​各種金屬材（cái）料的成形工藝大全

　　
材料成形（xíng）方法是零件設（shè）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（gōng）過程中的關鍵因素，今天就帶大（dà）家（jiā）來看看各種金（jīn）屬成形工藝。

 

▌ 鑄造（zào）

 

液態金屬澆注到與零（líng）件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻（què）凝（níng）固，以獲得毛坯或零件（jiàn）的生產方法，通常稱為金屬液（yè）態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體金（jīn）屬→充型→凝固收（shōu）縮（suō）→鑄件

 

工藝特點：

1、可生產形（xíng）狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合（hé）金（jīn）種類不受限製，鑄（zhù）件大小幾乎（hū）不（bú）受限製。

3、材料來源廣，廢（fèi）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（zhù）造（sand casting）

 

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

 

工（gōng）藝（yì）流程：

 

砂型（xíng）鑄造工（gōng）藝流程

 

技術特點：

1、適合於（yú）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料（liào），如鑄鐵（tiě）等，砂型（xíng）鑄造是製造（zào）其零件或，毛坯（pī）的唯一的成形工藝。

 

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸（zhóu）等鑄件

 

（2）熔（róng）模鑄（zhù）造(investmentcasting)

 

熔模鑄（zhù）造：通常是指在易熔材料製成模（mó）樣，在模樣表麵包覆若幹層耐火材料製成型殼，再（zài）將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵（miàn）的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為（wéi）“失蠟鑄（zhù）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（dù）高（gāo）；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜（zá）的鑄件，且（qiě）鑄造的合（hé）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（dù）要（yào）求高、或很難進行其它加工的小（xiǎo）型零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓（yā）力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓（yā）將金屬液高速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（níng）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，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓鑄模（mó）使用次數多；

4、適合大批（pī）大量（liàng）生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄（zhù）件容易產生（shēng）細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑（sù）性低，不宜在衝擊載荷（hé）及有震（zhèn）動的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄（zhù）時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

 

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

 

（4）低（dī）壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓（yā）鑄造：是指使液體金屬在（zài）較低壓力(0.02～0.06MPa)作（zuò）用下充填鑄型，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（sù）度可以調（diào）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、采用底注（zhù）式充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷（juàn）入氣體及對型壁和型芯的衝刷，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、表麵光潔，力學性能（néng）較（jiào）高（gāo），對於大薄（báo）壁件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮（suō）冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械化和自動（dòng）化。

 

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣（qì）缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金屬液澆入（rù）旋轉（zhuǎn）的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消（xiāo）耗，提高工（gōng）藝出品率；

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

3、鑄件（jiàn）致密度高，氣孔、夾渣等缺（quē）陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生（shēng）產異（yì）形鑄件時（shí）有一定（dìng）的局限性；

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

3、鑄（zhù）件易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄（zhù）管，國內外在冶金、礦山（shān）、交通、排灌機械、航空、國防、汽車（chē）等行業中均（jun1）采用離（lí）心鑄造（zào）工藝，來生產鋼、鐵及（jí）非鐵碳合金鑄件（jiàn）。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）金屬型鑄造（zào）(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬（shǔ）在重力（lì）作（zuò）用下充填（tián）金屬鑄型並在型中冷卻凝（níng）固而獲得鑄件的一種成型方法。

 

優點:

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

2、能獲（huò）得（dé）較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的（de）鑄（zhù）件，並且質（zhì）量穩定性好。

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

 

缺點（diǎn）：

1、金屬型本身無透（tòu）氣性，必須采用一定的措施導出型腔中的（de）空（kōng）氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝（níng）固時容易產生裂紋；

3、金屬型製（zhì）造周期較長（zhǎng），成（chéng）本較高。因此隻有在大量成批生產時，才能顯示出好（hǎo）的經濟效（xiào）果。

 

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產形狀（zhuàng）複雜的鋁合金、鎂合金等（děng）非鐵合金鑄（zhù）件，也（yě）適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等（děng）。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

