各種金屬材（cái）料的（de）成（chéng）形工藝大全

　　

 

材料成形方法是零件設計的重要內容（róng），也是製（zhì）造者們極度關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵因素，今天（tiān）就帶大家來看看各種金屬（shǔ）成形工藝。

 

▌ 鑄（zhù）造

 

液態金屬（shǔ）澆注到與零件形狀、尺寸相適應的（de）鑄型型（xíng）腔中，待其冷卻凝固，以（yǐ）獲得毛坯或零件的（de）生產方法，通（tōng）常稱為金（jīn）屬液態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體金屬（shǔ）→充型→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點（diǎn）：

1、可生產形狀任意複雜的製件，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（dà）小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢（fèi）品可重熔，設備投資（zī）低。

4、廢品率高（gāo）、表麵質量較低、勞動條（tiáo）件差。

 

鑄（zhù）造分（fèn）類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

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

 

工藝流程：

 

砂型鑄造（zào）工藝流程

 

技術特點：

1、適合於製（zhì）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（duì）於某些塑性很差的材料，如鑄（zhù）鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的成形工（gōng）藝。

 

應用：汽車的發動機氣缸體、氣（qì）缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通（tōng）常是指在易熔材料製成模樣，在模（mó）樣表麵包覆（fù）若幹層耐（nài）火材料製（zhì）成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從（cóng）而獲得無分型（xíng）麵的鑄型（xíng），經高溫焙燒後即（jí）可填砂澆注的鑄造（zào）方案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

熔模（mó）鑄造工藝流程

 

優（yōu）點：

1、尺寸（cùn）精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能（néng）夠（gòu）鑄造（zào）外型複雜的鑄件，且鑄（zhù）造的合金不受限製。

 

缺點：工序繁雜（zá），費用較高

 

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

 

（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，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓（yā）鑄時金屬液體承受壓力（lì）高，流速快（kuài）

2、產品質（zhì）量好，尺（chǐ）寸穩定（dìng），互（hù）換（huàn）性（xìng）好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多；

4、適合（hé）大批大（dà）量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄（zhù）件容易（yì）產生細（xì）小（xiǎo）的氣孔和（hé）縮（suō）鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載（zǎi）荷及有震動的情況下（xià）工作（zuò）；

3、高熔點（diǎn）合金壓鑄時，鑄型壽（shòu）命（mìng）低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓（yā）鑄件最先應用在汽車工業和儀表（biǎo）工業（yè），後來逐步擴大到各個行（háng）業，如農業機械、機床工業、電子工（gōng）業、國防工業、計（jì）算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金等多（duō）個行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是指使液體金屬（shǔ）在較低壓力（lì）(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄（zhù）型，並在壓力下結晶以形成（chéng）鑄件的方法.。

 

技術（shù）特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故可適用於各（gè）種（zhǒng）不同鑄型（如（rú）金屬（shǔ）型、砂型等），鑄造各種合（hé）金及（jí）各種大小（xiǎo）的鑄件；

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

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

4、省去補（bǔ）縮冒口，金屬利用率提（tí）高（gāo）到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備（bèi）簡易，易實現機械化和自動化。

 

應用：以（yǐ）傳統（tǒng）產品（pǐn）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（lí）心力作用下填（tián）充鑄（zhù）型而凝固成形的一種鑄造方法。

 

優點：

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

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

3、鑄件致（zhì）密（mì）度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學（xué）性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一定的（de）局限性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表（biǎo）麵（miàn）比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件（jiàn）易產生（shēng）比重偏析。

 

應用：

離心（xīn）鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業（yè）中均采（cǎi）用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵（tiě）及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄（zhù）鐵管、內燃機缸套和軸套等（děng）鑄件（jiàn）的（de）生產最（zuì）為普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指（zhǐ）液態金屬在重力作用下充填金屬鑄型並在（zài）型（xíng）中冷卻（què）凝固（gù）而獲得鑄件的一種成型方法。

 

優點:

1、金屬型的熱導（dǎo）率和熱容量大，冷卻速度快，鑄（zhù）件組織致密，力學性能比砂型鑄件（jiàn）高15%左右。

2、能獲得較高尺寸精度（dù）和較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好。

3、因不用和很少（shǎo）用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動強度。

 

缺點：

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

2、金屬型（xíng）無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋（wén）；

3、金屬（shǔ）型製造周期較長，成本較高。因此隻有在大（dà）量成批生（shēng）產時，才能顯示出好的經濟（jì）效（xiào）果。

 

