各（gè）種金屬材料的成（chéng）形工藝大全（quán）

　　

 

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

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到與零件（jiàn）形狀、尺寸相適（shì）應的鑄（zhù）型型腔中，待其冷卻凝（níng）固，以獲得毛坯或零件的（de）生產方（fāng）法（fǎ），通常稱為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

 

工藝特點：

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

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件（jiàn）大小幾乎不受限製。

3、材（cái）料來（lái）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（xíng）鑄造：在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得（dé）。

 

工（gōng）藝流程：

 

砂（shā）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（sù）性很差（chà）的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝（yì）。

 

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄（zhù）造（zào）(investmentcasting)

 

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

 

工藝流程：

熔模鑄造工（gōng）藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和（hé）幾何精度高；

2、表麵粗（cū）糙度高；

3、能夠鑄（zhù）造（zào）外型（xíng）複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用：適用於（yú）生產（chǎn）形狀複雜、精度要求高、或很難進行（háng）其它加工的小型零件，如渦輪發（fā）動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是（shì）利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模（mó）具型腔內（nèi），金屬液（yè）在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點（diǎn）：

1、壓鑄時金屬液體承受壓力高（gāo），流（liú）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（chǎn），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，不宜（yí）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（yǐng）響（xiǎng）壓鑄（zhù）生產（chǎn）的擴大。

 

應用：壓（yā）鑄件最先應用在汽（qì）車工業和儀表（biǎo）工業，後來逐步擴大到各（gè）個行業，如農業機械、機床工業、電子工業（yè）、國防（fáng）工業、計算機、醫療器（qì）械、鍾表（biǎo）、照相機和日用五金等多個（gè）行業。

 

（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（yā）力下結晶以形成鑄件的方法.。

 

技術特點：

1、澆（jiāo）注時的壓力和速度可（kě）以調節，故可適用於各種不（bú）同鑄型（如金屬型、砂型（xíng）等），鑄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（chōng）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）在壓力下結晶，鑄件組織致密（mì）、輪廓清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤（yóu）為有利；

4、省去補縮（suō）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（yì）實現機械（xiè）化和自動化。

 

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離（lí）心鑄造：是將（jiāng）金屬液澆入旋轉的（de）鑄型（xíng）中，在離心力作用下填（tián）充鑄型而凝固成形的（de）一種鑄造方（fāng）法。

 

優點：

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

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

3、鑄件致密度（dù）高（gāo），氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高（gāo）；

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的局（jú）限性；

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

3、鑄件易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造最（zuì）早用於生產鑄（zhù）管（guǎn），國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械（xiè）、航（háng）空、國防（fáng）、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳（tàn）合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機（jī）缸套和軸套等鑄件的生產最（zuì）為普遍。

 

（6）金屬型鑄（zhù）造(gravity die casting)

 

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

 

優點:

1、金屬型的熱導率（lǜ）和熱容量大，冷卻速度（dù）快（kuài），鑄件組（zǔ）織致密（mì），力學性能比砂型鑄件高（gāo）15%左（zuǒ）右。

2、能獲得（dé）較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值（zhí）的鑄件，並且（qiě）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（qì）體、降低勞（láo）動強度。

 

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出型腔中的空（kōng）氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝（níng）固時（shí）容易產生裂紋；

3、金屬型製（zhì）造周期（qī）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（shǔ）型鑄造既適用（yòng）於大批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非（fēi）鐵合金鑄（zhù）件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠（dìng）等。

 

（7）真空壓鑄（zhù）(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在（zài）壓鑄（zhù）過程（chéng）中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或（huò）顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解（jiě）氣體，從（cóng）而提高壓鑄件力學性能（néng）和表麵質量的先進壓鑄工藝。

 

