各種金屬材料成形工（gōng）藝，還有比這更齊全的（de）嗎？

　　

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

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆（jiāo）注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中（zhōng），待其冷卻凝固（gù），以獲得毛坯或零件的（de）生產方法，通常稱為（wéi）金屬液（yè）態成形或鑄（zhù）造。

 

工藝流程：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（fù）雜的製件，特別是內腔（qiāng）形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不（bú）受（shòu）限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料（liào）來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表（biǎo）麵（miàn）質量較低（dī）、勞動條件差。

 

鑄造（zào）分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造（zào）：在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和（hé）大（dà）多數有色合金鑄件都可用砂型（xíng）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（de）材料，如鑄（zhù）鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。

 

應用：汽車（chē）的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件（jiàn）

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔（róng）模鑄造：通常是指在易熔材料製成模樣（yàng），在模樣表麵包覆（fù）若幹層耐（nài）火材料製成型殼，再將（jiāng）模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型（xíng）麵的鑄型，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）”。

 

工藝流程：

 

熔（róng）模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精度（dù）高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠（gòu）鑄造外（wài）型複雜的鑄件，且鑄造（zào）的合金不受限（xiàn）製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應（yīng）用：適用於生（shēng）產（chǎn）形狀複（fù）雜、精（jīng）度要求（qiú）高、或很（hěn）難進行（háng）其（qí）它加工（gōng）的小型零件（jiàn），如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高（gāo）壓將金屬液高速壓入一（yī）精密（mì）金屬模（mó）具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝（níng）固而形成鑄件。

 

工藝流程（chéng）：

 

優點：

1、壓鑄時（shí）金屬液體承受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多（duō）；

4、適合大批大量（liàng）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、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷（hé）及（jí）有震動的情（qíng）況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低（dī），影響（xiǎng）壓鑄生產（chǎn）的擴大。

 

應用：壓鑄件最先應用（yòng）在（zài）汽車工業和儀表工（gōng）業，後（hòu）來（lái）逐步擴大到各個行業，如農（nóng）業機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算（suàn）機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金（jīn）等多個（gè）行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

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

 

工藝流程：

 

技（jì）術特點：

1、澆注時的壓力（lì）和速度可以調節，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（zhǒng）大（dà）小的鑄（zhù）件；

2、采用底注式充型，金屬（shǔ）液充型平穩（wěn），無飛濺現象，可避免卷（juàn）入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（lún）廓清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為（wéi）有利；

4、省去補縮冒口，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，易實現機械化和自動化。

 

應用（yòng）：以傳統產品為主（氣缸（gāng）頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離（lí）心鑄造：是將金屬（shǔ）液澆入旋轉的鑄（zhù）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（fǎ）。

 

工藝流程：

 

優（yōu）點：

1、幾乎不存（cún）在澆注係統（tǒng）和冒口係統（tǒng）的金屬消耗，提高工（gōng）藝出品率；

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

3、鑄件（jiàn）致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄（zhù）件。

 

缺點：

1、用於生（shēng）產異形（xíng）鑄件時有一定的局限（xiàn）性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表麵比（bǐ）較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄（zhù）件易產生比重偏析。

 

應用：

離（lí）心鑄造最早（zǎo）用於生（shēng）產鑄管，國內（nèi）外在冶金、礦山、交通、排（pái）灌機械、航空、國防、汽車等（děng）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（yǐ）離心鑄鐵管、內（nèi）燃機缸套（tào）和軸套等鑄（zhù）件的生產最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬在重力作用下充填（tián）金屬鑄型並在型中冷卻凝固而獲得鑄件（jiàn）的一種成型方法。

 

工藝流程：

 

優點:

1、金屬型的熱（rè）導率和熱容量（liàng）大，冷卻速度快，鑄件組（zǔ）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較低表麵（miàn）粗糙度值的鑄件（jiàn），並且質量穩定（dìng）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（shǔ）型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出（chū）型腔中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，才能顯示出好的經濟效果（guǒ）。

 

應用：

金屬型鑄造既適（shì）用（yòng）於大批量生產形狀複雜的鋁（lǚ）合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄（zhù）件、鑄（zhù）錠等。

 

（7）真（zhēn）空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空（kōng）鑄造：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（jiàn）內的氣孔和溶解（jiě）氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓（yā）鑄工藝（yì）。

 

工藝流程：

 

