​各種金屬材（cái）料的成形工藝大全

　　
材料（liào）成形方法是零件設計的重要（yào）內容，也是製造者們（men）極度關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵因素（sù），今天就帶大家來看看各種金屬成形工藝（yì）。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相（xiàng）適應的（de）鑄（zhù）型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，通（tōng）常稱為金屬液態成形（xíng）或鑄造。

 

工藝流程：液體（tǐ）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（tè）別是內（nèi）腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合（hé）金種類不受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資（zī）低（dī）。

4、廢品率（lǜ）高、表麵（miàn）質量較低、勞動條件差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的鑄造（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（huò）得（dé）。

 

工藝流程：

 

砂型（xíng）鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

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

 

應用：汽車的發動機（jī）氣缸體、氣（qì）缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔（róng）模鑄造（zào）：通（tōng）常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表麵包（bāo）覆若幹層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排出型（xíng）殼，從而獲得無分型（xíng）麵的鑄型，經高溫焙燒後即（jí）可填砂澆注的鑄造方（fāng）案。常稱為“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、表麵粗糙度（dù）高；

3、能夠鑄造外（wài）型複雜的（de）鑄件，且鑄造（zào）的合金不受限製。

 

缺點：工序繁雜（zá），費用較高

 

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或（huò）很（hěn）難進行其它加工的小型零件（jiàn），如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄（zhù）造(die casting)

 

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

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受（shòu）壓力高，流（liú）速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換性（xìng）好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多（duō）；

4、適合大批大（dà）量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑（sù）性低，不宜在衝擊載荷及有震動的情況下工作（zuò）；

3、高熔點合金壓鑄（zhù）時，鑄型（xíng）壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄件（jiàn）最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐（zhú）步擴大到各個行業，如（rú）農業機械、機床工業（yè）、電子工業、國防工業、計算機、醫療（liáo）器械、鍾表、照相機和日用五（wǔ）金等多個行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是指使液體金屬在較低壓力（lì）(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型（xíng），並在壓力下結晶以形成鑄件的方法.。

 

技術特點：

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

2、采用底注式充（chōng）型（xíng），金屬液充型平（píng）穩，無飛（fēi）濺現象（xiàng），可避免卷入氣體及對型壁和型芯的（de）衝（chōng）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（qīng）晰、表麵光（guāng）潔（jié），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，金屬利用率提高（gāo）到90～98%；

5、勞動（dòng）強度低，勞動條件好，設（shè）備簡（jiǎn）易（yì），易實（shí）現機械化和自動化。

 

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸（gāng）架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心（xīn）鑄造：是將金屬（shǔ）液澆入旋轉的鑄型中，在（zài）離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造（zào）方法。

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高（gāo）工藝出品率；

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

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）複合金屬鑄件。

 

缺點（diǎn）：

1、用於生產異形鑄件時有一定的局限性；

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

3、鑄件易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄（zhù）造最早（zǎo）用於生（shēng）產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽（qì）車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、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍（biàn）。

 

（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金屬鑄型並（bìng）在型中（zhōng）冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

 

優點:

1、金屬型（xíng）的熱導（dǎo）率（lǜ）和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組織致密，力學性能比砂（shā）型鑄件高15%左右。

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

3、因不用和很少用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害氣體、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（zhōng）的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬（shǔ）型無退讓性，鑄件凝固時容易產（chǎn）生（shēng）裂紋；

3、金屬型製造周期（qī）較長，成本較高。因此隻有在大量成批生產（chǎn）時，才能（néng）顯示出好的經濟效果。

 

應用：

金（jīn）屬型鑄造既適用於大批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合（hé）金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合（hé）於生產鋼鐵金（jīn）屬的（de）鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓（yā）鑄過程中抽除壓鑄模具型腔（qiāng）內的（de）氣體而消除或顯著減（jiǎn）少壓鑄件內的（de）氣孔和溶解氣體，從而提（tí）高壓鑄件力學性能和表麵（miàn）質量的先進壓鑄工藝。

