各（gè）種金屬材料成形（xíng）工（gōng）藝，還有比這更齊全的（de）嗎？

　　

材（cái）料（liào）成形（xíng）方法（fǎ）是零件設計的重（chóng）要內容，也是（shì）製造者們極度關心的問題，更是材料加工（gōng）過程中的關鍵因素，今（jīn）天就帶大家來（lái）看看金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相（xiàng）適應的鑄型型腔中，待其冷（lěng）卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法（fǎ），通常稱為金屬液態成形或（huò）鑄造（zào）。

 

工藝流程：液體（tǐ）金屬→充型→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生產形狀任（rèn）意複雜的製件，特別（bié）是內腔形狀複雜的（de）製件。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎不受限（xiàn）製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備（bèi）投資（zī）低。

4、廢品率高（gāo）、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方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可用（yòng）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（yú）製成形狀複雜，特（tè）別是具有複雜內腔的毛（máo）坯；

2、適應性廣，成（chéng）本低；

3、對於某些塑性很差的（de）材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製（zhì）造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。

 

應用：汽車的發（fā）動機氣缸體、氣缸（gāng）蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通（tōng）常是指在易熔材料製成模（mó）樣（yàng），在模樣表麵包覆若幹層耐（nài）火材料製成型殼，再將模樣熔化排出型（xíng）殼，從而（ér）獲得（dé）無分型麵的（de）鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造（zào）方案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

 

熔（róng）模鑄造工藝流程

 

優點（diǎn）：

1、尺（chǐ）寸精度和幾何精度高（gāo）；

2、表麵粗糙（cāo）度高；

3、能夠鑄造外（wài）型複雜的鑄（zhù）件，且鑄造的合金不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其它加工的小型（xíng）零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄（zhù）造（zào）(die casting)

 

壓鑄：是利用（yòng）高壓將金屬液高速壓入一（yī）精密金（jīn）屬（shǔ）模（mó）具型腔內（nèi），金屬液在壓（yā）力作用下冷卻凝固而形成鑄（zhù）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（pǐn）質量好（hǎo），尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次（cì）數多；

4、適合大批大（dà）量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓（yā）鑄件塑性低（dī），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（dà）。

 

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業（yè）和儀表工業，後來逐步擴大到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算機（jī）、醫療器械、鍾表、照相（xiàng）機和日用五金等多個（gè）行業。

 

（4）低壓鑄造(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（yòng）下充填鑄型，並在壓力下結晶以形成鑄件的方（fāng）法.。

 

工藝流程：

 

技術特點：

1、澆注（zhù）時的壓力和速度可以調節，故可適用於各種不同鑄型（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（dǐ）注（zhù）式充（chōng）型，金屬液充型平（píng）穩，無飛濺現象，可避（bì）免卷入氣體及對型壁和型芯的衝刷（shuā），提高（gāo）了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致（zhì）密、輪廓清（qīng）晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有利；

4、省去（qù）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（bèi）簡易，易實現機械化和自動（dòng）化。

 

應用：以傳統產品為主（氣（qì）缸頭、輪轂（gū）、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（xīn）力作用下填（tián）充（chōng）鑄型而凝固（gù）成形的一種鑄造方法。

 

工藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統（tǒng）和冒口係（xì）統的金屬（shǔ）消耗（hào），提高工藝出（chū）品率；

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

3、鑄件致密（mì）度高，氣孔、夾（jiá）渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金（jīn）屬鑄件。

 

缺點：

1、用於（yú）生產異形鑄件時有一定的（de）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（gōng）餘量大；

3、鑄件易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內（nèi）外在（zài）冶金、礦山、交通、排（pái）灌機械（xiè）、航空、國防、汽車（chē）等行業（yè）中均（jun1）采用離心（xīn）鑄造工藝（yì），來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄（zhù）鐵管、內燃機缸套和軸套（tào）等（děng）鑄件的生產（chǎn）最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指（zhǐ）液態金屬在重力作用下充填金屬鑄型並在型中冷卻凝固而獲得（dé）鑄件的一種（zhǒng）成型方法（fǎ）。

 

工藝流程：

 

優點:

1、金屬型（xíng）的熱導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件（jiàn）組織致（zhì）密（mì），力學性能（néng）比砂型鑄件高15%左右。

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

3、因不用和（hé）很少用砂芯（xīn），改善環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動（dòng）強度。

