材料工程基础课件-第七章 高分子材料成形与加工

②成形：熔体通过口模，在压力的作用下成 为形状与口模截面形状相似的一个连续体。
③定形：将从机头中挤出的塑料的形状稳定 下来，对其进行精整，从而获得更为精确 的截面形状、尺寸和光洁的表面。
挤出成型特点
①连续成形，产量大，生产率高，成本低，经济效益 显著。
②挤出工艺所用设备结构简单，操作方便，应用广泛。 ③塑件的几何形状简单，横截面形状不变，因此模具
主要用于热塑性塑料，现也用于热固性 塑料。注射成型在塑料制件成型中占有很 大比例，注射成形制品约占塑料制品总量 的30%以上。
注射成形动画
注射成形过程
颗粒、粉 状塑料
注射机 料筒
加热 熔融
充模
冷却 固化
塑件
成型前准备 注射过程 成型后处理
原料的检验和干燥 嵌件预热 料筒清理 模具清理 退火
调湿
注射过程
常用的塑炼设备主要有开放式炼胶机和密闭式 炼胶机。
2．混炼 将塑炼胶和各种配合剂，用机械方法 使之完全均匀分散的过程称为混炼。常用的混炼 设备是开炼机和密炼机。
3．成形 是将混炼胶制成所需形状、尺寸和性 能的橡胶制品的过程。
4．硫化 即通过改变橡胶的化学结构(例如交联) 而赋予橡胶弹性，或改善、提高并使橡胶弹性扩 展到更宽温度范围的工艺过程。
3．挤出成形 使胶料在挤出机中塑化和 熔融，并在一定的温度和压力下连续均匀地 通过机头模孔挤出成为具有一定的断面形状 和尺寸的连续材料。挤出成形的主要设备是 橡胶挤出机
4．注射成形 是一种将胶料直接从机筒 注入闭合模具硫化的生产工艺。
优点
①可用普通压力机进行生产。 ②模具结构比较简单。 ③压力损失小，有利于流动性差的塑料成型。 ④塑件的耐热性好，温度使用范围宽，取向
不明显，产品性能比较均匀，应力变形小， 成型收缩率小，外表美观。 ⑤可以生产一些流动性很差、面积很大、厚 度较小大型扁平塑件。
缺点
①成型周期长，劳动强度大、生产环境差。 ②塑件经常带有溢料飞边，尺寸精度不易控制。 ③模具受到高压作用，易磨损，使用寿命较短。 ④压力直接传给塑料，不能成型带有精细和易
可采用注射成型，一些流动性好的热固性 塑料也可用注射成型。
缺点
①注射设备昂贵。 ②模具结构复杂，制造周期长，成本高。 ③浇注系统废料虽可回收再用，但需增破碎、
造粒等辅助设备。
1.3 塑料压制成形
塑料原料直接加在敞开的模具型腔内， 再将模具闭合凸模向下运动，原料在温度 和压力的作用下熔融，充满闭合的模具型 腔，固化定型后得到塑料制件。
结构比较简单，制造维修方便，变更机头口模，产 品的断面形状和尺寸相应改变。 ④塑件内部组织均衡紧密，尺寸比较稳定准确。 ⑤适应性强，除氟塑料外，所有的热塑性塑料都可采 用挤出成形，部分热固性塑料也可采用挤出成形。
工艺参数
①温度：应保证塑料熔融并具有良好的流动性。 ②压力：挤出压力使塑料均匀密实，一般可达
四、橡胶成形方法
1．压延成形 指经过混炼的胶料通过专用的压延 设备上两对转辊筒，利用两辊筒之间的挤压力，使 胶料产生塑性延展变形，制成具有一定断面尺寸规 格、厚度和几何形状的片状或薄膜状聚合物或使纺 织材料、金属材料表面实现挂胶的工艺过程。
2．模压成形 模压成形是橡胶制品生产中应用最 早且最多的生产方法，是将预先压延好的橡胶半成 品按一定规格下料后置于压制模具中，合模后在液 压机上按规定的工艺条件压制，在加热加压的条件 下，使胶料呈现塑性流动充满型腔，再经一定的持 续加热时间后完成硫化，再经脱模和修边后得到制 品的成型方法。
真空成形
阴模成形 阳模成形
压力成形
将裁成一定尺寸和形状的片材，夹在模 具的框架上，让其在高弹态的适宜温度加 热软化，片材一边受热、一边延伸，而后 凭借施加的压力，使其紧贴模具的型面， 取得与型面相仿的形样，经冷却定型和修 整后即得制品。
压力成形
一次成型：通过加热使塑料处于粘流态的条件下 （温区：粘流温度Tf或熔融温度Tm以上），经过流 动、成型和冷却硬化(或交联固化)，而将塑料制成各 种形状的产品的方法； 如：挤出成型、注射成型、模压成型、压延成型 二次成型：是将一次成型所得的片、管、板等塑料成 品，加热使其处于类橡胶状态(在材料的Tg～Tf或Tm 间)，通过外力作用使其形变而成型为各种较简单形 状．再经冷却定型而得产品。 如：中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜成型
原料检验 预处理
装入料斗
预塑化
嵌件清理、预热
清理料筒 清理模具
装入嵌件
合 模
注 射
保 压
冷 却
涂脱模剂
脱 模
塑件后处理
注射成型的工艺参数选择
①温度 料筒温度、喷嘴温度、模具温度
②压力 塑化压力（背压）、注射压力
③时间 注射时间、保压时间、冷却时间、开模取 制品时间、合模时间等。
优点
①注射成型的生产率高。 ②生产适应性强。 ③塑件的尺寸精度容易保证。 ④除了氟塑料外，几乎所有的热塑性塑料都
