各（gè）種金屬材料的成形工藝大全（quán）

　　

 

材料成形方法是零件（jiàn）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素，今天就帶大家來（lái）看（kàn）看各種金屬成形工（gōng）藝。

 

▌ 鑄造

 

液（yè）態（tài）金屬（shǔ）澆注到與零（líng）件形狀、尺寸相（xiàng）適應的鑄型型腔中，待其（qí）冷卻凝固，以獲得毛坯（pī）或零件的生產方法，通常（cháng）稱為金屬液態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體金（jīn）屬→充型→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生產形狀任意複雜（zá）的製件，特別是內（nèi）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、材料來源廣，廢品可重熔，設備（bèi）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：在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄（zhù）件都可用砂型鑄（zhù）造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技（jì）術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本（běn）低；

3、對於某些塑性很差的材（cái）料，如鑄鐵等（děng），砂型（xíng）鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一（yī）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)

 

熔模（mó）鑄造：通常是指在易熔材料製（zhì）成模樣，在模（mó）樣表麵包覆若幹（gàn）層耐火材（cái）料製成型殼，再將模樣熔（róng）化排出型殼（ké），從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂（shā）澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄（zhù）造”。

 

工藝流程（chéng）：

熔（róng）模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精（jīng）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。

 

缺點：工序繁雜（zá），費用較高

 

應用：適用於（yú）生產形狀複雜、精度要求高、或很難（nán）進行（háng）其它加（jiā）工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄造（zào）(die casting)

 

壓（yā）鑄：是利用高壓將金屬液（yè）高速壓入一精密金屬模具型腔內，金屬液在壓力（lì）作用（yòng）下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓（yā）鑄時金屬液體承受壓力（lì）高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換性好（hǎo）；

3、生（shēng）產（chǎn）效率高，壓鑄模使用次數（shù）多；

4、適合大批大量生產，經濟效益（yì）好（hǎo）。

 

缺點：

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（chōng）擊載荷及有震（zhèn）動的情況（kuàng）下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽（shòu）命低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐步擴大（dà）到各個行業，如農業（yè）機械、機床工（gōng）業、電子工業、國防工業、計算機、醫療（liáo）器械、鍾表、照相機和（hé）日用五金等多個行（háng）業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄（zhù）造：是指（zhǐ）使液體金屬在較低壓力(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（fāng）法.。

 

技術特點：

1、澆注時的壓（yā）力和速度可以調節（jiē），故可適用於（yú）各種（zhǒng）不同鑄型（如金屬型（xíng）、砂（shā）型等），鑄造（zào）各種合金及各種大小的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬（shǔ）液充（chōng）型平（píng）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（lǜ）；

3、鑄件（jiàn）在壓力下結晶，鑄件組織（zhī）致密、輪（lún）廓清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有利；

4、省去（qù）補縮冒口，金屬利（lì）用率提高到（dào）90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現機（jī）械（xiè）化和自動（dòng）化。

 

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

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

 

優點：

1、幾乎不（bú）存在（zài）澆注係統（tǒng）和冒口係統的金屬消耗，提（tí）高工藝出品率；

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（dà）幅度地改善（shàn）金屬充型（xíng）能力；

3、鑄件致密度（dù）高，氣（qì）孔、夾（jiá）渣（zhā）等缺陷少，力學性能高；

4、便於製（zhì）造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點（diǎn）：

1、用於生產異形鑄件（jiàn）時有一定的局限性；

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

3、鑄件易產生比重偏析。

 

應用：

離（lí）心（xīn）鑄造最早用於生產鑄管，國內外（wài）在冶金、礦山、交通、排灌機械（xiè）、航空、國防、汽（qì）車等行（háng）業中均采用離心（xīn）鑄造工藝，來生產鋼（gāng）、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管（guǎn）、內燃（rán）機缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

 

（6）金屬型（xíng）鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬在重力作用下充填（tián）金屬（shǔ）鑄型並在（zài）型中（zhōng）冷卻凝固而（ér）獲得鑄（zhù）件的一種成型方法。

 

優（yōu）點（diǎn）:

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

2、能獲得較高尺（chǐ）寸精度和（hé）較低表麵粗（cū）糙度值的鑄件，並且質量穩（wěn）定（dìng）性好。

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

 

缺點：

1、金（jīn）屬（shǔ）型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝（níng）固時容易產（chǎn）生裂紋；

