各種金屬（shǔ）材料成形工藝，還有比這更齊全的嗎？

　　

材料成形方法是零件設計的重要內容，也是製造者們極度關心的問題，更是材料加（jiā）工過程中的關鍵因素，今天就帶大家（jiā）來看看金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到與零件（jiàn）形狀、尺（chǐ）寸相（xiàng）適（shì）應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零（líng）件的（de）生產方法（fǎ），通常稱為金屬液態成形或鑄（zhù）造。

 

工（gōng）藝流程：液體金（jīn）屬→充型→凝固（gù）收（shōu）縮→鑄件

 

工藝特（tè）點（diǎn）：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特別是內（nèi）腔形狀複雜（zá）的製件。

2、適應性強，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（róng），設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞（láo）動條件差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造（zào）：在砂型中（zhōng）生產鑄件的鑄造方法（fǎ）。鋼、鐵和（hé）大多數有色合金鑄件都（dōu）可用砂型鑄造方法獲（huò）得。

 

工藝（yì）流程：

 

砂型鑄造工藝（yì）流程

 

技術（shù）特點：

1、適合於製（zhì）成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛（máo）坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材料，如（rú）鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的（de）唯一的成形工藝。

 

應用：汽車（chē）的發動機氣（qì）缸體、氣缸蓋（gài）、曲（qǔ）軸等鑄件

 

（2）熔（róng）模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常（cháng）是指在易熔材料製成（chéng）模樣，在模樣表麵包覆（fù）若幹層耐火材料製成型（xíng）殼（ké），再將（jiāng）模樣（yàng）熔化排出（chū）型殼，從而獲得無（wú）分型麵（miàn）的鑄型，經高（gāo）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（zhù）造工藝流（liú）程

 

優點：

1、尺寸精度和（hé）幾何精（jīng）度高；

2、表（biǎo）麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其它加工（gōng）的小（xiǎo）型零件，如渦輪發動機的葉片等（děng）。

 

（3）壓力鑄造（zào）(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓將（jiāng）金屬液高速壓入一精（jīng）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（yì）流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬液（yè）體承受壓力高，流速快

2、產品（pǐn）質量好，尺寸穩定（dìng），互換性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用（yòng）次數多；

4、適合大（dà）批（pī）大量生產（chǎn），經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和（hé）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（gōng）作；

3、高熔點合金壓鑄（zhù）時，鑄型壽命低，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表工業，後來（lái）逐步擴大到各個行業，如（rú）農業機械、機床工業、電子工業（yè）、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用（yòng）五金等多個行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是指（zhǐ）使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在（zài）壓力下結（jié）晶以形成鑄（zhù）件的方法.。

 

工（gōng）藝流程：

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種大（dà）小的鑄件（jiàn）；

2、采用（yòng）底注式充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體（tǐ）及對型壁（bì）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（zhì）密、輪廓清晰、表麵光潔，力（lì）學性能較高，對於大薄壁件的鑄造（zào）尤為有利；

4、省去（qù）補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械化和自（zì）動化。

 

應用：以傳統（tǒng）產品為主（氣缸頭、輪（lún）轂（gū）、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄（zhù）造(centrifugal casting)

 

離（lí）心鑄造：是將金屬（shǔ）液（yè）澆（jiāo）入旋轉的（de）鑄型中（zhōng），在離心力作用下（xià）填充鑄（zhù）型而（ér）凝固（gù）成形的一種（zhǒng）鑄（zhù）造方法。

 

工藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係（xì）統的金屬（shǔ）消耗，提（tí）高工藝出品率；

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（fú）度地改善金屬充型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便（biàn）於製造筒、套類（lèi）複合（hé）金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一定的局限性；

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

3、鑄件易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄（zhù）造最早用於生產鑄管，國（guó）內外在冶金（jīn）、礦山、交通、排灌機械、航空（kōng）、國（guó）防、汽車等行業中均采用離心鑄（zhù）造工（gōng）藝，來（lái）生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵（tiě）管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產（chǎn）最為普（pǔ）遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造（zào）：指液態金屬（shǔ）在重力作用下充填金屬鑄型並（bìng）在型中（zhōng）冷卻凝固而獲得鑄件的（de）一種成型（xíng）方法（fǎ）。

