​各種金屬材料的（de）成形（xíng）工藝大全

　　
材（cái）料（liào）成形方法是零件設計的重要內容，也是製造者們極度關心的（de）問題，更是材料加工過程中的關鍵因（yīn）素，今天就帶大家來看看各種金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金（jīn）屬澆注到與零件形狀、尺寸相（xiàng）適應的鑄型型腔中，待（dài）其（qí）冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱（chēng）為金屬液態（tài）成形或（huò）鑄造。

 

工藝流程：液（yè）體金屬→充型→凝（níng）固收縮→鑄件

 

工（gōng）藝特點（diǎn）：

1、可生產形（xíng）狀任（rèn）意複雜的製件，特別是內腔形狀（zhuàng）複雜的製件。

2、適應（yīng）性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾（jǐ）乎不受限（xiàn）製。

3、材料來源廣，廢（fèi）品可（kě）重（chóng）熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞動條件差（chà）。

 

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、鐵和大多數有色合金鑄（zhù）件都可用砂型鑄（zhù）造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於（yú）製成形狀複雜，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（yú）某些（xiē）塑性很差的材料（liào），如鑄鐵等，砂型鑄造是製造（zào）其零件或，毛坯的（de）唯一（yī）的成形工藝。

 

應用：汽車（chē）的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄（zhù）造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在（zài）易（yì）熔材料製成（chéng）模樣，在（zài）模樣表麵包覆若幹層耐火材料製（zhì）成型殼，再將模樣熔（róng）化排出型殼，從而獲得無分（fèn）型麵的鑄型，經高溫焙燒（shāo）後即可填砂澆注的鑄造方案。常（cháng）稱為“失蠟鑄造（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高；

2、表（biǎo）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（zá），費（fèi）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（gōng）的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

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

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓（yā）鑄（zhù）時金屬液體承受壓（yā）力高，流速快（kuài）

2、產品質量好，尺寸穩定，互換（huàn）性好；

3、生產效率高（gāo），壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大（dà）量生產，經濟效益好（hǎo）。

 

缺點：

1、鑄件容易產生（shēng）細（xì）小（xiǎo）的氣孔和縮（suō）鬆。

2、壓鑄件塑性（xìng）低，不宜在衝擊載荷及有震（zhèn）動（dòng）的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影（yǐng）響壓鑄生產（chǎn）的擴大。

 

應（yīng）用（yòng）：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐步擴大到各個行業（yè），如農業機（jī）械、機床工業、電子工業、國（guó）防工業、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（shì）指使（shǐ）液體金屬在（zài）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.。

 

技術特點：

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

2、采（cǎi）用底注式充型（xíng），金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格（gé）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（néng）較（jiào）高，對於大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（qiáng）度低，勞動條件好，設備簡（jiǎn）易，易實現機械化和自動化。

 

應（yīng）用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架（jià）等（děng））。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄造：是將金屬液澆（jiāo）入旋轉的鑄型中，在離心力作用（yòng）下填充鑄型而凝固成形（xíng）的一種鑄造方法。

 

優（yōu）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、生產中空鑄件時可不用型芯，故在生產長（zhǎng）管（guǎn）形鑄件時可大幅度地改善金屬（shǔ）充型能力；

3、鑄件致密（mì）度高，氣孔、夾渣（zhā）等缺陷（xiàn）少，力學性（xìng）能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄（zhù）件內孔（kǒng）直徑不準確，內孔表麵（miàn）比較粗糙，質量較差，加工（gōng）餘量大；

3、鑄件易產生比（bǐ）重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦（kuàng）山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均（jun1）采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳（tàn）合金鑄件。其中（zhōng）尤以離心鑄（zhù）鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最為（wéi）普遍。

 

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬在（zài）重力作用下充填（tián）金屬鑄型並在型中冷卻凝固而獲得鑄件的一（yī）種（zhǒng）成型（xíng）方法。

 

優點:

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

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度（dù）值的鑄件，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（hài）氣體、降低勞動（dòng）強度。

 

缺點：

1、金屬型（xíng）本身無透氣性，必須采用一（yī）定的措施導出（chū）型腔中（zhōng）的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型（xíng）無退讓性，鑄件凝（níng）固時容易（yì）產生裂紋；

