​各種金屬材料的成形工藝大全

　　
材料成形（xíng）方法是（shì）零件設計的重要內容，也是製造者們極（jí）度關心的問題，更（gèng）是材料加工過程中的關鍵因素，今天（tiān）就帶大家來看看各種金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造（zào）

 

液態金屬澆注（zhù）到與零件形狀（zhuàng）、尺寸相（xiàng）適應（yīng）的鑄型型腔（qiāng）中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，通常（cháng）稱為金屬液態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體金屬→充（chōng）型→凝（níng）固收縮→鑄件

 

工藝特（tè）點：

1、可生產形狀任意複雜的（de）製件，特（tè）別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性（xìng）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（guǎng），廢品可重熔，設（shè）備投資低。

4、廢品率（lǜ）高、表麵質量（liàng）較低、勞動條件差。

 

鑄造分（fèn）類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中（zhōng）生產鑄件的鑄造（zào）方法。鋼、鐵和大多（duō）數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型（xíng）鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合（hé）於（yú）製成（chéng）形狀複雜，特別是具（jù）有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低（dī）；

3、對於某些塑性很差的材料（liào），如鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件（jiàn）或，毛坯的（de）唯一（yī）的（de）成形工藝。

 

應用：汽車（chē）的發（fā）動機氣缸體、氣缸蓋（gài）、曲軸等鑄（zhù）件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在（zài）易熔材料製成模樣，在模樣表麵包覆若幹層耐火材料製成型殼，再將模樣熔（róng）化排出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注（zhù）的鑄造方案。常（cháng）稱為“失蠟（là）鑄（zhù）造”。

 

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺（chǐ）寸精度和幾何精（jīng）度高；

2、表（biǎo）麵粗糙度（dù）高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的（de）合金不（bú）受限製。

 

缺點：工序繁（fán）雜，費用較高

 

應（yīng）用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其它加工（gōng）的小型零件，如渦輪發動機（jī）的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模（mó）具型腔（qiāng）內，金屬液（yè）在壓力（lì）作用下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓力高，流速快

2、產品質（zhì）量好，尺寸（cùn）穩定，互換性好（hǎo）；

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，不宜在衝擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命（mìng）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（hòu）來逐步擴（kuò）大到各個行業（yè），如農業機（jī）械、機床工（gōng）業、電子工業、國防工業、計算機、醫（yī）療器械、鍾表、照（zhào）相（xiàng）機和日用五金等多個（gè）行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓（yā）鑄（zhù）造：是指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並（bìng）在壓力下結晶以形成（chéng）鑄件的（de）方法.。

 

技術特點：

1、澆注時的壓（yā）力和速度可以調（diào）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（zhù）件；

2、采用底注式充型，金屬液充（chōng）型平穩（wěn），無飛濺現象（xiàng），可避免卷（juàn）入氣體及對型壁和型（xíng）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，力學性能較高（gāo），對於大薄壁件的鑄造尤為（wéi）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，勞動條件好，設備（bèi）簡易，易（yì）實現機（jī）械化和自動化。

 

應用：以傳統（tǒng）產品為主（zhǔ）（氣缸頭（tóu）、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離（lí）心鑄造：是將金（jīn）屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力作用下填充（chōng）鑄型而凝固成形的（de）一種（zhǒng）鑄造方法。

 

優點：

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

2、生產（chǎn）中空鑄（zhù）件時（shí）可不用型芯，故在生產長管（guǎn）形鑄件時可大（dà）幅度（dù）地改善金屬充型能力；

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（fù）合金屬鑄件（jiàn）。

 

缺（quē）點：

1、用於生產異形鑄件（jiàn）時（shí）有一定的局限性；

2、鑄件內孔直（zhí）徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生（shēng）比重偏析。

 

應用：

離心鑄（zhù）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（kōng）、國防、汽車等行業中均（jun1）采用離心鑄造（zào）工藝，來生產（chǎn）鋼、鐵（tiě）及非鐵碳合金鑄件。其（qí）中尤以離心鑄鐵管、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）金屬鑄型並在型中冷卻凝固（gù）而獲得鑄件的一種成型方法。

 

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（zhì）密，力學性能比砂（shā）型鑄件高15%左右。

2、能獲得較（jiào）高尺寸精度和較低表麵粗（cū）糙度值的（de）鑄（zhù）件，並且質量穩定性（xìng）好。

3、因不用和很少用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動強度。

 

