第一篇：复合材料的成型工艺
树脂基复合材料成型工艺
复合材料成型工艺是复合材料工业的发展基础和条件。随着复合材料应用领域的拓宽，复合材料工业得到迅速发镇，其老的成型工艺日臻完善，新的成型方法不断涌现，目前聚合物基符合材料的成型方法已有20多种，并成功地用于工业生产，如： (1)手糊成型工艺--湿法铺层成型法; (2)喷射成型工艺;
(3)树脂传递模塑成型技术(RTM技术); (4)袋压法(压力袋法)成型; (5)真空袋压成型; (6)热压罐成型技术; (7)液压釜法成型技术; (8)热膨胀模塑法成型技术; (9)夹层结构成型技术; (10)模压料生产工艺; (11)ZMC模压料注射技术; (12)模压成型工艺; (13)层合板生产技术; (14)卷制管成型技术; (15)纤维缠绕制品成型技术; (16)连续制板生产工艺; (17)浇铸成型技术; (18)拉挤成型工艺; (19)连续缠绕制管工艺; (20)编织复合材料制造技术;
(21)热塑性片状模塑料制造技术及冷模冲压成型工艺; (22)注射成型工艺; (23)挤出成型工艺; (24)离心浇铸制管成型工艺; (25)其它成型技术。 视所选用的树脂基体材料的不同，上述方法分别适用于热固性和热塑性复合材料的生产，有些工艺两者都适用。
复合材料制品成型工艺特点：与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点：
(1)材料制造与制品成型同时完成 一般情况下，复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在造反材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。
(2)制品成型比较简便 一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此，用这些材料生产复合材料制品，所需工序及设备要比其它 材料简单的多，对于某些制品仅需一套模具便能生产。 ◇ 成型工艺
层压及卷管成型工艺
1、层压成型工艺
层压成型是将预浸胶布按照产品形状和尺寸进行剪裁、叠加后，放入两个抛光的金属模具之间，加温加压成型复合材料制品的生产工艺。它是复合材料成型工艺中发展较早、也较成熟的一种成型方法。该工艺主要用于生产电绝缘板和印刷电路板材。现在，印刷电路板材已广泛应用于各类收音机、电视机、电话机和移动电话机、电脑产品、各类控制电路等所有需要平面集成电路的产品中。
层压工艺主要用于生产各种规格的复合材料板材，具有机械化、自动化程度高、产品质量稳定等特点，但一次性投资较大，适用于批量生产，并且只能生产板材，且规格受到设备的限制。
层压工艺过程大致包括：预浸胶布制备、胶布裁剪叠合、热压、冷却、脱模、加工、后处理等工序
2、卷管成型工艺
卷管成型工是用预浸胶布在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品成型方法，其原理是借助卷管机上的热辊，将胶布软化，使胶布上的树脂熔融。在一定的张力作用下，辊筒在运转过程中，借助辊筒与芯模之间的摩擦力，将胶布连续卷到芯管上，直到要求的厚度，然后经冷辊冷却定型，从卷管机上取下，送入固化炉中固化。管材固化后，脱去芯模，即得复合材料卷管。
卷管成型按其上布方法的不同而可分为手工上布法和连续机械法两种。其基本过程是：首先清理各辊筒，然后将热辊加热到设定温度，调整好胶布张力。在压辊不施加压力的情况下，将引头布先在涂有脱模剂的管芯模上缠上约1圈，然后放下压辊，将引头布贴在热辊上，同时将胶布拉上，盖贴在引头布的加热部分，与引头布相搭接。引头布的长度约为800～1200mm，视管径而定，引头布与胶布的搭接长度，一般为150～250mm。在卷制厚壁管材时，可在卷制正常运行后，将芯模的旋转速度适当加快，在接近设计壁厚时再减慢转速，至达到设计厚度时，切断胶布。然后在保持压辊压力的情况下，继续使芯模旋转1～2圈。最后提升压辊，测量管坯外径，合格后，从卷管机上取出，送入固化炉中固化成型。
3、预浸胶布制备工艺
预浸胶布是生产复合材料层压板材、卷管和布带缠绕制品的半成品。
(1)原材料 预浸胶布生产所需的主要原材料有增强材料(如玻璃布、石棉布、合成纤维布、玻璃纤维毡、石棉毡、碳纤维、芳纶纤维、石棉纸、牛皮等)和合成树脂(如酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂等)。
(2)预浸胶布的制备工艺 预浸胶布的制备是使用经热处理或化学处理的玻璃布，经浸胶槽浸渍树脂胶液，通过刮胶装置和牵引装置控制胶布的树脂含量，在一定的温度下，经过一定时间的洪烤，使树脂由A阶转至B阶，从而得到所需的预浸胶布。通常将此过程称之为玻璃的浸胶。 树脂传递模塑成型 树脂传递模塑成型简称RTM(Resin Transfer Molding)。RTM起始于50年代，是手糊成型工艺改进的一种闭模成型技术，可以生产出两面光的制品。在国外属于这一工艺范畴的还有树脂注射工艺(Resin Injection)和压力注射工艺(Pressure Infection)。 RTM的基本原理是将玻璃纤维增强材料铺放到闭模的模腔内，用压力将树脂胶液注入模腔，浸透玻纤增强材料，然后固化，脱模成型制品。
从上前的研究水平来看，RTM技术的研究发展方向将包括微机控制注射机组，增强材料预成型技术，低成本模具，快速树脂固化体系，工艺稳定性和适应性等。
RTM成型技术的特点：①可以制造两面光的制品;②成型效率高，适合于中等规模的玻璃钢产品生产(20000件/年以内);③RTM为闭模操作，不污染环境，不损害工人健康;④增强材料可以任意方向铺放，容易实现按制品受力状况例题铺放增强材料;⑤原材料及能源消耗少;⑥建厂投资少，上马快。
RTM技术适用范围很广，目前已广泛用于建筑、交通、电讯、卫生、航空航天等工业领域。已开发的产品有：汽车壳体及部件、娱乐车构件、螺旋浆、8.5m长的风力发电机叶片、天线罩、机器罩、浴盆、沐浴间、游泳池板、座椅、水箱、电话亭、电线杆、小型游艇等。
(1)RTM工艺及设备 成型工艺 RTM全部生产过程分11道工序，各工序的操作人员及工具、设备位置固定，模具由小车运送，依次经过每一道工序，实现流水作业。模具在流水线上的循环时间，基本上反映了制品的生产周期，小型制品一般只需十几分钟，大型制品的生产周期可以控制在1h以内完成。
成型设备 RTM成型设备主要是树脂压注机和模具。①树脂村注机 树脂压注机由树脂泵、注射枪组成。树脂泵是一组活塞式往复泵，最上端是一个空气动力泵。当压缩空气驱动空气泵活塞上下运动时，树脂泵将桶中树脂经过流量控制器、过滤器定量地抽入树脂贮存器，侧向杠杆使催化剂泵运动，将催化剂定量地抽至贮存器。压缩空气充入两个贮存器，产生与泵压力相反的缓冲力，保证树脂和催化剂能稳定的流向注射枪头。注射枪口后有一个静态紊流混合器，可使树脂和催化剂在无气状态下混合均匀，然后经枪口注入模具，混合器后面设计有清洗剂入口，它与一个有0.28MPa压力的溶剂罐相联，当机器使用完后，打开开关，溶剂自动喷出，将注射枪清洗干净。②模具 RTM模具分玻璃钢模、玻璃钢表面镀金属模和金属模3种。玻璃钢模具容易制造，价格较低，聚酯玻璃钢模具可使用2000次，环氧玻璃钢模具可使用4000次。表面镀金属的玻璃钢模具可使用10000次以上。金属模具在RTM工艺中很少使用，一般来讲，RTM的模具费仅为SMC的2%～16%。
(2)RTM原材料 RTM用的原材料有树脂体系、增强材料和填料。
树脂体系 RTM工艺用的树脂主要是不饱和聚酯树脂。
增强材料 一般RTM的增强材料主要是玻璃纤维，其含量为25%～45%(重量比);常用的增强材料有玻璃纤维连续毡、复合毡及方格布。
填料 填料对RTM工艺很重要，它不仅能降低成本，改善性能，而且能在树脂固化放热阶段吸收热量。常用的填料有氢氧化铝、玻璃微珠、碳酸钙、云母等。其用量为20%～40%。 ◇ 成型工艺
袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法成型
袋压法、热压罐法、液压釜法和热膨胀模塑法统称为低压成型工艺。其成型过程是用手工铺叠方式，将增强材料和树脂(含预浸材料)按设计方向和顺序逐层铺放到模具上，达到规定厚度后，经加压、加热、固化、脱模、修整而获得制品。四种方法与手糊成型工艺的区别仅在于加压固化这道工序。因此，它们只是手糊成型工艺的改进，是为了提高制品的密实度和层间粘接强度。
以高强度玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维和环氧树脂为原材料，用低压成型方法制造的高性能复合材料制品，已广泛用于飞机、导弹、卫星和航天飞机。如飞机舱门、整流罩、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼、隔板、壁板及隐形飞机等。 (1)袋压法
袋压成型是将手糊成型的未固化制品，通过橡胶袋或其它弹性材料向其施加气体或液体压力，使制品在压力下密实，固化。
袋压成型法的优点是：①产品两面光滑;②能适应聚酯、环氧和酚醛树脂;③产品重量比手糊高。
袋压成型分压力袋法和真空袋法2种：①压力袋法 压力袋法是将手糊成型未固化的制品放入一橡胶袋，固定好盖板，然后通入压缩空气或蒸汽(0.25～0.5MPa)，使制品在热压条件下固化。②真空袋法 此法是将手糊成型未固化的制品，加盖一层橡胶膜，制品处于橡胶膜和模具之间，密封周边，抽真空(0.05～0.07MPa)，使制品中的气泡和挥发物排除。真空袋成型法由于真空压力较小，故此法仅用于聚酯和环氧复合材料制品的湿法成型。 (2)热压釜和液压釜法
热压釜和液压釜法都是在金属容器内，通过压缩气体或液体对未固化的手糊制品加热、加压，使其固化成型的一种工艺。
热压釜法 热压釜是一个卧式金属压力容器，未固化的手糊制品，加上密封胶袋，抽真空，然后连同模具用小车推进热压釜内，通入蒸汽(压力为1.5～2.5MPa)，并抽真空，对制品加压、加热，排出气泡，使其在热压条件下固化。它综合了压力袋法和真空袋法的优点，生产周期短，产品质量高。热压釜法能够生产尺寸较大、形状复杂的高质量、高性能复合材料制品。产品尺寸受热压釜限制，目前国内最大的热压釜直径为2.5m，长18m，已开发应用的产品有机翼、尾翼、卫星天线反射器，导弹再入体、机载夹层结构雷达罩等。此法的最大缺点是设备投资大，重量大，结构复杂，费用高等。
