各種金屬（shǔ）材料成形工藝，還有比這更齊全的嗎（ma）？

　　

材料成形方法是零件設計的重要內容，也（yě）是（shì）製造者們極度關心（xīn）的問題，更是材（cái）料加工過程（chéng）中的關鍵因素（sù），今（jīn）天就（jiù）帶大家來看看金屬成（chéng）形工藝。

 

▌ 鑄造（zào）

 

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

 

工藝流程：液體金屬（shǔ）→充型→凝（níng）固收縮（suō）→鑄件

 

工藝特點：

1、可（kě）生產形狀任意複（fù）雜的製件，特別是（shì）內腔形狀複雜的製件（jiàn）。

2、適（shì）應性強，合金種類不受限製，鑄件（jiàn）大小幾乎不受（shòu）限製。

3、材料來源廣（guǎng），廢品可重熔，設備投資低（dī）。

4、廢品率（lǜ）高、表麵質量較低、勞動條件差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

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

 

工藝（yì）流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特（tè）點：

1、適合於製成形（xíng）狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂（shā）型鑄造是製造其零件或，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、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔（róng）模鑄造：通常是指在易（yì）熔（róng）材料（liào）製成模樣，在模樣表（biǎo）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（wēn）焙燒後（hòu）即可填（tián）砂澆注的鑄（zhù）造方案。常稱為“失（shī）蠟鑄造”。

 

工藝流程：

 

熔模（mó）鑄造工（gōng）藝（yì）流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精度（dù）高；

2、表麵粗（cū）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。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用：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（xiǎo）型零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓（yā）將金屬液（yè）高速壓入一（yī）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（chéng）鑄（zhù）件。

 

工藝流程（chéng）：

 

優點：

1、壓鑄時金（jīn）屬液體承（chéng）受（shòu）壓力高，流速（sù）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（cì）數多；

4、適合大批大（dà）量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄（zhù）件容（róng）易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點合金（jīn）壓鑄時，鑄型壽命低（dī），影響壓鑄生產（chǎn）的擴（kuò）大。

 

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工（gōng）業，後來逐步擴大到各個行（háng）業，如農（nóng）業機械、機（jī）床工業、電子工業（yè）、國防工業（yè）、計算機、醫療器械、鍾表、照相機（jī）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（yè）體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下（xià）充填鑄型，並在壓力下結晶（jīng）以形成鑄件的方（fāng）法.。

 

工藝流（liú）程：

 

技術特點：

1、澆注（zhù）時的壓力和速度可以調節，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、采用底注式充型（xíng），金屬液充型平穩，無（wú）飛濺現象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了（le）鑄件的合格率（lǜ）；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致密、輪（lún）廓清晰、表麵光潔，力學（xué）性能較高（gāo），對於大薄壁件的（de）鑄造尤為有（yǒu）利；

4、省去補縮冒（mào）口，金屬利用率提高（gāo）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（dòng）化。

 

應（yīng）用（yòng）：以傳（chuán）統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等（děng））。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

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

 

工藝流程：

 

優點（diǎn）：

1、幾乎不存在澆（jiāo）注係統和冒口係統的金（jīn）屬消耗（hào），提高工（gōng）藝出品率；

2、生產中（zhōng）空鑄件時可不用型芯（xīn），故（gù）在生產長管形鑄件時可大幅度地（dì）改善金屬充（chōng）型（xíng）能力（lì）；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高（gāo）；

4、便於製造筒、套類複（fù）合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生（shēng）產異形鑄件時有一定的（de）局限性；

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

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、排灌機（jī）械、航空、國防、汽車等行業中均（jun1）采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機（jī）缸套和軸套等（děng）鑄件的生產最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金（jīn）屬型鑄造：指液態金屬在重力作用下充填金（jīn）屬（shǔ）鑄（zhù）型並在型（xíng）中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方（fāng）法。

 

工藝流程：

 

優點:

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

2、能獲得（dé）較高尺寸精度和較低表（biǎo）麵（miàn）粗糙度值的鑄件，並（bìng）且（qiě）質量穩定性好。

3、因不用和很少用砂芯，改善環境、減（jiǎn）少粉塵和有害氣體、降（jiàng）低勞動強度（dù）。

 

