各種金屬材料成形工藝，還有（yǒu）比這（zhè）更齊全的嗎？

　　

材料成形方法是零件設計的重要內容，也是製造者們（men）極度關心的（de）問題，更是（shì）材（cái）料加工過程中的關（guān）鍵因素，今天就帶大家來看看金（jīn）屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到（dào）與零件（jiàn）形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以（yǐ）獲（huò）得毛坯或零件（jiàn）的生產方法，通常稱為（wéi）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（gōng）藝特點：

1、可生產形（xíng）狀任意複雜的製件，特（tè）別是（shì）內腔形狀複（fù）雜的製件。

2、適應性強，合金（jīn）種類不受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣（guǎng），廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量較低（dī）、勞動條件差（chà）。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄（zhù）造：在砂型中（zhōng）生產鑄件的鑄造方法。鋼（gāng）、鐵和大多數（shù）有色合金鑄件都可用（yòng）砂型鑄造方法獲得。

 

工藝流程（chéng）：

 

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（dī）；

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

 

應用：汽車的發動（dòng）機氣缸（gāng）體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常（cháng）是指在易熔材（cái）料（liào）製成模樣，在（zài）模樣表麵包覆若（ruò）幹層耐火材（cái）料（liào）製成型殼，再將模樣熔化排出型殼（ké），從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙（bèi）燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

 

熔（róng）模鑄造工藝流程（chéng）

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精（jīng）度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜（zá）的鑄（zhù）件，且鑄（zhù）造的合金（jīn）不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用（yòng）較高

 

應用：適用（yòng）於生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其它加工的小型零（líng）件，如渦輪發動機的（de）葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄（zhù）：是利用高（gāo）壓將金屬液高速壓入一精（jīng）密金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下（xià）冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝（yì）流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓（yā）力高，流速快

2、產品質（zhì）量好，尺寸穩定，互換（huàn）性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次（cì）數多（duō）；

4、適合大批大量生產，經濟（jì）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，不宜在衝擊載荷及有震動的情（qíng）況下（xià）工作；

3、高（gāo）熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用（yòng）：壓鑄件最先應（yīng）用在汽車工業（yè）和儀表工業，後來逐步擴大到各（gè）個行業（yè），如農業機械、機（jī）床工（gōng）業、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金等多個行（háng）業。

 

（4）低壓鑄造（zào）(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，並在壓力下結晶以形成鑄件的方法.。

 

工藝（yì）流（liú）程（chéng）：

 

技術（shù）特（tè）點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故（gù）可適用（yòng）於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄（zhù）造各種合金及各種大小的鑄件；

2、采用底（dǐ）注式充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免（miǎn）卷入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件（jiàn）的合格率；

3、鑄件在（zài）壓力下結晶，鑄件組織致密、輪（lún）廓清（qīng）晰、表麵光（guāng）潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為（wéi）有利；

4、省（shěng）去（qù）補縮冒口，金屬利（lì）用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實（shí）現機械（xiè）化（huà）和自動化。

 

應用：以（yǐ）傳統產品為主（氣缸頭、輪（lún）轂、氣缸架等）。

 

（5）離心（xīn）鑄（zhù）造(centrifugal casting)

 

離心（xīn）鑄造：是將金屬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（xíng）的一種鑄造方法（fǎ）。

 

工藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率（lǜ）；

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

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺（quē）陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件（jiàn）。

 

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一（yī）定的局限（xiàn）性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔（kǒng）表麵比較粗（cū）糙，質（zhì）量較（jiào）差，加工（gōng）餘量大；

3、鑄件易產生比（bǐ）重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外（wài）在冶金、礦山（shān）、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄造（zào）工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心（xīn）鑄鐵（tiě）管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

 

（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的（de）一（yī）種成型方法。

 

工藝流程：

 

優點:

1、金屬型的熱導率和熱容量大，冷（lěng）卻速度（dù）快，鑄件組（zǔ）織致密，力學性（xìng）能比砂型鑄件高15%左右。

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

3、因不用和很少（shǎo）用砂芯，改善環境、減（jiǎn）少粉塵和有害氣（qì）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（de）措施導（dǎo）出型腔中的（de）空氣和砂芯所產（chǎn）生的氣體；

