​各種金屬（shǔ）材料的成形工藝大全

　　
材料成形方法是零件設計的（de）重要內（nèi）容，也是製造（zào）者們極度關心的問題，更（gèng）是材料加工過程中的關鍵因素，今天就帶大家來看看各種金（jīn）屬（shǔ）成形工藝。

 

▌ 鑄造（zào）

 

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的（de）鑄型（xíng）型腔中，待其冷卻（què）凝固，以獲得毛（máo）坯或零件的生產方法，通常稱為金屬液態成形或鑄造。

 

工（gōng）藝流程：液體金屬→充（chōng）型→凝固收縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀複（fù）雜的製件。

2、適應性強，合金種類不（bú）受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材（cái）料來源廣，廢品可重熔（róng），設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞動條件差。

 

鑄造分（fèn）類 ：

 

（1）砂型鑄造（sand casting）

 

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

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點（diǎn）：

1、適合（hé）於製成形狀（zhuàng）複雜，特別（bié）是具有複雜內腔（qiāng）的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差（chà）的材料，如鑄鐵（tiě）等，砂型鑄造是製造其零件（jiàn）或，毛坯的唯（wéi）一的（de）成形工藝。

 

應用：汽車的發（fā）動機氣缸體、氣缸（gāng）蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔（róng）模鑄造：通常是（shì）指在易熔材料製（zhì）成模樣，在模樣表（biǎo）麵包覆若（ruò）幹層耐火材料製成型殼，再（zài）將模（mó）樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵（miàn）的鑄型（xíng），經高溫焙（bèi）燒（shāo）後（hòu）即（jí）可填砂澆注的鑄造方案。常稱（chēng）為“失蠟鑄造”。

 

工（gōng）藝流程：

熔模鑄造（zào）工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何（hé）精度高；

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（fán）雜，費（fèi）用較高

 

應用：適（shì）用於生產形狀複雜、精（jīng）度（dù）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）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄：是利（lì）用（yòng）高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型（xíng）腔內，金（jīn）屬液在壓力作（zuò）用下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬（shǔ）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（yā）鑄模（mó）使用次數多；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄（zhù）件容易（yì）產生細（xì）小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，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（yí）表工業，後來逐步擴大到各個（gè）行業，如農業機械、機床（chuáng）工業、電子（zǐ）工業、國防工業（yè）、計算機、醫療器（qì）械、鍾表、照相機和日用五金等多個行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

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

 

技術特點：

1、澆注（zhù）時（shí）的壓力和速度可以（yǐ）調（diào）節，故可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂（shā）型等），鑄造各種合金及各種（zhǒng）大（dà）小的（de）鑄件；

2、采用底注式充（chōng）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（xīn）的（de）衝刷（shuā），提高了鑄件的合（hé）格率；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致密、輪廓（kuò）清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於（yú）大薄壁件（jiàn）的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒（mào）口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動（dòng）強度低，勞（láo）動條件好，設備簡易，易實現機（jī）械化和自動化。

 

應用：以（yǐ）傳統產品為主（氣缸頭（tóu）、輪轂（gū）、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，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

 

優（yōu）點：

1、幾乎不存在澆（jiāo）注係（xì）統和冒（mào）口係統的（de）金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在生產長（zhǎng）管形（xíng）鑄件時可大幅度地改善金屬充型能力；

3、鑄件致密（mì）度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能（néng）高；

4、便於製造筒、套類複（fù）合金屬鑄件。

 

缺點：

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、鑄件易產生比重偏析。

 

應用：

離心（xīn）鑄造（zào）最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機（jī）械、航空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、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（jīn）屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄（zhù）造：指（zhǐ）液態金屬在重力作用下充填金屬鑄型並（bìng）在型中冷卻凝固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（liàng）大，冷卻速度快，鑄件組織（zhī）致密，力學性能（néng）比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲得較高（gāo）尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄件（jiàn），並且質量穩定性好。

3、因不用（yòng）和很少用砂芯（xīn），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（tòu）氣性，必須采用一定的措施導出型腔（qiāng）中的空氣（qì）和砂芯所產生（shēng）的氣體；

2、金屬型無退讓性（xìng），鑄件凝固時容易產生裂紋（wén）；

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

 

