度較低、承載能力低。 手糊成型一般用于使用要求不高的大型制件手糊成型一般用于使用要求不高的大型制件，如船體、儲罐、大口徑管道、汽車殼體等。手，如船體、儲罐、大口徑管道、汽車殼體等。手糊成型還用于熱壓罐、壓力袋、壓力機(jī)等模壓成糊成型還用于熱壓罐、壓力袋、壓力機(jī)等模壓成型方法的坯件制造。型方法的坯件制造。 2.2.層壓成型層壓成型 層壓成型是制取復(fù)合材料的一種高壓成型工層壓成型是制取復(fù)合材料的一種高壓成型工藝。它是把一定層數(shù)

26、的浸膠布疊在一起，送入多藝。它是把一定層數(shù)的浸膠布疊在一起，送入多層液壓機(jī)，在一定溫度和壓力下壓制成板材的工層液壓機(jī)，在一定溫度和壓力下壓制成板材的工藝。此工藝多用于紙、棉布、玻璃布作為增強(qiáng)填藝。此工藝多用于紙、棉布、玻璃布作為增強(qiáng)填料，以熱固性酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅樹脂料，以熱固性酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅樹脂等為黏結(jié)劑。該工藝生產(chǎn)的制品包括各種絕緣材等為黏結(jié)劑。該工藝生產(chǎn)的制品包括各種絕緣材料板、人造木板、塑料貼面板等。料板、人造木板、塑料貼面板等。 3.3.壓機(jī)、壓力袋、熱壓罐模壓成型壓機(jī)、壓力袋、熱壓罐模壓成型 這幾種成型方法均可與手糊成型或?qū)訅撼尚瓦@幾種成型方法均可與手糊成型或?qū)?/p>

27、壓成型配套使用，常作為復(fù)合材料層疊坯料的后續(xù)成型配套使用，常作為復(fù)合材料層疊坯料的后續(xù)成型加工。壓機(jī)模壓成型是用壓機(jī)施加壓力和溫度來加工。壓機(jī)模壓成型是用壓機(jī)施加壓力和溫度來實(shí)現(xiàn)模具內(nèi)制件的固化成型方法。該成型方法具實(shí)現(xiàn)模具內(nèi)制件的固化成型方法。該成型方法具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品外觀好、精度高、適合于大有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品外觀好、精度高、適合于大量生產(chǎn)的特點(diǎn)，但模具要求精度高，制件尺寸受量生產(chǎn)的特點(diǎn)，但模具要求精度高，制件尺寸受壓機(jī)規(guī)格的限制。壓機(jī)規(guī)格的限制。 壓力袋模壓成型是用彈性壓力袋對置放于模具壓力袋模壓成型是用彈性壓力袋對置放于模具上的制件在固化過程中施加壓力成型的方法。壓力上的制件在固化過

28、程中施加壓力成型的方法。壓力袋是由彈性好、強(qiáng)度高的橡膠制成的，充入壓縮空袋是由彈性好、強(qiáng)度高的橡膠制成的，充入壓縮空氣并通過反向機(jī)構(gòu)將壓力傳遞到制件上，固化后卸氣并通過反向機(jī)構(gòu)將壓力傳遞到制件上，固化后卸模取出制件即可，使用溫度應(yīng)在固化溫度以上。如模取出制件即可，使用溫度應(yīng)在固化溫度以上。如圖圖10.810.8所示為壓力袋模壓成型示意圖。這種成型方所示為壓力袋模壓成型示意圖。這種成型方法的特點(diǎn)是工藝設(shè)備均較簡單，成型壓力不高，可法的特點(diǎn)是工藝設(shè)備均較簡單，成型壓力不高，可用于外形簡單、室溫固化的制件。用于外形簡單、室溫固化的制件。圖10.8 壓力袋模壓成型示意圖 熱壓罐模壓成型是利用熱壓罐內(nèi)部