優點（diǎn）：

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

2、減（jiǎn）少型腔的反（fǎn）壓力，可使用（yòng）較低的比壓及鑄（zhù）造性能較差的合金，有可能用小機器（qì）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（mì）封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法（fǎ）如控製不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠（jǐ）壓鑄造：是使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件（jiàn）或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序（xù）簡化（huà）和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用（yòng）前景的金屬成形技術。

 

工藝流程：

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加（jiā）壓、保壓、泄壓（yā），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、毛坯脫（tuō）模、複位。

 

技術特（tè）點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔（kǒng）和縮鬆等（děng）缺陷；

2、表麵（miàn）粗糙度低（dī），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（zì）動化。

 

應用：可用於生產各種類（lèi）型的合金，如（rú）鋁合（hé）金、鋅合金、銅合金、球（qiú）墨鑄（zhù）鐵等

 

（9）消失模鑄（zhù）造（Lost foam casting ）

 

消（xiāo）失模鑄造（又稱實型（xíng）鑄造（zào））：是將與鑄件（jiàn）尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘（zhān）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型，在負壓下澆注，使模型氣化，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：預（yù）發泡→發泡成型→浸塗（tú）料（liào）→烘幹→造型（xíng）→澆注→落砂→清理

 

技術特點：

1、鑄件（jiàn）精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型（xíng）麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生（shēng）產，無（wú）汙染；

4、降低投資和生產成（chéng）本。

 

應用：

適（shì）合（hé）成產結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產批量（liàng）不限。如灰鑄鐵發動機（jī）箱體、高錳鋼彎管等（děng）。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄（zhù）造：是一（yī）種先進的鑄造方法，其原理是將熔融（róng）的金屬，不斷澆入一種叫（jiào）做結晶器的特殊金屬（shǔ）型中，凝固（結殼（ké））了（le）的鑄件，連續不斷地從結晶（jīng）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：

 

技術（shù）特點：

1、由於金屬被迅（xùn）速冷卻，結晶致密，組織均勻（yún），機械性能較好（hǎo）；

2、節約金屬，提高收得率；

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

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：

用連續鑄造法可以澆（jiāo）注鋼、鐵、銅（tóng）合金、鋁（lǚ）合金、鎂合金等斷麵形狀不（bú）變的長（zhǎng）鑄件，如鑄錠、板（bǎn）坯、棒（bàng）坯、管子（zǐ）等。

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利用材料的（de）塑性，在工具（jù）及模具（jù）的外（wài）力作用下來加工製（zhì）件的少切削或無切削的工（gōng）藝方（fāng）法。它（tā）的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利用鍛壓（yā）機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑（sù）性變形以獲得具有一定（dìng）機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成（chéng）形（xíng）機理（lǐ），鍛造可分為自由（yóu）鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛（duàn）造（zào）：一般是在錘鍛或（huò）者水壓機上，利用簡單（dān）的工具將金屬錠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鍛壓力機上（shàng）利用模具來成形的。

 

碾環：指通過（guò）專用設備碾環機（jī）生產（chǎn）不同直徑（jìng）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：包括輥（gǔn）鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態（tài）模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於生產某些特殊（shū）形狀的零件。

 

工藝流（liú）程：鍛坯加熱（rè）→輥鍛備坯→模（mó）鍛成（chéng）形→切邊→衝孔→矯（jiǎo）正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

 

技術特點：

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

2、節約原材料，還能縮短加工工時（shí）。

3、生產效（xiào）率高例。

4、自由鍛造（zào）適合於單件小批量生產，靈活性比較大。

 

應用（yòng）：

大型軋鋼（gāng）機的（de）軋輥、人字（zì）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（hé）立柱，機車軸，汽車（chē）和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯（pī）料通過一對旋轉軋輥的（de）間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度（dù）增加的壓力加工方法。

 

軋製分（fèn）類：

按軋件運動（dòng）分有（yǒu）：縱軋（zhá）、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在兩（liǎng）個旋轉方向相反（fǎn）的軋輥之間通過，並在其間產生塑性（xìng）變形的過程。

橫軋：軋件（jiàn）變形後運動（dòng）方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動（dòng），軋（zhá）件與軋輥軸線非特角。

 

工（gōng）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（shǔ）材料比如塑（sù）料製品及玻璃製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料（liào）在三向不均勻壓應力（lì）作用下，從模具（jù）的（de）孔口或縫（féng）隙擠出使之橫截麵積減小長度（dù）增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的（de）這種加工（gōng）叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒（bàng）加（jiā）熱→擠壓→拉伸（shēn）扭擰校直→鋸（jù）切（定尺）→取（qǔ）樣檢查→人工時效（xiào）→包裝入庫