 

優點：

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

2、減少（shǎo）型腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造（zào）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（jiàn），可（kě）壓鑄較薄的鑄件;

 

缺（quē）點：

1、模具密封結構複雜，製（zhì）造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓（yā）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（jīn）屬在高壓下凝固、流動成形（xíng），直接（jiē）獲得（dé）製件或毛坯的方法。它具有液態金（jīn）屬（shǔ）利用率（lǜ）高、工序簡化和質量（liàng）穩定（dìng）等優點，是一種節能型的、具有潛在（zài）應用前景的金屬成（chéng）形技術。

 

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

 

間接擠壓（yā）鑄造：噴塗料、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄（xiè）壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特點：

1、可消除內（nèi）部的氣孔、縮（suō）孔和（hé）縮鬆（sōng）等缺陷（xiàn）；

2、表（biǎo）麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

 

應用：可用於生產（chǎn）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（zhuàng）相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇（cù），刷塗（tú）耐（nài）火塗料並烘幹後，埋在幹石英（yīng）砂中（zhōng）振動造型，在負壓下澆注，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（jiàn）的新型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡→發泡成型（xíng）→浸塗料→烘幹→造（zào）型→澆注→落（luò）砂→清理

 

 

 

技（jì）術特點：

1、鑄（zhù）件精（jīng）度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生（shēng）產，無汙染；

4、降低（dī）投資和生產成本。

 

應用（yòng）：

適合（hé）成產結構複雜的（de）各種大小較（jiào）精密（mì）鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如（rú）灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管（guǎn）等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先進的鑄造（zào）方法，其原理是（shì）將熔（róng）融的金屬（shǔ），不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金（jīn）屬型中，凝固（結殼）了（le）的鑄件（jiàn），連（lián）續不斷地從結晶（jīng）器的另一（yī）端拉出，它可獲（huò）得任意長或特定的長度的鑄件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶（jīng）致密，組織均勻，機械（xiè）性能較好；

2、節約（yuē）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（dù）；所需生產麵積也大為減少；

4、連續鑄造（zào）生產易於實現（xiàn）機械化和自動化，提（tí）高生產效（xiào）率。

 

應用（yòng）：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長（zhǎng）鑄件，如鑄錠（dìng）、板坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是（shì）利用材料（liào）的塑性，在工具及模具的外力作用下來加（jiā）工製（zhì）件的少（shǎo）切削或無切削的工藝方法。它（tā）的種類有很多，主要包括（kuò）鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一（yī）種利用（yòng）鍛壓機械對金屬坯料施加（jiā）壓力，使其產生塑性變（biàn）形以獲得具有（yǒu）一（yī）定（dìng）機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

根（gēn）據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環（huán）、特殊鍛造。

 

自由（yóu）鍛造：一般（bān）是在錘鍛或者水壓機（jī）上，利用簡單的工具將金（jīn）屬錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工方（fāng）法（fǎ）。

 

模鍛：是在（zài）模鍛錘或（huò）者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

 

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

 

特（tè）種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模（mó）鍛等鍛造方（fāng）式，這些方式都比（bǐ）較適用於生產某些（xiē）特殊形狀的零（líng）件。

 

工藝（yì）流程：鍛坯（pī）加熱→輥鍛備坯→模鍛成形（xíng）→切邊（biān）→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清（qīng）理（lǐ）→矯正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質量（liàng）比（bǐ）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性能也都比鑄（zhù）件高甚（shèn）至比軋（zhá）件高。

2、節約原材（cái）料，還能縮短加（jiā）工工時。

3、生產效率高例。

4、自（zì）由鍛造適合（hé）於單件小批量生產，靈活性比（bǐ）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（de）水壓機工作缸（gāng）和立柱，機車軸（zhóu），汽車和拖拉（lā）機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將（jiāng）金屬坯料（liào）通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型（xíng）軋製使材料截麵減小，長度增加的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按軋件運動分有（yǒu）：縱軋、橫軋（zhá）、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在（zài）兩個旋轉方向相反的軋輥之間通過，並（bìng）在其間（jiān）產生塑性（xìng）變形的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋（zhá）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）。

