材料成型工藝論文
材料成型工藝論文
科技的迅速發(fā)展使得傳統(tǒng)材料的工藝技術(shù)滿足不了人們的生活需求，而人們的生活發(fā)展又離不開(kāi)材料的使用。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于材料成型工藝論文的范文，歡迎大家閱讀參考!
材料成型工藝論文篇1
淺談pc材料特性及成型工藝
【摘要】PC雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但其的一些特點(diǎn)限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。文章利用相容劑，采用兩步試驗(yàn)合成工藝，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定了ABS含量以及增容劑對(duì)合金材料的影響，合成了高性能的PC/ABS合金材料。
【關(guān)鍵詞】聚碳酸酯;成型條件;工程塑料
聚碳酸酯(PC)以良好的尺寸穩(wěn)定性、耐熱耐化學(xué)性，以及較好的機(jī)電性能，被廣泛的應(yīng)用于汽車(chē)、飛機(jī)、電子、電氣、家用電器、信息、機(jī)械等領(lǐng)域。但由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機(jī)械性能較低，流動(dòng)性差，使得其加工困難，難于制成大型制品，且制品殘余應(yīng)力大，易發(fā)生應(yīng)力開(kāi)裂。除此之外，PC的耐溶劑性和耐磨損性較差，且價(jià)格偏高，從而限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。因此，對(duì)PC進(jìn)行改性已成為業(yè)內(nèi)急需解決的問(wèn)題。PC的共混合金化法是目前常用的PC改性方法之一，它能夠有效的改善PC的性能，使得PC能夠在工程塑料方面領(lǐng)域更為廣泛的應(yīng)用。
一、PC 聚碳酸酯化學(xué)和物理特性
聚碳酸酯 (PC) 樹(shù)脂是一種性能優(yōu)良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊能力，耐蠕變和尺寸穩(wěn)定性好，耐熱、吸水率低、無(wú)毒、介電性能優(yōu)良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的產(chǎn)品，也是近年來(lái)增長(zhǎng)速度最快的通用工程塑料。目前廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電子電氣、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療保健等領(lǐng)域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計(jì)算機(jī)、光盤(pán)等高科技領(lǐng)域。
PC是一種非晶體工程材料，具有特別好的抗沖擊強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、光澤度、抑制細(xì)菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口伊估德沖擊強(qiáng)度(otched Izod impact stregth)非常高，并且收縮率很低，一般為0.1%~0.2%。 PC有很好的機(jī)械特性，但流動(dòng)特性較差，因此這種材料的注塑過(guò)程較困難。在選用何種品質(zhì)的 PC材料時(shí)，要以產(chǎn)品的最終期望為基準(zhǔn)。如果塑件要求有較高的抗沖擊性，那么就使用低流動(dòng)率的PC材(TodayHot)料;反之，可以使用高流動(dòng)率的PC材料，這樣可以?xún)?yōu)化注塑過(guò)程。
二、PC注塑選材
PC有很好的機(jī)械特性，但流動(dòng)特性較差，因此這種材料的注塑過(guò)程較困難。在選用何種品質(zhì)的PC材料時(shí)，要以產(chǎn)品的最終期望為基準(zhǔn)。如果塑件要求有較高的抗沖擊性，那么就使用低流動(dòng)率的PC材料;反之，可以使用高流動(dòng)率的PC材料，這樣可以?xún)?yōu)化注塑過(guò)程。PC的最大特征是非晶型透明塑料，成型后的尺寸穩(wěn)定性好，從低溫到高溫均能保持穩(wěn)定的機(jī)械強(qiáng)度，它的拉伸與形變特性比較接近金屬材料，存在著明顯的彈性極限。因此PC作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算可以參照金屬材料的公式，在PC的開(kāi)發(fā)初期曾大量用作代替金屬的輕量化透明材料。
