各種金屬材料成形工藝，還有比這更齊全的嗎？

　　

材（cái）料（liào）成形方法是零件設計的重要內容，也是（shì）製造者們極度關心的問題（tí），更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就帶大家來看看（kàn）金屬成形工（gōng）藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金（jīn）屬澆注（zhù）到與零件形狀、尺寸（cùn）相適應（yīng）的鑄型型腔（qiāng）中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的（de）生產方法，通常稱為金（jīn）屬液態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生（shēng）產形狀任意複（fù）雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應（yīng）性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資（zī）低。

4、廢品率高、表麵質量較低（dī）、勞動條件（jiàn）差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型（xíng）鑄造（sand casting）

 

砂（shā）型鑄造：在砂型中生（shēng）產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多（duō）數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點（diǎn）：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材料，如（rú）鑄（zhù）鐵等，砂型鑄造是（shì）製造其零件或，毛坯的唯一的成形（xíng）工藝。

 

應用：汽（qì）車的發動機氣缸（gāng）體、氣缸蓋、曲軸等鑄件（jiàn）

 

（2）熔模鑄（zhù）造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通（tōng）常是指在易（yì）熔材料製成模（mó）樣（yàng），在模樣表麵包覆若幹層耐（nài）火材料製（zhì）成（chéng）型殼（ké），再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

 

熔模鑄造工藝（yì）流程

 

優點：

1、尺寸精度（dù）和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠（gòu）鑄造外型複雜（zá）的鑄件，且鑄造的合金不（bú）受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高（gāo）

 

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高（gāo）、或很難進（jìn）行其它加工的小型零件，如渦輪發動機（jī）的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔內，金屬（shǔ）液在壓力作（zuò）用下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓（yā）鑄時金屬液體承（chéng）受壓力高（gāo），流速快

2、產品質量（liàng）好，尺寸穩定，互（hù）換性好；

3、生產效率高，壓（yā）鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經濟效（xiào）益（yì）好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮（suō）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（shòu）命低，影響壓鑄生產的（de）擴大。

 

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀（yí）表工業，後來（lái）逐步擴大到各（gè）個行業，如農（nóng）業機械、機床工業、電子工業、國（guó）防工業（yè）、計算機、醫療器械、鍾表、照相（xiàng）機和日用五金等多個行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是（shì）指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄（zhù）型，並在壓力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（hé）速度可以調節，故可適用於各種不同鑄（zhù）型（如金（jīn）屬型（xíng）、砂型等），鑄造各種合金及各（gè）種大小的鑄件；

2、采（cǎi）用底注式充型（xíng），金屬液充型平穩，無飛（fēi）濺現象，可避（bì）免卷入氣體及（jí）對型壁和型芯的衝（chōng）刷，提高了鑄（zhù）件的合格率；

3、鑄件在（zài）壓力下結晶，鑄件組織致密（mì）、輪廓清（qīng）晰、表麵光潔（jié），力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有（yǒu）利；

4、省去補（bǔ）縮冒口（kǒu），金屬利用率提高到90～98%；

5、勞（láo）動強度（dù）低，勞（láo）動條件好，設備簡易（yì），易實現機械（xiè）化和自動化。

 

應用（yòng）：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂（gū）、氣缸架等）。

 

（5）離心（xīn）鑄造(centrifugal casting)

 

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

 

工藝流程：

 

優點：

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

2、生產中空鑄件時可不用型（xíng）芯，故在生產長管形鑄件時可大幅度（dù）地改（gǎi）善金屬充型能力；

3、鑄件致密度（dù）高，氣孔、夾渣等缺陷少，力（lì）學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬（shǔ）鑄件。

 

缺點：

1、用（yòng）於生（shēng）產異形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件內孔（kǒng）直徑不準確，內孔（kǒng）表麵比較粗糙，質量（liàng）較差，加工餘（yú）量大（dà）；

3、鑄件（jiàn）易產生比重偏析。

 

應用：

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

 

（6）金屬型鑄造（zào）(gravity die casting)

 

金（jīn）屬型鑄造：指液態金屬在重力（lì）作用下充填金屬鑄型並在型中冷卻凝固而獲得鑄件的一（yī）種成型方法。

 

工藝流程：

 

優點:

1、金屬型的熱導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組織致密，力學性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能（néng）獲得（dé）較高尺（chǐ）寸精（jīng）度和較低表麵粗糙（cāo）度值的鑄件，並（bìng）且質量（liàng）穩定性好。

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

 

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，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、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容（róng）易（yì）產生裂紋；

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

 

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空壓（yā）鑄(vacuumdie casting)

 

