關(guān)于材料成型的論文
關(guān)于材料成型的論文
現(xiàn)如今,無論是電力機(jī)械的制造還是船只制造都需要用到材料成型加工技術(shù),該技術(shù)水平與質(zhì)量的高低也成為了影響機(jī)械制造水平與質(zhì)量高低的主要因素。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的關(guān)于材料成型的論文的范文，歡迎大家閱讀參考!
關(guān)于材料成型的論文篇1
淺析pc材料特性及成型工藝
【摘要】PC雖有很多優(yōu)點，但其的一些特點限制了其在工程塑料方面的應(yīng)用。文章利用相容劑，采用兩步試驗合成工藝，經(jīng)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(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、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(yīng)用。因此，對PC進(jìn)行改性已成為業(yè)內(nèi)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(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，也是近年來增長速度最快的通用工程塑料。目前廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、建筑、辦公設(shè)備、包裝、運(yùn)動器材、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、計算機(jī)、光盤等高科技領(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(zhì)的 PC材料時，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(yōu)化注塑過程。
二、PC注塑選材
PC有很好的機(jī)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(zhì)的PC材料時，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，那么就使用低流動率的PC材料;反之，可以使用高流動率的PC材料，這樣可以優(yōu)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(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)用時的強(qiáng)度計算可以參照金屬材料的公式，在PC的開發(fā)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(jìn)行相關(guān)介紹：
(一)PC樹脂的工藝特點
1、聚集態(tài)特性屬于無定型非結(jié)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(nèi)熱穩(wěn)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(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(zhì)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(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(guī)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(jī)種類、成型品之形狀以及PC樹脂規(guī)格不同而有相當(dāng)之差異，應(yīng)根據(jù)實際情況加以調(diào)整。3、注塑機(jī)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(jī)臺大小：成品重量約為注塑機(jī)容量的40~60%為最佳，如機(jī)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(yīng)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(yīng)采用滑動環(huán)式，其樹脂流動間隙最少應(yīng)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(yīng)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(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)計不當(dāng)或L/D值過小。
