各種金屬材料的成形（xíng）工藝大全

　　

 

材料成（chéng）形（xíng）方法是零件設計的重要內容，也是製造者們極度（dù）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各種金（jīn）屬成形（xíng）工藝。

 

▌ 鑄造

 

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

 

工藝流程：液體金屬→充型→凝固（gù）收縮→鑄（zhù）件

 

工藝特點（diǎn）：

1、可生產形狀任意複雜（zá）的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎（hū）不受限製。

3、材料來（lái）源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品（pǐn）率高、表麵質量較低、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造方法。鋼（gāng）、鐵（tiě）和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄（zhù）造方法（fǎ）獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點：

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

2、適應性（xìng）廣，成本低；

3、對於某些塑性（xìng）很差的材料，如（rú）鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛（máo）坯的唯（wéi）一的成形工藝。

 

應（yīng）用：汽（qì）車的（de）發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在易（yì）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，再將模樣熔化排出型殼，從而（ér）獲得無分型（xíng）麵的（de）鑄型，經（jīng）高溫（wēn）焙燒後即可填砂澆注的鑄造方（fāng）案。常稱為“失蠟鑄（zhù）造（zào）”。

 

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸精度和幾何精度（dù）高；

2、表（biǎo）麵粗糙度（dù）高；

3、能夠鑄造外型複雜的（de）鑄件，且鑄造的合金不受（shòu）限製。

 

缺點：工序繁雜（zá），費用較高

 

應用（yòng）：適用於生產形（xíng）狀複雜、精度要求高、或很難（nán）進行其它加（jiā）工的小型零（líng）件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄（zhù）造(die casting)

 

壓鑄（zhù）：是利（lì）用高壓將金屬液高（gāo）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（xíng）成鑄件。

 

工藝（yì）流程：

 

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受（shòu）壓力（lì）高（gāo），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（xiào）益好。

 

缺點：

1、鑄件容易（yì）產生細小（xiǎo）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（shí），鑄型壽（shòu）命低，影（yǐng）響壓鑄生產的擴大。

 

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

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄造（zào）：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.。

 

技術特（tè）點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故可適（shì）用於各種不同（tóng）鑄型（xíng）（如金屬型、砂型（xíng）等），鑄造各種合金及（jí）各種大小（xiǎo）的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對型（xíng）壁和型芯的衝（chōng）刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄（zhù）件在（zài）壓力（lì）下結晶（jīng），鑄件組織致密（mì）、輪廓清晰、表麵（miàn）光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的（de）鑄造尤為（wéi）有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率（lǜ）提高到90～98%；

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

 

應用：以（yǐ）傳統產品為主（氣缸（gāng）頭（tóu）、輪轂、氣（qì）缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金（jīn）屬液澆（jiāo）入旋轉的鑄型中，在離心力作（zuò）用下填充鑄型而凝（níng）固成形的一種鑄造方法。

 

優點：

1、幾乎不存在澆（jiāo）注係統和冒口係統的金屬消耗，提（tí）高工藝（yì）出品率；

2、生產中空鑄件時可（kě）不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅度地改善金（jīn）屬充型能力；

3、鑄（zhù）件致密度（dù）高，氣孔、夾（jiá）渣等缺陷少，力學性能高；

4、便（biàn）於製造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺（quē）點：

1、用於生（shēng）產異（yì）形鑄（zhù）件時有一定（dìng）的局限性；

2、鑄件內孔直（zhí）徑（jìng）不（bú）準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

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（nèi）外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國（guó）防（fáng）、汽車等行業中均采用（yòng）離心鑄造工藝，來生（shēng）產（chǎn）鋼、鐵及非（fēi）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（zhù）件的生產最為普遍（biàn）。

 

（6）金屬型（xíng）鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指（zhǐ）液態金屬在重力作用（yòng）下充填金屬鑄型（xíng）並在型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法（fǎ）。

 

優點（diǎn）:

1、金屬型的熱導率和熱容量大，冷卻（què）速度快，鑄件組織致密，力學性能比（bǐ）砂型鑄件高15%左右。

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

3、因（yīn）不用和很少用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害（hài）氣體、降低勞動（dòng）強（qiáng）度。

 

