各（gè）種金屬材料的成形工藝大全

　　

 

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（tí），更是材料加工過程中的關（guān）鍵因素，今天就帶大（dà）家來看看（kàn）各種金屬成形工藝（yì）。

 

▌ 鑄造

 

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

 

工藝流（liú）程：液（yè）體金（jīn）屬→充型→凝固收縮→鑄件（jiàn）

 

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（zá）的製件。

2、適應性強，合金（jīn）種類不（bú）受限製，鑄件大（dà）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、表麵質量較低（dī）、勞動條（tiáo）件差（chà）。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄（zhù）造：在砂型中生產鑄件的（de）鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可（kě）用砂型鑄造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點（diǎn）：

1、適合於製成形（xíng）狀複雜，特（tè）別是具有複雜內腔的毛坯（pī）；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些（xiē）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（wéi）一的成形工藝。

 

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋（gài）、曲軸（zhóu）等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表麵包覆若幹層耐火材料製成型殼，再（zài）將（jiāng）模樣熔化排出型殼（ké），從而獲得無分型麵的（de）鑄型（xíng），經高溫焙燒後即可填砂澆注（zhù）的鑄造方（fāng）案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝（yì）流程：

熔模鑄造工藝（yì）流（liú）程

 

優點（diǎn）：

1、尺寸精度和幾何精（jīng）度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複（fù）雜的鑄件，且（qiě）鑄造的合（hé）金不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較（jiào）高

 

應用：適用於生產形狀複（fù）雜（zá）、精度要求高、或很難進行其它（tā）加工的小型零件，如（rú）渦輪發（fā）動機的葉（yè）片等。

 

（3）壓力（lì）鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用（yòng）高壓將金屬液高速壓入一精（jīng）密金屬模具型腔內，金屬液在（zài）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（tǐ）承受壓（yā）力高，流（liú）速快

2、產品質量好，尺（chǐ）寸穩定，互換（huàn）性好；

3、生（shēng）產效率高，壓鑄（zhù）模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經濟效益（yì）好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓（yā）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（shí），鑄型壽命低，影響壓鑄生產（chǎn）的擴大。

 

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，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（xiè）、鍾表、照相機和（hé）日用五金等多個行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓（yā）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成鑄件的方法.。

 

技術特點：

1、澆注時的壓（yā）力和速度可以調（diào）節，故可適用於各種不同鑄型（如金（jīn）屬型、砂型等），鑄造各種合（hé）金及（jí）各種大（dà）小的鑄件；

2、采用底注式（shì）充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對型壁和（hé）型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

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

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低（dī），勞動（dòng）條件好，設備簡易，易實（shí）現機（jī）械化和自動（dòng）化。

 

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣（qì）缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金屬液澆入（rù）旋轉的鑄型（xíng）中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形（xíng）的一種鑄造方法。

 

優點：

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

2、生產中空鑄件時可不（bú）用型芯，故在生產長管形鑄件時（shí）可大幅度地改善金屬充型能力（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（yī）定的局限性；

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

3、鑄件（jiàn）易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外（wài）在冶金、礦山、交通、排灌機（jī）械、航空、國防、汽車等（děng）行（háng）業（yè）中均采用（yòng）離心（xīn）鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非（fēi）鐵碳（tàn）合金鑄件（jiàn）。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等（děng）鑄件的生產最為普遍。

 

（6）金屬型（xíng）鑄造(gravity die casting)

 

金屬型（xíng）鑄造（zào）：指液態（tài）金屬在重力作用下充（chōng）填金屬鑄型並在型中冷卻（què）凝固而獲（huò）得鑄件的一種成型方法。

 

優（yōu）點:

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

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好。

3、因（yīn）不用和很（hěn）少用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動（dòng）強度。

 

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，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（jīn）屬型無退讓性，鑄件凝（níng）固時容易產生裂（liè）紋；

3、金屬型製造周期較（jiào）長，成本較高。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（yòng）：

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（hé）金（jīn）鑄件，也（yě）適合於生產（chǎn）鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空（kōng）壓鑄(vacuumdie casting)

 

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

 

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提（tí）高壓（yā）鑄件的（de）機械性（xìng）能和（hé）表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓（yā）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，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困（kùn）難，因而成（chéng）本較高;

2、 真空壓鑄法如控製（zhì）不當，效果就不是很顯著（zhe）。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液態或半固態金屬在高壓下（xià）凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方（fāng）法。它具有液態金屬利（lì）用率高、工序簡化和質量穩定等（děng）優點，是一（yī）種節（jiē）能型的、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位；

 

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

 

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔（kǒng）和縮（suō）鬆等缺陷；

2、表（biǎo）麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄（zhù）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，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨（mò）鑄鐵等

 

（9）消（xiāo）失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實型鑄（zhù）造）：是將與（yǔ）鑄件尺寸形（xíng）狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇（cù），刷塗耐火塗料並烘（hōng）幹後，埋在幹（gàn）石英砂中振動造（zào）型，在負壓（yā）下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位（wèi）置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法（fǎ）。

 

工藝（yì）流程：預（yù）發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹（gàn）→造型→澆注→落砂→清（qīng）理

 

 

 

技術特點：

1、鑄件精度高（gāo），無砂芯，減少了（le）加工時間；

2、無分型麵，設（shè）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。

 

應用：

適（shì）合成產結構（gòu）複雜的各種大小較精（jīng）密鑄件，合金種類不限，生產批量（liàng）不限。如灰鑄（zhù）鐵發（fā）動機箱體、高錳（měng）鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先進（jìn）的鑄造方法，其（qí）原理（lǐ）是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫（jiào）做結晶器的特殊金屬（shǔ）型中，凝固（結殼（ké））了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端（duān）拉出，它可獲得（dé）任意長或特定的長度的（de）鑄件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節（jiē）約金屬，提（tí）高收（shōu）得率；

