各種金屬（shǔ）材料成形工藝，還有比這（zhè）更齊全的嗎？

　　

材（cái）料成形方法是零件設（shè）計的重要內容，也是製造者們極度關心的問題，更是材（cái）料加工過程中的關（guān）鍵（jiàn）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形狀、尺寸相適（shì）應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產（chǎn）方法，通常稱為金（jīn）屬液態成（chéng）形或（huò）鑄造（zào）。

 

工藝流（liú）程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點：

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

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，設備投資低。

4、廢品率高、表（biǎo）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（zài）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（gōng）藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技（jì）術特點：

1、適（shì）合於製成（chéng）形狀複雜，特別是具（jù）有複（fù）雜內腔（qiāng）的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某（mǒu）些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄（zhù）造是（shì）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、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

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

 

工（gōng）藝流程：

 

熔（róng）模鑄造工藝流程（chéng）

 

優（yōu）點：

1、尺寸精度和幾何精度（dù）高；

2、表麵粗糙（cāo）度高；

3、能（néng）夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製（zhì）。

 

缺點：工（gōng）序繁雜（zá），費用（yòng）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：是利用高壓（yā）將金屬（shǔ）液（yè）高速壓入一精密（mì）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、壓鑄時金屬液體承受壓力高，流速快

2、產品（pǐn）質（zhì）量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓鑄模使（shǐ）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（de）氣孔和縮鬆（sōng）。

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（yǐng）響（xiǎng）壓（yā）鑄生產的擴（kuò）大。

 

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

 

（4）低壓鑄造(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，並在壓力下結晶以形（xíng）成鑄件的方法.。

 

工藝流程：

 

技術特點：

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

2、采用底注式充型，金屬液充型平穩（wěn），無飛濺（jiàn）現（xiàn）象，可避免卷入氣（qì）體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力下結晶（jīng），鑄（zhù）件組織致密、輪廓（kuò）清晰、表麵光潔，力學性能較（jiào）高（gāo），對（duì）於大薄壁件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高（gāo）到（dào）90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好（hǎo），設備簡易，易實現機械化（huà）和自動化。

 

應用：以傳統（tǒng）產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離（lí）心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是（shì）將（jiāng）金屬液澆入旋（xuán）轉的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一（yī）種（zhǒng）鑄（zhù）造（zào）方法（fǎ）。

 

工藝流程：

 

優（yōu）點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒（mào）口係統的金屬消耗，提高工藝出品（pǐn）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（shí）可大幅度地改善金屬充型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣（zhā）等缺陷少，力學性（xìng）能高；

4、便於製造（zào）筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異形鑄件時（shí）有一定（dìng）的局限性（xìng）；

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（chóng）偏析（xī）。

 

應用：

離心鑄造最早用（yòng）於生（shēng）產鑄管（guǎn），國內外在冶金、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（gōng）藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合（hé）金鑄件（jiàn）。其（qí）中尤以離心鑄鐵管、內（nèi）燃機缸套和軸套等鑄件的（de）生產最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造（zào）：指液態金屬在重力作用下充填金屬鑄（zhù）型並在型中冷卻凝固（gù）而獲得鑄件的一種成（chéng）型方（fāng）法。

 

工藝流程：

 

優（yōu）點:

1、金屬型（xíng）的熱導率和熱容（róng）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（huò）得較（jiào）高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄（zhù）件（jiàn），並且質量穩定性好。

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

 

缺點：

1、金屬型本身（shēn）無透氣性，必（bì）須采（cǎi）用一定的措施導出型腔中的空氣和砂芯所（suǒ）產生的氣體；

2、金屬型無（wú）退（tuì）讓性，鑄件凝固時容易（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生產時，才能顯（xiǎn）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（gāng）鐵金屬（shǔ）的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空（kōng）鑄造：通過（guò）在壓鑄過程中抽除壓鑄模（mó）具型腔（qiāng）內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔（kǒng）和溶解氣（qì）體，從而提高壓鑄（zhù）件力學性能和表麵質量的（de）先（xiān）進壓鑄工藝。

 

工藝流（liú）程：

 