缺點：

1、金屬型本身無（wú）透氣性，必須采用一定的措施導出（chū）型腔中的（de）空氣和砂芯所產生的氣體（tǐ）；

2、金屬型無退讓性，鑄（zhù）件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周（zhōu）期較長，成（chéng）本較高（gāo）。因此隻有在大量成批生（shēng）產時，才能（néng）顯示出好的經濟效果（guǒ）。

 

應用：

金屬型鑄造既適用於（yú）大批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合金、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（jiàn）、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

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

 

優點：

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

2、減少型腔的反壓（yā）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（zhù）較大（dà）的鑄件;

3、改善了（le）充填條件（jiàn），可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密（mì）封結構（gòu）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）態或半固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲（huò）得製件或毛坯的方（fāng）法。它具有液態金（jīn）屬（shǔ）利用率（lǜ）高、工序簡化和質量（liàng）穩定等優（yōu）點，是一種節（jiē）能型的（de）、具（jù）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、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯（pī）脫（tuō）模、複位；

 

間接擠壓鑄（zhù）造：噴塗料、合模、給（gěi）料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

 

技術特點：

1、可消（xiāo）除內部（bù）的氣孔、縮孔和縮鬆等（děng）缺陷；

2、表麵粗（cū）糙度低，尺寸精（jīng）度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生（shēng）；

4、便於實現（xiàn）機械化、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（zhù）鐵（tiě）等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又（yòu）稱實（shí）型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模（mó）型粘結組合成模型（xíng）簇，刷塗耐火塗料並烘（hōng）幹後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆（jiāo）注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置（zhì），凝固冷（lěng）卻後形成鑄件的新（xīn）型鑄造方法。

 

工藝流程：預發泡→發（fā）泡成型→浸塗料（liào）→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

 

 

 

技術特點：

1、鑄件精度高（gāo），無砂芯，減少了加工時間；

2、無（wú）分型麵，設（shè）計靈活，自由度（dù）高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應用：

適合成產結構複雜的各（gè）種大（dà）小較精密（mì）鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如灰（huī）鑄鐵發動機箱（xiāng）體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造（zào）：是一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊（shū）金屬型中，凝固（結殼）了的鑄（zhù）件，連續不（bú）斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得（dé）任意長或特定的長度的鑄件。

 

技（jì）術特點：

1、由於金屬被（bèi）迅（xùn）速冷卻，結晶致密，組織（zhī）均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工（gōng）序，免（miǎn）除造型及其它工序，因而減輕了（le）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（xiàn）機械化和自（zì）動化，提（tí）高生產效率（lǜ）。

 

應（yīng）用：

用（yòng）連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金（jīn）、鎂合金等斷麵形狀不變（biàn）的長鑄件，如鑄（zhù）錠、板坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性（xìng）成形

 

塑性成形：就是利用材料的塑（sù）性，在工具及模（mó）具的外力（lì）作用下來加工製件的少切削或無切削的工（gōng）藝方法。它的種類有很（hěn）多，主（zhǔ）要（yào）包括鍛造（zào）、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造（zào）：是一種利（lì）用鍛壓機械（xiè）對金屬坯料施（shī）加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一（yī）定機械性能、一定形狀（zhuàng）和尺寸鍛件的加（jiā）工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模（mó）鍛、碾環、特殊（shū）鍛造。

 

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

 

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

 

碾環：指通（tōng）過專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、火車車輪等輪形零件（jiàn）。

 

特（tè）種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式（shì）都比較（jiào）適用於生產某些特殊（shū）形狀的零件。

 

工藝流（liú）程（chéng）：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成（chéng）形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件（jiàn）熱處（chù）理→清（qīng）理→矯正→檢查

 

技術（shù）特點：

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

2、節約原材料，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（liàng）生產，靈活性比較大。

 

應用（yòng）：

大型（xíng）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，機車軸，汽車和拖拉機的曲（qǔ）軸、連（lián）杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金（jīn）屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（xì）（各種形狀），因受軋輥的壓（yā）縮成型軋製使材（cái）料截麵減小，長度增加的（de）壓（yā）力加工方（fāng）法。

 

軋製分類：

按（àn）軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在兩個（gè）旋轉方向相（xiàng）反的軋（zhá）輥（gǔn）之間通過（guò），並在其間產生塑（sù）性變形的（de）過程。