 

應用：

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

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使（shǐ）之橫截麵（miàn）積減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這（zhè）種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓（yā）→拉伸扭（niǔ）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，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量（liàng）好；

4、設備（bèi）投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

 

缺點（diǎn）：

1、幾何廢料損失大；

2、金（jīn）屬流動不均勻；

3、擠壓速度（dù）低，輔助時間長；

4、工具損耗大，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端，將（jiāng）金（jīn）屬（shǔ）坯料從小於坯料（liào）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（xìng）加工（gōng）方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光（guāng）潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續（xù）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（biàn）形量有限；

2. 長度受限製。

 

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

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓力機和模具對（duì）板材、帶材、管材和型材等施加外力（lì），使之產生塑性變形或分離，從（cóng）而（ér）獲得所（suǒ）需（xū）形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方法。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生（shēng）產性良好，適合大量生（shēng）產、成本低。

3、可得到品質（zhì）均（jun1）一的製（zhì）品。，

4、材料（liào）利用率高、剪切（qiē）性（xìng）及回收性良好 。

 

適用範圍：

全世（shì）界的鋼材中，有（yǒu）60～70%是（shì）板材，其中大（dà）部分經過衝壓製成成品。汽車的車身（shēn）、底盤（pán）、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯（xīn）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（huó）器皿等產品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 機加工（gōng）

 

機加工：是在在零件生（shēng）產過程中，直接（jiē）用（yòng）刀具在毛坯上切除多餘（yú）金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相（xiàng）互精度、表麵質量等技術要求的加工過程。

 

常（cháng）用機加工（gōng）方法：

 

▌ 焊接

 

焊接：也稱（chēng）作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高（gāo）壓的方式（shì）接合金屬或其他（tā）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（yòng）金屬粉末（或金屬粉末與非（fēi）金屬粉（fěn）末的混合物）作為（wéi）原料（liào），經過成（chéng）形和燒結（jié），製造金屬材料（liào）、複合材料以及各種類型製品的工藝技術。

 

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會（huì）給材料任何汙染，有可（kě）能製取高（gāo）純（chún）度的材料。

4、粉（fěn）末冶金法能保證材料成（chéng）分配比（bǐ）的（de）正確性和均勻（yún）性。

5、粉末（mò）冶金適宜（yí）於生產（chǎn）同一形狀而數量多的產品，能大大降低生產（chǎn）成本（běn）。

 

缺點：

1、在沒有（yǒu）批量的情況下要考慮 零（líng）件的大（dà）小。

2、模具費（fèi）用相（xiàng）對來說（shuō）要（yào）高出鑄造模具。

 

生產適用（yòng）範圍：

粉（fěn）末冶金技術（shù）可以直接製成多孔、半致密或全致密材（cái）料（liào）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（shì）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合，然後將混合料進行製粒再注射成形所需（xū）要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂（zhī）和燒結（jié））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（lǐ）。

 

 

 

技術特點：

1、一次（cì）成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料要求低。

 

技術核心：

粘接劑是MIM技術的（de）核心隻有加入一定量的粘接（jiē）劑，粉末才具（jù）有增強流動性以適（shì）合注（zhù）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（jīn）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（xíng）（Thixoforming）

 

技術特點（diǎn）：

1、減少液態成型缺陷，顯（xiǎn）著提高質量和（hé）可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能（néng）製造常規（guī）液態成（chéng）型方法不可能製造的合金；

 

應用：

目前已成（chéng）功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發（fā）動機活（huó）塞、輪（lún）轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調（diào）零件等製造等航（háng）空、電子以及消費品（pǐn）等方麵。