​各種金屬材料的成（chéng）形工藝大全

　　
材料成形方法是零（líng）件設（shè）計的重要內容，也是製造者們（men）極度（dù）關心的問題，更是材料加工（gōng）過程中的關鍵因素（sù），今（jīn）天就帶大家來看看各種（zhǒng）金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金（jīn）屬（shǔ）澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱（chēng）為金（jīn）屬液態成形或鑄造。

 

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（jīn）種類不受限製，鑄件（jiàn）大小幾乎不受限製。

3、材料（liào）來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率高（gāo）、表麵質量較（jiào）低、勞動條件（jiàn）差。

 

鑄造分類（lèi） ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂（shā）型中生產鑄（zhù）件的鑄造方法（fǎ）。鋼、鐵（tiě）和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（zào）工藝流程

 

技術（shù）特點：

1、適合於製成（chéng）形狀複雜，特別是具（jù）有複雜內腔的毛坯（pī）；

2、適（shì）應（yīng）性廣，成本（běn）低；

3、對於某些（xiē）塑性很差的材料，如（rú）鑄鐵等（děng），砂型（xíng）鑄造是製造（zào）其零件或，毛坯（pī）的唯（wéi）一的成形工（gōng）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（róng）模（mó）鑄造（zào）：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（ké），再（zài）將（jiāng）模樣熔化排出（chū）型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填（tián）砂澆注的鑄造方案。常（cháng）稱為“失蠟鑄造”。

 

工（gōng）藝流程：

熔模鑄造（zào）工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表（biǎo）麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外（wài）型複雜的（de）鑄件，且鑄造的合金不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用：適（shì）用於生產形狀複雜、精度（dù）要求高、或很難進（jìn）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（zào）(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓入一精密（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（chéng）：

 

優點（diǎn）：

1、壓鑄時金屬液體（tǐ）承受（shòu）壓力高，流速快

2、產品質量好，尺（chǐ）寸穩定，互換性好；

3、生產（chǎn）效率高，壓鑄模（mó）使用次數多；

4、適（shì）合大批大量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄（zhù）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（diǎn）合金壓鑄時（shí），鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄（zhù）件最先應（yīng）用在汽車工業和（hé）儀表工業，後來逐步擴大到各個行業，如農業機械、機床工（gōng）業、電子工業、國防工業、計算機（jī）、醫療器械、鍾表、照相（xiàng）機和（hé）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（shǔ）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（zhù）件的方法.。

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故可適用於各種（zhǒng）不（bú）同鑄型（xíng）（如（rú）金屬型、砂型等），鑄造各種（zhǒng）合（hé）金及各種大小的鑄件（jiàn）；

2、采用底注式充型，金屬液充型平穩（wěn），無飛濺現象，可避免卷入氣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），鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬（shǔ）利用率提高到（dào）90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設（shè）備簡易，易實現機（jī）械化和自動化。

 

應用（yòng）：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

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

 

優點：

1、幾乎不存（cún）在（zài）澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中（zhōng）空（kōng）鑄件時可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅（fú）度地改善金屬充型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔（kǒng）、夾渣（zhā）等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套（tào）類複合金（jīn）屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異（yì）形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件（jiàn）內孔直徑不準確，內孔表麵（miàn）比較粗糙，質（zhì）量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產（chǎn）生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦（kuàng）山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等（děng）行業中均采（cǎi）用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合（hé）金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄（zhù）件（jiàn）的生產最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指（zhǐ）液態金屬在重力作用下充填（tián）金屬鑄型並在型（xíng）中冷卻凝固而獲（huò）得鑄件的一種成型方法（fǎ）。

 

優點:

1、金屬型的熱導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組織致密（mì），力學（xué）性能（néng）比砂型鑄（zhù）件高15%左右。

2、能獲得較高尺（chǐ）寸精度和較（jiào）低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好（hǎo）。

3、因不用（yòng）和很少用砂芯（xīn），改善環境、減少粉塵和有（yǒu）害氣體、降低勞動強度。

 

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（hé）砂芯所產生的氣體；

2、金屬（shǔ）型（xíng）無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期較（jiào）長，成本較高（gāo）。因此（cǐ）隻有在大（dà）量成批生產時，才能顯（xiǎn）示出好的經濟效（xiào）果。

 

應用：

金屬型鑄造（zào）既適用於大批量生（shēng）產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等（děng）非鐵（tiě）合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金（jīn）屬的鑄件、鑄錠（dìng）等。

