各種金屬材料成形工藝，還有比（bǐ）這更齊全的嗎？

　　

材料（liào）成形方法（fǎ）是零件設計的重要內容，也是製（zhì）造者們（men）極度（dù）關心的問題（tí），更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就帶大家（jiā）來看看（kàn）金屬成形工（gōng）藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注（zhù）到與零（líng）件形狀、尺寸相適（shì）應的鑄型型腔中，待其冷（lěng）卻（què）凝固，以獲得（dé）毛（máo）坯或零件（jiàn）的生產方法，通常稱為金屬（shǔ）液態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收（shōu）縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生產形狀任意複雜的製（zhì）件，特別是內腔形狀複雜的製件（jiàn）。

2、適應性強，合金種（zhǒng）類不受限製，鑄件大小幾乎（hū）不受限製（zhì）。

3、材料來源廣，廢品可（kě）重（chóng）熔，設備投資低。

4、廢品（pǐn）率高、表麵質量較低、勞動條件差（chà）。

 

鑄（zhù）造分類 ：

 

（1）砂（shā）型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄（zhù）造：在砂型中生產（chǎn）鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多（duō）數（shù）有色合（hé）金鑄（zhù）件（jiàn）都可用砂型鑄（zhù）造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄（zhù）造工藝流程

 

技術特點：

1、適（shì）合於製成形狀（zhuàng）複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣（guǎng），成本（běn）低；

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

 

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)

 

熔模鑄造：通常是指（zhǐ）在易熔材料製成（chéng）模樣，在模樣表麵（miàn）包覆若幹層耐（nài）火材料製成型殼，再將模樣（yàng）熔化（huà）排出型殼，從（cóng）而獲得無（wú）分型麵的鑄型（xíng），經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造（zào）”。

 

工（gōng）藝流程：

 

熔模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精（jīng）度高；

2、表麵粗糙度高（gāo）；

3、能夠鑄造外型（xíng）複雜的鑄（zhù）件，且鑄造的合金不受限製（zhì）。

 

缺點：工序（xù）繁雜，費用較高

 

應（yīng）用：適用於生產形（xíng）狀複雜、精度要求高、或很（hěn）難進行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片（piàn）等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利（lì）用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔（qiāng）內，金屬液（yè）在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件（jiàn）。

 

工藝（yì）流程：

 

優點：

1、壓鑄時（shí）金屬液（yè）體承受壓力高，流速（sù）快

2、產品質量好，尺寸穩定，互（hù）換性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多；

4、適（shì）合（hé）大批（pī）大量生產，經濟效益好。

 

缺點（diǎn）：

1、鑄件容易產生細小的氣（qì）孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊（jī）載荷及有震動的情（qíng）況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄（zhù）型壽命低，影（yǐng）響壓鑄生（shēng）產的擴大。

 

應用：壓鑄件（jiàn）最先應用在汽車（chē）工業和儀表工業，後來逐步擴大到各個（gè）行業，如農業機械、機床（chuáng）工業、電子（zǐ）工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和（hé）日用五金等多個行業。

 

（4）低壓鑄（zhù）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（zài）壓力下結晶以形成鑄件的（de）方法.。

 

工藝（yì）流程：

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節（jiē），故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（xiǎo）的鑄件；

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

4、省去（qù）補（bǔ）縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好（hǎo），設備簡易，易實現機械化和自動化。

 

應（yīng）用：以傳統（tǒng）產品為主（zhǔ）（氣缸頭、輪轂、氣缸架（jià）等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

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

 

工藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統（tǒng）和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型（xíng）芯（xīn），故在生產長管形鑄件時可大幅度地改善（shàn）金屬充型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣（zhā）等缺（quē）陷少（shǎo），力學性能高（gāo）；

4、便於製造筒、套類複合金（jīn）屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一（yī）定（dìng）的局限性（xìng）；

