材料成型工艺论文
材料成型工艺论文
科技的迅速发展使得传统材料的工艺技术满足不了人们的生活需求，而人们的生活发展又离不开材料的使用。下文是学习啦小编为大家整理的关于材料成型工艺论文的范文，欢迎大家阅读参考!
材料成型工艺论文篇1
浅谈pc材料特性及成型工艺
【摘要】PC虽有很多优点，但其的一些特点限制了其在工程塑料方面的应用。文章利用相容剂，采用两步试验合成工艺，经过试验确定了ABS含量以及增容剂对合金材料的影响，合成了高性能的PC/ABS合金材料。
【关键词】聚碳酸酯;成型条件;工程塑料
聚碳酸酯(PC)以良好的尺寸稳定性、耐热耐化学性，以及较好的机电性能，被广泛的应用于汽车、飞机、电子、电气、家用电器、信息、机械等领域。但由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，流动性差，使得其加工困难，难于制成大型制品，且制品残余应力大，易发生应力开裂。除此之外，PC的耐溶剂性和耐磨损性较差，且价格偏高，从而限制了其在工程塑料方面的应用。因此，对PC进行改性已成为业内急需解决的问题。PC的共混合金化法是目前常用的PC改性方法之一，它能够有效的改善PC的性能，使得PC能够在工程塑料方面领域更为广泛的应用。
一、PC 聚碳酸酯化学和物理特性
聚碳酸酯 (PC) 树脂是一种性能优良的热塑性工程塑料，具有突出的抗冲击能力，耐蠕变和尺寸稳定性好，耐热、吸水率低、无毒、介电性能优良，是五大工程塑料中唯一具有良好透明性的产品，也是近年来增长速度最快的通用工程塑料。目前广泛应用于汽车、电子电气、建筑、办公设备、包装、运动器材、医疗保健等领域，随着改性研究的不断深入，正迅速拓展到航空航天、计算机、光盘等高科技领域。
PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口伊估德冲击强度(otched Izod impact stregth)非常高，并且收缩率很低，一般为0.1%~0.2%。 PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的 PC材料时，要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PC材(TodayHot)料;反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程。
二、PC注塑选材
PC有很好的机械特性，但流动特性较差，因此这种材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的PC材料时，要以产品的最终期望为基准。如果塑件要求有较高的抗冲击性，那么就使用低流动率的PC材料;反之，可以使用高流动率的PC材料，这样可以优化注塑过程。PC的最大特征是非晶型透明塑料，成型后的尺寸稳定性好，从低温到高温均能保持稳定的机械强度，它的拉伸与形变特性比较接近金属材料，存在着明显的弹性极限。因此PC作为结构材料应用时的强度计算可以参照金属材料的公式，在PC的开发初期曾大量用作代替金属的轻量化透明材料。
三、PC树脂的成型工艺
PC树脂的工艺流程比较繁琐，下面就PC树脂的工艺特点和流程及影响因素进行相关介绍：
(一)PC树脂的工艺特点
