各種金（jīn）屬材料成形工藝，還有比這更齊（qí）全的嗎？

　　

材料成形方法是零（líng）件設計的重要內容，也是（shì）製造者們極度關（guān）心的問題，更是材料（liào）加工過（guò）程中的關鍵因素，今天就帶大家來看看金屬（shǔ）成形工藝。

 

▌ 鑄造（zào）

 

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

 

工藝流程：液（yè）體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

 

工（gōng）藝特點：

1、可生產形狀任意複雜的（de）製件，特別是內腔形狀（zhuàng）複雜的製件。

2、適應性（xìng）強，合金（jīn）種（zhǒng）類不受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可（kě）重熔，設備投資低。

4、廢品率高（gāo）、表麵質量較低、勞動條件差。

 

鑄造分類（lèi） ：

 

（1）砂型鑄造（zào）（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件（jiàn）的鑄造方（fāng）法。鋼、鐵和（hé）大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程（chéng）

 

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適（shì）應性廣，成本低；

3、對（duì）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（jiàn）或（huò），毛坯的唯一的成形工藝。

 

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等（děng）鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄（zhù）造：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表麵（miàn）包覆若幹（gàn）層耐火材料製成（chéng）型殼（ké），再將（jiāng）模樣熔（róng）化排出型殼，從而（ér）獲得無分型麵的鑄型，經高（gāo）溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為（wéi）“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

 

熔模鑄造工藝流程

 

優（yōu）點：

1、尺寸精度和幾何精度（dù）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（yòng）較高

 

應用：適用於生產形狀複（fù）雜、精度要（yào）求高、或很難（nán）進行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高（gāo）壓將金屬液高（gāo）速壓入一精密金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻（què）凝固而形成（chéng）鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬（shǔ）液體承受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺（chǐ）寸（cùn）穩定（dìng），互換性好；

3、生（shēng）產（chǎn）效率高，壓（yā）鑄（zhù）模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經（jīng）濟效益（yì）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，影響壓鑄生（shēng）產的擴大。

 

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀（yí）表工業，後來逐步擴大到各個行（háng）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（zhōng）表、照（zhào）相（xiàng）機和日用五金等多個行（háng）業。

 

（4）低壓（yā）鑄造(low pressure casting)

 

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

 

工藝（yì）流程：

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調（diào）節，故可適用於各種不同鑄型（如金屬型（xíng）、砂（shā）型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄（zhù）件；

2、采用底注式充（chōng）型，金（jīn）屬液充型平穩（wěn），無飛（fēi）濺現象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的（de）衝（chōng）刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在（zài）壓（yā）力下結晶，鑄件（jiàn）組織致密、輪廓（kuò）清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於（yú）大薄壁件（jiàn）的鑄（zhù）造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高到（dào）90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械化（huà）和自動化。

 

應用：以（yǐ）傳統產品為主（氣缸頭（tóu）、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄（zhù）造：是將金屬液澆入旋轉的（de）鑄型中，在離心力作用下填充（chōng）鑄型而凝固成形的（de）一種鑄造方法。

 

工藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存（cún）在澆注（zhù）係統和冒口係統的金屬消耗，提高（gāo）工（gōng）藝出（chū）品率（lǜ）；

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

3、鑄件（jiàn）致密度高，氣孔、夾渣等缺陷（xiàn）少，力學性（xìng）能高；

4、便於製（zhì）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局限性；

2、鑄件內孔（kǒng）直徑不準確，內孔表麵比較粗糙（cāo），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（zuì）早用於生產鑄管（guǎn），國內外在冶金、礦山、交通、排（pái）灌機械、航空、國防、汽（qì）車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套（tào）和軸套等鑄（zhù）件的生產最為（wéi）普遍。

 

（6）金屬型（xíng）鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬在重力作用下充填金屬鑄型並在型中（zhōng）冷（lěng）卻凝固而獲得鑄（zhù）件（jiàn）的一種成（chéng）型方（fāng）法。

 

工（gōng）藝流（liú）程：

 

優點:

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

2、能獲得（dé）較（jiào）高（gāo）尺寸精（jīng）度和較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性（xìng）好。

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

 

缺（quē）點：

1、金屬型本身無透氣性，必須采（cǎi）用一（yī）定的措施導出型腔中的（de）空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無（wú）退讓性，鑄件凝固時容易產生（shēng）裂紋；

