​各（gè）種金屬材料的成形工藝大全

　　
材料成（chéng）形方法是零件設計的（de）重要內容，也（yě）是製造者們極度關心的問題，更（gèng）是材料加工過程（chéng）中的關鍵因素，今天就帶大家來看看各種金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適（shì）應的（de）鑄型型（xíng）腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯（pī）或零（líng）件的生產方法，通常稱（chēng）為金屬液態成（chéng）形或鑄造（zào）。

 

工（gōng）藝流程（chéng）：液體金屬→充型→凝（níng）固收縮→鑄件

 

工（gōng）藝（yì）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，合金種類不受（shòu）限製，鑄件大（dà）小幾乎不受限（xiàn）製。

3、材料（liào）來源廣，廢品可重（chóng）熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞動條件（jiàn）差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂（shā）型（xíng）鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件（jiàn）的鑄造方法。鋼（gāng）、鐵和（hé）大多（duō）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

 

技術特（tè）點：

1、適合於製成形狀複雜（zá），特別是具（jù）有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

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

 

應用：汽（qì）車的發動機氣缸（gāng）體、氣缸（gāng）蓋（gài）、曲軸等鑄件

 

（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（mó）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（huò）得無分（fèn）型麵的鑄型，經高溫焙燒後（hòu）即（jí）可填砂澆注的（de）鑄造方案。常稱為“失蠟（là）鑄造”。

 

工藝（yì）流程：

熔模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度（dù）和幾何精度高；

2、表（biǎo）麵（miàn）粗糙度高；

3、能夠鑄造外型（xíng）複（fù）雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

 

缺點：工序（xù）繁雜，費用較（jiào）高

 

應（yīng）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（wō）輪發動機（jī）的葉片等（děng）。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓將金屬液高（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凝固而（ér）形成（chéng）鑄（zhù）件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓（yā）力高（gāo），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（jīng）濟效（xiào）益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮（suō）鬆。

2、壓鑄（zhù）件（jiàn）塑（sù）性低（dī），不宜（yí）在衝擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點合金壓（yā）鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生（shēng）產的（de）擴大。

 

應用：壓鑄件最先（xiān）應用在汽車工業和（hé）儀表工業，後來逐步擴大（dà）到各個行業，如農業機（jī）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（yòng）五金等多個行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是指使液體（tǐ）金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充（chōng）填鑄型，並在壓（yā）力下結晶（jīng）以形成（chéng）鑄件的方法.。

 

技術特點：

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

2、采用底注式充（chōng）型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷（juàn）入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格（gé）率（lǜ）；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致（zhì）密、輪廓（kuò）清晰（xī）、表（biǎo）麵光潔，力（lì）學性能較（jiào）高，對於大薄壁件的鑄（zhù）造尤為有利；

4、省去補縮（suō）冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞（láo）動強度低，勞動條件（jiàn）好，設備簡易，易實現機（jī）械化和自動化。

 

應用：以傳統產品為（wéi）主（氣（qì）缸頭、輪（lún）轂、氣缸架等）。

 

（5）離心（xīn）鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金屬液澆（jiāo）入旋轉的鑄型中，在離心力作用下填充（chōng）鑄（zhù）型而凝（níng）固成（chéng）形的一種鑄造方法。

 

優（yōu）點（diǎn）：

1、幾乎（hū）不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝（yì）出（chū）品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅度地改善金屬充型能力；

3、鑄件致密（mì）度高，氣（qì）孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒（tǒng）、套類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異形鑄件（jiàn）時有一定（dìng）的局限性（xìng）；

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

3、鑄（zhù）件（jiàn）易產（chǎn）生比重偏析。

 

應用：

離心鑄（zhù）造最早用於生產（chǎn）鑄管（guǎn），國內外在冶金、礦（kuàng）山、交通、排灌（guàn）機（jī）械、航空、國防、汽車等行業（yè）中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳（tàn）合金（jīn）鑄件（jiàn）。其中尤以離心（xīn）鑄（zhù）鐵管、內（nèi）燃（rán）機缸（gāng）套（tào）和軸套等鑄件（jiàn）的生產最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄（zhù）造：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而獲得鑄（zhù）件的（de）一種（zhǒng）成型方法。

 

優點（diǎn）:

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

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度（dù）值的鑄（zhù）件，並且（qiě）質量穩定性好。