液压釜法 液压釜是一个密闭的压力容器，体积比热压釜小，直立放置，生产时通入压力热水，对未固化的手糊制品加热、加压，使其固化。液压釜的压力可达到2MPa或更高，温度为80～100℃。用油载体、热度可达200℃。此法生产的产品密实，周期短，液压釜法的缺点是设备投资较大。
(3)热膨胀模塑法
热膨胀模塑法是用于生产空腹、薄壁高性能复合材料制品的一种工艺。其工作原理是采用不同膨胀系数的模具材料，利用其受热体积膨胀不同产生的挤压力，对制品施工压力。热膨胀模塑法的阳模是膨胀系数大的硅橡胶，阴模是膨胀系数小的金属材料，手糊未固化的制品放在阳模和阴模之间。加热时由于阳、阴模的膨胀系数不同，产生巨大的变形差异，使制品在热压下固化。 ◇ 成型工艺
喷射成型技术
喷射成型技术是手糊成型的改进，半机械化程度。喷射成型技术在复合材料成型工艺中所占比例较大，如美国占9.1%，西欧占11.3%，日本占21%。目前国内用的喷射成型机主要是从美国进口。
(1)喷射成型工艺原理及优缺点
喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧喷出，同时将切断的玻纤粗纱，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合，沉积到模具上，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品。
喷射成型的优点：①用玻纤粗纱代替织物，可降低材料成本;②生产效率比手糊的高2～4倍;③产品整体性好，无接缝，层间剪切强度高，树脂含量高，抗腐蚀、耐渗漏性好;④可减少飞边，裁布屑及剩余胶液的消耗;⑤产品尺寸、形状不受限制。其缺点为：①树脂含量高，制品强度低;②产品只能做到单面光滑;③污染环境，有害工人健康。
喷射成型效率达15kg/min，故适合于大型船体制造。已广泛用于加工浴盆、机器外罩、整体卫生间，汽车车身构件及大型浮雕制品等。
(2)生产准备
场地 喷射成型场地除满足手糊工艺要求外，要特别注意环境排风。根据产品尺寸大小，操作间可建成密闭式，以节省能源。 材料准备 原材料主要是树脂(主要用不饱和聚酯树脂)和无捻玻纤粗纱。
模具准备 准备工作包括清理、组装及涂脱模剂等。
喷射成型设备 喷射成型机分压力罐式和泵供式两种：①泵式供胶喷射成型机，是将树脂引发剂和促进剂分别由泵输送到静态混合器中，充分混合后再由喷枪喷出，称为枪内混合型。其组成部分为气动控制系统、树脂泵、助剂泵、混合器、喷枪、纤维切割喷射器等。树脂泵和助剂泵由摇臂刚性连接，调节助剂泵在摇臂上的位置，可保证配料比例。在空压机作用下，树脂和助剂在混合器内均匀混合，经喷枪形成雾滴，与切断的纤维连续地喷射到模具表面。这种喷射机只有一个胶液喷枪，结构简单，重量轻，引发剂浪费少，但因系内混合，使完后要立即清洗，以防止喷射堵塞。②压力罐式供胶喷射机是将树脂胶液分别装在压力罐中，靠进入罐中的气体压力，使胶液进入喷枪连续喷出。安是由两个树脂罐、管道、阀门、喷枪、纤维切割喷射器、小车及支架组成。工作时，接通压缩空气气源，使压缩空气经过气水分离器进入树脂罐、玻纤切割器和喷枪，使树脂和玻璃纤维连续不断的由喷枪喷出，树脂雾化，玻纤分散，混合均匀后沉落到模具上。这种喷射机是树脂在喷枪外混合，故不易堵塞喷枪嘴。 (3)喷射成型工艺控制
喷射工艺参数选择：①树脂含量 喷射成型的制品中，树脂含量控制在60%左右。②喷雾压力 当树脂粘度为0.2Pa²s，树脂罐压力为0.05～0.15MPa时，雾化压力为0.3～0.55MPa，方能保证组分混合均匀。③喷枪夹角 不同夹角喷出来的树脂混合交距不同，一般选用20°夹角，喷枪与模具的距离为350～400mm。改变距离，要高速喷枪夹角，保证各组分在靠近模具表面处交集混合，防止胶液飞失。
喷射成型应注意事项：①环境温度应控制在(25±5)℃，过高，易引起喷枪堵塞;过低，混合不均匀，固化慢;②喷射机系统内不允许有水分存在，否则会影响产品质量;③成型前，模具上先喷一层树脂，然后再喷树脂纤维混合层;④喷射成型前，先调整气压，控制树脂和玻纤含量;⑤喷枪要均匀移动，防止漏喷，不能走弧线，两行之间的重叠富庶小于1/3，要保证覆盖均匀和厚度均匀;⑥喷完一层后，立即用辊轮压实，要注意棱角和凹凸表面，保证每层压平，排出气泡，防止带起纤维造成毛刺;⑦每层喷完后，要进行检查，合格后再喷下一层;⑧最后一层要喷薄些，使表面光滑;⑨喷射机用完后要立即清洗，防止树脂固化，损坏设备。 ◇ 成型工艺
泡沫塑料夹层结构制造技术
(1)原材料 泡沫塑料夹层结构用的原材料分为面板(蒙皮)材料、夹芯材料和粘接剂。①面板材料 主要是用玻璃布和树脂制成的薄板，与蜂窝夹层结构面板用的材料相同。②粘接剂 面板和夹芯材料的粘接剂，主要取决于泡沫塑料种类，如聚苯乙烯泡沫塑料，不能用不饱和聚酯树脂粘接。③泡沫夹芯材料 泡沫塑料的种类很多，其分类方法有两种：一种是按树脂基体分，可分为：聚氯乙烯泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料，聚乙烯泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料，酚醛，环氧及不饱和聚酯等热固性泡沫塑料等。另一种是近硬度分，可分为硬质、半硬质和软质三种。用泡沫塑料芯材生产夹层结构的最大优点是防寒、绝热，隔音性能好，质量轻，与蒙面粘接面大，能均匀传递荷载，抗冲击性能好等。
(2)泡沫塑料制造技术 生产泡沫塑料的发泡方法较多，有机械发泡法、惰性气体混溶减压发泡法、低沸点液体蒸发发泡法、发泡剂分解放气发泡法和原料组分相互反应放气发泡法等。①机械发泡法 利用强烈机械搅拌，将气体混入到聚合物溶液、乳液或悬浮液中，形成泡沫体，然后经固化而获得泡沫塑料。②惰性气体混溶减压发泡法 利用惰性气体(如氮气、二氧化碳等)无色、无臭、难与其它化学元素化合的原理，在高压下压入聚合物中，经升温、减压、使气体膨胀发泡。③低沸点液体蒸发发泡法 将低沸点液体压入聚合物中，然后加热聚合物，当聚合物软化、液体达到沸点时，借助液体气化产生的蒸气压力，使聚合物发泡成泡沫体。④化学发泡剂发泡法 借助发泡剂在热作用下分解产生的气体，使聚合物体积膨胀，形成泡沫塑料。⑤原料化学反应发泡法 此法是利用能发泡的原料组分，相互反应放出二氧化碳或氮气等使聚合物膨胀发泡成泡沫体。
(3)泡沫塑料夹层结构制造 泡沫塑料夹层结构的制造方法有：预制粘接法、现场浇注成型法和连续机械成型法三种。①预制粘接法 将蒙皮和泡沫塑料芯材分别制造，然后再将它们粘接成整体。预制成型法的优点是能适用各种泡沫塑料，工艺简单，不需要复杂机械设备等。其缺点是生产效率低，质量不易保证。②整体浇注成型法 先预制好夹层结构的外壳，然后将混合均匀的泡沫料浆浇入壳体内，经过发泡成型和固化处理，使泡沫涨满腔体，并和壳体粘接成一个整体结构。③连续成型法 适用于生产泡沫塑料夹层结构板材。 其它成型工艺
聚合物基复合材料的其它成型工艺，主要指离心成型工艺、浇铸成型工艺、弹性体贮存树脂成型工艺(ERM)、增强反应注射成型工艺(RRIM)等。
1、离心成型工艺
离心成型工艺在复合材料制品生产中，主要是用于制造管材(地埋管)，它是将树脂、玻璃纤维和填料按一定比例和方法加入到旋转的模腔内，依靠高速旋转产生的离心力，使物料挤压密实，固化成型。
离心玻璃钢管分为压力管非压力管两类，其使用压力为0～18MPa。这种管的管径一般为φ400～φ2500mm，最大管径或达5m，以φ1200mm以上管径经济效果最佳，离心管的长度2～12m，一般为6 m。
离心玻璃钢管的优点很多，与普通玻璃钢管和混凝土管相比，它强度高、重量轻，防腐、耐磨(是石棉水泥管的5～10倍)、节能、耐久(50年以上)及综合工程造价低，特别是大口径管等;与缠绕加砂玻璃钢管相比，其最大特点是刚度大，成本低，管壁可以按其功能设计成多层结构。离心法制管质量稳定，原材料损耗少，其综合成本低于钢管。离心玻璃钢管可埋深15m，能随真空及外压。其缺点是内表面不够光滑，水力学特性比较差。
离心玻璃钢管的应用前景十分广阔，其主要应用范围包括：给水及排水工程干管，油田注水管、污水管、化工防腐管等。
(1)原材料
生产离心管的原材料有树脂、玻璃纤维及填料(粉状和粒状填料)等。
树脂 应用最广的是不饱和聚酯树脂，可根据使用条件和工艺要求选择树脂牌号和固化剂。
增强材料 主工是玻璃纤维及其制品。玻纤制品有连续纤维毡、网格布及单向布等，制造异形断面制品时，可先将玻纤制成预制品，然后放入模内。
填料 填料的作是用增加制品的刚度、厚度、降低成本，填料的种类要根据使用要求选择，一般为石英砂、石英粉、辉绿岩粉等。 (2)工艺流程
离心制管的加料方法与缠绕成型工艺不同，加料系统是把树脂、纤维和填料的供料装置，统一安装在可往复运动的小车上。
(3)模具 离心法生产玻璃钢管的模具，主要是钢模，模具分整体式和拼装式两种：小于φ800mm管的模具，用整体式，大于φ800mm管的模具，可以用拼装式。
模具设计要保证有足够的强度和刚度，防止旋转、震动过程中变形。模具由管身、封头、托轮箍组成。管身由钢板卷焊而成，小直径管身可用无缝钢管。封头的作用是增加管模端头的强度和防止物料外流。托轮箍的作用是支撑模具，传递旋转力，使模具在离心机上高速度旋转，模具的管身内表面必须平整，光滑，一般都要精加工和抛光，保证顺利脱模。
2、浇注成型工艺
浇注成型主要用于生产无纤维增强的复合材料制品，如人造大理石，钮扣、包埋动、植物标本、工艺品、锚杆固定剂、装饰板等。
浇注成型比较简单，但要生产出优质产品，则需要熟练的操作技术。
(1)钮扣生产工艺
用聚酯树脂浇注的钮扣，具有硬度高，光泽好，耐磨、耐烫、耐干洗、花色品种多及价格低等优点，目前在国内外已基本取代了有机玻璃钮扣，占钮扣市场80%以上。 生产钮扣的原料主要是不饱和聚酯树脂、固化剂(引发剂采用过氧化甲乙酮)和辅助材料(包括色浆、珠光粉、触变剂等)。
聚酯钮扣采用离心浇注式棒材浇注法生产，先制成板材或棒材，然后经切板、切棒制成钮扣，再经热处理、刮面、刮底、铣槽、打眼、抛光等工序制成钮扣。
(2)人造石材生产工艺
人造石材是用不饱和聚酯树脂和填料制成的。由于所选用的填料不同，制成的人造石材分为人造大理石、人造玛瑙、人造花岗石和聚酯混凝土等。
