材料成型设备及控制 第七章
材料成形装备及自动化材料成形装备及自动化ce
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常见的金属材料热加工成形的主要装备
A、铸造成形
1）重力作用下的铸造 砂型铸造：各类造型机、制芯机、铸型输送机及辅助装备、落砂机、 砂处理设备、清理设备等
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常见的金属材料热加工成形的主要装备
A、铸造成形
1）重力作用下的铸造
金属型铸造：金属型铸造机
组合成有机的联合体，用各种控 制装置和执行机构进行控制，协 调各台设备（或各工序）的动作， 校正误差、检验质量，使生产全 过程按照人们的要求自动实现， 并尽量减少人为的操作与干预。
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2) 工业自动化系统一般由如下部分组成
自动化生产中应用的系统一般包括： 自动机床； 物料自动搬运系统； 自动装配机； 流水生产线； 信号检测数据采集系统； 计算机过程控制系统； 支持制造活动用来收集数据、进行规划和做出
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1. 材料的分类
① 金属材料：钢铁、铜合金、铝合金、镁合金等 ② 有机高分子材料：塑料、树脂、橡胶等。 ③ 无机非金属材料：几乎包括除金属材料、高分子材料以外的
所有材料，主要有：陶瓷、玻璃、胶凝材料（水泥、石灰和 石膏等）、混凝土、耐火材料、天然矿物材料等。 ④ 复合材料：“由两个或两个以上独立的物理相，包括粘结材 料（基体）和粒料、纤维或片状材料所组成的一种固体产 物”。复合材料的组成分为两大部分：基体与增强材料。 ⑤ 材料还可以根据其性能特征、用途、状态等分类。如下表：
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结构材料
力学性能 （建筑、机器等）
1. 材料的分类
材料的分类
等静压成形
第二节 成形方法的分类与选择
一、分类 1、注浆成形法 热注（加石蜡，加热，钢模） 冷注（加水、石膏模、塑料模） 2、可塑成形法
手工、滚压、旋压、挤压、塑压等 3、压制成形法
等静压、干压、半干压
二、方法的选择 1、产品形状 扁平板状：压制 简单回转体：可塑 复杂体，产量少，注浆 2、坯料的工艺性能
（五） 热浆注浆
在模型两端设置电极，泥浆注满后，接通电 源，利用泥浆中的电解质导电来加热泥浆，把泥 浆温度提高到50℃左右，降低泥浆粘度，提高吸 浆速度。泥浆温度从15℃提高到55℃，粘度降低 50-60%，注浆成型速度提高32-42%。
四、热压铸（注）成形
将含有石蜡的浆料在一定的温度和压力下注入金属模中， 待坯体冷却凝固后再脱模的成型方法。
量），环境友好，防尘，防噪音，无其它污染。
第一节 器形的合理设计
1、满足使用或者研究要求 2、各部分应当平衡（厚度、重心） 厚度不一致则干燥与烧成时间延长 重心偏则有可能在干燥与烧成过程中倾倒 3、避免曲率变化过大
容易引起应力集中Biblioteka 干燥和烧成收缩不一致）器形设计主要由艺术家、设计师完成，作为工 程师应当从工艺的角度提出要求，最终将综合考虑 各种因素进行设计。
钢模温度决定冷却速度，通常壁薄，形状复杂的产品、 钢模温度应当较高，壁厚、形状简单的制品钢模温度可低些， 一般为20-30˚C之间。否则快速冷却会造成冷却不均匀而开 裂或变形。
（三）压力注浆
高压 大于0.2MPa（至7MPa） 中压 0.1-0.2MPa 微压 0.05MPa 1MPa=106N/㎡ 0.05x106=5x103kg/㎡=5m水柱
设泥浆密度为1.7时，达到0.05MPa压力的高 度为2.94m,约一层楼高，很多企业将注浆的泥浆池 建在注浆生产线的上一层就是为了实现微压注浆。