3、因不用和很少（shǎo）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、金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄（zhù）件凝固時容易產生裂紋；

3、金（jīn）屬（shǔ）型製造周期較長，成本較高（gāo）。因（yīn）此隻有（yǒu）在大量成批生產時，才能顯示（shì）出好（hǎo）的經濟效果。

 

應用（yòng）：

金（jīn）屬型鑄造（zào）既適（shì）用於（yú）大批量（liàng）生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等（děng）非鐵合金鑄（zhù）件，也適合於生（shēng）產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真（zhēn）空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄（zhù）模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄（zhù）件內的氣（qì）孔和溶解氣體，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（diǎn）：

1、消除或減少壓鑄（zhù）件內部的氣孔，提高壓鑄件的機械性能和表（biǎo）麵質量，改善鍍覆（fù）性能;

2、減少型腔的反壓力（lì），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、改善了充填條件，可（kě）壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封結構（gòu）複（fù）雜，製造（zào）及（jí）安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液態或半固態金（jīn）屬在高壓下凝（níng）固、流動成（chéng）形（xíng），直接獲得製件或毛坯的（de）方法。它（tā）具有液態金屬利用率高（gāo）、工序簡化和質量（liàng）穩定等優點，是一種節能型的、具（jù）有潛在（zài）應用（yòng）前景的金屬成（chéng）形技術（shù）。

 

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（jiē）擠壓鑄造：噴塗料、合模、給（gěi）料、充（chōng）型、加壓、保（bǎo）壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特點（diǎn）：

1、可消除內部的氣孔、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（chǎn）生；

4、便於實（shí）現機械化、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（jīn）、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消（xiāo）失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀（zhuàng）相似的石蠟或泡沫模型粘結組合（hé）成模型簇，刷塗耐火塗料並（bìng）烘（hōng）幹後，埋在（zài）幹石英砂中振動（dòng）造型，在（zài）負壓下澆注，使模型（xíng）氣化，液體金屬占據模（mó）型位置，凝固冷卻後（hòu）形（xíng）成鑄件的新型鑄造（zào）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、鑄件精度高，無砂芯，減（jiǎn）少了加工時間；

2、無（wú）分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投（tóu）資和生（shēng）產成本。

 

應用：

適合成產結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生（shēng）產批量不限。如灰（huī）鑄鐵發（fā）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（xiān）進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種（zhǒng）叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（結（jié）殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速（sù）冷卻，結（jié）晶致密（mì），組織均勻，機械性能較好；

2、節約（yuē）金屬，提高收得率；

3、簡化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了（le）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（xiàn）機械化和自動化，提高生產效率（lǜ）。

 

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅（tóng）合金（jīn）、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀（zhuàng）不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子（zǐ）等。

 

▌ 塑（sù）性成形

 

塑性成形：就是（shì）利用材料的塑性，在（zài）工具及模具的外力作用下來加工製件的（de）少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包（bāo）括鍛（duàn）造（zào）、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（yǐ）獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛（duàn）件的（de）加工（gōng）方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為自（zì）由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自（zì）由鍛造：一般是在錘鍛或者（zhě）水壓機上，利用簡（jiǎn）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工方法。

 

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具（jù）來成形的。

 

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

 

特種鍛造：包括輥（gǔn）鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方（fāng）式，這（zhè）些方式都比較適用於生產某些特殊形狀的零件。

 

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形（xíng）→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理（lǐ）→清（qīng）理→矯正→檢（jiǎn）查

 

技（jì）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（hé）其他（tā）方（fāng）麵的（de）力（lì）學性能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料（liào），還能縮短加工工時。

3、生（shēng）產效率（lǜ）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（yòng）：

大（dà）型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽（qì）輪（lún）發電（diàn）機組（zǔ）的轉（zhuǎn）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（de）曲軸、連（lián）杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金（jīn）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（miàn）減小，長度增加（jiā）的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按（àn）軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜（xié）軋。

 

縱軋:就是金（jīn）屬在兩（liǎng）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：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺（luó）旋運動，軋（zhá）件與軋輥軸線非特角。

 

應用：

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

 

（3）擠壓（yā）

 