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(zhuǎn)速度：在40~70rpm較佳，但需視機(jī)臺與螺桿設(shè)計而調(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)計有很大關(guān)系。使用直接澆口或邊緣澆口時，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(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80萬噸/年左右，世界各大公司紛紛開發(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，尤其是在汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，另外還廣泛應(yīng)用于計算機(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，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(xué)藥品性。由于PBT是結(jié)晶聚合物，與PC共混時易發(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
目前關(guān)于PC材料的研究與開發(fā)日新月異，還有多種PC合金不斷被開發(fā)并推向市場，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。
關(guān)于材料成型的論文篇2
淺談新型金屬材料成型加工技術(shù)
【摘 要】隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及新型金屬材料的應(yīng)用，新型金屬材料成型加工技術(shù)也得到了相應(yīng)的發(fā)展。在本文中，筆者將基于金屬材料成型加工的實際工作經(jīng)驗，在對新型金屬材料固有特性與加工特性深入分析的基礎(chǔ)上，對當(dāng)前的七種成型加工技術(shù)進(jìn)行綜合探究，以期促進(jìn)新型金屬材料成型加工技術(shù)的發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】新型金屬材料;成型加工;加工技術(shù);技術(shù)創(chuàng)新
當(dāng)前，新型的金屬復(fù)合材料已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，復(fù)合型材料雖然成本與技術(shù)要求都較高，但其所具有的材料特性相較于普通的金屬材料具有更高的性能優(yōu)勢，成為工程建設(shè)的重要材料。除此之外，更多的零部件制作采用新型金屬材料，也催生了很多先進(jìn)的成型加工技術(shù)。那么在新時代背景下，究竟如何才能進(jìn)一步存進(jìn)新型金屬材料成型加工技術(shù)的發(fā)展與完善，是當(dāng)前的材料工程師應(yīng)該重點關(guān)注的問題。
1 關(guān)于新型金屬材料的綜述
1.1 新型金屬材料的固有特性
新型金屬材料的種類繁多，都涵蓋在合金的范疇之內(nèi)，金屬材料的固有特性包括以下幾點：新型金屬材料具有更好的延展性;新型金屬的化學(xué)性較為活潑;新型金屬具有特有的光澤與色彩等。當(dāng)前應(yīng)用廣泛的新型金屬材料包括形狀記憶合金、高溫合金、貯氫合金以及非晶態(tài)合金等。
1.2 新型金屬材料的加工特性
1.2.1 焊接性
焊接性是金屬成型加工的基礎(chǔ)特性之一，所指是金屬材料通過焊接來完成二次成型并滿足設(shè)計要求。新型金屬材料的焊接性良好，在焊接時可以保證沒有氣孔、沒有裂縫等。新型金屬材料具有好的焊接性通常收縮小、導(dǎo)熱性能好。
1.2.2 鍛壓性
鍛壓性對于金屬的成型加工的關(guān)鍵因素，金屬具有的鍛壓性能夠使金屬在鍛壓的過程中承受塑性變形，并有效緩解沖壓。除此之外，金屬的鍛壓性還會受到加工條件的影響。
1.2.3 鑄造性
金屬所具有的鑄造性包括收縮性、流動性、偏析以及裂紋敏感性等具有相關(guān)性，由于新型金屬材料均為合金，因此其中含有的高熔點元素會金屬的流動性降低，給材料成型加工增加了一定的難度。
2 新型金屬材料成型加工的原則分析
應(yīng)用于工程施工以及企業(yè)產(chǎn)品中的新型金屬材料通常具備耐磨性良好、硬度高的特性，具備這些特性的新型金屬材料能夠滿足工程及產(chǎn)品的成型與質(zhì)量要求，卻也為成型加工帶來了一定的難度。通常情況下，為了保障金屬材料成型加工的質(zhì)量，針對不同的金屬會采用不同的加工技術(shù)。例如有些特殊的金屬復(fù)合金屬材料只有通過金屬基復(fù)合材料的纖維性增強(qiáng)，才能實現(xiàn)成型加工。而其他特殊的新型金屬材料在進(jìn)行成型加工時需要更加復(fù)雜的技術(shù)，因此，在進(jìn)行二次加工時要做到因材料的不同而采取有針對性的技術(shù)，做到具體問題具體分析，從而切實推進(jìn)新型金屬材料成型加工的實踐進(jìn)程。
當(dāng)前，新型金屬材料的成型加工通常會涉及到焊接、擠壓、鑄造、超塑成型以及切削加工等加工技術(shù)，筆者通在實際的工作中發(fā)現(xiàn)，加工過程中的任何一個小的失誤或者紕漏，都會對材料的成型造成一定的影響，因此，在加工之前，一定要對金屬材料的物理及化學(xué)屬性進(jìn)行深入的、透徹的了解，從而能夠基于其可塑性實現(xiàn)成型加工，這也是當(dāng)前選擇復(fù)合材料的重要原則與指標(biāo)之一。
3 新型金屬材料成型加工的技術(shù)
3.1 粉末冶金成型加工技術(shù)
