各種金屬材（cái）料成形（xíng）工藝，還有比這更齊全的嗎？

　　

材（cái）料成形方法是零件設計的（de）重要內容，也是製（zhì）造者們極度關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵（jiàn）因素，今天就（jiù）帶大家來看（kàn）看金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中（zhōng），待其冷卻凝固，以獲得（dé）毛坯或零件的生產（chǎn）方法，通常稱為金屬液態成形（xíng）或鑄造。

 

工藝流程：液體（tǐ）金屬→充（chōng）型→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生產形狀任意（yì）複雜的（de）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，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源（yuán）廣，廢品可重熔，設備投（tóu）資（zī）低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞動（dòng）條件差（chà）。

 

鑄（zhù）造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造（zào）：在砂（shā）型中生產鑄件（jiàn）的鑄造方（fāng）法。鋼、鐵和（hé）大多數有（yǒu）色合金鑄（zhù）件都（dōu）可用砂型鑄造方法獲得（dé）。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造（zào）工藝流（liú）程

 

技術特點（diǎn）：

1、適合於製成形狀複雜，特別是（shì）具有複雜內腔（qiāng）的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某（mǒu）些塑性很差的材料，如鑄鐵（tiě）等（děng），砂型鑄造是製造（zào）其零件（jiàn）或，毛坯的唯一的成形工藝。

 

應（yīng）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（yì）熔材料製成模樣，在模樣表麵包（bāo）覆若幹層耐火材（cái）料製成型殼，再將（jiāng）模樣熔（róng）化排出型殼，從而獲得無（wú）分型麵的鑄型，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：

 

熔模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精度（dù）高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜（zá）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（yú）生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其它加工（gōng）的小型零件，如渦輪發（fā）動（dòng）機的葉片等。

 

（3）壓力（lì）鑄造(die casting)

 

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

 

工藝流（liú）程：

 

優點：

1、壓鑄時金（jīn）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，壓鑄模使用次數多（duō）；

4、適合大批大量生（shēng）產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不（bú）宜在衝（chōng）擊載（zǎi）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。

 

應（yīng）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（gè）個行業，如農業機械（xiè）、機床工業、電子工業（yè）、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)

 

低壓鑄造：是指使液體金屬在較低壓力（lì）(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在（zài）壓力下結晶以形成鑄（zhù）件的方法.。

 

工藝流程：

 

技術特（tè）點：

1、澆注時的壓（yā）力和速（sù）度（dù）可以調節，故可適用於各種不（bú）同鑄型（如（rú）金屬型、砂（shā）型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

2、采用底注式充型（xíng），金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對型（xíng）壁和型（xíng）芯的衝刷，提（tí）高了鑄件的合格率（lǜ）；

3、鑄件在（zài）壓（yā）力下結晶，鑄件組織致密、輪廓清（qīng）晰、表麵光（guāng）潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有利（lì）；

4、省去補縮冒（mào）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（zì）動化。

 

應（yīng）用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等（děng））。

 

（5）離心鑄造（zào）(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金屬液澆（jiāo）入（rù）旋轉的鑄型中，在離心力作用下填（tián）充（chōng）鑄型而凝固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和（hé）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（shí）可不用型芯（xīn），故在生產長管形鑄件時可大幅度地改善金屬（shǔ）充型能（néng）力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學（xué）性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異（yì）形鑄件時有一定（dìng）的（de）局限（xiàn）性；

2、鑄件內孔直徑不（bú）準確，內孔表麵比較粗（cū）糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄（zhù）件（jiàn）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、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄（zhù）造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件（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(gravity die casting)

 

金（jīn）屬型鑄造：指液（yè）態（tài）金屬在重力作用下充填金屬（shǔ）鑄型並在型中冷卻凝固而獲得鑄件的（de）一（yī）種成型方法。

 

工（gōng）藝流程：

 

優點:

1、金屬（shǔ）型的熱導率和熱（rè）容量大，冷卻（què）速（sù）度（dù）快，鑄件組織致密，力學性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲得較高尺寸精度和較（jiào）低表麵（miàn）粗糙（cāo）度值（zhí）的鑄件，並且（qiě）質量穩定性好。

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

 

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，必（bì）須采用一定的措施導出（chū）型腔中（zhōng）的空氣和砂芯（xīn）所產生的氣體（tǐ）；

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，成本較（jiào）高。因此隻有在大（dà）量成批生產時，才能顯示出好的經濟（jì）效（xiào）果。

