機(jī)械制造基礎(chǔ) 第2版 林江 第5、6章 粉末冶金成形、非金屬材料的成形

第5章粉末冶金成形第一節(jié)粉末冶金基礎(chǔ)

第二節(jié)粉末冶金模具第三節(jié)常用粉末冶金材料簡介第四節(jié)粉末冶金制品結(jié)構(gòu)工藝性返回第五節(jié)粉末冶金技術(shù)的新發(fā)展

粉末冶金是以金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)為原料，通過成形、燒結(jié)或熱成形制成金屬制品或材料的一種冶金工藝技術(shù)。粉末冶金生產(chǎn)工藝與陶瓷制品的生產(chǎn)工藝類似，因此人們又常常稱粉末冶金方法為“金屬陶瓷法”。

粉末冶金材料或制品種類較多，主要有:

難熔金屬及其合金（如鎢、鎢—鉬合金）；組元彼此不相溶、熔點十分懸殊的特殊性能材料（如鎢—銅合金型電觸頭材料）；難熔的化合物和金屬組成的各種復(fù)合材料（如硬質(zhì)合金、金屬陶瓷）等。粉末冶金的特點：1）某些特殊性能材料的唯一制造方法；2）可直接制出尺寸準(zhǔn)確，表面光潔的零件，是少甚至無切削生產(chǎn)工藝；3）節(jié)約材料和加工工時，成本低。

4）制品強(qiáng)度較低；5）流動性較差，形狀受限制；6）壓制成形的壓強(qiáng)較高，制品尺寸較??；7）壓模成本較高。第一節(jié)粉末冶金基礎(chǔ)

粉末冶金的主要工序有粉末制備、粉末預(yù)處理、成形、燒結(jié)及后處理等。粉末冶金材料或制品的工藝流程如圖5-1所示。一、粉末性能和粉末制備（一）粉末性能固態(tài)物質(zhì)按分散程度不同分成致密體、粉末體和膠體三類。

致密體或常說的固體：粒徑在l以上；

膠體微粒：

0.1以下；

粉末體或簡稱粉末：介于二者之間。

金屬粉末的性能對其成形和燒結(jié)過程以及制品的質(zhì)量都有重大影響。金屬粉末的性能可以用化學(xué)成分、物理性能和工藝性能來表征。

1、粉末的化學(xué)成分粉末的化學(xué)成分一般是指主要金屬或組元的含量、雜質(zhì)或夾雜物的含量以及氣體的含量。金屬或合金粉末中的主要金屬含量都不能低于98%-99%。粉末中的雜質(zhì)主要指：1）與主要金屬結(jié)合，形成固溶體或化合物的金屬或非金屬成分，如還原鐵粉中的硅、錳、碳、硫、磷、氧等；2）從原料和粉末生產(chǎn)過程中帶進(jìn)的機(jī)械夾雜，如二氧化硅、三氧化二鋁、硅酸鹽、難熔金屬或碳化物等酸不溶物。3）粉末表面吸附的氧、水汽和其它氣體(N2、CO2)。2、粉末的物理性能

粉末的物理性能：粉末顆粒大小和粒度組成、粉末顆粒形狀與結(jié)構(gòu)、顯微硬度、粉末比表面、粉末真密度以及粉末顆粒的晶格狀態(tài)。在技術(shù)條件中，通常只規(guī)定各級粉末顆粒的百分含量——粒度組成或篩分組成。1）顆粒形狀：主要由粉末的生產(chǎn)方法決定，同時也與物質(zhì)的分子或原子排列的結(jié)晶幾何學(xué)因素有關(guān)；決定粉末工藝性能。2）粒度組成：是指不同粒度的顆粒占全部粉末的百分含量，又稱粒度分布。3）粉末比表面：是指每克粉末所具有的總表面積，通常用厘米2/克或米2/克表示。

3、粉末的工藝性能

粉末的工藝性能用粉末的松裝密度、流動性、壓縮性與成形性來表征。1）松裝密度是指粉末試樣自然地充填規(guī)定的容器時，單位體積內(nèi)粉末的質(zhì)量，單位為克／厘米3。2）流動性是50g粉末從標(biāo)準(zhǔn)的流速漏斗流出所需的時間，單位為s／50g，其倒數(shù)是單位時間內(nèi)流出粉末的重量，俗稱為流速。3）壓縮性代表粉末在壓制過程中被壓緊的能力，通常以在規(guī)定單位壓力下粉末的壓坯密度表示。4）成形性是指粉末壓制后，壓坯保持既定形狀的能力，通常用粉末得以成形所需的最小單位壓制力表示或用壓坯強(qiáng)度來表示。（二）粉末的制備

金屬粉末的制取方法可分成兩大類：機(jī)械法和物理化學(xué)法。

機(jī)械法是將原材料磨碎成粉而不改變原材料的化學(xué)成分的方法。如將金屬切削成粉末顆粒；把金屬研磨成粉末；液態(tài)金屬的制粒和霧化。

物理化學(xué)法是在制取粉末過程中，使原材料受到化學(xué)或物理的作用，而使其化學(xué)成分和集聚狀態(tài)發(fā)生變化的工藝過程。還原金屬氧化物、電解水溶液或熔鹽、熱離解羰基化合物、冷凝金屬蒸汽、晶間腐蝕和電腐蝕法等。物理化學(xué)制粉法是以還原和離解等化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的。工業(yè)上普遍采用的有：氧化物還原法、電解法、熱離解法、球磨法、渦旋研磨法、霧化法。

二、粉末的成形

（一）成形方法成形是粉末冶金工藝的重要步驟。成形的目的是制得具有一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的壓坯。粉末冶金常用的成形方法如下所示,模壓成形是最基本方法。松裝燒結(jié)粉漿澆注模壓成形熱壓成形等靜壓成形軋制成形離心成形擠壓成形爆炸成形成形無壓成形加壓成形1、粉末預(yù)處理預(yù)處理包括：粉末退火，篩分，混合，制粒，加潤滑劑等。

粉末的預(yù)先退火可使氧化物還原，降低碳和其它雜質(zhì)的含量，提高粉末的純度；同時，還能消除粉末的加工硬化、穩(wěn)定粉末的晶體結(jié)構(gòu)。

