非金属材料是相对于金属材料而言的
,一般无金属光泽,是热和电的不良导体,并以非晶态存在。非金属材料分为两大类:无机非金属材料和有机非金属材料。无机非金属材料有玻璃、陶瓷、石棉、云母、水泥等,不易燃烧、耐热性好、组成稳定、脆性较大。有机非金属材料有塑料、橡胶、纤维素、石油制品等,多数能燃烧,高温时分解,受日光和大气长期作用后易发生老化。在机械制造中,工程塑料、橡胶和陶瓷是使用较多的三种非金属材料,下面就这三种材料的组成、性能和应用作简单阐述。一、工程塑料
在日常生活中使用的塑料一般被称为普通塑料,工程塑料则是具有类似金属的综合性能、可制作机器结构零部件或工程结构的塑料。
(一)工程塑料的组成
工程塑料的成分包括:合成树脂、填充剂、稳定剂、增塑剂、染料和固化剂等。
1. 合成树脂
合成树脂是一种分子量很大的高分子化合物,是塑料中的主要成分,具有成形性,并对塑料的使用性能起决定作用。
2. 填充剂
主要是铁粉、铝粉、二硫化钼、云母粉、石棉粉、木屑等,添加目的是为了改善塑料的性能和降低成本,如加入石棉粉可提高塑料的耐热性能,加入云母粉可提高塑料的绝缘性能,加入二硫化钼可以提高塑料的自润滑性能。
3. 增塑剂
增塑剂主要是增加塑料的可塑性和柔软性,降低脆性。
4. 固化剂(硬化剂)
固化剂主要是改变塑料的分子结构,使塑料制品成形变硬。
塑料的组成除了上面几种之外,还有染料、防老化剂、发泡剂等,可根据塑料制品的性能要求选择加入。
(二)工程塑料的性能
与金属材料相比,塑料具有质软、比强度高、绝缘、耐腐蚀、减磨、消声、吸震、自润滑等优点,另外,透光性、绝缘性也为一般金属所不及;缺点是,强度低、耐热性差、膨胀系数大、易老化等。
(三)常用工程塑料简介
常用工程塑料按树脂受热时的行为可分为两类:热塑性塑料(受热时变软,冷却时固化,而且可以重复出现)和热固性塑料(受热硬化后不软化),下面介绍几种主要的工程塑料。
1. 热塑性塑料
聚酰胺(代号PA) 其商业名称为尼龙或锦纶,是目前机械制造工程中应用较广的一种工程塑料。它具有突出的耐磨性和自润滑性能;良好的机械性能,即韧性很好,强度较高;耐蚀性好;抗霉、无毒;成形性能好。其缺点是,耐热性不高、导热性较差、吸水率较高和成形收缩率大。根据以上特点,尼龙在机械工业上可用于制造要求耐磨、耐蚀的某些承载和传动零件。例如,轴承、齿轮、螺钉等。
ABS塑料 ABS塑料是一种三元聚合物,A表示丙烯腈,B表示丁二烯,S表示苯乙烯。这种塑料坚韧、质硬、刚性好、耐热、尺寸稳定性好、耐蚀、易于加工成形,且通过调整三组元的比例可以改善某种性能以满足使用要求。ABS塑料广泛用于制造电话机、电视机外壳、汽车方向盘、仪表盘、化工容器管道以及耐磨的传动件。
有机玻璃(代号PMMA) 学名叫聚甲基丙烯酸甲酯。它具有良好的透光性、比重轻、强度高、熔点低、易于加工成形的特点,但易吸水、绝缘性差、硬度低、易溶于有机溶剂。有机玻璃广泛用于航空、汽车、仪表、光学等工业中,制作飞机座舱、风挡、舷窗、电视及雷达的屏幕、仪表护罩、光学元件等。
聚四氟乙烯(代号F-4) 俗称塑料王,具有非常优良的耐高、低温性能,几乎能耐所有化学药品的腐蚀,不吸水,绝缘性能优良,摩擦系数小,但热胀冷缩程度较大、熔融后粘度高,不易加工成形。在工业中主要用于制造耐磨绝缘件、密封件等。
2. 热固性塑料
酚醛塑料(代号PF) 它是由酚醛树脂加填料组成,俗称电木,具有较高的强度、刚性、耐热性、绝缘性和耐蚀性。它的成形工艺简单,价格低廉,广泛用于制作各种电讯器材和电木制品,如插头、开关、电话机壳、仪表盒等,也可用于制作齿轮、皮带轮、化工用耐酸泵、垫圈等。
环氧树脂塑料(代
号EP) 它是由环氧树脂加入多种固化剂后形成的一种聚合物。它最大的特点是粘结性能良好,可用于粘结金属、塑料、玻璃、陶瓷等,有“万能胶”之称。