各（gè）種（zhǒng）金屬材料的（de）成（chéng）形（xíng）工藝（yì）大全

　　

 

材（cái）料成形方法是零（líng）件設計的（de）重要內容，也是製造者們（men）極度關心的問題，更是材料（liào）加工過程中的關鍵因素，今天（tiān）就帶大家來看看各種（zhǒng）金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態（tài）金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷（lěng）卻凝固（gù），以獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱為金屬液態成形或鑄（zhù）造。

 

工藝流程：液體金屬→充（chōng）型（xíng）→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生產形狀（zhuàng）任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適（shì）應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎（hū）不受限製。

3、材料來源（yuán）廣，廢品可重熔，設備投資低（dī）。

4、廢品率高、表（biǎo）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（zhù）造方法。鋼、鐵和大多數有（yǒu）色合金鑄件都可用砂型（xíng）鑄造方法獲得。

 

工藝（yì）流（liú）程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於（yú）製成形（xíng）狀複雜（zá），特（tè）別是具有（yǒu）複雜內腔的毛坯（pī）；

2、適應性廣，成（chéng）本低；

3、對於某（mǒu）些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄（zhù）造是製造（zào）其零件或，毛坯的唯（wéi）一的成形工藝。

 

應用：汽（qì）車的（de）發（fā）動機氣缸體、氣缸蓋、曲（qǔ）軸等鑄（zhù）件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常（cháng）是指在易熔材料製成模樣（yàng），在模樣表麵包覆若幹層耐火材料製成（chéng）型殼，再將模（mó）樣熔化排出型殼，從而獲得無（wú）分型麵的鑄型，經高（gāo）溫焙燒後即可填砂澆（jiāo）注的鑄造方（fāng）案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾（jǐ）何精度（dù）高（gāo）；

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，費用較高

 

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

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

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

 

工藝流程（chéng）：

 

優點：

1、壓鑄時金屬液（yè）體承（chéng）受壓力高，流速快

2、產品質（zhì）量（liàng）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（jì）效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細小的（de）氣孔（kǒng）和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜（yí）在衝擊載荷及有震動（dòng）的情況下工作；

3、高熔點合（hé）金壓鑄時，鑄型壽命低（dī），影響（xiǎng）壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄件最先應（yīng）用在汽車工業（yè）和儀表工（gōng）業（yè），後來逐步（bù）擴大到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國防工（gōng）業、計算機、醫（yī）療器械、鍾表、照相機和日用五金等多個行業。

 

（4）低（dī）壓鑄造(low pressure casting)

 

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

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故可（kě）適用（yòng）於各種不同鑄型（xíng）（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

2、采用（yòng）底注式充型，金屬液充型平穩，無飛濺（jiàn）現象，可避免卷入氣體及（jí）對型壁（bì）和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力（lì）下結晶（jīng），鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁（bì）件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好（hǎo），設備簡易，易實現機械化和自動化。

 

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄造（zào）(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金屬液澆入旋（xuán）轉的鑄型中，在（zài）離心力作用下（xià）填充鑄（zhù）型而凝（níng）固成形的一種鑄造方法。

 

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；

2、生產中空鑄件（jiàn）時可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大（dà）幅（fú）度地改（gǎi）善（shàn）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（yú）製造筒、套（tào）類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異形（xíng）鑄件時有一定的局限性；

2、鑄（zhù）件內孔直徑不（bú）準（zhǔn）確，內（nèi）孔表麵比較粗糙，質（zhì）量較差（chà），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（yòng）於生產（chǎn）鑄管，國內外在冶金、礦（kuàng）山、交（jiāo）通、排灌機械、航空、國防、汽（qì）車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件（jiàn）。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和（hé）軸套等（děng）鑄件的生產最為普遍。

 

（6）金屬（shǔ）型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬在重力作用下充填金屬鑄型並（bìng）在型中冷卻凝（níng）固而獲得（dé）鑄件的一種成型（xíng）方法。

 

優點:

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

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好。

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

 

