​各種金屬（shǔ）材料的成形工藝大全

　　
材料（liào）成形方法是零件設計（jì）的重要內容，也是製（zhì）造者們極度關心的問題，更是（shì）材料加工過程中的關（guān）鍵（jiàn）因素，今天就帶大家來看看（kàn）各種金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液（yè）態金屬澆注到與零件（jiàn）形（xíng）狀（zhuàng）、尺寸相適應的鑄型型腔（qiāng）中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，通（tōng）常稱（chēng）為金屬液態成形或鑄造。

 

工藝（yì）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，特別是內腔形狀複（fù）雜的製件。

2、適（shì）應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎不（bú）受限製。

3、材料來源（yuán）廣，廢（fèi）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）

 

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的鑄（zhù）造方法（fǎ）。鋼、鐵和大多數有色合金（jīn）鑄件都可（kě）用砂型鑄造方（fāng）法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適（shì）應（yīng）性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材（cái）料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造（zào）其零件或（huò），毛坯的唯一的成形工藝。

 

應用：汽車（chē）的發動機氣缸體（tǐ）、氣缸（gāng）蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄（zhù）造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在（zài）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（yàng）熔化排出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂（shā）澆（jiāo）注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

熔（róng）模（mó）鑄造工藝（yì）流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精（jīng）度（dù）高（gāo）；

2、表麵粗糙度高（gāo）；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合（hé）金（jīn）不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用：適（shì）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零件，如渦輪（lún）發動機的（de）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精密金屬模具型腔內，金屬液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（jīn）屬（shǔ）液（yè）體承受壓力高，流速快（kuài）

2、產品質量好，尺寸穩定，互換（huàn）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，經濟效益好。

 

缺點（diǎn）：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和（hé）縮（suō）鬆。

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（mìng）低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄件最先（xiān）應用在汽車工業和儀表工（gōng）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（fáng）工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五（wǔ）金等多個行業。

 

（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)作用下充填鑄型，並（bìng）在壓力下結晶以形成鑄件的方（fāng）法.。

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可以（yǐ）調節，故可適用於各種不同（tóng）鑄（zhù）型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合（hé）金及各種大（dà）小的鑄（zhù）件；

2、采用底注式充型（xíng），金屬（shǔ）液充型平（píng）穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體（tǐ）及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄（zhù）件的合格率；

3、鑄件在（zài）壓力下結晶（jīng），鑄件組織致密（mì）、輪（lún）廓清晰、表麵光（guāng）潔，力學性能（néng）較高，對於大薄（báo）壁件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度（dù）低（dī），勞動（dòng）條件好，設備簡易（yì），易實現機械化和（hé）自動化。

 

應用：以（yǐ）傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣（qì）缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄（zhù）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種鑄造方法（fǎ）。

 

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（yì）出品率；

2、生產中（zhōng）空鑄（zhù）件時可不用型（xíng）芯，故在（zài）生產長（zhǎng）管形鑄件（jiàn）時可大幅度地改善金屬充型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少（shǎo），力學性能（néng）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，加工餘（yú）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，國內外在冶金、礦山、交通、排（pái）灌機械（xiè）、航（háng）空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝（yì），來（lái）生（shēng）產鋼、鐵及非（fēi）鐵（tiě）碳合金（jīn）鑄件。其（qí）中尤以（yǐ）離心鑄鐵管、內燃機缸（gāng）套和軸（zhóu）套等鑄件的生產最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液（yè）態金屬在重力作用（yòng）下充填金屬鑄型並在型中冷卻凝（níng）固而獲得鑄件（jiàn）的一種成型方法。

 

優點:

1、金（jīn）屬型的熱導率（lǜ）和熱容量大，冷（lěng）卻速度快，鑄件組織致密，力學性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲得較高尺（chǐ）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（shā）芯，改善環境、減少粉塵和有害氣體、降（jiàng）低勞動強度。

 

缺點：

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

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製（zhì）造周期較長，成本（běn）較高。因此隻有在（zài）大量成批生產時（shí），才（cái）能顯示出好（hǎo）的經濟效果。

 

應（yīng）用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合（hé）金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合於生產（chǎn）鋼鐵金（jīn）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壓（yā）鑄模具型腔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（gāo）壓鑄件力學性能和表麵（miàn）質量的先進壓鑄工藝。