 

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、能獲得（dé）較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄件，並（bìng）且質量穩定性好。

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

 

缺點（diǎn）：

1、金屬型本身無透（tòu）氣性（xìng），必須采用一定的措施導出型（xíng）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（níng）固時容易產生裂（liè）紋（wén）；

3、金（jīn）屬型製造周期較長，成本較高。因此隻有在大（dà）量成批生產時，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（shēng）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（jīn）屬的鑄（zhù）件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空（kōng）鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而（ér）消（xiāo）除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝（yì）。

 

工藝流程：

 

優點：

1、消除或（huò）減（jiǎn）少（shǎo）壓鑄件內部的氣（qì）孔，提高壓鑄件的機械性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

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

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件（jiàn）;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因（yīn）而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製（zhì）不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠（jǐ）壓鑄造（zào）：是使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動（dòng）成形（xíng），直接獲得製件（jiàn）或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的（de）金屬成形（xíng）技術。

 

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；

 

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

 

技術特點（diǎn）：

1、可消除內部的氣孔（kǒng）、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精（jīng）度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

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金，如鋁合金、鋅合（hé）金、銅（tóng）合金、球墨鑄鐵（tiě）等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐（nài）火塗料並烘幹後（hòu），埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占（zhàn）據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件（jiàn）的新（xīn）型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡→發（fā）泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

 

技術特點（diǎn）：

1、鑄件精（jīng）度高，無砂芯，減（jiǎn）少了（le）加工時（shí）間；

2、無（wú）分型（xíng）麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應（yīng）用：

適合成產結（jié）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、高錳鋼彎管等。

 

（10）連（lián）續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種（zhǒng）先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬（shǔ），不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝（níng）固（結殼）了的鑄件，連續（xù）不斷（duàn）地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或（huò）特定的長度（dù）的（de）鑄件。

 

工（gōng）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（xìng）能（néng）較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工（gōng）序，免除造型及其它工序，因而減（jiǎn）輕了勞動強度；所需生產麵積也（yě）大為減少；

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自動（dòng）化，提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法可（kě）以澆注鋼、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（pī）、管（guǎn）子（zǐ）等。

▌ 塑性（xìng）成形

 

塑性成形：就（jiù）是利用材料的塑（sù）性，在工（gōng）具（jù）及模具的（de）外力作用下來加（jiā）工（gōng）製件的少切削或無切削的工藝方法（fǎ）。它的種類有很多，主要（yào）包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力（lì），使（shǐ）其產生塑性（xìng）變形以獲得具（jù）有一定機械性能、一定形狀（zhuàng）和尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛造：一（yī）般是在錘鍛或者水壓機上，利用簡單的工（gōng）具將金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加（jiā）工方法。

 

模鍛：是在（zài）模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的（de）。

 

碾（niǎn）環：指（zhǐ）通過專用設備碾（niǎn）環機生產不同（tóng）直徑的環（huán）形零件，也（yě）用來生產汽車輪轂、火車車輪（lún）等（děng）輪形零件。

 

特種鍛造：包括輥（gǔn）鍛、楔橫軋、徑向（xiàng）鍛造、液（yè）態模鍛等鍛造方（fāng）式，這些（xiē）方式都比較適用（yòng）於生產某些特殊形（xíng）狀的零（líng）件。

 

工（gōng）藝流程（chéng）：鍛坯加熱→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（jiǎo）正→檢查

 

技術特點（diǎn）：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作（zuò）用，塑（sù）性、韌性和其他方麵的力學性（xìng）能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（gōng）時（shí）。

3、生（shēng）產（chǎn）效率高例。

4、自（zì）由（yóu）鍛造適合於單件小批量生產，靈活性比較大。

 

應用：

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

 

（2）軋（zhá）製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥（gǔn）的間隙（各種（zhǒng）形狀），因受（shòu）軋輥的壓縮（suō）成型軋製使材料截麵減小，長度（dù）增加的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按軋件運（yùn）動分有：縱（zòng）軋、橫軋、斜（xié）軋。

 

