各種（zhǒng）金屬材料的（de）成形工藝大全

　　

 

材料成形方法是零件設（shè）計的重要內容，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（yīn）素，今天就帶大家（jiā）來看看各種金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆（jiāo）注（zhù）到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻（què）凝固，以獲得毛坯或零（líng）件的生產方法，通常稱（chēng）為金屬液態成形或鑄（zhù）造。

 

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

 

工藝（yì）特（tè）點：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不受限（xiàn）製（zhì），鑄件大小幾乎不（bú）受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設（shè）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：在砂型中生產鑄件的鑄造（zào）方法。鋼、鐵（tiě）和大多數有色合金鑄件（jiàn）都可用砂型鑄造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於製成形狀（zhuàng）複雜，特別是具有複雜（zá）內腔的毛坯；

2、適應性廣（guǎng），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（pī）的唯一的成（chéng）形工藝。

 

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲（qǔ）軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔（róng）模鑄造：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表（biǎo）麵包覆若幹層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無（wú）分型麵的鑄型，經高（gāo）溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工（gōng）藝流程：

熔模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精（jīng）度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

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

 

缺點：工序繁雜，費（fèi）用較高

 

應（yīng）用：適用於生產形狀複雜（zá）、精度（dù）要求高（gāo）、或很難進行（háng）其它加工的小型零件，如渦輪（lún）發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利（lì）用高壓將金屬液高速壓入一（yī）精密金屬模具型腔內，金屬（shǔ）液在壓力作用下（xià）冷卻（què）凝（níng）固（gù）而形成鑄（zhù）件。

 

工（gōng）藝流程：

 

優點：

1、壓鑄（zhù）時金屬液體承（chéng）受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩（wěn）定，互換性好；

3、生產效（xiào）率高，壓鑄模使用（yòng）次（cì）數多；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮（suō）鬆（sōng）。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，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（yí）表工業，後來逐步擴大到各個行業，如農（nóng）業（yè）機械、機床工業、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（gè）行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄造（zào）：是（shì）指（zhǐ）使液體金屬在（zài）較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下（xià）充填鑄型，並在壓（yā）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（gù）可適用於各種不同鑄型（如金屬型（xíng）、砂（shā）型等），鑄造各種合（hé）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，可避免卷入氣體及對型壁（bì）和型芯的衝（chōng）刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力（lì）下結（jié）晶，鑄件組（zǔ）織致密、輪廓清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有（yǒu）利；

4、省去補縮冒（mào）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（jiǎn）易（yì），易實現機（jī）械化和自動化。

 

應用：以傳統產品（pǐn）為主（氣缸頭、輪轂、氣缸（gāng）架等（děng））。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力作用下（xià）填充鑄型而凝固成形的一（yī）種鑄造（zào）方法。

 

優點：

1、幾乎不（bú）存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工（gōng）藝出品率（lǜ）；

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

3、鑄件（jiàn）致密度高，氣孔（kǒng）、夾渣等（děng）缺陷少，力學性能高；

4、便於製造（zào）筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件內孔（kǒng）直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比重（chóng）偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國（guó）內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行（háng）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（shēng）產最（zuì）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金屬鑄型（xíng）並在型中冷卻（què）凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

 

優（yōu）點:

1、金（jīn）屬型的熱導率和熱容量（liàng）大，冷卻速度快，鑄件組織致密，力學性能比砂型鑄件高15%左（zuǒ）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。

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（láo）動強度。

 

缺點：

1、金屬型本（běn）身無透氣性（xìng），必須采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂（shā）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（pī）生產時，才（cái）能顯示出好的經濟效果。

 

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產形狀複雜（zá）的鋁（lǚ）合金、鎂合金等非鐵合金鑄（zhù）件，也適合（hé）於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真（zhēn）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）腔內的氣體而消除或顯（xiǎn）著減少壓鑄件內的氣孔和（hé）溶（róng）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（huò）減少壓鑄件內部的（de）氣孔，提高（gāo）壓鑄（zhù）件的機械性能和表麵質量，改善鍍（dù）覆性（xìng）能;

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

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、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是（shì）很顯（xiǎn）著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液態或半固態金（jīn）屬在（zài）高（gāo）壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前（qián）景的金屬（shǔ）成形技術。

 

直接擠壓（yā）鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓（yā）、保壓、泄壓，分模、毛（máo）坯（pī）脫模、複位（wèi）；

 

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

 

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆（sōng）等缺陷（xiàn）；

2、表麵粗糙度低，尺寸（cùn）精（jīng）度高；

3、可防止鑄造裂（liè）紋（wén）的產生；

4、便於實（shí）現機（jī）械化、自動化。

 

應（yīng）用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金（jīn）、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）：是將與鑄件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（tú）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，使模型氣化，液體（tǐ）金屬占據模型（xíng）位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造（zào）方法。

 

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

 

 

 

技術特點（diǎn）：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加（jiā）工時間；

2、無分（fèn）型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低（dī）投資和生產（chǎn）成本。

 

應用：

適合（hé）成（chéng）產結構複雜的各種大小較精（jīng）密鑄件，合（hé）金種類（lèi）不限，生產批量（liàng）不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高（gāo）錳（měng）鋼（gāng）彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法（fǎ），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型中，凝固（結（jié）殼）了的鑄件，連續不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（zhù）件。

 

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（yuē）金屬，提高收得率；

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

4、連續鑄造生產易於實（shí）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注（zhù）鋼、鐵（tiě）、銅合（hé）金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀（zhuàng）不（bú）變的長（zhǎng）鑄件，如鑄（zhù）錠、板坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成（chéng）形：就是利用材料的塑性，在工（gōng）具及模具的外力作用下來加工製件的少切削或無切削的工藝方法。它的（de）種類有（yǒu）很多，主要包（bāo）括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝（chōng）壓等。