應用：

金屬型鑄造既適用於大（dà）批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合金、鎂合金（jīn）等（děng）非鐵合金（jīn）鑄件，也（yě）適合於生產鋼鐵金屬的鑄件（jiàn）、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過（guò）在壓鑄過程中抽除壓鑄（zhù）模具（jù）型腔內的氣（qì）體而消除或顯著減少壓鑄件內的（de）氣孔（kǒng）和溶解氣體（tǐ），從而提高（gāo）壓鑄件力學性能和表（biǎo）麵（miàn）質量（liàng）的先進壓（yā）鑄工藝。

 

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔（kǒng），提（tí）高（gāo）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（shǐ）用較（jiào）低的比壓及鑄（zhù）造性（xìng）能較差的合金，有可能（néng）用小機器壓鑄較大的鑄（zhù）件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄（zhù）件;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝（zhuāng）較困難（nán），因而成本較（jiào）高;

2、 真空壓鑄法（fǎ）如控製不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使（shǐ）液態或半固態金屬在高壓下凝（níng）固、流（liú）動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液（yè）態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是（shì）一種節能型的、具有潛在應用（yòng）前景（jǐng）的金屬成形技術。

 

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

 

間接擠壓鑄造：噴塗料（liào）、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛（máo）坯脫模、複位。

 

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵（miàn）粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋（wén）的產生（shēng）；

4、便（biàn）於實現機（jī）械（xiè）化、自動化。

 

應用：可用於（yú）生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金（jīn）、銅（tóng）合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失模（mó）鑄造（Lost foam casting ）

 

消（xiāo）失模（mó）鑄造（zào）（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石（shí）蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹（gàn）後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模（mó）型位置（zhì），凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

 

工藝流程：預（yù）發泡→發泡成型（xíng）→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

 

 

 

技術特點：

1、鑄（zhù）件精度（dù）高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無（wú）分型麵，設計靈活，自（zì）由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應用：

適合成產結構複（fù）雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發（fā）動（dòng）機箱體、高錳鋼彎管（guǎn）等（děng）。

 

（10）連（lián）續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的（de）金屬，不斷澆入（rù）一種叫（jiào）做結晶器（qì）的特殊金（jīn）屬型中（zhōng），凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它（tā）可獲（huò）得任意長或（huò）特定的長度的鑄件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速（sù）冷卻，結（jié）晶致密，組織均勻，機械性能較（jiào）好；

2、節約金（jīn）屬（shǔ），提高收得率；

3、簡化了（le）工（gōng）序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞（láo）動強度；所需生產（chǎn）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，提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵（tiě）、銅合金、鋁合（hé）金、鎂合金等（děng）斷麵形狀不變的長鑄件（jiàn），如鑄錠（dìng）、板坯、棒（bàng）坯、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性（xìng）成形：就是利用（yòng）材料的塑（sù）性，在工具及模具的外力作用下來加工（gōng）製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛（duàn）造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛（duàn）造

 

鍛造：是一（yī）種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使（shǐ）其產生塑（sù）性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和（hé）尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛（duàn）、模（mó）鍛、碾環、特殊鍛造。

 

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

 

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛（duàn）壓力機上利（lì）用模具來成形的。

 

碾環：指通過專用設備碾環機生產不（bú）同直徑的（de）環形零（líng）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（xiàng）鍛造、液態模鍛等鍛造（zào）方式，這些方式都比（bǐ）較適用於生（shēng）產某些特殊形狀（zhuàng）的零件。

 

工藝流程：鍛坯（pī）加熱→輥鍛備坯→模鍛（duàn）成形→切邊→衝（chōng）孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理（lǐ）→矯正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件（jiàn）質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他方麵（miàn）的力（lì）學性能也都比（bǐ）鑄件高甚至比軋件高。

2、節（jiē）約原材（cái）料，還能縮（suō）短加工工時。

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、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車（chē）軸，汽車和拖拉機的曲軸（zhóu）、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將（jiāng）金屬坯料通過（guò）一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀（zhuàng）），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長（zhǎng）度增加的壓（yā）力加工方法。

 

軋製分類：

按軋（zhá）件運動（dòng）分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在兩個（gè）旋轉（zhuǎn）方向相反的軋輥之（zhī）間（jiān）通過，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（gǔn）軸線方向一致。