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

 

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提高（gāo）壓鑄件（jiàn）的機械性能（néng）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性能較差的合金，有可能用（yòng）小機器壓鑄較（jiào）大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺（quē）點：

1、模具密封（fēng）結構複雜，製造及安裝較困難，因而（ér）成本較高;

2、 真空壓鑄法（fǎ）如控製不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是（shì）使液態或半固態金屬在高（gāo）壓下凝固、流動成（chéng）形，直接獲得製件或毛坯的方法（fǎ）。它具有液態金屬利用（yòng）率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

 

直接擠壓鑄（zhù）造：噴塗料、澆合金（jīn）、合模、加壓、保壓、泄壓（yā），分模、毛坯脫模、複位；

 

間接擠壓鑄造：噴塗料（liào）、合模、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、表麵粗糙度低（dī），尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於（yú）實現機械化、自動化。

 

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

 

（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（zhuàng）相似的（de）石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後（hòu），埋在幹石英砂（shā）中振動造型，在負壓下澆注，使模型（xíng）氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

 

工（gōng）藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理（lǐ）

 

 

 

技術特點：

1、鑄（zhù）件（jiàn）精度高（gāo），無砂芯，減少了加（jiā）工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由（yóu）度高；

3、清潔生產，無汙染（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精密鑄件，合金種（zhǒng）類不限（xiàn），生產批量不限。如灰鑄鐵發（fā）動機箱體、高（gāo）錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（zào）（continual casting）

 

連續鑄造（zào）：是一種先進（jìn）的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一（yī）種（zhǒng）叫（jiào）做結晶器的特殊金屬型（xíng）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（zhǎng）或特定的長度的鑄件。

 

技術特點：

1、由於金（jīn）屬被（bèi）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（shōu）得率；

3、簡化了工（gōng）序，免除造（zào）型及（jí）其它工序，因而減（jiǎn）輕（qīng）了勞動強度；所需生產麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產易（yì）於（yú）實現機械化和自動化，提（tí）高生產效率。

 

應用：

用（yòng）連續鑄造法可以澆注鋼、鐵（tiě）、銅合金（jīn）、鋁合金、鎂合金等斷（duàn）麵（miàn）形狀不變的長鑄件（jiàn），如鑄錠、板坯、棒坯、管子（zǐ）等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成形（xíng）：就是（shì）利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用（yòng）下來加工製件的（de）少切削或無切削的工藝方法。它的種（zhǒng）類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種（zhǒng）利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其（qí）產生塑性變形以獲得具有一定（dìng）機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成形機（jī）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（shì）在（zài）錘鍛或者水壓機上，利用簡單的（de）工具將金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和（hé）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：指通過專用設備碾環機生產不同直徑（jìng）的環形零件，也用來生產汽（qì）車輪轂、火車車輪等輪形零件。

 

特種鍛造：包括（kuò）輥（gǔn）鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態（tài）模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於生（shēng）產某些特殊（shū）形狀（zhuàng）的零件。

 

工（gōng）藝流程（chéng）：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→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受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他方麵的力（lì）學性能（néng）也都比鑄件（jiàn）高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時。

3、生產（chǎn）效率高例。

4、自由鍛造適合（hé）於單件小批量生（shēng）產，靈（líng）活性比較大。

 

應（yīng）用：

大型軋鋼（gāng）機的軋輥（gǔn）、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（lì）柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等（děng）。

 

（2）軋製

 

軋製：將（jiāng）金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度增加的壓力加工（gōng）方法。

 

軋製分類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方向相反（fǎn）的（de）軋輥之間通過，並在其間產生塑性（xìng）變形的過程。

橫軋：軋件變形後（hòu）運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋（zhá）：軋件作（zuò）螺旋運動（dòng），軋件與軋輥軸線非特角。

 

應（yīng）用：

主要用在（zài）金屬材料型（xíng）材，板，管材等 ，還有一些非金（jīn）屬（shǔ）材料比如塑料製品及（jí）玻璃（lí）製品。

 