 

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，必須（xū）采用（yòng）一定的（de）措施導出型腔中的空氣和（hé）砂（shā）芯所產生的氣體；

2、金屬型無退（tuì）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（cǐ）隻有在大（dà）量成批生產時，才能顯（xiǎn）示出好的經濟效果。

 

應用：

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

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

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

 

工藝流程：

 

優點：

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

2、減少型腔的反（fǎn）壓（yā）力，可使用較低的比壓（yā）及（jí）鑄造性能較差的合金，有可（kě）能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填（tián）條件，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，效果就不是很顯（xiǎn）著。

 

（8）擠壓（yā）鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液態或半固態金屬在高壓（yā）下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液（yè）態金屬利用率高、工序（xù）簡化和質量穩定等優（yōu）點，是一種節能型的、具有潛（qián）在應用前景的（de）金屬成形技術。

 

工藝流程：

 

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

 

間接擠壓鑄造：噴（pēn）塗（tú）料、合模、給（gěi）料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯（pī）脫模、複位。

 

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低（dī），尺寸精度高；

3、可（kě）防止鑄造裂（liè）紋的產生；

4、便於實現機械化、自動（dòng）化。

 

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

 

（9）消失模鑄（zhù）造（Lost foam casting ）

 

消失模（mó）鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸（cùn）形狀相似的（de）石蠟（là）或泡沫模型（xíng）粘結（jié）組合成模型簇，刷塗（tú）耐火塗料並烘幹後（hòu），埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使（shǐ）模型氣化，液（yè）體（tǐ）金屬占據（jù）模型位置，凝固（gù）冷卻後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（xíng）→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（xíng）麵，設計靈活，自（zì）由度高；

3、清（qīng）潔生（shēng）產，無汙染；

4、降低投資和生（shēng）產成（chéng）本。

 

應用：

適（shì）合成產（chǎn）結構複雜（zá）的各種大小較精密鑄件，合金種類不限（xiàn），生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高（gāo）錳鋼（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，其原理是將（jiāng）熔融的金屬，不斷（duàn）澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型（xíng）中（zhōng），凝固（結殼）了的鑄件，連（lián）續不斷地（dì）從結（jié）晶器的另一端拉出，它可獲得（dé）任意長或特定的長度的鑄件。

 

工藝流程：

 

技術（shù）特點：

1、由於（yú）金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性（xìng）能較（jiào）好；

2、節約金屬，提高（gāo）收得率；

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

4、連續鑄（zhù）造生產易於實現機械化和自動化，提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法（fǎ）可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合（hé）金、鎂合（hé）金等斷麵形狀（zhuàng）不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管（guǎn）子等。

▌ 塑性成形

 

塑性成（chéng）形：就是利用（yòng）材料的塑（sù）性（xìng），在工具及模具的（de）外力作（zuò）用（yòng）下來加工製件的少（shǎo）切削或無切削的工（gōng）藝方法。它的種類有很多，主要包（bāo）括鍛造、軋（zhá）製、擠壓、拉拔、衝壓（yā）等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一（yī）種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產（chǎn）生塑（sù）性變形以獲得具有一定機（jī）械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造（zào）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（yòng）簡單的工具將金屬（shǔ）錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工方法（fǎ）。

 

模鍛：是在模（mó）鍛錘或者熱模（mó）鍛壓力機上利用模具來成形的。

 

碾環：指通（tōng）過專用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來生（shēng）產（chǎn）汽（qì）車輪轂、火車車輪等輪形零件。

 

特種鍛造：包（bāo）括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造（zào）方式，這些方式都比較適用於（yú）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（qiē）邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清（qīng）理→矯正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝（chōng）擊（jī）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軋件高。

2、節約原材料，還能縮（suō）短加工工（gōng）時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批量生產，靈活性比較（jiào）大。

 

應用：

大（dà）型軋鋼機的軋輥、人（rén）字齒輪，汽輪發電機組的轉（zhuǎn）子、葉輪、護環，巨大（dà）的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機（jī）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（gè）種形（xíng）狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料（liào）截麵減（jiǎn）小（xiǎo），長度增加的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按（àn）軋（zhá）件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是（shì）金屬在兩個旋轉方向相反的軋輥之間通（tōng）過，並在其間產生塑性變形的過（guò）程。

