各（gè）種金屬材料成形工藝，還有比這更（gèng）齊全的嗎？

　　

材料成形方法是零件設計（jì）的重要內容，也是製造者們極度關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就帶大家來看（kàn）看金（jīn）屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，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（chéng）形或鑄造（zào）。

 

工藝流程：液體金屬→充（chōng）型→凝（níng）固收縮→鑄件

 

工藝特點：

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

2、適應（yīng）性強，合金種類不受限（xiàn）製，鑄件大（dà）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、表麵質量較低、勞動條件差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中（zhōng）生產鑄件（jiàn）的鑄造方（fāng）法。鋼、鐵和大多數有色（sè）合金鑄件都可用砂（shā）型鑄造方法獲（huò）得。

 

工藝流程：

 

砂（shā）型鑄造工藝流程

 

技（jì）術特（tè）點（diǎn）：

1、適合於製成形（xíng）狀複雜，特別是具（jù）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，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的成（chéng）形工藝（yì）。

 

應用：汽車（chē）的（de）發（fā）動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄（zhù）造（zào）(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通（tōng）常是指在易熔材料製成模樣，在模（mó）樣表麵包覆若幹層（céng）耐火材料製成型殼，再（zài）將模樣熔化（huà）排出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注（zhù）的鑄造方案。常（cháng）稱為“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，且鑄造的合金不（bú）受限製。

 

缺點：工序（xù）繁雜，費用較（jiào）高

 

應用：適用（yòng）於（yú）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（rú）渦輪發（fā）動機的葉（yè）片等。

 

（3）壓力鑄（zhù）造(die casting)

 

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

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬（shǔ）液體（tǐ）承（chéng）受壓力（lì）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；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產（chǎn）生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低（dī），不宜在衝（chōng）擊（jī）載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點（diǎn）合（hé）金壓（yā）鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄件最先應用在汽車工（gōng）業和儀表工業，後來逐步擴大到（dào）各個行業，如（rú）農業機械、機床（chuáng）工（gōng）業、電子工業、國防工業、計算機、醫（yī）療器械、鍾表、照相機和日用五金等多個行業（yè）。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

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

 

工藝流程（chéng）：

 

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（zhù）型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各（gè）種大小的鑄件（jiàn）；

2、采用底注式（shì）充型，金（jīn）屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件（jiàn）在壓（yā）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（báo）壁件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬（shǔ）利用率提高到90～98%；

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

 

應用：以傳統產品（pǐn）為主（氣缸頭、輪（lún）轂、氣（qì）缸架等）。

 

（5）離（lí）心鑄造（zào）(centrifugal casting)

 

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

 

工藝流（liú）程：

 

優（yōu）點（diǎn）：

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（kōng）鑄件時（shí）可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅（fú）度地改善金（jīn）屬充型能力；

3、鑄件致（zhì）密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力（lì）學性（xìng）能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一定（dìng）的局限性；

2、鑄（zhù）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（zhù）件易產生比重偏析。

 

應用：

離心（xīn）鑄造最早用（yòng）於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空（kōng）、國防（fáng）、汽車等行業中均采用離心鑄造工（gōng）藝，來生產鋼、鐵（tiě）及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內（nèi）燃機缸套和軸套（tào）等鑄件的生產最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造（zào）(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬在（zài）重（chóng）力作用下充填金屬鑄型並在型中冷（lěng）卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

 

工藝流程（chéng）：

 

優點:

1、金屬型的（de）熱導率和熱容量大，冷卻速度（dù）快，鑄件組織致密，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）較低表麵粗糙度值的鑄件，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（wú）透氣性，必須（xū）采用一（yī）定的措施導出型（xíng）腔中的空氣和砂芯所產生的氣體（tǐ）；

2、金屬（shǔ）型無退（tuì）讓性，鑄（zhù）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（shì）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（de）鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也（yě）適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空（kōng）壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓鑄（zhù）過（guò）程（chéng）中抽除壓鑄模具型腔內的氣（qì）體而消除或顯著減（jiǎn）少（shǎo）壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件（jiàn）力學性能和表麵（miàn）質量的先進壓鑄工藝。