真（zhēn）空鑄造：通（tōng）過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的（de）氣體而消除或顯著減少（shǎo）壓鑄件（jiàn）內的（de）氣孔和溶解氣體，從而提（tí）高壓鑄件力學性能（néng）和表麵質量的先（xiān）進壓鑄工藝（yì）。

 

工藝流程：

 

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提高壓鑄件的機（jī）械性能和表麵質量，改（gǎi）善鍍覆性能;

2、減少型腔（qiāng）的反壓力，可使用較（jiào）低的比壓及鑄（zhù）造性（xìng）能（néng）較差的合金（jīn），有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充（chōng）填條件，可壓鑄較（jiào）薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封結構複（fù）雜（zá），製造及安（ān）裝較困難，因而成本較高;

2、 真空（kōng）壓鑄法（fǎ）如（rú）控製不當，效果就不是很顯（xiǎn）著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造（zào）：是使液態或半固態（tài）金屬在高壓（yā）下凝固、流（liú）動成形，直接（jiē）獲得製件或毛坯的方法（fǎ）。它具有液態金屬利用率（lǜ）高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具（jù）有潛在應用前景的（de）金屬成形技術（shù）。

 

工藝流程：

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓（yā）、泄壓，分模、毛（máo）坯脫模、複位（wèi）；

 

間接擠壓鑄造：噴塗料、合（hé）模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓（yā），分模、毛（máo）坯脫模、複位。

 

技術（shù）特點：

1、可消（xiāo）除（chú）內部的氣孔、縮孔和縮鬆（sōng）等（děng）缺陷；

2、表麵粗糙度（dù）低，尺（chǐ）寸精度高；

3、可防止（zhǐ）鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化（huà）。

 

應用：可用於生產各種類型的合（hé）金，如（rú）鋁合金、鋅合金、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（xíng）狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組（zǔ）合成模型簇，刷塗耐（nài）火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使（shǐ）模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的（de）新型鑄造方（fāng）法。

 

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘（hōng）幹→造型→澆注→落砂（shā）→清（qīng）理

 

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加（jiā）工時間；

2、無分型（xíng）麵，設計靈活，自（zì）由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低（dī）投資和生產成（chéng）本。

 

應用（yòng）：

適合（hé）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。如灰鑄鐵（tiě）發動機箱體、高錳（měng）鋼彎管（guǎn）等。

 

（10）連（lián）續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種（zhǒng）先進的鑄造方法，其原（yuán）理是將熔（róng）融的金（jīn）屬，不斷澆入一種叫（jiào）做（zuò）結晶器的（de）特（tè）殊金屬型中，凝（níng）固（結殼（ké））了的鑄件，連續不斷地從結（jié）晶器（qì）的另一（yī）端拉出，它可獲得任意長或特定（dìng）的長度的鑄件。

 

工藝流程：

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工序（xù），免除造型（xíng）及其它（tā）工序，因而（ér）減輕了勞動強度；所需生產麵積也大為減少（shǎo）；

4、連（lián）續鑄（zhù）造生（shēng）產易於實現機械化和自動化，提高生產（chǎn）效率。

 

應用：

用連續鑄造（zào）法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形（xíng）狀不變的長鑄件，如（rú）鑄錠（dìng）、板坯（pī）、棒坯、管子（zǐ）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（yòng）下來加工製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包（bāo）括鍛造、軋製（zhì）、擠壓、拉拔、衝（chōng）壓等。

 

（1）鍛造

 

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

 

根據成形機理，鍛（duàn）造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

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

 

模（mó）鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

 

碾環：指通過（guò）專（zhuān）用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

 

特種鍛（duàn）造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造（zào）方式，這些方式都比較適用於生產某（mǒu）些特殊形狀的零（líng）件。

 

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間（jiān）檢驗（yàn）→鍛（duàn）件熱（rè）處理→清理→矯（jiǎo）正→檢查（chá）

 

技術特點：

1、鍛件（jiàn）質（zhì）量比鑄件高能承受大的衝擊力作用（yòng），塑性、韌性和其他方麵的力（lì）學性能也都比鑄件高甚至比軋件（jiàn）高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造（zào）適合於單件小批（pī）量生產，靈活性比較大。

 

應用：

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

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋（xuán）轉軋輥的間隙（各（gè）種形狀），因受軋輥（gǔn）的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度增（zēng）加的壓力加工方法。

 

軋製分（fèn）類：

按軋件運動分有：縱軋（zhá）、橫軋、斜軋。

 

縱（zòng）軋:就是金（jīn）屬在兩個旋轉方向相反的（de）軋輥之間通過，並在其間產生塑性（xìng）變形的過程。

橫軋：軋件變形後運（yùn）動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與（yǔ）軋輥軸線非特角。