缺點：

1、金屬（shǔ）型本身無（wú）透氣性，必須采用（yòng）一定的措施導出型腔中的空氣和（hé）砂芯所（suǒ）產生（shēng）的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易（yì）產生（shēng）裂紋；

3、金屬（shǔ）型製造周期較長（zhǎng），成本較高。因此隻有在（zài）大量成批生產時，才能顯示出好的經濟（jì）效果。

 

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量（liàng）生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金（jīn）鑄件，也適合於生產鋼鐵（tiě）金屬的鑄件、鑄（zhù）錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通（tōng）過在壓鑄過程中抽除（chú）壓鑄模具型（xíng）腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件（jiàn）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。

 

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提（tí）高壓鑄件（jiàn）的機械性能和（hé）表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可（kě）使用較低的比壓及鑄造性能（néng）較差的合金，有（yǒu）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，製造及安裝較困難，因（yīn）而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效（xiào）果就（jiù）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（dòng）成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率（lǜ）高、工序簡化和質量穩定等（děng）優點，是（shì）一種節能型（xíng）的（de）、具有潛在應用（yòng）前景的金屬成形技術。

 

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金（jīn）、合（hé）模、加壓、保壓、泄壓，分模（mó）、毛坯脫模、複位；

 

間接擠壓鑄（zhù）造：噴塗料、合模、給料、充（chōng）型（xíng）、加（jiā）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（de）氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低（dī），尺寸精（jīng）度高；

3、可防（fáng）止鑄造（zào）裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

 

應用：可用於生產各種類型的合金，如（rú）鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄（zhù）鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的（de）石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷（shuā）塗耐（nài）火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造（zào）型（xíng），在（zài）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（xíng）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（zào）型→澆注→落砂（shā）→清（qīng）理

 

 

 

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產（chǎn），無汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應用：

適合成產結構複雜的各種大小較精（jīng）密鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼（gāng）彎管等。

 

（10）連續（xù）鑄造（zào）（continual casting）

 

連續鑄（zhù）造：是一種先進（jìn）的鑄造方法，其原理是將（jiāng）熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝（níng）固（結殼）了（le）的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它（tā）可獲得（dé）任意長或特（tè）定的（de）長度（dù）的鑄件。

 

技術（shù）特點：

1、由於金（jīn）屬被迅速冷卻，結晶（jīng）致密（mì），組織均勻，機械性能較好（hǎo）；

2、節約金屬，提（tí）高收得率；

3、簡化了工序，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，提高（gāo）生產效率。

 

應用：

用連（lián）續鑄造（zào）法可以澆注（zhù）鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵（miàn）形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性（xìng）成形（xíng）：就是利用材料的塑（sù）性，在工（gōng）具及模具的外力作用下（xià）來加工（gōng）製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包（bāo）括（kuò）鍛造、軋製、擠壓（yā）、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種（zhǒng）利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變（biàn）形以獲得具有一定機（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（tè）殊（shū）鍛造。

 

自由鍛造：一般是在錘（chuí）鍛或者水壓機上，利用（yòng）簡單的工具將金屬錠或者塊料錘（chuí）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（rè）模（mó）鍛壓力機上利用模（mó）具來成形的。

 

碾環：指（zhǐ）通過（guò）專（zhuān）用設備碾環（huán）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（xiē）橫軋、徑向鍛造、液態模（mó）鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於生產某些特殊形狀的零件。

 

工（gōng）藝流程：鍛（duàn）坯（pī）加熱→輥（gǔn）鍛備坯→模鍛成形→切（qiē）邊→衝孔（kǒng）→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢（jiǎn）查

 

技術（shù）特（tè）點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用，塑（sù）性、韌性和其他方麵的力學性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。

3、生產效率（lǜ）高例。

4、自（zì）由鍛造適合於單件小批量生產，靈活性比較大。

 

應用：

大型（xíng）軋鋼機（jī）的軋輥、人字齒（chǐ）輪，汽輪發（fā）電機組（zǔ）的轉子、葉輪、護環，巨大（dà）的水壓機工作缸和立柱，機車軸（zhóu），汽車和拖拉機的曲軸、連（lián）杆（gǎn）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（zhuàng）），因受軋輥的（de）壓縮成型軋（zhá）製（zhì）使材料（liào）截麵減小，長度增加的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按（àn）軋件運動（dòng）分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金（jīn）屬在兩個旋轉方向相反的軋輥（gǔn）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（yī）致。

斜軋：軋（zhá）件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線（xiàn）非特角。

 