29、的程控溫度熱壓罐模壓成型是利用熱壓罐內(nèi)部的程控溫度和靜態(tài)氣體壓力，使復(fù)合材料層疊坯料在一定溫度和靜態(tài)氣體壓力，使復(fù)合材料層疊坯料在一定溫度和壓力下完成固化及成型過程的工藝方法，熱壓罐和壓力下完成固化及成型過程的工藝方法，熱壓罐是樹脂基復(fù)合材料固化成型的專用設(shè)備之一。是樹脂基復(fù)合材料固化成型的專用設(shè)備之一。 該工藝方法所用模具簡單，制件壓制緊密，厚該工藝方法所用模具簡單，制件壓制緊密，厚度公差范圍小；但能源利用率低，輔助設(shè)備多，度公差范圍小；但能源利用率低，輔助設(shè)備多，成本較高。如圖成本較高。如圖10.910.9所示為熱壓罐結(jié)構(gòu)及成型原所示為熱壓罐結(jié)構(gòu)及成型原理示意圖。理示意圖。圖圖10.910

30、.9 熱壓罐結(jié)構(gòu)及成型原理示意圖熱壓罐結(jié)構(gòu)及成型原理示意圖 4.4.噴射成型噴射成型 噴射成型是將經(jīng)過特殊處理而霧化的樹脂與短噴射成型是將經(jīng)過特殊處理而霧化的樹脂與短切纖維混合并通過噴射機(jī)的噴槍噴射到模具上，至切纖維混合并通過噴射機(jī)的噴槍噴射到模具上，至一定厚度時(shí)，用壓輥排泡壓實(shí)，再繼續(xù)噴射，直至一定厚度時(shí)，用壓輥排泡壓實(shí)，再繼續(xù)噴射，直至完成坯件制作固化成型的方法，如圖完成坯件制作固化成型的方法，如圖10.1010.10所示。噴所示。噴射成型主要用于不需加壓、室溫固化的不飽和聚酯射成型主要用于不需加壓、室溫固化的不飽和聚酯樹脂材料。樹脂材料。圖10.10 噴射成型示意圖 5.5.壓注成型壓注

31、成型 壓注成型是通過壓力將樹脂注入密閉的模腔，壓注成型是通過壓力將樹脂注入密閉的模腔，浸潤其中的纖維織物坯件，然后固化成型的方法。浸潤其中的纖維織物坯件，然后固化成型的方法。其工藝過程是先將織物坯件置入模腔，再將另一半其工藝過程是先將織物坯件置入模腔，再將另一半模具閉合，用液壓泵將樹脂注入模腔內(nèi)使其浸透增模具閉合，用液壓泵將樹脂注入模腔內(nèi)使其浸透增強(qiáng)織物，然后固化，如圖強(qiáng)織物，然后固化，如圖10.1110.11所示。該成型方法所示。該成型方法工藝環(huán)節(jié)少，制件尺寸精度高，外觀質(zhì)量好，一般工藝環(huán)節(jié)少，制件尺寸精度高，外觀質(zhì)量好，一般不需要再加工；但工藝難度大，生產(chǎn)周期長。不需要再加工；但工藝難度大

32、，生產(chǎn)周期長。 圖10.11 壓注成型示意圖 6.6.離心澆鑄成型離心澆鑄成型 離心澆鑄成型是利用筒狀模具旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心離心澆鑄成型是利用筒狀模具旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將短纖維連同樹脂同時(shí)均勻噴灑到模具內(nèi)壁形成力將短纖維連同樹脂同時(shí)均勻噴灑到模具內(nèi)壁形成坯件，然后再成型的方法。該成型方法具有制件壁坯件，然后再成型的方法。該成型方法具有制件壁厚均勻、外表光潔的特點(diǎn)，適用于筒、管、罐類制厚均勻、外表光潔的特點(diǎn)，適用于筒、管、罐類制件的成型。件的成型。 ( (二二) )熱塑性樹脂基復(fù)合材料的成型熱塑性樹脂基復(fù)合材料的成型 熱塑性樹脂基復(fù)合材料在成型時(shí)，基體樹脂不發(fā)熱塑性樹脂基復(fù)合材料在成型時(shí)，基體樹脂不發(fā)

