各種金屬材料成形工藝，還有比這更齊全的嗎？

　　

材料（liào）成形方法是零件設（shè）計的重要內（nèi）容，也是製造者（zhě）們極度關心的問題（tí），更是材料（liào）加（jiā）工過程中的關鍵因素，今天就帶（dài）大家來看看金屬（shǔ）成形工（gōng）藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到（dào）與零件形狀、尺寸相（xiàng）適應的鑄型型（xíng）腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方（fāng）法，通常稱為（wéi）金屬液態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體（tǐ）金屬→充型→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生產形狀任意複雜（zá）的（de）製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類（lèi）不（bú）受限製，鑄（zhù）件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣（guǎng），廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量較（jiào）低、勞（láo）動條件差。

 

鑄造分（fèn）類 ：

 

（1）砂（shā）型鑄（zhù）造（zào）（sand casting）

 

砂型（xíng）鑄造（zào）：在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大（dà）多數（shù）有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲（huò）得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具（jù）有複（fù）雜（zá）內腔的毛坯（pī）；

2、適應性廣，成本低（dī）；

3、對於某些（xiē）塑性很差的材料，如（rú）鑄鐵等（děng），砂型鑄造是製造其（qí）零件或，毛坯的唯一的成形工藝（yì）。

 

應用：汽（qì）車的發（fā）動機氣缸體、氣缸（gāng）蓋、曲軸等（děng）鑄件

 

（2）熔模鑄造（zào）(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在（zài）易熔材料製成模樣，在模樣（yàng）表麵包覆（fù）若幹層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵（miàn）的鑄型，經高溫（wēn）焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝（yì）流（liú）程：

 

熔模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄（zhù）造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不（bú）受限製。

 

缺點：工（gōng）序繁雜，費用較高

 

應用：適用（yòng）於生產（chǎn）形狀複雜、精度（dù）要求高、或很難進行其它加（jiā）工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力（lì）鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高（gāo）壓將金屬液高速（sù）壓入一精密金屬（shǔ）模（mó）具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工（gōng）藝流程（chéng）：

 

優點：

1、壓鑄時金屬液體（tǐ）承受壓力高，流速快

2、產品（pǐn）質量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數（shù）多；

4、適合大批大量生（shēng）產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影（yǐng）響壓鑄生產（chǎn）的擴大。

 

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，後（hòu）來逐步（bù）擴大到（dào）各（gè）個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算機、醫（yī）療器械、鍾表、照相機和日用五（wǔ）金等（děng）多個行業。

 

（4）低壓鑄造（zào）(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是指使液（yè）體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在（zài）壓力（lì）下結晶以形成鑄件的方法.。

 

工藝流程：

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可（kě）以調節，故（gù）可適用（yòng）於各種不同鑄型（如金屬（shǔ）型、砂型等），鑄造各種合金及各（gè）種大小的鑄件；

2、采用底注式充（chōng）型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可（kě）避免卷入氣體及對型（xíng）壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件（jiàn）的鑄造（zào）尤為有利；

4、省（shěng）去補縮（suō）冒口，金屬利（lì）用率提（tí）高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易（yì），易實（shí）現機械化和自動化。

 

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造（zào）：是將金屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力作用下填（tián）充鑄（zhù）型而凝固（gù）成形的一種鑄造方法。

 

工藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存在澆（jiāo）注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出（chū）品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯（xīn），故在生產長管形鑄（zhù）件時可大幅度地改善金屬充型（xíng）能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套（tào）類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用（yòng）於生（shēng）產異形（xíng）鑄件（jiàn）時有一定的局限性；

2、鑄件內孔直徑不準確（què），內孔表麵比較粗糙，質量較（jiào）差，加工（gōng）餘量大；

3、鑄件易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶（yě）金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行（háng）業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非（fēi）鐵碳合金鑄件。其中（zhōng）尤以離心鑄（zhù）鐵管、內燃機缸套和軸套（tào）等鑄件的生產最為（wéi）普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬（shǔ）在重力（lì）作用下充填金屬鑄（zhù）型並在（zài）型中冷卻凝固而獲得（dé）鑄件的一種成型方法。

 

工藝流程：

 

優點:

1、金屬型（xíng）的熱（rè）導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件（jiàn）組織致密，力學性能比砂（shā）型鑄件高15%左（zuǒ）右。

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄件（jiàn），並且質量穩定性（xìng）好。

3、因（yīn）不用和很少用砂芯，改善環（huán）境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動強度。

 

缺點：

1、金屬型本身無透氣（qì）性（xìng），必須采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬（shǔ）型無退讓性，鑄件凝固時容易產（chǎn）生裂紋；

3、金屬型製造周期較長，成本較高。因此隻有在大量成（chéng）批生產時，才能顯示出好的經濟（jì）效果。

 

