各種金屬材料（liào）成（chéng）形工藝，還（hái）有比這更齊全的嗎？

　　

材料成形方法（fǎ）是零件設計的重要內容，也是製造（zào）者們（men）極度關心的（de）問題（tí），更是材料加（jiā）工過程中的關鍵因素，今天（tiān）就帶大家來（lái）看看金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金屬（shǔ）澆（jiāo）注到（dào）與零件形狀、尺寸（cùn）相適應的鑄型型腔中，待其冷（lěng）卻凝固，以獲得毛坯或（huò）零件（jiàn）的生產方法（fǎ），通常稱為金屬液態成形或（huò）鑄造。

 

工藝流程：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（shì）內腔形狀複（fù）雜的製件。

2、適應性強，合金種類（lèi）不受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢（fèi）品率高、表麵質量較低、勞動條件差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型鑄造（zào）（sand casting）

 

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

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流（liú）程

 

技術特點：

1、適合於製（zhì）成形狀複（fù）雜，特別是（shì）具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些（xiē）塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製（zhì）造其（qí）零件或，毛坯的唯一的成（chéng）形工藝。

 

應用（yòng）：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造（zào）(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在易熔材料（liào）製成模樣，在模樣表麵包覆若幹層（céng）耐火材料製（zhì）成型殼，再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（hòu）即（jí）可填砂（shā）澆注的（de）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、尺寸精度和幾何精度高；

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（jīn）不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其（qí）它加工的小型零件（jiàn），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具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而（ér）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、產品質量好（hǎo），尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓（yā）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（chǎn）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（gāo）熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄（zhù）生（shēng）產的擴（kuò）大。

 

應（yīng）用：壓鑄件最（zuì）先應用在汽車（chē）工業和儀表（biǎo）工業（yè），後來逐步擴大（dà）到各個行（háng）業，如農（nóng）業機械、機床（chuáng）工業、電子工業、國防工業、計算機、醫療（liáo）器械、鍾表、照相機和日用五金等多個行業（yè）。

 

（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)作用下充填鑄型，並在壓力下結晶以形成鑄件的方法.。

 

工藝流程：

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故可適用於各（gè）種（zhǒng）不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及（jí）各種大小的鑄件（jiàn）；

2、采用底注（zhù）式充型，金屬液充型平穩（wěn），無飛濺現象，可避（bì）免卷（juàn）入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的（de）合格率；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄（zhù）件組織致密、輪廓清晰、表麵光（guāng）潔，力學性能較（jiào）高，對於大（dà）薄壁件的鑄造尤為有利；

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，設備簡易，易實（shí）現機械化和自動（dòng）化。

 

應用：以傳（chuán）統產品為主（氣缸頭（tóu）、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金屬（shǔ）液澆（jiāo）入旋轉的（de）鑄（zhù）型（xíng）中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

 

工藝流程：

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和（hé）冒口係（xì）統的金屬消耗，提高工藝出品（pǐn）率；

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改（gǎi）善金屬充型能力（lì）；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等（děng）缺陷少，力學性能高；

4、便於（yú）製造筒（tǒng）、套類複（fù）合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用（yòng）於生產異形鑄件時（shí）有一定的局限性；

2、鑄件（jiàn）內孔直徑不準確（què），內孔（kǒng）表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件（jiàn）易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造（zào）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、汽車等（děng）行業中均采用離心（xīn）鑄造工藝，來生產鋼（gāng）、鐵（tiě）及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬（shǔ）型鑄造（zào）：指液態金屬在重力（lì）作用下充填（tián）金屬鑄型並（bìng）在型中冷卻凝固（gù）而獲得鑄件的一種成型方法。

 

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，鑄件組織致密，力（lì）學性能比砂型鑄件高15%左（zuǒ）右。

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄件，並（bìng）且質量穩定性（xìng）好。

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

 

缺點：

1、金屬型本身（shēn）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氣體；

2、金屬型（xíng）無退讓性，鑄件（jiàn）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（cǐ）隻有在大（dà）量成批生產時，才能顯示出好的經濟效果。

 

應用：

金屬型鑄造既適用於大批（pī）量生產形狀複（fù）雜（zá）的鋁合金、鎂（měi）合金等非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄（zhù）錠等（děng）。

