家电常用材料基础知识Word文件下载.docx
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炼钢炉外精炼钢杯热装热送轧制
2、钢材的压力加工方法：
主要有轧制、拉拨、锻造以及精铸、摆锻、挤压等；
轧制是坯料通过转动的轧辊而变形:
型钢、棒材、盘条、钢筋、扁平成品（簿板、厚板、钢带、宽扁钢）、钢管、中空型材中空棒材及其它特种形状钢材等；
钢材轧制后，按不同技术条件,分别给酸洗、铲磨、妖直定尺和精整工序才供用户使用；
热轧：
高温轧制,效率高、产量大、成本低易氧化、表面粗糙、尺寸波动大；
冷轧：
一盘用热轧后退火和酸洗后的热料，表面质量优良,尺寸精确；
用于板管带等精细产品;
拉拨：
用于管材、棒材;
锻造：
置于模具中冲压成型；
挤压：
置于料筒内，用强力由挤压筒另一端模孔中挤出成型;
三、有机高分子材料的生产过程：
1、有机高分子材料类别:
各种塑料、合成纤维、合成橡胶；
基础有机原料：
一般是从天然的原料资源（农林产品、煤、石油和天然气）开始,经适当化学加工物理处理得到;
生产工艺：
脱氢→裂解→合成;
2、有机高分子材料的生产过程工艺流程：
塑料、合成纤维、合成橡胶三大有机高分子材料都是基本有机原料进一步合成加工制造出来的。
合成橡胶:
基本有机原料和橡胶制造过程；
后者包含原料配制→聚合→脱气→单体回收→凝聚干燥→包装；
生胶加骨架材料（尼龙、玻纤、聚脂等）各种配合剂共同作为原料，经过→炼胶→压延→压出成型→硫化等加工过程；
合成树脂流程:
原料（单体的制备）催化剂的配制,单体的聚合、分离、回收精制、后处理等；
成型方法:
注射、吹塑、模压成型也可采用机加工方法成形；
四、工程材料的性能：
4。
1材料的力学性能;
在外力作用下，所显示的与弹性和排弹性反应相关或涉及应力—-—应变关系的性能，常用的有强度塑性、硬度、冲击韧性、疲劳极限和断裂韧度等；
4.2强度和塑性；
材料的强度和塑性是指用静拉伸力对标准伸试样进行缓慢的轴向拉伸，直至拉断的一种试验方法;
在拉伸试验中和拉伸试验后可测量力的变化与相应的伸长,从而测出材料的强度与塑性；
试样从开始加载直到断裂前所受的拉力F,与其所对应的试样标距L0的伸长量△L绘成曲线，便得到拉伸曲线；
δ=F/S0/
F拉力S0截面δ应力
ε=△L/L0
ε.应变△L.伸长L0.原始标距
曲线表示了这样一个变形过程,曲线的段Oe近乎一条斜线，表示受力不大时度样处于弹性变形阶段,若卸除试验力，度样能完全恢复到原来的形状各和尺寸,其中在阶段应力与应变成正比关系即符合虎克定律。
当拉伸力继续增加时,试样将产生塑性变形，并且在S点附近曲线上出现平台和锯齿状线段，这时应力不增加或只有微小增加,试样却继续伸长，称为屈服.屈服后曲线又呈上升趋势，表示试样恢复了抵抗拉伸力的能力；
b点表示试样抵抗拉伸力的最大能力,这时试样上的某处截面积开始减小，形成缩颈,随后试样承受拉伸力的能力迅速减小，直至断裂（R点）。
4.3强度判断：
强度是材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力.
按作用力性质不同：
分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度。
强度单位:
Mpa1Mpa=1N/mm2
判定非比例伸长应力σ判之，如
抗拉强度，拉伸过程中最大力Fb对应之应力称抗拉强度δb=Fb/So
表征材料在拉伸条件下所能承受的最大力的应力值，它是设计和选材的主要依据之一，是工程技术上的主要强度指标.
塑性判据:
断裂前材料发生不可逆永久变形的能力叫塑性
用断后伸长率
断面收缩率
其值越大塑性越好。
硬度:
反映出金属材料在化学成分，金相组织和热处理状态上的差异,是检验产品质量研制新材料和确定合理的加工工艺所不可缺少的检测性能之一。
4.4按试验方法：
分三类
1）压入法:
布氏硬度洛氏硬度、维氏硬度、显微硬度
2）划痕法:
莫氏硬度
3）回跳法:
肖氏硬度
在机械加工行业广泛应用的方法为
布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、疲劳极限
材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称为材料的疲劳.
