​各種金屬材料的成形工藝大全

　　
材料成形（xíng）方（fāng）法是零件設計的重要內容，也是製造者們極度關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵因（yīn）素，今天就帶大家（jiā）來看看（kàn）各種金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造（zào）

 

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待（dài）其冷卻凝固，以（yǐ）獲得毛坯或零（líng）件的（de）生（shēng）產方法，通常稱為金屬液態成形或鑄造（zào）。

 

工藝流程：液體（tǐ）金屬（shǔ）→充型→凝固收縮→鑄件

 

工藝（yì）特點：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀（zhuàng）複雜（zá）的製件（jiàn）。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣（guǎng），廢品可重熔（róng），設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量（liàng）較低、勞（láo）動條件差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中（zhōng）生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄（zhù）件（jiàn）都可用（yòng）砂（shā）型鑄（zhù）造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技（jì）術特點：

1、適合於製（zhì）成形狀複雜，特別是具有複雜（zá）內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些塑（sù）性很差的（de）材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件（jiàn）或，毛坯的唯一的成形（xíng）工藝。

 

應用：汽車（chē）的發動機氣缸體、氣缸蓋（gài）、曲軸等鑄（zhù）件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模（mó）鑄造：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，再將模（mó）樣熔化排出型殼，從而獲得無分（fèn）型麵的鑄型，經高溫焙燒後即（jí）可填砂澆注的鑄（zhù）造方案。常稱為“失（shī）蠟鑄（zhù）造”。

 

工藝流程：

熔模鑄（zhù）造工藝流程

 

優點（diǎn）：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙（cāo）度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受（shòu）限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用：適用於生產（chǎn）形（xíng）狀複雜、精度要求高、或很難進（jìn）行其它加工的小型零件，如渦輪（lún）發動機的葉片等。

 

（3）壓力（lì）鑄造(die casting)

 

壓鑄：是（shì）利用（yòng）高壓將金屬液高速壓入一精密金屬（shǔ）模具型腔（qiāng）內，金屬液在壓力（lì）作用下冷（lěng）卻凝固而形成鑄件。

 

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，壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生（shēng）產，經濟效益好。

 

缺點（diǎn）：

1、鑄件容易產生細小的（de）氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低（dī），不宜在衝擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點合（hé）金壓（yā）鑄時，鑄型壽命低，影（yǐng）響壓鑄生產的擴大。

 

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

 

（4）低壓鑄（zhù）造(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是指（zhǐ）使液體金屬（shǔ）在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，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（lì）和速度可以調節，故可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂（shā）型等），鑄（zhù）造各種合金及各種大小的鑄件；

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

3、鑄（zhù）件在壓力下結晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光（guāng）潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤（yóu）為（wéi）有利；

4、省去補（bǔ）縮冒口，金（jīn）屬利用率提（tí）高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設（shè）備簡易，易實現機械化和自動化。

 

應（yīng）用：以傳統產（chǎn）品為主（氣缸（gāng）頭、輪轂（gū）、氣（qì）缸（gāng）架等）。

 

（5）離心鑄造（zào）(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金屬（shǔ）液澆入旋轉的鑄型中，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（diǎn）：

1、幾乎不（bú）存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高（gāo）工藝出品率（lǜ）；

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（dì）改善金屬充型能力；

3、鑄件致密（mì）度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用（yòng）於生產異形鑄件時有一定的局限（xiàn）性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件（jiàn）易產生比重偏析（xī）。

 

應用：

離心鑄造（zào）最早用於生（shēng）產鑄管，國內外（wài）在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防（fáng）、汽車等行業中均采用離（lí）心鑄造（zào）工藝，來生產鋼（gāng）、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以（yǐ）離心鑄鐵管、內燃（rán）機缸（gāng）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（zhù）造：指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鑄件的一種成（chéng）型方法。

 

優點:

1、金屬型的熱導率和熱（rè）容量大，冷卻速度快，鑄件組織致（zhì）密，力學性能比砂型鑄件（jiàn）高15%左（zuǒ）右。

2、能獲得較（jiào）高尺寸精度（dù）和較低（dī）表麵粗糙度值的鑄件，並（bìng）且質量穩定（dìng）性好。

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

 

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，必須采（cǎi）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（ràng）性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期較長（zhǎng），成本較（jiào）高。因此隻有在大量成批（pī）生產（chǎn）時，才能顯示出好（hǎo）的經濟效果（guǒ）。