 

優點：

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

2、減少型腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金（jīn），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、模具密封（fēng）結構複雜，製造（zào）及安裝較（jiào）困難，因而（ér）成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是（shì）很顯著。

 

（8）擠（jǐ）壓（yā）鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使（shǐ）液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯（pī）的（de）方法。它具有液態金（jīn）屬利用率高、工序簡化和質（zhì）量穩定等（děng）優點，是一種（zhǒng）節能型（xíng）的、具有潛（qián）在應用前景的金（jīn）屬成形技術（shù）。

 

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

 

間接擠壓鑄造：噴（pēn）塗料、合（hé）模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、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（cāo）度低，尺（chǐ）寸精度高（gāo）；

3、可（kě）防止鑄造裂紋的產（chǎn）生；

4、便於實現機（jī）械化、自動化。

 

應用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消（xiāo）失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模（mó）鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件（jiàn）尺寸形狀相似（sì）的石（shí）蠟或泡沫模型粘（zhān）結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並（bìng）烘幹後，埋在幹石英砂中（zhōng）振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化（huà），液體金屬占據模型位（wèi）置，凝固冷卻（què）後形成鑄件的（de）新（xīn）型鑄造方法。

 

工藝流程（chéng）：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（shǎo）了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔（jié）生產，無汙染（rǎn）；

4、降低（dī）投資和生產成本。

 

應用：

適（shì）合成產結構複雜的各種大小較精（jīng）密（mì）鑄件，合金種類（lèi）不限，生產批量不限。如（rú）灰鑄（zhù）鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一（yī）種先（xiān）進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入（rù）一種叫做結晶器的（de）特殊金屬型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從（cóng）結（jié）晶器的另一端拉出，它可（kě）獲得任意長或特定的長度的鑄件。

 

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、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了（le）工序，免（miǎn）除造型及其它（tā）工（gōng）序（xù），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（xiè）化和自動化，提高生產效率。

 

應用（yòng）：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等（děng）斷（duàn）麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠（dìng）、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用下來加（jiā）工製件的少切削或無切削的（de）工藝方法。它的種類有很（hěn）多，主要包括鍛（duàn）造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛（duàn）造

 

鍛造：是一種利用鍛（duàn）壓機械對金屬坯料施加壓力（lì），使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀（zhuàng）和尺寸鍛件的（de）加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為（wéi）自由（yóu）鍛（duàn）、模鍛、碾環、特（tè）殊鍛造。

 

自由鍛造：一般（bān）是在錘鍛或者水壓機上，利用簡單（dān）的工具（jù）將金屬錠或者塊料錘成所需（xū）要形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是（shì）在模鍛錘或者熱模鍛壓（yā）力機上利用模具來成形的。

 

碾（niǎn）環：指（zhǐ）通過專用設（shè）備碾環機（jī）生產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

 

特種（zhǒng）鍛造：包括輥鍛、楔橫（héng）軋、徑（jìng）向（xiàng）鍛（duàn）造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於生產（chǎn）某些特殊形狀的零件。

 

工藝流程（chéng）：鍛坯加熱→輥鍛備（bèi）坯→模鍛成形（xíng）→切邊→衝孔→矯正→中間（jiān）檢驗→鍛件熱處理→清理（lǐ）→矯正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質量（liàng）比鑄件高能承受大的（de）衝擊（jī）力作用，塑性、韌性和其他方（fāng）麵的力學性能也都（dōu）比鑄（zhù）件高甚（shèn）至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時。

3、生產效率高例（lì）。

4、自（zì）由鍛（duàn）造適合於單件小批量生產，靈活性（xìng）比（bǐ）較大。

 

應（yīng）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，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯（pī）料（liào）通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋（zhá）輥的（de）壓縮成型軋（zhá）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、橫（héng）軋、斜軋。

 

縱軋:就是金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過程。

橫軋：軋件變形後運（yùn）動方向（xiàng）與軋輥軸線方向一致。

斜（xié）軋：軋件作螺旋（xuán）運（yùn）動，軋件與軋（zhá）輥軸線非特角。

 