特征:
断裂前没有明显的塑性变形发生断裂也较突然.
五、材料的物理性能
1、物理性能：
材料固有的一些属性,如密度、熔点、热膨胀性、磁性、导电性与热性等.
a.密度：
ρ=kg/m3单位体积的重量
b。
熔点：
材料的熔化温度.
c。
热膨胀性:
材料受热热体积胀大,线胀系数.
d.磁性：
能导磁的性能，硬磁、软磁
e。
导热性:
热导率（亦称导热系数表示）;
f。
导电性:
用电阻率表示半导体；
六、材料的化学性能
1、耐腐蚀；
2、耐高温;
化学性能是指材料在室温或高温下抵抗各种化学介质作用的能力，一般包括耐腐蚀性与高温抗氧化性等;
3、防止金属腐蚀的途径：
a.选择合理的防腐蚀材料；
b.采用覆盖法防腐蚀;
c.改善腐蚀环境;
d.电化学保护法；
七、材料的工艺性能
工艺性能：
是指材料在制造机械零件和工具的过程中,采用某种加工方法制成成品的难易程度；
1、铸造性能：
易于成形,流动性好,收缩率小，偏析倾向小；
2、锻造性能：
易于压力成形，塑性好、变形抗力小；
3、焊接性能：
易于焊接并能保证焊缝质量的性能；
4、切削加工性能：
难易程度；
5、材料的经济性：
选用材料的总成本为最低，要满足使用要求的前提下，应尽可能采用廉价的材料并充分考滤材料的可得性，把产品总成本降至最低以取得最大的经济效益，使产品在市场上具有较强的竞争力；
八、金属材料
1、分类：
传统金属材料主要包括工业用钢、铸铁和非铁金属材料等三大类；
以铁为主要原素，碳的质量分数一般在2％以下，并含有其它元素的材料称为钢；
非合金钢价格低廉、工艺性能好、力学性能能够满足一般工程和机械制造的使用要求；
为提高钢的力学性能，改善钢的工艺性能和得到某些特殊性能，有目的的向钢中加入某些合金元素,得到合金钢；
与非合金钢相比，合金钢经过处理加工后，能够获得较高的力学性能,有的还具有耐热、耐酸、抗锈蚀等特殊物理化学性能；
但其价格高、加工工艺性差；
选用时正确选用其各项性能、合理制定其冷热加工工艺以达到提高性能、延长寿命、节约材料、降低成本、产生良好的经济效益；
1）
钢的分类：
2）铸铁的分类：
根据碳在铸铁中存在形态不同，铸铁可分为以下几种：
a.白口铸铁：
硬度高、脆性大，工业上极少直接用它制造机械零件，而主要作炼钢原料或可锻铸铁零件的毛坯;
b.可锻铸铁：
用于锻件；
c.球墨铸铁：
铸铁中的碳呈球头石墨形式存在，用于力学性能要求高的铸件；
d.蠕墨铸铁：
碳以蠕虫状存在，为满足工业生产的各种特殊性能要求在铸铁中加入各种合金的提高其性能；
非铁金属材料的分类：
a.铝合金：
铝中加入Si、Cu、Mg、Zn、Mn等元素制成的合金，又分为变形铝合金和铸造铝合金,前者塑性优良,适于压力加工；
后者适于铸造成形；
b.铜合金：
铜中加入Zn、Sn、Ni、Al、Si等元素制成的合金，按照化学成分其主要分为黄铜、青铜和白铜三大类，以Zn为主要合金元素的为黄铜，以Ni为主要合金元素的为白铜,其他铜合金习惯上都称为青铜；
杂质元素和合金元素在钢中的作用既影响
各类元素尤其是合金元素的加入在金属材料中都会对材料的组织、性能产生各种各样的影响；
其中杂质元素对钢性能影响较大，Si、Mn、S、P一般称其为杂质元素;
为一定目的加入到钢中,能起到改善钢的组织和获得所需性能的元素才称为是合金元素;
常用的有：
Cr、Mn、Si、Ni、Mo、W、V、Co、Ti、Al、Ca、B、N稀土等；
合金元素在钢中的作用，主要表现为合金元素与铁、碳三间的相互作用以有对铁碳相图和热处理相变过程的影响;
1、主要常存元素在非合金钢中的作用：
1）Mn的作用：
提高钢的硬度、强度；
含量0.25%～0。
8%;
2）Si的作用：
Wsi=0。
1%～0.4％Si能溶于铁素体使钢的强度、硬度、弹性都得到提高，因此Si在钢中也是有益的元素；
应该注意：
用作冷冲压件的非合金钢，常因Si对铁素体的强化作用,致使钢的弹性极限升高，而冲压性能变差，因此冷压件常采用含Si量低的沸腾钢制造;
