​各種金屬材料的成（chéng）形工藝大全

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

 

▌ 鑄（zhù）造（zào）

 

液態（tài）金（jīn）屬澆注到與零件（jiàn）形狀、尺（chǐ）寸相適應的（de）鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲（huò）得毛坯或零件的（de）生（shēng）產方法，通（tōng）常稱為金屬液（yè）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，特別是內腔形（xíng）狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材（cái）料來源廣，廢品可（kě）重熔，設備投資低。

4、廢品率（lǜ）高、表麵質量（liàng）較低、勞動條件差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂（shā）型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的（de）鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄（zhù）件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（shì）合於製成形狀複（fù）雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性（xìng）廣，成本（běn）低；

3、對於某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造（zào）是製造其零件或（huò），毛坯的唯一（yī）的成形（xíng）工藝。

 

應用（yòng）：汽車的（de）發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指（zhǐ）在易熔（róng）材（cái）料（liào）製成模樣，在模樣表麵包覆若（ruò）幹層耐火（huǒ）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，經高溫焙燒後即（jí）可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄（zhù）造（zào）”。

 

工藝流程：

熔模鑄造（zào）工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄（zhù）造（zào）外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用（yòng）：適用於生（shēng）產形狀複（fù）雜、精度要求高、或很難（nán）進行其它（tā）加工（gōng）的小型零（líng）件，如渦輪發動機（jī）的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓（yā）將金屬液（yè）高速壓入一精密金屬模具型腔內，金（jīn）屬液（yè）在壓力作用（yòng）下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓力高，流速快

2、產品質量好（hǎo），尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率（lǜ）高，壓鑄模使用次（cì）數（shù）多；

4、適合（hé）大批大（dà）量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔（kǒng）和縮鬆。

2、壓鑄（zhù）件塑性（xìng）低，不宜（yí）在衝擊載荷及有（yǒu）震動的情況下（xià）工（gōng）作；

3、高熔點合（hé）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（zài）汽車工（gōng）業和儀表（biǎo）工業，後來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(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是指使液體金屬在較低（dī）壓（yā）力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在壓力下結晶以（yǐ）形（xíng）成鑄件的（de）方法.。

 

技術特點：

1、澆注（zhù）時的壓力（lì）和速（sù）度可以調節，故可（kě）適（shì）用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

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

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光（guāng）潔，力學性能較高，對於（yú）大薄（báo）壁件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，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（jiǎn）易，易實現機械化和自動化。

 

應（yīng）用（yòng）：以傳統產品（pǐn）為主（氣缸頭（tóu）、輪轂、氣缸架等）。

 

（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（yòng）下填充鑄（zhù）型（xíng）而凝固成形的一種鑄（zhù）造方法。

 

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；

2、生產（chǎn）中空（kōng）鑄件時可不用型芯，故在生（shēng）產長管形鑄件（jiàn）時可大幅度地改善（shàn）金屬充型（xíng）能力；

3、鑄（zhù）件致密度高（gāo），氣（qì）孔、夾渣等缺陷（xiàn）少（shǎo），力學性能高；

4、便於（yú）製造筒、套類複合金屬鑄（zhù）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、鑄件易產生比重偏析。

 

應（yīng）用：

離心鑄造最（zuì）早（zǎo）用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽（qì）車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵（tiě）及非鐵碳合金鑄件。其（qí）中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等（děng）鑄件（jiàn）的生產（chǎn）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金屬鑄型並在（zài）型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

 

優點:

1、金屬（shǔ）型的熱導率和熱容量大，冷（lěng）卻速度快，鑄件組織致密（mì），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粗（cū）糙（cāo）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（jiǎn）少粉塵和有害氣體、降低勞動強度。

 

缺點：

1、金屬型本身無透氣（qì）性（xìng），必須采用一定的措施（shī）導出（chū）型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件（jiàn）凝固時容易產生裂紋（wén）；

3、金屬型製造周期較長，成本較高。因（yīn）此隻（zhī）有在大量成批生產時（shí），才能顯示出好的經濟效果。

 