三、PC樹(shù)脂的成型工藝
PC樹(shù)脂的工藝流程比較繁瑣，下面就PC樹(shù)脂的工藝特點(diǎn)和流程及影響因素進(jìn)行相關(guān)介紹：
(一)PC樹(shù)脂的工藝特點(diǎn)
1、聚集態(tài)特性屬于無(wú)定型非結(jié)晶性塑料，無(wú)明顯熔點(diǎn)，熔體黏度較高。玻璃化溫度140°～150℃，熔融溫度215℃～225℃，成型溫度250℃～320℃。2、在正常加工溫度范圍內(nèi)熱穩(wěn)定性較好，300℃長(zhǎng)時(shí)停留基本不分解，超過(guò)340℃開(kāi)始分解，粘度受剪切速率影響較小。3、流變性接近牛頓性液體，表觀黏度受溫度的影響較大，受剪切速率的影響較小，相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大。PC分子鏈中有苯環(huán)，所以分子鏈剛性大。4、PC的抗蠕變性好，尺寸穩(wěn)定性好;但內(nèi)應(yīng)力不易消除。5、PC高溫下遇水易降解，成型時(shí)要求水分含量在0.02%以下。6、制品易開(kāi)裂。
(二)PC樹(shù)脂的工藝流程及影響：PC樹(shù)脂的成型工藝控制在成型加工上，水分控制及成型加工條件之選擇是影響成型品質(zhì)最重要的兩個(gè)因素，茲分述如下：
1、水分控制 PC類(lèi)塑膠即使用遇到非常低之水分亦會(huì)產(chǎn)生水解而斷鍵、分子量降低和物性強(qiáng)度降低之現(xiàn)象，因此在成型加工前應(yīng)嚴(yán)格地控制PC樹(shù)脂之水分在0.02%以下，以避免成型品的機(jī)械強(qiáng)度降低或表面產(chǎn)生氣泡、銀紋等異常外觀。為避免水分所產(chǎn)生異常之情況，聚碳酸酯在加工前，應(yīng)先經(jīng)熱風(fēng)干燥3~5h以上，溫度定為120℃，或者用除濕干燥機(jī)來(lái)處理水分。2、原料選擇 為滿足各種成型工藝的需求，PC樹(shù)脂有不同熔體流動(dòng)速率的規(guī)格。通常熔體流動(dòng)速率介于5~25g/10min都可適用于注塑成型。但是其最佳加工條件因注塑機(jī)種類(lèi)、成型品之形狀以及PC樹(shù)脂規(guī)格不同而有相當(dāng)之差異，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以調(diào)整。3、注塑機(jī)選擇要點(diǎn) 鎖模壓力：以成品投影面積每cm2*0.47~0.48T(或每平方寸*3~5T)機(jī)臺(tái)大?。撼善分亓考s為注塑機(jī)容量的40~60%為最佳，如機(jī)臺(tái)以PS來(lái)表示容量(盎司)時(shí)，需減少10%，始為使用PC之容量，(1盎司=28.3公克)。螺桿：螺桿長(zhǎng)度最少應(yīng)有15個(gè)直徑長(zhǎng)，其L/D為20：1最佳，壓縮比宜1.5：1至30：1。螺桿前端之止流閥應(yīng)采用滑動(dòng)環(huán)式，其樹(shù)脂流動(dòng)間隙最少應(yīng)有3.2mm。噴嘴：尖端開(kāi)口最少有4.5mm直徑。若成品重量為5.5kg以上，則噴嘴直徑應(yīng)為9.5mm以上，另外，尖端開(kāi)口需比澆口直徑少0.5~1mm，且段道愈短愈好，約為5mm。4、成型條件要點(diǎn)：熔融溫度與模溫：最佳的成型溫度設(shè)定與很多因素有關(guān)，如注塑機(jī)大小，螺桿組態(tài)、模具及成型品的設(shè)計(jì)和成型周期等。一般而言，為了讓塑料漸漸在熔融，在料管后斷/進(jìn)料區(qū)設(shè)定較低的溫度，而在料管前段設(shè)定較高的溫度。但若螺桿設(shè)計(jì)不當(dāng)或L/D值過(guò)小。