 

應用：

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

 

（7）真空壓鑄（zhù）(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓鑄過（guò）程中抽除壓鑄模具（jù）型腔內的氣體而（ér）消除或（huò）顯著減少（shǎo）壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高壓（yā）鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

 

工藝流（liú）程：

 

優點：

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

2、減（jiǎn）少型腔的反壓力，可使用較低的比（bǐ）壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓（yā）鑄較薄的鑄件（jiàn）;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安（ān）裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效（xiào）果就不是（shì）很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄（zhù）造（zào）：是使液態或半固態金屬在（zài）高壓下凝固、流動成形，直接（jiē）獲得製件或毛坯的方法。它（tā）具有液態金屬（shǔ）利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種（zhǒng）節能型的、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

 

工（gōng）藝流程：

 

直接擠壓（yā）鑄造：噴塗料、澆合金、合（hé）模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位；

 

間接擠壓鑄造：噴塗料、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（kě）消除內（nèi）部的氣孔、縮孔和縮鬆等（děng）缺陷；

2、表（biǎo）麵粗糙（cāo）度低，尺寸精度高；

3、可防（fáng）止鑄造裂紋的（de）產生；

4、便於（yú）實現機械化（huà）、自動（dòng）化。

 

應用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅（tóng）合金、球墨鑄（zhù）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（chǐ）寸形（xíng）狀相似的石蠟或泡沫（mò）模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並（bìng）烘幹後，埋（mái）在（zài）幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型（xíng）位置（zhì），凝固冷卻後形成（chéng）鑄（zhù）件的新型鑄造方法。

 

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、鑄件精度高，無砂芯，減少了（le）加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度高（gāo）；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資（zī）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（jiàn），合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發動機（jī）箱體（tǐ）、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造（zào）：是一種先進的鑄造方法，其原理（lǐ）是將熔融的金屬，不斷澆入一種（zhǒng）叫做（zuò）結晶（jīng）器（qì）的特殊金屬型中（zhōng），凝固（結殼（ké））了的鑄件，連續不斷地（dì）從結晶器的（de）另一端拉出，它可獲（huò）得任意長或特定的長度的鑄件。

 

工藝流程：

 

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（xìng）能較（jiào）好；

2、節約金屬，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（chǎn）易於實現機械化和自動化（huà），提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法可以（yǐ）澆注鋼（gāng）、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金（jīn）等斷麵形狀不變的（de）長鑄件，如鑄（zhù）錠（dìng）、板坯、棒坯、管子等（děng）。

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利用（yòng）材料的塑（sù）性，在工具及模具的外力作用下來（lái）加工製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包（bāo）括鍛（duàn）造、軋製、擠（jǐ）壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金（jīn）屬坯（pī）料施加壓力，使（shǐ）其（qí）產生塑性變形（xíng）以獲得具有一定機械（xiè）性能、一定形（xíng）狀和（hé）尺寸（cùn）鍛件的加工方法。

 

根（gēn）據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾（niǎn）環、特殊鍛造。

 

自由（yóu）鍛造：一般是在錘鍛（duàn）或者水壓機上，利用簡單的工具將金屬錠或者（zhě）塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工（gōng）方（fāng）法。

 

模（mó）鍛：是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（yòng）設備碾環機生產不同直徑的環形零（líng）件，也用來生產汽（qì）車輪轂、火車（chē）車輪等（děng）輪形零件。

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔（xiē）橫軋、徑（jìng）向（xiàng）鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於生產某些特殊（shū）形狀（zhuàng）的零（líng）件。

 

工藝（yì）流程：鍛（duàn）坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成（chéng）形→切邊→衝孔→矯正→中間檢（jiǎn）驗→鍛件熱處理（lǐ）→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（xìng）和其他（tā）方（fāng）麵的力學性（xìng）能也都比（bǐ）鑄件高甚至比（bǐ）軋件高。

2、節約原材料，還（hái）能縮短加工工時。

3、生產效率高例（lì）。

4、自由鍛造適合於單件小批量生產，靈活性（xìng）比較大。

 

應用：

大型軋鋼機（jī）的（de）軋（zhá）輥、人字齒輪，汽輪發電機（jī）組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機（jī）車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間（jiān）隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵減（jiǎn）小，長（zhǎng）度增加（jiā）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（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（zhóu）線方（fāng）向一致。

斜軋：軋件（jiàn）作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

 

