各種金屬材料（liào）成形工藝，還有比這更齊全的嗎（ma）？

　　

材料成形方（fāng）法是（shì）零件（jiàn）設計的重要內容，也（yě）是製造者們極度關（guān）心的問題，更是材料（liào）加工過程中的關（guān）鍵因素，今天就帶大（dà）家來（lái）看（kàn）看金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬澆注到與（yǔ）零件形（xíng）狀、尺寸相（xiàng）適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲（huò）得毛坯或零（líng）件的生產方法，通常稱為金屬液態成形或鑄（zhù）造。

 

工藝流程：液（yè）體金屬→充型→凝固收縮（suō）→鑄（zhù）件

 

工藝（yì）特點（diǎn）：

1、可生產形狀任意（yì）複雜的製件，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（jiàn）大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率（lǜ）高、表麵質量較低（dī）、勞（láo）動條件差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型（xíng）鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的鑄造（zào）方（fāng）法。鋼（gāng）、鐵和（hé）大多數有色合金（jīn）鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型（xíng）鑄造（zào）工藝流程

 

技術特點：

1、適合於（yú）製成形狀複雜（zá），特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成（chéng）本低；

3、對於某些塑性很差的材料，如鑄鐵等（děng），砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。

 

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)

 

熔模鑄造：通常是（shì）指在易熔材料製成（chéng）模樣，在模樣表麵（miàn）包（bāo）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（dé）無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。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（jīng）度（dù）和幾何（hé）精（jīng）度高；

2、表麵粗糙度（dù）高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製（zhì）。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用（yòng）：適用於生產形狀複（fù）雜、精度要求高、或很難進行其它加工的（de）小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄（zhù）造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓入一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鑄（zhù）件。

 

工藝流程（chéng）：

 

優（yōu）點：

1、壓鑄（zhù）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；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

 

缺（quē）點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件（jiàn）塑性低，不宜在衝擊載荷及（jí）有震動的情況下工作；

3、高（gāo）熔（róng）點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄（zhù）生產的擴大。

 

應用：壓鑄件最先（xiān）應用在汽車工業（yè）和儀表工業，後來逐步擴大到各個行業，如農業機（jī）械、機床工業、電（diàn）子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表（biǎo）、照相機和日（rì）用五金等多個行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄（zhù）造：是指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填（tián）鑄型，並（bìng）在壓力下結晶（jīng）以形成鑄件的方法.。

 

工藝流程：

 

技術特點：

1、澆（jiāo）注時的壓力（lì）和速度（dù）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，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、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光潔，力學（xué）性能（néng）較高，對於大薄壁件的（de）鑄造尤為有利；

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（jiàn）好，設備簡易，易實現機械（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（lí）心鑄造：是將金屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力作用下填充鑄（zhù）型而凝（níng）固成形的一種鑄造方（fāng）法。

 

工（gōng）藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存在（zài）澆注係統和冒（mào）口係統的金屬消耗，提（tí）高工藝出（chū）品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在生產長管（guǎn）形鑄件時可（kě）大幅度地改善金（jīn）屬充型能力（lì）；

3、鑄件致密度高，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（shǔ）鑄件。

 

缺點：

1、用（yòng）於生（shēng）產異形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件內孔直徑不準確（què），內孔表（biǎo）麵比較粗糙，質量較（jiào）差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比重偏析（xī）。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通（tōng）、排灌（guàn）機械、航空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝，來（lái）生產鋼、鐵及（jí）非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄（zhù）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（chōng）填金（jīn）屬鑄型（xíng）並在型中冷卻凝固而（ér）獲得鑄件的一種成型（xíng）方法。

 

工藝流程：

 

優點:

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

2、能獲得較高尺寸精（jīng）度和較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量（liàng）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（tǐ）、降（jiàng）低勞動強度。

 

缺點：

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

2、金屬型無退讓性，鑄（zhù）件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期較長，成本（běn）較（jiào）高。因此隻有在大量（liàng）成批生（shēng）產時，才能顯示（shì）出好的經濟效果。

 

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生（shēng）產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的（de）鑄（zhù）件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄（zhù）(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過（guò）在壓鑄（zhù）過程（chéng）中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或顯（xiǎn）著減少壓鑄件內的氣孔（kǒng）和溶解氣體，從（cóng）而提高壓鑄件力學性能（néng）和表麵質量的先進壓鑄工藝。