篩分的目的在于把顆粒大小不同的原始粉末進(jìn)行分級。

混合一般是指將兩種或兩種以上不同成分的粉末混合均勻的過程；可采用機(jī)械法和化學(xué)法。

制粒是將小顆粒的粉末制成大顆粒或團(tuán)粒的工序，以此來改善粉末的流動性。

(二）壓制成形2、壓制成形壓模壓制是將置于壓模內(nèi)的松散粉末施加一定的壓力后，成為具有一定尺寸、形狀和一定密度、強(qiáng)度的壓坯，如圖5-2是壓模示意圖。粉末的壓縮過程一般采用壓坯密度——成形壓力曲線來表示，如圖5-3所示，壓坯密度變化分為三個階段?；瑒与A段：在壓力作用下粉末顆粒發(fā)生相對位移，填充孔隙，壓坯密度隨壓力增加而急劇增加；二是粉末體出現(xiàn)壓縮阻力，即使再加壓其孔隙度不能再減少，密度不隨壓力增高而明顯變化；三是當(dāng)壓力超過粉末顆粒的臨界壓力時，粉末顆粒開始變形，從而使其密度又隨壓力增高而增加。圖5-2模壓示意圖圖5-3壓坯密度與壓力壓坯密度分布不均勻：用石墨粉作隔層的單向壓制實驗，得到如圖5-4所示的壓坯形狀，各層的厚度和形狀均發(fā)生了變化，由圖5-5可知在任何垂直面上，上層密度比下層密度大；在水平面上，接近上模沖的斷面的密度分布是兩邊大，中間?。欢h(yuǎn)離上模沖的截面的密度分別是中間大，兩邊小。因為粉末體在壓模內(nèi)受力后向各個方向流動，于是引起了垂直于壓模壁的側(cè)壓力，側(cè)壓力引起摩擦力，會使壓坯在高度方向存在明顯的壓力降。a)壓制前b)壓制后圖5-4用石墨粉作隔層的單向壓坯a）單向壓制b)雙向壓制圖5-5壓坯密度沿高度分布圖

為了改善壓坯密度的不均勻性，一般采取以下措施：

1）減小摩擦力：模具內(nèi)壁上涂抹潤滑油或采用內(nèi)壁更光潔的模具；2）采用雙向壓制以改善壓坯密度分布的不均勻性，如圖5-5所示；3）模具設(shè)計時盡量降低高徑比。

粉末的壓制一般在普通機(jī)械式壓力機(jī)或液壓機(jī)上進(jìn)行，常用的壓力機(jī)噸位一般為500～5000kN。

圖5-6為雙向壓制襯套的4個工步示意圖。三、燒結(jié)

燒結(jié)是將壓坯按一定的規(guī)范加熱到規(guī)定溫度并保溫一段時間，使壓坯獲得一定的物理及力學(xué)性能的工序。

燒結(jié)機(jī)理：粉末的表面能大，結(jié)構(gòu)缺陷多，處于活性狀態(tài)的原子也多，它們力圖把本身的能量降低。將壓坯加熱到高溫，為粉末原子所貯存的能量釋放創(chuàng)造了條件，由此引起粉末物質(zhì)的遷移，使粉末體的接觸面積增大，導(dǎo)致孔隙減少，密度增高，強(qiáng)度增加，形成了燒結(jié)。

固相燒結(jié)：燒結(jié)發(fā)生在低于其組成成分熔點的溫度；如普通鐵基粉末冶金軸承燒結(jié)。

液相燒結(jié)：燒結(jié)發(fā)生在兩種組成成分熔點之間。如硬質(zhì)合金與金屬陶瓷制品的燒結(jié)。液相燒結(jié)時，在液相表面張力的作用下，顆粒相互靠緊，故燒結(jié)速度快、制品強(qiáng)度高。燒結(jié)時的影響因素：燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間和大氣環(huán)境，粉末材料、顆粒尺寸及形狀、表面特性以及壓制壓力等。

常用粉末冶金制品的燒結(jié)溫度與燒結(jié)氣氛見表5-1。燒結(jié)溫度過高或時間過長，都會使壓坯歪曲和變形，其晶粒亦大，產(chǎn)生所謂“過燒”的廢品；如燒結(jié)溫度過低或時間過短，則產(chǎn)品的結(jié)合強(qiáng)度等性能達(dá)不到要求，產(chǎn)生所謂“欠燒”的廢品。

粉冶材料鐵基制品銅基制品硬質(zhì)合金不銹鋼磁性材料(Fe-Ni-C0)鎢、鋁、釩燒結(jié)溫度℃1050-2000700-9001350-1550125012001700-3300燒結(jié)氣氛發(fā)生爐煤氣，分解氨分解氨，發(fā)生爐煤氣真空、氫氫氫、真空氫表5-1常用粉末冶金制品的燒結(jié)溫度與燒結(jié)氣氛

四、后處理

后處理的方法按其目的不同，有以下幾種：1、為提高制件的物理及力學(xué)性能，方法有：復(fù)壓、復(fù)燒、浸油、熱鍛與熱復(fù)壓、熱處理及化學(xué)熱處理。2、為改善制件表面的耐腐蝕性，方法有：水蒸汽處理、磷化處理、電鍍等。3、為提高制件的形狀與尺寸精度，方法有：精整、機(jī)械加工等。4、熔滲處理，它是將低熔點金屬或合金滲入到多孔燒結(jié)制作的孔隙中去，以增加燒結(jié)件的密度、強(qiáng)度、塑性或沖擊韌性。

第二節(jié)粉末冶金模具

粉末冶金模具主要是指在粉末壓制成形、燒結(jié)、后處理等工序中所用到的模具。

根據(jù)用途可分為：壓模、精整模、復(fù)壓模、鍛模、擠壓模、熱壓模、等靜壓模、粉漿澆鑄模、松裝燒結(jié)模等。

按制作材料又可分為：鋼模、硬質(zhì)合金模、石墨模、塑料橡皮模和石膏模等。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的是壓制、精整、復(fù)壓和鍛造用的鋼模及硬質(zhì)合金模。本節(jié)重點介紹壓模的幾種常見的類型。一、單向壓模

單向壓模在壓制過程中，相對于陰模運動的只有一個模沖，或是上模沖或是下模沖。如圖5-7是壓制軸套類壓坯的單向手動壓模，其基本組成部分有陰模、上模沖、下模沖和芯桿。一般只用來生產(chǎn)高度不大（高徑比H/D＜1），形狀簡單的零件。圖5-7單向手動壓模二、雙向壓模

雙向壓制的特點是：上下模沖相對陰模都有移動，模腔內(nèi)粉末體受到兩個方向的壓縮，或下模沖固定不動，由上模沖和陰模對著下模沖做不同距離的移動，實現(xiàn)雙向壓制。如圖5-8所示為壓制套類壓坯的雙向手動壓模。一般用來生產(chǎn)實體類壓坯的高徑比H／D＞1或管套類壓坯的高度與壁厚之比H／T＞3的零件。圖5-8雙向手動壓模

三、摩擦芯桿壓模

摩擦芯桿壓模壓制特點：芯桿和上模沖同速同向?qū)χ潭ǖ年幠：拖履_移動壓縮粉末體，或者是陰模和上模沖同速同向?qū)χ潭ǖ男緱U和下模沖運動壓縮粉末體。如圖5-9所示為套類零件摩擦芯桿浮動壓模。一般用于壓制較長的薄壁套類零件的壓坯。

圖5-9摩擦芯桿浮動壓模

組合壓模是幾種壓制方式(如單向壓制、雙向壓制和摩擦芯桿壓制等)及其壓模結(jié)構(gòu)的綜合運用。即在設(shè)計壓制模具時，綜合各種壓模的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計成多種形狀的組合模沖來完成復(fù)雜零件的壓制成形工序，并采取幾種壓制方式綜合運用來保證壓坯質(zhì)量；所以，組合壓模是形式最多且應(yīng)用最廣泛的壓模結(jié)構(gòu)。