 

（7）真（zhēn）空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通（tōng）過在壓鑄（zhù）過（guò）程中（zhōng）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（jiě）氣體，從而（ér）提高（gāo）壓（yā）鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

 

優點：

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

2、減少型腔的（de）反（fǎn）壓力，可使用較低的比壓及鑄造（zào）性能較差的合金（jīn），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（shǐ）液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接（jiē）獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化（huà）和（hé）質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景（jǐng）的金屬（shǔ）成形技術。

 

直接擠壓鑄（zhù）造：噴塗料、澆合金、合（hé）模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模（mó）、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、毛坯（pī）脫模、複位。

 

技（jì）術特點：

1、可消（xiāo）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（fáng）止鑄造裂紋的產生；

4、便於（yú）實（shí）現機械化、自動化。

 

應用：可用於生（shēng）產各種類型的合金，如鋁（lǚ）合金（jīn）、鋅合（hé）金（jīn）、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺（chǐ）寸形（xíng）狀相似的石蠟或泡沫模型（xíng）粘結（jié）組合成模（mó）型簇，刷塗耐火（huǒ）塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使（shǐ）模型氣化，液體金屬占據模型位置（zhì），凝固冷卻後形成鑄件（jiàn）的新（xīn）型鑄造方法。

 

工藝流（liú）程：預（yù）發泡（pào）→發泡成型（xíng）→浸塗料→烘幹（gàn）→造型→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；

2、無（wú）分型麵（miàn），設計靈活，自由度高；

3、清（qīng）潔生產，無汙染；

4、降低投資和生（shēng）產成本。

 

應用：

適合成產結構複雜的各種（zhǒng）大小較精密鑄件，合（hé）金（jīn）種類不限（xiàn），生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續（xù）鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原理（lǐ）是將熔融的金（jīn）屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊（shū）金屬（shǔ）型中（zhōng），凝固（gù）（結殼）了的鑄（zhù）件，連續（xù）不斷地從結晶器的另一端拉出，它可（kě）獲得任意長或特定的長度的鑄件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷（lěng）卻，結晶致密（mì），組織均（jun1）勻，機械性（xìng）能較好；

2、節約金屬，提高（gāo）收得率；

3、簡化了（le）工（gōng）序，免除造型及其（qí）它工序，因而減輕了勞動強度；所需生產麵積也（yě）大為減少；

4、連續鑄造生產易於實（shí）現機械化和自動（dòng）化，提高生（shēng）產效率。

 

應用（yòng）：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金（jīn）、鋁合金、鎂（měi）合金等斷（duàn）麵（miàn）形狀不變的長鑄件，如（rú）鑄錠（dìng）、板坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利用材料的塑（sù）性，在工（gōng）具及模具的外力作用下來（lái）加工製（zhì）件（jiàn）的少切（qiē）削或無切削的工藝方法。它（tā）的種類有很多，主要包（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（jīn）屬坯料施加壓力，使其（qí）產（chǎn）生（shēng）塑性變形以獲得具有一定機（jī）械（xiè）性能、一定（dìng）形（xíng）狀和尺寸（cùn）鍛件的加工方（fāng）法。

 

根據（jù）成形機理，鍛造可分為自（zì）由鍛、模鍛、碾環、特殊（shū）鍛造。

 

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機上，利用（yòng）簡（jiǎn）單的工具將（jiāng）金屬錠（dìng）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（mó）鍛壓力機上利用模（mó）具來成形的。

 

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

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋（zhá）、徑（jìng）向鍛造、液態模鍛等鍛造方式（shì），這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（gǔn）鍛備（bèi）坯（pī）→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正（zhèng）→中間檢驗→鍛件（jiàn）熱處理（lǐ）→清理→矯（jiǎo）正→檢查

 

技術（shù）特點：

1、鍛件（jiàn）質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他方麵的力學（xué）性能也都比（bǐ）鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還（hái）能縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批量生產，靈活（huó）性比較大。

 

應用：

大型軋鋼機的軋輥（gǔn）、人字齒輪，汽輪發電（diàn）機組（zǔ）的（de）轉子、葉輪、護環，巨大的水壓（yā）機工作缸和立柱（zhù），機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等（děng）。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥（gǔn）的壓縮成（chéng）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：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方向相反的（de）軋輥之間通過，並在其（qí）間（jiān）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（fāng）向一致（zhì）。

斜軋：軋（zhá）件作螺旋運動，軋件與軋（zhá）輥（gǔn）軸線非特角。

 