 

工藝流程：

 

應用：

主要用在金屬材（cái）料型材，板，管材等 ，還有一些非金屬材料比如塑（sù）料製品（pǐn）及玻璃製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三向不均（jun1）勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使（shǐ）之（zhī）橫截麵積減小長度增加，成為（wéi）所需製品的加工（gōng）方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備（bèi）→鑄棒加熱→擠壓→拉（lā）伸（shēn）扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時（shí）效→包裝入庫

 

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產（chǎn）靈活（huó）性大，適合（hé）小批量生（shēng）產；

3、產品尺寸精度高（gāo），表麵質量好；

4、設備（bèi）投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻（yún）；

3、擠壓速度低，輔助時間長（zhǎng）；

4、工具損耗大，成本（běn）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：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中（zhōng）拉出，以獲得相（xiàng）應的形狀和尺（chǐ）寸的製（zhì）品的（de）一種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精（jīng）確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單（dān）；

3. 連續高速生（shēng）產斷麵小的長製品。

 

缺（quē）點：

1. 道次變形（xíng）量與兩次退火（huǒ）間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

 

生產適用範圍：拉拔（bá）是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法。

 

（5）衝壓

 

衝（chōng）壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和（hé）型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸（cùn）的工件（jiàn）（衝壓件）的成形加工方法。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高（gāo）剛性之製（zhì）品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可（kě）得到（dào）品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良（liáng）好 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中，有（yǒu）60～70%是板材，其中（zhōng）大部分經過衝壓製成成品。汽車（chē）的（de）車身（shēn）、底盤、油（yóu）箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵（tiě）芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車（chē）、辦公機械、生活（huó）器皿等產品中，也有大量衝壓（yā）件。

 

▌ 機（jī）加工        

 

機加工：是在在零（líng）件生（shēng）產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙（zhǐ）要求的尺寸精度、形狀和（hé）位置相互精度、表麵質量等技（jì）術要（yào）求的加工過程。

 

常用機加工方法：

    

▌ 焊接        

 

焊接：也稱作熔接,鎔（róng）接是一種以加熱、高（gāo）溫或者高壓的方式接合金（jīn）屬或其（qí）他熱塑性材料如塑料的製造（zào）工藝及技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉末冶金：是製取金屬或用金屬（shǔ）粉末（或金屬（shǔ）粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒（shāo）結，製造（zào）金屬材料、複合材（cái）料以及各種（zhǒng）類型製品的工藝技術（shù）。

 

工（gōng）藝（yì）基本流（liú）程：

 

優點：

1、絕（jué）大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降低產（chǎn）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、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和（hé）均勻性。

5、粉末冶金適宜於生產同一形狀而數量多的產品，能大大降低生（shēng）產（chǎn）成本。

 

缺點：

1、在沒有批量的（de）情況下要考慮 零件的（de）大（dà）小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產適用範圍：

粉末冶（yě）金（jīn）技（jì）術可以直（zhí）接製成多孔（kǒng）、半致密或全致密材（cái）料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

      

▌ 金屬注射（shè）成型        

 

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

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特（tè）加工步驟（混合、成型、脫脂和燒（shāo）結）來（lái）實現零部件的（de）生產，針對產品特性（xìng）決定（dìng）是否需要進行（háng）表麵（miàn）處理。

 

技術特點（diǎn）：

1、一次成型負責零件（jiàn）；

2、製件表麵質量好（hǎo）、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料（liào）要求低（dī）。

 

技術核（hé）心（xīn）：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入一定量的粘接劑，粉末才（cái）具有增強流動（dòng）性以適合注射成型（xíng）和維持坯塊的基本形狀（zhuàng）。

 

▌ 金屬半（bàn）固態成型（xíng）          

         

半固態成（chéng）型：利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變（biàn）性和攪熔性（xìng）來控製鑄件（jiàn）的（de）質量。

 

半固態成（chéng）型可分為流變成型（xíng）和觸變成（chéng）型。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少液態成型缺（quē）陷，顯著（zhe）提高質量和（hé）可（kě）靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫（wēn）度低，大大減少對（duì）模具的熱衝（chōng）擊；

3、能製造常規液態成（chéng）型方法不可能製造的（de）合金；

 

應用：

目前已成功用於（yú）主缸、轉向係統零（líng）件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統（tǒng）零件和空調零件等（děng）製（zhì）造等航空、電子（zǐ）以及消費品等方麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打印：是快速成（chéng）型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等（děng）可粘合材料（liào），通（tōng）過（guò）逐層打印的方式來構造物體的技術。