材料成型工藝論文
材料成型工藝論文
科技的迅速發展使得傳統材料的工藝技術滿足不了人們的生活需求，而人們的生活發展又離不開材料的使用。下文是學習啦小編為大家整理的關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雖有很多優點，但其的一些特點限制了其在工程塑料方面的應用。文章利用相容劑，采用兩步試驗合成工藝，經過試驗確定了ABS含量以及增容劑對合金材料的影響，合成了高性能的PC/ABS合金材料。
【關鍵詞】聚碳酸酯;成型條件;工程塑料
聚碳酸酯(PC)以良好的尺寸穩定性、耐熱耐化學性，以及較好的機電性能，被廣泛的應用于汽車、飛機、電子、電氣、家用電器、信息、機械等領域。但由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機械性能較低，流動性差，使得其加工困難，難于制成大型制品，且制品殘余應力大，易發生應力開裂。除此之外，PC的耐溶劑性和耐磨損性較差，且價格偏高，從而限制了其在工程塑料方面的應用。因此，對PC進行改性已成為業內急需解決的問題。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域更為廣泛的應用。
一、PC 聚碳酸酯化學和物理特性
聚碳酸酯 (PC) 樹脂是一種性能優良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗沖擊能力，耐蠕變和尺寸穩定性好，耐熱、吸水率低、無毒、介電性能優良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的產品，也是近年來增長速度最快的通用工程塑料。目前廣泛應用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設備、包裝、運動器材、醫療保健等領域，隨著改性研究的不斷深入，正迅速拓展到航空航天、計算機、光盤等高科技領域。
PC是一種非晶體工程材料，具有特別好的抗沖擊強度、熱穩定性、光澤度、抑制細菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口伊估德沖擊強度(otched Izod impact stregth)非常高，并且收縮率很低，一般為0.1%~0.2%。 PC有很好的機械特性，但流動特性較差，因此這種材料的注塑過程較困難。在選用何種品質的 PC材料時，要以產品的最終期望為基準。如果塑件要求有較高的抗沖擊性，那么就使用低流動率的PC材(TodayHot)料;反之，可以使用高流動率的PC材料，這樣可以優化注塑過程。
二、PC注塑選材
PC有很好的機械特性，但流動特性較差，因此這種材料的注塑過程較困難。在選用何種品質的PC材料時，要以產品的最終期望為基準。如果塑件要求有較高的抗沖擊性，那么就使用低流動率的PC材料;反之，可以使用高流動率的PC材料，這樣可以優化注塑過程。PC的最大特征是非晶型透明塑料，成型后的尺寸穩定性好，從低溫到高溫均能保持穩定的機械強度，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作為結構材料應用時的強度計算可以參照金屬材料的公式，在PC的開發初期曾大量用作代替金屬的輕量化透明材料。
三、PC樹脂的成型工藝
PC樹脂的工藝流程比較繁瑣，下面就PC樹脂的工藝特點和流程及影響因素進行相關介紹：
(一)PC樹脂的工藝特點
1、聚集態特性屬于無定型非結晶性塑料，無明顯熔點，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熱穩定性較好，300℃長時停留基本不分解，超過340℃開始分解，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，相對分子質量的增大而增大。PC分子鏈中有苯環，所以分子鏈剛性大。4、PC的抗蠕變性好，尺寸穩定性好;但內應力不易消除。5、PC高溫下遇水易降解，成型時要求水分含量在0.02%以下。6、制品易開裂。
(二)PC樹脂的工藝流程及影響：PC樹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最重要的兩個因素，茲分述如下：