四、組合壓模第三節(jié)常用粉末冶金材料簡介

粉末冶金常用來制作減摩材料、結(jié)構(gòu)材料、摩擦材料、硬質(zhì)合金、難熔金屬材料、過濾材料、金屬陶瓷、無偏析高速工具鋼、磁性材料、耐熱材料等。

一、硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是粉末冶金工具材料的一種。主要用于制造高速切削硬而韌材料的刀具，制造某些冷作模具、量具及不受沖擊、振動的高耐磨零件。1、硬質(zhì)合金的性能特點

1）具有很高的常溫硬度（HRC69～81），高的熱硬性(可達(dá)900～1000０Ｃ)，優(yōu)良的耐磨性。2）具有高的抗壓強(qiáng)度（可達(dá)6000MPa），但抗彎強(qiáng)度較低；3）良好的耐蝕性(抗大氣、酸、堿等)和抗氧化性；4）線膨脹系數(shù)小。

2、切削加工用硬質(zhì)合金分類、分組代號切削加工用硬質(zhì)合金按其切屑排出形式和加工對象的范圍可分為三個主要類別，分別以字母P、M、K表示。

P適用于加工長切屑的黑色金屬，以藍(lán)色作標(biāo)志；

M適于加工長切屑或短切屑的黑色金屬和有色全屬，以黃色作標(biāo)志；

K適于加工短切屑的黑色金屬、有色金屬及非金屬材料，以紅色作標(biāo)志。切削加工用硬質(zhì)合金用途分組代號與硬質(zhì)合金牌號對照見表5-2，表5-3。3、硬質(zhì)合金的應(yīng)用

1）用作刀具材料。硬質(zhì)合金作刀具材料的用量最大，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭等；2）用作模具材料。用硬質(zhì)合金作模具主要是指冷作模，如冷拉模、冷沖模、冷擠模和冷鐓模等；3）用作量具及耐磨零件。如千分尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。

二、含油軸承材料

含油軸承材料是一種具有多孔性的粉末冶金材料，常用以制造軸承零件。這種材料壓制成軸承后，放在潤滑油中浸潤，由于粉末冶金材料的多孔性，在毛細(xì)現(xiàn)象作用下，可吸附大量潤滑油(一般含油率為12～30％)，故稱為含油軸承。

常用的含油軸承有鐵基和銅基含油軸承兩類。1、鐵基含油軸承是鐵-石墨(0.5～３％)粉末冶金材料或鐵-硫(0.5～1％)-石墨(1～2％)粉末冶金材料；鐵-石墨粉末冶金材料的組織為珠光體(大于40%)十鐵索體十滲碳體(小于5%)十石墨+孔隙，硬度30～110HBS。鐵-硫-石墨粉末冶金材料的組織除了與鐵-石墨粉末冶金材料相同的組織以外還有硫化物，可進(jìn)一步改善摩擦條件，硬度為35～70HBS。2、銅基含油軸承常用的是青銅粉末與石墨粉末制成的冶金材料，它具有較好的熱導(dǎo)性、耐蝕性．抗咬合性，但承壓能力較鐵基含油軸承小。一般用于制作中速、輕載荷的軸承，尤其適宜制作不能經(jīng)常加油的軸承，如紡織機(jī)械、電影機(jī)械、食品機(jī)械、家用電器(如電風(fēng)扇、電唱機(jī))等的軸承，在汽車、拖拉機(jī)．機(jī)床．電機(jī)中也得到廣泛應(yīng)用。三、鐵基結(jié)構(gòu)材料

鐵基結(jié)構(gòu)材料是以碳鋼或合金鋼粉末為主要原材料，采用粉末冶金方法制造結(jié)構(gòu)零件。用這類材料制造的結(jié)構(gòu)零件具有制品精度較高、表面粗糙度值低，不需或只需少量切削加工，節(jié)省材料，提高生產(chǎn)率等特點。制品還可通過熱處理方法強(qiáng)化和提高耐磨性。廣泛用于制作各種機(jī)械零件，如機(jī)床上的調(diào)整墊圈、調(diào)整環(huán)．法蘭盤、偏心輪，汽車制造中的油泵齒輪．差速器齒輪、止推環(huán)以及拖拉機(jī)上的傳動齒輪、活塞環(huán)等。

第四節(jié)粉末冶金制品結(jié)構(gòu)工藝性

考慮粉末冶金零件結(jié)構(gòu)工藝性時，總的原則是零件應(yīng)盡量平整簡單，即不帶倒角、尖角、凸起、凹槽以及難于直接壓制或脫模出的內(nèi)、外螺紋、倒錐度、與壓制方向垂直的孔、槽等。一般需要從壓制困難性、脫模困難性、粉末均勻填充困難性和壓模強(qiáng)度、壽命等諸方面考慮。

一、考慮壓制困難性及簡化模具

零件的內(nèi)、外螺紋、倒錐度、與壓制方向垂直的孔、槽等均不能直接壓制出。如圖5-10a中與壓制方向垂直的退刀槽需改為5-10b的結(jié)構(gòu)；如圖5-11a所示零件，應(yīng)在模具上做出墊塊（如圖5-11b）

二、考慮脫模困難性

在壓制過程中，由于壓制壓力較大而陰模會發(fā)生彈性膨脹；當(dāng)壓力去除后，壓坯阻礙陰模彈性收縮，壓坯受徑向壓力。壓坯脫出陰模的部分，由于本身彈性后效作用而向外膨脹。這使得在脫模過程中，壓坯受到方向相反的切應(yīng)力作用，如圖5-12所示。

在壓坯脫模過程中，壓坯上的一些薄弱部位有可能在上述切應(yīng)力作用下發(fā)生毀壞。所以零件在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡可能避免薄壁、深而窄的槽、銳邊、小而薄的凸臺等形狀。如圖5-13a所示結(jié)構(gòu)宜改成圖5-13b。圖5-14a脫模不便，改成5-14b圖結(jié)構(gòu)為妥。圖5-12壓坯脫模過程中的切應(yīng)力三、考慮粉末均勻填充及壓坯密度

密度均勻是壓坯質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。在壓制薄壁或截面上厚度差異較大的壓坯時，裝粉不易均勻，薄壁和尖角處難于充填粉末，引起壓坯密度很不均勻，燒結(jié)時易發(fā)生變形或開裂。壓坯的最小壁厚，取決于零件尺寸。一般偏心孔零件時最薄處壁厚t≥1mm（如圖5-15a所示）。設(shè)計圓柱體空心件最小壁厚規(guī)定為1.2mm；實際設(shè)計中，壁厚t與高度H有關(guān)，一般取H/t＜20（如圖5-15b）。零件結(jié)構(gòu)帶有尖角時，不利于裝粉、密度不易均勻、且模具制造困難、壽命低，宜將尖角改為圓弧。

四、考慮壓模強(qiáng)度及壽命主要應(yīng)考慮到壓模結(jié)構(gòu)上一些薄弱部位易于在壓制高壓下?lián)p壞。例如，機(jī)械加工中極易加工的倒角，在粉末冶金壓制時，成了模具的薄弱部位（尖角）而極易在壓制時損壞（如圖5-16a所示），宜改成5-16b圖所示結(jié)構(gòu)。

a)b)圖5-16倒角結(jié)構(gòu)的改進(jìn)第五節(jié)粉末冶金技術(shù)的新發(fā)展一、粉末制備1、快速冷凝技術(shù)：RST是霧化技術(shù)的發(fā)展。2、機(jī)械合金化；3、自蔓延高溫合成SHS；4、氣體霧化制粉。二、成形1、粉末注射成形；2、噴射沉積；3、大氣壓力固結(jié)