1、聚集态特性属于无定型非结晶性塑料，无明显熔点，熔体黏度较高。玻璃化温度140°～150℃，熔融温度215℃～225℃，成型温度250℃～320℃。2、在正常加工温度范围内热稳定性较好，300℃长时停留基本不分解，超过340℃开始分解，粘度受剪切速率影响较小。3、流变性接近牛顿性液体，表观黏度受温度的影响较大，受剪切速率的影响较小，相对分子质量的增大而增大。PC分子链中有苯环，所以分子链刚性大。4、PC的抗蠕变性好，尺寸稳定性好;但内应力不易消除。5、PC高温下遇水易降解，成型时要求水分含量在0.02%以下。6、制品易开裂。
(二)PC树脂的工艺流程及影响：PC树脂的成型工艺控制在成型加工上，水分控制及成型加工条件之选择是影响成型品质最重要的两个因素，兹分述如下：
1、水分控制 PC类塑胶即使用遇到非常低之水分亦会产生水解而断键、分子量降低和物性强度降低之现象，因此在成型加工前应严格地控制PC树脂之水分在0.02%以下，以避免成型品的机械强度降低或表面产生气泡、银纹等异常外观。为避免水分所产生异常之情况，聚碳酸酯在加工前，应先经热风干燥3~5h以上，温度定为120℃，或者用除湿干燥机来处理水分。2、原料选择 为满足各种成型工艺的需求，PC树脂有不同熔体流动速率的规格。通常熔体流动速率介于5~25g/10min都可适用于注塑成型。但是其最佳加工条件因注塑机种类、成型品之形状以及PC树脂规格不同而有相当之差异，应根据实际情况加以调整。3、注塑机选择要点 锁模压力：以成品投影面积每cm2*0.47~0.48T(或每平方寸*3~5T)机台大小：成品重量约为注塑机容量的40~60%为最佳，如机台以PS来表示容量(盎司)时，需减少10%，始为使用PC之容量，(1盎司=28.3公克)。螺杆：螺杆长度最少应有15个直径长，其L/D为20：1最佳，压缩比宜1.5：1至30：1。螺杆前端之止流阀应采用滑动环式，其树脂流动间隙最少应有3.2mm。喷嘴：尖端开口最少有4.5mm直径。若成品重量为5.5kg以上，则喷嘴直径应为9.5mm以上，另外，尖端开口需比浇口直径少0.5~1mm，且段道愈短愈好，约为5mm。4、成型条件要点：熔融温度与模温：最佳的成型温度设定与很多因素有关，如注塑机大小，螺杆组态、模具及成型品的设计和成型周期等。一般而言，为了让塑料渐渐在熔融，在料管后断/进料区设定较低的温度，而在料管前段设定较高的温度。但若螺杆设计不当或L/D值过小。
逆向式的温度设定亦可。模温方面，高模温可提供较佳的表面外观，残留应力也会较小，且对较薄或较长的成型品也较填满;而低模温则能缩短成型周期。螺杆回转速度：在40~70rpm较佳，但需视机台与螺杆设计而调整。注射压力：根据制品壁厚程度可采取85~140kg/cm2。背压：一般设定愈低愈好，便为求进料均匀，建议使用3~14kg/cm2。注射速度：射速度浇口设计有很大关系。使用直接浇口或边缘浇口时，为防止日晖现象和波流痕现象，则应用较慢这射速，另外，如成品厚度在5mm以上，为避免气泡或凹陷慢速射出会有帮助。一般而言，射速原则为薄者快，厚者慢。从注塑切换到保压，保压要尽量低。以免成型品发生残留应力。而残留应力可用退火方式来解除或减轻，条件是120~130℃约三十分钟至一小时。
四、PC合金的应用
(一)PC/ABS合金：PC与ABS共混物可以综合PC和ABS的优良性能，提高ABS的耐热性、抗冲击和拉伸强度，降低PC成本和熔体粘度，改善加工性能，减少制品内应力和冲击强度对制品厚度的敏感性。目前PC/ABS合金发展迅速，全球产量约为80万吨/年左右，世界各大公司纷纷开发推出PC/ABS合金新品种，如阻燃、玻纤增强、电镀、耐紫外线等品种，尤其是在汽车工业中得到广泛应用，另外还广泛应用于计算机、复印机和电子电气部件等。
