各種金屬材料成形工藝，還有比這更齊全的嗎？

　　

材料成形方法是零件設計的（de）重要內（nèi）容，也是製造者們極度關心的問題，更是材料加工過（guò）程中的關鍵因素，今天就帶大家來看看金屬成（chéng）形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相（xiàng）適應的（de）鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以（yǐ）獲得毛坯或零件的（de）生產方法（fǎ），通常稱為金屬液態成形或鑄造（zào）。

 

工藝流（liú）程：液體金屬（shǔ）→充型→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生產形狀任意複雜（zá）的製件，特別是內腔形狀複（fù）雜的製件。

2、適應性強，合金種類（lèi）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（róng），設備投資低。

4、廢品（pǐn）率高、表麵質量較低、勞動條件（jiàn）差。

 

鑄造（zào）分類（lèi） ：

 

（1）砂（shā）型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中（zhōng）生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金（jīn）鑄件都（dōu）可用砂型鑄造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具（jù）有複雜內腔的（de）毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於（yú）某些塑性很差的材料，如鑄鐵等（děng），砂型（xíng）鑄造是製（zhì）造其零（líng）件或，毛坯的唯一的成形工藝。

 

應用：汽車的（de）發（fā）動機氣缸體、氣缸蓋、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（mó）樣表麵包覆若幹（gàn）層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排出型殼（ké），從而獲得無分型麵的鑄型，經（jīng）高（gāo）溫焙燒後即可填砂澆注（zhù）的（de）鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程（chéng）：

 

熔模鑄造工藝流（liú）程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何（hé）精度（dù）高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製（zhì）。

 

缺（quē）點：工序繁雜，費用較高

 

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（jī）的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓（yā）將（jiāng）金屬液高（gāo）速壓入一精密金屬模具型腔內（nèi），金屬液在壓力作用（yòng）下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬（shǔ）液（yè）體承受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率（lǜ）高，壓鑄模使（shǐ）用次（cì）數多；

4、適（shì）合大批大量生產（chǎn），經濟（jì）效益好。

 

缺點：

1、鑄（zhù）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（dòng）的情況下（xià）工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽（shòu）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（zhú）步擴大到各個行業，如農業機械、機床工業（yè）、電子工業、國防工業、計算機、醫（yī）療器械（xiè）、鍾（zhōng）表、照相（xiàng）機和日用（yòng）五金等多（duō）個行業（yè）。

 

（4）低（dī）壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄（zhù）造（zào）：是（shì）指使液體（tǐ）金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填（tián）鑄型，並在壓力下結晶以形成鑄件的方法.。

 

工藝（yì）流程：

 

技術特點：

1、澆注（zhù）時的（de）壓力和速度可以調節，故（gù）可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

2、采（cǎi）用（yòng）底注式（shì）充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避（bì）免卷入氣體（tǐ）及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合（hé）格率；

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

4、省去補縮（suō）冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現（xiàn）機械化和自動化。

 

應用：以傳統產品為主（氣缸（gāng）頭、輪轂、氣缸架（jià）等（děng））。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

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

 

工藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統（tǒng）的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在生產長（zhǎng）管（guǎn）形鑄件時可大幅度地改（gǎi）善金屬充型能力；

3、鑄件致（zhì）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（yòng）於生產異形鑄件時有（yǒu）一定的局限（xiàn）性；

2、鑄件內孔直徑不（bú）準確，內孔表麵（miàn）比較粗（cū）糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比（bǐ）重偏析（xī）。

 

應用：

離心鑄造最早用於（yú）生（shēng）產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航（háng）空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及（jí）非（fēi）鐵碳合金鑄件。其中尤（yóu）以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

 

（6）金（jīn）屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型（xíng）鑄造：指液態金屬在重力作用下充填金屬鑄（zhù）型並在（zài）型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

 

工藝（yì）流程：

 

優點:

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

2、能獲（huò）得較高尺寸精度和較低表麵（miàn）粗糙度值的鑄件，並且質量（liàng）穩（wěn）定性好。

3、因不用和很少用砂（shā）芯，改善環境、減少粉塵和有害氣（qì）體、降低勞動強度。

 

缺點：

1、金屬型本（běn）身無透氣性，必須采用一定的措施導出型腔中的（de）空氣和（hé）砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固（gù）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，才能顯示出（chū）好的經濟效果。

 