4、溫壓技術(shù)；5、流動溫壓工藝。三、燒結(jié)1、電場活化燒結(jié)；2、等離子體活化燒結(jié)；3、微波燒結(jié)；4、低溫?zé)Y(jié)。思考題：1、何謂粉末冶金？粉末冶金的主要工序有哪些？2、粉末冶金模具主要有哪幾種類型？3、常見粉末冶金材料有哪些？并指出下列牌號的含義

YG6XYT14YW1返回文檔原料粉末其它添加劑混合松裝燒結(jié)（石膏模）粉末澆注模壓成形預(yù)燒結(jié)燒結(jié)二次模壓二次燒結(jié)整形高溫?zé)Y(jié)鍛造拉絲燒結(jié)鍛造軋制擠壓冷等靜壓軋制擠壓燒結(jié)熱壓熱擠壓熱等靜壓后續(xù)處理（選擇）：浸漬熱處理電鍍機(jī)械加工粉末冶金材料、制品圖5-1粉末冶金材料或制品的工藝流程返回文檔a)填充粉料b)雙向壓坯c)上沖模復(fù)位d)頂出坯塊圖5-6雙向壓制粉末冶金坯塊工步示意圖返回文檔類別合金牌號化學(xué)成分（%）WCTiCTaC(NbC)Co其它鎢鈷類合金YG3XYG6XYG6AYG6YG8N96.593.592.094.091.0

＜0.5＜0.52

136668

鎢鈦鈷類合金YT5YT14YT3085.078.066.051430

1084

鎢鈦鉭(鈮)類合金（萬用合金）YW1YW284～8582～83663～43～468

碳化鈦鎳鉬合金YN1015621

Mo10Ni12表5-2常用硬質(zhì)合金的牌號及化學(xué)成分

注：摘自YB849—75《硬質(zhì)合金牌號》。

返回文檔用途分組代號硬質(zhì)合金牌號用途分組代號硬質(zhì)合金牌號P01YT30

YN10M20YW2P10YT15K01YG3XP20YT14K10YG6X

YG6AP30YT5K20YG6

YG6NM10TW1K30YG8

YG8N表5-3用途分組代號與硬質(zhì)合金牌號對照表

返回文檔a)b)圖5-10簡化槽的結(jié)構(gòu)返回文檔圖5-11避免多臺階零件a)b)a)b)返回文檔圖5-13避免小而薄的凸臺返回文檔圖5-14考慮方便脫模的結(jié)構(gòu)a)b)返回文檔圖5-15考慮壁厚均勻的改進(jìn)a)b)第6章非金屬材料的成形第一節(jié)高分子材料的成形

第二節(jié)工業(yè)陶瓷的成形第三節(jié)復(fù)合材料成形返回

由于非金屬材料與金屬材料在結(jié)構(gòu)和性能上有較大差異，其成形特點也不同，與金屬材料的成形相比，非金屬材料成形有以下特點:1、非金屬材料可以是流態(tài)成形，也可以是固態(tài)成形，成形方法靈活多樣，可以制成形狀復(fù)雜的零件。2、非金屬材料的成形通常是在較低溫度下成形，成形工藝較簡便。3、非金屬材料的成形一般要與材料的生產(chǎn)工藝結(jié)合。第一節(jié)高分子材料的成形一、工程塑料的成形工程塑料的主要特性有：1）密度??；2）耐腐蝕；3）良好的電絕緣性和較小的介電損耗；4）耐磨和減摩性好；5）良好的成形性。

塑料制品的主要不足之處在于：耐熱性差、強(qiáng)度、硬度較低、剛性和尺寸穩(wěn)定性差、易老化、易蠕變等，使其應(yīng)用受到一定限制。

（一）工程塑料的成形性能1、塑料形變與溫度的關(guān)系1）熱塑性塑料形變與溫度的關(guān)系形變與溫度的關(guān)系曲線如圖6-1所示，可分為玻璃態(tài)、高彈態(tài)、粘流態(tài)。圖6-1塑料的形變與溫度的關(guān)系

2）熱固性塑料在加熱加壓下狀態(tài)：熱固性塑料在加熱過程中存在穩(wěn)定態(tài)、塑化態(tài)、固態(tài)。如圖6-2所示。2、塑料的流變性能塑料在成形過程中、除少數(shù)工藝外，都要求塑料處于粘流態(tài)(或塑化態(tài))成形，塑料聚合物熔體是非牛頓流體(或稱粘流體)，其粘度隨流動中的剪切速率、溫度、壓力的變化而有較大的變化。如圖6-3是幾種常用塑料的粘度與溫度變化曲線。當(dāng)溫度一定時，塑料熔體流動剪切速率愈高，其粘度愈低。

圖6-2熱固性塑料受熱后的狀態(tài)圖6-3塑料粘度與溫度變化曲線3、塑料的成形工藝性

塑料的成形工藝性是塑料在成形加工中表現(xiàn)出的特有性質(zhì)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。1）流動性：塑料在一定的溫度和壓力下填充模具型腔的能力稱為塑料的流動性。

熱塑性塑料的流動性用熔融指數(shù)(又稱熔融流動率)表示，熔融指數(shù)越大，流動性也越好，熔融指數(shù)與塑料的粘度有關(guān)，粘度愈小熔融指數(shù)愈大，塑料的流動性也愈好。熱固性塑料的流動性指標(biāo)一般用拉西格流動性表示。

第一級：拉西格流動值為100～130mm，用于壓制無嵌件、形狀簡單的一般厚度塑件。第二級：拉西格流動值為131～150mm，用于壓制中等復(fù)雜程度的塑件。

第三級：拉西格流動值為151～180mm，用于壓制結(jié)構(gòu)復(fù)雜、型腔很深、嵌件較多的薄壁塑件，或用于傳遞（壓注）成形。2）收縮性：塑料制品從模具中取出冷卻到室溫后，發(fā)生尺寸收縮的特性稱為收縮性。塑料制件的成形收縮值可用收縮率表示:

——塑料收縮率；

——模具在室溫時的尺寸，單位為mm；

——塑件在室溫時的尺寸．單位為mm。3）結(jié)晶性：按照聚集態(tài)結(jié)構(gòu)的不同，塑料可以分為結(jié)晶型和無定型兩類。高聚物中晶區(qū)所占的比例稱為結(jié)晶度，結(jié)晶度大，塑料的硬度和剛度提高，力學(xué)性能和耐磨性增高，耐熱性、電性能及化學(xué)穩(wěn)定性亦有所提高；反之，結(jié)晶度低的，柔韌性、耐折性、伸長率及沖擊強(qiáng)度等則較大，透明度也較高。4）熱敏性和水敏性：熱敏性是指塑料對熱降解的敏感性，；水敏性是指塑料對水降解的敏感性，也稱吸濕性。5）毒性、刺激性和腐蝕性：成形加工塑料時，必須嚴(yán)格掌握工藝規(guī)程，防止有害氣體危害人體和腐蝕模具及加工設(shè)備。