應用：

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

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的（de）孔（kǒng）口（kǒu）或縫隙擠出使（shǐ）之（zhī）橫截（jié）麵（miàn）積減小長度（dù）增加，成為所需（xū）製品的（de）加工方法叫擠壓（yā），坯料的這種加工叫擠壓（yā）成型。

 

工藝（yì）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（jiǎn）查→人工時效→包（bāo）裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產（chǎn）靈活性大，適合小批量生產；

3、產（chǎn）品尺寸精度（dù）高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵（miàn）積小，易實現自動化生（shēng）產。

 

缺點：

1、幾（jǐ）何廢料損失大；

2、金屬（shǔ）流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高（gāo）。

 

生產適用範圍：主要用於製造長（zhǎng）杆、深孔、薄（báo）壁、異型（xíng）斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬（shǔ）坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的（de）製品的一種塑性加工（gōng）方（fāng）法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光（guāng）潔；

2. 工具、設備簡單；

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（cì）退火間的（de）總變形量有限；

2. 長度受限製（zhì）。

 

生（shēng）產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒（bàng）材（cái）、型材及線材的主要加工方（fāng）法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓力機和（hé）模具對板材、帶材、管材和型材等施加外（wài）力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得（dé）所需（xū）形狀和尺（chǐ）寸的工件（衝壓件）的成形加工方法。

 

技（jì）術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性（xìng）良（liáng）好，適合大量（liàng）生（shēng）產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪（jiǎn）切性及回收性良好 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經過（guò）衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油（yóu）箱、散熱（rè）器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器（qì）的鐵芯矽鋼片（piàn）等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用（yòng）電器、自（zì）行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 機加工

 

機加（jiā）工：是在在零件生產過程中，直接（jiē）用刀（dāo）具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺（chǐ）寸精度（dù）、形狀（zhuàng）和位（wèi）置相互精度、表麵質量等技術要求的加工過程。

 

常（cháng）用機（jī）加工方法：

 

▌ 焊接

 

焊接（jiē）：也稱作熔接,鎔（róng）接是一種以加熱、高（gāo）溫或者高壓的方式接（jiē）合（hé）金（jīn）屬或其他熱塑性材料如塑料的製造工藝及技術。

 

▌ 粉末冶金

 

粉末冶金：是製取金屬或用金（jīn）屬粉末（或（huò）金屬粉末與非金（jīn）屬（shǔ）粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各種類（lèi）型製品的工藝技術。

 

優點：

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

2、節約金屬（shǔ），降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能（néng）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同一形狀而數量（liàng）多的產品，能大大（dà）降低生產成本。

 

缺點：

1、在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。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以（yǐ）直接製成（chéng）多孔、半致密（mì）或全（quán）致密材（cái）料和製品，如含油軸承、齒輪、凸（tū）輪、導杆、刀具等。

 

▌ 金屬注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將金屬（shǔ）粉末與其粘結劑的（de）增塑（sù）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合，然後將混合料進（jìn）行製粒再注射成形所需要的形狀（zhuàng）。

 

MIM工藝（yì）流程：

 

MIM流（liú）程分為四個（gè）獨特加工步驟（混合、成（chéng）型、脫脂和燒結（jié））來實現零部件的（de）生產，針對產品特性決定是否需要進行表麵（miàn）處理（lǐ）。

 

 

 

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質（zhì）量好、廢品率低（dī）、生產效率（lǜ）高、易於實現自動（dòng）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（yī）定量的粘接劑，粉末才具有增強流動性以適（shì）合注射成型和維持坯塊的基本形狀（zhuàng）。

 

▌ 金屬半固態成型

 

半固態成型：利用非（fēi）枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡（jiǎn）稱SSM）獨有的流變性和攪熔性來控製鑄件（jiàn）的質量。

 

半固態成型可（kě）分為流變成型和觸變成型（xíng）。

 

(1)流變（biàn）成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（xíng）（Thixoforming）

 

技術特點（diǎn）：

1、減少液態成型缺陷，顯著提（tí）高質量（liàng）和可靠性；

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

3、能製造常（cháng）規液態（tài）成型方（fāng）法不可能製造（zào）的合金；

 

應用：

目前已（yǐ）成功（gōng）用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動（dòng）機活塞、輪轂、傳動係統零（líng）件、燃油係統零（líng）件和空（kōng）調零件等製造等航（háng）空、電子（zǐ）以及消費品等（děng）方麵。