應用：

金屬（shǔ）型鑄（zhù）造既適用於大批量生產形（xíng）狀複雜的鋁合金、鎂合金等（děng）非鐵合（hé）金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄（zhù）錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽（chōu）除壓鑄（zhù）模具型（xíng）腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和（hé）溶解氣體，從而提高壓鑄件（jiàn）力學性能（néng）和表麵質量的先進壓鑄工藝。

 

工藝流程（chéng）：

 

優點：

1、消除或減少（shǎo）壓（yā）鑄件內部的氣孔，提高（gāo）壓鑄件的機械（xiè）性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可使用（yòng）較低的（de）比壓及鑄造性能（néng）較差的合金，有可能用小機器壓鑄（zhù）較大的鑄件;

3、改（gǎi）善了充填條件（jiàn），可壓鑄較薄的鑄（zhù）件;

 

缺點：

1、模具密（mì）封結構複（fù）雜，製（zhì）造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄（zhù）法如（rú）控製不當，效（xiào）果就不是很顯著。

 

（8）擠壓（yā）鑄（zhù）造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液態或（huò）半固態（tài）金屬在高壓下凝固、流動成形（xíng），直接獲得製件或毛（máo）坯的方（fāng）法。它具有液（yè）態（tài）金屬利用率高、工序簡化和質（zhì）量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

 

工藝流程（chéng）：

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位；

 

間（jiān）接擠壓鑄造：噴塗料、合（hé）模、給料、充型（xíng）、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特點（diǎn）：

1、可消（xiāo）除內部（bù）的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷（xiàn）；

2、表（biǎo）麵（miàn）粗糙度低，尺寸精度高（gāo）；

3、可防止鑄（zhù）造裂紋的產（chǎn）生；

4、便於實現機械化、自（zì）動（dòng）化。

 

應用：可用於生產（chǎn）各（gè）種類型（xíng）的合金，如鋁合金、鋅（xīn）合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實型（xíng）鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相（xiàng）似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模（mó）型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英（yīng）砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬（shǔ）占據模型位置，凝固冷卻後形成（chéng）鑄（zhù）件的新（xīn）型鑄造方法（fǎ）。

 

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

 

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯（xīn），減少了加工（gōng）時（shí）間；

2、無（wú）分型麵，設計（jì）靈活，自由度高；

3、清潔（jié）生產（chǎn），無汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應用：

適合成產結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如灰（huī）鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種（zhǒng）先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊（shū）金（jīn）屬型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從（cóng）結晶器的另（lìng）一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的（de）鑄件。

 

工藝流（liú）程：

 

技術（shù）特點：

1、由於（yú）金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均（jun1）勻，機械性能較好（hǎo）；

2、節約金（jīn）屬，提高收得率；

3、簡化了（le）工序，免除造型及其它工（gōng）序，因而（ér）減輕了勞動強度（dù）；所需生產麵（miàn）積（jī）也大（dà）為減少；

4、連續鑄造生產易於實現機械化和（hé）自動化，提（tí）高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造（zào）法可以澆注（zhù）鋼（gāng）、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄（zhù）錠、板坯、棒坯（pī）、管子等。

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下來加工製（zhì）件的少（shǎo）切削（xuē）或無切削的（de）工藝方法。它（tā）的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛（duàn）造

 

鍛造：是一種（zhǒng）利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其（qí）產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件（jiàn）的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模（mó）鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機上（shàng），利用簡單的工具將金屬錠或者塊料錘成所需（xū）要形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用（yòng）模具來成形的。

 

碾環（huán）：指通過（guò）專用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來生（shēng）產汽車輪（lún）轂、火車車輪（lún）等輪形零件。

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫（héng）軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方（fāng）式，這些方（fāng）式都比較（jiào）適用於生產某些特殊形狀（zhuàng）的零（líng）件。

 

工藝流程：鍛坯加（jiā）熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯（jiǎo）正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用（yòng），塑性（xìng）、韌性和（hé）其他方麵的力學性（xìng）能（néng）也都比鑄（zhù）件高甚至比（bǐ）軋（zhá）件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時。

3、生產（chǎn）效率高例。

4、自由鍛造適合（hé）於單件小批量生產（chǎn），靈活性比較大。

 

應用：

大型軋鋼機的（de）軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車軸（zhóu），汽車和拖拉機（jī）的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因（yīn）受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度增加的壓力加工方法。

 

軋（zhá）製分類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在兩個旋轉（zhuǎn）方向相反的軋（zhá）輥之間通過，並在其間產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件變形後運（yùn）動方向與軋輥軸線（xiàn）方向一致。

斜軋：軋件（jiàn）作螺旋運動，軋件（jiàn）與軋輥軸線非（fēi）特角。

 

工藝流程：

 