除上述工藝性能外，還有吸氣性、粘膜性、可塑性、壓縮性、均勻性和相交聯(lián)傾向等。（二）注射成形

塑料注射成形又稱注塑成形或注射法，是熱塑性塑料成形的主要加工方法。生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)效率高，能一次成形空間幾何形狀復(fù)雜、尺寸精度高、帶有各種嵌件的塑料制品，適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)過程易于實現(xiàn)自動化。1、注射成形工藝過程

注射成形工藝過程是將塑料經(jīng)過預(yù)干燥處理，通過注射機(jī)的注射過程使塑料在模具中成形，開模后取出塑件并進(jìn)行后處理。

其中注射過程是獲得合格塑件的關(guān)鍵，完整的注射過程包括加料、塑化、注射、保壓、冷卻定型和脫模等幾個步驟。

注射成形的工藝條件主要有溫度、壓力和時間等。1）溫度：在注射成形時需控制的溫度有料筒溫度、噴嘴溫度、模具溫度等。2）壓力：包括塑化壓力和注射壓力兩種。塑化壓力又稱背壓，是注射機(jī)螺桿頂部熔體在螺桿轉(zhuǎn)動后退時受到的壓力。注射壓力是指柱塞或螺桿頭部注射時對塑料熔體施加的壓力。3）時間：注射時間是一次注射成形所需的時間，又稱成形時間。2、注射機(jī)與模具1）注射機(jī)：是注射成形的主要設(shè)備，按其外形可分為立式、臥式、角式三種。基本由注射系統(tǒng)、合模鎖模系統(tǒng)、操作控制系統(tǒng)三部分組成；如圖6-4所示。2）注射模：注射成形模具是注射成形工藝的主要工藝裝備，稱為注射模。注射模一般由定模部分和動模部分組成，如圖6-5所示。根據(jù)模具上各種零部件的作用，塑料注射模一般有以下幾部分：成形部分：組成模具型腔的零件，主要由凸模、凹模、型芯、嵌件和鑲塊等組成。澆注系統(tǒng)：熔融塑料從噴嘴進(jìn)入模具型腔流經(jīng)的通道稱為澆注系統(tǒng)。它一般由主流道、分流道、澆口和沖料井等組成。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)：為了使動模與定模在合模時能準(zhǔn)確對中，以及防止推件板歪斜而設(shè)置的機(jī)構(gòu)。主要有導(dǎo)柱、導(dǎo)套等。

側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)：塑件的側(cè)向有凹凸形狀的孔或凸臺時，在塑件被推出的必須先拔出側(cè)向凸模或抽出側(cè)向型芯。側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)一般由活動型芯、鎖緊楔、斜導(dǎo)柱等組成。推出機(jī)構(gòu)：又稱脫模機(jī)構(gòu)。它是在開模時將塑件推出的零部件。主要有推板、推桿、主流道拉料桿等組成。在注射模上還有加熱、冷卻系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)等。

（三）模壓成形模壓成形又稱壓縮成形、壓塑成形，是塑料成形加工中較傳統(tǒng)的工藝方法。主要用于熱固性塑料。與擠塑和注塑相比，壓塑設(shè)備、模具和生產(chǎn)過程控制較為簡單，并易于生產(chǎn)大型制品，但生產(chǎn)周期長、效率低，較難實現(xiàn)自動化，工人勞動強(qiáng)度大，難于成形厚壁制品及形狀復(fù)雜的制品。

1、模壓成形工藝過程：模壓成形工藝是將經(jīng)過預(yù)制的熱固性塑料原料，直接加入敞開的模具加料室，然后合模，并對模具加熱加壓，塑料在熱和壓力的作用下呈熔融流動狀態(tài)充滿型腔，隨后由于塑料分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)逐漸硬化成形。工藝過程為：預(yù)壓成形和預(yù)熱處理——加料——閉模加熱加壓——塑化——排氣和保壓硬化——脫模取出塑件——清理模具和對塑件后期處理。

為了使模壓成形順利進(jìn)行，關(guān)鍵應(yīng)控制好成形溫度和壓力。2、模壓設(shè)備及模具主要設(shè)備是液壓機(jī)，它由機(jī)架（包括上下橫梁、立柱、機(jī)座等）、活動橫梁、工作液壓缸、頂出機(jī)構(gòu)、液壓傳動和電器控制系統(tǒng)等部分組成，如圖6-6所示。

模壓成形模具如圖6-7所示。與注射模不同的是，模壓模沒有澆注系統(tǒng)，只有一段加料室。注射成形模具處于閉合狀態(tài)成形，而模壓模成形是靠凸模對凹模中的原料施加壓力，使塑料在型腔內(nèi)成形。因此，模壓模成形零件的強(qiáng)度要比注射模高。（四）其他成形方法1、傳遞成形:

傳遞成形又稱壓注成形，它是在模壓成形的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的熱固性塑料成形方法。其工藝類似于注射成形，所不同的是塑料在模具的加料室內(nèi)塑化，再經(jīng)過澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔，而注射成形是在注射機(jī)料筒內(nèi)塑化。傳遞成形所用設(shè)備與壓塑成形相同，不同的是所需壓力比壓塑成形的壓力大。傳遞成形模具如圖6-8所示。

工藝過程為：預(yù)處理——閉?！恿稀訜彳浕?若是下加料室應(yīng)先加料，后閉模加熱)，——柱塞擠壓熔融塑料擠入型腔——繼續(xù)受熱受壓而固化——開模清理。傳遞成形的優(yōu)點：成形周期短；塑件飛邊小，易于清理；能成形薄壁多嵌件的復(fù)雜塑料制品；塑件的精度和質(zhì)量較壓塑件高，但加料室內(nèi)總會留有余料，塑料損耗較大；模具結(jié)構(gòu)較壓塑模復(fù)雜，制造成本較高。2、擠出成形擠出成形也稱為擠塑成形或吹塑成形，是熱塑性塑料的重要生產(chǎn)方法之一，主要用于生產(chǎn)棒、管等型材和薄膜等，也是中空成形的主要制坯方法。擠出成形一般由擠出機(jī)、擠出模具、牽引裝置、冷卻定型裝置、切割或卷曲裝置、控制系統(tǒng)組成。如圖6-9所示。

工藝過程總體可分為兩個階段：第一階段是使固態(tài)塑料塑化(即使塑料轉(zhuǎn)變成粘流態(tài))，并在加壓情況下使其通過特殊形狀的口模而成為截面與口模形狀相似的連續(xù)體；第二階段是用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒ㄊ箶D出具有粘流態(tài)的連續(xù)體轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)的連續(xù)體，即得到所需型材或制品。如圖6-10是擠出中空吹塑成形過程及擠出吹塑模具。3、吸塑成形吸塑成形也稱真空成形。成形時將熱塑性塑料板材或片材夾持起來，固定在模具上，用輻射加熱器加熱，當(dāng)加熱到軟化溫度時，用真空泵抽去板材與模具之間的空氣，在大氣壓力作用下，板材拉伸變形貼合到模具表面，冷卻后定形成為制品。吸塑成形生產(chǎn)設(shè)備簡單，效率高，模具結(jié)構(gòu)單、效率高，能加工大尺寸的薄壁塑件，生產(chǎn)成本低。