生产人造石材的原材料是不饱和聚酯树脂，填料和颜料：①树脂 生产人造石材的树脂分面层和结构层两各，表面装饰层树脂要求收缩性小，有韧性、硬度好，耐热、耐磨、耐水等，同时要求易调色。辛戌二醇邻苯型树脂用于人造石材，辛戌二醇间苯型树脂用于生产卫生洁具。固化体系，常用过氧化甲乙酮、萘酸钴溶液。②填料 生产人造石材的填料有很多，生产人造大理石的填料是大理石粉，石英粉、白云石粉、碳酸钙粉等，生产人造花岗石的填料是用粒料级配，不同品种花岗石用不同色彩的粒料，生产人玛瑙的填料要有一定透明性，一般选用氢氧化铝或三氧化二铝等。③颜料 生产人造石材需要各色颜料，如制人造大理石或人造玛瑙浴盆，应选择耐热、耐水的色浆，制造装饰板及工艺品时，要选用耐光、耐水及耐久的颜料。 生产人造大理石、花岗石板材用的模具材料有玻璃钢、不锈钢、塑料、玻璃等。生产人造石板材的模板，要求表面平整，光泽、有足够的强度和刚度，能经受生产过程中的热应力、搬运荷载及碰撞等。
3、弹性体贮树脂模塑成型技术
弹性体贮树脂模塑成型(Elastic Reservir Molding, ERM)是80年代在欧美出现的新工艺，它是用柔性材料(开孔聚氨酯泡沫塑料)作为芯材并渗入树脂糊。这种渗有树脂糊的泡沫体留在成型好的ERM材料中间，泡沫体使ERM制成的产品密度降低，冲击强度和刚度提高，故可称为压制成型的夹层结构制品。
ERM与SMC一样，同属于模压成型的片状模塑料，只是由于ERM具有夹层结构的构造，给它带来优于SMC的特点：(1)重量轻：ERM比用毡和SMC制成的制品轻30%以上;(2)ERM制品的比刚度优于SMC、铝和钢制成的制品;(3)搞冲击强度高：在增强材料含量相同的条件下，ERM比SMC的抗冲击强度高很多;(4)物理力学性能高：在增强材料含量相同的条件下，ERM制品的物理力学性能优于SMC制品;(5)投资费用低：ERM成型机组比SMC机组简单，ERM制品成型压力比SMC制品低10倍左右，故生产ERM制品时可以采用低吨位压机和低强度材料模具，从而减少建投资。
ERM制品生产工艺分为ERM制造和ERM制品成型两个过程： (1)ERM生产工艺 ERM生产原材料为开孔聚氨酯泡沫塑料，各种纤维制品(如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维制成的短切毡、连续纤维毡、针织毡等)和各种热固性树脂。其生产过程如下：先在ERM机组上将调好的树脂糊浸渍开孔聚氨酯泡沫塑料，通过涂刮器将树脂糊涂到泡沫上，用压辊将树脂糊压挤到泡沫体的孔内，然后将两层泡沫复合到一起，最后在上下两个面铺放玻纤维毡或其它纤维制品，制成ERM夹层材料，切割成适宜的尺寸，用于压制成型或贮存。
(2)ERM制品生产工艺 ERM制品生产过程与其它热固性模压料(玻纤布或毡预浸料、SMC等)相比，需要在热压条件下固化成型，但成型压力比SMC小很多，大约是SMC成型压力的1/10，为0.5～0.7MPa。
ERM技术目前主要用于汽车工业材料和轻质建筑复合材料工业。由于ERM具有夹层结构材料的特点，是适用于生产大型结构的组合部件，各种轻质板材，活动房屋、雷达罩，房门等。在汽车工业中的制品有行李车拖斗、盖板、仪表盘、保险杠、车门、底板等。
4、增强反应注射模塑技术
增强反应注射模塑工艺(Reinforced Reaction Injection Molding, RRIM)是利用高压冲击来混合两种单体物料及短纤维增强材料，并将其注射到模腔内，经快速固化反应形成制品的一种成型方法。如果不用增强材料，则称为反应注射模塑(Reaction Injection Moling, RIM)。采用连续纤维增强时，称为结构反应注射模塑(Structure Reaction Injection Molding, SRIM)。 RRIM的原材料分树脂体系和增强材料两类
(1)树脂体系 生产RRIM的树脂应滞如下要求：①必须由两种以上的单体组成;②单体在室温条件下能保持稳定;③粘度适当，容易用泵输送;④单体混合后，能快速固化;⑤固化反应不产生副产物。应用最多的是聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。
(2)增强材料 常用的增强材料有玻璃纤维粉、玻璃纤维和玻璃微珠。为了增加增强材料与树脂的粘接强度，上述增强材料都采用增强偶联剂进行表面处理。
RRIM的工艺特点：①产品设计自由度大，可以生产大尺寸部件;②成型压力低(0.35～0.7MPa)，反应成型时，无模压应力，产品在模内发热量小;③制品收缩率低，尺寸稳定性好，因加有大量填料和增强材料，减少了树脂固化收缩;④制品镶嵌件工艺简便;⑤制品表面质量好，玻璃粉和玻璃微珠能提高制品耐磨性和耐热性;⑥生产设备简单，模具费用低，成型周期短，制品生产成本低。
RRIM制品的最大用户是汽车工为，可做汽车保险杠、仪表盘，高强度RRIM制品可以做汽车的结构材料、承载材料。由于其成型周期短，性能可设计，在电绝缘工程、防腐工程、机械仪表工业中代替工程塑料及高分子合金应用。
第二篇：材料成型工艺综合复习题
问答题
1、吊车大钩可用铸造、锻造、切割加工等方法制造，哪一种方法制得的吊钩承载能力大?为什么?
2、什么是合金的流动性及充形能力，决定充形能力的主要因数是什么?
3、铸造应力产生的主要原因是什么?有何危害?消除铸造应力的方法有哪些? 4.试讨论什么是合金的流动性及充形能力?
5. 分别写出砂形铸造,熔模铸造的工艺流程图并分析各自的应用范围. 6.液态金属的凝固特点有那些，其和铸件的结构之间有何相联关系? 7.什么是合金的流动性及充形能力，提高充形能力的因素有那些?
8.熔模铸造、压力铸造与砂形铸造比较各有何特点?他们各有何应用局限性?
9.金属材料固态塑性成形和金属材料液态成形方法相比有何特点，二者各有何适用范围? 10. 缩孔与缩松对铸件质量有何影响?为何缩孔比缩松较容易防止?
11. 什么是定向凝固原则?什么是同时凝固原则?各需采用什么措施来实现?上述两种凝固原则各适用于哪种场合?
12. 手工造型、机器造型各有哪些优缺点?适用条件是什么? 13.从铁-渗碳体相图分析，什么合金成分具有较好的流动性?为什么? 14. 铸件的缩孔和缩松是怎么形成的?可采用什么措施防止? 15. 什么是顺序凝固方式和同时凝固方式?各适用于什么金属?其铸件结构有何特点? 16. 何谓冒口，其主要作用是什么?何谓激冷物，其主要作用是什么? 17. 何谓铸造?它有何特点?
18. 既然提高浇注温度可提高液态合金的充型能力，但为什么又要防止浇注温度过高? 19.金属材料的固态塑性成形为何不象液态成形那样有广泛的适应性? 20..冷变形和热变形各有何特点?它们的应用范围如何?
21. 提高金属材料可锻性最常用且行之有效的办法是什么?为何选择? 22. 金属板料塑性成形过程中是否会出现加工硬化现象?为什么? 23. 纤维组织是怎样形成的?它的存在有何利弊?
24.许多重要的工件为什么要在锻造过程中安排有镦粗工序? 25. 模锻时，如何合理确定分模面的位置? 26. 模锻与自由锻有何区别? 27.板料冲压有哪些特点?主要的冲压工序有哪些?
28. 间隙对冲裁件断面质量有何影响?间隙过小会对冲裁产生什么影响? 29. 分析冲裁模与拉深模、弯曲模的凸、凹模有何区别? 30. 何谓超塑性?超塑性成形有何特点?
31、落料与冲孔的主要区别是什么?体现在模具上的区别是什么?
32、比较落料或冲孔与拉深过程凹、凸模结构及间隙Z有何不同?为什么?
33、手工电弧焊与点焊在焊接原理与方法上有何不同? 34.手工电弧焊原理及特点是什么?
35、产生焊接应力和变形的主要原因是什么，怎样防止或减少应力和变形?
36. 试说明焊条牌号J422和J507中字母和数字的含义及其对应的国标型号，并比较它们的应用特点。 37. 什么是焊接热影响区?低碳钢焊接热影响区内各主要区域的组织和性能如何?从焊接方法和工艺上，
能否减小或消灭热影响区?
38. 为什么存在焊接残余应力的工件在经过切削加工后往往会产生变形?如何避免? 39. 铸铁焊接性差主要表现在哪些方面?试比较热焊、冷焊法的特点及应用。 40. 低合金高强度结构钢焊接时，应采取哪些措施防止冷裂纹的产生? 41. 试比较钎焊和胶接的异同点。
42.何谓金属材料的焊接性，其所用的评价方法各有何优缺点? 43.塑料成形主要采用哪种方法?简述其工艺过程。 44. 塑料的结晶性与金属有何不同?为什么?
45. 塑料注射模具一般由几部分组成?浇注系统的作用是什么? 46. 分析注射成形、压塑成形、传递成形的主要异同点。 47.热塑性塑料注射模的基本组成有那些? 48. 橡胶的注射成形与压制成形各有何特点? 49.什么叫模具，其主要组成有那几部分?
50.粉末冶金成形技术包括哪些内容?它主要适用于哪种情况?
51.粉末压制品为什么在压制后，一定要经过烧结才能达到要求的强度和密度? 52.粉末冶金工艺生产制品时通常包括哪些工序?
53.为什么金属粉末的流动特性是重要的?
54.为什么粉末冶金零件一般比较小?
55.粉末冶金零件的长宽比是否需要控制?为什么? 56.为什么粉末冶金零件需要有均匀一致的横截面?
57.怎样用粉末冶金工艺来制造孔隙细小的过滤器?
58.试比较制造粉末冶金零件时使用的烧结温度与各有关材料的熔点?
59.烧结过程中会出现什么现象?
60.怎样用粉末冶金来制造含油轴承?
61.什么是浸渗处理?为什么要使用浸渗处理?
62.采用压制方法生产的粉末冶金制品，有哪些结构工艺性要求?
63.用粉末冶金生产合金零件的成形方法有哪些?
64.试列举粉末冶金工艺的优点。
65.粉末冶金工艺的主要缺点是什么?
66.列举常用的热固性塑料与热塑性塑料，说明两者的主要区别是什么?
67.塑料在粘流态的粘度有何特点?
68.塑料的结晶性与金属有何不同?为什么?
69.热塑性塑料成形工艺性能有哪些?如何控制这些工艺参数?
70.塑料注射模具一般由几部分组成?浇注系统的作用是什么?
71.分析注射成形、压塑成形、传递成形的主要异同点。
72.橡胶材料的主要特点是什么?常用的橡胶种类有哪些?
73.为什么橡胶先要塑炼?成形时硫化的目的是什么?
74.简述橡胶压制成形过程。控制硫化过程的主要条件有哪些?
75.橡胶的注射成形与压制成形各有何特点?
76.陶瓷制品的生产过程是怎样的?
77.陶瓷注浆成形对浆料有何要求?其坯体是如何形成的?该法适于制作何类制品?
78.陶瓷压制成形用坯料为何要采用造粒粉料?压制成形主要有哪几种方法?各有何特点?
79.陶瓷热压注成形采用什么坯料?如何调制?该法在应用上有何特点?
80.复合材料成形工艺有什么特点?
81.复合材料的原材料、成形工艺和制品性能之间存在什么关系?
82.在复合材料成形时，手糊成形为什么被广泛采用?它适合于哪些制品的成形?
83.模压成形工艺按成形方法可分为哪几种?各有何特点?
84.纤维缠绕工艺的特点是什么?适于何类制品的成形?