2、金（jīn）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（yǒu）在（zài）大（dà）量成批生產時，才（cái）能顯示出好的經濟（jì）效果。

 

應（yīng）用：

金屬型鑄造既適用於大批量（liàng）生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非（fēi）鐵合金鑄件，也適合（hé）於生產鋼（gāng）鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除（chú）壓鑄模具型（xíng）腔內的氣體（tǐ）而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣（qì）體，從而提（tí）高壓（yā）鑄件力學性能（néng）和表（biǎo）麵質量的先進壓鑄工藝。

 

工藝流程（chéng）：

 

優點：

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

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

3、改善了（le）充填條件，可壓鑄較（jiào）薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，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：是使液（yè）態或半固態金屬在高壓下凝固、流（liú）動成形，直接獲（huò）得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高（gāo）、工序簡化和質量穩定等（děng）優（yōu）點，是一種節能型（xíng）的、具有潛（qián）在應用前景的金屬成形技術。

 

工藝流程：

 

直接（jiē）擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複（fù）位；

 

間接擠壓（yā）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、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺（chǐ）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、球墨鑄鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失（shī）模鑄造（又稱實型鑄造）：是將（jiāng）與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結（jié）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（zài）負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占（zhàn）據模型位置，凝（níng）固（gù）冷卻後（hòu）形成鑄件的新型鑄造方法（fǎ）。

 

工（gōng）藝（yì）流（liú）程：預發泡→發泡成（chéng）型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理（lǐ）

 

技術（shù）特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由（yóu）度高；

3、清潔（jié）生產，無（wú）汙染；

4、降低投資（zī）和生產成本。

 

應用：

適合成（chéng）產結構複雜的各種大小較精密鑄件（jiàn），合（hé）金種類（lèi）不限，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（zào）（continual casting）

 

連（lián）續鑄造：是一種先進的（de）鑄造方（fāng）法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做（zuò）結晶（jīng）器的特殊金屬型（xíng）中，凝固（結殼（ké））了的鑄件，連續不斷地從結晶器的（de）另一端拉出，它（tā）可獲得任意長（zhǎng）或特定的（de）長度的鑄件。

 

工藝流程：

 

技術特點：

1、由於（yú）金（jīn）屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節（jiē）約金屬，提高收得（dé）率；

3、簡化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動（dòng）強度；所需生產麵積也大為減（jiǎn）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（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鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是（shì）利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下來加工製件的少切削（xuē）或無（wú）切削的工藝方（fāng）法。它的種類有很多，主要（yào）包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造（zào）

 

鍛造：是一種利用鍛壓機（jī）械（xiè）對金屬坯料施加壓力，使其產生（shēng）塑性變（biàn）形以獲得具有一定機械性能、一定形（xíng）狀和尺寸鍛件（jiàn）的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛造：一般是在錘（chuí）鍛或者水壓機上，利用簡單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利用模具來（lái）成形的。

 

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

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造（zào）、液態模鍛（duàn）等鍛造方式（shì），這些（xiē）方式都比較適用（yòng）於生產某（mǒu）些特殊形狀的零件。

 

工（gōng）藝流程：鍛坯（pī）加熱→輥鍛備（bèi）坯→模鍛成形→切邊→衝孔（kǒng）→矯正→中間檢（jiǎn）驗→鍛（duàn）件熱處理→清理→矯正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件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性能也都比鑄（zhù）件高甚至比軋（zhá）件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工（gōng）時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批量生產，靈活性比較大。

 

應用：

大型軋鋼（gāng）機的軋輥、人字齒輪，汽輪（lún）發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大（dà）的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連（lián）杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一（yī）對旋轉軋輥的（de）間隙（各種形狀），因（yīn）受軋輥的壓縮成型（xíng）軋製使材料截麵減小（xiǎo），長（zhǎng）度增加的壓力加工方法。

 