3、金屬型製造周（zhōu）期（qī）較長，成本較高。因此隻有在大量（liàng）成批（pī）生產時，才（cái）能顯示出好的經濟效果。

 

應用：

金屬型鑄造既（jì）適用於大批（pī）量生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合於（yú）生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠（dìng）等（děng）。

 

（7）真空（kōng）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（tǐ）而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提（tí）高（gāo）壓鑄件力學性能和表麵質（zhì）量的先進壓鑄工藝。

 

優點：

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

2、減少型腔的（de）反壓力，可使（shǐ）用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機器壓鑄（zhù）較大的（de）鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因（yīn）而成本較高（gāo）;

2、 真（zhēn）空壓鑄法如控製（zhì）不當，效果就不（bú）是很顯著。

 

（8）擠壓（yā）鑄（zhù）造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液態或半固（gù）態金屬在高（gāo）壓下凝固、流動成形，直接獲得（dé）製件或毛坯（pī）的方法。它具有液態金屬利用（yòng）率高、工序簡（jiǎn）化和質量穩定等優點，是一種節（jiē）能型的（de）、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

 

直接擠（jǐ）壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保（bǎo）壓、泄壓，分模（mó）、毛坯脫模、複位；

 

間接擠壓鑄造：噴塗料、合（hé）模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位（wèi）。

 

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等（děng）缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺（chǐ）寸精度高（gāo）；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

 

應（yīng）用：可用於生產（chǎn）各種類型的合金，如鋁（lǚ）合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵（tiě）等

 

（9）消失模鑄造（zào）（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗（tú）耐火塗料（liào）並烘幹後，埋在幹石英砂（shā）中振動造型，在（zài）負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位（wèi）置，凝固冷卻後（hòu）形成鑄件的新型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡→發泡成（chéng）型→浸塗（tú）料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

 

 

 

技術特點（diǎn）：

1、鑄件精度高，無砂芯（xīn），減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應用：

適（shì）合成產結構複雜（zá）的各種大小較精（jīng）密鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄（zhù）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（fāng）法（fǎ），其原理是（shì）將熔融的金（jīn）屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊（shū）金屬型中，凝固（結殼）了（le）的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一（yī）端拉出，它可獲得任意長或（huò）特定的（de）長度（dù）的（de）鑄（zhù）件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷（lěng）卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工（gōng）序，免除造型及其（qí）它工（gōng）序，因而減輕（qīng）了（le）勞（láo）動強度；所需生產麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產易（yì）於實（shí）現機械（xiè）化和自動化，提（tí）高生產效率。

 

應用：

用連（lián）續鑄造法可以澆注鋼（gāng）、鐵、銅合（hé）金、鋁合（hé）金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄（zhù）錠、板坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成（chéng）形：就是利用材料的塑（sù）性，在工具及模具的外力作用下來加工製件的少切削或無切削（xuē）的工藝方法。它的種（zhǒng）類有很多，主要包（bāo）括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等（děng）。

 

（1）鍛造

 

鍛（duàn）造：是一種利用鍛壓機（jī）械對金屬坯（pī）料施加壓（yā）力，使其產生塑性變形以（yǐ）獲得具有一定機械性（xìng）能、一定形狀（zhuàng）和尺（chǐ）寸鍛件的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛（duàn）、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓（yā）機上，利用簡單（dān）的工具將金屬錠或者塊料錘成所需（xū）要形（xíng）狀和尺寸的加（jiā）工方法。

 

模鍛：是在模（mó）鍛錘或者熱模（mó）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，也（yě）用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造（zào）、液態（tài）模鍛等鍛造（zào）方式，這些方式都（dōu）比較適用於（yú）生產某些特殊形（xíng）狀的零件。

 

工藝流程：鍛坯加熱→輥（gǔn）鍛備坯（pī）→模鍛成形（xíng）→切（qiē）邊→衝（chōng）孔→矯（jiǎo）正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯（jiǎo）正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝（chōng）擊力作用，塑性、韌性和其他方麵的力學（xué）性能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還（hái）能縮（suō）短加工（gōng）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，靈活性比較大。

 

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人（rén）字齒輪（lún），汽輪發電機組的轉子（zǐ）、葉輪、護環，巨（jù）大的水壓機（jī）工作缸和立柱，機車（chē）軸，汽車和拖（tuō）拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金（jīn）屬坯料通過一對旋轉軋（zhá）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方法。

 

軋製分類：

按軋件運動分有：縱軋、橫（héng）軋、斜軋。

 