85.颗粒增强金属基复合材料的成形方法主要有哪些? 86. 选择材料成形方法的原则与依据是什么?请结合实例分析。 87. 材料选择与成形方法选择之间有何关系?请举例说明。
88. 零件所要求的材料使用性能是否是决定其成形方法的唯一因素?简述其理由。
89. 轴杆类、盘套类、箱体底座类零件中，分别举出1～2个零件，试分析如何选择毛坯成形方法。 90. 为什么轴杆类零件一般采用锻造成形，而机架类零件多采用铸造成形? 91. 为什么齿轮多用锻件，而带轮、飞轮多用铸件? 92. 在什么情况下采用焊接方法制造零件毛坯? 93. 举例说明生产批量对毛坯成形方法选择的影响。
94.对于中小批量生产的制品是否适宜用粉末压制法制造?为什么? 95.还原粉末和雾化粉末的特点是什么?
96.粉末压制制品为什么在压制后，一定要经过烧结才能达到所要求的强度和密度?
97.粉末压制机械零件、硬质合金、陶瓷都是用粉末经压制烧结而成。它们之间有何区别?各适用于哪些制品?
98.硬质合金中的碳化钨和钴各起什么作用?能否用镍、铁代替钴?为什么? 99.粉末压制件设计的基本原则是什么?为什么要这样规定?
10. 试述注射成形、挤出成形、模压成形原理及主要技术参数的正确选用。 101. 塑料成形特性的内容及应用有哪些? 102. 热塑性塑料注射模的基本组成有哪些?
103. 何谓分型面?正确选择分型面对制品品质有哪些影响?
104. 热塑性注射模普通浇注系统由哪些部分组成?各个组成部分的作用和设计原则是什么? 105. 注射模成形零件设计包含哪些基本内容?
106. 压塑模按凸凹模结构特征分类可分几类?它们各有什么特征? 107. 压塑模的半闭合式凸凹模结构组成、储料槽、排气槽的结构有哪些? 108. 挤出机头的分类及特点有哪些?机头设计的主要内容是什么?
109. 塑料制品的结构技术特征包括哪些内容?针对具体的塑料制品，如何分析其技术特征 110. 简述影响橡胶注射成形的主要技术因素及注射成形的应用特征。
111. 压延成形技术能够生产哪些橡胶制品?其生产过程与塑料压延有何异同? 112. 挤出成形在橡胶加工中有何作用?影响挤出成形的主要因素是什么? 113. 橡胶制品的成形特性包括哪些内容?
114.模具的结构一般由哪几部分组成?何谓模具的封闭高度?有何作用? 115.对模具材料有哪些性能要求?选择模具材料的原则和需要考虑的因素有哪些? 116.什么是模具寿命?有哪些因素会影响模具寿命? 117.模具的主要失效形式有哪些?它们的失效机理是什么? 118.模具制造的特点有哪些?模具的制造一般分为几个阶段?
119.模具电火花加工的基本原理是什么?它必须满足哪几个基本条件? 120.如何拟定材料成形方案?
121.材料成形过程与材料的选择有什么关系? 122.如何考虑材料成形过程的经济性与现实可能性? 123.如何控制成形件的品质?
124.什么叫做再制造技术?再制造技术的发展趋势如何? 125.制造技术的主要研究内容是什么?
名词解释
1. 液态金属的充型能力
2. 铸件的收缩
3. 铸件的缩孔和缩松
4. 铸件的化学偏析
5. 铸造应力
6. 低压铸造
7. 金属的可锻性
8. 体积不变定理
9. 最小阻力定律
10. 加工硬化
11. 落料和冲孔
12. 焊接热影响区
13. 金属材料的焊接性
14. 碳当量ωCE
15. 熔化焊接
16. 压力焊
17. 粉末压制塑料注射成形
18. 塑料的流动性
19. 注射过程
20. 模具基本组成
选择题
1 、为了防止和减小铸件产生内应力，措施之一是配砂时要求型砂有足够的( )。 A.塑性 B.退让性 C.透气性 D.耐火性
2 、铸件的重要加工面应尽量放在铸型的( )。 A.上面 B.下面 C.侧面 D. B和C 3 、铸件壁越厚，其强度越低，这主要是因为( )。
A.气孔越大 B.冷隔越严重 C.浇不足越严重 D.晶粒越粗大和缩孔 4 、冒口的一个重要作用是( )。
A.补缩和排气 B.作为浇注金属液的通道 C.使液态金属迅速注满型腔 D.A和C 5 、灰铸铁适合于制造床身、机架、底座等结构，除了其铸造、切削加工性优良外，还因为其( )。
A. 耐压消震B. 焊接性能良好C. 可锻性好D. 冲击韧性好 6 、普通车床床身浇注时，导轨面应该( )。 A. 朝下 B. 朝上 C. 朝左侧D. 朝右侧
7 、HT200，KTH300-06，QT400-18的机械性能各不相同，主要原因是它们的( )不同。 A. 基体组织 B. 碳的存在形式 C. 铸造性能D. 石墨形态
8 、灰铸铁的牌号越大，其( )。
A. 含碳量越高B. 含锰量越高C. 含硫量越高D. 石墨片越细
9 、铸件模样的尺寸应比零件图至少增加( )。 A. 拔模斜度B. 型芯头C. 收缩率D. 铸造圆角
10 、在砂型铸造和特种铸造中，生产率最高的生产方法是( ) A. 砂型铸造 B. 熔模铸造C. 金属型铸造D. 压力铸造
11.消除工件加工硬化现象应选用的热处理方法为 ( )
A.完全退火; B.球化退火; C.去应力退火; D.再结晶退火。 12.如下铸造方法中充型能力最差的为 ( )：
A.压力铸造; B.低压铸造; C.离心铸造;D.砂型铸造。 13.造成铸件外廓尺寸减小的原因是：( )
A.液态收缩;B.凝固收缩; C.糊状收缩;D.固态收缩。
14.对用于静载荷下要求高强度、高耐磨性或高气密性铸件，特别是厚大件应选用：( ) A.ZG200-400; B.QT700-2; C.HT300; D.KTH370-15. 15.大型柴油机缸盖、钢锭模、金属型应选用( )制造。 A.ZG270-500; B.RuT-400 ; C.QT400-18; D.HT350. 16.对零件图上不要求加工的孔、槽，可铸出尺寸为( )： A.30～50; B.15～20; C.12～15; D.无论大小。 17.机器造型工艺特点为( )：
A.环芯两箱造型;B.模板两箱造型;C.无芯三箱造型; D.无箱造型。 18.大口径的煤气管道多用球墨铸铁，使用( )法。
A.重力连续铸造; B.低压铸造; C.离心铸造; D.金属型铸造。 19.常用铸造方法中生产率最高的为：( )
A.砂型铸造; B.熔模铸造; C.压力铸造;D.离心铸造。 20.适宜各种金属的铸造方法为()
A.砂型铸造; B.压力铸造;C.金属型铸造; D.低压铸造。
21.绘制铸造工艺图在铸造工艺方案初步确定之后，还必须选定铸件的( )。 A.分型面和浇注位置; B. 收缩率及型芯头尺寸; C.加工余量; D.起模斜度 22. 造型材料的性能会直接影响铸件的质量，易出现气孔与( )有关。 A.退让性; B.透气性; C.强度; D.耐火性。
23. 造型材料的性能会直接影响铸件的质量，易出现内应力与( )有关。 A.退让性; B.透气性; C.强度; D.耐火性。
24. 造型材料的性能会直接影响铸件的质量，易出现粘砂与( )有关。 A.退让性; B.透气性; C.强度; D.耐火性。
25、不能用压力加工方法成形的金属有 ( )。 A. 低碳钢B. 灰铸铁C. 铝合金D. 铜合金
26、在拉拔钢丝过程中，插有中间退火工序，这是为了消除 ( )。 A. 回弹现象B. 加工硬化C. 偏析现象D. 再结晶现象
27、提高金属变形时的温度，是改善金属可锻性的有效措施，但温度过高时会产生过热、过烧等缺陷,都使材料变脆，但 ( )。
A. 过热不可挽救 B. 过烧使材料报废C. 可经热处理消除D. 可再结晶消除
28、45钢加热锻造时呈块状碎裂，完全丧失了可锻性。这是由 ( )。 A. 过热 B. 过烧 C. 热应力 D. 氧化和脱碳
29、用直径6.5mm的Q235线材制成直径2mm的钢丝，需要多次冷拔，为使冷拔能顺利进行，通常应( )。
A. 增加润滑B. 进行工序间再结晶退火C. 使用有利于变形的模具D. 降低变形速度
30、有一大批锻件，因晶粒粗大，不符合质量要求。其原因是 ( )。 A. 始锻温度过高 B. 终锻温度过高 C. 始锻温度过低 D. 终锻温度过低
31、45钢的锻造温度范围是 ( )。
A. 800～1200℃ B. 700～900℃C. 900～1500℃D. 700～1100℃
32、某厂一台空气压缩机中重6kg的曲轴断裂了，因买不到配件，自行制造。锻造车间制坯选用的设备应该是 ( )。
A. 空气锤B. 摩擦压力机C. 平锻机D. 蒸气—空气锤锻模
33、镦粗、拔长冲孔工序都属于 ( )。
A. 精整工序B. 辅助工序C. 基本工序D. A和B
34、胎膜锻的生产率和锻件精度(D)，故仅适用于小型锻件的中、小批生产。
A. 比自由锻和模锻高 B. 比自由锻和模锻低 C. 比自由锻低，比模锻高 D. 比自由锻高，比模锻低
35、金属板料弯折时由于材料外侧受拉伸可能造成拉裂，故应尽可能使弯折线与板料的纤维方向( )。
A. 平行B. 垂直 C. 同向
36、某种合金的塑性较低，但又要用压力加工方法成形。此时选用( )效果最好。
A. 轧制B. 拉拔C. 挤压D. 自由
37、锤上模锻时，锻件最终成形是在( )中完成。经切边后，锻件形状才符合图纸要求。 A. 终锻模膛;B. 滚压模膛;C. 弯曲模膛;D. 预锻模膛 38.以下不属胎模的是：( )
A.扣模; B.筒模; C.切边模; D.合模。
39.就锻件精度和表面质量而言，最理想的锻造方法为( ) A.自由锻; B.锤上模锻; C.曲柄压力机上模锻; D.胎模锻。 40.一般情况下，拉深系数m为( )
A.>1; B.>0.5～0.8; C.<0.5～0.8; D.<0.2～0.5。 41.金属材料产生加工硬化现象，使其( )下降。 A.塑性、脆性; B.塑性、弹性; C.塑性、韧性; D.韧性、弹性。 42.当三个方向上的压应力数目增加时，使得锻造变形抗力( ) A.不变; B.降低; C.提高; D.无影响。
43.加大变形程度可使锻造流纹增加，并且用热处理方法( )。 A.可以细化; B.不能细化; C.能够消除; D.不能消除。
44.锻造流线的产生使得材料的力学性能呈现方向性，沿着流线方向的( )。 A.抗拉强度最高; B.屈服强度最高; C.疲劳强度最高; D.抗剪强度最高。 45.终锻模镗，形状与锻件相适应，但尺寸比锻件大了一个( )。 A.冷却收缩量; B.加工余量; C.氧化皮量; D.飞边量。 46.对于板料弯曲件，若弯曲半径过小时，会产生( ) A.飞边; B.回弹; C.褶皱 ; D.裂纹。
