各種金屬材料成形工藝，還有比這更齊全的（de）嗎？

　　

材料成形方法是零件設計的重要內容，也是（shì）製造者們極度關心的問題，更是材（cái）料加工過程（chéng）中的關鍵因素，今天就（jiù）帶大家來看看金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

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

 

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生（shēng）產形狀（zhuàng）任意（yì）複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合（hé）金種類不受限製，鑄（zhù）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（gāo）、表麵質量較（jiào）低、勞動條（tiáo）件差。

 

鑄（zhù）造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中生產鑄（zhù）件的鑄造（zào）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。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於製成（chéng）形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成（chéng）本低；

3、對（duì）於某些塑性很差的材料，如鑄鐵（tiě）等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的成形（xíng）工藝。

 

應（yīng）用：汽車的（de）發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造（zào）(investmentcasting)

 

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

 

工藝流程：

 

熔模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度（dù）高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合（hé）金不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用：適用於生（shēng）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（de）葉片等（děng）。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利（lì）用高壓將金屬液高速壓入一（yī）精密金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而（ér）形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點（diǎn）：

1、壓鑄時金（jīn）屬液體承受壓力高，流速快

2、產品質量（liàng）好，尺寸（cùn）穩定，互（hù）換性好；

3、生產效率高（gāo），壓鑄模使用（yòng）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（xiǎo）的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及（jí）有震動的情況下（xià）工作；

3、高（gāo）熔點（diǎn）合（hé）金壓鑄時，鑄型壽（shòu）命低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄（zhù）件最先應用在汽車工業和儀表（biǎo）工業，後來逐步擴大到各個行業，如農（nóng）業機（jī）械、機床工業、電子工業（yè）、國防工業、計算機、醫療（liáo）器械、鍾表、照相（xiàng）機和日用五金等多個（gè）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（yǐ）形成鑄件的方法.。

 

工藝流程：

 

技術特點：

1、澆（jiāo）注時的壓力和速度可以調節（jiē），故可適用於各（gè）種不同鑄型（如金屬型（xíng）、砂型等），鑄造各（gè）種合金及（jí）各種大（dà）小的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬（shǔ）液（yè）充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對型壁（bì）和型芯的（de）衝刷，提高了鑄件的合格率；

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

4、省（shěng）去補縮（suō）冒口（kǒu），金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動（dòng）強度低，勞動（dòng）條件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

 

應用：以傳統產品為主（zhǔ）（氣缸頭、輪轂、氣缸架等（děng））。

 

（5）離心鑄造（zào）(centrifugal casting)

 

離（lí）心鑄（zhù）造：是（shì）將金屬液（yè）澆入旋轉（zhuǎn）的鑄型中，在離（lí）心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

 

工（gōng）藝流程：

 

優（yōu）點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係（xì）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，故在生產長管形鑄件時（shí）可大幅度地改善金屬充型（xíng）能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾（jiá）渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於（yú）製造筒、套類（lèi）複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用（yòng）於生產異形鑄件時有一定的局限性；

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。

 

應用：

離（lí）心鑄（zhù）造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車（chē）等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸（zhóu）套等鑄（zhù）件的生產最（zuì）為（wéi）普遍。

 

（6）金（jīn）屬（shǔ）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型並在型中冷卻凝固（gù）而（ér）獲得鑄件的一（yī）種成（chéng）型方法。

 

工（gōng）藝流程：

 

優點:

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

2、能獲得較高尺寸精度和（hé）較低表麵粗糙（cāo）度值的鑄（zhù）件，並且質（zhì）量穩定性好。

3、因不用和很少用砂芯（xīn），改善環境、減少粉塵和有害氣體、降低（dī）勞（láo）動強（qiáng）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（shēng）的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容（róng）易產生裂紋；

3、金屬型製造周期較長，成本（běn）較高。因此隻有在（zài）大量成批生產時，才能顯示出好的經濟效果。

 