缺點：

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

2、金屬型無退讓性，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。因此隻有在大量成批生產時，才能顯示出（chū）好的經濟效果。

 

應用：

金屬型鑄（zhù）造既適用於大批量生產形狀複雜的（de）鋁合金、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）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消（xiāo）除（chú）或顯著減（jiǎn）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（yì）。

 

優點：

1、消除或減少（shǎo）壓（yā）鑄件內部的氣孔，提高壓鑄件的機（jī）械性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的（de）反（fǎn）壓力，可使用較低的比壓及鑄造性（xìng）能較差的（de）合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充（chōng）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（zhù）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（zhù）造：是使液態或半固態金屬在高壓下（xià）凝固、流動成形（xíng），直接獲得製件或毛（máo）坯（pī）的方法。它（tā）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（jù）有潛在應用前景的金屬成形技（jì）術。

 

直接擠壓鑄造：噴塗料（liào）、澆合金、合模、加壓、保壓（yā）、泄壓，分模（mó）、毛坯脫模、複位；

 

間接擠壓鑄造：噴塗（tú）料、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆（sōng）等（děng）缺陷；

2、表麵粗（cū）糙（cāo）度低，尺寸精度高（gāo）；

3、可防（fáng）止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動（dòng）化。

 

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

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實（shí）型鑄造（zào））：是將與鑄件尺寸形狀相似（sì）的石蠟或（huò）泡沫模型（xíng）粘結組合成模型簇，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（jiāo）注，使模型氣化，液體金屬（shǔ）占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

 

 

 

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型（xíng）麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投（tóu）資和生產成本。

 

應用：

適合成產結構（gòu）複雜的各種（zhǒng）大（dà）小較精密鑄（zhù）件，合金種類不（bú）限，生產批量（liàng）不限。如灰鑄（zhù）鐵發動機箱體、高（gāo）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法，其原理是（shì）將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做（zuò）結晶器的特（tè）殊金屬型中，凝固（結殼）了的（de）鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或（huò）特（tè）定（dìng）的長度的（de）鑄件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速（sù）冷卻（què），結晶（jīng）致密，組織均勻，機（jī）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（yīn）而減輕了勞動強度；所需生產麵積也（yě）大為減少；

4、連（lián）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、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管（guǎn）子等（děng）。

 

▌ 塑性成形（xíng）

 

塑性（xìng）成形：就（jiù）是（shì）利用材料的塑性，在（zài）工具及模具的外力作（zuò）用下來加工（gōng）製件的少（shǎo）切削或無（wú）切削的工藝方法。它的種（zhǒng）類有很多，主要（yào）包括（kuò）鍛（duàn）造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等（děng）。

 

（1）鍛（duàn）造

 

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

 

根據成形機理，鍛造（zào）可分（fèn）為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

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

 

模鍛：是（shì）在模（mó）鍛（duàn）錘或者熱模鍛壓（yā）力機上利用模具來成形的。

 

碾環：指通過專（zhuān）用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂（gū）、火車車輪等輪形零件。

 

特種鍛造：包括（kuò）輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模（mó）鍛等鍛造（zào）方式，這些（xiē）方式都比較適用於生產某些特（tè）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→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

 

技術特點（diǎn）：

1、鍛件（jiàn）質量比鑄件高能承受大的衝擊力（lì）作用，塑性、韌性和其（qí）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（gōng）時。

3、生產效率高例。

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、人字（zì）齒輪，汽輪發電機組（zǔ）的轉子、葉輪（lún）、護環，巨（jù）大的水壓機工作缸和立柱，機（jī）車軸，汽（qì）車（chē）和拖拉機的曲軸（zhóu）、連杆等。

 

（2）軋（zhá）製

 

軋製（zhì）：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使（shǐ）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（zhá）、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金（jīn）屬在兩個旋轉方向相反的軋輥之間通（tōng）過（guò），並在其間（jiān）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（zhá）輥軸線非特角。

 