 

工藝流程：

 

優點：

1、消除或減少壓鑄件（jiàn）內部的氣孔，提高壓（yā）鑄件（jiàn）的機（jī）械性能和表（biǎo）麵（miàn）質量，改善（shàn）鍍覆性（xìng）能;

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

3、改善（shàn）了充填條件，可壓鑄較薄的（de）鑄（zhù）件;

 

缺點：

1、模具密封結構複（fù）雜（zá），製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不（bú）是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直（zhí）接獲得製件或毛坯的方（fāng）法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化（huà）和質量穩定等優點，是一種節能型（xíng）的、具有潛在應用前景的金屬（shǔ）成形技術。

 

工藝流程：

 

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

 

間接擠壓鑄造：噴塗（tú）料、合模（mó）、給料、充型、加壓（yā）、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特（tè）點（diǎn）：

1、可消（xiāo）除內部的氣孔、縮孔和縮鬆（sōng）等缺陷；

2、表麵粗糙度低（dī），尺寸（cùn）精度（dù）高（gāo）；

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（kě）用於生產（chǎn）各種（zhǒng）類型的合金，如鋁合金、鋅（xīn）合金、銅合（hé）金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是（shì）將與（yǔ）鑄件（jiàn）尺（chǐ）寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹（gàn）後，埋（mái）在（zài）幹石英砂中振動造（zào）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（chéng）鑄件的新型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡（pào）→發泡成型→浸塗料→烘幹（gàn）→造型→澆注→落砂→清理（lǐ）

 

技術特點：

1、鑄件精（jīng）度高，無砂芯，減少了加工時間（jiān）；

2、無分（fèn）型麵，設計靈（líng）活（huó），自由度高；

3、清潔生（shēng）產，無汙染；

4、降低（dī）投資和生產成（chéng）本。

 

應用：

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

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連（lián）續鑄造（zào）：是一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬（shǔ）型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不（bú）斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件（jiàn）。

 

工藝流程：

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得（dé）率；

3、簡化了工（gōng）序，免除造型及其它（tā）工（gōng）序，因而（ér）減輕了勞動強度；所需生產麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產易於實現機械（xiè）化和自動化（huà），提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法（fǎ）可以（yǐ）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，如（rú）鑄錠、板（bǎn）坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利（lì）用材料的塑性，在工具及模具的外力作用（yòng）下來（lái）加（jiā）工製件的少（shǎo）切削或無切（qiē）削的（de）工藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀（zhuàng）和尺寸（cùn）鍛件的加工方（fāng）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：一般是在錘鍛或者水壓機上，利用簡單的工具將金屬（shǔ）錠（dìng）或者塊料錘成所需要形狀和尺（chǐ）寸的加工方法（fǎ）。

 

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用（yòng）模具來成形的。

 

碾（niǎn）環：指通過專用設備碾環機生產不同直徑的環（huán）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：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於生產某些特殊形（xíng）狀的零件。

 

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊（biān）→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處（chù）理→清理→矯正→檢（jiǎn）查

 

技術特（tè）點：

1、鍛件質量比鑄（zhù）件高能承受大（dà）的衝擊力作用，塑性、韌（rèn）性和其他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（hái）能縮短加工工時。

3、生產效率（lǜ）高例。

4、自由鍛造（zào）適合於（yú）單件小（xiǎo）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（lún），汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作（zuò）缸和立柱，機車軸，汽車和（hé）拖拉機的（de）曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉（zhuǎn）軋輥的間隙（各種形（xíng）狀（zhuàng）），因受（shòu）軋輥的壓縮（suō）成型軋製使材料截麵減小，長度（dù）增加的（de）壓力加工方法。

 

軋製分類：

按軋件運動（dòng）分有：縱軋、橫軋、斜（xié）軋。

 

縱軋:就是（shì）金屬在兩個旋轉方向相反（fǎn）的軋輥之間通過，並在其間產（chǎn）生塑性變形的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一（yī）致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角（jiǎo）。

 

工藝流程：

 

應（yīng）用：

主（zhǔ）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（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出使之橫截麵積減小長度增加，成為所需製品的加工方（fāng）法叫擠壓，坯料的這（zhè）種加工叫擠壓成型。

