關於材料成型的論文
現如今,無論是電力機械的製造還是船隻製造都需要用到材料成型加工技術,該技術水平與質量的高低也成為了影響機械製造水平與質量高低的主要因素。下文是小編為大家整理的的範文，歡迎大家閱讀參考!
篇1
淺析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，採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，合成了高效能的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，以及較好的機電效能，被廣泛的應用於汽車、飛機、電子、電氣、家用電器、資訊、機械等領域。但由於脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的機械效能較低，流動性差，使得其加工困難，難於製成大型製品，且製品殘餘應力大，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的效能，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*** 樹脂是一種效能優良的熱塑性工程塑料，具有突出的抗衝擊能力，耐蠕變和尺寸穩定性好，耐熱、吸水率低、無毒、介電效能優良，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。目前廣泛應用於汽車、電子電氣、建築、辦公裝置、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、光碟等高科技領域。
PC是一種非晶體工程材料，具有特別好的抗衝擊強度、熱穩定性、光澤度、抑制細菌特性、阻燃特性以及抗汙染性。PC的缺口伊估德衝擊強度***otched Izod impact stregth***非常高，並且收縮率很低，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衝擊性，那麼就使用低流動率的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衝擊性，那麼就使用低流動率的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的最大特徵是非晶型透明塑料，成型後的尺寸穩定性好，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、聚集態特性屬於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、在正常加工溫度範圍內熱穩定性較好，300℃長時停留基本不分解，超過340℃開始分解，粘度受剪下速率影響較小。3、流變性接近牛頓性液體，表觀黏度受溫度的影響較大，受剪下速率的影響較小，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、製品易開裂。
***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，應先經熱風乾燥3~5h以上，溫度定為120℃，或者用除溼乾燥機來處理水分。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於5~25g/10min都可適用於注塑成型。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採用滑動環式，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週期等。一般而言，為了讓塑料漸漸在熔融，在料管後斷/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週期。螺桿迴轉速度：在40~70rpm較佳，但需視機臺與螺桿設計而調整。注射壓力：根據製品壁厚程度可採取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係。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，保壓要儘量低。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的優良效能，提高ABS的耐熱性、抗衝擊和拉伸強度，降低PC成本和熔體粘度，改善加工效能，減少製品內應力和衝擊強度對製品厚度的敏感性。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，另外還廣泛應用於計算機、影印機和電子電氣部件等。
***二***PC/PBT合金：PBT具有優異的力學效能、耐化學腐蝕及易成型等特點，將PBT與PC共混製得合金材料可以提高PC流動性、改善了加工效能和耐化學藥品性。由於PBT是結晶聚合物，與PC共混時易發生相分離，介面粘結不好，因而其衝擊韌性不理想，通常加入一定量彈性體以提高共混物的衝擊強度。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具有較好的力學效能和耐化學藥品性，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衝擊強度。
五、結語
目前關於PC材料的研究與開發日新月異，還有多種PC合金不斷被開發並推向市場，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的應用範圍將不斷擴大。
篇2
淺談新型金屬材料成型加工技術
【摘 要】隨著現代科學技術的發展以及新型金屬材料的應用，新型金屬材料成型加工技術也得到了相應的發展。在本文中，筆者將基於金屬材料成型加工的實際工作經驗，在對新型金屬材料固有特性與加工特性深入分析的基礎上，對當前的七種成型加工技術進行綜合探究，以期促進新型金屬材料成型加工技術的發展。
【關鍵詞】新型金屬材料;成型加工;加工技術;技術創新
當前，新型的金屬複合材料已經得到了廣泛的應用，複合型材料雖然成本與技術要求都較高，但其所具有的材料特性相較於普通的金屬材料具有更高的效能優勢，成為工程建設的重要材料。除此之外，更多的零部件製作採用新型金屬材料，也催生了很多先進的成型加工技術。那麼在新時代背景下，究竟如何才能進一步存進新型金屬材料成型加工技術的發展與完善，是當前的材料工程師應該重點關注的問題。