（3）擠壓

 

擠（jǐ）壓：坯料在三向不均勻壓應力作（zuò）用下（xià），從模具的孔口或縫隙擠出（chū）使之橫（héng）截麵積減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫擠（jǐ）壓，坯料（liào）的（de）這（zhè）種加工叫（jiào）擠壓成型。

 

工藝流程（chéng）：

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

優（yōu）點：

1、生產範（fàn）圍廣，產品規（guī）格、品種多；

2、生產靈活性大，適（shì）合小批量（liàng）生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現（xiàn）自動化生（shēng）產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓（yā）速度低，輔助時間（jiān）長；

4、工具（jù）損耗大，成本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造長（zhǎng）杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉（lā）拔

 

拉拔：用（yòng）外力作用於被拉金屬的前端，將金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品的一種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確（què），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。

 

缺點：

1. 道次變形量（liàng）與兩次退（tuì）火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

 

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓力機和模具對（duì）板材（cái）、帶材、管材和型材等施加（jiā）外力，使之產生塑性變形或（huò）分離，從而獲得所需形狀和尺（chǐ）寸的工件（衝壓件）的（de）成形加工方（fāng）法。

 

技術特點：

1、可得（dé）到輕量、高剛性（xìng）之製品。

2、生（shēng）產性（xìng）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（qiē）性及回收性（xìng）良好 。

 

適用範圍：

全（quán）世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部（bù）分經過（guò）衝壓製成成品。汽車的車身（shēn）、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是（shì）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

 

機加工：是在在零件生產過程中（zhōng），直接用刀具在毛坯（pī）上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精（jīng）度、形狀和位置相互精（jīng）度、表麵（miàn）質量等技術要求的加工過程。

 

常用機（jī）加工方法：

 

▌ 焊（hàn）接

 

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者（zhě）高壓的方式（shì）接合金屬或（huò）其他熱塑性材料如塑料的製造（zào）工藝及技術。

 

▌ 粉末冶金

 

粉末冶金：是製取（qǔ）金（jīn）屬或用金屬（shǔ）粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料（liào）、複合材料以及各（gè）種類型製品的工藝技術。

 

優點：

1、絕大多數（shù）難熔金屬及其化合物（wù）、假合金、多孔（kǒng）材料（liào）隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會（huì）給材料任何（hé）汙染，有可能製取高純度（dù）的材料。

4、粉末冶（yě）金法能保證材料成分配比的（de）正確性和均勻性。

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

 

缺點：

1、在沒有批量的情（qíng）況（kuàng）下要考慮 零件的（de）大小。

2、模（mó）具費用相對來說要高出鑄造模具（jù）。

 

生產適用範圍：

粉末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（lún）、凸（tū）輪、導杆（gǎn）、刀具等（děng）。

 

▌ 金屬注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注（zhù）射成形的簡（jiǎn）稱。是將金屬粉末與其粘結（jié）劑的增塑混合料注射於（yú）模型中（zhōng）的成形方法。它是先將所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形所需要的（de）形狀。

 

MIM工藝流程（chéng）：

 

MIM流程（chéng）分（fèn）為四個獨（dú）特加（jiā）工（gōng）步驟（混（hún）合、成（chéng）型、脫脂和燒結）來實現零（líng）部件的生產，針對產品特性決定是否需要進行表麵處理。

 

 

 

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件（jiàn）表麵質量好（hǎo）、廢品（pǐn）率（lǜ）低、生產（chǎn）效率高、易於實現自動化；

3、對模（mó）具材料要求低。

 

技術核心：

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

 

▌ 金（jīn）屬半固態成型

 

半固態成型：利用非枝晶半固態金屬（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、減少液態成型缺陷（xiàn），顯著提高質量（liàng）和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能（néng）製造常規液態成（chéng）型方法不可能製造的合金；

 

應（yīng）用：

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