缺點：

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

2、金屬型無（wú）退讓性，鑄件凝固（gù）時容易產生裂紋；

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

 

應用：

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

 

（7）真空壓（yā）鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具（jù）型腔內的氣體而消除或顯著（zhe）減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄（zhù）件力學性能和表麵質量的先進（jìn）壓鑄工藝。

 

工藝流程：

 

優點（diǎn）：

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

2、減少型腔的反壓（yā）力，可使用較低的（de）比壓及（jí）鑄造性（xìng）能較（jiào）差的合金，有可能用小機器壓鑄（zhù）較大（dà）的鑄件;

3、改（gǎi）善了充填條件，可壓（yā）鑄（zhù）較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封（fēng）結（jié）構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較（jiào）高（gāo）;

2、 真空（kōng）壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯（xiǎn）著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓（yā）鑄造：是使液態或半固態金屬在高壓（yā）下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的（de）方法。它具（jù）有液態金屬利用率高、工序簡（jiǎn）化和質量（liàng）穩定等優（yōu）點，是一種節能型的、具有潛在（zài）應用前景的金屬成形技術。

 

工藝流程：

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保（bǎo）壓、泄壓，分模、毛（máo）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（tè）點（diǎn）：

1、可（kě）消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵（miàn）粗糙（cāo）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（zì）動化。

 

應用：可用於生產各種類型的合（hé）金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨（mò）鑄鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（zào）（又稱實型鑄（zhù）造（zào））：是將與鑄件尺寸形狀（zhuàng）相似的石（shí）蠟或泡沫模型（xíng）粘結組合成模型簇，刷塗耐（nài）火塗料並烘（hōng）幹後，埋在幹（gàn）石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法（fǎ）。

 

工（gōng）藝（yì）流程：預發泡（pào）→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

 

技術特（tè）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（shēng）產，無汙染；

4、降低投資（zī）和生產成（chéng）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（lèi）不限，生產批量不（bú）限。如灰鑄鐵發動機箱（xiāng）體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是（shì）一種先進（jìn）的鑄造方法，其原理是將熔融（róng）的金（jīn）屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金（jīn）屬型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另（lìng）一端拉出（chū），它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

 

工藝流程（chéng）：

 

技術特點：

1、由於（yú）金屬被迅（xùn）速（sù）冷卻，結晶致（zhì）密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡（jiǎn）化了工（gōng）序，免除造（zào）型及其它工序，因而減（jiǎn）輕了勞（láo）動強度；所需（xū）生產麵（miàn）積也大為減少；

4、連（lián）續（xù）鑄造生產（chǎn）易於實現機械（xiè）化和自動化，提高生產效率。

 

應（yīng）用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金（jīn）、鋁合金、鎂合金（jīn）等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑（sù）性成形

 

塑（sù）性成形：就是利用材料的塑性，在工具（jù）及模具的外力作用（yòng）下來（lái）加工製件的（de）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、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

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

 

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛造：一般是在錘鍛或（huò）者水壓機上（shàng），利用簡單的工具將金屬錠（dìng）或者塊料錘成所需要形狀和尺（chǐ）寸的加工方法。

 

模鍛：是在模（mó）鍛錘或者熱模鍛壓力（lì）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（jìng）的環形零件，也用來生產（chǎn）汽車（chē）輪轂、火車車輪等輪形零件。

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑（jìng）向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於生產某些（xiē）特殊（shū）形狀的零件。

 

工藝流程：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（duàn）件（jiàn）質量比（bǐ）鑄件（jiàn）高能承受大的衝擊（jī）力作用，塑性、韌性和其他方麵的力學性能也都比鑄（zhù）件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加（jiā）工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批（pī）量生產（chǎn），靈活性比較大（dà）。

 

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組的（de）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（de）曲（qǔ）軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各（gè）種形狀），因受（shòu）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方法（fǎ）。

 

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的（de）軋輥之間通過，並在其間產生塑性變形的過程（chéng）。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺（luó）旋運動，軋（zhá）件（jiàn）與軋輥軸線非特角。

 