3）S的影响，S是有害元素，致钢易开裂亦称为热脆；
4）P也是钢中有害元素,高温时溶于铁素体,使钢的强度硬度提高，将使塑性和韧性显著降低;
P.S虽是有害元素，但可提高钢的切削加工性能,将S、P含量提高为Ws=0.08％～0。
35%；
20p=0.05～0.15％此种钢称为易切削钢;
非铁金属材料
一，铝及铝合金
第二章塑料料基本知识
第一节塑料的分类
一、按用途分：
1、工程塑料：
如ABS塑料，聚酰胺（尼龙）,聚碳酸酯（PC）聚甲荃聚酯树酯,聚砜，有机玻璃PMMA，改性聚苯醚及氟素树酯。
2、普通塑料：
如聚乙烯（PE）,聚丙烯PP，聚苯乙烯PS，改性聚苯乙烯,聚氯乙烯PVC。
塑料种类
相对密度
热变形温度°
C
抗拉强度MPa
无填充料
玻璃强化
无充填料
聚缩醛POM
1。
42
120
160
5.98
12.54
尼龙PA
14
70
200
7.84
19.60
聚碳酸酯PC
1.20
140
150
6.17
13.72
聚酯AC
1.31
55
212
6.49
14。
21
改性聚苯醚
06
6。
57
11。
76
聚砜PSV
1.27
174
185
7.96
12.74
二、按受热性能分：
1、热固性塑料：
是经加热固化后不再在热的作用下变软而重复成型的塑料。
特点:
质地坚硬，耐热性好，尺寸比较稳定，不溶于溶剂，大多数以分子结构如网状的缩聚树脂为基础，加入各种添加剂而成。
常见：
酚醛塑料（即酚醛树脂+木粉——电木），环氧树脂,不饱和聚酯，脲甲醛，聚氨酯。
2、热塑性塑料：
可以多次重复加热，变软冷却结硬成型，主要由分子结构为线状或链状的聚合树脂构成。
聚乙烯,聚丙烯，聚苯乙烯，ABS,塑料，尼龙，有机玻璃，聚碳酸脂,聚酯酸纤维素。
第二节常用塑料料知识
一、聚苯乙烯（Polystyrene）.PS.GPS。
1、光学性能好，透光率88—92%,折光指数1。
59—1。
60.
2、电气性能好.
3、易加工成型。
4、着色性能好。
5、缺点:
脆性；
抗冲击仅83.3-98Mpa；
不耐磨。
6、耐热温度较低，连续使用60°
C-80°
7、成型加工工艺条件要求较高。
8、耐酸性差.
二、改性聚苯乙烯（简称HIPS，IPS）
1、橡胶改性聚苯乙烯（ModifiedPolystyrene,MPS）.
2、苯乙烯——丙烯腈共聚体（SAN。
AS，俗称透明不碎胶）,因有（-CN-），所以有耐温，冲击性,耐油、湿、腐。
3、苯乙烯-甲基丙烯酯（有机玻璃）改性体。
A、ABS（Acrylonitrile-butadiene-styrene）.
丙烯腈—丁二烯—苯乙烯
如以甲基丙烯酸酯代替丙烯腈—MBS。
ABS能与其塑料（热固、热型）共混，缺点;
不耐有机溶剂.
B、聚乙烯（Polyetheren）PE。
软、无毒、价廉、加工方便,可做绝缘材料。
1）高压聚乙烯（低密度聚乙烯—）LDPE
2）低压聚乙烯（高密度聚乙烯—）HDPE
几种塑料成型收缩率
名称
类型
收缩率％
聚乙烯PE
高密度
1.5—3。
低密度
5
聚丙烯PP
1.0-3。
聚苯乙烯
PS，GPS
增韧型
0.3—0.6
通用型
0.2-0.8
耐热型
0.2—0.8
ABS
抗冲型
0.5—0.7
0。
4-0.5
30％玻纤型
1—0。
15
聚酰胺
66
0.1-2.5
6
7—1。
610
0-2.5
1010
0.5—4.0
0.5-0.7
注：
收缩率公式S=（A-B）/B＊100％
S——收缩率A—-模具尺寸B——塑制体尺寸
三、聚丙烯（Polyptopylere）即PP，又名百折软胶。
性能:
1）流动性好，成型性好。
2）耐热最好，150℃不会变形；
135℃不被破坏.
3）抗拉温度高。
4）屈服强度高。
5）收缩率小。
6）耐刮、磨、应力开裂性好。
7）密度小.