應用：

金屬（shǔ）型鑄造既適用於（yú）大批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合（hé）金鑄件，也適合於生產鋼（gāng）鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過（guò）在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的（de）氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體（tǐ），從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的（de）先進壓鑄工（gōng）藝。

 

優點：

1、消除或減少（shǎo）壓鑄件內部的（de）氣孔，提高壓鑄件的機械性能和表麵質量，改善鍍覆性（xìng）能;

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

3、改善了充填條（tiáo）件，可壓（yā）鑄較薄（báo）的鑄件;

 

缺（quē）點：

1、模（mó）具（jù）密封結構複雜，製造及安裝較困難（nán），因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就（jiù）不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是（shì）使液（yè）態或半（bàn）固態金（jīn）屬在高壓下（xià）凝固、流動（dòng）成（chéng）形，直接獲（huò）得製件或毛（máo）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，是一種（zhǒng）節能型的、具有潛在應用前景的金屬（shǔ）成（chéng）形技術。

 

直接擠壓鑄造：噴（pēn）塗料、澆合金、合模、加壓（yā）、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位；

 

間（jiān）接擠壓鑄造：噴塗料、合模、給（gěi）料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫（tuō）模、複位。

 

技術特點（diǎn）：

1、可消除內部的（de）氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度（dù）高（gāo）；

3、可防止鑄造裂（liè）紋的產（chǎn）生；

4、便（biàn）於實現機械化、自動化。

 

應用：可用於（yú）生產各種類型的合金（jīn），如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱（chēng）實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型（xíng）粘結組（zǔ）合成模（mó）型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後（hòu），埋在幹石英砂中振（zhèn）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（chéng）鑄（zhù）件的新型鑄造方法。

 

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

 

 

 

技術特點：

1、鑄（zhù）件精度高，無（wú）砂（shā）芯，減少了加工時間；

2、無分型（xíng）麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙（wū）染；

4、降低投資和生產成本。

 

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，生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是（shì）一種先進（jìn）的鑄造方法，其（qí）原理是將（jiāng）熔融的金屬，不斷澆（jiāo）入一種叫做結晶器（qì）的特殊（shū）金屬型中，凝固（結殼）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件。

 

技術特點：

1、由於（yú）金屬被（bèi）迅速（sù）冷卻，結晶致密（mì），組織均勻，機（jī）械性能較好；

2、節約金屬，提高（gāo）收（shōu）得率；

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

4、連續鑄造生產易於實現（xiàn）機械化和自動化，提高生產效率。

 

應（yīng）用：

用連（lián）續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合（hé）金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如（rú）鑄錠（dìng）、板坯、棒坯（pī）、管（guǎn）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（lì）作用下來加工製（zhì）件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有（yǒu）很（hěn）多，主要包括鍛造、軋（zhá）製、擠壓、拉拔、衝壓等（děng）。

 

（1）鍛造

 

鍛造（zào）：是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性（xìng）變（biàn）形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和（hé）尺寸鍛件的（de）加工方法。

 

根據（jù）成形機理，鍛（duàn）造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛造：一般是（shì）在錘鍛或者水壓機上（shàng），利用簡單的工具將金屬錠或者（zhě）塊料錘成所需要形狀和尺（chǐ）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。

 

碾環（huán）：指通過專用設備（bèi）碾環機生產（chǎn）不同直徑（jìng）的環形零件，也用來生（shēng）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、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比（bǐ）較適用於生產某些（xiē）特殊形狀的零件。

 

工藝流程：鍛坯加（jiā）熱（rè）→輥（gǔn）鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯（jiǎo）正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查（chá）

 

技術特點（diǎn）：

1、鍛件（jiàn）質量比鑄件高能承受大的（de）衝擊力作用，塑性、韌性和（hé）其他方麵的力學性能也都（dōu）比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材（cái）料，還能縮短加工工時。

3、生產（chǎn）效率高（gāo）例。

4、自由鍛造適合於單（dān）件小批量（liàng）生（shēng）產，靈活性比（bǐ）較大。

 