優點：

1、消除或（huò）減少壓鑄件（jiàn）內部的（de）氣（qì）孔，提高壓鑄件的機械性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型（xíng）腔的反壓力，可使用較低（dī）的比（bǐ）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（le）充填條（tiáo）件，可壓鑄較薄的鑄件（jiàn）;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及（jí）安裝（zhuāng）較困難，因（yīn）而成（chéng）本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果（guǒ）就不是很顯著。

 

（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，直接獲得製件或（huò）毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡（jiǎn）化和質量穩定等優點，是一（yī）種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成（chéng）形技術。

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓（yā）、泄壓，分（fèn）模、毛坯（pī）脫模（mó）、複位；

 

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

 

技術特點：

1、可消（xiāo）除內部的氣孔、縮孔（kǒng）和縮鬆等缺（quē）陷；

2、表麵粗糙（cāo）度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄（zhù）造裂紋的產生；

4、便（biàn）於實現機械化、自動化（huà）。

 

應（yīng）用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、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）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組（zǔ）合成模型簇（cù），刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在（zài）幹（gàn）石英（yīng）砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型（xíng）氣化，液（yè）體金屬占據模型位置，凝固（gù）冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

 

工藝流（liú）程：預（yù）發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹（gàn）→造型→澆注→落砂→清理

 

 

 

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈（líng）活，自（zì）由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應用：

適合（hé）成產結構複雜的各種（zhǒng）大小較精密鑄件，合金（jīn）種類不限，生產批量不（bú）限（xiàn）。如灰鑄鐵發動（dòng）機箱體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造（zào）：是一種先進的鑄造（zào）方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器（qì）的（de）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（kě）獲得任意長或特定（dìng）的長度的鑄件。

 

技術特（tè）點：

1、由於金屬被（bèi）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、簡化了工序，免除（chú）造型及其它工序，因（yīn）而（ér）減輕（qīng）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（yú）實現機械化和自動化，提高（gāo）生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合（hé）金等斷麵形狀不變的（de）長鑄件，如鑄（zhù）錠、板坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力作（zuò）用下來加（jiā）工製件的少切削或無切削的工（gōng）藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛（duàn）造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利用鍛壓機（jī）械對金屬（shǔ）坯料施加壓力（lì），使其產生塑性變（biàn）形以獲得具有一定機械（xiè）性（xìng）能、一定（dìng）形狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

根（gēn）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（gōng）具將金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和（hé）尺寸（cùn）的加工（gōng）方法。

 

模鍛：是在模（mó）鍛錘或者熱模（mó）鍛壓力機上（shàng）利用模具來成形的。

 

碾環：指通（tōng）過（guò）專用設備碾環機生產不同直徑的（de）環形零件，也用來（lái）生產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

 

特種鍛造（zào）：包（bāo）括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這（zhè）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（zhōng）間檢（jiǎn）驗→鍛件熱處理（lǐ）→清理→矯正→檢查

 

技術（shù）特點：

1、鍛件質量比（bǐ）鑄件（jiàn）高能承（chéng）受大的衝（chōng）擊力作用，塑性、韌性和其（qí）他方麵的力（lì）學性能（néng）也（yě）都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原（yuán）材料，還能縮（suō）短加工工時（shí）。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批量生產，靈活（huó）性比較大。

 

應用：

大型（xíng）軋鋼機（jī）的軋輥、人字齒輪，汽輪發電（diàn）機組的（de）轉子、葉輪、護環，巨（jù）大的水壓機工作缸和立柱，機（jī）車軸，汽車（chē）和（hé）拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

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

 

軋製分類：

按軋件運動分有：縱軋（zhá）、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（tōng）過，並在其（qí）間（jiān）產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件變形（xíng）後運動方向與（yǔ）軋輥軸線方向一（yī）致。

斜軋：軋件（jiàn）作螺旋運動，軋件與軋（zhá）輥軸線非特（tè）角。

 

應（yīng）用：

主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（sù）料製品及（jí）玻璃製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻（yún）壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫（héng）截（jié）麵積減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒（bàng）加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包（bāo）裝