第七章 成型物料的配制-高分子基础概论-北京化工大学-刘颖,信春玲课件
聚四氟乙烯（ PTFE）：
2） 性质： 出色的耐热、耐寒能力（-180～+260℃长期使 用）；摩擦系数极低，有自润滑效果；化学稳定性 极佳，俗称“塑料王”；极好的电绝缘性和介电性； 但强度低，抗蠕变性较差，尺寸稳定性差，不易加 工成型。
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3）应用： 主要用于轴承、垫圈等自润滑材料及密封 材料；高温电缆绝缘材料、电器元件；化工管 道及零件；不粘锅涂层，医用材料等。
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聚氨酯（ PU-polyurethane ）：
3）应用：
聚氨酯弹性体用作滚筒、传送带、软管、汽车零件、鞋 底、合成皮革、纤维、电线电缆和医用人工脏器等； 交联热固性PU可制作软质泡沫体用于车辆、居室 、服 装的衬垫 ，硬质泡沫体用作隔热 、吸音、包装、绝缘 以及低发泡合成木材； 涂料用于高级车辆、家具、木和金属防护，水池水坝和 建筑防渗漏材料，以及织物涂层等。 胶粘剂对金属、玻璃、陶瓷、皮革、纤维等都有良好的 粘着力。此外聚氨酯还可制成乳液、磁性材料等。
零件，医用材料
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聚丙烯（ PP-polypropylene)）：
——CH2—CH—— ［ ］ │ CH3
1） 结构单元：
无毒、无嗅、半透明蜡状固体，等规 立构结晶性材料，结晶度及结晶结构会影 响其力学性能及透明度。 分子极性比聚乙烯大。
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2）性质：
密度小（0.90左右），吸水性低。 力学性能（强度、模量等）高于聚乙烯，但室温 及低温冲击性差，耐寒性差。 耐热性高，熔点为165～170℃，制品可在 100℃以上进行消毒灭菌。 粘度低，好加工。 化学稳定性好，耐浓度低的酸碱，但不耐芳香族 和氯化烃溶剂。 介电常数较高，可用作受热电气绝缘件，介电强 度较高，适用作电器零件。 耐紫外线和耐候性不好，需加入稳定剂。 18 易燃烧。
《复合材料工艺与设备》 第七章 缠绕成型工艺
1、具有经抛光的高精度表面； 2、具有锥度，不小于1/1000(便于脱模)。
7.2.3 芯模设计 P165～169 自学
第七章 缠绕成型工艺
7.3 缠绕规律
7.3.1 概述 7.3.1.1 缠绕规律的内容
课件
所谓缠绕规律是描述纱片均匀、稳定、连续、排布在芯模表面,以 及芯模与导丝头间运动关系的规律。 对缠绕线形的两点要求： （1）纤维既不重合又不离缝，均匀连续布 满芯模表面。
第七章 缠绕成型工艺
7.1.3 缠绕工艺的现状及发展
课件
7.1.3 缠 绕 工 艺 的 现 状 及 发 展
发展方向:高性能材料和功能材料,主要用于高科技领域;军工使用转 向民用；提高自动控制水平，提高生产效率；降低生产成本。
作业：1、干法缠绕、湿法缠绕的特点分别是什么？ 2、缠绕制品的优点是什么？ 3、缠绕制品比强度高的原因是什么？
7.2.1 7.2.1 芯 模 材 料
导热系数对产品固化度的影响； 芯模中水份对产品固化的影响。 7.2.1.3 选择芯模材料应注意的问题 1～4 2.2 芯模的结构形式 7.2.2.1 实心或空心整体式芯模 采用易敲碎的材料或可溶性的盐类。 7.2.2.2 组合式芯模 分瓣式、隔板式、捆扎式、框架装配式，
第七章 缠绕成型工艺
（2）螺旋缠绕 定义： 芯模绕自轴匀速转动，导丝头以特定速度沿芯模轴线方向往复 运动的缠绕方式称螺旋缠绕。
课件
7.3 7.3 缠 绕 规 律