(二)PC/PBT合金：PBT具有优异的力学性能、耐化学腐蚀及易成型等特点，将PBT与PC共混制得合金材料可以提高PC流动性、改善了加工性能和耐化学药品性。由于PBT是结晶聚合物，与PC共混时易发生相分离，界面粘结不好，因而其冲击韧性不理想，通常加入一定量弹性体以提高共混物的冲击强度。如热塑弹性体乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物的锌盐，对PC/PBT共混体系起到增容增韧作用。
(三)PC/PET合金：PET具有较好的力学性能和耐化学药品性，PC/PET既有PC的刚性和耐热性，又有PET的耐溶剂性，而且PET的加入还能改善PC的加工流动性。在PC/PET共混体系中，加入弹性体如聚丙烯酸丁酯，可以提高合金的韧性和抗冲击强度。
五、结语
目前关于PC材料的研究与开发日新月异，还有多种PC合金不断被开发并推向市场，可以明显提高PC弯曲弹性模量、拉伸强度等;随着PC材料的研究不断进展，PC的应用范围将不断扩大。
材料成型工艺论文篇2
浅析复合材料成型工艺方法
【摘 要】科技的迅速发展使得传统材料的工艺技术满足不了人们的生活需求，而人们的生活发展又离不开材料的使用，所以，人们慢慢的开始转向了复合材料的工艺技术发展领域。复合材料的工艺技术的基础就是复合材料成型工艺方法。本文现介绍了复合材料的概念，介绍了复合材料的工艺方法以及特点、原理和应用，并对复合材料成型工艺的发展趋势进行展望，希望大家会对复合材料成型工艺方法有进一步的理解。
【关键词】复合材料;成型工艺;热塑性;热固性;工艺方法
复合材料一般是由多种成分的材料组合而成，这样做，可以将多种材料不同的功能进行性组合，优化材料的使用功能。各种材料既能保持住个体的独立性，又能相互补充、扬长避短，一举两得。复合材料的成型方法现已有几十种，虽然它比传统的材料有技术上的优点，但也正由于这些复杂的技术，使得复合材料的成本过高，其生产有很大的技术困难。所以我们就需要改进复合材料的成型工艺方法。
1.复合材料的概念及其特点
1.1复合材料的概念
ISO对复合材料做出了以下阐释：复合材料是由以上两种包括两种以上的物理化学材料物质，包含两种类型的材料。一种为基体材料，一种为增强体材料。其中基体材料是金属材料或者非金属材料，而增强体材料最为常见的是碳纤维、石棉纤维和玻璃纤维这三种。
1.2复合材料的特点
复合材料会根据材料的不用组成而造成性能上的差异，但其也有一些共性的特点，如：
复合材料的配比都是需要人工完成的;复合材料可以将各种普通材料的性能进行重组，可以使其具有多种优良性能;可以根据需要制作成各式各样的形状的产品，也避免了多次的复杂工序;可以有针对性的对材料根据需要对材料进行设计和加工等等。
2.复合材料的工艺方法
复合材料通常分为两种：热塑性复合材料和热固性复合材料。
2.1热塑性复合材料的工艺方法
2.1.1注射成型工艺
注射成型工艺是热塑性复合材料最主要的生产方法，其主要特点是成型的时间短、产品的精度高、能源的消耗少，但是这种工艺方法对模具的要求极高，这也是最不利的一点。
2.1.2挤出成型工艺
除了注射成型工艺，其他的工艺方法中应用比较广的就是挤出成型工艺了，挤出成型工艺的效率也很高，但与注射成型工艺不同的是其对设备和技术的要求很低，但其生产过程不能间断。
2.1.3拉挤成型工艺
拉挤成型工艺中需要注意的一点就是增强材料，一般为被浸过胶的预浸纱、预浸带或者没被浸过胶的纤维或者纤维带。预浸纱或者纤维带通过拉力作用，经过成型模成型。模中固化以后，会成型形成各种长度的复合材料。
2.1.4缠绕成型工艺
缠绕成型工艺的生产效率和质量都很高，成本却很低。但其需要投入很大的资金，对技术要求也很高，对加工的材料也有要求，比如表面凹陷的制品不能缠绕。其增强材料是被浸过胶的预浸纱、预浸带。