工（gōng）藝流程：

 

應用：

主要用在金屬材料型材，板，管（guǎn）材等（děng） ，還有一些非金屬材料比如（rú）塑料製品及（jí）玻（bō）璃製品。

 

（3）擠壓（yā）

 

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成型（xíng）。

 

工藝流程：

擠壓（yā）前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉（lā）伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查（chá）→人工時效→包裝入庫（kù）

 

優（yōu）點：

1、生產範圍廣，產品規（guī）格（gé）、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品（pǐn）尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠（chǎng）房麵積小，易實現自動（dòng）化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失（shī）大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓（yā）速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁（bì）、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯（pī）料斷麵的模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品（pǐn）的一種（zhǒng）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（xù）高速生（shēng）產斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道（dào）次變（biàn）形量與（yǔ）兩次（cì）退火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

 

生產適用範圍：拉拔是（shì）金屬管材、棒材、型（xíng）材及線材的主要（yào）加工（gōng）方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓（yā）力機和模具對板材（cái）、帶材、管材和型（xíng）材等施（shī）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工件（衝壓件）的（de）成形加工方法。

 

技術特點（diǎn）：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量（liàng）生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品（pǐn）。，

4、材（cái）料利用（yòng）率高、剪切性及回收（shōu）性良好 。

 

適用範圍（wéi）：

全世界的鋼（gāng）材中，有60～70%是板材，其中大部（bù）分經過衝壓製（zhì）成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的（de）汽包（bāo），容器（qì）的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家（jiā）用電器、自行車、辦（bàn）公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件（jiàn）。

 

▌ 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（chǐ）寸精度、形狀和位置相互精度、表（biǎo）麵質量等技術要求的加工過程。

 

常用機（jī）加工方法：

    

▌ 焊接        

 

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

 

焊接分類：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉末冶金（jīn）：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末（mò）與（yǔ）非金屬粉末的混合物）作為原料（liào），經過（guò）成形和燒結，製造金屬材料、複合材料（liào）以及各種類型製品的（de）工藝技術。

 

工藝（yì）基（jī）本流程：

 

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約（yuē）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、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜於生產（chǎn）同一（yī）形狀（zhuàng）而數量多的產品，能大大降低（dī）生產成本。

 

缺點：

1、在沒有批量的情況下（xià）要考慮 零件的大小。

2、模具費（fèi）用相對來（lái）說要高（gāo）出鑄造（zào）模具。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技（jì）術可以直接製成（chéng）多孔、半致密或全致（zhì）密材料和（hé）製品，如含油（yóu）軸（zhóu）承（chéng）、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

      

▌ 金屬注射成型        

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的（de）簡稱（chēng）。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射於模型中的成形方法（fǎ）。它是先將所選粉末與（yǔ）粘（zhān）結劑進行混合，然後將混合（hé）料進行製（zhì）粒（lì）再注射（shè）成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為（wéi）四個獨特加（jiā）工步驟（混合、成型、脫脂和（hé）燒結）來實現零部件的生產，針對產品特性決（jué）定是否需要（yào）進行表麵處理。

 

技術特點：

1、一次成型負（fù）責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產（chǎn）效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料要求低。

 

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入一定量的（de）粘接劑，粉末才具（jù）有增強（qiáng）流（liú）動（dòng）性以適合注射成型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）枝晶半固（gù）態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱（chēng）SSM）獨有的流變性和攪熔性來控製鑄件的質量。

 

半固態成（chéng）型可分為流變（biàn）成（chéng）型和（hé）觸變成型。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特點（diǎn）：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質（zhì）量和可靠性；

2、成（chéng）型（xíng）溫度比全液態成型溫度低，大（dà）大（dà）減少對模具的熱衝擊；

3、能（néng）製造常規液態（tài）成型方法不可能製造的合金；

 

應用：

目（mù）前已（yǐ）成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動（dòng）機活塞、輪轂、傳動係（xì）統（tǒng）零件、燃油係統零（líng）件和空調（diào）零件等製（zhì）造等航（háng）空、電子（zǐ）以及消（xiāo）費品等方麵（miàn）。

 

▌ 3D打印     

    

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