47.冲下部分是为成品，而周边部分是废料的冲裁称为( )。 A.剪切; B.冲孔; C.落料; D.修整。 48.冲孔时，凸模刃口尺寸应( )
A.等于落料尺寸; B.等于孔的尺寸 ; C.大于孔的尺寸;D.小于孔的尺寸。 49.大批量一般的垫圈生产时，应选用( )。
A.简单冲模; B.复合冲模; C.拉深冲模; D.连续冲模。 50.象(铅皮)牙膏管的零件，制造方法应选( )。 A.液压涨形; B.冲压; C.挤压; D.精锻。 51.拉深系数增大，意味着变形程度( )。 A.大了; B.小了; C.近似零; D.无变化。 52.设计落料模具时，首先应确定( )。
A.凸模刃口尺寸; B.凹模刃口尺寸; C.零件公称尺寸;D.变形系数。 53.铝饭盒是用( )方法制成。
A.挤压; B.拉深; C.旋压; D.轧制。 54.铁路钢轨是用( )方法制成。
A.挤压; B.拉深; C.自由锻; D.轧制。
55.大批量生产20CrMnTi齿轮轴，合适的毛坯制造方法为( ) A.铸造; B.模锻; C.冲压; D.自由锻。
56、组成焊接电弧的三个区中，产生热量由多到少的顺序是( )。
A. 阴极区弧柱区阳极区 B. 阳极区阴极区弧柱区 C. 阳极区弧柱区阴极区 D. 弧柱区阳极区阴极区
57、焊条牌号J422中的前两位数字表示焊缝金属的( )。 A. σb≤420MPa B. σs≤420MPa C. σb≥420MPa D. σs≥420MPa
58、下列几种牌号的焊条中，( )属于碱性焊条。 A. J506 B. J422 C.423 D. A和C
59、焊接时一般要对被焊区进行保护，以防止空气的有害影响。如焊接低碳钢时，手弧焊 ( )。
A. 采用气体保护 B. 采用渣保护 C. 采用气渣联合保护 D. 采用溶剂保护 60、气体保护焊的焊缝热影响区和焊接变形均比手弧焊的小，原因是 ( )。
A. 保护气体保护严密 B. 保护气体对电弧有压缩作用 C. 焊接电流小 D. 焊接电流热量少 6
1、焊接时在被焊工件的结合处产生的( )，使两分离的工件连为一体。 A. 机械力B. 原子间结合力C. 粘结力D. 表面张力 6
2、焊接性较好的钢材是 ( )。
A. 碳含量高，合金元素含量低 B. 碳含量中，合金元素含量中 C. 碳含量低，合金元素含量高 D. 碳含量低，合金元素含量低 6
3、下列焊接方法中，以( )的热影响区为最大。
A. 气焊B.埋弧焊C. 手弧焊D. 氩弧焊
64.在各类焊接方法中相对热影响区较小的焊接方法是( ) A.焊条电弧焊; B.埋弧自动焊; C.气焊; D.电子束焊。 65.对热敏感的精细工件应选用( )方法焊接。 A.电渣焊; B.摩擦焊; C.激光焊; D.电子束焊。 66.对钼箔蜂窝结构类稀有金属复杂件应选用( ) A.对焊; B.焊条电弧焊; C.氩弧焊; D.电子束焊。
67.对于一般结构钢焊接结构，焊接接头的破坏常出现在( )。 A.焊缝区;B.熔合或过热区;C.正火区;D.部分相变区。 68.使得焊接热影响区变大，变形也大的焊接方法是( ) A.焊条电弧焊; B.气焊; C.电子束焊; D.对焊。 69.与氩弧焊相比，CO2气体保护焊突出优点是( )。
A.适用各种金属焊接;B.质量更好;C.成本低;D.焊缝美观。 70.使用碱性焊条焊接，比酸性焊条突出的优点( )。
A.对设备要求不严; B.不要求焊前清理; C.焊缝抗裂性能好; D.焊接效率高，成本低。 71.铝合金、铜合金焊接的共同特点是( )。
A.熔点低，线涨系数小; B.焊接变形小; C.不受焊接方法的限制; D.易氧化 72.酸性焊条被广泛应用的原因有( )
A.焊缝含氢量少; B.焊前无须预热; C.焊缝抗裂性好; D.价格便宜。
填空题
1.影响金属充型能力的因素有：( ) 、( ) 和 ( ) 。
2.浇注系统一般是由(
)，(
)，(
)，和(
)组成的。 3.壁厚不均匀的铸件,薄壁处易呈现( )应力,厚壁处呈现( )应力。
4.粗大厚实的铸件冷却到室温时，铸件的表层呈(
)应力，心部呈(
)应力。 5.铸造应力有( )、( )、( )三种。
6.纯金属或共晶成分的铸造合金在凝固后易产生( );结晶温度范围较宽的铸造合金凝固后易产生( )。 7.铸铁合金从液态到常温经历( )收缩、( )收缩和( )收缩三个阶段;其中( )收缩影响缩孔的形成,( )收缩影响内应力的形成。
8.为防止产生缩孔，通常应该设置(
)，使铸件实现(
)凝固。最后凝固的是(
)。 9.合金的流动性大小常用( )来衡量,流动性不好时铸件可能产生( )和缺陷。 10.浇注位置的选择原则是;( ) ;分型面的选择原则为: ( )。
11.铸件上质量要求较高的面，在浇注时应该尽可能使其处于铸型的(
)。 12.低压铸造的工作原理与压铸的不同在于( )。 13.金属型铸造采用金属材料制作铸型，为保证铸件质量需要在工艺上常采取的措施包括：( )、( )、( )、( ) 。
14. 影响铸铁石墨化的主要因素有( )。
15. 球墨铸铁的强度和塑性比灰铸铁()，铸造性能比灰铸铁()。 16. 铸件的凝固方式有( )。
17. 铸造应力的种类有( )，( )和( )。 18. 浇注系统的作用是( )。
19.常用的铸造合金有( )，( )和( )三大类，其中 ( )应用最广泛。
20.应用最广泛而又最基本的铸造方法是( )铸造，此外还有( )铸造，其中主要包括( )，( )，( )和( )等。
21.锻造时，对金属进行加热的目的是使金属的(
)升高，(
)降低，从而有利于锻造。 22. 最小阻力定律是( )。
23可锻性用金属( )和( )来综合衡量。 24. 锻件图与零件图比较不同在于( )。
25.锤上模锻的锻模模膛根据其功用不同，可分为( )模膛 、( )模膛 两大类。 26.预锻模膛与终锻模膛不同在于( )。 27.金属塑性变形的基本规律有( )和( )。 28.对金属塑性变形影响最明显的是( ) 。
29. 金属的可锻性主要取决于( )和( )两个方面。
30.金属经塑性变形后，其机械性能的变化是( )，( )升高，( )，( )下降，这种现象称为( )现象。
29.碳钢中含碳量愈多,钢的可锻性愈( );这是因钢中含碳愈多,钢的( )增高,( )变差造成的。 30. 绘制自由锻件图应考虑的因素有：( )、( )、 ( )。
31.根据所用设备不同，模锻分为(
)模锻，(
)模锻，(
)模锻和(
)模锻。 32.由于模锻无法锻出通孔，锻件应留有( ) 。
33.绘制模锻件图应考虑的因素有：( )、( )、 ( )、( )。 34.锻件坯料质量计算式：( )。
35.板料拉深是使板料变成( )的工序，板料拉深时常见的缺陷是( )和( )。 36. 表示拉深变形程度大小的物理量是( )。
37.板料冲压的变形工序有( )、( )、( )和( )等。 38.板料冲压的基本工序分为(
)和(
)两大类。 39板料冲孔时凸模的尺寸为(
)，凹模的尺寸为(
)。
40板料拉深时,为了避免拉裂,通常在多次拉深工序之间安排( )热处理。
41.钢的焊性主要取决于钢的( ),其中以( )元素影响最大,通常用( )来判断钢的可焊性好坏。 42.焊接过程中,对焊件进行局部、不均匀加热,是造成焊接( )和( )的根本原因。 43.按组织变化特性,焊接热影响区可分为( )、( )、( )。
44.按照焊接过程的特点焊接方法可分为三大类( )、( )和( );手弧焊属于( ),电弧焊属于( )。 45埋弧自动焊的焊接材料是(
)和(
)，它适宜焊接(
)位置，(
)焊缝和(
)焊缝。
46.埋弧焊可用的焊接电流比手弧焊大得多,所以埋弧焊效率比手弧焊的( )。
47焊接应力产生的原因是( )，减小与消除焊接应力的措施有( )，( )，( )和( )。 48.焊接变形的基本形式有(
)，(
)，(
)，(
)和(
)。 49.焊接性包括两方面： ( )、( ) 。
50.中、高碳钢的焊接一般采取的技术措施：( )、( )、( ) 。 51.使用直流电源实施焊条电弧焊时有 ( )、( )两种接线方法。
52.铁碳合金中的含碳量愈高，其焊接性能愈( )，为改善某些材料的可焊性，避免焊接开裂，常采用的工艺是焊前( )，焊后( )。
53.二氧化碳气体保护焊，由于二氧化碳是氧化性气体，会引起焊缝金属中合金元素的( )，因此需要使用( )的焊丝。
54.粉末压制生产技术流程是( )、( )、( )。
第三篇：树脂基碳纤维复合材料成型工艺现状及发展方向
与金属材料相比，高性能纤维复合材料成本高，所以必须在纤维复合材料结构件制造过程中广泛实现自动化和数字化相结合的现代复合材料制造技术，以达到降低飞机全寿命周期内成本的目的。
国外飞机碳纤维复合材料制造技术现状
1 复合材料用量大幅提高
目前，国外新一代军机和民用运输机已普遍采用高性能树脂基碳纤维复合材料，第四代战机复合材料用量占飞机结构重量的20%～50%，干线客机约为10%～50%。
以波音777为例，在其机体结构中，铝合金占70%、钢11%、钛7%，复合材料仅占到11%，而且复合材料主要用于飞机辅件。但到波音787时，复合材料的使用出现了质的飞跃，其用量已占到结构重量的50%，不仅数量激增，而且已用于飞机的主承力构件。
2 构件集成化、整体化、大型化
复合材料是大型整体化结构的理想材料，与常规材料相比可使飞机减重15%～30%，结构设计成本降低15%～30%，制造成本大幅降低。复合材料还克服了金属材料容易出现疲劳和被腐蚀的缺点，增加了飞机的耐用性，改善了飞机的维修性，同时也带来了飞机客舱的舒适性。
美国CAI计划将复合材料结构整体成型技术列为其最主要的关键技术之一，并于2001年开始用于F-35(JSF)的验证上。
在波音787之前，飞机的机身段由约2500个配件、3万个螺钉组装起来，现在通过采用集成化的整体机身结构，使生产方式更简单、更可靠，且显著减少了零件数目，减重约达20%。
3 制造设备大型化
在复合材料制造设备上，国外民机广泛采用了高效的双头铺带机、自动铺放设备、大型热压罐及超声检测设备等，为高速生产机体结构提供了保障。