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，也適合於生產鋼鐵（tiě）金屬的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄（zhù）造：通過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（de）氣孔和溶（róng）解氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵（miàn）質量的先進壓鑄（zhù）工（gōng）藝。

 

工（gōng）藝流程：

 

優點：

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

2、減少型腔的反壓力，可使用（yòng）較低（dī）的比壓及鑄造性能較差（chà）的合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填條（tiáo）件，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封結構（gòu）複雜，製（zhì）造及安裝較困難，因而成本（běn）較（jiào）高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠（jǐ）壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使（shǐ）液態或（huò）半固態金屬在高壓下凝固、流動（dòng）成形，直接獲得（dé）製件或毛坯的方法。它（tā）具有液態金屬利用率高、工（gōng）序簡化（huà）和質量穩定等優點（diǎn），是一種節能型的、具有潛在應用前景的（de）金屬成形技（jì）術。

 

工藝流程：

 

直接擠壓鑄造：噴塗料（liào）、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛（máo）坯脫模、複位；

 

間（jiān）接擠壓（yā）鑄造：噴塗料、合模、給料、充型、加壓、保壓（yā）、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特點：

1、可消除內部的氣（qì）孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度（dù）低，尺（chǐ）寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動（dòng）化。

 

應用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消（xiāo）失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相（xiàng）似的石蠟或（huò）泡沫模（mó）型（xíng）粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹（gàn）石英砂中振動造型，在負壓下澆（jiāo）注，使模型氣化，液（yè）體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的（de）新型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆（jiāo）注→落砂→清理

 

技術特點：

1、鑄件精度高（gāo），無砂芯，減少了加工時間；

2、無（wú）分（fèn）型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降（jiàng）低投資和（hé）生產成本。

 

應（yīng）用：

適合成產結構（gòu）複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產（chǎn）批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連（lián）續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一（yī）種先進（jìn）的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做（zuò）結晶器（qì）的特（tè）殊（shū）金屬型中（zhōng），凝（níng）固（結殼）了的（de）鑄件，連續不（bú）斷地從結晶器的另一端拉（lā）出，它可獲得任意長或（huò）特定（dìng）的長度的鑄件。

 

工藝流程：

 

技術特點：

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

2、節約金（jīn）屬，提高收得率；

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

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自動化，提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造（zào）法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄（zhù）件（jiàn），如鑄錠、板坯、棒坯、管子等（děng）。

▌ 塑性成（chéng）形

 

塑性成形：就是利用（yòng）材（cái）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法。它的種（zhǒng）類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠（jǐ）壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛（duàn）造：是一種利用鍛壓機械對金（jīn）屬坯料施加壓力（lì），使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成形（xíng）機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛（duàn）造。

 

自由鍛造（zào）：一般（bān）是在錘鍛或者水壓（yā）機上，利（lì）用簡單的工具將金屬錠或者塊（kuài）料錘成所需要形狀和尺寸的加工（gōng）方法。

 

模鍛：是在模鍛（duàn）錘或者熱模鍛壓（yā）力機上利用模具（jù）來成形的。

 

碾環（huán）：指通過專用設（shè）備碾環機生產不同直徑的環形零件，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、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造（zào）方式，這些方式都比較適用於生（shēng）產某些特殊形狀的零件。

 

工藝流（liú）程：鍛坯加（jiā）熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝（chōng）孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正（zhèng）→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能（néng）承受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他方麵的力學性能也（yě）都比鑄件高甚至（zhì）比軋件高。

2、節約（yuē）原（yuán）材（cái）料，還能（néng）縮短（duǎn）加工工時。

3、生產效（xiào）率（lǜ）高例。

4、自由鍛造適合於單件小批量生產，靈活性（xìng）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，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖（tuō）拉機的曲軸、連杆等。

 

（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（suō）成型軋（zhá）製使材（cái）料截麵減小，長度增（zēng）加的壓力加工方法。

 

軋（zhá）製分（fèn）類：

按軋件運動分有：縱軋（zhá）、橫軋、斜軋（zhá）。

 