逆向式的溫度設(shè)定亦可。模溫方面，高模溫可提供較佳的表面外觀，殘留應(yīng)力也會(huì)較小，且對(duì)較薄或較長(zhǎng)的成型品也較填滿;而低模溫則能縮短成型周期。螺桿回轉(zhuǎn)速度：在40~70rpm較佳，但需視機(jī)臺(tái)與螺桿設(shè)計(jì)而調(diào)整。注射壓力：根據(jù)制品壁厚程度可采取85~140kg/cm2。背壓：一般設(shè)定愈低愈好，便為求進(jìn)料均勻，建議使用3~14kg/cm2。注射速度：射速度澆口設(shè)計(jì)有很大關(guān)系。使用直接澆口或邊緣澆口時(shí)，為防止日暉現(xiàn)象和波流痕現(xiàn)象，則應(yīng)用較慢這射速，另外，如成品厚度在5mm以上，為避免氣泡或凹陷慢速射出會(huì)有幫助。一般而言，射速原則為薄者快，厚者慢。從注塑切換到保壓，保壓要盡量低。以免成型品發(fā)生殘留應(yīng)力。而殘留應(yīng)力可用退火方式來(lái)解除或減輕，條件是120~130℃約三十分鐘至一小時(shí)。
四、PC合金的應(yīng)用
(一)PC/ABS合金：PC與ABS共混物可以綜合PC和ABS的優(yōu)良性能，提高ABS的耐熱性、抗沖擊和拉伸強(qiáng)度，降低PC成本和熔體粘度，改善加工性能，減少制品內(nèi)應(yīng)力和沖擊強(qiáng)度對(duì)制品厚度的敏感性。目前PC/ABS合金發(fā)展迅速，全球產(chǎn)量約為80萬(wàn)噸/年左右，世界各大公司紛紛開(kāi)發(fā)推出PC/ABS合金新品種，如阻燃、玻纖增強(qiáng)、電鍍、耐紫外線等品種，尤其是在汽車(chē)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，另外還廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、復(fù)印機(jī)和電子電氣部件等。
(二)PC/PBT合金：PBT具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐化學(xué)腐蝕及易成型等特點(diǎn)，將PBT與PC共混制得合金材料可以提高PC流動(dòng)性、改善了加工性能和耐化學(xué)藥品性。由于PBT是結(jié)晶聚合物，與PC共混時(shí)易發(fā)生相分離，界面粘結(jié)不好，因而其沖擊韌性不理想，通常加入一定量彈性體以提高共混物的沖擊強(qiáng)度。如熱塑彈性體乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物的鋅鹽，對(duì)PC/PBT共混體系起到增容增韌作用。
(三)PC/PET合金：PET具有較好的力學(xué)性能和耐化學(xué)藥品性，PC/PET既有PC的剛性和耐熱性，又有PET的耐溶劑性，而且PET的加入還能改善PC的加工流動(dòng)性。在PC/PET共混體系中，加入彈性體如聚丙烯酸丁酯，可以提高合金的韌性和抗沖擊強(qiáng)度。
五、結(jié)語(yǔ)
目前關(guān)于PC材料的研究與開(kāi)發(fā)日新月異，還有多種PC合金不斷被開(kāi)發(fā)并推向市場(chǎng)，可以明顯提高PC彎曲彈性模量、拉伸強(qiáng)度等;隨著PC材料的研究不斷進(jìn)展，PC的應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。
材料成型工藝論文篇2
淺析復(fù)合材料成型工藝方法
【摘 要】科技的迅速發(fā)展使得傳統(tǒng)材料的工藝技術(shù)滿足不了人們的生活需求，而人們的生活發(fā)展又離不開(kāi)材料的使用，所以，人們慢慢的開(kāi)始轉(zhuǎn)向了復(fù)合材料的工藝技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域。復(fù)合材料的工藝技術(shù)的基礎(chǔ)就是復(fù)合材料成型工藝方法。本文現(xiàn)介紹了復(fù)合材料的概念，介紹了復(fù)合材料的工藝方法以及特點(diǎn)、原理和應(yīng)用，并對(duì)復(fù)合材料成型工藝的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，希望大家會(huì)對(duì)復(fù)合材料成型工藝方法有進(jìn)一步的理解。
【關(guān)鍵詞】復(fù)合材料;成型工藝;熱塑性;熱固性;工藝方法