應用：

主要用在金屬材料型材，板，管材等 ，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（jǐ）壓（yā）：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為所（suǒ）需製品的加工方法叫（jiào）擠壓，坯（pī）料的這種（zhǒng）加工叫擠壓成型。

 

工藝流（liú）程：

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

優點：

1、生產範（fàn）圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合（hé）小批量生產；

3、產品（pǐn）尺寸（cùn）精度高，表麵質量好（hǎo）；

4、設備投資少，廠（chǎng）房麵積（jī）小，易實現自（zì）動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠（jǐ）壓速度低，輔助時（shí）間長；

4、工具損耗大，成本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造長杆（gǎn）、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔（bá）

 

拉拔：用外力作用於被拉金屬（shǔ）的前端，將金屬坯料從（cóng）小於坯料斷麵的模孔（kǒng）中拉出，以獲得（dé）相應的形狀和尺（chǐ）寸（cùn）的製品的一種（zhǒng）塑性加工方法（fǎ）。

 

優點：

1. 尺寸精（jīng）確，表（biǎo）麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製（zhì）品。

 

缺點：

1. 道次變形量（liàng）與兩次退火間的總變形（xíng）量有限；

2. 長度受限（xiàn）製。

 

生產適用範（fàn）圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材（cái）的主要加工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓力機和模具（jù）對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之（zhī）產生塑性變形或分離，從而獲得所（suǒ）需（xū）形狀和尺寸的工件（衝（chōng）壓（yā）件）的（de）成形加工方法。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之（zhī）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（xìng）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（yā）製成（chéng）成品。汽（qì）車的（de）車身、底盤、油箱（xiāng）、散熱器（qì）片，鍋爐的汽包，容（róng）器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝（chōng）壓加工的。儀器儀（yí）表、家用電器、自行車（chē）、辦公機械、生活器皿等產品中，也（yě）有大量衝壓件。

 

▌ 機加工

 

機加工：是在在零件生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形（xíng）狀和位（wèi）置相互精度、表（biǎo）麵質量等技術要求的（de）加工過（guò）程。

 

常用機加工方法：

 

▌ 焊接

 

焊接：也稱作熔接,鎔（róng）接（jiē）是一種以加熱、高溫或者高壓的（de）方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的製造工藝（yì）及（jí）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（mò）的混（hún）合物）作為（wéi）原料，經過成形和（hé）燒結，製（zhì）造金屬材料、複合材料以及各種類型製品的工藝技術。

 

優點：

1、絕大多數難（nán）熔金屬（shǔ）及其化合物、假合金、多孔材料隻能用粉末冶金方法來製（zhì）造（zào）。

2、節約金屬，降低（dī）產品成本。

3、不會給材料（liào）任何汙染，有（yǒu）可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料（liào）成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶（yě）金適宜於生產同一形狀而數量多的產品，能大大降低生產成本。

 

缺點：

1、在沒有批量的情況下（xià）要（yào）考慮 零件的大（dà）小。

2、模具（jù）費用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產適用範圍：

粉末冶金（jīn）技術可以（yǐ）直接製成多孔、半致密或全致密材料和製品，如（rú）含油軸承、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（chéng）形的簡稱。是將金屬粉末與其（qí）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）與粘結劑（jì）進行混合，然後將混合料進行製（zhì）粒再注射成形（xíng）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（shí）現零部件的生產，針對產品特性決定是否需要進行表（biǎo）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（pǐn）率低、生（shēng）產效率（lǜ）高、易於（yú）實現自動化；

3、對模具材料要求低。

 

技術核心（xīn）：

粘接劑是MIM技（jì）術的核心隻（zhī）有加入一定量的粘接劑，粉末（mò）才具有增強（qiáng）流動性以適合（hé）注射成型和（hé）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（zhī）晶半固態金（jīn）屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和攪熔（róng）性來控製鑄件的質量（liàng）。

 

半固態成型可分為流變成型和觸變成型。

 

(1)流變成型（xíng）（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸（chù）變成（chéng）型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少液態（tài）成型缺陷（xiàn），顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比（bǐ）全液態成型溫度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的合金；

 

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發（fā）動機（jī）活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零（líng）件和空調零件等製造（zào）等航空、電子以及消費品等方麵。