各種金屬材（cái）料成（chéng）形工藝，還有比這更齊（qí）全的嗎？

　　

材料成形方法是零件設計的（de）重要內容（róng），也是製造者們極（jí）度關心的問題（tí），更是材料加（jiā）工（gōng）過程中的關鍵因素，今天就帶大家來看（kàn）看金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液（yè）態金屬澆注到與（yǔ）零件形狀（zhuàng）、尺寸相適應的鑄型型（xíng）腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯（pī）或零件的（de）生（shēng）產方（fāng）法，通常稱為（wéi）金屬液（yè）態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體金屬→充（chōng）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，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾（jǐ）乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重（chóng）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（zào）：在砂型（xíng）中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多（duō）數有色合金鑄件都可用（yòng）砂型鑄造（zào）方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工（gōng）藝（yì）流（liú）程

 

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有（yǒu）複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些塑（sù）性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零（líng）件或，毛坯的唯一（yī）的成形工藝。

 

應用：汽車的發動（dòng）機氣缸（gāng）體（tǐ）、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔（róng）模（mó）鑄（zhù）造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通（tōng）常是指在易熔材料（liào）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型（xíng），經高溫焙燒後即可填砂澆（jiāo）注的鑄造方案。常（cháng）稱為“失（shī）蠟鑄造”。

 

工藝流程：

 

熔模鑄造工藝流程

 

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件，且鑄造的合金不受限製。

 

缺（quē）點：工序繁雜，費（fèi）用較高

 

應用（yòng）：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零件，如渦輪發（fā）動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓將金（jīn）屬液高速（sù）壓入一精密金屬模具型腔內，金屬液在壓（yā）力作用下冷卻凝固而形（xíng）成鑄件。

 

工藝（yì）流（liú）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，尺寸穩定，互（hù）換性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多（duō）；

4、適合（hé）大批大量（liàng）生產，經濟效（xiào）益（yì）好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷（hé）及有震動的情況下（xià）工作；

3、高熔點合金壓（yā）鑄（zhù）時，鑄（zhù）型（xíng）壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄件最先（xiān）應用在汽車（chē）工業（yè）和儀表（biǎo）工業，後來（lái）逐步擴大到各個行業，如農業機（jī）械、機床工業、電子工業、國（guó）防工業、計算（suàn）機、醫療器械、鍾表（biǎo）、照（zhào）相機和日用五金等（děng）多（duō）個行業。

 

（4）低壓（yā）鑄造(low pressure casting)

 

低壓（yā）鑄造（zào）：是指（zhǐ）使液體金（jīn）屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充（chōng）填（tián）鑄型，並在壓力下結晶以形成鑄件的方法.。

 

工藝流程：

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度（dù）可以調節，故可適用於各種（zhǒng）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（qì）體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在（zài）壓力（lì）下結晶，鑄（zhù）件組織致密、輪廓清晰、表麵（miàn）光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的（de）鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒（mào）口，金屬利用率（lǜ）提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞（láo）動條件（jiàn）好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

 

應用：以（yǐ）傳統產品為（wéi）主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離（lí）心鑄造(centrifugal casting)

 

離（lí）心鑄造：是將金屬液澆入旋轉的鑄型中（zhōng），在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的（de）一種鑄造方法。

 

工藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的（de）金屬消耗（hào），提（tí）高（gāo）工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在（zài）生產長管形鑄件時可大幅度（dù）地改善金（jīn）屬充（chōng）型能力；

3、鑄（zhù）件致密度高，氣孔（kǒng）、夾（jiá）渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄（zhù）件。

 

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有（yǒu）一定的局限性；

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

3、鑄件易產生比重偏（piān）析。

 

應用：

離心鑄造最早（zǎo）用於生產鑄管，國內外在冶（yě）金、礦山、交（jiāo）通、排灌機械、航（háng）空、國防、汽車等行（háng）業中均采用離心鑄造工藝，來生產（chǎn）鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵（tiě）管、內燃機缸套和軸套等鑄（zhù）件的（de）生產最為（wéi）普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指（zhǐ）液態（tài）金屬（shǔ）在重力作用下充填金屬鑄型並在型（xíng）中（zhōng）冷卻凝固而獲得鑄件的一種（zhǒng）成型方法。

 

工藝（yì）流程：

 

優點:

1、金屬型的熱（rè）導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組織致密，力學性能比砂型（xíng）鑄件高15%左右（yòu）。

2、能獲得較高尺寸精（jīng）度和較低表麵粗糙度值的鑄件，並（bìng）且質量穩定性好。

3、因不用和很少用砂（shā）芯，改善（shàn）環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞（láo）動強度。

 

