家电常用材料基础知识.docx

1、家电常用材料基础知识第一节 家电产品常用材料根底知识材料是人类文明生活的物质根底。综观人类利用材料的历史，可以清楚地看到每一类重要新材料的发现与应用，都会引起生产技术的革命，大大加速社会文明开展的进程。家电行业所用材料极其广泛，涉猎五金、塑料、橡胶以及各种复合材料等。各种新材料的开展，促进了家电行业的迅速开展。一、工程材料的分类及开展趋势1、工程材料：生活、生产与科技各个领域中，用于制造构造件、机器、工具与功能器件的各类材料统称。2、按其组成特点可分成四种：a.金属材料；b.有机高分子材料；c.无机非金属材料；d.复合材料；3、按材料的使用性能可分为：a.构造材料；b.功能材料；构造材料：是作

2、为承力构造使用的材料，其使用性能主要是力常性能；功能材料：主要是光、电、磁、热；声等特殊功能材料；从应用领域分:信息材料、能源材料、建筑材料、机械工程材料、生物材料、航空航天材料等；所谓新材料，主要是指最近开展或正在开展中的具有比传统材料性能更为优异的一类材料，目前世界上传统材料有几十万种，同时新材料以每年5%的速度增长；表金属材料分类表无机非金属材料的分类4、有机高分子材料包括：塑料、橡胶、合成纤维、胶粘剂、液晶、木材、油脂与涂料。人们将那些力常性能好，可以代替金属材料使用的塑料称作工程塑料；5、复合材料： 金属、无机非金属与有机高分子材料各有其固有的优点与缺点，而复合材料是由几类不同材料通

3、过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保存原组织材料的主要特性，又能通过复合效应获得组织所不具备的性能，还可能通过材料设计使与组织的性能，互相补充并彼此关联，从而获得新的优越性能；6、复合材料的分类： 高聚物树脂基复合材料 金属基复合材料 构造复合材料 陶瓷基复合材料 复 碳/碳复合材料合 水泥基复合材料 材 料 导电功能 导磁功能 功复合材料 换能功能 阻尼功能 屏蔽功能构造复合材料：由能承受载荷的增强体及能连接增强体为整体材料的基体构成，由不同的增强体与不同的基体即可构成名，因繁多的构造复合材料，构造材料复合化成为构造材料开展的一个重要趋势。功能复合材料：效能一般优于单质材料，其开展前景是不

4、可估量的。二、工程材料的生产过程概述1、钢铁材料的生产过程：钢铁材料是以铁元素为主要成份，同时含有碳与其它元素的金属材料；工业上按碳的质量分：工业纯铁、钢与生铁；机械制造工艺流程图生产流程：矿石 高炉炼铁 铁水预处理 氧气转炉炼钢 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、妖直定尺与精整工序才供用户使用；热轧：高温轧制，效率高、产量大、本钱低易氧化、外表粗糙、尺

5、寸波动大；冷轧：一盘用热轧后退火与酸洗后的热料，外表质量优良，尺寸准确； 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；根底有机原料：一般是从天然的原料资源农林产品、煤、石油与天然气开场，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根本有机原料进一步合成加工制造出来的。合成橡胶：根本有机原料与橡胶制造过程；后者包含原料配制聚合脱气单体回收凝聚枯

6、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、别离、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：材料的力学性能; 在外力作用下,所显示的及弹性与排弹性反响相关或涉及应力-应变关系的性能，常用的有强度塑性、硬度、冲击韧性、疲劳极限与断裂韧度等； 4.2强度与塑性;材料的强度与塑性是指用静拉伸力对标准伸试样进展缓慢的轴向拉伸,直至拉断的一种试验方法;在拉伸试验中与拉伸试验后可测量力的变化及相应的伸长,从而测出材料的强度及塑性;试样从开场加载直

7、到断裂前所受的拉力F,及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；=F/S0/F 拉力 S0 截面 应力 =L/L0 .应变 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,假设卸除试验力,度样能完全恢复到原来的形状各与尺寸,其中在 阶段应力及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与锯齿状线段,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

8、场减小,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与断裂的能力. 按作用力性质不同:分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度与抗剪强度. 强度单位:Mpa 1Mpa=1N/mm2 判定非比例伸长应力判之，如 抗拉强度，拉伸过程中最大力Fb对应之应力称抗拉强度b=Fb/So 表征材料在拉伸条件下所能承受的最大力的应力值，它是设计与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,金相组织与热处理状态上的

9、差异,是检验产品质量研制新材料与确定合理的加工工艺所不可缺少的检测性能之一. 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 材料在循环应力与应变作用下，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、导电性及热性等. a.密度:=kg/m3 单位体积的重量 b.熔点:材料的

10、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，一般包括耐腐蚀性及高温抗氧化性等；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与工具的过程中，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、

11、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：选用材料的总本钱为最低，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，把产品总本钱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、铸铁与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与机械制造的使用要求；为提高钢的力学性能，改善钢的工艺性能与得到某些特殊性能，有目的的向钢中参加某些合金元素，得到合金钢；

12、及非合金钢相比，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到达提高性能、延长寿命、节约材料、降低本钱、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参加各种

13、合金的提高其性能；非铁金属材料的分类：a.铝合金：铝中参加Si、Cu、Mg、Zn、Mn等元素制成的合金，又分为变形铝合金与铸造铝合金，前者塑性优良，适于压力加工；后者适于铸造成形；b.铜合金：铜中参加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、青铜与白铜三大类，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；杂质元素与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参加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；为一定目的参加到钢中，能起到改善钢