應用：

金（jīn）屬型鑄（zhù）造既適用於（yú）大批量生產形狀複雜的（de）鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適（shì）合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄（zhù）模具（jù）型腔內的氣（qì）體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從（cóng）而提高（gāo）壓（yā）鑄件力學性（xìng）能和表麵質（zhì）量的先進壓鑄工藝。

 

優點：

1、消除或減少壓鑄件（jiàn）內部的氣孔，提高壓鑄（zhù）件的機械性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善（shàn）了充填條件，可（kě）壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜（zá），製造（zào）及（jí）安裝較困難（nán），因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是（shì）很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠（jǐ）壓鑄造（zào）：是使（shǐ）液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它（tā）具有液態金屬利（lì）用率高、工序簡化和質量穩定等（děng）優點，是一種節（jiē）能（néng）型的（de）、具有潛（qián）在應用前（qián）景（jǐng）的金屬成（chéng）形技術（shù）。

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合（hé）金、合（hé）模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫（tuō）模、複位；

 

間接擠壓鑄（zhù）造：噴塗料、合模、給料、充型、加壓（yā）、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特點：

1、可（kě）消除內部的氣孔、縮（suō）孔和縮鬆等（děng）缺陷；

2、表（biǎo）麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

 

應用：可用於生產各種類型的合金（jīn），如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄（zhù）鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消（xiāo）失（shī）模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺（chǐ）寸（cùn）形狀相似（sì）的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗（tú）耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振（zhèn）動造型，在負壓（yā）下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位（wèi）置（zhì），凝固冷卻後形成鑄件的（de）新型鑄造方法。

 

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（dù）高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙（wū）染；

4、降低投資和生（shēng）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。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼（gāng）彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先（xiān）進（jìn）的鑄造方法，其原理是將熔（róng）融的金屬，不斷澆入一種叫做（zuò）結晶器的特殊金屬型（xíng）中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不（bú）斷地從結（jié）晶器的另一端拉出，它可獲得任意長（zhǎng）或特定的（de）長度的（de）鑄件。

 

技術特（tè）點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組（zǔ）織均勻，機械（xiè）性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡（jiǎn）化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕（qīng）了勞（láo）動強（qiáng）度；所需生產麵積也大（dà）為減（jiǎn）少；

4、連（lián）續鑄造生產易（yì）於實現機械化和自動化，提高（gāo）生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法可以澆（jiāo）注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管（guǎn）子等（děng）。

 

▌ 塑性成（chéng）形

 

塑性成形：就（jiù）是利用材料的塑性，在工具及模具（jù）的外力作用下來加（jiā）工製件的少切削或無切（qiē）削的工藝方法。它的種類有很多，主（zhǔ）要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝（chōng）壓等。

 

（1）鍛（duàn）造

 

鍛造：是一種利用鍛壓（yā）機械（xiè）對金屬（shǔ）坯料施加壓力（lì），使其產生塑性變形以獲得具有一定機械（xiè）性能、一定形狀和（hé）尺寸鍛件（jiàn）的（de）加工方法（fǎ）。

 

根據成形機理，鍛（duàn）造可分為（wéi）自由鍛（duàn）、模鍛、碾環、特殊鍛（duàn）造。

 

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機上，利用簡單的（de）工（gōng）具（jù）將金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是在模鍛錘或者（zhě）熱模鍛壓力機上（shàng）利（lì）用模具來成形的（de）。

 

碾環：指通過專用設備碾環機生產（chǎn）不同直徑的環形零件，也（yě）用來生產汽（qì）車（chē）輪（lún）轂、火車車輪等輪形零件。

 

特種（zhǒng）鍛造：包（bāo）括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等（děng）鍛造（zào）方式，這些方式都比較適用（yòng）於生產某些特殊形狀的零件（jiàn）。

 

工藝流程：鍛坯（pī）加熱→輥鍛備坯→模鍛（duàn）成形→切（qiē）邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱（rè）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（dà）的（de）衝擊力作用，塑性、韌性和其他（tā）方麵的力學性能（néng）也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自（zì）由鍛造適合於單件小批量生產，靈活性比較（jiào）大。

 

應（yīng）用：

大型軋（zhá）鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪（lún）發電（diàn）機組的轉（zhuǎn）子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸（gāng）和立柱，機車（chē）軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間（jiān）隙（各種形狀），因受（shòu）軋輥的壓縮（suō）成型軋製使材料截麵減小，長度增加的壓力加工（gōng）方法（fǎ）。

 

軋製分類：

按軋件運動分有：縱（zòng）軋、橫軋、斜軋（zhá）。

 

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方向相反的軋輥（gǔn）之間通（tōng）過，並（bìng）在（zài）其間（jiān）產生塑性變（biàn）形的過程（chéng）。

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（zuò）螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

 