優點：

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

2、減少型腔的反壓力，可使用較（jiào）低的比壓及鑄造（zào）性能較差（chà）的合金，有可（kě）能用小機器壓鑄（zhù）較大的鑄件;

3、改（gǎi）善了充填條（tiáo）件，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點（diǎn）：

1、模具密封結構（gòu）複雜，製造及安裝較困難，因而（ér）成本較高;

2、 真空壓鑄法如（rú）控製不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄（zhù）造(squeezing die casting)

 

擠（jǐ）壓鑄造（zào）：是使液態或半固態金屬在（zài）高壓下凝固、流動成形，直接獲得製（zhì）件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用（yòng）率高、工序（xù）簡化和質量穩定等優（yōu）點（diǎn），是一種節能型的、具有潛（qián）在應用前景的金屬成形技術。

 

工藝流（liú）程：

 

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

 

間接擠壓鑄造：噴塗料、合模、給料、充型、加壓、保（bǎo）壓、泄壓，分模（mó）、毛坯脫模、複位。

 

技術（shù）特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔（kǒng）和縮（suō）鬆等缺陷（xiàn）；

2、表麵（miàn）粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防（fáng）止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動（dòng）化。

 

應用：可用於生產各種類（lèi）型的（de）合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失（shī）模（mó）鑄造（Lost foam casting ）

 

消失（shī）模鑄造（又稱實型鑄造（zào））：是將（jiāng）與（yǔ）鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造（zào）型，在負壓下澆（jiāo）注（zhù），使模型氣化，液體金屬（shǔ）占據模（mó）型位置，凝固冷卻後形成（chéng）鑄件的新型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸（jìn）塗料→烘幹→造型→澆注→落砂（shā）→清理

 

技術特點：

1、鑄件精度高，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（wú）汙染；

4、降低投資（zī）和生產成本。

 

應用：

適合（hé）成（chéng）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（bú）限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先進的（de）鑄造方法，其原理是將熔（róng）融的金屬，不（bú）斷澆（jiāo）入一種叫做結（jié）晶器的特殊金屬型（xíng）中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任（rèn）意長或特定的（de）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（jīng）致密，組織均勻，機械性能（néng）較好；

2、節約金屬，提高收得（dé）率；

3、簡化了工序，免（miǎn）除造型及其它工序，因而減輕了勞動強度；所需生產麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自（zì）動化，提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂（měi）合金等斷麵形狀不（bú）變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 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下來加工製件的（de）少切削或無（wú）切削的工藝方法。它的種類有很多（duō），主要包（bāo）括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓（yā）等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是（shì）一種利用鍛（duàn）壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具（jù）有一定（dìng）機械性能、一定形狀（zhuàng）和尺寸鍛（duàn）件的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛（duàn）、模鍛、碾環、特殊（shū）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成所需要形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是（shì）在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

 

碾環：指通過專（zhuān）用設備碾環（huán）機生（shēng）產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂、火車（chē）車輪（lún）等輪形零件。

 

特（tè）種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方（fāng）式，這些方式都比較適用於生產某些特殊形（xíng）狀的零件。

 

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛（duàn）備坯→模鍛成形→切邊（biān）→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質量比鑄（zhù）件高（gāo）能承受大的衝擊力作用，塑性（xìng）、韌性和（hé）其他方麵的（de）力學性能也（yě）都比（bǐ）鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時（shí）。

3、生產效率高例。

4、自由鍛（duàn）造適合於單件小批量生產，靈（líng）活性比較大（dà）。

 

應用：

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

 

（2）軋製

 

軋製（zhì）：將金屬坯料通過一對旋轉（zhuǎn）軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度增加的（de）壓力加（jiā）工方法。

 

軋製分類：

按軋件（jiàn）運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方向相反的軋輥之（zhī）間通過，並在其間產生塑性（xìng）變形（xíng）的（de）過程。

橫軋（zhá）：軋件變形後運動方向與軋輥（gǔn）軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺（luó）旋運動，軋件與軋輥（gǔn）軸線非特角。

 

工藝流程：

 

應（yīng）用：

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

 

（3）擠壓

 

擠（jǐ）壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積（jī）減小長度增加，成為所需（xū）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→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取（qǔ）樣（yàng）檢查→人（rén）工時效→包裝入庫