2.2热固性复合材料的工艺方法
2.2.1手糊成型工艺
手糊成型工艺最开始的形成复合材料的工艺，当然，也是最简单的工艺。其制造步骤如下：现将树脂混合物涂在模具上，再在树脂混合物上铺上一层纤维化物，之后挤压织物，排出气泡并且浸胶充分后，重复涂树脂混合物和纤维化物的工作，直到达到了复合材料的要求厚度为止，加固成型之后脱模就能得到所需要的复合材料了。但是形状相对复杂的和尺寸很大的材料一般不用这种成型方法。
2.2.2模压成型工艺
模压成型工艺需要先将一些材料放进预热过后的模具里，用高压使得材料在模具里分布均匀，之后，在温度的作用下，使得材料在模具里经过固化过程取下模具，在经过加工就能得到各式各样形状的模具了。模压成型工艺的生产效率很高，生产出来的复合材料表面的光滑度很高，尺寸很准确，主要应用于中小型复杂程度工艺的批量生产。
2.2.3喷射成型工艺
喷射成型工艺需要运用喷枪技术，其制造过程主要是要把树脂和玻璃纤维的混合物用喷枪喷到模具上，再通过固化程序然后加工得到需要的材料。
2.2.4袋压成型工艺
将手糊的材料放入塑料袋(聚乙烯或聚乙烯醇)或者橡胶带中，通过挤压塑料袋或橡胶带来固化形成复合材料。其在加工过程中要不断的添加材料来防止固化时因热胀冷缩而引发的龟裂现象，增强制品的耐热性和光滑程度。
3.复合材料工艺方法的特性
3.1复合材料可设计性强
通过配置不同比例和铺层形式的基体材料与增强体材料，可以设计出各种满足用户需求的功能的复合材料。设计出的复合材料可以减轻材料、节约成本。生产者根据需要选择合适的基础材料和增强体材料来进行工艺设计，使资源得到合理化的使用。
3.2复合材料具有高强度
复合材料的比强度一般都很高，比强度是强度与密度的比值，尤其是碳纤维复合材料和有机纤维复合材料的比强度极具优势。比强度值越高，其强度越高，质量越轻。这对于航天航空这些高精度和高强度的领域有很大作用。
3.3复合材料通常有良好的安全性
复合材料通过各种材料的复合使其具有了更好的安全性性能。举例来说，纤维复合材料的基体中布满了数以万计的独立的纤维，即使当实际应用过程中超负荷时，少数的纤维发生断裂现象也不会对整体产生致命影响，还会有更多未被损坏的纤维来承载超负荷的压力，所以，复合材料的安全性得到了提升。
3.4复合材料电性能提高
在制造复合材料的过程当中，适当的加入一些优质的电性能的基体材料、增强体材料和辅助材料，就可以将复合材料制成导电材料或者绝缘材料，选择性很强。导电材料可以运用到一些电气设备之中，而绝缘材料则可以应用到冶金和化工之中。
4.复合材料成型工艺的发展趋势
现如今，复合材料已经在多种领域得到了发展。尤其是航空航天、能源技术、电子工业等领域中，复合材料扮演者不可或缺的角色。其发展潜力之大，已经受到了国内外的高度重视。国外的复合材料成型工艺仍领先于国内，其很多复合材料都已到达了实用阶段并且广泛应用，我国就更加应该跟进国外优质的复合材料成型工艺技术，解决现今在碳纤维和芳纶纤维中遇到的问题，发展高性能的树脂基体。
5.总结
复合材料在我国社会被得到了广泛运用，我国虽然起步较晚，但是在不懈努力之下也达到了很大的发展，对我国的航天技术、工业发展起到了至关重要的作用。相信，随着我国科技的不断发展，复合材料的成型工艺技术也会得到进一步的飞跃。 [科]
【参考文献】
[1]徐梁.《复合材料成型工艺》课程教学改革探索与实践[J].青年与社会，2013，(7)：154-155.
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