此缠绕方式不仅可以 缠绕圆筒段，而且缠绕端 头(封头)。图7-17。 纤维缠绕轨迹： 由圆筒上的螺旋线 和封头上与极孔相切的 空间曲线组成。
2）在出现与起始切点位置相邻的切点以前，极孔上已经出现了两个或两 个以上切点，即时序相邻切点位置不相邻，这种缠绕线形称为多切点线型。
无机非金属---第七章 粉体成型技术基础
②流动性 它是指50g粉末在粉末流动仪中自由下 降至流完后所需的时间。 时间愈短，流动性愈好。 流动性好的粉末有利于快速连续装粉 及复杂零件的均匀装粉。
③压制性 包括压缩性与成形性。 压缩性的好坏决定压坯的强度与密度， • 通常用压制前后粉末体的压缩比表示。 • 粉末压缩性主要受粉末硬度、塑性变形 能力与加工硬化性决定。 • 经退火后的粉末压缩性较好。
酸镁、石蜡、树脂等。
用量在粉料重的1%以下
（b）增加粉料颗粒之间的粘结作用，这类添加
物又称粘合剂；
采用有机粘合剂，如聚乙烯醇水溶液(浓度7%，
用量为粉料重的5~15%)、聚苯溶液(聚苯乙烯
30%，甲苯或二甲苯70%，用量为粉料重的
8~15%)、石蜡(用量为粉料重的4~7 %)、淀粉
水溶液等。金属陶瓷生产中常用橡胶的汽油溶
双向加压
单向加压
④加压速度和时间。
加压速度过快会使坯体出现分层，坯 体的表面致密中间松散，坯体中会存在许 多气泡。 因此，加压速度宜缓，而且要有一定 的保持压力的时间。
⑤添加剂的选用 （a）减少粉料颗粒间及粉料与模壁之间的 摩擦，这种添加物又称润滑剂； 压制先进材料时可采用含极性官能团的有
机物作润滑剂，如油酸、硬脂酸锌、硬脂
液(浓度9~11%)、甘油酒精溶液、石蜡汽油溶
液、樟脑酒精溶液等作为粘合剂。
（c）促进粉料颗粒吸附、湿润或变形，通 常采用表面活性物质。
• 干压成型生产效率高、生产周期短、工艺简 单、易于实现机械自动化、成型尺寸精度高、 制品烧成收缩率小、不易变形，适用于圆形、 片状等简单几何形状的坯件成型。 • 干压成型对模具加工质量和精度的要求较高。 • 有些成型的坯件有明显的各向异性等，是干 压成型应注意的问题。 • 需要一定功率的加压设备，不适合于形状复 杂的陶瓷制品的成型。
七章中空成型.ppt
中空吹塑用原料
塑料工艺
• 用于中空吹塑的塑料品种有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、线形聚酯、聚碳 酸酯、聚酰胺、醋酸纤维素和聚缩醛树脂等。
• 其中高密度聚乙烯的消耗量占首位。它广泛应用于食品、化工和处理液体的包装。高 分子量聚乙烯适用于制造大型燃料醝罐和桶等。
塑料工艺
7.3注射吹塑工艺
• １、管坯温度与吹塑温度 • 注射型坯时，管坯温度是关键，
温度太高，熔料粘度低易变形， 使管坯在转移中出现厚度不均， 影响吹塑制品质量：温度太低， 制品内常带有较多的内应力，使 用中易发生变形及应力破裂。 • 为能按要求选择模温，常配置 模具油温调节器，由精度较高的 数字温控仪控制。
塑料工艺
吹塑装置
塑料工艺
• 针吹、顶吹、底吹
塑料工艺
塑料工艺
7.2挤出吹塑工艺
• 一、挤出—吹塑工艺过程
– １、由挤出装置挤出半熔融状 管坯；
– ２、当型坯到达一定长度时， 模具移到机头下方闭合，抱住 管坯，切刀将管坯割断；
– ３、模具移到吹塑工位，吹气 杆进入模具吹气，使型坯紧贴 模具内壁而冷却定型(吹气压力 0.25、0.8兆帕/s；
• 挤出—拉伸—吹塑(简称挤—拉—吹) • 注射—拉伸—吹塑(简称注—拉—吹)
3. 根据管坯层数不同分类： 1. 单层吹塑 2. 多层吹塑：综合性能好，生产复杂，适于包装要求高的产品包装。
塑料工艺
挤出吹塑原理
塑料工艺
注射吹塑原理
塑料工艺
拉伸吹塑原理
塑料工艺
7.1中空吹塑设备
塑料工艺
塑料工艺
• 4、口模对挤出管坯的影响
第七章 塑料的二次成型
• 1、一次成型的温度区 • 粘流温度Tf或熔融温度Tm以上。
• 2、二次成型的温度区
•
•