 

工藝流（liú）程：

擠壓前準備→鑄棒加（jiā）熱→擠壓→拉伸（shēn）扭擰校直（zhí）→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包裝入庫

 

優點：

1、生（shēng）產範圍（wéi）廣，產品（pǐn）規格、品（pǐn）種多；

2、生產靈活（huó）性大，適合小批量生產；

3、產（chǎn）品尺寸（cùn）精度高，表麵質（zhì）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（liú）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、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉（lā）拔：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵（miàn）的模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製（zhì）品（pǐn）的（de）一（yī）種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精（jīng）確，表麵（miàn）光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷（duàn）麵小的（de）長製品。

 

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

 

生產適用（yòng）範圍：拉拔是金（jīn）屬管材、棒材、型材及線材的主要加工（gōng）方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓力機（jī）和模具對板材、帶材、管材和（hé）型材等施加外力，使之產生塑性（xìng）變形或分（fèn）離，從而獲得所需（xū）形狀和尺寸的（de）工（gōng）件（jiàn）（衝壓件）的成形（xíng）加（jiā）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（hǎo），適合大（dà）量生產、成本低（dī）。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率（lǜ）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（cái），其中大部分經過衝壓製成成品。汽（qì）車的車身、底盤、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（jiā）用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品（pǐn）中，也有大量衝壓件（jiàn）。

 

▌ 機加工        

 

機加工：是（shì）在在零件生（shēng）產（chǎn）過程中，直接用刀具在毛坯上（shàng）切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質量（liàng）等技術要求的（de）加工過程。

 

常用機加工方法：

    

▌ 焊接        

 

焊（hàn）接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接（jiē）合金屬或其他熱塑（sù）性材料如（rú）塑料的製造工藝（yì）及技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

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）作為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各種類型製品的工藝技術。

 

工（gōng）藝基本流（liú）程：

 

優點（diǎn）：

1、絕大多數難熔金（jīn）屬及其化合物（wù）、假合金、多孔材料隻能用粉（fěn）末冶金方法來製造。

2、節（jiē）約金屬，降低（dī）產品成本。

3、不會（huì）給材料任何汙染（rǎn），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。

5、粉末（mò）冶金適宜於生產同一（yī）形狀而數量多（duō）的產品，能大大降低生產成（chéng）本。

 

缺點：

1、在沒有（yǒu）批（pī）量的情況下要考慮 零件的（de）大小。

2、模具費用（yòng）相（xiàng）對來說要高（gāo）出鑄造模具（jù）。

 

生產適用範圍：

粉末冶（yě）金技術可以直接製成多孔、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（jīn）屬注射成形的簡稱。是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（háng）混合，然後將混合料進行（háng）製粒（lì）再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程（chéng）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理。

 

技術特點：

1、一次成型負責零件；

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（jì）是MIM技術的核心隻有加（jiā）入一定量的粘接劑，粉末才（cái）具有增強流動（dòng）性以適（shì）合（hé）注射成型和維持（chí）坯塊（kuài）的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型          

         

半固態成型：利用非枝晶半（bàn）固態（tài）金屬（Semi-SolidMetals，簡稱（chēng）SSM）獨有的流變（biàn）性和（hé）攪熔性來控製（zhì）鑄件（jiàn）的質量。

 

半固態成型可分為流變（biàn）成型和觸變成型。

 

(1)流（liú）變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技（jì）術特點：

1、減少液態（tài）成（chéng）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（wēn）度低，大大減少對模具的熱衝擊（jī）；

3、能製造常（cháng）規液態成型方法不可能製造的合（hé）金；

 

應（yīng）用：

目前已成功用於（yú）主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係（xì）統零件和空調零件等製造等航空、電子以及消（xiāo）費（fèi）品等方麵（miàn）。

 

▌ 3D打印     

    

3D打印：是快速成型（xíng）技術的一種，它是一種以數字模型文（wén）件為基（jī）礎，運用粉末狀金屬或塑料（liào）等可粘合材料，通過逐（zhú）層打印的方式來構造物體的（de）技術。