1、水分控制 PC類塑膠即使用遇到非常低之水分亦會產生水解而斷鍵、分子量降低和物性強度降低之現象，因此在成型加工前應嚴格地控制PC樹脂之水分在0.02%以下，以避免成型品的機械強度降低或表面產生氣泡、銀紋等異常外觀。為避免水分所產生異常之情況，聚碳酸酯在加工前，應先經熱風干燥3~5h以上，溫度定為120℃，或者用除濕干燥機來處理水分。2、原料選擇 為滿足各種成型工藝的需求，PC樹脂有不同熔體流動速率的規格。通常熔體流動速率介于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種類、成型品之形狀以及PC樹脂規格不同而有相當之差異，應根據實際情況加以調整。3、注塑機選擇要點 鎖模壓力：以成品投影面積每cm2*0.47~0.48T(或每平方寸*3~5T)機臺大小：成品重量約為注塑機容量的40~60%為最佳，如機臺以PS來表示容量(盎司)時，需減少10%，始為使用PC之容量，(1盎司=28.3公克)。螺桿：螺桿長度最少應有15個直徑長，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采用滑動環式，其樹脂流動間隙最少應有3.2mm。噴嘴：尖端開口最少有4.5mm直徑。若成品重量為5.5kg以上，則噴嘴直徑應為9.5mm以上，另外，尖端開口需比澆口直徑少0.5~1mm，且段道愈短愈好，約為5mm。4、成型條件要點：熔融溫度與模溫：最佳的成型溫度設定與很多因素有關，如注塑機大小，螺桿組態、模具及成型品的設計和成型周期等。一般而言，為了讓塑料漸漸在熔融，在料管后斷/進料區設定較低的溫度，而在料管前段設定較高的溫度。但若螺桿設計不當或L/D值過小。
逆向式的溫度設定亦可。模溫方面，高模溫可提供較佳的表面外觀，殘留應力也會較小，且對較薄或較長的成型品也較填滿;而低模溫則能縮短成型周期。螺桿回轉速度：在40~70rpm較佳，但需視機臺與螺桿設計而調整。注射壓力：根據制品壁厚程度可采取85~140kg/cm2。背壓：一般設定愈低愈好，便為求進料均勻，建議使用3~14kg/cm2。注射速度：射速度澆口設計有很大關系。使用直接澆口或邊緣澆口時，為防止日暉現象和波流痕現象，則應用較慢這射速，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。以免成型品發生殘留應力。而殘留應力可用退火方式來解除或減輕，條件是120~130℃約三十分鐘至一小時。
四、PC合金的應用
(一)PC/ABS合金：PC與ABS共混物可以綜合PC和ABS的優良性能，提高ABS的耐熱性、抗沖擊和拉伸強度，降低PC成本和熔體粘度，改善加工性能，減少制品內應力和沖擊強度對制品厚度的敏感性。目前PC/ABS合金發展迅速，全球產量約為80萬噸/年左右，世界各大公司紛紛開發推出PC/ABS合金新品種，如阻燃、玻纖增強、電鍍、耐紫外線等品種，尤其是在汽車工業中得到廣泛應用，另外還廣泛應用于計算機、復印機和電子電氣部件等。
(二)PC/PBT合金：PBT具有優異的力學性能、耐化學腐蝕及易成型等特點，將PBT與PC共混制得合金材料可以提高PC流動性、改善了加工性能和耐化學藥品性。由于PBT是結晶聚合物，與PC共混時易發生相分離，界面粘結不好，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度。如熱塑彈性體乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物的鋅鹽，對PC/PBT共混體系起到增容增韌作用。
(三)PC/PET合金：PET具有較好的力學性能和耐化學藥品性，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度。
五、結語
目前關于PC材料的研究與開發日新月異，還有多種PC合金不斷被開發并推向市場，可以明顯提高PC彎曲彈性模量、拉伸強度等;隨著PC材料的研究不斷進展，PC的應用范圍將不斷擴大。
材料成型工藝論文篇2
淺析復合材料成型工藝方法
【摘 要】科技的迅速發展使得傳統材料的工藝技術滿足不了人們的生活需求，而人們的生活發展又離不開材料的使用，所以，人們慢慢的開始轉向了復合材料的工藝技術發展領域。復合材料的工藝技術的基礎就是復合材料成型工藝方法。本文現介紹了復合材料的概念，介紹了復合材料的工藝方法以及特點、原理和應用，并對復合材料成型工藝的發展趨勢進行展望，希望大家會對復合材料成型工藝方法有進一步的理解。
【關鍵詞】復合材料;成型工藝;熱塑性;熱固性;工藝方法
復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行性組合，優化材料的使用功能。各種材料既能保持住個體的獨立性，又能相互補充、揚長避短，一舉兩得。復合材料的成型方法現已有幾十種，雖然它比傳統的材料有技術上的優點，但也正由于這些復雜的技術，使得復合材料的成本過高，其生產有很大的技術困難。所以我們就需要改進復合材料的成型工藝方法。
1.復合材料的概念及其特點
1.1復合材料的概念
ISO對復合材料做出了以下闡釋：復合材料是由以上兩種包括兩種以上的物理化學材料物質，包含兩種類型的材料。一種為基體材料，一種為增強體材料。其中基體材料是金屬材料或者非金屬材料，而增強體材料最為常見的是碳纖維、石棉纖維和玻璃纖維這三種。
1.2復合材料的特點
復合材料會根據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，如：