8）抗化学药品腐蚀性.
9）不适宜制造尺寸要求高的产品,易产生凹陷。
10）刚性不足，且耐蚀性和装配性受到限制。
11）防火性差，耐候性差.
四、尼龙（Nylon）PA
1、优点：
机械强度高，韧性好，较高抗拉、抗压。
耐疲劳、耐腐、无毒、耐热（45°
Ｃ-200°
Ｃ）光滑。
2、缺点：
易吸水、耐旋光性差;
塑制技术要求严。
不耐强酸及氧化剂。
五、有机玻璃（聚甲基丙烯酸甲酯PolymethyLmethacrylate）,PMMA或亚克力或PERSPEX。
1、属非晶型塑料，透明性好.
2、在弯折、管状、线状形体中能传递光线.
3、能耐：
不氧酸，无机盐液，去活液，油酯和弱酸。
不耐：
强硫酸，强硝酸，强碱，醇，酮。
能溶于：
芳香烃、氯代烃等有机溶剂。
4、耐候、耐热、抗寒、耐压。
5、缺点：
质较脆，虽硬度高，但易被硬物擦伤。
韧性不及工程塑料，有切口敏感性。
国内称“372”=（有机玻璃+聚苯乙烯）共聚而成。
100份“372"
+5份丁腈橡胶=“373”.
六、聚碳酸酯（Polycarbonate）orPC。
俗称防弹玻璃胶，外观透明微黄。
1、机械强度：
①耐冲击为热塑性塑料之冠,抗蠕变性好。
②低温机械强度是十分可贵的.
2、耐热、耐气候，热变形，135°
Ｃ-143℃,
长期工作：
120°
Ｃ-130℃。
3、其它：
①成塑精度高，尺寸稳定性好，成型收缩率：
5-0。
7％，
②光学性能好,薄片透光率75％-89%.
③极性少；
具有良好的电绝缘性和抗电弧性。
④吸水性低，水浸泡24H后仅增重0。
13%。
⑤耐稀酸、氧化剂、还原剂、盐类、油、脂肪。
⑥缺点：
加工要求高。
原因：
①自身流动性差,
②在成型温度下，对水分极其敏感，微量水分会引起水解，制体变色，起泡、破裂。
③对模具设计要求高,设计不当,会在产品上留下内应力使制件易损毁.
第三节塑料的干燥
定义:
在塑料连续受热而不变形的温度下，排除塑料原料中的水泡和其它易气化的物质.
原料的水分存在两种形式：
1、吸收水分进入基体内部，如尼龙、聚碳酸酯、ABS，有机玻璃。
2、表面带潮:
水分只是披复在基体外，很少渗透性,如聚乙烯、聚丙烯
塑料
容许水汽重量百分数
注塑%
挤塑％
聚苯乙烯及改性体PS，GPS
10
0.05
〈0。
03
0.03
05—0.10
03—0.08
0.10
02
0.02
04-0。
08
0.02-0。
有机玻璃PMMA
02-0.10
0.02-0.04
一、热风烘箱干燥工艺
烘箱操作温度
聚酸碳酯
110°
C-120℃
聚苯乙烯PS
75℃
聚丙烯
85℃
高压聚乙烯
改性聚苯乙GP
70℃
低压聚乙烯
有机玻璃
70°
C—80℃
尼龙
80°
C-90℃
二、远红外线干燥工艺
1、远红外线辐射源在400°
C-600C°
下能发出波长包括3-25um的辐射线,这些辐射线已好与大部分塑料所能吸收的红外线波长吻合，当塑料吸收到红外线后，构成大分子的原子外壳轨道上的电子能量升高,原子振动，转动，大分子活跃，干塑料迅速升温.
2、操作原则：
1）辐射源温度400°
C-600°
C；
2）塑料与热源的适当距离：
150-200，照射角为垂直方向。
3）源后才加装反射罩,可提高效率50%—60％。
罩为铝材抛光抛物面。
三、热风料斗干燥器：
应注意问题：
1、热风温度过高，从而导致料半下端塑料熔融特快。
影响热风的均匀吹送,严重时影响塑料顺利进入机台。
2、用干混法着色的塑料，颜料要选择分散性高，粘附力强的助染剂，在长时间的热风作用下，不易与塑料分离。
3、转换原料或颜色时，一定要进行仔细清扫，必要时还要清扫热空气分配的内部，用酒精清退器壁上的色渍较为理想.