2、鑄件內（nèi）孔直徑不準確，內孔表（biǎo）麵比較粗糙（cāo），質量較差，加工餘（yú）量大；

3、鑄件易（yì）產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金（jīn）、礦山、交（jiāo）通、排灌機械（xiè）、航空、國防、汽車等行業中均采用離心（xīn）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（rán）機缸套（tào）和軸套等鑄（zhù）件的生產（chǎn）最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄（zhù）造：指液（yè）態（tài）金屬在重力作用（yòng）下充填金屬鑄型並在型中冷卻凝固而（ér）獲得鑄件的一種成型（xíng）方法。

 

工藝流程：

 

優點:

1、金屬型（xíng）的熱導率（lǜ）和熱容量（liàng）大，冷卻速（sù）度快，鑄件組織致（zhì）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較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好（hǎo）。

3、因不用和很少用砂芯，改善環（huán）境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動（dòng）強度。

 

缺點：

1、金（jīn）屬型本身無透氣性，必須采用一定的（de）措施導出（chū）型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

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

 

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合金、鎂合（hé）金等非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、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模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和（hé）溶解氣體，從而（ér）提高壓（yā）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（jiàn）的機械性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可使用較低的（de）比壓及（jí）鑄（zhù）造性能較差的合金，有可（kě）能用小機（jī）器壓（yā）鑄較（jiào）大的鑄件;

3、改善了充填條件（jiàn），可壓鑄較薄的鑄（zhù）件;

 

缺點：

1、模具（jù）密封結構複雜，製造及安（ān）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（hěn）顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄（zhù）造：是使液（yè）態或（huò）半固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法（fǎ）。它具（jù）有液態金屬利用（yòng）率高、工序簡化和質量穩定（dìng）等優點，是一（yī）種節能型（xíng）的、具有潛在應用前景的金屬成形技術（shù）。

 

工藝流（liú）程：

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合（hé）模（mó）、加壓、保壓、泄壓，分模、毛（máo）坯脫（tuō）模（mó）、複位；

 

間接（jiē）擠壓鑄造：噴塗料、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特點：

1、可消除內部（bù）的氣孔、縮孔和縮（suō）鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸（cùn）精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

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（de）合（hé）金，如鋁合（hé）金、鋅（xīn）合金、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（xíng）鑄（zhù）造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成（chéng）模型簇，刷塗耐火（huǒ）塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動（dòng）造型，在負壓下澆注，使模型（xíng）氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

 

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

 

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯（xīn），減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由（yóu）度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應用：

適合成產結構（gòu）複雜的（de）各種大小較精密鑄件，合金種類不（bú）限，生產批量不限。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：是一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做（zuò）結晶器（qì）的特殊金屬型中，凝固（結殼（ké））了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任（rèn）意長或特定（dìng）的長度的鑄件（jiàn）。

 

工藝流程：

 

技術特點（diǎn）：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織（zhī）均勻（yún），機（jī）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（gōng）序，因而減輕了勞（láo）動強度；所需生產麵積也大為減少；

4、連續鑄造（zào）生產易於實現機械化和自動化，提高（gāo）生產效（xiào）率。

 

應用：

用（yòng）連續鑄造法可以澆注鋼、鐵（tiě）、銅合金、鋁合金、鎂合（hé）金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄（zhù）錠、板（bǎn）坯、棒坯、管子等。

▌ 塑（sù）性成形

 

塑性成（chéng）形：就是利用材料的塑性（xìng），在工具（jù）及模（mó）具的外力作用下來加工製件（jiàn）的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主（zhǔ）要包括鍛造、軋製、擠壓、拉（lā）拔、衝壓等。

 

（1）鍛造（zào）

 

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金屬坯（pī）料施加壓力，使其（qí）產（chǎn）生塑性變形以（yǐ）獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的（de）加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛（duàn）、碾環、特（tè）殊鍛造。

 

自（zì）由（yóu）鍛造：一般是（shì）在錘鍛或者水壓機（jī）上，利用（yòng）簡（jiǎn）單的工具將（jiāng）金屬錠或者（zhě）塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是在模（mó）鍛錘或（huò）者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

 

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

 

特種鍛造（zào）：包括（kuò）輥鍛（duàn）、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方（fāng）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→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢（jiǎn）查

 

技（jì）術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大（dà）的衝擊力作用，塑性（xìng）、韌性和其他方麵的力學性能也都（dōu）比鑄件高甚至比軋件高（gāo）。