14、的组织与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及铁、碳三间的相互作用以有对铁碳相图与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:W si=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

15、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，将使塑性与韧性显著降低； 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=0.050.15%此种钢称为易切削钢;非铁金属材料一,铝及铝合金第二章 塑料料根本知识第一节 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

16、强化无充填料玻璃强化聚缩醛POM120160尼龙PA70200聚碳酸酯PC140150聚酯AC55212改性聚苯醚120150聚砜PSV174185二、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，尺寸比拟稳定，不溶于溶剂，大多数以分子构造如网状的缩聚树脂为根底，参加各种添加剂而成。常见：酚醛塑料即酚醛树脂+木粉电木，环氧树脂，不饱与聚酯，脲甲醛，聚氨酯。2、热塑性塑料：可以屡次重复加热，变软冷却结硬成型，主要由分子构造为线状或链状的聚合树脂构成。常见：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。

17、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。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；不耐磨。6、耐热温度较低，连续使用60C-80C7、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，IPS1、橡胶改性聚苯乙烯Modified Polystyrene,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、ABSAcrylonitrile-butadiene-styrene

18、. 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 如以甲基丙烯酸酯代替丙烯腈-MBS。 ABS能及其塑料热固、热型共混，缺点；不耐有机溶剂。B、聚乙烯PolyetherenPE. 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LD PE2)低压聚乙烯高密度聚乙烯HD PE几种塑料成型收缩率名称类型收缩率%聚乙烯PE高密度低密度聚丙烯PP聚苯乙烯PS,GPS增韧型通用型耐热型ABS抗冲型耐热型30%玻纤型尼龙PA聚酰胺6666101010聚碳酸酯PC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

19、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)刚性缺乏，且耐蚀性与装配性受到限制。 11)防火性差，耐候性差。四、尼龙NylonPA1、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45-200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Polymethy Lmethacrylate,PMMA或亚克力或PERSPEX。1、属非

20、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，油酯与弱酸。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Polycarbonateor PC.俗称防弹玻璃胶，外观透明微黄。1、机械强度：耐冲击为热塑性塑料之冠，抗蠕变性好。 低温机械强度是十分可贵的。2、耐热、耐气候，热变形，135-143， 长期工作：120-130。3、

21、其它：成塑精度高，尺寸稳定性好，成型收缩率：0.5-0.7%，光学性能好，薄片透光率75%-89%。极性少；具有良好的电绝缘性与抗电弧性。吸水性低，水浸泡24H后仅增重0.13%。耐稀酸、氧化剂、复原剂、盐类、油、脂肪。缺点：加工要求高。原因：自身流动性差，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。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 塑料的枯燥定义：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与其它易气化的物质。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、外表带潮：水分只是披复

22、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，GPSABS聚乙烯PE聚丙烯PP聚碳酸酯PC尼龙PA有机玻璃PMMA一、热风烘箱枯燥工艺塑料烘箱操作温度聚酸碳酯110C-120聚苯乙烯PS75聚丙烯85高压聚乙烯75改性聚苯乙GP70低压聚乙烯75有机玻璃70C-80尼龙85ABS80C-90二、远红外线枯燥工艺1、远红外线辐射源在400C -600C下能发出波长包括3-25um 的辐射线，这些辐射线已好及大局部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，大分子活泼，干塑料迅速升温。

23、2、操作原那么：1辐射源温度400C-600C；2塑料及热源的适当距离：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、热风料斗枯燥器：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，不易及塑料别离。3、转换原料或颜色时，一定要进展仔细清扫，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

24、脆与焦化。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。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，聚丙烯PP及聚乙烯大体一样，有少量黑烟，燃后有煤油味。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 与ABS塑料共性：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。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，外表会起泡，ABS塑料不

25、起泡而呈焦化状态。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与腐烂的蔬菜臭味。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

26、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；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与改性聚苯乙烯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

27、-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，开场熔化。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、塑料到达料筒前端的锥部，准备注射，由于离开了螺杆的剪切与磨擦作用，温度稍有下降。四、塑料在高压高速注射入模，强烈的磨擦与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 常用热塑性塑料与树酯缩写代号缩写代号塑料或树脂全称英文中文Acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物A/SAcrylon

28、itrile-styrene copolymer丙烯腈-苯乙烯共聚物A/MMAAcrylonitrile methaclytale copolymer丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物A/S/AAcrylonitrile styrene acrylate copolymer丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物CACellulose acetate乙酸纤维素醋酸纤维素CNCellulose nitrate硝酸纤维素ECCthyl cellulose乙基纤维素FEPPerfluorinated ethylere propylene全氟乙烯-丙烯共聚物GPSGeneral polystyrene通用聚苯乙烯GR

29、PGlass fibre reinforced plastics玻璃纤维增强塑料HDPEHigh density polystyrene高密度聚乙烯HIPSHigh impact polystyrene高冲击强度聚苯乙烯LDPELow density polystyrene低密度聚乙烯MDPEMiddle density polyethylene中密度聚乙烯PAPolyamide聚酰胺尼龙PAAPolycacrylic acid聚丙烯酸PCPolycarbonate聚碳酸酯PanPolyacrylonitrile聚丙烯腈PCTFEPolychlorotrilfluoroethylene聚三氟氯乙烯PEPolyethylene聚乙烯PECChlorinated polyet