 

工（gōng）藝流（liú）程（chéng）：

 

優點：

1、消除或（huò）減少壓鑄（zhù）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、減少型腔的反壓力，可使用較低的比壓（yā）及鑄造性能較差的合金，有可能用小機器壓鑄（zhù）較大的鑄件;

3、改善了充（chōng）填條件，可壓鑄較薄的（de）鑄件;

 

缺點：

1、模具密（mì）封結構複雜，製（zhì）造及安裝較困難（nán），因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效（xiào）果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

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

 

工藝流程：

 

直接（jiē）擠壓鑄造：噴塗料、澆合金（jīn）、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛（máo）坯脫模、複位（wèi）；

 

間接擠壓（yā）鑄造：噴塗料、合模、給料、充（chōng）型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特點：

1、可消（xiāo）除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度（dù）低（dī），尺寸精度（dù）高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化（huà）。

 

應用：可用於生產各種（zhǒng）類型（xíng）的合金，如鋁合金、鋅合金、銅（tóng）合金、球（qiú）墨鑄鐵等

 

（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（zhù）件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐（nài）火塗料並烘幹後，埋在幹石（shí）英砂中振（zhèn）動造型（xíng），在負壓下澆注（zhù），使模型（xíng）氣化，液體金屬占據（jù）模型位（wèi）置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄（zhù）造方法（fǎ）。

 

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹（gàn）→造型→澆注→落砂→清（qīng）理

 

技術特點（diǎn）：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型（xíng）麵（miàn），設計靈活，自由（yóu）度高（gāo）；

3、清潔生產（chǎn），無汙染；

4、降低投資和生產成（chéng）本。

 

應用：

適合成（chéng）產結構複雜的（de）各種（zhǒng）大小較精密鑄件（jiàn），合金種類不限，生產批量（liàng）不限。如灰鑄鐵（tiě）發動機箱體、高錳鋼（gāng）彎管（guǎn）等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原理是（shì）將熔融（róng）的金（jīn）屬（shǔ），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（yī）端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的（de）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，機械性能較（jiào）好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化（huà）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、連續鑄造生產易於實現機械化和自動化，提（tí）高生產效率。

 

應用：

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

▌ 塑（sù）性成形

 

塑性成形：就是利用材料的塑性，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（hěn）多，主要包括鍛造（zào）、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利用鍛（duàn）壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產（chǎn）生塑性變形以獲（huò）得具有一定（dìng）機械（xiè）性能、一定（dìng）形狀和尺寸鍛件（jiàn）的加工方法。

 

根據成形（xíng）機理，鍛造可分為自（zì）由（yóu）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，利用簡單的工具將金屬（shǔ）錠或者塊料錘成所需（xū）要形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：指通過專用設備（bèi）碾（niǎn）環機生產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這（zhè）些方式都比較（jiào）適用於生產某些（xiē）特殊形狀的零件（jiàn）。

 

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛（duàn）備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中（zhōng）間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正（zhèng）→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質量比（bǐ）鑄件高能承（chéng）受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其（qí）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（suō）短加工工時。

3、生產效（xiào）率高例。

4、自由鍛造適合於（yú）單件小批量（liàng）生產，靈活性比（bǐ）較（jiào）大。

 

應用：

大型軋鋼機的軋（zhá）輥、人字齒輪，汽輪發（fā）電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱（zhù），機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等（děng）。

 

（2）軋（zhá）製

 

軋製：將金（jīn）屬坯（pī）料通（tōng）過一對旋轉軋輥（gǔn）的（de）間隙（各種形狀），因受軋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方法。

 

軋製分（fèn）類：

按（àn）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（xiàng）相反的軋輥之（zhī）間通過，並在其間（jiān）產生（shēng）塑（sù）性變形（xíng）的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥（gǔn）軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件（jiàn）與軋輥軸線非特角。

 

工藝流程：

 

應用：

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

 

（3）擠壓

 

擠（jǐ）壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的（de）孔口或縫隙擠出使之（zhī）橫截（jié）麵（miàn）積減小長度增加，成為（wéi）所需（xū）製品的加工方法叫擠壓，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→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查（chá）→人工時效→包裝入庫

 

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性（xìng）大，適合（hé）小（xiǎo）批量生產；

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（fèi）料損失大；

2、金屬流動不均勻（yún）；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工（gōng）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、異型斷麵零件。

