​各種金屬材（cái）料的成形工藝大（dà）全

　　
材料成形方法是零件設計的重要內容（róng），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（jiā）來看看各種金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造（zào）

 

液態金（jīn）屬（shǔ）澆注到與零件形狀、尺寸相適（shì）應的鑄型（xíng）型腔中，待其冷卻凝固（gù），以獲（huò）得毛坯或零件的生產方法，通常稱為（wéi）金屬液態成形（xíng）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（nèi）腔形狀複雜的製件。

2、適應性（xìng）強，合（hé）金種類不受限製，鑄件大小幾乎不受（shòu）限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質（zhì）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（shēng）產鑄件的（de）鑄造方法（fǎ）。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。

 

工藝流程（chéng）：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技（jì）術特點：

1、適（shì）合於製成形（xíng）狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應（yīng）性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材料，如鑄鐵等（děng），砂型鑄造是製造其零件或，毛坯（pī）的唯一的成形工（gōng）藝。

 

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在易熔材料（liào）製（zhì）成模樣，在模樣表麵包（bāo）覆若幹層耐火材料製成型殼，再將（jiāng）模（mó）樣熔化排出型殼，從而（ér）獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後（hòu）即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟（là）鑄造”。

 

工藝流程：

熔模（mó）鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄（zhù）件，且鑄造的合（hé）金不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高（gāo）

 

應用：適（shì）用（yòng）於生（shēng）產形狀複雜、精度要求高、或很難進（jìn）行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓（yā）力鑄造（zào）(die casting)

 

壓鑄：是利用（yòng）高壓將金屬液高速壓入一精密金屬（shǔ）模具型腔內，金屬液在壓力（lì）作用下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝流（liú）程：

 

優點：

1、壓鑄時（shí）金屬液體承受壓力高，流（liú）速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換性好（hǎo）；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數（shù）多；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易（yì）產生（shēng）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（dòng）的情（qíng）況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影（yǐng）響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄件最先應用在汽車（chē）工業和儀表（biǎo）工業，後來逐步擴大到各個行（háng）業，如農業機械、機床工業（yè）、電子工業、國防工業、計（jì）算機、醫療器械、鍾表、照（zhào）相機和日用五金等多（duō）個行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是指（zhǐ）使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充（chōng）填鑄型，並在壓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，故可（kě）適（shì）用於各（gè）種不同（tóng）鑄型（如金屬型（xíng）、砂型等），鑄造各種合金及（jí）各（gè）種大（dà）小（xiǎo）的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬液充型平穩（wěn），無飛濺現象，可避（bì）免卷入氣體及（jí）對型壁（bì）和（hé）型（xíng）芯的衝刷，提高（gāo）了鑄件的合格率；

3、鑄件在（zài）壓力下結晶，鑄件組織致（zhì）密、輪廓（kuò）清晰、表麵光（guāng）潔，力學性能較高，對（duì）於大薄壁件的鑄造尤為有利；

4、省去補（bǔ）縮冒口（kǒu），金屬利用率提高到90～98%；

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

 

應（yīng）用：以傳統（tǒng）產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金（jīn）屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力作用（yòng）下填充鑄型而凝固（gù）成形的（de）一（yī）種鑄造方法。

 

優點：

1、幾乎不存在澆（jiāo）注係統和冒口係統的金（jīn）屬消耗，提高工藝出（chū）品率；

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

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點（diǎn）：

1、用於生產異形鑄件時有一定（dìng）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（jiàn）易產生比重偏析。

 

應用：

離（lí）心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車（chē）等行（háng）業中均采用離心鑄造工藝（yì），來生產鋼（gāng）、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產最為普遍。

 

（6）金（jīn）屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬在重力（lì）作用下充填金屬（shǔ）鑄型並在型中冷卻凝固而獲得鑄件的一（yī）種成（chéng）型方法。

 

優點:

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

2、能獲得較（jiào）高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的（de）鑄件，並且質量穩定性好。

3、因不用和很少用砂芯（xīn），改善環境、減少（shǎo）粉塵和（hé）有害（hài）氣體、降低勞動強度（dù）。

 

缺點：

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

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

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

 