 

（7）真空（kōng）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（nèi）的氣體（tǐ）而消除（chú）或（huò）顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣（qì）體，從（cóng）而提（tí）高壓鑄（zhù）件力（lì）學性能和表麵質量的先進壓（yā）鑄工藝。

 

工藝流程：

 

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提高壓（yā）鑄件（jiàn）的機械性能和表麵質量，改善鍍（dù）覆性能;

2、減少型（xíng）腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造性能較差的（de）合金，有（yǒu）可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填條（tiáo）件，可壓（yā）鑄較薄的鑄件（jiàn）;

 

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使液（yè）態（tài）或半固態金屬（shǔ）在高壓下凝固、流動（dòng）成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它（tā）具有液（yè）態金屬利（lì）用率高、工（gōng）序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

 

工藝流程：

 

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

 

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

 

技術特點：

1、可消除內部的（de）氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表（biǎo）麵粗（cū）糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

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，如鋁（lǚ）合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失（shī）模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱實型（xíng）鑄造）：是（shì）將與鑄件尺寸形狀（zhuàng）相似（sì）的石蠟或泡沫模型粘結組合成（chéng）模型簇，刷（shuā）塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振（zhèn）動造型，在負壓下澆注（zhù），使模型（xíng）氣化，液體金屬占據模型位（wèi）置（zhì），凝固冷卻後（hòu）形成鑄件的新型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡（pào）→發泡成（chéng）型→浸塗料→烘幹→造型→澆（jiāo）注→落砂→清理

 

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯（xīn），減少了（le）加工時間（jiān）；

2、無分型麵（miàn），設計靈活，自由度高；

3、清潔生（shēng）產，無汙染（rǎn）；

4、降低投資和生產成本。

 

應用：

適合成產結構複雜的各（gè）種大小較精密鑄（zhù）件，合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄（zhù）鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先進的鑄造方（fāng）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（jīn）屬型中，凝固（結殼（ké））了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲（huò）得任意長或特（tè）定的長度的（de）鑄件。

 

工藝流程：

 

技（jì）術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械（xiè）性能較好；

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（le）勞動（dòng）強（qiáng）度；所（suǒ）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（hé）自動化，提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄（zhù）造法可以澆（jiāo）注鋼、鐵（tiě）、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如（rú）鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

 

塑性成形（xíng）：就是利（lì）用材料（liào）的塑性，在工具及模具的外（wài）力（lì）作用下來加工製件（jiàn）的少切削或無切削的工藝方法。它的種（zhǒng）類有很多，主要包括（kuò）鍛造、軋製、擠壓（yā）、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利（lì）用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有（yǒu）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（xíng）機理，鍛造可分為自（zì）由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛造：一般（bān）是在錘鍛或（huò）者（zhě）水壓機上，利用簡單（dān）的工具將金屬錠或者塊料錘成所需要（yào）形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛（duàn）壓力機上利用模具來成形的。

 

碾環：指通過專用設（shè）備碾（niǎn）環機生產不同直徑的環形零件，也用（yòng）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，這些方（fāng）式都比較適用於（yú）生產某些特殊形狀的零件。

 

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模（mó）鍛成形→切邊→衝孔（kǒng）→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝（chōng）擊力作用，塑性、韌性和其他方（fāng）麵的力學性能也都比鑄件高甚（shèn）至比軋件高。

2、節約原材（cái）料，還能（néng）縮短加工工時。

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（fā）電機組的轉子、葉輪、護（hù）環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機（jī）車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋（zhá）製

 

軋製（zhì）：將金屬坯料通過（guò）一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型（xíng）軋製使材料（liào）截麵減小，長度增加的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按軋件運（yùn）動（dòng）分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱（zòng）軋:就是金屬在兩個旋轉方向相反的軋輥之間通過，並在其間產（chǎn）生塑性變形的過程。

橫軋：軋件變形（xíng）後運動方向（xiàng）與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件（jiàn）作螺旋運動，軋件與軋輥（gǔn）軸（zhóu）線非（fēi）特角。

 

工藝流程：

 

應用：

主要用在金屬材料型材，板，管（guǎn）材等 ，還有一些非金屬（shǔ）材（cái）料比如（rú）塑料製（zhì）品及玻璃製品。

 