第四节常用塑料特征识别
一、燃烧观察法：
1、热固性塑料受热或燃烧时，都无发软熔融过程，只会变脆和焦化。
2、热塑性塑料受热或燃烧时都必先经历发软熔融过程，但不同种塑料有不同现象。
①聚乙烯PE：
易燃，离火源能续燃,火焰上黄下兰,黑烟少，近焰有熔融滴落，熄后有石蜡燃烧味，
②聚丙烯PP与聚乙烯大体相同,有少量黑烟，燃后有煤油味。
③尼龙PA：
不易起燃,燃烧缓慢，离火源如环温不高，会自熄:
焰:
上黄下兰,近火，有熔融滴落,起泡，熄后有烧焦羊毛，指甲味。
3、聚苯乙烯PS，改性聚苯乙烯GPS和ABS塑料
①共性：
易燃，离火源续燃，燃烧极不完全，焰呈黄色，夹有黑烟炭束，随烟飞逸，弥漫四周。
②个性：
A。
聚苯乙烯PS的炭束少一些,近焰处软化不易滴落，且带乙烯单体味，
B。
聚苯乙烯，改性聚苯乙烯，表面会起泡,ABS塑料不起泡而呈焦化状态。
C。
ABS塑料燃烧时有独特臭味。
D.聚碳酸酯燃烧接近聚苯乙烯，燃速慢,离火会熄，熄后是花果臭。
4、有机玻璃:
燃烧时无炭速成飞逸，焰呈浅兰色，顶端白色，燃烧后有强烈的花果臭和腐烂的蔬菜臭味。
5、聚氯乙烯；
较上述材料难燃，离火源自熄，焰:
上黄底绿，有时喷油黄绿色火焰，冒白烟，有辛辣气味，熔体一边燃烧一边软，可以拉出丝。
二、外观法：
1、聚乙烯（PE），聚丙烯（PP），尼龙等有不同程度的可弯性，手触有硬蜡样滑腻感，敲击时有软性角质类声音,而聚苯乙烯PS，GPS,ABS,聚碳酸酯（PC）有机玻璃（PMMA）等，无延展性，手触有刚性感，敲击时声较清脆。
2、高压，中压，低压聚乙烯，聚丙烯，相对密度小于水，浮于水。
聚苯乙烯PS及其它绝大多数塑料相对密度大于水，沉于水,但有些浮于水,如：
聚4—甲基戊烯—1，为0。
83;
尼龙12，相对密度为1。
01—1。
03，在水中近乎悬浮状。
3、高压聚乙烯未染色前呈乳白色半透明状，较软柔而韧，稍能伸长。
4、低压聚乙烯未染色前也呈乳白色，但不透明,质地较硬，不易延伸。
5、聚丙烯（PP）未染色前呈白色，半透明,但比高压聚乙烯，透明度略高，且更轻，更为刚硬，尼龙在未染色前色泽微黄。
6、聚苯乙烯（PS）和改性聚苯乙烯（GPS）；
ABS区别，前者（PS，GPS）脆性，后者ABS为韧性，前者易脆裂，在弯折部位由于分子拉伸取向而发白，裂口处尤其如此。
此外，还会因每次反复弯折发热而发出特有气味。
7、未染色前:
PS-透明的；
GPS—乳白色;
ABS-浅象牙色
第六节注塑过程塑料温度的变化
一、塑料从料斗进入高温的料筒,受热后温度迅速上升，开始熔化。
二、塑料在料筒内继续被加热，进而全部熔塑化。
此间保持一定温度.
三、塑料达到料筒前端的锥部，准备注射,由于离开了螺杆的剪切和磨擦作用，温度稍有下降。
四、塑料在高压高速注射入模,强烈的磨擦和剪切造成更高的温升。
五、塑料注射完毕,受模具散热作用，冷却定型。
六、塑料制件脱离模具。
第七节常用热塑性塑料和树酯缩写代号
缩写代号
塑料或树脂全称
英文
中文
ＡＢＳ
Acrylonitrile-butadiene-styrenecopolymer
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物
A/S
Acrylonitrile—styrenecopolymer
丙烯腈-苯乙烯共聚物
A/MMA
Acrylonitrilemethaclytalecopolymer
丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物
A/S/A
Acrylonitrilestyreneacrylatecopolymer
丙烯腈—苯乙烯—丙烯酸酯共聚物
CA
Celluloseacetate
乙酸纤维素（醋酸纤维素）
CN
Cellulosenitrate
硝酸纤维素
EC
Cthylcellulose
乙基纤维素
FEP
Perfluorinatedethylerepropylene
全氟（乙烯-丙烯）共聚物
GPS
Generalpolystyrene
通用聚苯乙烯
GRP
Glassfibrereinforcedplastics
玻璃纤维增强塑料
HDPE
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