 

（4）拉拔（bá）

 

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前（qián）端，將金屬（shǔ）坯料從小於坯料斷麵（miàn）的（de）模孔中拉出（chū），以獲得相應的形狀和尺寸的（de）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（jiǎn）單；

3. 連續高速生（shēng）產斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道次變形量與（yǔ）兩次退火間的總變形量（liàng）有限；

2. 長度受限製（zhì）。

 

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材（cái）、型材及線材的主（zhǔ）要加工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓（yā）：是靠壓力機和模（mó）具對板材、帶材、管材和型材等（děng）施加外力，使之產生塑性變（biàn）形或分離，從（cóng）而獲得所需形（xíng）狀和尺（chǐ）寸（cùn）的工（gōng）件（jiàn）（衝壓件）的成形加工方（fāng）法（fǎ）。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之（zhī）製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的（de）製品。，

4、材料利用率高、剪（jiǎn）切性及回收（shōu）性良好（hǎo） 。

 

適用範圍：

全世（shì）界的（de）鋼材中，有60～70%是板材，其中大部（bù）分（fèn）經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油（yóu）箱、散熱器（qì）片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等（děng）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（huó）器皿等（děng）產品中，也有大量衝壓（yā）件。

 

▌ 機（jī）加工（gōng）        

 

機加（jiā）工（gōng）：是在在零件生產過程中，直接用（yòng）刀具在毛坯上切除多餘金屬層（céng）厚度，使之或（huò）者圖紙要求的（de）尺寸精度、形狀和（hé）位置相互精度、表（biǎo）麵質量等技術要求的加工過程。

 

常用機加工方法：

    

▌ 焊接        

 

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方（fāng）式接合金屬或其（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（qǔ）金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與（yǔ）非金屬粉（fěn）末的混合（hé）物）作為原（yuán）料，經過成形和燒結，製造金屬材（cái）料、複合材料以及各種類型製品（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、多孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金（jīn）屬，降（jiàng）低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能（néng）製取高純度的材料。

4、粉末冶（yě）金法能保（bǎo）證材料成分配比的正確性和均勻性（xìng）。

5、粉末（mò）冶金適宜於生產同一（yī）形狀而（ér）數量多的產品（pǐn），能大大降低生產成本。

 

缺點（diǎn）：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零（líng）件的大小。

2、模具費（fèi）用相對來說要高出鑄造模（mó）具。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半（bàn）致密或全致密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具（jù）等。

      

▌ 金屬注射成型        

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將金屬粉末與其（qí）粘結劑的增塑混合料（liào）注射於模型中的成形方法。它是先將所選（xuǎn）粉末與粘結劑進行混合，然後將混合料（liào）進行製粒再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工步（bù）驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生（shēng）產，針（zhēn）對產品特性決定是否需要進行表（biǎo）麵處理。

 

技術特點（diǎn）：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢（fèi）品率低、生產效率（lǜ）高、易於實（shí）現自（zì）動化；

3、對模具材料要求低。

 

技術核心（xīn）：

粘接（jiē）劑是（shì）MIM技術的核心隻有加（jiā）入一定量的粘接劑，粉末才具有增強流動性以適合注射成型和維持坯塊（kuài）的基本形（xíng）狀。

 

▌ 金屬半固態成（chéng）型          

         

半固態成型：利用非枝晶（jīng）半（bàn）固態（tài）金屬（shǔ）（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和攪熔性來控製鑄件的質量（liàng）。

 

半固態成（chéng）型可分為流變成型和觸變成型。

 

(1)流（liú）變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少液（yè）態成型缺陷，顯著提高質量（liàng）和（hé）可靠性；

2、成型溫度比（bǐ）全液態成型溫度低（dī），大大減少對模（mó）具的熱衝（chōng）擊；

3、能製造（zào）常（cháng）規液態成型方法不可能製造的合金；

 

應用：

目前已成功用於（yú）主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃（rán）油係統零件（jiàn）和（hé）空調（diào）零（líng）件等製造等航空、電（diàn）子以及消（xiāo）費品等方麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打（dǎ）印：是（shì）快速成型技術（shù）的一種，它是一種以數字模型文件為基（jī）礎，運用粉末狀（zhuàng）金屬或塑（sù）料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。