各種金（jīn）屬材料成形工藝，還有比這更（gèng）齊全的（de）嗎（ma）？

　　

材料成形方法是零件設計的重（chóng）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，今天就帶大家來看看金屬成形（xíng）工藝。

 

▌ 鑄造

 

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

 

工藝流程：液體金屬→充型→凝（níng）固收縮（suō）→鑄件

 

工藝特（tè）點：

1、可生（shēng）產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀（zhuàng）複雜（zá）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（lái）源廣（guǎng），廢品可重熔，設備（bèi）投資低。

4、廢（fèi）品（pǐn）率高、表麵（miàn）質量較低、勞（láo）動條件差。

 

鑄造分（fèn）類 ：

 

（1）砂型（xíng）鑄造（sand casting）

 

砂（shā）型鑄造：在（zài）砂型中生產（chǎn）鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄（zhù）件都可（kě）用砂型鑄造（zào）方法獲得。

 

工（gōng）藝流程：

 

砂型（xíng）鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜（zá），特別是具有複（fù）雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對（duì）於某（mǒu）些塑性很差的材料，如鑄鐵等（děng），砂型鑄造（zào）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（gāng）蓋、曲軸（zhóu）等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製（zhì）成模樣（yàng），在模樣表麵包覆若幹層耐火材料製（zhì）成型殼，再將模樣熔化排出（chū）型殼，從（cóng）而獲得無分型麵（miàn）的（de）鑄型，經高溫焙燒後（hòu）即可填砂澆注的鑄造方案。常（cháng）稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

 

熔模鑄造工藝流（liú）程

 

優點：

1、尺寸（cùn）精度和幾何（hé）精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能（néng）夠鑄（zhù）造外型複雜的鑄件，且鑄（zhù）造的合金不受限（xiàn）製。

 

缺點：工序繁雜，費（fèi）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型零件，如（rú）渦輪發動機（jī）的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓將金屬液（yè）高速壓入一精密金屬模具（jù）型腔內，金（jīn）屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件（jiàn）。

 

工藝流（liú）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（cùn）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（pī）大量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件（jiàn）容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊（jī）載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（zhù）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（kuò）大到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金等多（duō）個行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低（dī）壓鑄造：是指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下（xià）充填鑄型（xíng），並在壓力下結晶以形成鑄件的方法.。

 

工（gōng）藝（yì）流（liú）程：

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速（sù）度可以調節，故可適用於（yú）各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各（gè）種（zhǒng）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（xiàn）象，可（kě）避免卷（juàn）入氣（qì）體及對型壁和型芯的衝刷，提高（gāo）了鑄件的合格率；

3、鑄（zhù）件在壓力（lì）下結晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表（biǎo）麵光潔，力學（xué）性能較高，對於大薄（báo）壁件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高（gāo）到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡（jiǎn）易，易實現機械化和自動（dòng）化。

 

應用：以傳（chuán）統（tǒng）產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄（zhù）造(centrifugal casting)

 

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

 

工（gōng）藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率（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（xíng）能力；

3、鑄（zhù）件致密度高，氣孔、夾渣（zhā）等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金（jīn）屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產（chǎn）異形鑄件時有一（yī）定的局限性（xìng）；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加（jiā）工餘量大；

3、鑄件易產（chǎn）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（qì）車等行業中均采用離（lí）心鑄造工藝，來生（shēng）產鋼、鐵及（jí）非鐵碳合金鑄件。其中尤以（yǐ）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（xíng）鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬在重（chóng）力作（zuò）用下（xià）充填金屬鑄型並在型中（zhōng）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（de）熱導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組織致密，力（lì）學性能（néng）比砂型鑄件（jiàn）高15%左右。

2、能獲得較高尺寸（cùn）精度（dù）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、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（dǎo）出型腔中的空氣（qì）和砂芯所產生的氣體；

2、金屬（shǔ）型無退（tuì）讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

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

 

應用：

金屬型鑄造（zào）既適用於大批量生產（chǎn）形（xíng）狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄（zhù）件，也適合（hé）於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄（zhù）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，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

 

工藝流程：

 

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提高（gāo）壓（yā）鑄（zhù）件的機械性能和表麵質量，改善鍍覆性（xìng）能;