无定形高聚物，熔融温度以下，玻璃化温度以上；
部分结晶的高聚物，熔点附近。
•
3、适合二次成型的塑料
•
•
适合于Tg比室温高得多的聚合物。
因为它们成型的制品要在室温下长期使用，这样才能
具有良好的尺寸稳定性。
• 二、聚合物的粘弹性形变
•
拉幅薄膜的生产可以将挤出和拉幅两个过程直接联系
起来进行连续成型，也可以把挤出厚片或管坯与拉幅工序
分为两个独立的过程来进行。
但在拉伸前必须将已定型的片或管膜重新加热到聚合物的
Tg ~Tf（m）温度范围。
薄膜的拉伸是相对独立的二次成型过程。
•
拉幅成型使聚合物长链在高弹态下受到外力作用沿
拉伸作用力的方向伸长和取向，取向后聚合物的物理 机械性能发生了变化，产生了各向异性现象，强度增加。 所以拉幅薄膜就是大分子具有取向结构的一种薄膜材料。
•
热塑性塑料在一定温度下可以软化、熔融流动，冷却
后获得一定的形状，再加热又可再软化乃至熔融流动，所以 二次成型仅适用于热塑性塑料。
•
目前二次成型技术主要包括：
• 中空吹塑成型、薄膜的双向拉伸、热成型以及 • 合成纤维的拉伸。
第一节 二次成型的粘弹性原理
• 一、聚合物的物理状态
• 聚合物在不同的温度下分别表现为玻璃态(或结晶态)、 高弹态和粘流态三种物理状态。在一定的相对分子质量
• 此外，压缩空气也起到冷却作用。
• •
熔休粘度大的塑料所需空气压力比粘度小的高。 厚壁小容积制品可采用较低的吹气压力，由于管坯厚度
大，降温慢，熔体粘度不会很快增大以妨碍吹胀。 对于薄壁大容积制品，需要采用较高的吹气压力来保证 制品的完整。 • 一般吹气压力在0.2~1MPa范围内。
材料成型原理各章重点
第一章重点总结第一节了解即可，没有出过题。
第二节1.纯金属的液态结构（11页第三段）2.实际金属的液态结构（11页第四段第五行，从“因此，实际液态金属-----”到段末）3.名词解释温度起伏，结构起伏，能量起伏（11页三、四段中）4.13页第一段“X射线衍射-----”第三节5.影响液态金属粘度的因素（14页）（1）化学成分，难熔化合物的液体粘度较高，熔点低的共晶成分合金粘度低（2）温度，液体金属的粘度随温度的升高而降低。
（3）非金属夹杂物，非金属夹杂物使液态金属粘度增加6.粘度在材料成形过程中的意义1）对液态金属净化的影响（2）对液态合金流动阻力的影响（3）对凝固过程中对流的影响7.名词解释，表面张力（15页最下面一句“总之，一小部分---”）8.表面张力产生的原因，（16页第一段）9.影响表面张力的因素（见2005年A卷二大题1小题）第四节10.流变铸造及特点（21页第一段“即使固相体积分数达到---”至最后，及21页最后一段，22页第一段）11.半固态金属表观粘度的影响因素（21页2 3 4段）第二章重点总结1铸造概念（22页第一段第一句）第一节2.液态金属充型能力和流动性有何本质区别（见2006年A卷第2题）3.两种金属停止流动机理（1）纯金属和窄结晶温度范围合金的停止流动机理（22页最后一段）（2）款结晶温度范围合金停止流动机理（23页第二三段）4.影响充型能力的因素及促进措施（1）金属性质方面的因素1.合金成分2.结晶潜热3.金属比热容4液态金属粘度5表面张力（2）铸型性质方面的因素1铸型蓄热系数，蓄热系数越大，铸型的激冷能力就越强2.铸造温度（3）浇注条件方面因素1.浇注温度2充型压头3浇注系统结构（4）铸件结构方面因素1折算厚度2铸件复杂程度（每点后最好总结一句话）第二节5.金属凝固过程中的流动（第二节1、2段）第三节6.了解存在三种传热；对流传热，传导传热，辐射传热即可第四节7.了解存在三种计算凝固时间的方法1理论计算法2平方根定律3折算厚度法即可第三章重点第一节1为什么过冷是液态合金结晶的驱动力（见2006年A卷第1题）2. 何为热力学能障和动力学能障？凝固过程中是如何克服这两个能障的？（见2005年D卷第3题）第二节 3.形核条件(40页第一段)4.名词解释，匀质形核，非匀质形核（41页最上部）5，2007年B卷第1题6.记住公式3-17 7.2006年A卷第3题第三节8.晶体宏观长大方式晶体宏观长大方式取决于界面前方液体中的温度分布，即温度梯度（1）平面方式长大固-液界面前方液体中的温宿梯度大于0，液相温度高于界面温度，称为正温度梯度分布。