 

（1）鍛造（zào）

 

鍛造（zào）：是一種（zhǒng）利（lì）用鍛壓機械對金屬坯料施（shī）加壓力，使其產生塑（sù）性變形以獲得具有一定機械性能、一（yī）定形狀（zhuàng）和尺寸（cùn）鍛件的加工方法。

 

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：一般是在錘鍛或（huò）者水壓機上，利用簡單的工具將金（jīn）屬錠或者塊（kuài）料錘成所需要（yào）形狀和（hé）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成形的。

 

碾（niǎn）環：指通過專用設備碾（niǎn）環機（jī）生產不同直徑的環形（xíng）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（héng）軋、徑向鍛造、液態模鍛等（děng）鍛造方式，這些方式都比較適用於生（shēng）產某些（xiē）特殊（shū）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（rè）處理（lǐ）→清理→矯正→檢查

 

技術特點：

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

2、節約原材料，還能縮短加工工（gōng）時。

3、生產效率（lǜ）高例（lì）。

4、自由鍛（duàn）造適合於單件小批量生產，靈活性比較大。

 

應用：

大（dà）型軋鋼（gāng）機的軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組（zǔ）的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車軸（zhóu），汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通（tōng）過一對旋（xuán）轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮（suō）成型軋製使材料截（jié）麵減小，長度（dù）增加（jiā）的壓力加（jiā）工方法。

 

軋製分（fèn）類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金（jīn）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（de）過程。

橫軋：軋件變（biàn）形後運動（dòng）方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺（luó）旋運動，軋件與軋輥軸線非特角（jiǎo）。

 

應用（yòng）：

主要用在（zài）金屬材（cái）料型材，板，管（guǎn）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：坯料在三向不均勻壓（yā）應力作用下，從模具的孔（kǒng）口或縫隙擠出使之橫截麵積減小長（zhǎng）度增加，成為所需（xū）製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工（gōng）叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加（jiā）熱→擠壓→拉伸（shēn）扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工（gōng）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（xìng）大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度（dù）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（quē）點（diǎn）：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低（dī），輔助時間長；

4、工具損耗（hào）大，成本高。

 

生產適用範（fàn）圍：主（zhǔ）要用於製造（zào）長杆、深孔（kǒng）、薄壁、異型斷麵零（líng）件。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用（yòng）外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯（pī）料斷（duàn）麵（miàn）的模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的（de）製品的一種塑性加（jiā）工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連（lián）續高速生產斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道次（cì）變形（xíng）量與兩次退火（huǒ）間的（de）總變形量有限；

2. 長（zhǎng）度受限製。

 

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線（xiàn）材的（de）主要加工方（fāng）法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠（kào）壓力機和模具對板材、帶材、管材和型（xíng）材等施加外力，使之產生（shēng）塑性變形或分離，從而（ér）獲得所需形狀和尺（chǐ）寸的（de）工件（衝壓件（jiàn））的成形加（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，適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

 

適用（yòng）範圍：

全（quán）世界的鋼材中（zhōng），有60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車（chē）的車身、底盤（pán）、油箱、散熱器片，鍋（guō）爐的汽包（bāo），容器的殼體，電機、電器的（de）鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀（yí）器儀表、家用電器、自行（háng）車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓（yā）件。

 

▌ 機加工

 

機加工：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層（céng）厚度，使之（zhī）或者圖紙要求的尺寸精（jīng）度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的（de）加工過程（chéng）。

 

常用機加工方法：

 

▌ 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（tā）熱塑性材料如塑（sù）料的製造工藝及技術。

 

▌ 粉（fěn）末冶金

 

粉（fěn）末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末（mò）與非金屬粉（fěn）末的混（hún）合物（wù））作（zuò）為（wéi）原料，經過成形和（hé）燒結，製造金屬材料、複合材（cái）料（liào）以及（jí）各種類（lèi）型（xíng）製（zhì）品的工藝（yì）技術。

 

優點：

1、絕大多數難熔金屬及（jí）其化合物、假合（hé）金、多孔材料隻能用粉末冶（yě）金方法（fǎ）來製造。

2、節（jiē）約金屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取（qǔ）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（jun1）勻性。

5、粉末冶金適宜於生產同一形狀而數量多的（de）產品，能大大降低生產成本（běn）。

 

缺點：

1、在沒有批量的情況（kuàng）下（xià）要考慮 零件（jiàn）的大小。

2、模具費用相對來說要（yào）高出鑄造模具。

 

生產適用（yòng）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（zhóu）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。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑（sù）混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選粉末（mò）與粘（zhān）結劑進行混合，然後將混合料進行製粒再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工（gōng）藝流程：

 

MIM流程分為四（sì）個獨特（tè）加工步驟（混合、成型、脫脂（zhī）和燒結）來實現零部件的生產（chǎn），針對（duì）產品特（tè）性決定是否需要進行表麵處理。

 

 

 

技術特點（diǎn）：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產（chǎn）效率高、易於實現自動（dòng）化；

3、對（duì）模具材（cái）料要求低。

 

技術核（hé）心：

粘接劑是MIM技（jì）術的核心隻有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（xíng）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（xìng）和攪熔性來控製鑄件的質量。

 

半固態成型可（kě）分為流變成型和觸變成型。

 

(1)流（liú）變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成（chéng）型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態（tài）成型溫度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液（yè）態成型方法不可能製造的合金；

 

應用（yòng）：

目前已成功用於主缸、轉（zhuǎn）向係統零件、搖臂、發動機活塞（sāi）、輪轂、傳動係統零件、燃油係（xì）統零（líng）件（jiàn）和空調零件等製造等航空、電子以及消費品等方麵。