常見的吸塑成型方法有凹模真空成形、凸模真空成形、凹凸模真空成形等方法。凸模真空成形方法如圖6-11所示。一般用于內(nèi)表面精度要求較高。有凸起形狀的薄壁塑件，凸模真空成形方法較凹模真空成形方法塑件壁厚稍均勻。吸塑成形可用于包裝制品，如藥品包裝、一次性餐盒、電子產(chǎn)品如鈕扣電池包裝等。常用的材料為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、ABS、聚碳酸酯等材料。4、反應(yīng)注射成形反應(yīng)注射成形把兩種發(fā)生反應(yīng)的塑料原料分別加熱軟化后，由計量系統(tǒng)進(jìn)入高壓混合器經(jīng)混合發(fā)生塑化反應(yīng)，再注射到模具型腔中，它們在型腔中繼續(xù)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且伴有膨脹、固化的加工工藝。

適合加工聚氨酯、環(huán)氧樹脂等熱固性塑料，也可以用于生產(chǎn)尼龍、ABS、聚酯等熱塑性塑料。例如，轎車儀表盤、方向盤、飛機(jī)和汽車的座椅及椅墊、家具和鞋類、仿大理石浴缸浴盆等。二、橡膠材料的成形（一）橡膠的壓制成形1、壓制成形工藝流程：

塑煉——混煉——制坯——片材、管材、型材——裁切——模壓硫化——修邊——檢驗——成品。關(guān)鍵工序：1）塑煉：在一定的溫度下利用機(jī)械擠壓、輥軋等方法，使生膠分子鏈斷鏈，使其由強(qiáng)韌的彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿彳?、具有可塑性的狀態(tài)的加工工藝過程。2）混煉：為了提高橡膠制品的使用性能，改進(jìn)橡膠的工藝性能和降低成本，將各種配合劑混入生膠中，制成質(zhì)量均勻的混煉膠的工藝過程。3）模壓硫化：它包括加料、閉模、硫化、起模和模具清理等步驟。膠料經(jīng)閉模加熱加壓后成形，經(jīng)過硫化使膠料分子交聯(lián)，成為具有高彈性的橡膠制品。2、壓制工藝橡膠壓制成形工藝的關(guān)鍵是控制模壓硫化過程。硫化過程控制的主要參數(shù)是硫化溫度、壓力和時間等。1）硫化溫度：是橡膠發(fā)生硫化反應(yīng)的基本條件。硫化溫度高，硫化速度快，生產(chǎn)效率就高。但是硫化溫度過高會使橡膠高分子鏈裂解，從而使橡膠的強(qiáng)度、韌度下降，因此硫化溫度不宜過高。

2）硫化時間：在硫化過程中，硫化膠的各項物理、力學(xué)性能達(dá)到或接近最佳點時，此種硫化程度稱為正硫化或最宜硫化。在一定溫度下達(dá)到正硫化所需的硫化時間稱為正硫化時間，一定的硫化溫度對應(yīng)有一定的正硫化時間。硫化時間決定硫化程度，通常制品的尺寸越大或越厚，所需硫化的時間越長。3）硫化壓力：為使膠料能夠流動充滿型腔，并使膠料中的氣體排出，應(yīng)有足夠的硫化壓力。增加壓力能提高橡膠的力學(xué)性能，延長制品的使用壽命。但是，過高的壓力會加速分子的降解作用，反而會使橡膠的性能降低。對硫化壓力的選取應(yīng)考慮膠料的配方、可塑性、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)等因素。3、壓制模具橡膠壓制模與一般塑料壓塑模結(jié)構(gòu)相同。但橡膠模有自身特殊的要求,在設(shè)計時要注意：1）測溫孔：硫化溫度的誤差應(yīng)控制在+2℃范圍，在壓制模型腔附近必須設(shè)置測溫孔。2）流膠槽：由于在加料時一般有5%～10%的余量，為保證制品精度，在型腔周圍設(shè)置流膠槽，使多余的膠料排出。

（一）橡膠注射成形1、橡膠注射成形工藝過程

橡膠注射成形是在專門的橡膠注射機(jī)上進(jìn)行的。橡膠注射成形的工藝過程主要包括膠料的預(yù)熱塑化、注射、保壓、硫化、脫模和修邊等工序。2、注射成形工藝條件：注射成形工藝條件主要有料筒溫度、注射溫度、注射壓力、模具溫度和成形時間。1）料筒溫度：膠料在料筒中加熱塑化，在一定溫度范圍內(nèi)，提高料筒溫度可以使膠料的粘度下降，流動性增加，有利于膠料的成形。

2）注射溫度：膠料除受料筒的加熱外，在注射過程中還受到摩擦熱，故膠料的注射溫度均高于料筒溫度。注射溫度高硫化時間短，易出現(xiàn)焦燒。因此在不產(chǎn)生焦燒的情況下，盡可能使溫度接近模具溫度。3）注射壓力：注射時螺桿或柱塞施于膠料單位面積的力。注射壓力大，有利于膠料充模和硫化。4）模具溫度：在注射成形中，由于膠料在充型前已經(jīng)具有較高的溫度、充型之后能迅速硫化，表層與內(nèi)部的溫差小，故模具溫度較壓制成形的高。5）成形時間：是指完成一次成形過程所需時間。它是動作時間與硫化時間之和。

（三）壓延成形壓延成形是利用一對或數(shù)對相對旋轉(zhuǎn)的加熱滾筒，使物料在滾筒間隙被壓延而連續(xù)形成一定原度和寬度的薄型材料。壓延機(jī)的主體是一組加熱的輥簡，按輥筒數(shù)目可分為兩輥、三輥或更多；以排列方式分為I型、倒L則、L型、Z型、T型、M型等。壓延機(jī)的不同輥筒排列方式及壓延過程如圖6-12所示。在壓延過程中，必須協(xié)調(diào)輥溫和轉(zhuǎn)速，控制每對輥的速比，保持一定的輥隙存料量，調(diào)節(jié)輥間距，以保證產(chǎn)品外觀及有關(guān)性能。如在最后一對輥間同時通過已經(jīng)處理的紙張或織物，使熱的塑料或橡膠膜片在輥筒壓力下與這些基材貼合在一起，可制造出復(fù)合制品。如人造革、地板革、壁紙等。第二節(jié)工業(yè)陶瓷的成形一、工業(yè)陶瓷成形基礎(chǔ)區(qū)別傳統(tǒng)陶瓷新型陶瓷原料天然礦物原料人工精制合成原料（氧化物和非氧化物兩大類）成型注漿、可塑成型為主注漿、壓制、熱壓注、注射、軋膜、等靜壓成型為主燒結(jié)溫度一般在1350℃以下，燃料以煤、油、氣為主結(jié)構(gòu)陶瓷常需1600℃左右高溫?zé)Y(jié)；功能陶瓷需精確控制燒結(jié)溫度。燃料以電、氣、油為主加工一般不需加工常需切割、打孔、研磨和拋光性能以外觀效果為主以內(nèi)在質(zhì)量為主，常呈現(xiàn)耐溫、耐磨、耐腐蝕和各種特殊性能用途炊、餐具、陳設(shè)品主要用于宇航、能源、冶金、交通、電子、家電等行業(yè)表6-1傳統(tǒng)陶瓷和新型陶瓷的主要區(qū)別二、陶瓷制品的生產(chǎn)過程陶瓷制品的生產(chǎn)過程主要包括坯體成形前的坯料準(zhǔn)備、坯體成形、燒結(jié)及坯體的后續(xù)加工等內(nèi)容。