第七章-挤出成型
5、螺杆的选用
（1）材料
对结晶型塑料：突变型螺杆
对无定型塑料：渐变型螺杆
等距不等深
等距不等深
（2）L/D
对硬塑料，塑化时间长，L/D大些；对粉末料，要求多 塑化一些时间， 应L/D大；对结晶型塑料， L/D大。
（3）A 根据不同的塑炼选用不同的压缩比。
例：硬料，A小；软料，A大。
（硬质PVC，A=2~3; 软质PVC，A=3~4）
▲ 料筒内壁光滑；
▲ 加料段特设纵向沟槽－物料与料筒表面的切向摩擦力
第二十四页，编辑于星期三：十六点 二十六分。
2、熔化理论（塑料的熔化过程）
塑料在压缩段是从固体状态到完全熔化状态，同时要受 到压缩作用，在该段，物料温升快，物料内摩擦作用大， 压缩作用大。
在压缩段塑料由固相 液相转变
物料受到挤压：压缩比的作用
螺杆的直径D
螺杆的压缩比A
螺杆角 θ
螺杆与料筒的间隙
螺杆的长径比L/Ds 螺槽深度H 螺纹棱部宽度E
第九页，编辑于星期三：十六点 二十六分。
▲ 螺杆的直径D
代表挤出机的规格。D ，挤出机的生产能力 。
▲ 螺杆的长径比L/Ds （15～25） 影响挤出机的产量和挤出质量（衡量塑化效率）。
L/Ds ，塑料的停留时间 ，混合塑化效果 。
如果忽略环流（QT）的影响，则均化段熔体的输送量（流率） 为：
Q=QD－(QP＋QL)
与螺杆的结构参数、T、P、 有η 关。
宏观上看只有物料沿螺杆螺槽的轨迹运动。 图7-19
第三十三页，编辑于星期三：十六点 二十六分。
三、单螺杆挤出机产生能力的计算
1、实测法
在挤出机上测出制品从机头口模中挤出的线速度，由此来确 定产量，准确实观不通用。
《高分子材料成型加工》课后习题参考答案
绪论习题与思考题 (1)第一章习题与思考题 (3)第四章习题与思考题 (5)第五章习题与思考题 (6)第六章习题与思考题 (9)第七章习题与思考题 (15)第八章习题与思考题 (17)第九章习题与思考题 (20)第十章习题与思考题 (22)绪论习题与思考题2．分别区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”，“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2～3例。
答：通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。
通用塑料有：PE，PP，PVC，PS等；工程塑料：是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的，刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀等，可代替金属用作结构件的塑料。
工程塑料有：PA，PET，PBT，POM等；工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。
日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上”。
热塑性塑料：加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。
聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。
(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化；)热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。