 

優點：

1、生產範圍廣，產品規格（gé）、品種多；

2、生產靈（líng）活性（xìng）大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精（jīng）度高，表麵質（zhì）量好（hǎo）；

4、設（shè）備（bèi）投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何（hé）廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工（gōng）具損耗大，成本高。

 

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

 

（4）拉（lā）拔

 

拉拔：用外力作用於被拉金（jīn）屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以獲得相應的（de）形（xíng）狀和尺寸的製品（pǐn）的一種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺（chǐ）寸精確，表麵（miàn）光潔（jié）；

2. 工（gōng）具、設備簡單；

3. 連續高速生產（chǎn）斷麵小的長製品。

 

缺（quē）點：

1. 道次變形量與兩次退火間（jiān）的總變（biàn）形（xíng）量有限；

2. 長度受（shòu）限（xiàn）製。

 

生產適用範圍：拉（lā）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（chōng）壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施（shī）加外力（lì），使之產生塑性變形或分離，從（cóng）而獲得所需形（xíng）狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方法。

 

技（jì）術特（tè）點：

1、可（kě）得到輕量（liàng）、高剛（gāng）性之製品。

2、生產性良好，適合大量（liàng）生產、成本低。

3、可得（dé）到（dào）品質均一（yī）的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

 

適用範（fàn）圍（wéi）：

全世界的鋼材中，有（yǒu）60～70%是（shì）板材，其中大部分經過衝壓製成成品（pǐn）。汽（qì）車的車身、底盤、油箱、散熱器（qì）片，鍋爐（lú）的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加（jiā）工的。儀器儀表、家用電器（qì）、自行車、辦公機械（xiè）、生（shēng）活器皿（mǐn）等（děng）產品中（zhōng），也有大量衝壓件。

 

▌ 機加工（gōng）        

 

機加工：是（shì）在在零件生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖（tú）紙要求的尺寸精度、形狀和位置（zhì）相互精度、表麵質量等技術（shù）要求的加工過程。

 

常用機加工（gōng）方法：

    

▌ 焊接        

 

焊接：也稱作熔接,鎔（róng）接（jiē）是（shì）一種以加熱、高溫或者高壓（yā）的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的製造工（gōng）藝（yì）及（jí）技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉（fěn）末（mò）冶金：是製取金屬或用金（jīn）屬粉末（或金（jīn）屬粉末（mò）與非金屬粉末的混合物）作為（wéi）原料，經過成形和燒結（jié），製造金屬材料、複（fù）合材料（liào）以及各種類型製品的（de）工藝技術。

 

工藝基本流程：

 

優點：

1、絕大多（duō）數難熔金屬及其化合（hé）物、假（jiǎ）合金、多孔（kǒng）材料（liào）隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降低產品（pǐn）成本。

3、不會給材（cái）料任何汙染，有可能製取高（gāo）純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成（chéng）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多的產（chǎn）品，能大大降低生（shēng）產成本。

 

缺點：

1、在沒（méi）有批量的情況下要考（kǎo）慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高出（chū）鑄造模具。

 

生產適用範圍（wéi）：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半致密或全致密材料和製品，如含油（yóu）軸承、齒輪、凸輪、導（dǎo）杆（gǎn）、刀具（jù）等（děng）。

      

▌ 金屬注射成型        

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將金屬粉末與其粘（zhān）結劑的增塑混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結劑進行混合，然後（hòu）將混合料進行製粒再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混（hún）合、成型、脫（tuō）脂和燒結（jié））來（lái）實現零部件的生產，針對產品特性決定（dìng）是否需要進行表（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（pǐn）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（xīn）：

粘（zhān）接劑是MIM技術的（de）核（hé）心（xīn）隻（zhī）有（yǒu）加入一定量的粘接劑，粉末才具有增強流動性以適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（jīng）半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和攪熔性來控製鑄件的質量。

 

半固態成型可分為流（liú）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、減少液態成型缺陷（xiàn），顯著提高質量（liàng）和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低（dī），大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造（zào）常規液態（tài）成型方法（fǎ）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（jiàn）、搖臂、發動機活（huó）塞、輪（lún）轂（gū）、傳（chuán）動係（xì）統（tǒng）零件、燃油係統零件和空調（diào）零件等製造等航空（kōng）、電子以及消費（fèi）品（pǐn）等方麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打印：是快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑（sù）料等可（kě）粘合材料，通過逐（zhú）層（céng）打印的方式來構造物體的技（jì）術。