1、坯體成形前的準(zhǔn)備首先是利用物理、化學(xué)等方法對粉料進(jìn)行處理獲得所需要規(guī)格的粉體；然后按照瓷料的成分，將各種原料進(jìn)行稱量配料，配料后根據(jù)不同的成形方法，混合制備成不同形式的坯料。2、坯體成形：成形是將坯料制成具有一定形狀和規(guī)格的坯體?？刹捎脻沧⒎ǔ尚?、擠壓成形、壓制成形。3、燒結(jié)：燒結(jié)是對成形坯體進(jìn)行低于熔點的高溫加熱，使其內(nèi)部的粉體產(chǎn)生粘結(jié)，經(jīng)過物質(zhì)遷移導(dǎo)致致密化和高強(qiáng)度的過程。4、后繼加工陶瓷經(jīng)成形、燒結(jié)后，還可根據(jù)需要進(jìn)行后續(xù)精密加工，使之符合表面粗糙度、形狀、尺寸等精度要求，如磨削加工、研磨與拋光、超聲波加工、激光加工甚至切削加工等。三、陶瓷成形方法

陶瓷制品的成形，就是將坯料制成具有一定形狀和規(guī)格的坯體。成形方法主要有澆注成形、壓制成形、可塑法成形等。（一）澆注成形澆注成形是將陶瓷原料粉體懸浮于水中制成料漿，然后注入模型內(nèi)成形。坯體的形成主要有注漿成形、凝膠注模成形等方式。1、注漿成形是將陶瓷懸浮料漿注入多孔質(zhì)模型內(nèi)，借助模型的吸水能力將料漿中的水吸出，從而在模型內(nèi)形成坯體，其工藝過程包括懸浮料漿制備、模型制備、料漿澆注、起模取件、干燥等階段。

1）懸浮料漿的制備料漿是陶瓷原料粉體和水組成的懸浮液，料漿應(yīng)具有良好的流動性，足夠小的粘度，盡可能少的含水量，弱的觸變性(靜止時粘度變化小),良好的穩(wěn)定性(懸浮性)及良好的滲透(水)性等性能。2）注漿方法：

實心注漿：如圖6-13a所示。料漿注入模型后，料漿中的水分同時被模型的兩個工作面吸收，注件在兩模之間形成，沒有多余料漿排出。

空心注漿：如圖6-13b所示。料漿注入模型后，由模型單面吸漿，當(dāng)注件達(dá)到要求的厚度時，排出多余料漿而形成空心注件。

強(qiáng)化注漿：在注漿過程中，人為地對料漿施加外力，以加速注漿過程進(jìn)行，提高注漿速度，使坯體致密度與強(qiáng)度得到提高。強(qiáng)化注漿法有真空注漿、離心注漿和壓力注漿等，如圖6-13c所示的離心注漿。2、凝膠注模成形凝膠注模成形是二十世紀(jì)九十年代初發(fā)展起來的新工藝。工藝過程如下：調(diào)制高固相含量的濃懸浮料漿——加聚合固化引發(fā)劑并與料漿混合均勻——注入無吸水性的模型內(nèi)——有機(jī)單體交聯(lián)聚合成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使?jié)鈶腋×蠞{在模型內(nèi)原位固化成形。

（二）壓制成形

壓制成形是將經(jīng)過造粒的粒狀陶瓷粉料，裝入模具內(nèi)直接在壓力的作用下而成形的方法。1、造粒造粒即制備壓制成形所用的坯料，它是在陶瓷原料細(xì)粉中加入一定量的塑化劑制成粒度較粗、含一定水分、具有良好流動性的團(tuán)粒。2、壓制方法：壓制方法主要有干壓成形、等靜壓成形和熱壓燒結(jié)成形等。1）干壓成形：將團(tuán)粒松散裝人模具內(nèi)，在壓機(jī)柱塞施加的外壓力作用下，形成較致密的具有一定形狀、尺寸的壓坯，然后卸模脫出坯體。

干壓成形有單向加壓與雙向加壓兩種方式，由于成形壓力是通過松散粉粒的接觸來傳遞的，在此過程中產(chǎn)生的壓力損失會造成坯體內(nèi)壓力分布的不均勻，從而造成壓坯內(nèi)密度分布不均勻，如圖6-14所示。2）等靜壓成形是利用液體或氣體介質(zhì)均勻傳遞壓力的性能，把陶瓷粒狀粉料置于有彈性的軟模中，使其受到液體或氣體介質(zhì)傳遞的均衡壓力而被壓實成形的方法。

冷等靜壓成形：是在室溫下，采用高壓液體傳遞壓力的等靜壓成形，根據(jù)使用模具不同，又分為濕式等靜壓成形和干式等靜壓成形兩種，如圖5-15所示。

熱等靜壓成形：在高溫下，采用惰性氣體代替液體作壓力傳遞介質(zhì)的等靜壓成形，是在冷等靜壓成形與熱壓燒結(jié)的工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，又稱熱等靜壓燒結(jié)。3）熱壓燒結(jié)：是將干燥粉料充填入石墨或氧化鋁模型內(nèi)，再從單軸方向邊加壓邊加熱，使成形與燒結(jié)同時完成，如圖6-16所示。（三）其他成形方法1、擠壓成形：是將經(jīng)真空煉制的可塑泥料置于擠制機(jī)(擠坯機(jī))內(nèi)，便可擠壓出各種形狀、尺寸的坯體。2、注射成形：是將陶瓷粉和有機(jī)粘結(jié)劑混合后，加熱混煉并制成粒狀粉料，經(jīng)注射成形機(jī)，在130℃～300℃溫度下注射到金屬模腔內(nèi)，冷卻后粘結(jié)劑固化成形，脫模取出坯體。3、流延、軋膜成形：用于陶瓷薄膜坯的成形，1）流延成形：如圖6-17所示，將料漿加入流延機(jī)的料斗中、料漿從料斗下部流至向前移動著的塑料薄膜載體(傳送基帶)上，用刮刀控制厚度。再經(jīng)烘干室烘干，形成具行一定塑性的坯膜，切成一定長度疊放或卷軸待用。然后將坯膜按所需形狀進(jìn)行切割、沖片或打孔，形成坯件。2）軋膜成形：是將陶瓷粉料與一定量的有機(jī)粘結(jié)劑和溶劑混合拌勻后，通過如圖6-18所示的兩個相向旋轉(zhuǎn)、表面光潔的軋輥間隙。反復(fù)混煉粗軋、精軋，形成光滑、致密而均勻的膜層，稱為軋坯帶。軋好的坯帶需在沖片機(jī)上沖切形成一定形狀的坯件。