擠壓（yā）：坯（pī）料在三向不均勻壓應力作用下（xià），從模具的（de）孔口（kǒu）或縫隙擠出使之橫截麵積減小（xiǎo）長度增加，成為（wéi）所需製品（pǐn）的加工方法（fǎ）叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準（zhǔn）備→鑄棒加熱→擠壓（yā）→拉伸（shēn）扭擰校直（zhí）→鋸切（定尺（chǐ））→取（qǔ）樣檢查→人工時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品（pǐn）規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺（chǐ）寸精度高，表麵質量好；

4、設備投（tóu）資少，廠房麵積小（xiǎo），易實現自（zì）動化生產。

 

缺點：

1、幾何（hé）廢料（liào）損失大；

2、金屬（shǔ）流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助（zhù）時間長；

4、工具損耗（hào）大，成（chéng）本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造（zào）長杆、深孔、薄壁、異型斷（duàn）麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用外力作用於被拉金（jīn）屬的（de）前端，將（jiāng）金屬坯料從小於坯料（liào）斷麵的模孔中拉出，以獲得相應（yīng）的形狀（zhuàng）和尺寸的（de）製品的一種塑性加工（gōng）方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製（zhì）品。

 

缺點：

1. 道次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（shì）用範圍：拉拔是金屬（shǔ）管材、棒材、型材及線材的主要加工（gōng）方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓（yā）：是靠壓力機和模（mó）具對（duì）板材、帶材、管材（cái）和型材（cái）等（děng）施加外力，使之產生塑性變形或分離，從（cóng）而獲得所需形狀和尺寸（cùn）的工件（衝壓件）的成形加工方法。

 

技（jì）術特點：

1、可得到（dào）輕量、高剛性（xìng）之製品。

2、生產性良好，適合大（dà）量生產、成本低。

3、可得到品（pǐn）質均一的製品。，

4、材料利（lì）用率高、剪切性（xìng）及回收性良好 。

 

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（chéng）品。汽車的車（chē）身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐（lú）的汽（qì）包，容器（qì）的殼（ké）體，電機、電器的鐵芯矽鋼（gāng）片等都是衝壓加工的。儀器（qì）儀表（biǎo）、家（jiā）用電器、自行車（chē）、辦（bàn）公機械、生活器皿等產品（pǐn）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（máo）坯上切除多餘金屬層（céng）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（biǎo）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其他熱塑（sù）性材料如塑料的製造（zào）工藝及技術（shù）。

 

▌ 粉末冶金

 

粉末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬（shǔ）粉末與非金屬粉末的混合物）作（zuò）為原料（liào），經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各種類型（xíng）製品的工藝技術。

 

優點：

1、絕（jué）大多數難熔金屬及（jí）其化合物、假合金（jīn）、多孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節（jiē）約金屬，降低產品成本。

3、不（bú）會給材料任何汙染（rǎn），有可能製（zhì）取高純度的材料（liào）。

4、粉末冶金法能保證材料成（chéng）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（diǎn）：

1、在沒有批（pī）量的情況下要（yào）考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直接製成（chéng）多孔、半致（zhì）密或全致密材料和製品（pǐn），如含油軸承、齒（chǐ）輪、凸輪、導杆（gǎn）、刀具等。

 

▌ 金屬注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將（jiāng）金屬粉末（mò）與其粘結劑的增塑混合（hé）料注射（shè）於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結劑進行混合，然後將混合料進行製粒再注（zhù）射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特（tè）加工步驟（混合、成型、脫（tuō）脂和燒結（jié））來實現零部件的生產，針對產品特性（xìng）決定是否需要（yào）進行表（biǎo）麵處理。

 

 

 

技術特點：

1、一次成型（xíng）負責（zé）零件（jiàn）；

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、對模具材料要求低（dī）。

 

技術核心：

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

 

▌ 金屬半（bàn）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，顯著提高質量和可靠性；

2、成型（xíng）溫度比全液態成型溫度低，大大減少對模具的（de）熱衝擊（jī）；

3、能製（zhì）造常規液態（tài）成型方法不（bú）可能製造的合金（jīn）；

 

應用：

目前已（yǐ）成功（gōng）用於主缸、轉向係統零件（jiàn）、搖臂（bì）、發動機活塞、輪轂、傳動（dòng）係統零（líng）件、燃油係統零件和（hé）空調零件等製造等航空、電子以及消（xiāo）費（fèi）品等方麵。