缺（quē）點：

1、金屬型本身無（wú）透氣性，必須采用一定的措施導出（chū）型腔（qiāng）中的空氣和砂芯（xīn）所產生（shēng）的氣體；

2、金屬（shǔ）型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期（qī）較長，成本較高。因此隻有在大量成批生產時，才能顯示（shì）出好的經濟效果。

 

應用：

金屬型鑄造既適（shì）用於大批量生產形狀複雜的（de）鋁合金、鎂合金等非（fēi）鐵合金鑄件，也適合於生產（chǎn）鋼鐵金屬的鑄（zhù）件、鑄錠等。

 

（7）真（zhēn）空壓（yā）鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓鑄（zhù）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孔和溶解氣（qì）體（tǐ），從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

 

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（fù）性能（néng）;

2、減少型腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄（zhù）造（zào）性能（néng）較差（chà）的合金，有可能用小機器壓鑄（zhù）較大的鑄件;

3、改（gǎi）善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具（jù）密（mì）封（fēng）結構複（fù）雜，製造及安（ān）裝（zhuāng）較困（kùn）難，因而成本較高（gāo）;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就（jiù）不是（shì）很顯著（zhe）。

 

（8）擠（jǐ）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（níng）固、流動成形，直接獲（huò）得製件或毛坯的方法。它具有液態（tài）金屬利用率高（gāo）、工序簡化和質量（liàng）穩（wěn）定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成形技（jì）術。

 

工（gōng）藝流程：

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓（yā）、泄壓，分模、毛（máo）坯脫模、複（fù）位；

 

間接擠壓鑄造：噴塗料、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模（mó）、毛坯脫模、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、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

 

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

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實（shí）型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似（sì）的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹（gàn）後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓（yā）下澆注，使模型氣化，液體金屬占據（jù）模型位置，凝固冷卻（què）後形成鑄（zhù）件（jiàn）的新型鑄（zhù）造（zào）方（fāng）法。

 

工藝流程：預發泡→發泡（pào）成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

 

技術特點：

1、鑄件（jiàn）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、清潔生產，無（wú）汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應（yīng）用：

適合成（chéng）產結構複雜的各（gè）種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產批（pī）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：是一種先進的鑄造方法，其（qí）原理是將熔融的金屬（shǔ），不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中（zhōng），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，它可獲得任（rèn）意長或特定的長度的鑄件（jiàn）。

 

工藝流程（chéng）：

 

技術（shù）特（tè）點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均（jun1）勻，機械性能較好；

2、節約金（jīn）屬，提高收得率；

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

4、連續鑄造生產易於實（shí）現機械化和自動化，提高生產效（xiào）率。

 

應用：

用（yòng）連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金（jīn）、鎂合金等斷（duàn）麵形狀不變的長鑄（zhù）件，如鑄錠、板坯（pī）、棒坯、管（guǎn）子（zǐ）等（děng）。

▌ 塑（sù）性成形（xíng）

 

塑性（xìng）成形：就是利用材料的塑性，在工具（jù）及模具的外力作用下來加（jiā）工（gōng）製件的少切（qiē）削或無切削的（de）工藝（yì）方法。它的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔（bá）、衝壓等（děng）。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使（shǐ）其產生塑性變形以獲得具有一定（dìng）機械（xiè）性能（néng）、一定形（xíng）狀和尺寸鍛件的加（jiā）工（gōng）方法。

 

根據（jù）成形機（jī）理，鍛造可分（fèn）為自由鍛、模鍛、碾環、特（tè）殊鍛造（zào）。

 

自由鍛造：一般（bān）是在錘鍛或者水壓機上，利用簡單的（de）工具（jù）將金屬（shǔ）錠或（huò）者塊料錘成所需要形狀和（hé）尺寸的加工方法。

 

模鍛（duàn）：是（shì）在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

 

碾環：指通過專用設備碾環機生產不同直徑的環形零件（jiàn），也用來生產汽車輪轂、火（huǒ）車車輪（lún）等輪形零件。

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫（héng）軋（zhá）、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（mǒu）些特殊形狀（zhuàng）的零件。

 

工（gōng）藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間（jiān）檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承（chéng）受大的衝擊力（lì）作用，塑性、韌性（xìng）和其他方麵的力學性能也都比鑄件（jiàn）高甚（shèn）至比軋件高。

2、節約原（yuán）材料，還能縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批量生產，靈活性比較大。

 

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒（chǐ）輪，汽輪發電（diàn）機組的轉子（zǐ）、葉輪、護環，巨大的水（shuǐ）壓機工作（zuò）缸（gāng）和立柱，機車（chē）軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製（zhì）：將金屬坯料（liào）通過一對旋轉軋輥的間隙（各種（zhǒng）形（xíng）狀），因受軋輥的（de）壓（yā）縮成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（àn）軋件運動（dòng）分有：縱軋、橫軋（zhá）、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在（zài）兩個旋轉方向相反的軋輥之間通過，並在其（qí）間產生塑性變形（xíng）的過（guò）程。