縱軋:就是金（jīn）屬在兩（liǎng）個旋轉方向相反的軋（zhá）輥之間通過（guò），並在其間產生塑性變形（xíng）的過程。

橫軋：軋（zhá）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，軋件與軋輥軸線非特角。

 

工藝流程：

 

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）向不均勻壓應力作用下，從模（mó）具的孔口或縫隙擠出使之橫截（jié）麵積減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的（de）這種加工叫擠壓成型。

 

工（gōng）藝流（liú）程：

擠壓前準備→鑄（zhù）棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查（chá）→人工時效→包裝入庫

 

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種（zhǒng）多；

2、生產靈活性大，適合小批量（liàng）生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小（xiǎo），易實現自動（dòng）化生產。

 

缺點：

1、幾何（hé）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（zhǎng）；

4、工（gōng）具損耗大（dà），成本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造長杆、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（qián）端，將金屬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製品的一種塑性加工方法。

 

優點（diǎn）：

1. 尺寸精確，表麵（miàn）光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品（pǐn）。

 

缺點：

1. 道（dào）次（cì）變形（xíng）量與兩次（cì）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、型材及線材的主要加（jiā）工方法。

 

（5）衝壓

 

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

 

技術特（tè）點：

1、可得到輕量（liàng）、高（gāo）剛性之製（zhì）品。

2、生產性良（liáng）好，適合大量生產、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（shì）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（zhì）成成品。汽車的車身、底（dǐ）盤（pán）、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（qì）儀表、家用電器（qì）、自行車、辦公機械（xiè）、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（jiàn）生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚（hòu）度，使之或者圖紙要求的尺寸（cùn）精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的加工過程。

 

常（cháng）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（wēn）或者高壓（yā）的方式接（jiē）合金屬或其他熱塑性材（cái）料（liào）如塑料（liào）的製造工藝及技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉末冶（yě）金：是製取（qǔ）金屬或用金屬粉末（或金屬粉（fěn）末與非金屬粉末的混合物）作（zuò）為原（yuán）料，經過成形和燒（shāo）結，製造金屬材料、複合（hé）材料以及各種類（lèi）型製品的工藝（yì）技術。

 

工藝基本流程：

 

優點（diǎn）：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物（wù）、假（jiǎ）合金、多孔材料隻能（néng）用（yòng）粉末（mò）冶金方法來（lái）製造。

2、節約金屬，降低產品成（chéng）本。

3、不（bú）會給材料（liào）任何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金（jīn）法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末（mò）冶金適宜於（yú）生產同一形（xíng）狀而數量多的產（chǎn）品，能大大降低生產成本。

 

缺點：

1、在沒（méi）有批量的情況下要考慮 零件的大小。

2、模（mó）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（jì）術（shù）可以直（zhí）接製成多（duō）孔、半致密（mì）或（huò）全致密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

      

▌ 金屬注射成型        

 

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

 

MIM工（gōng）藝流（liú）程：

 

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

 

技術特點：

1、一次成型負（fù）責零（líng）件；

2、製件表麵質量好、廢品率（lǜ）低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料要求低。

 

技術核心：

粘接劑是MIM技（jì）術的（de）核心隻有加入一定量的（de）粘接劑，粉末才具有增強流動性以適（shì）合注射成型（xíng）和維持（chí）坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型          

         

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

 

半固態成型可分為（wéi）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（xíng）缺陷，顯著（zhe）提高質量和可靠性；

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

3、能（néng）製造常規液態成型方法不可能製造（zào）的合金；

 

應用：

目（mù）前已成功用於主缸、轉（zhuǎn）向係統零件、搖（yáo）臂、發（fā）動機（jī）活塞、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、電子以及消費品等方麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打印：是快速成（chéng）型技術的一種，它是一種以（yǐ）數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合（hé）材料，通過逐層打印的（de）方（fāng）式（shì）來構造物（wù）體的技術。