ASC工艺系统公司已制造出用于波音787复合材料机身段固化的、世界上最大的热压罐。该热压罐最大压力1.02MPa，最高温度232℃，作业区面积9m×23m，容积2214m3,重量500t以上。
Flow International公司制造了超大型喷水切割机，用于长达30m的波音787全复合材料结构机翼蒙皮层合板的切割，床身为36m×6.5m。该磨粒喷水切割机可快速、高效切割厚的层合扳，且不产生过热问题。
4 复合材料下料、铺放、切割实现自动化和数字化
由Dassault Aviation公司同BAE体系公司联合设计的商用喷气式飞机机身采用浸渍树脂的碳纤维窄带和蜂窝芯材制造。该机身每节段尺寸为4.5m×2m，机身全部采用圆桶式复合材料(FUBACOMP)方案。
B787飞机加工中生产出的第一个全尺寸复合材料整体结构机身段的尺寸为7m×6m。这一包括桁条在内的整体结构是在一副用殷伐钢制成的大型芯轴中制作的，芯轴上安装有加强筋的W形模腔，加强筋在纤维铺放前被安放在模腔中，应用计算机控制的复合材料铺带机完成纤维铺放。模具被安装在一个旋转机构上，随着铺带过程的进行，该机构带动筒型件旋转，然后该构件被包裹并放入热压罐中进行共固化，形成带加强筋的壳体结构。
5 低成本制造技术广泛应用
由于复合材料的成本较高，特别是制造成本，这是制约它进一步扩大应用的主要障碍之一。以美国为首的西方发达国家纷纷制订低成本复合材料发展研究计划，不断完善复合材料层压板真空袋-热压罐制造工艺，开发高性能、低成本的复合材料制造技术，并已取得较大进展。如自动化的铺带机(ATL)、纤维铺放机、树脂转移模塑成型(RTM)、真空辅助模塑成型(VARTM)、树脂膜熔渗(RFI)、电子束固化及膜片成型等先进技术。
RTM技术不使用预浸料和热压罐，可以有效地降低成本，配套使用三维编织机和三维缝纫机，可以制造较为复杂的零件。RTM技术在美国的F-22和F-35上得到了广泛应用。波音787机身的大部分地板采用RFI制造。波音787机翼后缘由德哈维兰公司采用VARTM工艺制造，与传统的热压罐技术相比，结构更坚固，易于修理，不易损伤。
国内飞机碳纤维复合材料制造技术现状
我国复合材料制造技术经过30多年的研究和发展，已形成了一定的规模，达到了一定的水平。各主机生产厂均已建设了生产手段，完成了相应的设备改造和技术改造。各研究院所及重点高校培养了大量人才。国内从设计、材料到工艺有了一支配套的研发队伍。但与国外相比，还存在应用规模和水平、材料基础、制造工艺、设计方法与手段严重落后等问题，且差距有进一步拉开的趋势。
复合材料用量不高
当波音、空客等新机型大规模采用复合材料后，我国目前仅掌握金属飞机的研制能力，复合材料只能少量地用在飞机辅件上，在主结构上的应用还需进一步研究。
国内1985年制成的歼
8、强5机垂直尾翼壁板及垂直尾翼使用过树脂基碳纤维复合材料。国产客机、运输机主、次承力构件没有使用复合材料的相关报道。国内直升机领域复合材料使用比例较大，直九复合材料使用率达到了23%左右。国内无人机因尺寸较小，复合材料用量较大，一般在50%～80%之间，如爱生系列无人机。
碳纤维依赖进口，国产化程度低
我国自20世纪60年代开始碳纤维研究开发，至今已有近40年的历史，但进展缓慢，无论军用、民用碳纤维均不能自给，同时由于发达国家对我国几十年的技术封锁，至今没能实现大规模工业化生产，仅有的生产厂家还面临国际的竞争和挤压，举步维艰。尤其是像T800这样被广泛应用于飞机制造的复合材料，我国还不能生产。国产化的T300复合材料还在研制之中。工业及民用领域的需求长期依赖进口，严重影响了我国高端技术的发展，尤其制约了航空航天及国防军工事业的发展，与我国的经济社会发展进程极不相称。
制造设备尺寸小且多数依赖进口
国内用于复合材料生产的主要关键设备与我国要开展的大飞机结构尺寸相比，设备尺寸小，且大多数依赖进口。
如西飞用于飞机复合材料制造的主要设备热压罐是从德国Scotch公司引进的φ3.5m×10m热压罐，有效长度为10m，直径为3.5m，与欧美等国家相比，差距仍然较大。
哈飞用于先进复合材料生产的主要设备，如固化炉、大型热压罐、复合材料数控下料铣、激光铺层定位系统、自动铺带机、RTM成型设备、缝合设备以及先进的无损检测设备等基本上是从国外进口的。
工艺落后，自动化和数字化水平低
以树脂基碳纤维复合材料飞机结构件为例。传统的生产工艺采用预浸料铺层干法成型工艺，在热压罐或烘箱中加热、加压固化成型机体复合材料构件。固化、脱模、修整后的构件经无损检测验证合格后进入下道装配工序。
传统复合材料成型工艺的缺点是手工下料、手工铺放，能耗高，生产成本高，质量不易控制，不环保。在整个工艺过程中产生的废料包括：预浸料、胶膜、蜂窝下料过程中形成的边角料;固化过程产生的废气;复合材料零件修整过程中打磨和切割裁边时产生的固体粉尘，固体边角料;胶接过程产生的废气等，这些因素都增加了产品的制造成本，并对环境造成了破坏。
自动铺带机、自动丝束铺放机、柔性数控气动卡具的出现部分解决了手工铺放质量不易控制的缺点。不过，到目前为止，仍不能完全采用自动化设备来替代手工铺放。同时，热压罐法成型生产周期长，设备费用高，能源消耗大，成本高，由于复合材料零件的整体尺寸越来越大，所需的热压罐尺寸跟着加大，成本问题也随之突出。
综上所述，我国树脂基碳纤维复合材料制造存在着原材料和制品的成本昂贵、制品成型工艺陈旧、复合材料回收再利用困难等问题亟待研究解决。
结论与建议
建立适合国情的复合材料研发模式
与欧美国家相比，我国复合材料制造技术各方面都存在较大差距，主要原因是我国科技转化为生产力的水平较低。与欧美航空工业相比，我国航空企业还没有成为真正的科技转化生产力的主体，科技转化为生产力体制、机制的最佳模式还没有形成。为此，需建立复合材料发展战略，有组织、有规划地进行研究和创新，同时应加大对相关企业的投入，完善科研机制，实行设计制造一体化，提高飞机研制的频度，建立科技转化生产力体制、机制的航空工业最佳模式。
实现高性能、高质量碳纤维国产化
随着我国经济的快速发展，碳纤维的需求与日俱增，虽然国际上一些公司的T300级原丝和碳纤维产品开始对我国解冻，但碳纤维及其复合材料的生产是关系到国防建设的高科技，必须立足国内。所以，需要加大国家投入和攻关，或通过技术引进，尽快掌握核心技术，降低生产成本，研制生产高性能、高质量的碳纤维，以满足军工和民用产品的需求，扭转大量进口的局面，这是我国碳纤维工业发展亟待解决的问题。
大力发展低成本制造技术
低成本复合材料制造技术是当今世界上复合材料技术领域的核心问题之一，包括低成本的材料技术、低成本的设计技术和低成本的制造技术，如大型整体成型结构、共固化/共胶接结构、设计制造一体化技术等，其中，重点应是以共固化/共胶接为核心的大面积整体成型技术。我们应当向国际上倡导的的“无紧固件”技术靠拢，减少后加工量和装配工作量。
国内亟需在这几方面制订好规划,有组织地统一制订相应规范，使试验和分析更好地结合起来，形成设计和鉴定的统一指南，编制全行业的技术标准，改进最终产品的一致性，降低成本，减小风险，以满足飞机研制的需要。
发展研究创新的制造工艺技术
国外复合材料在飞机上的广泛应用得益于制造设备和工艺技术的发展和成熟。因此，国内要注意规划发展机械化、自动化制造技术(如自动铺带技术、自动纤维铺放技术等)，并提高生产设备的柔性，以提高复合材料构件的生产率。注意借鉴其他领域的经验，在飞机零件制造中适当采用缠绕、拉挤等低成本的自动化制造技术，填补这一空白。
采用高效、环保的切割、成型技术
由于复合材料的大规模应用，提高其切割和成型技术就显得越来越迫切。用传统工艺方法切割复合材料时粉尘大、污染高，而且易烧伤端面，成型的余量需要重新去除，因此，应推广采用自动数控高压水切割技术，切割、成型一次完成，生产效率和质量显著提高。
开展无损检测技术的研究与应用
为保证产品的安全性、可靠性及交付后的可维修性，需使用无损检测技术(超声、射线、激光超声等技术)对构件进行检测，以发现复合材料结构中的分层、脱粘、气孔、裂缝、冲击损伤等缺陷，并给出缺陷的定性、定量判定，为工艺分析提供依据。
因此，对制造过程及维修中使用的各种无损检测技术及设备的使用提出了更高要求，国外在这方面进行了大量研究，并开发了相关的产品，国内亦应在这方面加大研究力度。
第四篇：PET吹塑瓶成型工艺的探讨
近年来，PET吹塑瓶以其质轻(占同等玻璃瓶的1/10)、强度高、透明、无毒等优点被大量用于饮料包装，特别是碳酸性饮料的包装(如可乐等)更是异军突起。另外，由于捆装的玻璃啤酒瓶屡次出现爆炸伤人事故，国外已有意转向PET瓶包装，因此PET吹塑瓶市场前景广阔。
PET吹塑瓶的生产按型坯的预成型不同，可分为注射拉伸吹塑(简称注拉吹)和挤出拉伸吹塑(简称挤拉吹)两种成型方法。注拉吹的工艺过程为，先注射有底瓶坯，冷却后由输送带连续送至加热炉(红外线或电加热)经加热至拉伸温度，而后纳入吹塑模内借助拉伸棒进行轴向拉伸，最后经吹胀吹制成型。笔者对预成型瓶坯经过再加热、拉伸吹塑成型的工艺影响因素进行了探讨。
1、设备
目前国内使用的多为德、法等国制造的、国际上较先进的二步吹塑机，该种设备自动化程度高、产量大、废次品率低、工艺易控制，每台设备可装4-40个模具，多的可达60个以上，每小时产量约几千个，有的可达二万个。这类设备一般由供坯系统、加热系统、主机、控制系统和辅机五大部分组成，其中较重要的是主机，全电脑控制，包括主机启闭、烘箱灯管启闭和成型工艺的调整等。
2、影晌因素
工艺中的影响因素有：瓶坯及其加热，预吹(位置、压力和流量)，拉伸杆，高压吹(压力、位置)，以及模具等。
2.1 瓶坯
瓶坯又称为型坯，是PET粒料经注射成型的，它要求回收料比例不能超过10%，回收次数不能超过两次。注塑成型后的瓶坯或加热后再用的瓶坯必须冷却48h以上，而且使用的瓶坯存放时间不能超过6个月，不同生产日期，特别是间隔过长的瓶坯不能混用，主要原因是瓶坯所用原料型号、混入的二次料比例和瓶坯内残余应力不同所致，而这些因素对吹瓶的成型工艺都有重大影响，应根据实际情况具体对待。
2.2 加热
瓶坯的加热由加热炉来完成，由人工设定，自动调节。加热炉的高度在25mm左右为宜，离输送轮19.6mm左右。瓶坯在输送轮上连续运转通过整个烘箱，这样瓶坯受热较为均匀，能更好地成型，克服了以前瓶坯静止加热、人工转动而受热不匀的缺点。但是加热炉如调整不当，会造成吹制的瓶子壁厚上下分布不匀(如上轻下重)、瓶口变大超标、硬颈等制品缺陷，甚至造成机械部件的扭力故障。