正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。
这种材料称为热固性塑料。
(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。
)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。
材料成型加工与工艺学-习题解答(7-8)
第六章压制成型2. 简述热固性塑料模压成型的工艺步骤。
将热固性模塑料在以加热到指定温度的模具中加压，使物料熔融流动并均匀地充满模腔，在加热和加压的条件下经过一定的时间，使其发生化学反应而变成具有三维体形结构的热固性塑料制品。
(1)计量(2)预压(3)预热(4)嵌件安放(5)加料(6)闭模(7)排气(8)保压固化(9)脱模冷却(10)制品后处理4. 在热固性塑料模压成型中，提高模温应相应地降低还是提高模压压力才对模压成型工艺有利？为什么？在一理论的操作温度下，模温提高时，物料的黏度下降、流动性增加，可以相对应的降低模压；但假设继续升高模温会使塑料交联反应速度增快、固化速率升高此时便需要提高模压。
一般而言提高温度应提高模压压力。
8. 试述天然橡胶硫化后的物理性能的变化，并解释之。
橡胶在硫化的过程中，交联密度发生了显着的变化。
随着交联密度的增加，橡胶的密度增加，气体、液体等小分子就难以在橡胶内运动，宏观表现为透气性、透水性减少，而且交联后的相对分子质量增大，溶剂分子难以在橡胶分子之间存在，宏观表现为能使生胶溶解的溶剂只能使硫化胶溶胀，而且交联度越大，溶胀越少。
硫化也提高了橡胶的热稳定性和使用温度范围。
天然橡胶在硫化过程中，随着线型大分子逐渐变为网状结构，可塑性减小，拉伸强度、定伸强度、硬度、弹性增加，而伸长率、永久变形、疲劳生热等相应减小，但假设硫化时间再延长，则出现拉伸强度、弹性逐渐下降，伸长率、永久变形反而会上升的现象。
10. 橡胶的硫化历程分为几个阶段？各阶段的实质和意义是什么？(1) 焦烧阶段又称硫化诱导期，是指橡胶开始前的延迟作用时间，在此阶段胶料尚未开始交联，胶料在模型内有良好的流动性。
对于模型硫化制品，胶料的流动、充模必须在此阶段完成，否则就会发生焦烧，出现制品花纹不清、缺胶等缺陷。
焦烧阶段的长短决定了胶料的焦烧性能和操作安全性。
(2) 预硫化阶段焦烧期以后橡胶开始交联的阶段。
在此阶段，随着交联反应得进行，橡胶的交联程度逐渐增加，并形成网状结构，橡胶的物理机械性能逐渐上升，但尚未到达预期的水平，但有些性能如撕裂性能、耐磨性能等却优于正硫化阶段时的胶料。
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(4) 保护气体发生装置
煤气发生装 置
放热型煤气发生器示意图
本节思考题
1、概述陶瓷成形装备的种类、特点。 2、简述陶瓷件施釉、装饰的目的，其主要设备
的原理与特点。 3、概述玻璃成形的工艺过程及其主要加工设备。 4、以玻璃制瓶机生产线为例，概述其工艺过程
它是在传统粉末冶 金技术基础上，结合塑 料工业的注射成形技术 而发展起来的一种近净 成形技术。
主要包括粘结剂与 粉末的混合、制粒、注 射成形、脱脂及烧结五 个步骤。
注射成形示意图 1－装料斗 2－注射混合料 3－转动连轴器 4－料筒 5－ 螺杆 6－加热器 7－制品 8－冷却套 9－模具 10－移动 模板 11－液压中心顶杆 12－活动时杆 13－注射液压缸
D: 球磨机的直径 (m)
离心式
抛落式
泻落式
球磨机转速太快 球磨机转速正常
球磨机转速太慢
(3) 球磨机物料装填量
在湿磨过程中，球石的装填量达到球磨机净体积的55%时，能达 到最佳状态，可以用经验公式估算球磨机中球体的重量：