33、生變化，而是靠其物理狀態(tài)的變化來完成的，其過程生變化，而是靠其物理狀態(tài)的變化來完成的，其過程主要由熔融、熔合和硬化三個(gè)階段組成。主要由熔融、熔合和硬化三個(gè)階段組成。 顆粒及短纖維的熱塑性材料最適用于注射成型，顆粒及短纖維的熱塑性材料最適用于注射成型，也可以模壓成型；長纖維、連續(xù)纖維、織物增強(qiáng)的熱也可以模壓成型；長纖維、連續(xù)纖維、織物增強(qiáng)的熱塑性樹脂基復(fù)合材料要先制成預(yù)浸料，再按與熱固性塑性樹脂基復(fù)合材料要先制成預(yù)浸料，再按與熱固性復(fù)合材料類似的方法復(fù)合材料類似的方法( (如模壓如模壓) )壓制成型。壓制成型。 形狀簡單的制品，一般先壓制出層壓板，再形狀簡單的制品，一般先壓制出層壓板，再用專門的

34、方法二次成型。用專門的方法二次成型。 熱塑性樹脂和熱固性復(fù)合材料的很多成型方熱塑性樹脂和熱固性復(fù)合材料的很多成型方法均適用于熱塑性復(fù)合材料的成型。法均適用于熱塑性復(fù)合材料的成型。 三、金屬基復(fù)合材料成型三、金屬基復(fù)合材料成型 金屬基復(fù)合材料是以金屬為基體，以纖維、晶金屬基復(fù)合材料是以金屬為基體，以纖維、晶須、顆粒等為增強(qiáng)體的復(fù)合材料，其成型過程常常須、顆粒等為增強(qiáng)體的復(fù)合材料，其成型過程常常是復(fù)合過程。由于這類復(fù)合材料加工溫度高，工藝是復(fù)合過程。由于這類復(fù)合材料加工溫度高，工藝復(fù)雜，界面反應(yīng)控制困難，成本較高，故應(yīng)用的成復(fù)雜，界面反應(yīng)控制困難，成本較高，故應(yīng)用的成熟程度遠(yuǎn)不如樹脂基復(fù)合材料，目

35、前主要應(yīng)用于航熟程度遠(yuǎn)不如樹脂基復(fù)合材料，目前主要應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域?？铡⒑教祛I(lǐng)域。 ( (一一) )粉末冶金粉末冶金 粉末冶金法是制備金屬基復(fù)合材料，尤其是非粉末冶金法是制備金屬基復(fù)合材料，尤其是非連續(xù)增強(qiáng)體金屬基復(fù)合材料的方法之一，廣泛應(yīng)用連續(xù)增強(qiáng)體金屬基復(fù)合材料的方法之一，廣泛應(yīng)用于各種顆粒、片晶、晶須及短纖維增強(qiáng)的鋁、鋼、于各種顆粒、片晶、晶須及短纖維增強(qiáng)的鋁、鋼、鈦、高溫合金等金屬基復(fù)合材料。其工藝首先是將鈦、高溫合金等金屬基復(fù)合材料。其工藝首先是將金屬粉末或合金粉末和增強(qiáng)體均勻混合，制得復(fù)合金屬粉末或合金粉末和增強(qiáng)體均勻混合，制得復(fù)合坯料，經(jīng)不同的固化技術(shù)制成錠塊，再通過擠壓、坯料，經(jīng)不同的固化技術(shù)制成錠塊，再通過擠壓、軋制、鍛造等二次加工制成型材。軋制、鍛造等二次加工制成型材。 ( (二二) )熱壓擴(kuò)散結(jié)合法熱壓擴(kuò)散結(jié)合法 熱壓擴(kuò)散結(jié)合法是連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合熱壓擴(kuò)散結(jié)合法是連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基