復合材料的配比都是需要人工完成的;復合材料可以將各種普通材料的性能進行重組，可以使其具有多種優良性能;可以根據需要制作成各式各樣的形狀的產品，也避免了多次的復雜工序;可以有針對性的對材料根據需要對材料進行設計和加工等等。
2.復合材料的工藝方法
復合材料通常分為兩種：熱塑性復合材料和熱固性復合材料。
2.1熱塑性復合材料的工藝方法
2.1.1注射成型工藝
注射成型工藝是熱塑性復合材料最主要的生產方法，其主要特點是成型的時間短、產品的精度高、能源的消耗少，但是這種工藝方法對模具的要求極高，這也是最不利的一點。
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設備和技術的要求很低，但其生產過程不能間斷。
2.1.3拉擠成型工藝
拉擠成型工藝中需要注意的一點就是增強材料，一般為被浸過膠的預浸紗、預浸帶或者沒被浸過膠的纖維或者纖維帶。預浸紗或者纖維帶通過拉力作用，經過成型模成型。模中固化以后，會成型形成各種長度的復合材料。
2.1.4纏繞成型工藝
纏繞成型工藝的生產效率和質量都很高，成本卻很低。但其需要投入很大的資金，對技術要求也很高，對加工的材料也有要求，比如表面凹陷的制品不能纏繞。其增強材料是被浸過膠的預浸紗、預浸帶。
2.2熱固性復合材料的工藝方法
2.2.1手糊成型工藝
手糊成型工藝最開始的形成復合材料的工藝，當然，也是最簡單的工藝。其制造步驟如下：現將樹脂混合物涂在模具上，再在樹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，重復涂樹脂混合物和纖維化物的工作，直到達到了復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合材料了。但是形狀相對復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預熱過后的模具里，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過固化過程取下模具，在經過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效率很高，生產出來的復合材料表面的光滑度很高，尺寸很準確，主要應用于中小型復雜程度工藝的批量生產。
2.2.3噴射成型工藝
噴射成型工藝需要運用噴槍技術，其制造過程主要是要把樹脂和玻璃纖維的混合物用噴槍噴到模具上，再通過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，通過擠壓塑料袋或橡膠帶來固化形成復合材料。其在加工過程中要不斷的添加材料來防止固化時因熱脹冷縮而引發的龜裂現象，增強制品的耐熱性和光滑程度。
3.復合材料工藝方法的特性
3.1復合材料可設計性強
通過配置不同比例和鋪層形式的基體材料與增強體材料，可以設計出各種滿足用戶需求的功能的復合材料。設計出的復合材料可以減輕材料、節約成本。生產者根據需要選擇合適的基礎材料和增強體材料來進行工藝設計，使資源得到合理化的使用。
3.2復合材料具有高強度
復合材料的比強度一般都很高，比強度是強度與密度的比值，尤其是碳纖維復合材料和有機纖維復合材料的比強度極具優勢。比強度值越高，其強度越高，質量越輕。這對于航天航空這些高精度和高強度的領域有很大作用。
3.3復合材料通常有良好的安全性
復合材料通過各種材料的復合使其具有了更好的安全性性能。舉例來說，纖維復合材料的基體中布滿了數以萬計的獨立的纖維，即使當實際應用過程中超負荷時，少數的纖維發生斷裂現象也不會對整體產生致命影響，還會有更多未被損壞的纖維來承載超負荷的壓力，所以，復合材料的安全性得到了提升。
3.4復合材料電性能提高
在制造復合材料的過程當中，適當的加入一些優質的電性能的基體材料、增強體材料和輔助材料，就可以將復合材料制成導電材料或者絕緣材料，選擇性很強。導電材料可以運用到一些電氣設備之中，而絕緣材料則可以應用到冶金和化工之中。
4.復合材料成型工藝的發展趨勢
現如今，復合材料已經在多種領域得到了發展。尤其是航空航天、能源技術、電子工業等領域中，復合材料扮演者不可或缺的角色。其發展潛力之大，已經受到了國內外的高度重視。國外的復合材料成型工藝仍領先于國內，其很多復合材料都已到達了實用階段并且廣泛應用，我國就更加應該跟進國外優質的復合材料成型工藝技術，解決現今在碳纖維和芳綸纖維中遇到的問題，發展高性能的樹脂基體。
5.總結
復合材料在我國社會被得到了廣泛運用，我國雖然起步較晚，但是在不懈努力之下也達到了很大的發展，對我國的航天技術、工業發展起到了至關重要的作用。相信，隨著我國科技的不斷發展，復合材料的成型工藝技術也會得到進一步的飛躍。 [科]
【參考文獻】
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