應用：

主要用在金（jīn）屬材料型（xíng）材，板（bǎn），管材等 ，還（hái）有一些非金屬材料（liào）比如塑料製品及玻璃製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在（zài）三向不均勻壓應力作用下，從（cóng）模具的（de）孔口或縫隙擠出使之橫截（jié）麵積減小長度增加，成為所（suǒ）需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種（zhǒng）加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒（bàng）加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人（rén）工時效→包裝入庫

 

優點：

1、生產（chǎn）範（fàn）圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高（gāo），表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵（miàn）積小，易實現自（zì）動化生產（chǎn）。

 

缺點：

1、幾何廢料損失（shī）大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用（yòng）外力作用於（yú）被拉金屬的前端，將金屬坯（pī）料（liào）從小於坯料斷麵的模孔中拉（lā）出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的（de）一種（zhǒng）塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的（de）長製品。

 

缺點：

1. 道次變形量與（yǔ）兩次退火間的總變形量有限；

2. 長（zhǎng）度受限製。

 

生產適用範圍：拉拔是（shì）金屬管材、棒材、型（xíng）材及線（xiàn）材的主要加工（gōng）方法（fǎ）。

 

（5）衝壓

 

衝壓（yā）：是靠壓力機和模具對板材、帶材（cái）、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分（fèn）離（lí），從而獲得所需形狀和尺寸的工件（jiàn）（衝壓件）的成形加工方（fāng）法。

 

技術特點：

1、可得到輕（qīng）量、高剛性之製品。

2、生產（chǎn）性良好，適合大量（liàng）生產、成（chéng）本低。

3、可得到品（pǐn）質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪（jiǎn）切性及回收性（xìng）良好 。

 

適用範（fàn）圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板（bǎn）材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的車（chē）身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵（tiě）芯矽鋼片等（děng）都是（shì）衝（chōng）壓加工的。儀器儀表、家用（yòng）電器、自行車、辦公機械（xiè）、生（shēng）活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 機加工        

 

機（jī）加（jiā）工：是在在零件生產過程中，直接用刀具在毛（máo）坯上切除多餘金屬（shǔ）層厚度（dù），使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互（hù）精（jīng）度、表麵（miàn）質量等技術要求的加工過程。

 

常用機加工方法：

    

▌ 焊接        

 

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高（gāo）壓的方（fāng）式接合金屬或其他（tā）熱塑性材料如塑料的製（zhì）造工藝及技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉末冶（yě）金：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金（jīn）屬粉（fěn）末的（de）混合物）作（zuò）為原料，經過成形和（hé）燒結，製造金（jīn）屬材料、複合材（cái）料（liào）以（yǐ）及各種類型製品的工藝技術。

 

工藝基本（běn）流程：

 

優點：

1、絕大（dà）多數難（nán）熔金（jīn）屬及其化合物、假合金、多（duō）孔材料隻能用粉末冶（yě）金方法來製造。

2、節約金屬，降低（dī）產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末（mò）冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜（yí）於生產同一形狀而數（shù）量多的產品，能（néng）大大降低生產成本（běn）。

 

缺點：

1、在沒有批量的情（qíng）況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產（chǎn）適（shì）用範圍：

粉末冶（yě）金（jīn）技術可以直接製成多孔、半（bàn）致密或全致密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆（gǎn）、刀具等。

      

▌ 金（jīn）屬注射成型        

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將（jiāng）金屬粉末與其粘（zhān）結劑的增塑混合料注射於模型中的成（chéng）形方法。它是先將所選粉末與粘結劑（jì）進行混合，然後將混合料進行製粒再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工（gōng）步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產品特性決定是否需（xū）要進行表麵（miàn）處理。

 

技術特（tè）點（diǎn）：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產（chǎn）效率高、易於實現（xiàn）自動化（huà）；

3、對模具材（cái）料要求低。

 

技術核（hé）心：

粘接劑是MIM技術（shù）的核心隻有加（jiā）入一定量的粘接劑，粉末才具有（yǒu）增（zēng）強流動（dòng）性以適合注射成型和維（wéi）持坯塊的基（jī）本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型          

         

半固態成型：利（lì）用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和攪熔性來控製鑄件的（de）質量。

 

半固態成型可分為流變成型和觸（chù）變成型。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減（jiǎn）少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液（yè）態成型溫度低，大大減（jiǎn）少對模具（jù）的熱衝擊；

3、能製（zhì）造常規液態成型方法不可（kě）能製造的合金；

 

應用：

目前已（yǐ）成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調零件等製造等航空、電子以及消費（fèi）品等方（fāng）麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打印：是快（kuài）速成型技術的一種，它是一種（zhǒng）以數字模型文（wén）件為基礎（chǔ），運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層（céng）打印的方式來構造物體的（de）技術。