應用：

金屬型鑄造既適用（yòng）於（yú）大批量生產形狀複雜的鋁（lǚ）合金、鎂（měi）合（hé）金等非鐵合金鑄（zhù）件，也適合於生產（chǎn）鋼鐵金屬的鑄件、鑄（zhù）錠（dìng）等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄（zhù）造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣（qì）孔和溶解（jiě）氣體（tǐ），從而提高壓鑄件（jiàn）力學性能（néng）和表麵質量（liàng）的先進壓鑄工藝。

 

優（yōu）點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提（tí）高壓鑄件的（de）機械性能（néng）和表（biǎo）麵質量，改（gǎi）善鍍覆性能;

2、減少型腔的（de）反壓力，可使用較低的比壓及鑄造（zào）性能（néng）較差（chà）的合金，有（yǒu）可能用小機器壓鑄較大的鑄（zhù）件;

3、改善了充填條件（jiàn），可壓鑄較薄的鑄件;

 

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、 真空壓鑄法如控製不當（dāng），效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液態或半固（gù）態金屬（shǔ）在高壓下凝固（gù）、流動成形，直（zhí）接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金（jīn）屬利用（yòng）率高（gāo）、工序（xù）簡化和質（zhì）量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應（yīng）用前景（jǐng）的金屬成形技術。

 

直接擠（jǐ）壓鑄造（zào）：噴塗（tú）料、澆合金、合模、加壓、保壓（yā）、泄壓，分模、毛坯脫模、複位（wèi）；

 

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

 

技術特點：

1、可消除（chú）內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗（cū）糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實（shí）現機械化、自動化。

 

應用：可（kě）用於（yú）生產各種類型的合（hé）金，如鋁合金、鋅合金、銅合（hé）金、球墨（mò）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（sì）的石蠟或泡沫模（mó）型粘結（jié）組合（hé）成模型簇，刷塗耐（nài）火塗料並烘幹後，埋在（zài）幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占（zhàn）據模型位置，凝固冷卻後（hòu）形成鑄件的新型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡→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，無砂芯，減（jiǎn）少了（le）加工時間；

2、無分型麵，設計靈（líng）活，自由度高（gāo）；

3、清（qīng）潔生（shēng）產，無（wú）汙染（rǎn）；

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（jiào）精（jīng）密鑄件，合金種類（lèi）不限（xiàn），生產批量不限。如（rú）灰鑄鐵（tiě）發動機箱體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先進的鑄（zhù）造方法，其（qí）原理是（shì）將熔融的金屬（shǔ），不斷澆入一種叫做結（jié）晶器的特殊金屬型（xíng）中，凝固（結殼）了的鑄件（jiàn），連（lián）續不斷地從結晶器的另一端（duān）拉出，它可（kě）獲得任意長或特定的長度的鑄件（jiàn）。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械（xiè）性能較好；

2、節（jiē）約金屬，提高收得率；

3、簡化了工序，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機械化和自動化，提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造（zào）法可以澆注鋼、鐵、銅（tóng）合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄（zhù）件，如（rú）鑄錠（dìng）、板坯、棒坯（pī）、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利用材（cái）料的（de）塑性，在工具及模具的外力作（zuò）用下來加工（gōng）製件的少切削或（huò）無切削的工藝方法。它的種類有很多（duō），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（dìng）機械性能、一定形狀和尺寸鍛（duàn）件的加工方法（fǎ）。

 

根據成形（xíng）機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛（duàn）、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（chéng）所需要形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是在模（mó）鍛錘或者熱（rè）模鍛壓力機上利用模具來成形的。

 

碾環：指通過（guò）專用設（shè）備碾環機生產不同直徑的環形零件，也（yě）用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

 

特種鍛造（zào）：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（shēng）產某些特殊形狀的零件。

 

工藝流（liú）程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切（qiē）邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

 

技術特（tè）點：

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

2、節約（yuē）原材料，還能縮短加工工時。

3、生產效率（lǜ）高例。

4、自由鍛造適合於單件（jiàn）小批量生產，靈活性比較大。

 