應用：

主要用在金屬（shǔ）材料型材，板，管材等 ，還有一些非金屬材料比如塑料製品及玻璃（lí）製品。

 

（3）擠壓

 

擠（jǐ）壓：坯料在三向（xiàng）不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙（xì）擠出（chū）使之橫截麵積減小（xiǎo）長度增加，成為所需製品的加（jiā）工方（fāng）法叫擠壓，坯料的這種加工叫（jiào）擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校（xiào）直→鋸切（定尺）→取（qǔ）樣檢查→人工時效→包裝

優（yōu）點：

1、生產（chǎn）範圍廣，產品（pǐn）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，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動化（huà）生產（chǎn）。

 

缺點：

1、幾何廢（fèi）料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具（jù）損耗大，成本（běn）高。

 

生產適用（yòng）範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁、異型斷麵（miàn）零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用外力作用於被（bèi）拉金屬的前端，將金屬坯料從小（xiǎo）於坯料（liào）斷麵的模孔（kǒng）中拉出，以獲得相應的形（xíng）狀和尺寸的製品的一種塑性加（jiā）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（chǎn）斷麵小的長製品。

 

缺（quē）點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

 

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主（zhǔ）要加工方法。

 

（5）衝壓（yā）

 

衝壓：是靠壓力機和模具對板（bǎn）材、帶材、管材和型（xíng）材（cái）等施加外力，使之產（chǎn）生塑性變形或分離，從而獲得（dé）所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成（chéng）形（xíng）加工方法。

 

技術特點：

1、可（kě）得到輕量、高剛性之製（zhì）品。

2、生產性良好，適（shì）合大量生產、成本低。

3、可得（dé）到品質均一的製品。，

4、材料（liào）利用率高、剪切性及回收性良好 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的（de）車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片（piàn）等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用（yòng）電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也（yě）有（yǒu）大量衝（chōng）壓件。

 

▌ 機加工

 

機加工：是在在零件生產過程中，直（zhí）接（jiē）用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使（shǐ）之或者圖紙要求（qiú）的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的加工過程。

 

常用（yòng）機加工方法：

 

▌ 焊接

 

焊接：也稱（chēng）作熔接（jiē）,鎔接（jiē）是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱（rè）塑（sù）性材料如（rú）塑料的製造工藝及（jí）技術。

 

▌ 粉末冶金

 

粉末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與（yǔ）非金屬粉末的混合物）作（zuò）為原料，經（jīng）過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各（gè）種類型製品的工藝技術。

 

優點：

1、絕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（jīn）方法來製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度（dù）的材料。

4、粉末冶金法能保證（zhèng）材料成分配比的正確性和均勻性（xìng）。

5、粉末冶金適宜於生產同（tóng）一形狀而數量多的產品，能（néng）大大降低生（shēng）產成本。

 

缺點：

1、在沒（méi）有批量的情況（kuàng）下要考慮 零件（jiàn）的大（dà）小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模（mó）具。

 

生產（chǎn）適用範圍：

粉末冶金技術可以（yǐ）直接製成多孔、半致密或全致密（mì）材料和製品，如含油軸（zhóu）承、齒輪、凸（tū）輪、導杆、刀具等。

 

▌ 金屬注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成（chéng）形的簡（jiǎn）稱。是將金屬粉（fěn）末與其粘結劑的增塑混合料注射（shè）於模型中的成形方法（fǎ）。它是先將所選粉末與（yǔ）粘結劑進行混合，然後將混合料（liào）進行製粒再注射成形所需要（yào）的（de）形狀。

 

MIM工藝流程（chéng）：

 

MIM流程分（fèn）為四個獨（dú）特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實（shí）現零部件的生產，針對產品特性決定是（shì）否需要（yào）進行表麵（miàn）處理（lǐ）。

 

 

 

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自動（dòng）化；

3、對模具材料要求低。

 

技術核（hé）心：

粘接劑是MIM技術的（de）核心隻有加入一定量的粘接（jiē）劑，粉末才具有增強流動性（xìng）以適合注射成型（xíng）和（hé）維持坯塊（kuài）的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型

 

半（bàn）固態成（chéng）型：利用非（fēi）枝晶半（bàn）固態金（jīn）屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有（yǒu）的流變（biàn）性和攪熔性來控製鑄件的質量。

 

半固態成型可分為流（liú）變成型和觸變成型。

 

(1)流變成型（xíng）（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術（shù）特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高（gāo）質（zhì）量和可靠（kào）性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大減少對模具的（de）熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的合金；

 

應用：

目（mù）前已成功用於主缸、轉（zhuǎn）向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪（lún）轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調零（líng）件等製造等航空、電子以（yǐ）及消費品等方麵。