斜軋：軋件作（zuò）螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

 

應用：

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

 

（3）擠壓（yā）

 

擠壓：坯料在三向（xiàng）不均勻壓應力作用（yòng）下（xià），從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積減小長（zhǎng）度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加（jiā）工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前（qián）準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺（chǐ））→取樣檢查→人工時效（xiào）→包裝

優（yōu）點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批（pī）量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備（bèi）投資少（shǎo），廠房麵積小，易實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均（jun1）勻；

3、擠壓速度低，輔助時間（jiān）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（gǎn）、深孔、薄壁、異型斷（duàn）麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用外力作用於被拉金屬的（de）前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的模（mó）孔中拉出，以獲得相應的形狀（zhuàng）和尺寸的製品的一種塑（sù）性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表（biǎo）麵光潔（jié）；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道次（cì）變形量（liàng）與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

 

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

 

（5）衝壓

 

衝壓：是（shì）靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等（děng）施加外力，使之產生塑性變形或分離，從（cóng）而獲得所需形狀和尺寸的工（gōng）件（衝壓件）的成形加工方法。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生（shēng）產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利（lì）用率高、剪切性（xìng）及回收性良好 。

 

適（shì）用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其（qí）中大部分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱（rè）器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器（qì）的鐵芯矽鋼片等都（dōu）是衝壓（yā）加工的。儀器儀表、家用（yòng）電器、自行車（chē）、辦公機械、生活器皿等產品中，也（yě）有大量衝壓件。

 

▌ 機加工

 

機加工：是在（zài）在零件生產過程（chéng）中，直接用刀具（jù）在毛坯上切除（chú）多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度（dù）、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的加工過（guò）程（chéng）。

 

常用機加工方法：

 

▌ 焊接

 

焊（hàn）接：也稱作熔（róng）接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接（jiē）合金屬或其他熱塑性材料如塑料（liào）的製造工藝及（jí）技術。

 

▌ 粉（fěn）末冶金（jīn）

 

粉末（mò）冶金：是製取金屬或用金屬（shǔ）粉末（或（huò）金屬粉末與非金（jīn）屬粉末的混合物）作為原料，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。

 

優點：

1、絕大多數（shù）難熔金屬（shǔ）及其（qí）化（huà）合物、假合金、多孔材料（liào）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（gěi）材料（liào）任何汙染，有可能製取（qǔ）高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證（zhèng）材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金（jīn）適宜（yí）於生產（chǎn）同一形狀而（ér）數量多的產品，能大大降（jiàng）低生產成本。

 

缺點：

1、在（zài）沒有批量的情況（kuàng）下要考慮 零件的大小（xiǎo）。

2、模（mó）具費用相（xiàng）對來（lái）說要高出鑄造模具。

 

生（shēng）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、凸輪、導杆、刀具等。

 

▌ 金屬注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬（shǔ）注射成（chéng）形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射（shè）於模型中的成形（xíng）方法。它（tā）是先將所選粉末與粘結劑進行混（hún）合，然後將混合料進行製粒再注射成形（xíng）所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工（gōng）步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生（shēng）產，針對產品特性（xìng）決定是（shì）否需（xū）要進行表麵處理。

 

 

 

技術特點：

1、一次成（chéng）型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低（dī）、生產效（xiào）率高、易於實現自動化（huà）；

3、對模具材料要求低。

 

技術核心：

粘接劑（jì）是MIM技術的核心（xīn）隻有加入一定量的粘接劑，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。

 

▌ 金屬半固態成型

 

半（bàn）固態成型：利用非（fēi）枝晶半固態金屬（shǔ）（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流（liú）變（biàn）性和攪熔性來控（kòng）製鑄件的質量。

 

半固態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（shù）特點：

1、減少液態成（chéng）型缺陷，顯著（zhe）提高質（zhì）量和可靠性；

2、成型溫（wēn）度比全液態成型溫度低，大大（dà）減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規（guī）液態成型方法不可能製造的（de）合金；

 

應用：

目（mù）前已成功（gōng）用（yòng）於主缸（gāng）、轉向係統零件、搖（yáo）臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統（tǒng）零件和空調零件等（děng）製造（zào）等航空（kōng）、電子以及消費品等方麵。