優點：

1、生產範圍廣，產（chǎn）品規格（gé）、品種多；

2、生產靈活（huó）性大，適合小批（pī）量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小（xiǎo），易實現自動化生產。

 

缺（quē）點（diǎn）：

1、幾何廢料損失大（dà）；

2、金（jīn）屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成（chéng）本高。

 

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

 

（4）拉（lā）拔

 

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前端（duān），將金屬（shǔ）坯料從小於坯（pī）料斷（duàn）麵的模孔中拉（lā）出，以獲得相（xiàng）應的形狀和尺寸的製品的一種塑（sù）性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵（miàn）光潔；

2. 工（gōng）具、設備（bèi）簡單；

3. 連續高速生產斷麵（miàn）小的長製品。

 

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。

 

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型（xíng）材及線（xiàn）材（cái）的（de）主要加工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力（lì），使之（zhī）產生塑（sù）性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（jiàn）（衝壓件）的成形加工方（fāng）法。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性（xìng）之（zhī）製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可（kě）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 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是（shì）板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽（qì）包，容器的（de）殼體，電機、電器的鐵芯矽（guī）鋼片等（děng）都是衝壓加（jiā）工的。儀器儀表、家用（yòng）電器、自行車、辦公機（jī）械（xiè）、生活器皿等產品中，也有大量（liàng）衝壓件。

 

▌ 機加工

 

機加工：是在在（zài）零（líng）件生產過程中，直接用刀具在毛坯上（shàng）切除（chú）多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的（de）尺寸精度、形狀和位（wèi）置相互精度、表麵質量等技術要求的加工過程。

 

常用機加工方法：

 

▌ 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（fāng）式接合金屬或其他（tā）熱塑（sù）性材（cái）料如塑料的製造工藝及技術。

 

▌ 粉末冶金（jīn）

 

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

 

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料（liào）隻（zhī）能用粉末冶金（jīn）方法來製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不（bú）會給材料任何汙染，有可能製取高（gāo）純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確（què）性和（hé）均勻性。

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

 

缺點（diǎn）：

1、在沒有批量的情況（kuàng）下要考慮 零件的大（dà）小。

2、模具費用相對來說要高出鑄（zhù）造模具。

 

生產適用範圍：

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

 

▌ 金屬注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射（shè）成形（xíng）的（de）簡稱。是將（jiāng）金（jīn）屬粉末與其粘結劑（jì）的增塑混合料注射於模型中的成形方法（fǎ）。它是先將所選粉末與粘結劑進行混合，然（rán）後（hòu）將混合（hé）料進（jìn）行製（zhì）粒再注射（shè）成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程（chéng）：

 

MIM流程分為（wéi）四個獨特加工（gōng）步驟（混合、成型、脫脂和（hé）燒結）來實現零部件的生產，針對（duì）產品特（tè）性決定是否需要進行（háng）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（hǎo）、廢品率低、生產效率高、易於實現（xiàn）自動化；

3、對模具（jù）材料要求低。

 

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核（hé）心隻有加入一（yī）定量的粘接（jiē）劑，粉末（mò）才具有增強流動性以適合注射成（chéng）型和維持坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型（xíng）

 

半固（gù）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（jiàn）的質（zhì）量。

 

半固（gù）態成型可分為流變成（chéng）型和觸變成型（xíng）。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特（tè）點：

1、減少液態成型（xíng）缺（quē）陷（xiàn），顯著提高質量和可靠（kào）性；

2、成型溫度比全液態成型（xíng）溫度低，大大（dà）減少對模具（jù）的熱衝（chōng）擊；

3、能製（zhì）造常規液態成型方法不可能製（zhì）造的合金；

 

應用：

目前已成（chéng）功用於主缸、轉向係統（tǒng）零件、搖（yáo）臂、發動機活塞、輪轂、傳（chuán）動係統零件、燃油係統零件和空調零件等製造等航空、電子（zǐ）以及消費品等方麵。