應用：

主要用在金屬材料型（xíng）材，板，管材等 ，還有（yǒu）一些非金屬材（cái）料比如塑料製品（pǐn）及（jí）玻（bō）璃（lí）製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三（sān）向不均勻壓應（yīng）力作用下，從模具的（de）孔口或縫（féng）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（fāng）法叫擠壓，坯料的這（zhè）種加工叫擠（jǐ）壓成型（xíng）。

 

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→人工時效（xiào）→包裝

優點：

1、生產範（fàn）圍廣（guǎng），產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適（shì）合小批量生產（chǎn）；

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（zì）動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度（dù）低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成（chéng）本高。

 

生產（chǎn）適用範圍：主要用於（yú）製造長杆、深孔、薄壁、異（yì）型斷（duàn）麵零（líng）件（jiàn）。

 

（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（xiǎo）於坯料斷麵的（de）模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑（sù）性加（jiā）工（gōng）方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設（shè）備（bèi）簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的（de）總變形量有限；

2. 長度受限（xiàn）製。

 

生產適用範圍：拉拔是金屬管（guǎn）材、棒材、型材及（jí）線（xiàn）材的主要加工方法。

 

（5）衝（chōng）壓

 

衝壓：是靠壓力機和模具對板材（cái）、帶材、管材和型材等施加外力（lì），使之產生（shēng）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（chéng）形加工方法。

 

技術特點：

1、可得到輕量（liàng）、高剛性之製品（pǐn）。

2、生產性良好，適合大量生（shēng）產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性（xìng）及回收（shōu）性良好 。

 

適用（yòng）範（fàn）圍：

全世界的鋼（gāng）材中，有60～70%是板材，其中大（dà）部分經過衝壓製成成品。汽車的車身（shēn）、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，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，也有大量衝壓件。

 

▌ 機加工（gōng）

 

機加（jiā）工（gōng）：是在（zài）在零件生產過程（chéng）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（yào）求的尺寸（cùn）精度、形狀和位置相（xiàng）互精度、表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（yě）稱作熔接,鎔接是一種以加熱（rè）、高溫或（huò）者高壓（yā）的方式接合金屬或其（qí）他熱塑性材料如塑料的製造工藝及（jí）技術。

 

▌ 粉末冶（yě）金

 

粉末冶金：是製取金屬或用金屬（shǔ）粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒（shāo）結，製造金屬材料、複合（hé）材（cái）料以及各種類型製品的工藝技術。

 

優點：

1、絕大多數（shù）難熔金屬及其化合物、假合金、多孔（kǒng）材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降低產品成本（běn）。

3、不會給材料任何汙（wū）染（rǎn），有可能製取（qǔ）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（hé）均勻性。

5、粉末冶金適宜於生產同一形狀而數量多的產品，能（néng）大大降低生產成本。

 

缺點：

1、在沒有批量的情（qíng）況下要考慮 零件的大小（xiǎo）。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產適用範圍（wéi）：

粉末冶金技術可（kě）以直接製成多孔、半致密或全致密材料和製品，如含（hán）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（shǔ）注射成形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑（sù）混（hún）合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選粉（fěn）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（suǒ）需要的形狀。

 

MIM工藝流程（chéng）：

 

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

 

 

 

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件（jiàn）表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自（zì）動化（huà）；

3、對模（mó）具材料要求（qiú）低。

 

技術核心：

粘接（jiē）劑是MIM技（jì）術的核（hé）心隻有加入一定（dìng）量的粘接劑，粉末才具有增強流動性以適合注射成（chéng）型和維持坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成（chéng）型

 

半（bàn）固態成型（xíng）：利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有（yǒu）的流變性和攪熔性來控（kòng）製鑄（zhù）件的質量。

 

半固態成型可分為流變成（chéng）型和觸變成型。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成（chéng）型（Thixoforming）

 

技術特點（diǎn）：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度（dù）比全液態成型溫度低（dī），大大減少對模具的熱（rè）衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的合金（jīn）；

 

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零（líng）件、燃油係（xì）統零件和（hé）空調零件等（děng）製造等航空、電子以及消費品等方麵。