縱軋:就（jiù）是金屬在兩個旋（xuán）轉方向相反的軋輥之間通過，並在其間產（chǎn）生塑性變（biàn）形的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋（zhá）輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與（yǔ）軋輥軸線非特角（jiǎo）。

 

應用：

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

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具（jù）的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積（jī）減小長（zhǎng）度增加，成為所需製品的（de）加（jiā）工方（fāng）法叫擠壓，坯（pī）料的這種（zhǒng）加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加（jiā）熱→擠壓→拉伸扭擰校（xiào）直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時（shí）效（xiào）→包裝

優點（diǎn）：

1、生產範圍（wéi）廣（guǎng），產品規格、品種（zhǒng）多（duō）；

2、生產（chǎn）靈活性大，適合小（xiǎo）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，易實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動（dòng）不（bú）均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高（gāo）。

 

生產適用範圍：主（zhǔ）要用於製（zhì）造（zào）長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

 

（4）拉（lā）拔

 

拉拔：用外力作用於（yú）被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料（liào）斷麵的模孔中拉出（chū），以獲得相應的形狀和尺寸的製（zhì）品的一（yī）種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設（shè）備簡單；

3. 連續高速生（shēng）產斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道（dào）次（cì）變形量（liàng）與兩次退火間的總（zǒng）變（biàn）形量有限；

2. 長度受（shòu）限製。

 

生產適用範（fàn）圍（wéi）：拉拔是金屬管材、棒材、型材（cái）及線材的主要加工方法。

 

（5）衝（chōng）壓

 

衝壓：是靠壓力（lì）機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外（wài）力，使之產生（shēng）塑性（xìng）變（biàn）形或分離，從而獲得所需形狀和（hé）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（shēng）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。，

4、材料利（lì）用率（lǜ）高、剪切性及回收性良好（hǎo） 。

 

適用範圍：

全世界的（de）鋼材中，有（yǒu）60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製（zhì）成成品。汽車的車身（shēn）、底盤、油箱、散熱器（qì）片，鍋爐（lú）的汽包，容器的殼體，電機、電器的（de）鐵（tiě）芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自（zì）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（gōng）：是在（zài）在零（líng）件生產過（guò）程（chéng）中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使（shǐ）之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度（dù）、表麵（miàn）質量等技術要求的加（jiā）工過程。

 

常用（yòng）機加工方法：

 

▌ 焊接

 

焊（hàn）接：也稱作熔接,鎔接是一種以（yǐ）加熱、高溫（wēn）或者高壓的方式接合金屬或其（qí）他熱塑性材料如塑料（liào）的製造工藝及技術。

 

▌ 粉末冶金

 

粉末冶金：是製取金屬或（huò）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（jīng）過成形和燒結，製造金（jīn）屬材料（liào）、複合（hé）材料以及各種類型製品的工藝技術。

 

優點：

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

2、節約（yuē）金（jīn）屬，降低（dī）產品成（chéng）本。

3、不會給材（cái）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（chéng）分配比的正確性（xìng）和均勻性。

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

 

缺（quē）點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相（xiàng）對（duì）來說要高出鑄造模（mó）具。

 

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、凸（tū）輪、導杆、刀具等。

 

▌ 金屬注（zhù）射成（chéng）型

 

MIM (Metal injection Molding )：是（shì）金屬注射成形的簡稱。是將金屬粉末與其（qí）粘結劑（jì）的增塑混合料注（zhù）射於模型中的成形方法（fǎ）。它是先將所選粉末（mò）與粘結劑進行混合，然後（hòu）將混合料進行（háng）製粒再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程（chéng）分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件（jiàn）的生（shēng）產，針對產品特性決（jué）定是否需要進行表麵（miàn）處理。

 

 

 

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質（zhì）量好（hǎo）、廢品率低、生產效率高、易於實現自動（dòng）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（zhī）有加入一定量的粘接（jiē）劑，粉末才具有增強流動性以適合注射成型和維持坯塊的基本形狀。

 

▌ 金（jīn）屬半固態成型

 

半（bàn）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（lái）控製鑄（zhù）件的質量。

 

半固態成（chéng）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（shù）特點：

1、減少液態成型缺（quē）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，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造（zào）常規液態成型方法不可能製造的合金；

 

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統（tǒng）零件、搖臂（bì）、發動（dòng）機活塞、輪轂、傳動係（xì）統零件、燃（rán）油係統零件和空調零件（jiàn）等製造等航空、電子以及消費品（pǐn）等方麵。