2、減少型腔的反（fǎn）壓力，可使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較大的鑄件;

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（ān）裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓（yā）鑄法如控製不（bú）當，效果（guǒ）就不是很顯著。

 

（8）擠（jǐ）壓（yā）鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液態（tài）或（huò）半（bàn）固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在（zài）應用前景（jǐng）的金屬成形技術。

 

工藝（yì）流程：

 

直接擠（jǐ）壓鑄造：噴塗料（liào）、澆（jiāo）合金、合模、加壓、保壓、泄壓（yā），分（fèn）模、毛坯（pī）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：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和（hé）縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精（jīng）度高；

3、可（kě）防止鑄（zhù）造裂（liè）紋的產生；

4、便於（yú）實現機械（xiè）化、自動化。

 

應用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（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）寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗（tú）耐（nài）火（huǒ）塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造（zào）型，在負壓下澆注，使模型氣（qì）化，液體金屬占據模（mó）型位置，凝固冷卻後形成鑄（zhù）件的新型鑄造方法。

 

工藝流程（chéng）：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹（gàn）→造型→澆注→落（luò）砂→清理

 

技術（shù）特點（diǎn）：

1、鑄件精度高，無砂（shā）芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設（shè）計靈活，自（zì）由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低（dī）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，合金種類不限，生（shēng）產批量不（bú）限（xiàn）。如灰鑄鐵發動機箱（xiāng）體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄（zhù）造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種（zhǒng）先進的鑄造方法，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（yī）端拉出（chū），它可獲得任意長或特定（dìng）的長度的（de）鑄（zhù）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，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工序，免除造（zào）型及其它工序，因而減輕了勞動強度；所（suǒ）需生產麵積也大為減少；

4、連續（xù）鑄造生產（chǎn）易於實現機（jī）械化和自動化，提高（gāo）生（shēng）產效率。

 

應用：

用連（lián）續鑄造法可以（yǐ）澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯（pī）、棒坯、管子（zǐ）等。

▌ 塑（sù）性成形

 

塑性成形：就是利（lì）用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下（xià）來加工製件的（de）少切削或無切削的工藝方（fāng）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。

 

（1）鍛造

 

鍛（duàn）造：是一種利用（yòng）鍛壓機械對（duì）金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變（biàn）形以獲得具有一定（dìng）機械性能、一（yī）定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為（wéi）自由（yóu）鍛、模鍛、碾環、特（tè）殊鍛造。

 

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

 

模鍛：是在（zài）模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模（mó）具來成形的。

 

碾環：指通過專用設備碾環機生產不同直（zhí）徑（jìng）的環形零件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等（děng）輪形零件。

 

特種鍛（duàn）造：包括輥鍛（duàn）、楔橫軋、徑向鍛（duàn）造、液態模鍛等（děng）鍛（duàn）造方式（shì），這些（xiē）方式都比較適用於生產某些特殊形狀的零件。

 

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（chù）理→清理→矯正→檢查

 

技術（shù）特點：

1、鍛件質（zhì）量比鑄件高能承（chéng）受大的（de）衝擊力作用，塑性、韌性和其他方麵的力學性（xìng）能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時（shí）。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合（hé）於單（dān）件小批量生產（chǎn），靈活性（xìng）比較大。

 

應用：

大型軋鋼機的軋輥（gǔn）、人（rén）字（zì）齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護（hù）環（huán），巨大的水壓機工（gōng）作缸（gāng）和立柱，機車軸，汽車和（hé）拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製（zhì）：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各（gè）種形狀），因受軋輥（gǔn）的壓縮成型（xíng）軋製（zhì）使（shǐ）材料截麵減小，長度增加（jiā）的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方（fāng）向相（xiàng）反的軋輥之間通（tōng）過，並在其間產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥（gǔn）軸線非特角。

 

工（gōng）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（cái）料比如（rú）塑（sù）料製品及（jí）玻璃製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯（pī）料在三向不均勻壓應力作（zuò）用下，從模具（jù）的孔口或縫隙擠出使之（zhī）橫截麵積減小長度增加（jiā），成為所需製（zhì）品的加工（gōng）方法叫擠壓，坯（pī）料的這（zhè）種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準（zhǔn）備→鑄棒加熱→擠壓（yā）→拉（lā）伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢（jiǎn）查→人工時效→包裝（zhuāng）入庫

