项目6 非金属材料的成型方法选择

任务6.1 工程塑料的成型
② 塑料的流变性能
u 对于一种塑料，通常其粘度随温度的升高而降低，塑料的粘度愈 小流动性也愈好，利于塑料成型。 u 不同塑料由于其分子结构的差异，粘度对温度的敏感程度不 同。 u当温度一定时，塑料熔体流动剪切速率愈高，其粘度愈低，也愈有 利于塑料成型。
图6.3 几种常用塑料的粘度与温度变化曲线
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任务6.1 工程塑料的成型
塑料的特点:
比重小，比强度大； 耐腐蚀，耐磨，绝缘，减磨，消声，减震； 易成型，易复合等优良的综合性能。
塑料分类:
热塑性塑料：受热时呈熔融状态，冷却时凝 固，可反
复成型加工。
热固性塑料：成型后成为不熔不溶材料。如 ＰＦ、
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ＭＦ、ＥＰ等。
任务6.1 工程塑料的成型
影响收缩的因素：
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ü 塑料品种的影响 ü 塑料制品特性的影响 ü 模具的影响 ü 成型条件的影响
c 结晶性 按照聚集态结构的不同，塑料可以分为结晶型 塑料和无定形塑料两类。
结晶型塑料 （PE、PP、PA、POM） 塑 料 非结晶型塑料（无定型塑料） PS、PVC、PC、ABS
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d 热敏性和水敏性
①热敏性是指塑料对热降解的敏感性。 成型时温度过高容易 变色、降解，如聚氯乙烯、聚甲醛等。 ②水敏性是指塑料对水降解的敏感性，也称吸湿性。水敏性高 的塑料，在成型过程中由于高温高压，使塑料产生水解或使塑 件产生气泡、银丝等缺陷。所以塑料在成型前要干燥除湿，并 严格控制水分。如ABS、PA、PAAM。
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图6.4 粘度随剪切速率（速度梯度）的变化
任务6.1 工程塑料的成型
③ 塑料的成型工艺性
a 流动性 塑料在一定的温度与压力下填充模具型腔的能 力称为塑料的流动性。
热塑性塑料的流动性用熔融指数（也可称熔融流动率）表示， 熔融指数越大，流动性也越好，熔融指数与塑料的粘度有关，粘 度愈小熔融指数愈大，塑料的流动性也愈好。
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b.收缩性：塑料制品从模具中取出冷却到室温后，发生 尺寸收缩的特性称为收缩性。
收缩率k的计算 k Lm L1 100% L1
式中：k——塑料收缩率； Lm——模具在室温时的尺寸，单位为mm； L1——塑件在室温时的尺寸，单位为mm。
影响收缩率大小的因素很多，收缩率不是一个固定值，而是在一定 范围内变化，收缩率的变化将引起塑料制品尺寸波动。模具设计时 应根据以上因素综合考虑选择塑料的收缩率。
结晶度—— 一般高聚物的结晶是不完全的，高聚物固体中晶相
所占质量分数。
塑料的结晶度与成型时的冷却速度有很大关系： 塑料熔体的冷却速度愈慢，塑件的结晶度也愈大。 塑料的结晶度大，则密度也大，分子间作用力增强，
因而塑料的硬度和刚度提高，力学性能和耐磨性增高，耐 热性、电性能及化学稳定性亦有所提高；
塑料的结晶度低、或无定形塑料，其柔韧性、耐折性， 伸长率及冲击强度等则较大，透明度也较高。
• 常用塑料的流动性大致可分为三类：
流动性好：尼龙、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素等； 流动性中：改性聚苯乙烯、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲醛、
氯化聚醚等； 流动性差：聚碳酸酯、硬聚氯乙烯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、氟
塑料等。
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热固性塑料：Leabharlann Baidu西格流动值
考察塑料在棱柱体流道中的流动长度
• 能根据塑料不同的成型方法，正确选择 工艺参数；
• 能根据塑料制品的使用性能和成形工艺 的要求，能正确设计塑料制品的结构。
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任务6.1 工程塑料的成型
6.1.1挤出成型
1.塑料成型基本知识
(1) 塑料的组成、特点及分类
塑料概念:
以合成树脂或天然树脂为原料，在一定温度和压力条件下， 可以用模具使其成型为具有一定形状和尺寸的塑料制件，当 外力解除后，在常温下其形状保持不变。多数以合成树脂为 基本成分，一般含有添加剂如：填料、稳定剂，增塑剂、色 料或润化剂等。
e 毒性、刺激性和腐蚀性 有些塑料在加工时会分解出 有毒性、刺激性和腐蚀性的气体。
塑料还有吸气性、粘模性、可塑性、压缩性、均匀性和交联倾向 等工艺性能。
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知识目标：
• 了解塑料的加工工艺性能，熟悉塑料、橡 胶的加工成型方法、成型特点；
• 熟悉塑料加工工艺过程，掌握其成型的工 艺条件，了解橡胶的加工工艺过程、成型 工艺条件；
• 掌握塑料制品的结构工艺性设计； • 了解陶瓷的加工成型方法和加工工艺过程
。
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能力目标：
• 能根据塑料、橡胶制品的使用特点，合 理选择橡塑材料、加工成型方法；
项目6 非金属材料的成型方法选择
Contents
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任务6.1 工程塑料的成型
任务6.2 塑料制品的结构工艺性
任务6.3 其他非金属材料的成型
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项目导读：
随着机械、电子、汽车、摩托车、航空 、航天、家电、日用五金等工业产品塑料化 趋势的不断增强及塑料、橡胶、陶瓷制品的 广泛应用与发展，对塑料、橡胶、陶瓷制品 的成型技术的发展与其模具在数量、品质、 精度和复杂程度等方面都提出了更高的要求 ，这就要求从事机电产品设计和加工等专业 的人员掌握塑料、橡胶、陶瓷制品设计、成 型过程及模具设计等方面的知识。本项目将 着重介绍塑料成型性能、加工成型工艺方法 和加工设备、制品的结构技术特征等方面的 知识以及橡胶和陶瓷的加工方法和工艺过程 等方面的知识。 2020/8/4
(2) 塑料的成型性能
①塑料形变与温度的关系
a.玻璃态:(t ＜ tg），机械加工;
b.高弹态：（tg ＜ t ＜ tf),真空成型 、压力成型、压延弯曲成型
c.粘流态:(tf ＜ t ＜ td ) ,注射、模压 、吹塑、挤出成形;
d.t＞td，塑料降解.
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图6.1 塑料的形变与温度的关系图
压圆锭
截面 逐渐 减小 的棱 柱体 流道
拉西格模具
第一级、拉西格流动值100～130mm， 压制无嵌件、形状简单的一般厚度塑件； 第二级、拉西格流动值131～150mm， 压制中等复杂程度的塑件； 第三级、拉西格流动值151～180mm， 压制结构复杂、深型腔、多嵌件的薄壁塑 件，或用于传递（压注）成型。