3、金（jīn）屬型製造周期較長，成（chéng）本（běn）較高。因此（cǐ）隻有在大量成批生產時，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產形狀複雜（zá）的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件（jiàn），也適合於（yú）生產鋼鐵金屬（shǔ）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（chéng）中抽除壓（yā）鑄模具型腔內的氣（qì）體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件力（lì）學性能和表麵質（zhì）量（liàng）的先進（jìn）壓鑄工藝。

 

工藝流程：

 

優點：

1、消（xiāo）除或減少壓鑄件內部的氣孔（kǒng），提高壓鑄件的機械性能和（hé）表麵質量，改善鍍覆性能（néng）;

2、減少型腔的反壓力，可使（shǐ）用（yòng）較低的比壓及鑄造（zào）性（xìng）能較（jiào）差（chà）的（de）合金，有可能用小機器壓鑄較大的（de）鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封（fēng）結（jié）構複雜，製造及安裝較困（kùn）難，因而成本較高（gāo）;

2、 真空壓鑄法（fǎ）如控製不當（dāng），效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造（zào）：是使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動（dòng）成形，直接獲得製件（jiàn）或（huò）毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩（wěn）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。

 

工藝流程：

 

直接（jiē）擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓（yā）、保壓、泄（xiè）壓，分模、毛坯脫模、複位；

 

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

 

技術特點：

1、可消除內（nèi）部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機（jī）械化、自動化。

 

應用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失（shī）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（chéng）模（mó）型簇（cù），刷（shuā）塗（tú）耐火塗料並（bìng）烘幹後，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（zhì），凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡→發泡（pào）成型→浸塗料→烘幹→造型（xíng）→澆注→落砂→清理

 

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少（shǎo）了加工時間（jiān）；

2、無分型麵，設計靈活，自（zì）由度高（gāo）；

3、清潔（jié）生產，無汙染；

4、降低投（tóu）資和生產成本（běn）。

 

應（yīng）用：

適合成產（chǎn）結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產批（pī）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（zhǒng）先進的鑄造方法，其原理（lǐ）是將熔融的（de）金（jīn）屬，不（bú）斷澆入一種（zhǒng）叫做結晶（jīng）器的特殊金屬型中，凝（níng）固（結殼）了的鑄件，連續不（bú）斷地從結晶器的（de）另一端拉出，它可獲（huò）得任意長或特定的長度的鑄件。

 

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（xìng）能較（jiào）好；

2、節（jiē）約金屬，提高收得（dé）率（lǜ）；

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

4、連續鑄造生產易於實現機械化（huà）和自（zì）動化，提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法可（kě）以澆注鋼、鐵、銅（tóng）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（bàng）坯、管子等。

▌ 塑性成（chéng）形

 

塑性（xìng）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）切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔（bá）、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一（yī）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（néng）、一定（dìng）形狀和尺寸鍛件的加工方（fāng）法。

 

根據（jù）成形機理，鍛（duàn）造可分為自（zì）由鍛、模鍛、碾（niǎn）環、特殊鍛造。

 

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

 

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力（lì）機上利用模具來成形的。

 

碾環：指通過專用設備（bèi）碾環機生產不同直徑的（de）環形零件，也用來生產（chǎn）汽車輪轂、火車（chē）車輪（lún）等輪形零件。

 

特種鍛造：包括（kuò）輥鍛、楔橫軋、徑向鍛（duàn）造、液態模鍛等鍛造方式，這些（xiē）方式都比較適用於生產某些特殊形（xíng）狀的零件。

 

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

 

技術特點：

1、鍛（duàn）件（jiàn）質量比鑄件高（gāo）能承受大（dà）的衝擊力作用，塑性、韌性和其（qí）他方麵的力學性能（néng）也都比鑄件（jiàn）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、自由（yóu）鍛造適合於單件小批（pī）量生產，靈活性比（bǐ）較大。

 

應用：

大型（xíng）軋鋼機的軋輥（gǔn）、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉（yè）輪、護環，巨大的水壓機（jī）工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連（lián）杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通（tōng）過一對（duì）旋轉軋輥的間隙（各種形狀（zhuàng）），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截（jié）麵減小，長度增加的（de）壓力加工方法。

 

軋製分類：

按（àn）軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

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

橫軋（zhá）：軋件變形後運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（xiàn）非特角（jiǎo）。

 

工藝流（liú）程：

 

應用：

主要（yào）用在金屬材料型材，板，管（guǎn）材（cái）等 ，還有一些非金屬材料比如塑料製品及玻璃製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模（mó）具的孔口或縫（féng）隙擠出（chū）使之橫截麵積減小長度增加（jiā），成為所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（qián）準備→鑄（zhù）棒（bàng）加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工（gōng）時效→包裝入庫