（3）擠（jǐ）壓

 

擠壓：坯料在三向（xiàng）不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截麵（miàn）積減小長度增加，成為所需（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（bèi）→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包（bāo）裝（zhuāng）入庫

 

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品（pǐn）種多（duō）；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

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（yì）實現自動（dòng）化生產。

 

缺（quē）點：

1、幾何廢料損失大；

2、金（jīn）屬流動不均勻（yún）；

3、擠壓速度低，輔助（zhù）時間長；

4、工具損耗大，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

 

拉拔：用外力作用於被拉金屬（shǔ）的前端，將金屬（shǔ）坯料（liào）從小於（yú）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一種（zhǒng）塑性加工方法（fǎ）。

 

優點：

1. 尺寸精確，表（biǎo）麵光潔（jié）；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續（xù）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總變形（xíng）量有限；

2. 長度受限製（zhì）。

 

生產適（shì）用範圍：拉（lā）拔（bá）是金屬管材、棒材、型材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（cái）、帶材、管（guǎn）材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方法。

 

技術特點：

1、可得到輕量（liàng）、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可得到品（pǐn）質均一的製品。，

4、材料利用（yòng）率高、剪切性及回收性良好 。

 

適用（yòng）範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底（dǐ）盤、油箱、散熱器片，鍋爐（lú）的汽包，容器（qì）的殼體（tǐ），電機、電器的鐵芯（xīn）矽鋼片等都是衝壓加工（gōng）的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械（xiè）、生（shēng）活器皿（mǐn）等產品中，也有大量衝壓件。

 

▌ 機（jī）加工        

 

機加（jiā）工：是在在零件生產過程（chéng）中，直接用刀具在毛坯上切（qiē）除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺（chǐ）寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的加（jiā）工（gōng）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、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的製造工藝及技術。

 

焊（hàn）接（jiē）分類（lèi）：

      

▌ 粉末冶金        

 

粉末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成（chéng）形和燒結，製造（zào）金屬材料（liào）、複合材料以及（jí）各種類型製品的工藝技術。

 

工藝基本（běn）流程：

 

優點：

1、絕大（dà）多數難熔金屬（shǔ）及其化合物、假合（hé）金、多孔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。

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

4、粉末冶金（jīn）法能保證材料成分配比的正確性和均勻性（xìng）。

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

 

缺點（diǎn）：

1、在沒有批量（liàng）的情況下要考慮（lǜ） 零件的（de）大小（xiǎo）。

2、模具費用相對來說要高出鑄造（zào）模具。

 

生（shēng）產適用（yòng）範圍：

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

      

▌ 金屬注射成（chéng）型        

 

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

 

MIM工藝流（liú）程：

 

MIM流程分為四（sì）個（gè）獨特加工步（bù）驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實（shí）現零部件的（de）生產，針（zhēn）對產品特性（xìng）決定是否需要進行表麵（miàn）處理。

 

技（jì）術特點：

1、一次成型負責（zé）零（líng）件（jiàn）；

2、製件表麵質量（liàng）好（hǎo）、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化（huà）；

3、對模具材料要求低。

 

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入一定量的粘接劑，粉末才具有增（zēng）強流動性以適合注（zhù）射成型和（hé）維持坯塊的基本形狀（zhuàng）。

 

▌ 金屬半固態成型          

         

半固態成型：利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡（jiǎn）稱SSM）獨有的（de）流變性和攪熔性（xìng）來控製鑄件的質量。

 

半固態成型可分為流變成型（xíng）和觸變（biàn）成型。

 

(1)流（liú）變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性（xìng）；

2、成型溫度比全液態成（chéng）型溫度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能（néng）製造常（cháng）規液態成型方法不可能製（zhì）造的合（hé）金；

 

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零件、搖（yáo）臂、發動機活（huó）塞、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、電子以及消費（fèi）品等方麵。

 

▌ 3D打印     

    

3D打印：是快速成型技術的一種，它（tā）是（shì）一種以數（shù）字（zì）模（mó）型文件（jiàn）為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材（cái）料，通過逐（zhú）層打印的方式來構（gòu）造物體的技術。