①压力
压力是指模压时迫使塑料充满型腔和进行固化而 由压机对塑料所施加的压力
②温度（即模具温度）
温度高：缩短成型周期、减小成型压力，但过高 会加快塑料固化，影响物料流动，塑件内应力大， 易出现变形、开裂、翘曲等缺陷，还易使物料变 色、分解。
温度低：硬化不足，塑件表面无光泽，物理和力 学性能下降。
③压制时间
主要用于热固性塑 料。使用的设备为液压 机；是塑料成形中较早 采用的一种方法。
3压制成型动画
压制成型原理
• 材料预处理（预压、预热）→把物料加入 加料腔→合模→排气→加热固化→脱模→ 清理模具→制品后处理。
1-凸模固定板；2-上凸模；3-凹模； 1-下凸模；5-凸模固定板；6-下模座板
工艺参数选择
• 优点是壁厚均匀无飞边，不需后加工。多 用于小型塑件大批量生产。
拉伸吹塑成形
• 拉伸吹塑是将注射成形的有底型坯置于模 具内，先用拉伸杆进行轴向拉伸后再通入 压缩空气吹胀成形的加工方法。经过拉伸 吹塑的塑件其透明度、机械性能大为提高。 典型产品是饮料瓶。
1.6 塑料成形
• 热成形是各种热塑料片材的成形技术，如 真空成形、压力成形、对模成形及其组合 的总称。所有这些成形技术都需要预制的 热塑料片材，这种片材经夹紧、加热后， 并在模具中或模具上成形，热成形后，一 般再经过修剪或二次加工就成制品。
5吹塑成型动画
挤出吹塑成形
• 挤出中空吹塑成形设备包括挤出机、管状 形坯挤出机头、吹塑模具、合模机构、液 压系统、压缩空气系统、电气控制系统等 部分。
• 挤出吹塑成形模具结构简单，投资少，操 作容易，适于多种塑料的中空吹塑成形。 缺点是壁厚不易均匀，需去除飞边。
注射吹塑成形
• 首先注射机将熔融塑料注入注射模内形成 管坯，管坯成型在周壁带有微孔的空心凸 模上，接着趁热移到吹塑内，然后从芯棒 的管道内通入压缩空气使型坯吹胀并贴于 模具的型腔壁上，最后经保压、冷却定型 后放出压缩空气，开模取出塑件。
55MPa。 ③挤出速度：反映挤出机的生产能力，在保证
制品质量的前提下，应尽量提高挤出速度， 以提高生产效率。 ④牵引速度：大于挤出速度，以消除挤出膨胀， 提高制品质量。
1.2 塑料注射成形
通过注射机的螺杆或柱塞，将熔融塑料 射入闭合的模具型腔中，充满后经过保压 和冷却，使制件固化定型，然后开启模具 取出制件。
第七章 高分子材料成形与加工
第一节 塑料成形加工 第一节 橡胶成形加工 第三节 合成纤维成形加工
第一节 塑料成形加工
1.1 塑料挤出成形 1.2 塑料注射成形 1.3 塑料压制成形 1.4 塑料压延成形 1.5 塑料中空吹塑成形 1.6 塑料热成形
1.1 塑料挤出成形
定义：挤出成型是借助螺杆或柱塞的挤 压作用，使受热熔化的聚合物材料在压力推 动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的 连续型材的一种成型方法。
断嵌件的产品。
1.4 塑料压延成形
将已经塑化的接近粘流温度的聚合物材 料通过一系列相向旋转着的水平辊筒间隙， 使物料承受挤压和延展作用，成为具有一定 厚度、宽度与表面光洁的薄片状制品，主要 用于生产片材、薄膜、人造革等。
4压延成型动画
压延涂层法
• 压延软质塑料薄膜时，如果将布（或纸） 随同塑料一起通过压延机的最后一道辊筒， 则薄膜会紧贴在布或纸上，这种方法可生 产人造革、塑料贴合纸等等。
第二节 橡胶成形工艺
一、橡胶的组成 橡胶制品主要组分是由生胶(Raw Rubber)、再生胶
(Regenerated Rubber)、各种配合剂和增强材料等组 成。 二、橡胶的成形性能
1．流动性 橡胶在一定的温度、压力作用下，能够 充满型腔各个部分的性能称为橡胶的流动性。
2．流变性(Rheology) 胶料的粘度随剪切速率的降 低而降低的特性称为流变性。
1.5 塑料中空吹塑成形
• 中空成型形源于古老的玻璃吹瓶工艺，也称 吹塑成形。常用来成形包装容器（如各种瓶、 桶、箱）。
• 中空吹塑成型是把熔融状态的塑料型坯置于 模具内，压缩空气注入型坯中将其吹涨，使 吹涨后制品的形状与模具内腔的形状相同， 冷却定形后得到需要的产品。
• 根据成形方法的不同，可分为以下三种形式： 挤出吹塑、注射吹塑和拉伸吹塑。
3．硫化性能(Vulcanize Ability) 为改善橡胶的性能 必须进行硫化。
4．热物理性能 热物理性能的影响因素是热导率、 热扩散率和体积热容。
三、橡胶加工的工艺过程
橡胶制品生产的基本过程包括：生胶的塑炼、胶 料的混炼、橡胶成形和制品的硫化。
1．塑炼 天然橡胶和多数合成橡胶塑性太低， 与橡胶配合剂不易混合均匀，也难以加工成型， 所以生胶需要塑炼。
动画
分类
按塑化方式： • 干法挤出：熔融法 • 湿法挤出：溶剂法 按加压方式： • 连续挤出：螺杆 • 间歇挤出：柱塞