 

優點：

1、生產範圍廣，產（chǎn）品規格、品種多；

2、生產（chǎn）靈活性大，適合（hé）小批量生產；

3、產品（pǐn）尺（chǐ）寸精度高，表麵質量好；

4、設備（bèi）投資少，廠房麵積小（xiǎo），易（yì）實現自（zì）動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬（shǔ）流動不均勻；

3、擠壓速度低（dī），輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

 

生（shēng）產適用範（fàn）圍：主要（yào）用於製（zhì）造長杆、深孔、薄壁、異（yì）型（xíng）斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用外力作（zuò）用（yòng）於被（bèi）拉金屬的前端，將金屬坯（pī）料從小於（yú）坯料斷麵的模孔中拉出，以獲得相（xiàng）應的形狀和尺寸（cùn）的製品的一種（zhǒng）塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具（jù）、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵（miàn）小的長製品。

 

缺點：

1. 道次變形量與（yǔ）兩（liǎng）次退火間的總變形量有限（xiàn）；

2. 長度受限製。

 

生產適用範圍（wéi）：拉拔是金（jīn）屬管材、棒材、型（xíng）材及線材（cái）的主要加工方法。

 

（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力（lì），使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（jiàn）（衝壓件）的成形加工方法。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生（shēng）產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的（de）製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回（huí）收性良好 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材（cái），其中大（dà）部分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油（yóu）箱、散熱器片，鍋爐的（de）汽包，容器的殼體，電機（jī）、電器的鐵（tiě）芯（xīn）矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表（biǎo）、家用電器、自行（háng）車（chē）、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓（yā）件。

 

▌ 機加工        

 

機加（jiā）工：是（shì）在在零件生產過程中，直（zhí）接用（yòng）刀具在毛坯上切除多餘（yú）金屬層厚度，使之或者圖紙要求（qiú）的尺寸精度、形（xíng）狀和位置（zhì）相互精度、表（biǎo）麵（miàn）質量等技術要求的加工過程。

 

常（cháng）用機加工方法：

    

▌ 焊接        

 

焊（hàn）接：也（yě）稱作熔（róng）接,鎔（róng）接是一種以加熱、高溫或（huò）者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性（xìng）材料如塑料的製造工藝及技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶（yě）金        

 

粉末冶金：是製取金屬或用（yòng）金（jīn）屬粉末（或金屬粉（fěn）末與（yǔ）非金屬粉末的混合物）作為（wéi）原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以（yǐ）及各（gè）種類型製品的工藝技術。

 

工藝基本流程：

 

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（néng）用（yòng）粉末冶金方法來製造。

2、節（jiē）約金屬，降低產品成本。

3、不會（huì）給材料任何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金（jīn）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（shù）量多（duō）的產品，能大大降低生產成本。

 

缺點：

1、在沒有批量的情況下（xià）要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產適（shì）用範圍（wéi）：

粉末冶（yě）金（jīn）技術可以直接製成多孔、半致（zhì）密（mì）或全致密材料和製品，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（shì）金屬注射（shè）成形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與（yǔ）粘結劑進行混合，然後將混合料進行製（zhì）粒再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流（liú）程分為四個獨特加工步驟（混（hún）合、成型、脫脂和燒結）來（lái）實現零部件的生產，針對產品特性決定是否需要進行表麵處理。

 

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料要（yào）求低。

 

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入（rù）一定量的粘（zhān）接劑，粉末（mò）才具有增強流動性以（yǐ）適合注射成型和（hé）維持（chí）坯塊的基本（běn）形（xíng）狀。

 

▌ 金屬半固態成型          

         

半固態成型：利用（yòng）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質量。

 

半固態成型可分為（wéi）流變成型和觸變（biàn）成型。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸（chù）變成型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著（zhe）提高質（zhì）量和可靠性（xìng）；

2、成型溫度比全液態成型（xíng）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（bú）可能製造的合金；

 

應用：

目（mù）前已成功用於主缸（gāng）、轉向係統零件、搖臂（bì）、發動機活塞、輪轂、傳動（dòng）係統零件、燃油係（xì）統（tǒng）零（líng）件和空調零件等製造等航空（kōng）、電子以及消費品等方麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打印：是快速（sù）成型技術的一種，它是一（yī）種（zhǒng）以數（shù）字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或（huò）塑料等可（kě）粘合材料，通過逐層（céng）打印的方式來構造（zào）物體的技術。