 

應（yīng）用：

金屬型鑄（zhù）造既適用（yòng）於大批量生產形狀複雜的鋁合金、鎂（měi）合金等非鐵合金鑄件，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（zhù）造：通過（guò）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（shǎo）壓鑄件內（nèi）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。

 

優（yōu）點：

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

2、減少型腔的反壓力，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（gǎi）善了充（chōng）填條件，可壓鑄較（jiào）薄的鑄（zhù）件;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較（jiào）困難（nán），因（yīn）而成本較高;

2、 真空壓鑄（zhù）法如控製（zhì）不（bú）當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造（zào）(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，直接獲得（dé）製件或毛坯的方法。它具有（yǒu）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（jiē）能型的、具有潛在（zài）應用前（qián）景（jǐng）的金屬成形技術。

 

直接擠壓（yā）鑄（zhù）造：噴塗料（liào）、澆合金、合模、加（jiā）壓（yā）、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位（wèi）；

 

間接擠（jǐ）壓鑄造：噴（pēn）塗料、合模、給（gěi）料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特（tè）點：

1、可消除內（nèi）部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺（quē）陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂（liè）紋的產生；

4、便（biàn）於實現機械化（huà）、自動化。

 

應用（yòng）：可（kě）用（yòng）於生產各種類（lèi）型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失（shī）模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄（zhù）造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸（cùn）形狀相似（sì）的（de）石（shí）蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇（cù），刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動（dòng）造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄（zhù）件的新型鑄造方法。

 

工藝（yì）流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆（jiāo）注→落砂→清理

 

 

 

技術特點（diǎn）：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分（fèn）型麵，設計靈活，自（zì）由（yóu）度高；

3、清潔生產，無汙染；

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，合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發（fā）動機箱體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續（xù）鑄造：是一種先（xiān）進的鑄造方法（fǎ），其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，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（zhǎng）度的鑄件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組（zǔ）織（zhī）均勻，機（jī）械性能較好；

2、節約金屬，提高（gāo）收（shōu）得率；

3、簡化了（le）工序，免除造型及其它工序，因而減輕（qīng）了勞動強（qiáng）度（dù）；所需生產麵積（jī）也（yě）大（dà）為減（jiǎn）少；

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

 

應用：

用（yòng）連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁（lǚ）合金、鎂合金等斷麵形狀（zhuàng）不變的長鑄件（jiàn），如鑄錠（dìng）、板坯、棒（bàng）坯（pī）、管子（zǐ）等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利（lì）用材料的塑性，在（zài）工具及模具的外力作用下來加工製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠（jǐ）壓（yā）、拉拔、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（yā）力，使其產生塑性（xìng）變形（xíng）以獲得具有一定機械性能、一定形（xíng）狀（zhuàng）和尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為（wéi）自由鍛、模鍛（duàn）、碾環、特殊鍛造（zào）。

 

自由鍛造：一般是（shì）在錘鍛或者水壓機上，利用（yòng）簡單的工具將金屬錠或（huò）者塊料錘成所需要形（xíng）狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

 

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

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋（zhá）、徑（jìng）向鍛造（zào）、液態模（mó）鍛等鍛造方式，這些方式（shì）都比（bǐ）較適用（yòng）於生產某些特殊形狀的零件。

 

工藝流程：鍛坯（pī）加（jiā）熱（rè）→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間（jiān）檢（jiǎn）驗→鍛件熱處理→清理（lǐ）→矯正（zhèng）→檢（jiǎn）查

 

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高（gāo）能承受（shòu）大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他方麵（miàn）的力學性能也都比鑄件高甚至比軋件（jiàn）高。

2、節約原材料（liào），還能縮短加工工時。

3、生（shēng）產（chǎn）效率高例。

4、自由鍛造適合於（yú）單（dān）件小批量生產（chǎn），靈活性比較大。

 

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪發電（diàn）機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和（hé）立柱，機（jī）車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連（lián）杆等（děng）。

 

（2）軋製

 

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

 

軋（zhá）製分類：

按軋件運動分有（yǒu）：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋（zhá）:就是（shì）金（jīn）屬在兩個（gè）旋轉方向相反的（de）軋輥之（zhī）間通（tōng）過，並在其間產生塑性變形的過程。

橫（héng）軋：軋件變形後運動方向與軋輥（gǔn）軸線方向一致（zhì）。

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

 