粉末冶金法是應(yīng)用于新型金屬材料成型加工中的最早的技術(shù)之一，主要用于制造復(fù)合材料零件、顆粒制造以及金屬基復(fù)合材料中的晶須增強(qiáng)等，且以上成型加工可以通過這一方法直接完成。粉末冶金加工技術(shù)的適用范圍主要是針對尺寸較小、形狀不復(fù)雜以及較為精密的零件，因為粉末冶金技術(shù)的優(yōu)勢在于成型制作過程中能夠根據(jù)實際中的需求來進(jìn)行增強(qiáng)相含量的調(diào)節(jié)，即顆粒含量在半數(shù)以上;制作中的增強(qiáng)相較為精密，且組織更加細(xì)密，除此之外，粉末冶金法還具有界面反應(yīng)少的優(yōu)勢，有效提升了工作效率。例如，美國的DWA公司在設(shè)備支撐架以及自行車架等的制作方面就充分應(yīng)用了這一方法。
3.2 鑄造成型技術(shù)法
鑄造成型技術(shù)法已經(jīng)經(jīng)過了實踐的檢驗，成為當(dāng)前最為成熟的鑄造技術(shù)。鑄造成型法能夠滿足筆者在上文中所提及的加工原則，還被廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料零件的生產(chǎn)與制作之中。當(dāng)前，隨著實際加工情況復(fù)雜性的增加，使得鑄造成型法滯后性明顯，具體的參數(shù)設(shè)置以及工藝方法選擇等都必須進(jìn)行改進(jìn)，在成型加工的過程中，流動性的增加以及熔體的粘度等都會受到材料中顆粒增加的影響，除此之外，高溫也會使材料的化學(xué)屬性發(fā)生變化。針對以上出現(xiàn)的問題，具體有效的解決方法在于針對不同的材料成型加工采取熔模鑄造、壓鑄、金屬型鑄造以及砂型鑄造等方法。
3.3 機(jī)械加工鑄造法
機(jī)械加工鑄造法通常利用銑、車、以及鉆等方法進(jìn)行金屬基復(fù)合材料的加工，與其他金屬的加工相同的是在精加工鋁基復(fù)合材料中采用金剛石道具來進(jìn)行成型加工。具體的方法有以下幾種：首先是銑削的方法，具體的材料包括l5%～20%的粘結(jié)劑、聚金剛石刀具以及端面銑刀，在進(jìn)行銑削時需要先利用切削液來實現(xiàn)冷卻，并增加銑削顆粒;其次是車削的方法，利用乳化液進(jìn)行冷卻，刀具為硬質(zhì)合金刀具;最后則是鉆削的方法，利用外切削液進(jìn)行冷卻，通常采用PCD鑲片麻花鉆頭。
3.4 電切割技術(shù)法
電切割法是指在成型加工過程中根據(jù)零件形狀的負(fù)極來決定采取怎樣的幾何切割形狀，在材料切割時利用正極溶解的基本方式來實現(xiàn)材料的切割。對于零件成型加工中存在的殘屑以及未溶解的纖維等，可以利用零件與負(fù)極之間的間隙來實現(xiàn)清洗。與傳統(tǒng)的放電加工法相比，顯著優(yōu)勢在于在介電流液中浸入移動的電極線，從而能夠通過液體壓力沖刷以及局部高溫實現(xiàn)對零件的成型加工。利用電切割法進(jìn)行成型加工時，非導(dǎo)體復(fù)合材料通常會由于放電效果差而產(chǎn)生一定的影響。如在鋁基復(fù)合材料加工時，由于切割速度慢以及切口粗糙等問題，就不能沿用傳統(tǒng)的切割參數(shù)。
3.5 焊接技術(shù)法
焊接技術(shù)法作為成型加工的重要方法之一，通常被應(yīng)用于金屬及復(fù)合材料成型構(gòu)建中，例如航天飛機(jī)、汽車傳動軸以及自行車等。焊接熔池的流動性以及粘度等易發(fā)生變化，并受到增加物的影響。成型加工中，金屬的化學(xué)反應(yīng)通常發(fā)生在基體金屬與增強(qiáng)物之間，對焊接速度造成了一定的限制，面對這一問題，通常的解決辦法有以下幾種：首先是基于慣性摩擦，將其中一個部件進(jìn)行軸對稱旋轉(zhuǎn);其次是熔化焊的基本處理方法;除此之外，還可以利用擴(kuò)散焊的方法進(jìn)行焊接。
3.6 模鍛塑性成型法
模鍛塑性成型法在鎂基復(fù)合材料與鋁基礎(chǔ)復(fù)合材料中有廣泛的應(yīng)用，成型法涉及到超速成型、模鍛以及擠壓等方法。利用此方法生產(chǎn)出來的零器件性能好、組織更加細(xì)密。但是在應(yīng)用的過程中需要注意以下幾方面：第一方面是通過擠壓溫度的適度提高，可以對應(yīng)提高金屬材料的塑性;第二方面是在模具表面進(jìn)行涂層或者使用潤滑劑等實現(xiàn)摩擦條件的改善，降低材料成型的難度;第三方面則是擠壓速度受到增加物的影響，為了防止零件產(chǎn)生橫向裂紋，一定要控制好擠壓速度。
4 結(jié)語
新型金屬材料作為一種現(xiàn)代化的先進(jìn)材料，擁有更為廣泛的實際應(yīng)用價值，而其所具有的高模量、高韌性以及高強(qiáng)度的特性使其更具生命力。成型加工作為二次加工，涵蓋了金屬學(xué)、物理學(xué)、傳熱學(xué)等多個學(xué)科，這就使得在在成型加工時需要進(jìn)行更加深入的、廣泛的探究。筆者相信，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，通過對新型金屬材料成型加工技術(shù)的探究，能夠為金屬材料的廣泛應(yīng)用提供可能，同時為金屬產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整與優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]候立強(qiáng)，郭秋穎.新型金屬材料成型加工技術(shù)分析[J].科技研究，2014(5)：124.
[2]張利民.新型金屬材料成型加工技術(shù)研究[J].科技咨詢，2012(16)：113-114.
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