瓶坯加热温度一般设定为85-120℃，无色瓶坯要高一些，带色瓶坯则要低些。温度设定太高或太低都会造成制品缺陷，如拉破、白雾等。各个区域的温度可根据制品成型情况具体调整，同时要考虑烘箱灯管开启情况。另外，烘箱输出功率的设定对瓶坯的加热也有很大影响，它控制着整个烘箱热量的输出。当长期不开机，再次开机时，初始输出功率应相应设定高一些，正常生产过程中再逐步降低到正常状态，输出功率一般为80%左右为宜，特别是环境温度在5℃以下时，效果更为显著。
吹瓶生产工艺与生产环境温度也有一定关系，环境温度一般以室温(22℃左右)为宜。如温度太高，则制品易出现凝点结块;温度太低，机器启动时产品性能不稳定，具体操作要根据实际情况和经验来调节。
2.3 预吹
预吹在吹制过程中的作用是使瓶坯初具形状，同时由拉伸棒纵向拉伸增大其纵向强度。整个过程是预吹凸轮在吹瓶过程中把三通阀推到预吹位置，并由单向阀配合完成。预吹位置、压力和流量都能影响瓶子的质量。
(1)位置 预吹位置提前，会出现瓶子底部中心点偏斜、变薄，脚部壁厚不匀且发白，上重下轻，硬颈，甚至底部穿透等缺陷;预吹位置错后，则会出现上轻下重、中心点变厚、凹陷等缺陷。
(2)气流量 预吹气流量由单向阀控制，一般开3-4圈为宜。气流量大，底部重，中心点薄、偏，脚部发白，壁厚不匀;气流量小，中心点变厚，分段件重超标。
(3)压力 预吹气压力在0.8-1MPa为宜。压力高时，可能造成上重下轻，中心点偏斜，脚部壁厚不匀，发白等;压力低时，不能充分拉伸，底部重，中心点厚。
瓶子脚部、中心点的成型情况对瓶子质量影响最大，调整不当常引起爆瓶(正常实验条件下)、渗漏等致命缺陷。
2.4 拉伸杆
拉伸杆是在预吹的同时在预吹气配合下把加热后的瓶坯拉伸的装置，它在高压吹后、排气前复位。拉伸杆必须在吹瓶过程中能上下垂直平稳移动，驱动压力为0.55-0.8MPa，与底模的间隙为2.3-2.5mm，也即瓶坯厚度1/3-1/2。间隙过大，会造成瓶底中心点偏移;间隙过小，中心点变薄。
2.5 高压吹
高压吹的作用是使熔料充分伸展，紧贴模具壁，使瓶子充分成型，同时进行
三、 生产过程中影响耐热PET瓶品质的几种主要因素
1. 瓶坯：特性粘度≥0.81cm3/g，粘度降≤4%，存放时间不能超过3个月。色泽纯洁、透明、无杂质、无异色、注点长度及周围晕斑合适。
2. 加热：在烘箱中由远红外灯管发出远红外线对瓶坯辐射加热，由烘箱底部风机进行热循环，使烘箱内温度均匀。瓶坯在烘箱中向前运动的同时自转，使瓶坯壁受热均匀。烘箱的热量由灯管开启数量、整体温度而设定，烘箱功率及各段加热比共同控制。
3. 预吹：拉伸杆下降的同时开始预吹气，使瓶坯初具形状。预吹位置、预吹压力、吹气流量是三个重要工艺因素。
4. 模具温度：模具的温度控制在120℃～145℃，用来消除瓶胚拉伸产生的内应力，提高瓶身塑料结晶度以抵受高温热液，使瓶子不变形。
5. 环境：室温、低温(空调)状态下为佳。
四、耐热PET瓶子在生产工艺中出现的一般质量问题产生的原因及解决方法
瓶颈歪斜
1. 油路堵塞 疏通模身油路
2. 拉伸杆排气孔堵塞 疏通拉伸杆吹气孔
3. 喷嘴密封圈损坏 更换喷嘴密封圈
中心点偏
1. 预吹气压力太高 降低预吹气压力
2. 预吹流量太大 减小预吹气流量
3. 预吹气位置太早 推迟预吹气位置
4. 拉伸杆弯曲 更换拉伸杆
5. 拉伸杆离底模间隙太大 调整拉伸杆间隙
6. 瓶坯温度太高 降低瓶坯设定温度
瓶子底部变形
1. 底模油温太高 降低热油机油温
2. 底模吹气阀损坏 更换底模吹气阀
3. 瓶坯底部温度太高 降低瓶坯底部温度
瓶底部褶皱
1. 预吹气压力太小 增大预吹气压力
2. 预吹气流量太小 增大预吹气流量
3. 预吹气太迟 提早预吹气
硬颈
1. 颈部加热不足 增加颈部加热量
2. 预吹气压力太大 减小预吹气压力
3. 预吹气流量太大 减小预吹气流量
4. 预吹气太早 延迟预吹气
5. 加热炉位置太高 调整加热炉位置
6. 拉伸杆速度慢 检修拉伸气缸
合模线成形不良
1. 模具补偿密封圈损坏 更换补偿密封圈
2. 模具间隙调整不当 调整好模具间隙
灌前侧壁变形
1. 冷却吹气时间太短 延长冷却吹气时间
2. 模身温度太高 降低模身温度
3. 拉伸杆中无冷却气吹出 检修拉伸杆吹气系统
灌后侧壁变形
1. 模身温度太低 提高模身热油温度
2. 瓶坯设定温度太低 提高瓶坯设定温度
3. 冷却吹气时间太长 减少冷却吹气时间
4. 塑料分布不匀 调整吹瓶工艺使料分布均匀
5. 热油流量太小 疏通油路及清洗油路过滤网
收缩率大
1. 模具温度低 提高模具温度
2. 瓶坯温度低 提高瓶坯设定温度
3. 冷却吹气时间太长 缩短冷却吹气时间
4. 油路堵塞 疏通油路
直径偏大或偏小
1. 冷却吹气时间设定不当 调整冷却吹气时间
2. 塑料分布不均匀 调整工艺使料分布均匀
五、PET瓶在热灌装线使用过程的常见问题及其解决方法
1. 储存和运输条件及瓶子的储存期。
由于PET具有吸湿性能，因此将PET(包括切片、瓶坯和瓶子)摆放在空气中，它就会吸收空气中的水分，摆放时间越长，吸水越多。而PET中的水分含量会直接影响到它的性能。对于热灌装瓶子，会影响到热灌装瓶子的耐热温度。水分含量越多，瓶子的耐热温度就越低。一般对于热灌装瓶来讲，从瓶坯生产到灌装饮料期间，摆放时间建议：
瓶子储存期：>1L两周内使用，<1L三周内使用;但近来越来越多的厂商使用了轻量瓶并连线生产，即吹即灌，瓶子贮存期在6小时内。即吹即灌的瓶子可灌装95℃的热液，吹后存放超过24小时以上的瓶子只能灌装88℃的热液。
瓶子的材料、储存条件(室温、相对湿度、储存时间的长短)，都会影响到热灌装瓶子的技术指标，即：生产瓶子时要根据以上不同的材料、储存条件、客户要求等，相应地调整吹瓶的工艺、技术参数等。
PET在通常湿度情况下，进行熔融塑化时会发生水解反应。高湿度含量常常导致立即反应，
结果分子链断裂、降解，分子量降低(也就是IV降低)。PET的机械性能与特性粘度IV有关，IV越低则PET的机械性能越差。
江南和沿海地区全年平均相对湿度为85%，部分地区春天和夏天相对湿度可高达90%以上，在高湿度环境下，PET会吸湿并达到最大的饱和湿度。
水分含量越高，则PET的IV值下降越大。某一型号PET在含水量为0.01%时，其特性粘度为0.73，含水量为0.02%时其特性粘度变为0.63。在180℃时由于干燥时间减少3/4小时，特性粘度下降0.10。
干燥时间越长则PET原料里水分越低，但过度干燥也会造成PET降解。当加热至180℃时，对于最大初始水分含量0.3%的原料，水分下降至0.14%;干燥4小时可获得0.004%的水分含量，这是瓶坯控制水分含量的上限。瓶口部分的分子内的水分会加快PET的结晶，而瓶身部分分子内的水分会影响分子链的排列。
2. 耐热性能不良。
◆ 热灌装瓶是这样实现耐热的：
(1) 用特别的模具设计来抵受瓶内负压：
① 瓶身有长方形凹块(在模具上可进出移动)，用来吸收液体冷却后瓶内产生的负压。 ② 瓶子设计，用颈、腰(凹环)来防止瓶子变成椭圆形。
③ 用瓶底设计(一般为花瓣形)来抵受应力或二氧化碳压力(常温灌装高温杀菌类瓶子采用凹底设计)。
(2) 用热油机高温油提高模温(模具温度在120℃～145℃)，用来消除瓶坯拉伸产生的内应力，提高瓶身塑料结晶度，以抵受高温热液，使瓶子不变形。
改善瓶子耐热性能的措施：
① 选择合理的瓶坯与瓶子设计。最优化的瓶坯形状设计与瓶子模具设计有助于改善瓶子的壁厚分布状况，避免在瓶身不同区域产生扭曲或收缩变形;
② 瓶坯注射冷却时间控制。严格控制瓶坯注射冷却时间，让瓶坯尽早脱模。这样即可缩短成型周期并提高产量，又可因较高的残余温度而诱发球状结晶。球状结晶的晶体直径极小(仅0.3mm～0.7mm)，并不影响透明度;
③ 严格控制注射和拉坯-吹瓶工艺参数以及各区域温度分布，避免残余应力在PET玻璃化温度(>75℃)下释放而导致瓶子变形。
④吹瓶模调温技术的运用。通常用热油循环法给吹瓶模加温，吹瓶模调温共有三种循环： 瓶身热油循环。将吹瓶模加热至120℃～145℃。这样，瓶坯与吹瓶模腔间的温度差减小，促发进一步结晶。延长吹瓶保压时间，使瓶壁与型腔长时间接触并有充足时间来提高瓶身结晶度，达到35%左右，但又不破坏透明度。100℃以下的模温对瓶身结晶度的影响极小，因为瓶身结晶发生在100℃以上。
瓶底冷却水循环。瓶子底部保持低温(10℃～30℃)，避免未经拉伸的瓶底部分过度结晶而发白。
瓶颈调温(选用)。非结晶瓶口部分从注塑模脱模后一直处于完全冷却状态。非结晶瓶口多数采用加强瓶口设计(增加瓶口壁厚)，从而改善封口性能，避免压盖过程中瓶口变形。通常，灌装后瓶口椭圆度控制在0.2mm以内，螺纹外径收缩率低于0.6%。
⑤ 循环吹气技术。当采用热吹瓶模时，如何控制瓶子脱模后变形至关重要。吹瓶模开模前吹入空气并排空循环，对瓶身进行冷却并定形，从而控制脱模后的变形量。循环冷却空气的进气通过与初吹、二次吹相同的通道，但从拉坯杆头部小孔经拉坯杆内排气。循环吹气时间约为0.5秒～2秒。因此，耐热瓶制瓶机的高压空气消耗量比普通瓶制瓶机高得多。
3. 容量波动较大。
双轴拉伸PET瓶具有一定的收缩率，最大收缩率约为2%左右，影响PET瓶容量的因素主要有以下几个方面：
(1) 模具的影响
PET瓶的容量主要受模具尺寸和形状影响。每一种瓶型模具尺寸通常是固定不变的。不同形状的瓶子在设计其收缩率时会有所不同，瓶身上加强筋越少、瓶厚度越薄则瓶的收缩率越大。
(2) 环境因素的影响环境温度和湿度对瓶子的容量影响较大，环境温度越高，湿度越大瓶的容量收缩越大。
(3) 生产工艺的影响
形状复杂的瓶子吹瓶时要求有较高的吹瓶压力，如吹瓶压力不足，则瓶成型不良，容量会偏小;模具温度偏高也会造成容量偏小。
(4) 瓶子的自然收缩
由于PET瓶会自然收缩，瓶模具尺寸在设计时应设计成可调形式(加减垫片)。以1.5LPET瓶为例，刚生产的瓶子平均容量为1508ml左右，室温下存放3天后，瓶容量会减少5ml～6ml;随着瓶存放时间延长瓶子容量还会缩小并难以控制。目前，越来越多的生产线采用连线吹瓶，即吹即灌，避免瓶子(容量与耐热性能)的衰减问题。