應用：

大型軋（zhá）鋼機的軋輥、人字齒（chǐ）輪，汽輪發電（diàn）機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸（zhóu）、連杆等（děng）。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉（zhuǎn）軋輥（gǔn）的間隙（各（gè）種形狀），因受（shòu）軋（zhá）輥（gǔn）的壓縮（suō）成型軋製使材料截麵減小，長（zhǎng）度增加的壓力（lì）加工方法。

 

軋製分類（lèi）：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在（zài）兩（liǎng）個（gè）旋轉方向相反的軋輥之間通過，並在其（qí）間產生塑性（xìng）變形的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜（xié）軋：軋件作（zuò）螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

 

應用：

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

 

（3）擠（jǐ）壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具（jù）的（de）孔口（kǒu）或縫隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為所需（xū）製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準（zhǔn）備→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），產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵（miàn）質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實（shí）現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢（fèi）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、工具（jù）損耗大，成本高（gāo）。

 

生產（chǎn）適用範圍（wéi）：主（zhǔ）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（zuò）用於被拉金屬的（de）前端，將金屬坯料（liào）從（cóng）小於坯料斷麵的模孔中拉出，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. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生（shēng）產斷麵小（xiǎo）的長製品。

 

缺點（diǎn）：

1. 道次（cì）變形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

 

生（shēng）產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線（xiàn）材的主要加工方法。

 

（5）衝壓（yā）

 

衝壓：是（shì）靠壓力機和模具（jù）對板（bǎn）材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方法。

 

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（dào）品質（zhì）均一的製（zhì）品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

 

適用（yòng）範圍：

全世（shì）界的鋼材中，有60～70%是板材，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（lú）的汽包，容器的殼體，電機（jī）、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的（de）。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公（gōng）機械、生活（huó）器皿等（děng）產品中，也有（yǒu）大量（liàng）衝壓件。

 

▌ 機加工

 

機加工（gōng）：是在在零件（jiàn）生產過程（chéng）中，直（zhí）接（jiē）用刀具在毛坯上切除多餘金屬層（céng）厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀（zhuàng）和位置相互精度、表麵質量等技術（shù）要求的加工過程。

 

常（cháng）用機加工方法：

 

▌ 焊接

 

焊接：也稱作（zuò）熔（róng）接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料（liào）如塑料的製造工藝及技術。

 

▌ 粉末冶金

 

粉（fěn）末（mò）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（jīng）過成形（xíng）和燒結，製造（zào）金屬材料、複合材料以及各種類型製品的（de）工藝技術（shù）。

 

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降低產品（pǐn）成本。

3、不會給材料任何汙染（rǎn），有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶（yě）金法能保證材料（liào）成分配比的正確性和均勻性。

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

 

缺點（diǎn）：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要（yào）高出鑄造模（mó）具。

 

生產適用範圍（wéi）：

粉（fěn）末冶金技術可以直接製成（chéng）多孔、半（bàn）致密（mì）或（huò）全（quán）致（zhì）密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

 

▌ 金屬（shǔ）注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射（shè）成（chéng）形的簡稱。是將金屬粉末與其粘（zhān）結劑的增塑混合料（liào）注射於（yú）模型中的成形方法。它是先將所選粉末（mò）與粘結劑進行混合，然後將混合料（liào）進行（háng）製（zhì）粒再注（zhù）射成形所需（xū）要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工步驟（zhòu）（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部（bù）件（jiàn）的生產，針對產品特性（xìng）決定是否（fǒu）需要進行表麵處理。

 

 

 

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、生產效率高、易（yì）於實現自動化（huà）；

3、對模具（jù）材料要求（qiú）低。

 

技術核心：

粘接劑是（shì）MIM技術的（de）核心（xīn）隻有加入一定量的粘接劑，粉末才具有增強流（liú）動性以適合注射成型和維持（chí）坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成（chéng）型

 

半固態成型：利用非（fēi）枝晶（jīng）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（tài）成型（xíng）可分為流變成型和觸變成型。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減（jiǎn）少液態成型缺陷，顯著（zhe）提高質量（liàng）和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型（xíng）溫度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方（fāng）法不可能製（zhì）造（zào）的合金；

 

應用：

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