3、金（jīn）屬型製造（zào）周（zhōu）期較長，成（chéng）本較高。因（yīn）此隻（zhī）有在大量成批生產時，才能顯示（shì）出好（hǎo）的經濟效果。

 

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產形狀複雜的鋁合金、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、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在（zài）壓（yā）鑄過程中抽除壓鑄模（mó）具型（xíng）腔內的氣體而消除或顯著減（jiǎn）少壓鑄件內的氣（qì）孔（kǒng）和溶解氣體，從（cóng）而提高壓鑄件力學性能和表（biǎo）麵質量的先進壓鑄工（gōng）藝。

 

優點：

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

2、減少（shǎo）型腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造性（xìng）能較差的合（hé）金，有可能用小（xiǎo）機（jī）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，因而成（chéng）本較高;

2、 真空壓（yā）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：是使液態或（huò）半固態金屬（shǔ）在高壓（yā）下凝固、流動成形（xíng），直接獲得製件或毛坯的方法。它具（jù）有液態金屬利用率高（gāo）、工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。

 

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

 

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮（suō）鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低（dī），尺（chǐ）寸精度高；

3、可防止鑄造（zào）裂紋的產（chǎn）生；

4、便於實現機械化、自動（dòng）化。

 

應（yīng）用：可用於生（shēng）產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又稱（chēng）實型鑄造（zào））：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗（tú）料並烘幹後，埋（mái）在幹石英砂中（zhōng）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，凝（níng）固冷卻（què）後形成鑄（zhù）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（qīng）理

 

 

 

技（jì）術特點：

1、鑄件精度高（gāo），無砂芯，減（jiǎn）少了加工時間；

2、無分型麵（miàn），設計靈活，自（zì）由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降（jiàng）低投資和生（shēng）產成本。

 

應用：

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

 

（10）連續鑄（zhù）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（zhǒng）叫做結晶器（qì）的特殊金屬型（xíng）中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器（qì）的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件（jiàn）。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結（jié）晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡（jiǎn）化了（le）工序，免除造型及其（qí）它工（gōng）序，因而減輕了（le）勞動強度（dù）；所需生（shēng）產麵積也（yě）大為（wéi）減少；

4、連續鑄造生產易（yì）於實現機械化和自動化，提（tí）高（gāo）生產效率（lǜ）。

 

應用：

用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（zhuàng）不變（biàn）的長（zhǎng）鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性成（chéng）形

 

塑性成形：就是（shì）利用（yòng）材料的塑性，在工（gōng）具及（jí）模具的外力作用下（xià）來加工製件的（de）少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很（hěn）多，主要包括（kuò）鍛造、軋製、擠壓、拉（lā）拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種（zhǒng）利（lì）用鍛壓機械對金屬坯料施加（jiā）壓力，使其產生（shēng）塑性變（biàn）形以獲得具有一定機械性能、一定形（xíng）狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分為（wéi）自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造（zào）。

 

自由鍛造：一般是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（chuí）成（chéng）所（suǒ）需要形狀和尺（chǐ）寸的加工方法。

 

模（mó）鍛：是在模鍛錘或者熱模（mó）鍛壓力機上利用模具（jù）來成形的。

 

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

 

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋（zhá）、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於生產某些特殊形狀的零件。

 

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模（mó）鍛成形→切邊（biān）→衝孔→矯正→中間檢（jiǎn）驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢（jiǎn）查

 

技（jì）術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的（de）衝擊力作用，塑性（xìng）、韌性和（hé）其他（tā）方麵的力（lì）學性能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節（jiē）約原材料，還能縮（suō）短加（jiā）工工時。

3、生產效率（lǜ）高例。

4、自由鍛（duàn）造適合於單件小批（pī）量生產，靈活性（xìng）比較大。

 

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽（qì）輪發電機組的轉子、葉（yè）輪、護環，巨大的水壓機（jī）工作缸和立柱（zhù），機車（chē）軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將（jiāng）金屬坯料通過一對旋轉軋輥（gǔn）的（de）間隙（xì）（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材（cái）料截麵減小，長度增加的壓力加工（gōng）方法。

 