應用：

金（jīn）屬型鑄造既適用於大批量生產形狀複雜的（de）鋁（lǚ）合金、鎂（měi）合金等（děng）非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄（zhù）錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造（zào）：通（tōng）過在壓鑄過程中抽除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，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

 

工藝流程：

 

優點：

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

2、減少型腔的反（fǎn）壓力，可使用較（jiào）低（dī）的比壓及（jí）鑄造性能（néng）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，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜，製（zhì）造及安裝較困難，因而成（chéng）本（běn）較高;

2、 真空壓鑄法如（rú）控製不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠（jǐ）壓鑄造（zào）(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液態或半固態（tài）金屬在高壓下凝固、流動（dòng）成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具（jù）有液態（tài）金屬（shǔ）利用率高、工（gōng）序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有（yǒu）潛（qián）在應用前景的金屬成形技術。

 

工藝流程：

 

直（zhí）接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓（yā）、泄壓，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、保壓、泄壓，分模（mó）、毛坯脫（tuō）模、複位。

 

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等（děng）缺陷；

2、表麵（miàn）粗（cū）糙度低，尺（chǐ）寸精度高；

3、可防（fáng）止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現（xiàn）機械化、自（zì）動化。

 

應用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金（jīn）、銅合金、球墨鑄鐵等（děng）

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱（chēng）實型鑄造）：是（shì）將與鑄件尺寸（cùn）形狀相似的石（shí）蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造（zào）型，在（zài）負壓下（xià）澆注，使模（mó）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（fāng）法。

 

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清（qīng）理

 

技術特點：

1、鑄件精（jīng）度高，無砂芯（xīn），減（jiǎn）少了加工時間；

2、無分（fèn）型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無（wú）汙染；

4、降（jiàng）低投資和生產成本。

 

應用：

適合成產結構複雜的各種大小較（jiào）精密鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發動（dòng）機箱體、高錳（měng）鋼彎管等（děng）。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種（zhǒng）叫做結（jié）晶器的特殊（shū）金屬（shǔ）型中，凝（níng）固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

 

工藝流程：

 

技（jì）術特（tè）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、節約金屬，提高（gāo）收得率；

3、簡化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動強度；所需（xū）生產（chǎn）麵積也大為減（jiǎn）少；

4、連續鑄造生產易於（yú）實現機械化（huà）和自動化，提高生產效率。

 

應用：

用連（lián）續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷（duàn）麵形狀不變的長鑄件（jiàn），如鑄錠、板（bǎn）坯、棒坯、管子等（děng）。

▌ 塑性成形

 

塑性成形（xíng）：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少切削或無切削的工藝方（fāng）法。它的種類有（yǒu）很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓（yā）等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金屬坯（pī）料施加壓力（lì），使其產（chǎn）生塑性變形以獲得具（jù）有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方（fāng）法。

 

根據成形（xíng）機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機上（shàng），利用簡單的工具將金屬（shǔ）錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸（cùn）的加工方法。

 

模（mó）鍛：是在模鍛（duàn）錘或者熱模鍛壓力機上（shàng）利用模具來成形的。

 

碾環：指通過專（zhuān）用設備碾環機生產不（bú）同直徑的環形（xíng）零件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪（lún）形零件。

 

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

 

工藝流程（chéng）：鍛坯加（jiā）熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正（zhèng）→中間檢驗（yàn）→鍛件熱處理→清理→矯正→檢（jiǎn）查

 

技（jì）術特點：

1、鍛件質（zhì）量比鑄（zhù）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（shèn）至比軋件高。

2、節約（yuē）原材料，還能縮短（duǎn）加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批（pī）量生產，靈活性比較（jiào）大。

 

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪（lún）發電機組的（de）轉子、葉（yè）輪（lún）、護環，巨大的（de）水壓機工作缸和（hé）立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過（guò）一對旋轉軋輥的間隙（各（gè）種形（xíng）狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度增加（jiā）的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按軋件運動分（fèn）有（yǒu）：縱（zòng）軋、橫軋（zhá）、斜軋。

 

縱軋（zhá）:就是金（jīn）屬在兩個旋轉方向相（xiàng）反的軋輥之間通（tōng）過（guò），並在其間產生塑性（xìng）變形的過（guò）程。

橫軋：軋件變形後（hòu）運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角（jiǎo）。

 

工藝流程：

 