橫軋：軋件變形後運動方（fāng）向與軋輥軸線方（fāng）向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥（gǔn）軸線非特角。

 

工藝流程：

 

應用：

主要用在金屬材料型（xíng）材，板，管材等 ，還有（yǒu）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應力作用下，從（cóng）模具的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積減小（xiǎo）長度增加，成為所需製品的加工（gōng）方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

 

工藝流（liú）程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭（niǔ）擰校直（zhí）→鋸切（定尺）→取（qǔ）樣檢查→人工時效→包裝入庫

 

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小（xiǎo）批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好（hǎo）；

4、設備投資少，廠（chǎng）房麵積小，易實現自（zì）動化生產。

 

缺（quē）點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬（shǔ）流動不均勻；

3、擠壓（yā）速度低，輔（fǔ）助時間長；

4、工具（jù）損耗大，成（chéng）本高。

 

生產適（shì）用範圍：主要用於製造長杆（gǎn）、深孔、薄壁、異型斷麵零件（jiàn）。

 

（4）拉拔

 

拉拔（bá）：用（yòng）外（wài）力作用於被拉金屬的前端（duān），將（jiāng）金屬坯料從（cóng）小於（yú）坯料斷麵的模孔中拉出，以獲得（dé）相應的形狀和尺（chǐ）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. 連續高速生產斷麵小的長製品。

 

缺（quē）點：

1. 道次變形量與兩次退火（huǒ）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、型材及（jí）線材的主要加工方法（fǎ）。

 

（5）衝壓（yā）

 

衝壓：是靠壓力（lì）機和模具對板材、帶材、管材（cái）和型（xíng）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（chǐ）寸的工件（衝壓件（jiàn））的成形加工方法（fǎ）。

 

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（liàng）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（xìng）及回收性（xìng）良好 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板（bǎn）材（cái），其中大部分（fèn）經過衝壓製（zhì）成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片（piàn），鍋爐的汽（qì）包，容器的殼體，電（diàn）機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 機加工        

 

機（jī）加工：是在在零（líng）件生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者（zhě）圖紙要（yào）求的尺寸精度、形狀和位（wèi）置相互精度、表（biǎo）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（zuò）熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的（de）方（fāng）式接（jiē）合金屬或其他熱塑性材料如塑料的製造工藝及技（jì）術（shù）。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉末冶金：是製取金（jīn）屬或用金屬粉（fěn）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（cái）料以及各種類型製品的工藝技術（shù）。

 

工藝基本（běn）流程：

 

優點：

1、絕大多數難熔（róng）金屬及其化合物、假合（hé）金（jīn）、多孔材料隻能用（yòng）粉末冶金（jīn）方法來製造。

2、節約金屬（shǔ），降低產品成（chéng）本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的材（cái）料（liào）。

4、粉末冶金法能保證材（cái）料成分配（pèi）比的正確性和均勻性。

5、粉（fěn）末冶金適宜於生產同一形狀而數量多的產品，能大大降低生產成（chéng）本（běn）。

 

缺點：

1、在沒有批量的情況（kuàng）下要考慮（lǜ） 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高（gāo）出（chū）鑄造模具。

 

生（shēng）產適用範（fàn）圍：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半致密或（huò）全致密材料和（hé）製品，如含油軸（zhóu）承、齒輪、凸輪、導杆、刀具（jù）等（děng）。

      

▌ 金屬注射成型        

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射（shè）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（suǒ）選粉末與粘結劑進行混合，然後將混合料進行製粒再注射成（chéng）形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程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（jiàn）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（fù）責零（líng）件（jiàn）；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自（zì）動化；

3、對模具材料要求低。

 

技術（shù）核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻（zhī）有加入一定量的粘（zhān）接劑，粉末（mò）才具有增強（qiáng）流動性以適合注射成型和維持坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型（xíng）          

         

半固態成型：利用非枝晶半固態金（jīn）屬（Semi-SolidMetals，簡稱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)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少液（yè）態成型缺陷，顯著（zhe）提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大減少對（duì）模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型（xíng）方法不可（kě）能製造的合金；

 

應用（yòng）：

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

 

▌ 3D打印     

    

3D打（dǎ）印：是快速成型技術的一（yī）種，它是一種（zhǒng）以數（shù）字模型文件為基礎（chǔ），運用（yòng）粉末狀金（jīn）屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。