橫軋：軋件變形後（hòu）運動方向與軋輥軸線（xiàn）方向一致。

斜軋：軋件作（zuò）螺旋運（yùn）動，軋（zhá）件與軋輥軸線非特角。

 

應用：

主要用在金屬材料型材，板，管材等 ，還有一些非金屬材料比如塑料製品及（jí）玻璃製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓（yā）：坯料在三向不（bú）均勻壓應力作用（yòng）下，從模具的孔口或縫隙擠（jǐ）出使之橫截（jié）麵積（jī）減小長度增加（jiā），成（chéng）為所（suǒ）需製品的加（jiā）工方法（fǎ）叫擠壓，坯料的這（zhè）種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓（yā）前準（zhǔn）備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人（rén）工時效（xiào）→包裝

優點：

1、生產（chǎn）範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品（pǐn）尺寸精度高，表麵質量（liàng）好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾（jǐ）何廢料損失大（dà）；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速（sù）度低，輔助時間長；

4、工具（jù）損耗大（dà），成本高（gāo）。

 

生產適用（yòng）範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁、異型（xíng）斷麵（miàn）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（xiǎo）於坯料斷麵的模孔（kǒng）中拉出，以獲得相（xiàng）應的形狀和尺寸的（de）製品的（de）一種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔（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. 道次變形量與兩次退（tuì）火間的（de）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（cái）、型材及線材的主（zhǔ）要加工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓（yā）：是靠（kào）壓力機和模具對板材、帶（dài）材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分（fèn）離，從而獲（huò）得所需形狀和尺寸的工件（衝壓（yā）件）的成形加工方法（fǎ）。

 

技術特點：

1、可得到輕量（liàng）、高剛性之製品。

2、生產性（xìng）良好，適合大量生產、成本低。

3、可得（dé）到品質均（jun1）一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

 

適用範圍：

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（qì）車的車身、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（guī）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（xiè）、生（shēng）活器（qì）皿（mǐn）等產品中，也有大量衝壓（yā）件。

 

▌ 機加工

 

機加工：是（shì）在在零件生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬（shǔ）層厚度（dù），使（shǐ）之或者圖紙要（yào）求的尺寸精度、形（xíng）狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的（de）加工過程。

 

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（gāo）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（jí）技術。

 

▌ 粉（fěn）末冶金

 

粉末冶金：是製取金屬或（huò）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，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。

 

優點：

1、絕大（dà）多數難熔金屬及其化合物、假合金、多（duō）孔材料（liào）隻能用粉末冶金方法來製（zhì）造（zào）。

2、節約金屬，降低產品成（chéng）本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶（yě）金適宜於生產（chǎn）同一形狀而數量多的產品，能大大降低生（shēng）產成本。

 

缺點：

1、在沒有批量（liàng）的（de）情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄（zhù）造模具。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技（jì）術（shù）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（dǎo）杆、刀具等。

 

▌ 金屬注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將（jiāng）金屬（shǔ）粉末與其粘結劑的增塑混合料注射於模型（xíng）中的成形（xíng）方法。它（tā）是（shì）先將所選粉（fěn）末（mò）與粘結劑進行混合，然後將混合料進行製（zhì）粒再注（zhù）射成形所需要的形狀。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和（hé）燒結）來實現（xiàn）零部件的生產，針對（duì）產品特性決定是否需要進行表麵處理。

 

 

 

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢（fèi）品率低、生產效率高、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（jì）術的核心隻（zhī）有加入一（yī）定量的（de）粘接劑（jì），粉末才具有增強流動（dòng）性以適合（hé）注射成型和維持坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半（bàn）固態（tài）成型

 

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

 

半固態（tài）成型可分為流變成型和觸變成型。

 

(1)流變成（chéng）型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技術特點：

1、減少（shǎo）液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成（chéng）型溫度低，大大減少（shǎo）對模具的熱（rè）衝擊（jī）；

3、能製造常規液態成型方法不（bú）可能製造的合金；

 

應用（yòng）：

目前已成（chéng）功用於主缸（gāng）、轉向係統零件、搖臂、發動機活（huó）塞、輪轂、傳動係統零件（jiàn）、燃（rán）油係（xì）統零件和空調零件（jiàn）等製造（zào）等航空、電子以及消費品等（děng）方（fāng）麵。