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

4、連續（xù）鑄造生產易於（yú）實現（xiàn）機械化和自動化，提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法可以澆注（zhù）鋼、鐵（tiě）、銅合金（jīn）、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的（de）長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性成（chéng）形

 

塑性成（chéng）形：就（jiù）是利用材料的塑性，在工具及模具的（de）外力作用下來加工製件的少切削或無切削的工藝方（fāng）法。它的種類有很多，主（zhǔ）要包（bāo）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，使其產生塑性變形以獲得具有（yǒu）一定（dìng）機械性能、一定形狀和（hé）尺（chǐ）寸鍛件的加工方法。

 

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

 

自由鍛造：一般（bān）是在錘鍛或者水壓機上，利用簡單的工具將金（jīn）屬錠或者（zhě）塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛（duàn）壓力機上利用模具來成形（xíng）的。

 

碾（niǎn）環：指通過專用設備碾（niǎn）環（huán）機生產不同直徑的環形零件，也用來生產汽（qì）車輪轂、火車車（chē）輪等輪形零件。

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫（héng）軋（zhá）、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造（zào）方式，這些方式（shì）都（dōu）比較適用於生產某些特（tè）殊形狀的（de）零件。

 

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

 

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊（jī）力作用，塑性（xìng）、韌（rèn）性（xìng）和其他方麵（miàn）的力學性能也都比鑄件（jiàn）高（gāo）甚至比軋件（jiàn）高。

2、節約（yuē）原材料，還能縮短加工工時。

3、生產效（xiào）率高例。

4、自由（yóu）鍛造適合於單件小批量生產（chǎn），靈活性比較大。

 

應用：

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

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料（liào）通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成（chéng）型軋製使（shǐ）材料截（jié）麵減小（xiǎo），長度增加的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在（zài）兩個旋轉（zhuǎn）方向相反的軋輥之間通過，並在其間產生塑性變形（xíng）的過程。

橫（héng）軋：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（jiàn）與軋輥軸線非特角。

 

應用：

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

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三（sān）向不均勻（yún）壓應力作用下（xià），從模具的孔口或縫隙擠（jǐ）出（chū）使之橫截麵積減小長度增加，成為所需製（zhì）品（pǐn）的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成（chéng）型。

 

工藝流程：

擠壓（yā）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

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大（dà），適（shì）合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質（zhì）量好（hǎo）；

4、設備投資（zī）少，廠（chǎng）房麵積小（xiǎo），易實現自動化生產。

 

缺點：

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（zhù）時間長；

4、工具損耗大，成本（běn）高。

 

生產（chǎn）適用範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄（báo）壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉（lā）拔：用外（wài）力（lì）作用於被拉金（jīn）屬的前端（duān），將金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以獲得相應（yīng）的（de）形狀和尺寸（cùn）的製品的一（yī）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（lián）續高速生產斷（duàn）麵小的（de）長製（zhì）品（pǐn）。

 

缺點（diǎn）：

1. 道次變（biàn）形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

 

生產適（shì）用範圍（wéi）：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加（jiā）工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管（guǎn）材和型材等施加外力，使之產生塑（sù）性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的（de）成形加工方（fāng）法。

 

技術（shù）特點：

1、可（kě）得到輕量、高（gāo）剛性之製品。

2、生產性良好（hǎo），適合（hé）大量生產、成本（běn）低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率（lǜ）高、剪切性及回收性良（liáng）好 。

 

適用範（fàn）圍（wéi）：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製（zhì）成成（chéng）品。汽車的車身、底盤、油（yóu）箱、散熱器片（piàn），鍋爐的（de）汽包（bāo），容器的殼（ké）體，電機、電器的（de）鐵芯矽鋼片等（děng）都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自（zì）行（háng）車、辦公機（jī）械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 機加工

 

機加工：是在在零件生產過程（chéng）中，直接用刀具在毛（máo）坯上切除多餘（yú）金屬層厚度，使之（zhī）或者圖紙（zhǐ）要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的加工（gōng）過程。

 

常用機加工方（fāng）法：

 

▌ 焊接

 

焊接：也稱作熔接,鎔接是一（yī）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（zhì）造工藝及技術。

 

▌ 粉末冶金

 

粉末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（mò）（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒（shāo）結，製造金屬材（cái）料、複合材料以及（jí）各種類型製品的工藝技術。

 

優（yōu）點：

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

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會給（gěi）材料任何汙染，有可能製取高純（chún）度的材料。

4、粉末冶金法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而數量多的產品，能大大降低生產成本。

 

缺點：

1、在沒有（yǒu）批量的情況下要考（kǎo）慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產適用範圍（wéi）：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半致（zhì）密或全致（zhì）密材料和製品，如（rú）含油軸承、齒輪、凸（tū）輪、導杆、刀具等。

 

▌ 金屬注射成（chéng）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粘結劑進行混（hún）合，然後將混合料進行製粒再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝（yì）流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工步（bù）驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產（chǎn），針對產品特性決定是否需要進行表麵處理。

 

 

 

技術特點：

1、一（yī）次成型負（fù）責零件；

2、製件表麵質量好、廢品（pǐn）率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料要求低。

 

技術核（hé）心：

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

 

▌ 金屬半固態成型

 

半固態成型：利用非枝晶半固態金屬（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（tài）成型可（kě）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（xiǎn）著提高質量（liàng）和（hé）可靠性；

2、成型溫度比全液態成（chéng）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造的合金；

 

應用：

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