2、節約原材料，還能縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛（duàn）造適合於單件小批量生（shēng）產，靈活性比較大。

 

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字（zì）齒（chǐ）輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大（dà）的（de）水壓機工作缸和立柱，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（dòng）分有：縱軋、橫軋（zhá）、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在兩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的過程。

橫軋：軋（zhá）件變形（xíng）後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋（zhá）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（hái）有一些非金屬材（cái）料比如塑（sù）料製品及玻璃製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓（yā）：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠（jǐ）出使之橫（héng）截麵（miàn）積減小長度增（zēng）加，成為所（suǒ）需製（zhì）品的（de）加工（gōng）方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

 

工藝（yì）流程：

擠（jǐ）壓前準備（bèi）→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭（niǔ）擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包裝入庫

 

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（miàn）質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻（yún）；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

 

生產適用範圍（wéi）：主要（yào）用（yòng）於製造長杆、深孔、薄壁（bì）、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用外力作用於被拉金屬（shǔ）的（de）前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以獲得相應（yīng）的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設（shè）備簡單；

3. 連（lián）續高速生產（chǎn）斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道次（cì）變形量（liàng）與兩次退火間的總變形量有限（xiàn）；

2. 長度（dù）受限製。

 

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型（xíng）材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，使之產生塑性變形或（huò）分離，從而獲得（dé）所需形狀和尺寸的工件（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、生產性良好，適合大量生（shēng）產、成本低。

3、可得到品質均一的製品（pǐn）。，

4、材料利用率高、剪切（qiē）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，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤（pán）、油箱、散熱器片（piàn），鍋（guō）爐的汽包，容（róng）器的殼體，電（diàn）機、電器的鐵芯矽鋼片等都（dōu）是衝壓加工的。儀器儀表、家用電（diàn）器、自行車、辦公機械、生（shēng）活器皿等（děng）產（chǎn）品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 機加工（gōng）        

 

機加工（gōng）：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（shǔ）層厚度（dù），使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互（hù）精度（dù）、表麵質量等技（jì）術要求的加工過（guò）程。

 

常用機加工（gōng）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（de）方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的（de）製造工藝及技術。

 

焊接分類（lèi）：

      

▌ 粉末（mò）冶金        

 

粉末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為（wéi）原（yuán）料，經過成形和燒結（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。

 

工藝基本流（liú）程：

 

優點（diǎn）：

1、絕大多數難熔金屬及其化（huà）合（hé）物、假合金、多孔材料隻能用粉末冶金方法（fǎ）來製造。

2、節約金屬，降低產品（pǐn）成本。

3、不會給材料任何汙染，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（xìng）。

5、粉末冶金適宜於生產同一形狀而數量多的產（chǎn）品，能大大降（jiàng）低生產成本。

 

缺點（diǎn）：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小。

2、模具（jù）費用相對來說要高（gāo）出鑄造模具。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直接製（zhì）成多孔、半致密（mì）或全致密材料和製品，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（hé）料注射於模型中的（de）成形方法。它是先將所選粉末與（yǔ）粘結劑進行混合，然後將混合料進（jìn）行（háng）製粒再注射成（chéng）形所需（xū）要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分（fèn）為四個獨特加（jiā）工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零（líng）部（bù）件的生產，針對產品特性決定是否需要進行表麵處理。

 

技（jì）術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表（biǎo）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（xīn）：

粘接劑（jì）是MIM技術的核心隻有加入一定量（liàng）的粘接劑，粉末才具有增（zēng）強流動性以適（shì）合注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屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流（liú）變性和攪熔性來控製鑄件的質量（liàng）。

 

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（jì）術（shù）特點：

1、減少（shǎo）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，大大減少對模具的（de）熱衝（chōng）擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的合金；

 

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞（sāi）、輪轂、傳動係統零件、燃（rán）油係統零件和空調零件等製造等航空（kōng）、電子以（yǐ）及消費品等方麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打印：是快速成型技術（shù）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（děng）可（kě）粘合材料，通過逐（zhú）層打印的方式來構造物體的技術（shù）。