工藝流程：

 

應用：

主要用在金屬材料型材，板，管材等 ，還有一些非金屬材料比如塑料製品及玻璃製品（pǐn）。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應（yīng）力作用下，從模具的孔口或縫（féng）隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓（yā），坯料的這種加工叫擠壓（yā）成型。

 

工藝流（liú）程：

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→人工（gōng）時效（xiào）→包裝入庫

 

優點：

1、生產範（fàn）圍（wéi）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（dù）高，表（biǎo）麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小（xiǎo），易實現（xiàn）自動化生產。

 

缺點：

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；

4、工具損耗（hào）大，成本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁、異型斷麵（miàn）零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔（bá）：用外力作用（yòng）於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯（pī）料斷麵的模孔中拉出（chū），以獲得相應的形狀（zhuàng）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. 連續高速生產斷（duàn）麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變（biàn）形（xíng）量有限；

2. 長度受（shòu）限製。

 

生產適用範圍：拉（lā）拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方（fāng）法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓力機和模（mó）具對板材、帶材、管材和（hé）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（de）工件（衝壓件（jiàn））的成形加工方法。

 

技術特點：

1、可（kě）得（dé）到輕量、高剛性之製（zhì）品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可（kě）得到品質（zhì）均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收（shōu）性良（liáng）好（hǎo） 。

 

適用範圍：

全世界的鋼（gāng）材中（zhōng），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（pán）、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼（ké）體，電機（jī）、電器的（de）鐵（tiě）芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器（qì）儀表、家用電器、自行車、辦（bàn）公機械、生活器皿（mǐn）等產品中，也有大量衝壓件（jiàn）。

 

▌ 機（jī）加工（gōng）        

 

機加工：是在（zài）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、形狀和位置相互（hù）精度、表麵（miàn）質量等技術要求的加工過程。

 

常（cháng）用機加工方法：

    

▌ 焊接        

 

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓（yā）的方式接合金屬（shǔ）或其（qí）他熱塑性材料如塑料的製造工藝及技術。

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或金（jīn）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（zhì）造金屬材料、複合（hé）材料以及（jí）各（gè）種（zhǒng）類型製品（pǐn）的工藝技術。

 

工藝基本流程：

 

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其（qí）化合物、假合金、多（duō）孔材料隻能用粉末冶（yě）金方法來製（zhì）造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶（yě）金法能保證（zhèng）材（cái）料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶（yě）金適宜於生（shēng）產同一形狀而數量多的產品，能大（dà）大降（jiàng）低生產成本（běn）。

 

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零（líng）件的（de）大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直（zhí）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。

      

▌ 金屬注射成型        

 

MIM (Metal injection Molding )：是（shì）金屬注射成形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑（sù）混（hún）合料注（zhù）射於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與（yǔ）粘結劑進行（háng）混合，然後將混合料進行製（zhì）粒再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特（tè）加工（gōng）步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部（bù）件的生產，針對產品特（tè）性決定是否需要進行表麵處理。

 

技術特點：

1、一次成（chéng）型負責零件；

2、製件（jiàn）表麵質量（liàng）好、廢品率低、生產（chǎn）效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料要求（qiú）低。

 

技術核心：

粘接劑是MIM技術的（de）核心隻有加入一定量（liàng）的粘接（jiē）劑，粉末才具有增強流動性以適合注（zhù）射（shè）成型和維持（chí）坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬（shǔ）半固態成型          

         

半固態成型：利用非枝晶（jīng）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（bàn）固（gù）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)觸變成型（Thixoforming）

 

技術（shù）特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可（kě）靠性（xìng）；

2、成型溫度比全（quán）液態成（chéng）型溫度低，大（dà）大減少對模具（jù）的熱衝擊；

3、能製造常規液態成（chéng）型方法不可能製造的合金；

 

應用：

目（mù）前已成功用於（yú）主缸、轉（zhuǎn）向（xiàng）係統零件、搖臂（bì）、發動（dòng）機活塞、輪轂、傳（chuán）動係統零件、燃油係統零件和空調零件等製造（zào）等航空、電子以及消費品等方麵（miàn）。

 

▌ 3D打印     

    

3D打（dǎ）印（yìn）：是快速成型（xíng）技（jì）術的一種（zhǒng），它是一種以（yǐ）數字模（mó）型文件為基礎（chǔ），運（yùn）用粉末狀金屬或塑料等（děng）可粘（zhān）合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。