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軋輥之間通過，並在其間產生塑性變形的過程。

橫軋（zhá）：軋件變形後運動方向與軋輥軸（zhóu）線方向一致。

斜（xié）軋：軋件（jiàn）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（bǎn），管材等 ，還有一些非金屬（shǔ）材料比如塑料製品及玻（bō）璃製（zhì）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之橫截麵積減小長度增加，成為所需製品的加工方法（fǎ）叫擠壓，坯料的這（zhè）種加工叫擠（jǐ）壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒（bàng）加熱→擠壓（yā）→拉（lā）伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取（qǔ）樣檢（jiǎn）查→人工時（shí）效→包裝入庫

 

優點：

1、生產範圍廣，產品規（guī）格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸（cùn）精度高，表麵質量好；

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（jǐ）何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠（jǐ）壓速度（dù）低（dī），輔助（zhù）時間長；

4、工具（jù）損（sǔn）耗大（dà），成本高。

 

生產（chǎn）適用範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁、異（yì）型斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

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

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔（jié）；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小（xiǎo）的長製品。

 

缺點（diǎn）：

1. 道次變形量與（yǔ）兩次退火（huǒ）間的（de）總變形量有限（xiàn）；

2. 長度受限製。

 

生產適用範圍：拉拔（bá）是金屬管材、棒材、型材及線材的主（zhǔ）要加工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓力（lì）機和模具對（duì）板材、帶材、管材和型材等施（shī）加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（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、生產性良好，適合（hé）大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製（zhì）品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中（zhōng），有60～70%是板材，其（qí）中大部分經過衝壓製成（chéng）成品。汽車的車（chē）身、底盤、油箱、散熱器片，鍋（guō）爐的汽包，容器的殼體，電機、電（diàn）器（qì）的鐵芯矽鋼片等都是衝壓（yā）加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公（gōng）機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 機加工（gōng）        

 

機加工（gōng）：是在在零件生產過程中，直接用刀具（jù）在毛坯上切除（chú）多餘金屬層厚度（dù），使之或（huò）者圖紙要（yào）求的尺寸（cùn）精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要（yào）求的加工過程。

 

常用（yòng）機（jī）加工方法：

    

▌ 焊接        

 

焊接：也稱作熔接,鎔接是（shì）一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的製造工藝及技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉末冶（yě）金：是製取金（jīn）屬或用金屬粉（fěn）末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作（zuò）為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以（yǐ）及各（gè）種類型製品的工藝技術。

 

工藝基本流程：

 

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合（hé）金、多（duō）孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節（jiē）約金屬，降（jiàng）低產品成（chéng）本。

3、不（bú）會（huì）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（bǎo）證材料（liào）成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜於生（shēng）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：

1、在沒有批量的情況下要（yào）考慮 零（líng）件的大小。

2、模具（jù）費用（yòng）相對來說要高出鑄造（zào）模具。

 

生產適用範圍：

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，如含油軸承、齒輪、凸輪（lún）、導杆、刀具等。

      

▌ 金屬注射成型        

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成（chéng）形的簡稱。是（shì）將金屬粉（fěn）末（mò）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（fěn）末與（yǔ）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（xíng）狀。

 

MIM工藝（yì）流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）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（chù）理。

 

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（lǜ）高、易於實現自動化；

3、對模具材料要求低（dī）。

 

技術（shù）核心：

粘接（jiē）劑是MIM技術的（de）核心（xīn）隻有加入一定量的粘接劑，粉末才（cái）具有（yǒu）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（chéng）型可分為流變成型和觸變成（chéng）型。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成（chéng）型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少（shǎo）液態成型缺陷，顯著提高（gāo）質量和可（kě）靠性；

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

3、能製造常規（guī）液態成型方法不可（kě）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（huó）塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係（xì）統零件和空調零件等製（zhì）造等航空、電子（zǐ）以及消費品等方麵（miàn）。

 

▌ 3D打（dǎ）印     

    

3D打印：是快速成（chéng）型技術（shù）的一種，它是一種以數字模型文件（jiàn）為基礎，運用粉末狀金屬或（huò）塑料（liào）等（děng）可粘合材料，通過逐層打（dǎ）印的方式來（lái）構（gòu）造物體的技術。