G: 球石装填量(kg)；r：球磨机筒体半径(cm)；d：球石比重(g/cm3) L：球磨机长度(cm) 球磨机的初始球石级配为：大球30%，中球40%，小球30%，实 际中主要取决于被磨物料的粒度，也要适当考虑球磨机的直径和转速
模压成形示意图
一种国产压力机
(2) 等静压成形
(3) 连续轧制成形
(4) 喷射成形
喷射成形 （Osprey）工艺是 用高压惰性气体 将金属液流雾化成 细小液滴，并使其 沿喷嘴的轴线方向 高速飞行，在这些 液滴尚未完全凝固 之前，将其沉积到 一 定形状的接收体 上成形。
(5) 注射成形
粉末注射成形是一 种采用粘结剂固结金属 粉末、陶瓷粉末、复合 材料、金属间化合物的 一种特殊成形方法
(3) 雾化法Biblioteka 雾化法提供了大 部分的粉末，因为化学 性及形状均可被掌握。 以下介绍气雾法、 水雾法。
1) 气雾法（水平）
优点： 保持高合度原料的完 整性、粉末均匀呈球形， 有良好堆集性
2) 气雾法（垂直）
需加热超越熔融
3) 水雾法
水雾法与气雾法不同点：
1. 因冷却速度过快，粉末呈不规则 状。
拔叉 5－带式制动器 6－工作轮 7－惰轮 8－主轴 9－模座 10－ 压盖 11－截止阀 12－泥浆管
7.2 玻璃成形装备
7.2.1 基本概念
玻璃的主要成分是硅酸盐，通常是一种透明或 半透明的无定形物质。
玻璃被认为是：“熔融液体冷却时不析出结晶， 逐渐硬化而成形的无机物质”或“熔体因受冷却，粘 度逐渐增大而形成的非晶固体物质”。
玻璃制品生产的工艺过程。主要有：配料、熔 制、成形、退火、加工、检验等工序。
玻璃的人工成形方法主要：人工吹制、自由成 形（无模型成形）、人工拉制和人工压制等。
机械成形的方法有：压制法、吹制法、拉制法、 压延法、浇铸法和烧结法等。
1、组成 2、原料
Na2O ·CaO ·6SiO2
主要原料：纯碱、石灰石和石英
2) 压滤机
厢式压滤机过滤脱水结构原理 1－滤板 2－滤布3－滤腔（形成滤饼） 4－阴阳螺栓
(3) 真空练泥机
在陶瓷工业中，通常采用真空练泥机对泥料进行加工， 清除泥浆中的气泡，提高泥料组分的均匀性和致密性
双轴式真空练泥机的结构示意图 1-电动机 2-齿轮箱 3-加料口 4-梳状挡泥板 5-上绞刀轴 6-筛板 7-真空管道 8-真空室照明灯 9-真空表 10-真空室 11-下绞刀轴 12-机头 13-机嘴
1) 滚压成形的基本原理
阴模滚压成形（外成形） 阳模滚压成形（内成形）
(2) 注浆成形机
注浆成形是利用模型具有吸水能力用泥浆浇注成形的。
在日用陶瓷中，形状复杂的制品，大都采用注浆成形。 1）泥浆的真空处理设备
传统的定义：在 石膏模的毛细管 力作用下，含有 一定水分的粘土 泥浆脱水硬化、 成型的过程。
7.3 粉末材料成形装备
粉末冶金是用金属粉末或金属 与非金属粉末的混合物做原料，经 成型和烧结，制成各种类型的金属 制品和金属材料的方法。
7.3.1 粉末冶金加工工艺过程
(1) 粉末冶金的主要工序
7.3.1 粉末的主要制备方法
(1) 球磨 不适用：易生冷焊现象、具延展性的材料 适 用：脆性材料
缺点： 1. 能量消耗大:噪音及摩擦熱 2. 粒度越小所需要的时间和能量相对很大 3. 粉末加工硬化、不规则形状、堆集性不良
(2) 电解法
优点：高纯度、呈树枝 状或海棉状、成形性佳、 烧结性优异。
缺点： 1. 粉末不规则状，堆
集性差。 2. 盐浴的化学性非常
敏感，污染物可阻止阴 极生成产物。 3. 仅有元素粉末适用。 4. 产品须经后续处理 及清洗。
7.1.3 成形机械装备
现代陶瓷的成形方法可分为四类： 塑性成形法、注浆成形法、粉料压力成形 法（干压法）和特种成形法。 塑性成形法在日用陶瓷工业、电瓷 工业中广泛采用，常用的塑性成形设备中 又包括滚压成形机、旋坯机、挤坯机等。 本节介绍常用的滚压成形机和注浆 成形机及生产线。
(1) 滚压成形机及生产线
第七章 其它材料成形装备