橫軋：軋件變形後運（yùn）動方向與軋輥軸線方（fāng）向（xiàng）一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

 

工藝流程（chéng）：

 

應用：

主要用（yòng）在金（jīn）屬材料型材，板，管材等 ，還有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（yún）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（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。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠（jǐ）壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定（dìng）尺）→取樣檢查→人工時效→包裝入庫

 

優點：

1、生產範圍廣，產品規（guī）格、品種多；

2、生產靈活（huó）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（zī）少，廠房麵積（jī）小，易實現（xiàn）自動化生產。

 

缺點（diǎn）：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長（zhǎng）；

4、工具損耗大，成本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造長杆、深（shēn）孔、薄壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用（yòng）外力（lì）作（zuò）用於被拉金屬的前端，將金（jīn）屬坯料從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（zhì）品的一種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精（jīng）確（què），表（biǎo）麵光潔；

2. 工具（jù）、設（shè）備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道次變形（xíng）量與兩次退火間的總變形（xíng）量有限（xiàn）；

2. 長度受限製。

 

生產（chǎn）適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓（yā）：是靠壓力機和（hé）模具對板（bǎn）材、帶材、管材和型材等施加外（wài）力，使之產（chǎn）生塑性變形或分離，從而（ér）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（kě）得到輕量、高（gāo）剛性之製品。

2、生產性良好（hǎo），適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利（lì）用率高、剪切性及回收性良好 。

 

適用範圍：

全（quán）世界的鋼材中，有60～70%是板（bǎn）材，其中大（dà）部分經過衝壓製成（chéng）成品。汽車的車（chē）身、底盤、油箱、散（sàn）熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器（qì）的（de）鐵芯矽鋼片等都是衝（chōng）壓加（jiā）工的。儀器儀表、家用電器、自行車（chē）、辦公機械、生活器皿等產品中（zhōng），也有大量衝壓件。

 

▌ 機加（jiā）工        

 

機加工：是在在零件生產（chǎn）過程中，直接用刀具在毛坯（pī）上切除多餘金屬層厚度，使之（zhī）或（huò）者圖紙要求的尺寸（cùn）精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的加工過程。

 

常用機加工方法：

    

▌ 焊接        

 

焊（hàn）接（jiē）：也稱作熔接,鎔接是一種以加（jiā）熱、高溫（wēn）或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的製（zhì）造工藝及技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉（fěn）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物）作為原料，經過成形（xíng）和燒結，製造金屬（shǔ）材料、複合材料以及（jí）各種類（lèi）型（xíng）製品的工藝技術。

 

工藝基本（běn）流程：

 

優點（diǎn）：

1、絕大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（jīn）方法來製造。

2、節約金屬，降（jiàng）低產品成本。

3、不會給材料任何（hé）汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶（yě）金法能（néng）保（bǎo）證材料成分配比的正確（què）性和均勻性。

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

 

缺（quē）點：

1、在沒有（yǒu）批量（liàng）的情況下要考慮 零件的大（dà）小。

2、模具費用相對來說要（yào）高出鑄造模具。

 

生產適用範圍：

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

      

▌ 金（jīn）屬注（zhù）射成型（xíng）        

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬（shǔ）注射成形的簡稱。是將（jiāng）金屬粉末與其粘結劑（jì）的增塑混合料（liào）注射於模型中的成形方法。它是先（xiān）將所選粉末與粘結劑（jì）進行（háng）混合，然後將混合料進行製粒再（zài）注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分（fèn）為四個獨特加工步（bù）驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現（xiàn）零部件的生產，針對產（chǎn）品特性決定是否需要進行表麵處理。

 

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢（fèi）品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料（liào）要求低。

 

技術核心：

粘接（jiē）劑是MIM技術的核心隻有加入一定量的粘（zhān）接劑，粉末才具有增（zēng）強流動性以適合注射成型和維持坯（pī）塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型          

         

半固態成型：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的質量。

 

半固態（tài）成（chéng）型可分為流變成型和（hé）觸（chù）變成型（xíng）。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（xíng）（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少液態（tài）成（chéng）型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大（dà）減少（shǎo）對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方（fāng）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、發動（dòng）機（jī）活塞、輪轂、傳動係統零件、燃（rán）油係統零件和空調零（líng）件等製造等航空、電（diàn）子以及（jí）消費品等方麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打印：是（shì）快速成型技術的一種（zhǒng），它是一種以數（shù）字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等（děng）可（kě）粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。