縱軋:就是金屬在兩（liǎng）個旋轉（zhuǎn）方向相反的軋（zhá）輥之（zhī）間通過，並在其間（jiān）產生塑性變形的過（guò）程。

橫（héng）軋（zhá）：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方（fāng）向（xiàng）一致。

斜軋：軋件作螺旋（xuán）運動，軋件與軋輥軸（zhóu）線非特角。

 

工藝流程：

 

應用：

主要用在金屬材料型材，板，管材（cái）等 ，還有一些非金屬材（cái）料比如（rú）塑料製品及玻璃製品。

 

（3）擠（jǐ）壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從（cóng）模具的孔口或縫隙擠出使（shǐ）之橫截麵積減小長（zhǎng）度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這（zhè）種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

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

 

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生（shēng）產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵（miàn）質量好；

4、設（shè）備投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何（hé）廢料（liào）損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度（dù）低，輔助時（shí）間長；

4、工具損耗（hào）大，成本高（gāo）。

 

生產適用範圍：主要用（yòng）於製造長杆、深（shēn）孔、薄壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔（bá）

 

拉拔：用外力作用於被拉（lā）金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵（miàn）的模（mó）孔中拉出，以獲（huò）得相應的形狀和尺寸（cùn）的製品的一種塑性加工方法。

 

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（duàn）麵小（xiǎo）的長製品。

 

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變（biàn）形量有限（xiàn）；

2. 長度受限製（zhì）。

 

生產適用（yòng）範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方（fāng）法。

 

（5）衝壓

 

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

 

技術（shù）特（tè）點：

1、可得到輕量、高（gāo）剛性之（zhī）製品。

2、生產性良好，適合（hé）大量生產、成（chéng）本低。

3、可得到（dào）品質均一的製品。，

4、材料（liào）利（lì）用率高、剪切性及回收（shōu）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（qì）車的車身、底盤、油箱、散熱（rè）器（qì）片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓（yā）加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿（mǐn）等產品中，也有大量衝壓件（jiàn）。

 

▌ 機加工        

 

機加工：是在在零件生產（chǎn）過程中，直接用刀具在毛坯上切除多（duō）餘（yú）金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度（dù）、表麵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、高溫或者高壓的方式接合金屬或（huò）其他熱塑性材料如塑料的製造工藝及（jí）技術。

 

焊（hàn）接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉末冶金（jīn）：是（shì）製取金屬或用金（jīn）屬粉末（或（huò）金（jīn）屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經（jīng）過成形和（hé）燒結，製造金屬材料、複合材料以及各（gè）種類型製（zhì）品的工藝技術。

 

工藝基本流程：

 

優點：

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

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（gāo）純度的材料。

4、粉（fěn）末冶金法（fǎ）能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜於生產同一形狀（zhuàng）而數量多的產品，能（néng）大大（dà）降（jiàng）低生產成本（běn）。

 

缺（quē）點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小（xiǎo）。

2、模（mó）具費（fèi）用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直接製成（chéng）多孔、半致密或全致密材料和（hé）製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

      

▌ 金屬注射成型        

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形（xíng）的簡稱。是將金屬粉（fěn）末與（yǔ）其粘結劑的增塑混合料（liào）注射於模型中的成形方法。它是先（xiān）將所選（xuǎn）粉（fěn）末與粘結劑進行混合，然後將混（hún）合料進行製粒再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流（liú）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（jiàn）的生產，針對產品特性決定（dìng）是否需要進行表麵處理。

 

技術特點：

1、一次成型負責零件；

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

3、對模具材料要求低。

 

技術（shù）核心：

粘接劑是MIM技（jì）術的核心隻有加入一定量的粘接劑，粉末才具有增強流動性以適合注射成型和（hé）維持坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型          

         

半固態（tài）成型（xíng）：利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流（liú）變性和攪熔性來控製鑄件的質量。

 

半固態（tài）成型可分為流變成型和觸變成型。

 

(1)流變（biàn）成型（xíng）（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大減（jiǎn）少對（duì）模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型（xíng）方法不可能製造的合金；

 

應用：

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

 

▌ 3D打印（yìn）     

    

3D打印：是快速成型技術的一種，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可粘合材料，通過逐層打印（yìn）的方式（shì）來構造物體的（de）技術。