復(fù)合材料一般是由多種成分的材料組合而成，這樣做，可以將多種材料不同的功能進(jìn)行性組合，優(yōu)化材料的使用功能。各種材料既能保持住個(gè)體的獨(dú)立性，又能相互補(bǔ)充、揚(yáng)長(zhǎng)避短，一舉兩得。復(fù)合材料的成型方法現(xiàn)已有幾十種，雖然它比傳統(tǒng)的材料有技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)，但也正由于這些復(fù)雜的技術(shù)，使得復(fù)合材料的成本過(guò)高，其生產(chǎn)有很大的技術(shù)困難。所以我們就需要改進(jìn)復(fù)合材料的成型工藝方法。
1.復(fù)合材料的概念及其特點(diǎn)
1.1復(fù)合材料的概念
ISO對(duì)復(fù)合材料做出了以下闡釋?zhuān)簭?fù)合材料是由以上兩種包括兩種以上的物理化學(xué)材料物質(zhì)，包含兩種類(lèi)型的材料。一種為基體材料，一種為增強(qiáng)體材料。其中基體材料是金屬材料或者非金屬材料，而增強(qiáng)體材料最為常見(jiàn)的是碳纖維、石棉纖維和玻璃纖維這三種。
1.2復(fù)合材料的特點(diǎn)
復(fù)合材料會(huì)根據(jù)材料的不用組成而造成性能上的差異，但其也有一些共性的特點(diǎn)，如：
復(fù)合材料的配比都是需要人工完成的;復(fù)合材料可以將各種普通材料的性能進(jìn)行重組，可以使其具有多種優(yōu)良性能;可以根據(jù)需要制作成各式各樣的形狀的產(chǎn)品，也避免了多次的復(fù)雜工序;可以有針對(duì)性的對(duì)材料根據(jù)需要對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工等等。
2.復(fù)合材料的工藝方法
復(fù)合材料通常分為兩種：熱塑性復(fù)合材料和熱固性復(fù)合材料。
2.1熱塑性復(fù)合材料的工藝方法
2.1.1注射成型工藝
注射成型工藝是熱塑性復(fù)合材料最主要的生產(chǎn)方法，其主要特點(diǎn)是成型的時(shí)間短、產(chǎn)品的精度高、能源的消耗少，但是這種工藝方法對(duì)模具的要求極高，這也是最不利的一點(diǎn)。
2.1.2擠出成型工藝
除了注射成型工藝，其他的工藝方法中應(yīng)用比較廣的就是擠出成型工藝了，擠出成型工藝的效率也很高，但與注射成型工藝不同的是其對(duì)設(shè)備和技術(shù)的要求很低，但其生產(chǎn)過(guò)程不能間斷。
2.1.3拉擠成型工藝
拉擠成型工藝中需要注意的一點(diǎn)就是增強(qiáng)材料，一般為被浸過(guò)膠的預(yù)浸紗、預(yù)浸帶或者沒(méi)被浸過(guò)膠的纖維或者纖維帶。預(yù)浸紗或者纖維帶通過(guò)拉力作用，經(jīng)過(guò)成型模成型。模中固化以后，會(huì)成型形成各種長(zhǎng)度的復(fù)合材料。
2.1.4纏繞成型工藝
纏繞成型工藝的生產(chǎn)效率和質(zhì)量都很高，成本卻很低。但其需要投入很大的資金，對(duì)技術(shù)要求也很高，對(duì)加工的材料也有要求，比如表面凹陷的制品不能纏繞。其增強(qiáng)材料是被浸過(guò)膠的預(yù)浸紗、預(yù)浸帶。
2.2熱固性復(fù)合材料的工藝方法
2.2.1手糊成型工藝
手糊成型工藝最開(kāi)始的形成復(fù)合材料的工藝，當(dāng)然，也是最簡(jiǎn)單的工藝。其制造步驟如下：現(xiàn)將樹(shù)脂混合物涂在模具上，再在樹(shù)脂混合物上鋪上一層纖維化物，之后擠壓織物，排出氣泡并且浸膠充分后，重復(fù)涂樹(shù)脂混合物和纖維化物的工作，直到達(dá)到了復(fù)合材料的要求厚度為止，加固成型之后脫模就能得到所需要的復(fù)合材料了。但是形狀相對(duì)復(fù)雜的和尺寸很大的材料一般不用這種成型方法。
2.2.2模壓成型工藝
模壓成型工藝需要先將一些材料放進(jìn)預(yù)熱過(guò)后的模具里，用高壓使得材料在模具里分布均勻，之后，在溫度的作用下，使得材料在模具里經(jīng)過(guò)固化過(guò)程取下模具，在經(jīng)過(guò)加工就能得到各式各樣形狀的模具了。模壓成型工藝的生產(chǎn)效率很高，生產(chǎn)出來(lái)的復(fù)合材料表面的光滑度很高，尺寸很準(zhǔn)確，主要應(yīng)用于中小型復(fù)雜程度工藝的批量生產(chǎn)。
2.2.3噴射成型工藝
噴射成型工藝需要運(yùn)用噴槍技術(shù)，其制造過(guò)程主要是要把樹(shù)脂和玻璃纖維的混合物用噴槍噴到模具上，再通過(guò)固化程序然后加工得到需要的材料。