 

優（yōu）點：

1、生產範圍廣，產品規格（gé）、品種多（duō）；

2、生產靈活性（xìng）大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高（gāo），表麵質量好；

4、設備投資少，廠（chǎng）房麵積（jī）小，易實現自動（dòng）化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料（liào）損失大；

2、金屬流動（dòng）不均勻；

3、擠壓速（sù）度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造長（zhǎng）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（jiāng）金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以獲得相（xiàng）應的形狀和尺寸的製（zhì）品（pǐn）的一種塑性加工方法。

 

優點（diǎn）：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續（xù）高速生產斷麵小的長製品。

 

缺（quē）點：

1. 道次變形（xíng）量與兩次（cì）退火間的總（zǒng）變形量有（yǒu）限；

2. 長度受限製。

 

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

 

（5）衝壓

 

衝壓：是（shì）靠壓力機和模（mó）具對板（bǎn）材、帶材、管材和（hé）型材等施加外力，使（shǐ）之產（chǎn）生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工（gōng）件（衝壓（yā）件）的成形加工方法。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品（pǐn）。

2、生產性（xìng）良好，適合大量生產、成（chéng）本低。

3、可得到品（pǐn）質（zhì）均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

 

適用範圍：

全世界（jiè）的鋼材中，有60～70%是（shì）板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底（dǐ）盤、油箱、散熱器片（piàn），鍋爐的汽包，容器的（de）殼體，電（diàn）機、電（diàn）器的鐵芯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（mǐn）等（děng）產品中，也有（yǒu）大量（liàng）衝壓件。

 

▌ 機加工        

 

機加工：是在在零件生產過程中，直接用刀具在（zài）毛（máo）坯上切除多餘金屬層厚度，使之（zhī）或者圖紙（zhǐ）要求的尺寸精度、形狀和位置相（xiàng）互精（jīng）度、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（shì）一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的製造工藝及技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉末冶金（jīn）：是製取金屬或用金屬（shǔ）粉末（或金（jīn）屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結（jié），製造金屬材料（liào）、複合材料以及（jí）各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（hé）物、假（jiǎ）合金、多孔材料隻（zhī）能用粉末冶金方法來製（zhì）造。

2、節（jiē）約（yuē）金屬（shǔ），降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染（rǎn），有可（kě）能製取高純度的材料（liào）。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均（jun1）勻性。

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

 

缺點：

1、在沒有批（pī）量的情（qíng）況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用（yòng）相（xiàng）對來說要高出鑄造模具。

 

生產適用（yòng）範圍：

粉末冶金技術可以（yǐ）直接製成多孔、半致密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（shè）成（chéng）型        

 

MIM (Metal injection Molding )：是（shì）金屬注射（shè）成形的簡稱。是將金屬（shǔ）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（jiāng）所選粉（fěn）末與粘（zhān）結劑進行混合，然後將混合料進行製粒再注射成（chéng）形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程（chéng）：

 

MIM流程分為四個獨特加（jiā）工步驟（混合（hé）、成型、脫（tuō）脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產品特（tè）性決定是否需要進行表麵處理。

 

技（jì）術特點：

1、一次成型負責零件（jiàn）；

2、製（zhì）件表麵（miàn）質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對（duì）模具材料要求低。

 

技術核心：

粘接劑是MIM技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（shì）合注（zhù）射成型和維持坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態（tài）成（chéng）型          

         

半固態成型：利用非枝晶（jīng）半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱（chēng）SSM）獨（dú）有的流變性和攪熔性來控製鑄件的質量。

 

半固態成型可分為流（liú）變成型和觸變成型。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技（jì）術特點：

1、減少（shǎo）液態成（chéng）型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫（wēn）度（dù）比全（quán）液態成型溫度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製（zhì）造的合金；

 

應（yīng）用：

目（mù）前已成功用於（yú）主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞（sāi）、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調零件等製造等航空（kōng）、電子以及消（xiāo）費品（pǐn）等方麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打（dǎ）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可粘合材（cái）料，通過（guò）逐層打印的方式來（lái）構造物體的技術。