7.1 陶瓷成形装备 7.2 玻璃成形装备 7.3 粉末材料成形装备
7.1 陶瓷成形装备
人面鱼纹彩陶盆 新石器时代·仰韶文化(约5000年) 高16.5厘米，口径39.5厘米。 20世纪50年代陕西省西安市半坡村出土，现藏中国历史博物馆。
7.1.1 陶瓷技术装备概述
(1) 硅酸盐制品或材料主要包括：陶瓷、玻璃、水泥； (2) 以粘土为主要原料烧成的多晶、多相聚集体制品，包括土器、陶器、瓷
器等统称为陶瓷；
7.1.2 原材料制备装备
陶瓷技术装备包括原材料制备、釉料制 备、成形、烧成等专业装备； 陶瓷技术装备按其在生产过程中的主要 用途可划分为10大类（详见参考书）； 按装备的来源和使用特性，陶瓷装备又 可分为三大类： 1）行业专业装备（如滚压成形机、自动 压砖机 等）； 2）行业通用装备（如球磨机、泥浆泵）； 3）通用装备（各行业都可用的装备，如 皮带运 输机等）
及设备特点。 5、简述粉末冶金加工工艺过程及主要设备原理。 6、比较粉末材料压力成形装备与其它压力成形
机的异同。
(2) 成形方法及机械
1）平板玻璃的成形
玻璃液在锡液面上浮起高度
浮法玻璃工艺示意图
浮法玻璃生产线图示
L
P 0 J xBydx
2) 瓶罐玻璃的成形
“吹－吹法”成形 工艺流程
①.装料、 ②.瓶口成形、 ③.吹成雏型料泡、 ④.雏型料泡翻转、 ⑤.落入成形模、 ⑥.重热、 ⑦.吹气成形、 ⑧.钳移
玻
3、生产设备
璃
工
4、反应原理
业
5、玻璃态物质
玻璃熔炉 Na2CO3+SiO2==Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2==CaSiO3+CO2↑
没有一定的熔点而在某一温度范围 6、几种常见的玻璃
7.2.2 玻璃成形的主要装备
（1）供料机 1）供料道：
K型供料道砖结构示意图
2) 供料机
1) 球磨机
球磨机：硬质材料的粉磨和混合
特 点：效率高、物料细（40~60um）
种 类：瓷瓶球磨机、中心转动球磨机、
震动球磨机等
(1) 球磨机的结构
球磨机筒体
球磨机料口
球磨机内衬板
球磨机磨球
(2) 球磨机的转速
球磨机的转速对球磨效率影响很大，如果球 磨机以临界速度或更高速度旋转，起不到粉碎的作 用。理论和实践证明，球磨机临界转速为：
7.3.3 烧结及气体保护设备
（1）典型的烧结过程分类
(2) 钟罩式烧结炉
特点： 1）间歇式烧
结 2）外罩可连
续使用，节 约能源
3）效率高
1－上盖架 2－下盖架 3－气囊 4－护盖 5－炉膛 6－钢内罩 7－炉底 8－进气管 9－排气管 10－热电偶
(3) 网带传送烧结炉
直通型网带传送式烧结炉纵剖面图
2) 实心注浆
实心注浆是将泥浆注入两个合 起来的石膏模之间的空腔中。由于 石膏模不断吸收泥浆中的水分，泥 浆量自然会不断减少，因此注浆时 必须陆续补充泥浆，直到泥浆全部 形成坯体，注浆口已无法续补泥浆 为止。
3) 离心注浆机
离心注浆机的工作循环图
离心注浆机机械传动示意图 1、3－电动机 2－凸轮轴 4－皮带
2. 粉末表面粗糙，含氧化物。
为改善此两项缺点，合成油已逐渐 取代水。
7.3.2 粉末的主要成形方法
(1) 普通模压成形
指粉料在常温下、在 封闭的钢模中、按规定的压 力（一般为150~600MPa）， 在普通机械式压力机或自动 液压机上将粉料制成压坯的 方法。
这种成形方法通常由 下列工步组成：称粉、装粉、 压制、保压、脱模等。
1－搅拌机 2－截止阀 3、5－高、低液面探极 4－贮浆槽 6－调节阀
1) 空心注浆
成型时，将注浆坯料（泥浆）注入石膏模内，利用石 膏模的吸水性，当水分渗入石膏模后，贴近模壁的泥浆变稠， 形成和模具型腔形状相同的泥层，随着时间的延长，泥层逐 渐增厚，当达到所需厚度时，将多余的泥料倒出，当泥层脱 水收缩到一定的程度就与模壁脱离，即可取出，形成坯体。 这种方法适用于形状复杂或不规则的容器成型。