​各種金屬材料的成形工藝大（dà）全

　　
材（cái）料成形方法是零件設計的重要內容，也是製（zhì）造者們極度關（guān）心的問題，更（gèng）是材料加工過程中的關鍵（jiàn）因素，今天就帶大家來看看各（gè）種金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注（zhù）到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生（shēng）產方法，通常稱為金屬液態成形或（huò）鑄造。

 

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮（suō）→鑄件

 

工藝特點：

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、適應性強，合（hé）金種類不受限製（zhì），鑄件大小幾乎不受（shòu）限製。

3、材料（liào）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、勞動條件差。

 

鑄（zhù）造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多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（zhù）造工藝流程

 

技（jì）術特點：

1、適合於製成形狀（zhuàng）複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適（shì）應（yīng）性廣，成（chéng）本低；

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

 

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸（gāng）蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在易（yì）熔材料製成模樣，在模樣表麵包覆若幹層耐火（huǒ）材料製成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫（wēn）焙燒後即（jí）可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失（shī）蠟鑄造（zào）”。

 

工藝流程：

熔模鑄造工藝流（liú）程

 

優點：

1、尺（chǐ）寸精度和幾（jǐ）何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄（zhù）造（zào）外（wài）型複雜的鑄件，且鑄造（zào）的合金不（bú）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（yào）求高（gāo）、或很難進行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄（zhù）造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓將金（jīn）屬液高速壓入一（yī）精密金（jīn）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、壓鑄時金屬液體承受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換（huàn）性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生產，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（sù）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（jīn）壓鑄時，鑄型壽命（mìng）低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄（zhù）件最先應用在（zài）汽車工業和儀（yí）表工業（yè），後來逐步擴大到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相（xiàng）機和（hé）日用（yòng）五金等多個行業。

 

（4）低（dī）壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是指使（shǐ）液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型（xíng），並在壓力下結晶以（yǐ）形成鑄件的方法（fǎ）.。

 

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（bú）同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造（zào）各種合金及各種大小的鑄件；

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（qì）體及對型壁（bì）和型芯的衝刷，提高了（le）鑄件的合格率；

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

4、省去補縮冒口（kǒu），金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強（qiáng）度低（dī），勞動（dòng）條件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

 

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸（gāng）架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金屬液澆入（rù）旋轉的鑄型中，在（zài）離心力作用下填充鑄型而凝固成形（xíng）的（de）一種鑄造方（fāng）法。

 

優點：

1、幾乎（hū）不存在澆注係統和（hé）冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空（kōng）鑄件時可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可（kě）大幅（fú）度地改善（shàn）金屬充型（xíng）能力（lì）；

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（zào）筒、套（tào）類複合金屬鑄件。

 

缺點（diǎn）：

1、用於生產異形鑄（zhù）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，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行（háng）業中均采（cǎi）用離心鑄造工藝，來（lái）生產（chǎn）鋼、鐵及非鐵碳合金（jīn）鑄件（jiàn）。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最（zuì）為（wéi）普遍（biàn）。

 

（6）金屬型鑄（zhù）造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬在重（chóng）力作用下充填金屬（shǔ）鑄型並在型（xíng）中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

 

優點:

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

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

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

 

缺點：

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

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

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

 

應用：

金（jīn）屬型鑄造既適用（yòng）於大批量生（shēng）產形狀複（fù）雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合（hé）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（chōu）除壓鑄模具（jù）型腔（qiāng）內的氣體而消除或（huò）顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解（jiě）氣體，從而提高壓（yā）鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

 

優點：

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

2、減少型腔的反（fǎn）壓力，可使用較低的比壓及鑄造性能較差的（de）合金，有可能用小機器（qì）壓鑄（zhù）較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺（quē）點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法（fǎ）如控製不當，效果就（jiù）不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造（zào）(squeezing die casting)

 

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

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模（mó）、加（jiā）壓（yā）、保（bǎo）壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位；

 

間接（jiē）擠壓鑄造：噴（pēn）塗料、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術（shù）特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表（biǎo）麵粗糙度低，尺寸精（jīng）度高；

3、可防止鑄（zhù）造裂紋（wén）的產生（shēng）；

4、便於實現機械化（huà）、自動化。

 

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

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實型（xíng）鑄造）：是將與鑄件（jiàn）尺寸形狀相似的石（shí）蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘（hōng）幹後，埋在幹石英砂中振動（dòng）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（què）後（hòu）形成鑄件的新型鑄造方法。

 

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（jiàn）精度高，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，無汙染；

4、降低投資（zī）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（jīn）種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體（tǐ）、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續（xù）鑄造：是（shì）一種先進的鑄造（zào）方法，其原理是將熔融的金（jīn）屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中（zhōng），凝固（結殼）了（le）的鑄件，連續不斷地從結晶（jīng）器（qì）的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致（zhì）密，組織均勻，機械性（xìng）能較好；

2、節（jiē）約金屬，提高收（shōu）得（dé）率；

3、簡化了工序，免除造型及其它工序（xù），因而減（jiǎn）輕了勞動強度；所需生產麵積（jī）也大為（wéi）減少；

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自動化（huà），提高生（shēng）產效率。

 

應用：

用連續（xù）鑄造法（fǎ）可（kě）以（yǐ）澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀（zhuàng）不變的長鑄件（jiàn），如鑄錠、板（bǎn）坯、棒坯（pī）、管子等（děng）。

 

▌ 塑性成（chéng）形

 

塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具及（jí）模具的外力作用下來加工（gōng）製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類（lèi）有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利（lì）用（yòng）鍛壓機（jī）械對金屬坯料施加壓力（lì），使其產生塑（sù）性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀（zhuàng）和尺寸鍛件的加工方法（fǎ）。

 

根據成（chéng）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（zài）錘鍛或者（zhě）水壓機上，利用簡單的工具將金屬錠或者（zhě）塊（kuài）料錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛（duàn）：是在模鍛錘或者熱（rè）模鍛壓力機上（shàng）利（lì）用模具來（lái）成形的。

 

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

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式（shì），這些方式都比較適用於（yú）生產某些特（tè）殊形狀的零件。

 

工藝流程：鍛坯加熱（rè）→輥鍛備坯→模鍛成（chéng）形→切（qiē）邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處（chù）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，塑性、韌性和其他方麵的力學性能也都比鑄件高（gāo）甚至比軋件高。

2、節約原材料，還（hái）能縮短加（jiā）工工時。

3、生（shēng）產效率高例。

4、自由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（lún），汽輪發電機組的（de）轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸（gāng）和立柱，機車（chē）軸，汽（qì）車和拖拉機的曲（qǔ）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），因受（shòu）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。

 

軋製分類：

按軋件運動分（fèn）有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是（shì）金屬在（zài）兩個旋轉方向相反（fǎn）的軋（zhá）輥之間通過（guò），並在其間產生塑性變形（xíng）的過程。

橫軋：軋件變（biàn）形（xíng）後運動（dòng）方向（xiàng）與軋輥軸線方向（xiàng）一（yī）致（zhì）。

斜軋：軋件（jiàn）作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

 

應用：

主要（yào）用在金屬材（cái）料（liào）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

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應（yīng）力作用（yòng）下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成（chéng）為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱（rè）→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包（bāo）裝

優點：

1、生產範圍廣，產品（pǐn）規格、品種多（duō）；

2、生產靈活性大，適合（hé）小批量生產；

3、產品尺寸精（jīng）度高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積（jī）小，易實現自動化生產。

 

缺（quē）點（diǎn）：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔（fǔ）助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

 

生（shēng）產（chǎn）適用範圍：主要用於製（zhì）造長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉（lā）拔：用（yòng）外力作用於被拉金（jīn）屬的前端，將（jiāng）金屬坯料從小於坯料斷麵的模（mó）孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

 

優（yōu）點：

1. 尺寸精確，表麵（miàn）光潔（jié）；

2. 工（gōng）具、設備（bèi）簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道次（cì）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（xiàn）材的主要加工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓（yā）：是（shì）靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得（dé）所需形狀（zhuàng）和尺寸（cùn）的工件（衝壓件）的成形加工方法。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製（zhì）品（pǐn）。

2、生產性良好，適合大量生產、成本（běn）低。

3、可得到品（pǐn）質（zhì）均一（yī）的製品。，

4、材料利用率（lǜ）高、剪切性及（jí）回收（shōu）性良（liáng）好 。

 

適用範圍：

全世界（jiè）的鋼材中，有（yǒu）60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐（lú）的汽包，容器的殼體，電（diàn）機、電器的鐵芯（xīn）矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 機（jī）加工

 

機加工：是（shì）在在零件生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚（hòu）度，使（shǐ）之或者圖紙要求的尺寸精度、形（xíng）狀和位置相互（hù）精度、表麵質量等（děng）技術要求的加工（gōng）過程。

 

常用機加工方法：

 

▌ 焊接

 

焊（hàn）接（jiē）：也稱作熔接,鎔（róng）接是一種（zhǒng）以加熱、高（gāo）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技術。

 

▌ 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）屬粉末的混（hún）合物）作（zuò）為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料（liào）以及各種類（lèi）型（xíng）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（yòng）粉末冶金方法（fǎ）來製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會給材料任（rèn）何汙染（rǎn），有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能（néng）保證材料成分配比（bǐ）的正確性（xìng）和均（jun1）勻性。

5、粉末冶金適宜（yí）於（yú）生產同一形狀（zhuàng）而數量（liàng）多的產品，能大大降（jiàng）低生產成本。

 

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零（líng）件的（de）大小。

2、模具費用相（xiàng）對來說要（yào）高出鑄造模具。

 

生產適（shì）用範圍：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半致密或（huò）全致密（mì）材料和製品，如含油軸承、齒（chǐ）輪、凸輪、導杆、刀具（jù）等。

 

▌ 金屬注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的（de）增塑混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選（xuǎn）粉末與粘結劑進行混合（hé），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步驟（混（hún）合、成（chéng）型、脫脂和燒結）來實（shí）現零（líng）部件的生產，針對產品特性決定是否需要進行表麵處理。

 

 

 

技（jì）術特點：

1、一次（cì）成型負責零件；

2、製件表麵質量好（hǎo）、廢品率低（dī）、生產效率高、易於（yú）實現自動化；

3、對模具材（cái）料要求低（dī）。

 

技術核心：

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

 

▌ 金屬半固態成型

 

半（bàn）固態（tài）成型：利用非枝晶半（bàn）固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨（dú）有的流變性和攪熔性來（lái）控製（zhì）鑄件的（de）質量。

 

半固態（tài）成型（xíng）可分為流變成型和觸變成型。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫（wēn）度比全液態成型溫度低，大大減少（shǎo）對（duì）模具的熱衝（chōng）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、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞（sāi）、輪轂（gū）、傳動係統零件、燃（rán）油係統零件和空調零件等製造等航空、電子以及（jí）消費品（pǐn）等方麵。