1 關於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，都涵蓋在合金的範疇之內，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;新型金屬的化學性較為活潑;新型金屬具有特有的光澤與色彩等。當前應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特性之一，所指是金屬材料通過焊接來完成二次成型並滿足設計要求。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、導熱效能好。
1.2.2 鍛壓性
鍛壓性對於金屬的成型加工的關鍵因素，金屬具有的鍛壓效能夠使金屬在鍛壓的過程中承受塑性變形，並有效緩解衝壓。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性，由於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
應用於工程施工以及企業產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品的成型與質量要求，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量，針對不同的金屬會採用不同的加工技術。例如有些特殊的金屬複合金屬材料只有通過金屬基複合材料的纖維性增強，才能實現成型加工。而其他特殊的新型金屬材料在進行成型加工時需要更加複雜的技術，因此，在進行二次加工時要做到因材料的不同而採取有針對性的技術，做到具體問題具體分析，從而切實推進新型金屬材料成型加工的實踐程序。
當前，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，筆者通在實際的工作中發現，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屬性進行深入的、透徹的瞭解，從而能夠基於其可塑性實現成型加工，這也是當前選擇複合材料的重要原則與指標之一。
3 新型金屬材料成型加工的技術
3.1 粉末冶金成型加工技術
粉末冶金法是應用於新型金屬材料成型加工中的最早的技術之一，主要用於製造複合材料零件、顆粒製造以及金屬基複合材料中的晶須增強等，且以上成型加工可以通過這一方法直接完成。粉末冶金加工技術的適用範圍主要是針對尺寸較小、形狀不復雜以及較為精密的零件，因為粉末冶金技術的優勢在於成型製作過程中能夠根據實際中的需求來進行增強相含量的調節，即顆粒含量在半數以上;製作中的增強相較為精密，且組織更加細密，除此之外，粉末冶金法還具有介面反應少的優勢，有效提升了工作效率。例如，美國的DWA公司在裝置支撐架以及自行車架等的製作方面就充分應用了這一方法。
3.2 鑄造成型技術法
鑄造成型技術法已經經過了實踐的檢驗，成為當前最為成熟的鑄造技術。鑄造成型法能夠滿足筆者在上文中所提及的加工原則，還被廣泛應用於複合材料零件的生產與製作之中。當前，隨著實際加工情況複雜性的增加，使得鑄造成型法滯後性明顯，具體的引數設定以及工藝方法選擇等都必須進行改進，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屬性發生變化。針對以上出現的問題，具體有效的解決方法在於針對不同的材料成型加工採取熔模鑄造、壓鑄、金屬型鑄造以及砂型鑄造等方法。
3.3 機械加工鑄造法
機械加工鑄造法通常利用銑、車、以及鑽等方法進行金屬基複合材料的加工，與其他金屬的加工相同的是在精加工鋁基複合材料中採用金剛石道具來進行成型加工。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%的粘結劑、聚金剛石刀具以及端面銑刀，在進行銑削時需要先利用切削液來實現冷卻，並增加銑削顆粒;其次是車削的方法，利用乳化液進行冷卻，刀具為硬質合金刀具;最後則是鑽削的方法，利用外切削液進行冷卻，通常採用PCD鑲片麻花鑽頭。
3.4 電切割技術法
電切割法是指在成型加工過程中根據零件形狀的負極來決定採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材料的切割。對於零件成型加工中存在的殘屑以及未溶解的纖維等，可以利用零件與負極之間的間隙來實現清洗。與傳統的放電加工法相比，顯著優勢在於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區域性高溫實現對零件的成型加工。利用電切割法進行成型加工時，非導體複合材料通常會由於放電效果差而產生一定的影響。如在鋁基複合材料加工時，由於切割速度慢以及切口粗糙等問題，就不能沿用傳統的切割引數。
3.5 焊接技術法
焊接技術法作為成型加工的重要方法之一，通常被應用於金屬及複合材料成型構建中，例如太空梭、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生變化，並受到增加物的影響。成型加工中，金屬的化學反應通常發生在基體金屬與增強物之間，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：首先是基於慣性摩擦，將其中一個部件進行軸對稱旋轉;其次是熔化焊的基本處理方法;除此之外，還可以利用擴散焊的方法進行焊接。
3.6 模鍛塑性成型法
模鍛塑性成型法在鎂基複合材料與鋁基礎複合材料中有廣泛的應用，成型法涉及到超速成型、模鍛以及擠壓等方法。利用此方法生產出來的零器件效能好、組織更加細密。但是在應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，可以對應提高金屬材料的塑性;第二方面是在模具表面進行塗層或者使用潤滑劑等實現摩擦條件的改善，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，為了防止零件產生橫向裂紋，一定要控制好擠壓速度。
4 結語
新型金屬材料作為一種現代化的先進材料，擁有更為廣泛的實際應用價值，而其所具有的高模量、高韌性以及高強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、物理學、傳熱學等多個學科，這就使得在在成型加工時需要進行更加深入的、廣泛的探究。筆者相信，在現代科學技術迅速發展的今天，通過對新型金屬材料成型加工技術的探究，能夠為金屬材料的廣泛應用提供可能，同時為金屬產業結構的調整與優化奠定基礎。
【參考文獻】
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