應用：

主要用（yòng）在金屬材（cái）料型材，板，管材等 ，還有一些非金屬材（cái）料比如塑料製品（pǐn）及玻璃製（zhì）品。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料（liào）在三向不均（jun1）勻壓應力作用下，從模具的孔口（kǒu）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（de）加工方法叫擠壓，坯料的這種加工（gōng）叫擠壓成（chéng）型。

 

工藝流程：

擠壓前準備（bèi）→鑄（zhù）棒（bàng）加熱→擠壓→拉伸扭擰校直（zhí）→鋸切（定尺（chǐ））→取樣檢查→人工時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大（dà），適（shì）合小批量生產；

3、產品尺寸精度高（gāo），表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小（xiǎo），易實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低（dī），輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

 

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

 

（4）拉拔

 

拉拔：用（yòng）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拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的（de）一種塑性加工（gōng）方法。

 

優（yōu）點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡（jiǎn）單；

3. 連續高速生產斷（duàn）麵小的長製（zhì）品。

 

缺點：

1. 道次變形（xíng）量與兩次退火間的總（zǒng）變形量有限；

2. 長度受限製。

 

生產適用範圍：拉拔是金屬（shǔ）管材、棒材、型材及線材的主要加（jiā）工方（fāng）法。

 

（5）衝壓

 

衝壓（yā）：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加（jiā）外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得（dé）所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方法。

 

技術（shù）特點：

1、可得到輕量、高剛性之（zhī）製品。

2、生產（chǎn）性良好，適合大（dà）量生產、成本低。

3、可得到品（pǐn）質均一的製品。，

4、材料利（lì）用率高、剪切性及回（huí）收性良好（hǎo） 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是（shì）板材，其中（zhōng）大（dà）部分經過衝壓（yā）製成（chéng）成品。汽（qì）車的車身、底盤、油（yóu）箱、散熱器片，鍋爐（lú）的汽（qì）包，容器的（de）殼體，電機、電器的鐵芯（xīn）矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦（bàn）公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 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（shǐ）之（zhī）或者圖紙要求的（de）尺（chǐ）寸精度、形狀和位置（zhì）相互精（jīng）度、表麵質量等技術要求的加工過程。

 

常（cháng）用機（jī）加工（gōng）方法：

 

▌ 焊（hàn）接

 

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

 

▌ 粉末冶金

 

粉末（mò）冶金：是製取（qǔ）金（jīn）屬或用金屬粉末（或金屬粉（fěn）末與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、複合材料以及各種類型製品的工藝技術（shù）。

 

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（fěn）末冶金方法來（lái）製造。

2、節約金屬，降（jiàng）低產品成本（běn）。

3、不（bú）會給材料任（rèn）何汙染，有可能製取（qǔ）高（gāo）純度的材料。

4、粉末冶金法能（néng）保證材料（liào）成分配（pèi）比的正確性和均勻（yún）性。

5、粉末（mò）冶金適宜於生產同一形狀而數量（liàng）多的產品，能大大降低生（shēng）產成本（běn）。

 

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考（kǎo）慮 零（líng）件的大小。

2、模具費用相（xiàng）對來說要高出（chū）鑄造模具。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半致密或（huò）全致密材料和製品，如含油（yóu）軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

 

▌ 金屬注射（shè）成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金（jīn）屬注射成形的簡稱。是將金（jīn）屬粉末（mò）與其粘結劑的增塑混合料注射於模型（xíng）中的成形方法。它是（shì）先將所選粉末（mò）與粘（zhān）結劑進行混合，然（rán）後將混合料進行製粒再注射（shè）成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四（sì）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，針對產品特（tè）性決定是否需要進行表麵處理（lǐ）。

 

 

 

技術特點：

1、一次（cì）成型負（fù）責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於（yú）實現自動化；

3、對模具材（cái）料要求低。

 

技術核心（xīn）：

粘接劑是MIM技術（shù）的核心隻（zhī）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的基本形狀。

 

▌ 金屬（shǔ）半固態成型

 

半固態成型：利（lì）用非（fēi）枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有（yǒu）的流變性和攪熔性（xìng）來（lái）控製鑄件的質量。

 

半固態（tài）成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）

 

技術特（tè）點：

1、減少液（yè）態成型缺陷（xiàn），顯著提高質量和可靠性（xìng）；

2、成型溫度比全液態成型溫（wēn）度（dù）低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態（tài）成型方法不可能製造的合金；

 

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發（fā）動機活塞、輪轂（gū）、傳動（dòng）係統零件、燃油係統零件和空調零件等製造等（děng）航空、電子以及消費品等（děng）方麵。