軋製分（fèn）類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋（zhá）:就是金屬在（zài）兩個旋（xuán）轉方向相反的軋輥之間通過，並在其間產生塑性變形的（de）過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥（gǔn）軸線（xiàn）方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動（dòng），軋件與軋輥軸線非特角（jiǎo）。

 

應用：

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

 

（3）擠（jǐ）壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從（cóng）模具的孔口或縫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（jǐ）壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程（chéng）：

擠（jǐ）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→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多（duō）；

2、生產靈活性大，適合小批（pī）量生產；

3、產（chǎn）品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備（bèi）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（liú）動不均勻；

3、擠壓（yā）速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

 

生產適用範圍：主要用於製造長杆、深（shēn）孔、薄壁、異型斷麵零（líng）件（jiàn）。

 

（4）拉拔

 

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中（zhōng）拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的（de）一種塑性加（jiā）工方（fāng）法。

 

優點：

1. 尺（chǐ）寸（cùn）精確（què），表麵（miàn）光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連（lián）續高速生產斷麵小（xiǎo）的長製品。

 

缺點：

1. 道（dào）次變形量（liàng）與兩（liǎng）次退火間的總（zǒng）變形（xíng）量有限；

2. 長度受限（xiàn）製（zhì）。

 

生產（chǎn）適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材（cái）的主（zhǔ）要（yào）加工（gōng）方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是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（shēng）塑性變形或分離（lí），從（cóng）而獲得所需形狀和尺寸的（de）工件（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（pǐn）。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良（liáng）好 。

 

適用範圍：

全世界的鋼（gāng）材中，有60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成（chéng）品。汽車的車身、底盤（pán）、油箱、散熱器片，鍋爐的（de）汽包，容器（qì）的殼體，電機、電器的（de）鐵芯（xīn）矽（guī）鋼（gāng）片等都（dōu）是衝壓加（jiā）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

 

機加（jiā）工：是在在零件（jiàn）生（shēng）產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使（shǐ）之或者圖紙要求的（de）尺寸精度、形狀和位置相互精度、表（biǎo）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（de）製造（zào）工藝及技術。

 

▌ 粉末冶金

 

粉末（mò）冶（yě）金：是製（zhì）取金屬或用金（jīn）屬粉末（或金（jīn）屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以（yǐ）及（jí）各種類型製品的工藝技術。

 

優點：

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

2、節約金屬，降低產（chǎn）品成本（běn）。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末（mò）冶金法能保證（zhèng）材料成分配比的正確性（xìng）和均勻性。

5、粉末冶金適（shì）宜於生產同一形狀而（ér）數量（liàng）多的產品，能大大降低生產成本。

 

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考慮（lǜ） 零（líng）件的大小。

2、模具費用相對來說要高（gāo）出鑄造模具。

 

生產適用範圍：

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

 

▌ 金屬注射（shè）成型

 

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塑混合（hé）料注射於模型中的成形方（fāng）法。它是先將所選粉末（mò）與粘結劑進行混合，然後將混合料進行製粒再注射成形所需要的形狀（zhuàng）。

 

MIM工藝流程：

 

MIM流（liú）程分為四個獨特加工步驟（混合、成型（xíng）、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產品特性決定（dìng）是否需要進行（háng）表麵處理。

 

 

 

技術特（tè）點：

1、一次（cì）成型負責零件；

2、製件（jiàn）表麵質量好（hǎo）、廢品率低、生產效（xiào）率（lǜ）高、易於實現自動化；

3、對（duì）模具材料要求低。

 

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核（hé）心隻有加（jiā）入一定量的粘（zhān）接劑，粉末才具有（yǒu）增強流動性以適合注射成型和維持坯塊的基本形（xíng）狀。

 

▌ 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）獨有的流變性和攪熔性來控製鑄件的質量。

 

半固態成（chéng）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）

 

技術特點（diǎn）：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高（gāo）質量（liàng）和可靠（kào）性；

2、成（chéng）型溫度比全液態成型溫度（dù）低，大大減少對（duì）模具的熱衝擊；

3、能製造常規（guī）液（yè）態成型（xíng）方法不可能製造的（de）合金；

 

應用：

目前已成（chéng）功用於主（zhǔ）缸、轉向係統零件、搖臂、發（fā）動機活塞、輪（lún）轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調（diào）零件等製造等航空、電子以及（jí）消費品等（děng）方麵。