應用：

主要用在金屬材料（liào）型材（cái），板，管材等 ，還有一（yī）些非金屬材料比如（rú）塑料製品及玻璃製品（pǐn）。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三向不（bú）均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠（jǐ）出使之橫截（jié）麵積減小長度增加，成為所需製品（pǐn）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（shēn）扭擰（nǐng）校直→鋸（jù）切（定尺）→取（qǔ）樣檢查→人工時效→包裝入庫

 

優點：

1、生產範圍廣（guǎng），產品規格、品種多；

2、生產靈活性（xìng）大，適（shì）合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

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

 

缺（quē）點：

1、幾何廢料損（sǔn）失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓（yā）速度低，輔助時間長；

4、工具損（sǔn）耗大，成本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造長杆、深（shēn）孔（kǒng）、薄壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉（lā）拔

 

拉拔：用（yòng）外力作用（yòng）於（yú）被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於（yú）坯料斷麵的模（mó）孔中（zhōng）拉出，以獲得相應的（de）形狀和（hé）尺寸的製品的一種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光（guāng）潔；

2. 工具、設備簡（jiǎn）單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品。

 

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。

 

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線（xiàn）材的（de）主要（yào）加工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓（yā）：是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（shēng）塑性變形（xíng）或（huò）分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方（fāng）法。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高（gāo）剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量生（shēng）產、成本低。

3、可得（dé）到品（pǐn）質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

 

適用範圍：

全（quán）世界的鋼材中，有60～70%是板材，其（qí）中大部分經過衝壓製成成（chéng）品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電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、生活器皿等（děng）產品中，也有大（dà）量衝（chōng）壓件。

 

▌ 機加工        

 

機加工：是在（zài）在（zài）零件生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度（dù），使（shǐ）之或者圖紙要求（qiú）的尺寸（cùn）精度、形狀（zhuàng）和位置相互精度、表（biǎo）麵（miàn）質量等（děng）技術要求的（de）加工過程。

 

常用機加工方法：

    

▌ 焊接        

 

焊接：也稱作熔（róng）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（tā）熱塑性（xìng）材料如塑料的製造（zào）工藝及技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末（mò）冶金        

 

粉（fěn）末冶金（jīn）：是（shì）製取金（jīn）屬（shǔ）或用金屬粉末（mò）（或金（jīn）屬粉末與非金屬粉末的混合物）作（zuò）為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料（liào）以及各種類型製品（pǐn）的工（gōng）藝技（jì）術。

 

工藝基本流程：

 

優點：

1、絕大多數難熔（róng）金屬及其化合物（wù）、假（jiǎ）合金、多（duō）孔材料隻（zhī）能用粉末冶金方法來製造（zào）。

2、節約（yuē）金屬，降低產品成本。

3、不會給（gěi）材料（liào）任何汙（wū）染，有可能製取高純度的材料。

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（chǎn）同一形狀而數量多的（de）產品，能大（dà）大降低生產成本。

 

缺點：

1、在（zài）沒有批量的情況下要考慮 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：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半致密或全致密材料和（hé）製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆（gǎn）、刀具等。

      

▌ 金屬（shǔ）注射成型（xíng）        

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將金（jīn）屬（shǔ）粉末與其粘（zhān）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（xuǎn）粉末與粘結劑進行混合，然後將混合（hé）料進行製粒再注射成形所需要的形狀（zhuàng）。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混（hún）合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針（zhēn）對產品特性（xìng）決定（dìng）是否需（xū）要進行表（biǎo）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（dòng）化；

3、對模具材料要求（qiú）低。

 

技術核心：

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

 

▌ 金屬（shǔ）半固（gù）態成型          

         

半固態（tài）成型：利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的（de）流變性和攪熔性（xìng）來控製鑄件的質量。

 

半固態成型可分為流變成型和觸變成型。

 

(1)流變成（chéng）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、成型溫度比全液態成型溫度低，大大減少對模具（jù）的（de）熱衝擊（jī）；

3、能製造常規液態成型方法不可能（néng）製造的合金（jīn）；

 

應用：

目前已成功用（yòng）於主缸、轉向（xiàng）係統（tǒng）零件、搖臂、發（fā）動機活塞、輪（lún）轂、傳動係統零件、燃油（yóu）係統零件和空調零件等（děng）製造等航空、電子以及消費品（pǐn）等（děng）方麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打印：是快速成型技（jì）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料（liào），通過逐層打印的方式來構造物體（tǐ）的技術。