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機（jī）的曲（qǔ）軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的（de）間隙（各種形狀），因受軋（zhá）輥的壓縮成型（xíng）軋製（zhì）使材料截麵（miàn）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、橫軋、斜軋。

 

縱（zòng）軋:就（jiù）是金屬在兩個（gè）旋轉方（fāng）向相反的軋輥之間通（tōng）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（xiàn）方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

 

應用（yòng）：

主要用在金屬材料型材，板，管（guǎn）材等（děng） ，還有一些非金屬材料比如塑料（liào）製品及玻璃製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從（cóng）模具的孔口或縫（féng）隙擠出使之橫截麵積減小長度增（zēng）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（yì）流程：

擠壓前準備（bèi）→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人（rén）工時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣（guǎng），產品（pǐn）規格、品種多；

2、生（shēng）產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精（jīng）度高，表麵質（zhì）量好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易（yì）實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬（shǔ）流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具（jù）損耗大，成本高。

 

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

 

（4）拉（lā）拔

 

拉拔（bá）：用外力作用於被（bèi）拉金屬（shǔ）的前端，將金屬坯料從小於坯料斷（duàn）麵的模（mó）孔中拉出（chū），以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺（chǐ）寸精確（què），表（biǎo）麵光潔；

2. 工具（jù）、設備簡單；

3. 連續（xù）高速生產斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量（liàng）有限；

2. 長（zhǎng）度受限製。

 

生（shēng）產適用範圍：拉（lā）拔是金（jīn）屬管材、棒材、型材及線材的主要加工（gōng）方法。

 

（5）衝（chōng）壓

 

衝壓：是靠壓力機和模具對（duì）板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形（xíng）狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形（xíng）加工方法。

 

技術特點：

1、可（kě）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（dào）品（pǐn）質均一的製品（pǐn）。，

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%是板材，其中大部分經過衝壓製成（chéng）成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽（qì）包，容器的殼體，電機、電（diàn）器的鐵芯矽鋼片等都是衝（chōng）壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機（jī）械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 機加工

 

機加工：是（shì）在在零（líng）件生產過程中，直接（jiē）用（yòng）刀具在毛坯上切除多（duō）餘金屬層厚度（dù），使之或者圖紙要求的尺寸精（jīng）度、形狀和位（wèi）置（zhì）相互精度、表麵質（zhì）量等技術要求的加（jiā）工過程。

 

常用機加工（gōng）方法：

 

▌ 焊接

 

焊接：也稱（chēng）作熔接,鎔接是一種（zhǒng）以加熱、高溫或（huò）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。

 

▌ 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（hé）物）作為原料，經過成（chéng）形和燒結，製造金屬材料、複（fù）合材料以（yǐ）及各種（zhǒng）類型製（zhì）品的工藝（yì）技術（shù）。

 

優點：

1、絕（jué）大（dà）多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料隻（zhī）能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金（jīn）屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可（kě）能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能（néng）保證材料成分（fèn）配比（bǐ）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品，能大大降低生產成本（běn）。

 

缺點：

1、在沒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：

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

 

▌ 金屬注射成型

 

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

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個（gè）獨（dú）特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生（shēng）產，針對（duì）產品特性決定是（shì）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：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入一定量的粘接劑，粉末才具有增（zēng）強（qiáng）流動性（xìng）以適合注射成（chéng）型和維（wéi）持坯塊的（de）基本形狀。

 

▌ 金屬半固（gù）態成型

 

半固（gù）態（tài）成型（xíng）：利用非枝晶（jīng）半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡（jiǎn）稱SSM）獨有的流變性和攪熔性來控製鑄件（jiàn）的質量。

 

半固態成型可分為流變成型和觸變成型。

 

(1)流變成（chéng）型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術（shù）特點：

1、減少液態成型（xíng）缺陷，顯（xiǎn）著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全（quán）液態成型溫度低，大（dà）大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製（zhì）造的合金（jīn）；

 

應用：

目前已成功（gōng）用於主缸（gāng）、轉向係（xì）統零件、搖臂、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（zào）等航（háng）空、電子以及（jí）消費品（pǐn）等方麵（miàn）。