應用（yòng）：

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（pǐn）及玻璃製品。

 

（3）擠（jǐ）壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口（kǒu）或縫隙擠出使之橫（héng）截麵（miàn）積減小（xiǎo）長度增加，成為所需製品的加工方法（fǎ）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（xiào）直（zhí）→鋸切（定（dìng）尺）→取樣檢查→人工（gōng）時效→包裝

優（yōu）點：

1、生產範圍廣，產品（pǐn）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（jīng）度高，表麵質量好（hǎo）；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損（sǔn）失大；

2、金屬（shǔ）流動（dòng）不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

 

生（shēng）產適用範圍：主（zhǔ）要用於製造（zào）長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔（bá）：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於（yú）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（yōu）點：

1. 尺寸精確，表麵（miàn）光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速（sù）生產斷（duàn）麵小的長製品（pǐn）。

 

缺（quē）點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度受（shòu）限製。

 

生產適用範圍：拉拔是金屬管（guǎn）材、棒（bàng）材（cái）、型材（cái）及（jí）線材的（de）主要加工方法（fǎ）。

 

（5）衝壓

 

衝壓（yā）：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型（xíng）材等施加（jiā）外力，使之產（chǎn）生塑性變形或分離，從而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、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可（kě）得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好（hǎo） 。

 

適用範（fàn）圍：

全世界的鋼材中，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、油箱、散熱器片（piàn），鍋爐的汽包（bāo），容器的殼體，電機、電（diàn）器的鐵芯矽鋼片等都（dōu）是衝壓加工的。儀器儀表、家（jiā）用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等（děng）產品中，也有大量（liàng）衝壓件。

 

▌ 機加工

 

機加工：是在在零（líng）件生（shēng）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（dù）、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的加工（gōng）過程（chéng）。

 

常用機加（jiā）工方法：

 

▌ 焊接

 

焊接：也稱作熔（róng）接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高（gāo）壓的方（fāng）式接合金（jīn）屬或其他熱塑性材（cái）料（liào）如塑料的製造工藝及技術。

 

▌ 粉末冶（yě）金

 

粉末冶金：是製取金屬或用金（jīn）屬（shǔ）粉末（或（huò）金屬粉末（mò）與非金屬（shǔ）粉末的混合物）作為原料，經（jīng）過成（chéng）形（xíng）和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各種類型（xíng）製品的工藝技術。

 

優點：

1、絕大多（duō）數難熔金屬（shǔ）及（jí）其化合物、假合金、多孔材料（liào）隻能用粉末（mò）冶金方法來製造。

2、節約金（jīn）屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何（hé）汙染，有可（kě）能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配（pèi）比（bǐ）的正確性和均勻（yún）性。

5、粉（fěn）末冶金適宜於生產同一形狀而數量多的產（chǎn）品，能大（dà）大降低生產成本。

 

缺點：

1、在沒有（yǒu）批量的（de）情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用（yòng）相對來說要高出鑄造模（mó）具。

 

生產適用範圍（wéi）：

粉（fěn）末冶金技術可以直接製成（chéng）多孔、半致密或全致（zhì）密材料和製品（pǐn），如含油軸承、齒輪、凸輪（lún）、導杆、刀具等。

 

▌ 金屬注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬（shǔ）注射成形的（de）簡（jiǎn）稱。是將金屬（shǔ）粉末與其粘結劑的增塑混合料注射（shè）於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結（jié）劑進行（háng）混合，然後將混（hún）合料進行製粒再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（chéng）型、脫脂和燒結）來實現零部（bù）件的生產，針對產品特性決定（dìng）是否需要進行（háng）表（biǎo）麵處理（lǐ）。

 

 

 

技術特點：

1、一次成型負責零件（jiàn）；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效（xiào）率高（gāo）、易於實現自動化；

3、對模具材料（liào）要（yào）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（de）粘接（jiē）劑，粉末才具有增強流動性以適合注射成型（xíng）和維持坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型

 

半固態成型：利用非（fēi）枝（zhī）晶半（bàn）固態金（jīn）屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨（dú）有的流變性和攪（jiǎo）熔性來控製鑄件（jiàn）的質量。

 

半固態成型可分為（wéi）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，顯著提高（gāo）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（zhǔ）缸、轉向係統零件、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（jiàn）等製造等航空、電子以及消（xiāo）費品等方麵。