第三節(jié)復(fù)合材料成形一、復(fù)合材料成形特點1）材料的復(fù)合過程與制品的成形過程同時完成；2）復(fù)合材料具有的可設(shè)計性以及材料和制品一致性的特點，都是由不同的成形工藝賦予的，因此應(yīng)當(dāng)根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)形狀和性能要求來選擇成形方法。復(fù)合材料的成形工藝主要取決于復(fù)合材料的基體?！闱闆r下，其基體材料的成形工藝方法也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、晶須及短纖維為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。

二、復(fù)合材料成形技術(shù)（一）樹脂基復(fù)合材料成形1、熱固性樹脂基復(fù)合材料的成形熱固性樹脂基復(fù)合材料以熱固性樹脂為基體，以無機(jī)物、有機(jī)物為增強(qiáng)材料。1）手糊成形：該法以手工作業(yè)為主，其工藝流程如下：樹脂基體配制增強(qiáng)材料裁剪模具涂脫模劑干燥手糊成形脫模修整固化制品

手糊成形可用于制造船體、儲罐、儲槽、大口徑管道、風(fēng)機(jī)葉片、汽車殼體、機(jī)翼、火箭外先等大中型制件。2）噴射成形：該法是將調(diào)配好的樹脂膠液與短切纖維通過噴射機(jī)的噴槍均勻噴射到模具上沉積、每噴一層，即用棍子滾壓，使之壓實、浸漬并排出氣泡，再繼續(xù)噴射，直至完成坯件制作，最后固化成制品，如圖6-19所示。噴射法可用于成形船體、容器、汽車車身、機(jī)器外罩、大型板等制品。3）鋪層法成形：用手工或機(jī)械手，將預(yù)浸材料(將連續(xù)纖維或織物、布浸漬樹脂，烘干而成的半成品材料，如膠布、無緯布、無緯帶等)按預(yù)定方向和順序在模具內(nèi)逐層鋪貼至所需厚度(或?qū)訑?shù))，獲得鋪層坯件，然后將坯件裝袋，經(jīng)加熱加壓固化，脫模修整獲得制品。鋪層坯件的加溫加壓固化方法通常有真空袋法、壓力袋法、熱壓罐法等，如圖6-20所示。4）纏繞法成形：是采用預(yù)浸紗帶、預(yù)浸布帶等預(yù)浸料，或?qū)⑦B續(xù)纖維、布帶浸漬樹脂后，在適當(dāng)?shù)睦p繞張力下，按一定規(guī)律纏繞到一定形狀的芯模上至一定厚度，經(jīng)固化脫模獲得制品的一種方法。如圖6-21所示。5）模壓成形：模塑料、預(yù)浸料以及纏繞在芯模上的纏繞坯料等在金屬模具中，在壓力和溫度作用下經(jīng)過塑化、熔融流動、充滿模腔成型固化而獲得制品。模壓成形工藝按成形方法可分為壓制模壓成形、壓注模壓成形與注射模壓成形。6）層壓成形：將紙、棉布、玻璃布等片狀增強(qiáng)材料，在浸膠機(jī)中浸漬樹脂，經(jīng)干燥制成浸膠材料，然后按層壓制品的大小，對浸膠材料進(jìn)行裁剪，并根據(jù)制品要求的厚度(或質(zhì)量)計算所需浸膠材料的張數(shù)，逐層疊放在多層壓機(jī)上，進(jìn)行加熱層壓固化，脫模獲得層壓制品。

7）離心澆注成形：利用筒狀模具旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將短切纖維連同樹脂同時均勻噴灑到模具內(nèi)壁形成坯件，或先將短切纖維氈鋪在筒狀模具的內(nèi)壁上，再在模具快速旋轉(zhuǎn)的同時，向纖維層均勻噴灑樹脂液浸潤纖維形成坯件，坯件達(dá)所需厚度后通熱風(fēng)固化。8）拉擠成形：將浸漬過樹脂膠液的連續(xù)纖維束或帶，在牽引機(jī)構(gòu)拉力作用下，通過成形模定形，再進(jìn)行固化，連續(xù)引拔出長度不受限制的復(fù)合材料管、棒、方形、工字形、槽形、以及非對稱形的異形截面等型材。2、熱塑性樹脂基復(fù)合材料的成形熱塑性樹脂基復(fù)合材料成形過程主要由加熱熔融、流動成形和冷卻硬化三個階段組成。已成形的坯件或制品，再加熱熔融后還可以二次成形。粒子及短纖維增強(qiáng)的熱塑性樹脂基復(fù)合材料可采用擠出成形、注射成形和模壓成形，其中，擠出成形和注射成形占主導(dǎo)地位。

（二）金屬基復(fù)合材料成形金屬基復(fù)合材料是以金屬為基體，以纖維、晶須、顆粒、薄片等為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。1、顆粒增強(qiáng)金屬復(fù)合材料成形1）粉末冶金法；2）鑄造法：一邊攪拌金屬或合金熔融體，一邊逐步投入增強(qiáng)體，使其分散混合，形成均勻的液態(tài)金屬基復(fù)合材料，然后采用壓力鑄造、離心鑄造和熔模精密鑄造等方法形成金屬基復(fù)合材料。

3）加壓浸漬：將顆粒、短纖維或晶須增強(qiáng)體制成含一定體積分?jǐn)?shù)的多孔預(yù)成形坯體，將預(yù)成形坯體置于金屬型腔的適當(dāng)位置，澆注熔融金屬并加壓，使熔融金屬在壓力下浸透預(yù)成形坯體，冷卻凝固形成金屬基復(fù)合材料制品。2、纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料成形1）擴(kuò)散結(jié)合法：按制件形狀及增強(qiáng)方向要求，將基體金屬箔或薄片，以及增強(qiáng)纖維裁剪后交替鋪疊，然后在低于基體金屬熔點的溫度下加熱加壓并保持一定時間，基體金屬產(chǎn)生蠕變和擴(kuò)散，使纖維與基體間形成良好的界面結(jié)合，獲得制件。如圖6-22為擴(kuò)散結(jié)合法示意圖。2）熔融金屬滲透法：在真空或惰性氣體介質(zhì)中，使排列整齊的纖維束之間浸透熔融金屬，如圖6-23所示。3）等離子噴涂法。在惰性氣體保護(hù)下，等離子弧向排列整齊的纖維噴射熔融金屬微粒子。3、層合金屬基復(fù)合材料的成形層合金屬基復(fù)合材料是由兩層或多層不同金屬相互緊密結(jié)合組成的材料。其成形方法有軋合、雙金屬擠壓、爆炸焊合等。

1）軋合：將不同的金屬層通過加熱、加壓軋合在一起，形成整體結(jié)合的層壓包覆板。

2）雙金屬擠壓：將由基體金屬制成的金屬芯，置于由包覆用金屬制成的套管中，組裝成擠壓坯，在一定壓力、溫度條件下擠壓成帶無縫包覆層的線材、棒材、矩形和扁型材等。3）爆炸焊合：這是一種焊接方法，利用炸藥爆炸產(chǎn)生的爆炸力使金屬疊層間