 

優點：

1、生產範（fàn）圍廣，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（cùn）精度高，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（fèi）料損失（shī）大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠（jǐ）壓速度低，輔助時間長；

4、工具（jù）損（sǔn）耗大，成（chéng）本高。

 

生產適用範圍：主要（yào）用於製造長杆、深孔、薄壁、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料斷麵的模孔中（zhōng）拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的（de）製品的一種塑性加工方法（fǎ）。

 

優點：

1. 尺寸精確，表（biǎo）麵光潔；

2. 工具、設備（bèi）簡單；

3. 連續高速（sù）生產斷麵（miàn）小的長製品。

 

缺點：

1. 道次變形（xíng）量與兩次退火間的（de）總變形量有限；

2. 長度受（shòu）限製。

 

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

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和（hé）型材等（děng）施加外力，使之產生（shēng）塑性（xìng）變形或分離，從而獲（huò）得所（suǒ）需形狀和尺寸的工件（衝壓（yā）件）的成形加工（gōng）方法。

 

技（jì）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（liàng）生產（chǎn）、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良（liáng）好 。

 

適用範圍：

全世（shì）界的鋼材（cái）中，有60～70%是板材，其（qí）中大部（bù）分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋（guō）爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量（liàng）衝壓（yā）件。

 

▌ 機加工        

 

機加工：是（shì）在（zài）在零件（jiàn）生產過程中，直接用刀（dāo）具在毛坯（pī）上切除多餘金（jīn）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、表麵質量等技術要求的加工（gōng）過程。

 

常用機加工方法（fǎ）：

    

▌ 焊接        

 

焊接（jiē）：也稱作熔接,鎔接是一種以加（jiā）熱、高溫或者高壓的方式接合（hé）金（jīn）屬或其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（jīn）        

 

粉末冶金（jīn）：是製取金屬或用金（jīn）屬（shǔ）粉（fěn）末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原（yuán）料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各種類型製品的工藝技術。

 

工藝基本流程：

 

優（yōu）點：

1、絕大多（duō）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（jīn）方法來製造。

2、節約（yuē）金屬，降（jiàng）低產品（pǐn）成本（běn）。

3、不會給材料任何汙染，有可能製（zhì）取高純度（dù）的材（cái）料。

4、粉末（mò）冶金法能保證材料成分配比的正確（què）性和均勻性。

5、粉末冶金（jīn）適宜於生產同一形狀而數量多的產（chǎn）品，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（lǜ） 零件的大（dà）小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產適（shì）用範圍：

粉末冶金技術可以直（zhí）接製成（chéng）多孔、半致密或全致密材料和製品，如含油軸（zhóu）承、齒（chǐ）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（jiāng）金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注（zhù）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，然後將混合料進行製粒再注射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝（yì）流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混（hún）合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產（chǎn）品特性決定是否需要進行表（biǎo）麵處理。

 

技術特點：

1、一次（cì）成型（xíng）負責零件（jiàn）；

2、製件（jiàn）表（biǎo）麵質量好、廢品率（lǜ）低、生（shēng）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技術的核心隻有加入一（yī）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的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型          

         

半固態成型：利用非枝晶半固態（tài）金（jīn）屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和攪熔（róng）性來（lái）控製鑄件的質量。

 

半固態成型可（kě）分為流變成（chéng）型和觸（chù）變成型（xíng）。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技（jì）術特點：

1、減少液態成型缺（quē）陷，顯著提高質量和可靠性（xìng）；

2、成型溫度比（bǐ）全液態成型溫度（dù）低，大大減少對模具的熱衝擊（jī）；

3、能製造常規液態成型方法不可能製（zhì）造的合金（jīn）；

 

應（yīng）用（yòng）：

目（mù）前已成（chéng）功用於主缸（gāng）、轉（zhuǎn）向係統（tǒng）零件、搖臂、發動機（jī）活塞（sāi）、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調零件等製造等航空（kōng）、電子以及消費品等方麵。

 

▌ 3D打印（yìn）     

    

3D打印：是快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬（shǔ）或（huò）塑料等可粘合材料，通（tōng）過（guò）逐層打（dǎ）印的方式來構造物體的技術。