2.2.4袋壓成型工藝
將手糊的材料放入塑料袋(聚乙烯或聚乙烯醇)或者橡膠帶中，通過(guò)擠壓塑料袋或橡膠帶來(lái)固化形成復(fù)合材料。其在加工過(guò)程中要不斷的添加材料來(lái)防止固化時(shí)因熱脹冷縮而引發(fā)的龜裂現(xiàn)象，增強(qiáng)制品的耐熱性和光滑程度。
3.復(fù)合材料工藝方法的特性
3.1復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)
通過(guò)配置不同比例和鋪層形式的基體材料與增強(qiáng)體材料，可以設(shè)計(jì)出各種滿足用戶需求的功能的復(fù)合材料。設(shè)計(jì)出的復(fù)合材料可以減輕材料、節(jié)約成本。生產(chǎn)者根據(jù)需要選擇合適的基礎(chǔ)材料和增強(qiáng)體材料來(lái)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，使資源得到合理化的使用。
3.2復(fù)合材料具有高強(qiáng)度
復(fù)合材料的比強(qiáng)度一般都很高，比強(qiáng)度是強(qiáng)度與密度的比值，尤其是碳纖維復(fù)合材料和有機(jī)纖維復(fù)合材料的比強(qiáng)度極具優(yōu)勢(shì)。比強(qiáng)度值越高，其強(qiáng)度越高，質(zhì)量越輕。這對(duì)于航天航空這些高精度和高強(qiáng)度的領(lǐng)域有很大作用。
3.3復(fù)合材料通常有良好的安全性
復(fù)合材料通過(guò)各種材料的復(fù)合使其具有了更好的安全性性能。舉例來(lái)說(shuō)，纖維復(fù)合材料的基體中布滿了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的獨(dú)立的纖維，即使當(dāng)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中超負(fù)荷時(shí)，少數(shù)的纖維發(fā)生斷裂現(xiàn)象也不會(huì)對(duì)整體產(chǎn)生致命影響，還會(huì)有更多未被損壞的纖維來(lái)承載超負(fù)荷的壓力，所以，復(fù)合材料的安全性得到了提升。
3.4復(fù)合材料電性能提高
在制造復(fù)合材料的過(guò)程當(dāng)中，適當(dāng)?shù)募尤胍恍﹥?yōu)質(zhì)的電性能的基體材料、增強(qiáng)體材料和輔助材料，就可以將復(fù)合材料制成導(dǎo)電材料或者絕緣材料，選擇性很強(qiáng)。導(dǎo)電材料可以運(yùn)用到一些電氣設(shè)備之中，而絕緣材料則可以應(yīng)用到冶金和化工之中。
4.復(fù)合材料成型工藝的發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)如今，復(fù)合材料已經(jīng)在多種領(lǐng)域得到了發(fā)展。尤其是航空航天、能源技術(shù)、電子工業(yè)等領(lǐng)域中，復(fù)合材料扮演者不可或缺的角色。其發(fā)展?jié)摿χ?，已?jīng)受到了國(guó)內(nèi)外的高度重視。國(guó)外的復(fù)合材料成型工藝仍領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)，其很多復(fù)合材料都已到達(dá)了實(shí)用階段并且廣泛應(yīng)用，我國(guó)就更加應(yīng)該跟進(jìn)國(guó)外優(yōu)質(zhì)的復(fù)合材料成型工藝技術(shù)，解決現(xiàn)今在碳纖維和芳綸纖維中遇到的問(wèn)題，發(fā)展高性能的樹(shù)脂基體。
5.總結(jié)
復(fù)合材料在我國(guó)社會(huì)被得到了廣泛運(yùn)用，我國(guó)雖然起步較晚，但是在不懈努力之下也達(dá)到了很大的發(fā)展，對(duì)我國(guó)的航天技術(shù)、工業(yè)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。相信，隨著我國(guó)科技的不斷發(fā)展，復(fù)合材料的成型工藝技術(shù)也會(huì)得到進(jìn)一步的飛躍。 [科]
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