(5) 灌装方式的影响
不同的灌装方式，对容量控制的影响也有较大差别。定量灌装方式对容量影响最小，自重式灌装对容量影响最大，对1.5LPET瓶，最多可能差别20 ml～25ml。
所以，要解决瓶子的容量问题，可适当调整模具(垫片)，控制生产工艺，改善仓储条件，最重要的是应尽可能缩短瓶子的储存。
第五篇：压缩成型工艺教案
第三节
压缩成形工艺
一、 压缩成形原理及特点
压缩成形又称压塑成形、模压成形、压制成形等，将松散状(粉状、粒状、碎屑状或纤维状)的固态成形物料直接加入到成形温度下的模具型腔中，使其逐渐软化熔融，并在压力作用下使物料充满模腔，这时塑料中的高分子产生化学交联反应，最终经过固化转变成为塑料制件。
压缩成形的优点有可采用普通液压机，压缩模结构简单(无浇注系统)，生产过程较简单，压缩塑件内部取向组织少、性能均匀，塑件成形收缩率小等。其缺点是成形周期长，生产效率低，劳动强度大，生产操作多用手工而不易实现自动化生产;塑件经常带有溢料飞边，高度方向的尺寸精度难以控制;模具易磨损，因此使用寿命较短。
压缩成形主要用于热固性塑料，也可用于热塑性塑料(如聚四氟乙烯等)。其区别在于成形热塑性塑料时不存在交联反应，因此在充满型腔后，需将模具冷却使其凝固才能脱模而获得制件。典型的压缩制件有仪表壳、电闸板、电器开关、插座等。
二、 压缩成形工艺过程
压缩成形工艺过程一般包括压缩成形前的准备及压缩过程两个阶段。 (1)压缩成形前的准备
主要是指预压、预热和干燥等预处理工序。 a) 预压
利用预压模将物料在预压机上压成质量一定、形状相似的锭料。在成形时以一定数量的锭料放入压缩模内。锭料的形状一般以能十分紧凑地放大模具中便于预热为宜。通常使用的锭料形状多为圆片状，也有长条状、扁球状、空心体状或仿塑件形状。
b) 预热与干燥
成形前应对热固性塑料加热。加热的目的有两个:一是对塑料进行干燥，除去其中的水分和其他挥发物;二是提高料温，便于缩短成形周期，提高塑件内部固化的均匀性，从而改善塑件的物理力学性能。同时还能提高塑料熔体的流动性，降低成形压力，减少模具磨损。
生产中预热与干燥的常用设备是烘箱和红外线加热炉。
(2)压缩成形过程
模具装上压机后要进行预热。一般热固性塑料压缩过程可以分为加料、合模、排气、固化和脱模等几个阶段，在成形带有嵌件的塑料制件时，加料前应预热嵌件并将其安放定位于模内。 a) 加料
加料的关键是加料量。定量的方法有测重法、容量法和计数法三种。测重法比较准确，但操作麻烦;容积法虽然不及测重法准确，但操作方便;计数法只用于预压锭料的加料。物料加入型腔时，需要合理堆放，以免造成塑件局部疏松等现象。
b) 合模
加料后即进行合模。合模分为两步：当凸模尚末接触物料时，为缩短成形周期，避免塑料在合模之前发生化学反应，应加快加料速度;当凸模接触到塑料之后，为避免嵌件或模具成形零件的损坏，并使模腔内空气充分排除，应放慢合模速度，即所谓先快后慢的合模方式。 c) 排气
压缩热固性塑料时，在模具闭合后，有时还需卸压将凸模松动少许时间，以便排出其中的气体。通常排气的次数为一至两次，每次时间由几秒至几十秒。 d) 固化
压缩成形热固性塑料时，塑料依靠交联反应固化定型，生产中常将这一过程称为硬化。在这一过程中，呈黏流态的热固性塑料在模腔内与固化剂反应，形成交联结构，并在成形温度下保持一段时间，使其性能达到最佳状态。对固化速率不高的塑料，为提高生产率，有时不必将整个固化过程放在模具内完成(特别是一些硬化速度过慢的塑料)，只需塑件能完整脱模即可结束成形，然后采用后处理(后烘)的方法来完成固化。模内固化时间应适中，一般为30秒至数分钟不等。时间过短，热固性塑件的机械强度、耐蠕变性、耐热性、耐化学稳定性、电气绝缘性等性能均下降，热膨胀、后收缩增加，有时还会出现裂纹;时间过长，塑件机械强度不高、脆性大、表面出现密集小泡等。 e) 塑件脱模
制品脱模方法分为机动推出脱模和手动推出脱模。带有侧向型芯或嵌件时，必须先用专用工具将它们拧脱，才能取出塑件。
(3)压后处理
塑件脱模后，对模具应进行清理，有时对塑件要进行后处理。 a) 模具的清理
脱模后必要时需用铜刀或铜刷去除残留在模具内的塑料废边，然后用压缩空气吹净模具。如果塑料有黏膜现象，用上述方法不易清理时则用抛光剂拭删。
b) 后处理
为了进一步提高塑件的质量，热固性塑料制件脱模后常在较高的温度下保温一段时间。后处理能使塑料固化更趋完全，同时减少或消除塑件的内应力，减少水分及挥发物等，有利于提高塑件的电性能及强度。
三、 压缩成形工艺参数
压缩成形的工艺参数主要是指压缩成形压力、压缩成形温度和压缩时间。
(1)压缩成形压力
压缩成形压力是指压缩时压力机通过凸模对塑件熔体在充满型腔和固化时在分型面单位投影面积上施加的压力，简称成形压力。
施加成形压力的目的是促使物料流动充模，提高塑件的密度和内在质量，克服塑料树脂在成形过程中因化学变化释放的低分子物质及塑料中的水分等产生的胀模力，使模具闭合，保证塑件具有稳定的尺寸、形状，减少飞边，防止变形。但过大的成形压力会降低模具寿命。
压缩成形压力的大小与塑料种类、塑件结构以及模具温度等因素有关，一般情况下，塑料的流动性愈小，塑件愈厚以及形状愈复杂，塑料固化速度和压缩比愈大，所需的成形压力亦愈大。
(2)压缩成形温度
压缩成形温度是指压缩成形时所需的模具温度。它是使热固性塑料流动、充模并最后固化成形的主要工艺因素，决定了成形过程中聚合物交联反应的速度，从而影响塑件的最终性能。
压缩成形温度高低影响模内塑料熔料的充模是否顺利，也影响成形时的硬化速度，进而影响塑件质量。随着温度的升高，塑料固体粉末逐渐融化，黏度由大到小，开始交联反应，当其流动性随温度的升高而出现峰值时，迅速增大成形压力，使塑料在温度还不很高而流动性又较大时充满型腔的各部分。
在一定温度范围内，模具温度升高，成形周期缩短，生产效率提高。如果模具温度太高，将使树脂和有机物分解，塑件表面颜色就会暗淡。由于塑件外层首先硬化，影响物料的流动，将引起充模不满，特别是模压形状复杂、薄壁、深度大的塑件最为明显。同时，由于水分和挥发物难以排除，塑件内应力大，模件开启时塑件易发生肿胀、开裂、翘曲等;如果模具温度过低，硬化不足，塑件表面将会无光，其物理性能和力学性能下降。
(3)压缩时间
热固性塑料压缩成形时，要在一定温度和一定压力下保持一定时司，才能使其充分交联固化， 成为性能优良的塑件，这一时间称为压缩时间。压缩时间与塑料的种类(树脂种类、挥发物含量等)、塑件形状、压缩成形的其他工艺条件以及操作步骤(是否排气、预压、预热)等有关。
压缩成形温度升高，塑件固化速度加快，所需压缩时间减少，因而压缩周期随模具温度提高也会减少。对成形物料进行预热或预压以及采用较高成形压力时，压缩时间均可适当缩短，通常塑件厚度增加压缩时间会随之增加。
压缩时间的长短对塑件的性能影响很大。压缩时间过短，塑料硬化不足，将使塑件的外观性能变差，力学性能下降，易变形。适当增加压缩时间，可以减少塑件收缩率，提高其耐热性能和其他物理力学性能。但如果压缩时司过长，不仅降低生产率，而且会使树脂交联过度而使塑件收缩率增加，产生内应力，导致塑件力学性能下降，严重时会便塑件破裂。
第四节 压注成形工艺
一、 压注成形原理及特点
压注成形又称传递成形，它是热固性塑料的重要成形方法之一，是在压缩成形基础上发展起来的一种热固性塑料的成形方法。
成形原理：
先将固态成形物料(最好是预压成锭或经预热的物料)加入装在闭合的压注模具上的加料腔内，使其受热软化转变为黏流态，并在压力机柱塞压力作用下塑料熔体经过浇注系统充满型腔，塑料在型腔内继续受热受压，产生交联反应而固化定型，最后开模取出塑件。
压注成形和注射成形的相同之处是熔料均是通过浇注系统进人型腔，不同之处在于前者塑料是在模具加料腔内塑化，而后者则是在注射机的料筒内塑化。压注成形是在克服压缩成形缺点、吸收注射成形优点的基础上发展起来的。
主要优点有：
(1)压注成形前模具已经闭合，塑料在加热腔内加热和熔融，在压力机通过压注柱塞将其挤人型腔并经过狭窄分流道和浇口时，由于摩擦作用，塑料能很快均匀地热透和硬化。因此，制品性能均匀密实，质量好。
(2)压注成形时的溢料较压缩成形时少，而且飞边厚度薄，容易去除。因此，塑件的尺寸精度较高，特别是制件的高度尺寸精度较压缩制件高得多。 (3)由于成形物料在进大型腔前已经塑化，对型芯或嵌件所产生的挤压力小，因此能成形深腔薄壁塑件或带有深孔的塑件，也可成形形状较复杂以及带精细或易碎嵌件的塑件，还可成形难以用压缩法成形的塑件。
(4)由于成形物料在加料腔内已经受热熔融，因此，进人模腔时料温及吸热量均匀，所需的交联固化时司较短，致使成形周期较短，生产效率高。
缺点: 成形压力比压缩成形高;工艺条件比压缩成形要求更严格，操作比压缩成形难度大;压注模比压缩模结构复杂;成形后加料腔内 总留有一部分余料以及浇注系统申的凝料，由于不能回收将会增加生产中原材料消耗;存在取向问题，容易使塑件产生取向应力和各向异性，特别是成形纤维增强塑料时，塑料大分子的取向与纤维的取向结合在一起，更容易使塑件的各向异性程度提高。
二、 压注成形工艺过程
压注成形的工艺过程和压缩成形基本相似。它们的主要区别在于：压缩成形是先加料后闭模，而压注成形则一般要求先闭模后加料。
三、 压注成形工艺参数
压注成形主要工艺参数包括成形压力、成形温度和成形时间等，它们均与塑料品种、模具结构、塑料情况等多种因素有关。
(1)成形压力
成形压力是指压力机通过压注柱塞对加料腔内塑料熔体施加的压力。由于熔体通过浇注系统时有压力损失，故压注时的成形压力一般为压缩时的2~3倍。
(2)模具温度
压注成形的模具温度通常要比压缩成形的温度低一些，一般约为130°C~190°C，因为塑料通过浇注系统时能从摩擦中取得一部分热量。加料室和下模的温度要低一些，而中框的温度要高一些，这样可保证塑料迸人通畅而不会出现溢料现象，同时也可以避免塑件出现缺料、起泡、接缝等缺陷。
(3)成形时间
压注成形时间包括加料时间、充模时间、交联固化时间、脱模取塑件时间和清模时间等。压注成形时的充模时间通常为5~50s，而固化时间取决于塑料品种，塑件的大小、形状、壁厚，预热条件和模具结构等，通常为30~180s。
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