​各種金屬材料的成形工藝大全

　　
材料成（chéng）形方法是零件設計的重要內容，也是（shì）製造者（zhě）們極（jí）度關心的問題，更是材料加工過（guò）程中的關鍵因素，今天就帶大家來看看各種金屬成形工藝。

 

▌ 鑄造

 

液態金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（dé）毛坯或（huò）零件的生產方法，通常稱為金屬液態（tài）成形（xíng）或（huò）鑄造。

 

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收（shōu）縮→鑄件

 

工藝特點：

1、可生產形狀任意（yì）複雜的製件，特（tè）別（bié）是內腔（qiāng）形（xíng）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（hū）不受限製。

3、材料來（lái）源廣，廢品（pǐn）可（kě）重熔，設備投資低。

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

 

工藝流程：

 

砂型鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別（bié）是具（jù）有複（fù）雜內（nèi）腔的毛坯；

2、適應性（xìng）廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。

 

應用：汽車的發動（dòng）機氣缸體、氣缸蓋（gài）、曲軸等鑄件

 

（2）熔模（mó）鑄造（zào）(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表麵（miàn）包覆若幹層（céng）耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排（pái）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的（de）鑄造方案。常（cháng）稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

 

優點：

1、尺寸（cùn）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（de）鑄件，且鑄造的合金不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較高

 

應用（yòng）：適用於生產形（xíng）狀複雜、精度要求高（gāo）、或（huò）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（yā）力鑄造(die casting)

 

壓鑄（zhù）：是利用高壓將金屬液（yè）高速壓入一精（jīng）密金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下（xià）冷卻凝（níng）固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓鑄（zhù）時金屬液體承受壓力高，流速快

2、產品質量（liàng）好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效（xiào）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（yā）鑄件塑性（xìng）低，不宜在衝擊載荷及（jí）有震動的情況下工作（zuò）；

3、高熔點（diǎn）合金壓（yā）鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄件最（zuì）先應用（yòng）在汽車工業和儀表工業，後來逐步擴大到各個（gè）行業，如農業（yè）機械（xiè）、機（jī）床工業（yè）、電子工業、國防（fáng）工業、計算機、醫療器（qì）械、鍾（zhōng）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（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（shù）特點：

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

2、采用底注（zhù）式充型，金屬（shǔ）液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對（duì）型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄（zhù）件在壓力下結晶，鑄件組（zǔ）織致密、輪（lún）廓清晰（xī）、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有（yǒu）利；

4、省去補縮冒口，金屬（shǔ）利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械化和自動（dòng）化。

 

應用：以傳統產（chǎn）品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（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，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

 

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工（gōng）藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在生（shēng）產長管形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（xiàn）少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複（fù）合金屬（shǔ）鑄件（jiàn）。

 

缺點：

1、用於生（shēng）產異形鑄（zhù）件時有一定的局限性；

2、鑄（zhù）件內孔直徑不準確，內孔表麵比較（jiào）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（guǎn），國內外在冶金、礦山、交通、排（pái）灌機械、航空、國（guó）防（fáng）、汽車（chē）等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵（tiě）碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套（tào）等鑄件的生產最為（wéi）普遍。

 

（6）金（jīn）屬型鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄造：指液態金屬在重力作（zuò）用下充填金屬鑄型並在（zài）型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型（xíng）方法。

 

優點:

1、金屬型的熱導率和熱容量大，冷卻速度快（kuài），鑄件組（zǔ）織（zhī）致密，力學性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲（huò）得較（jiào）高尺寸精度和（hé）較（jiào）低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好。

3、因不用和（hé）很少用砂芯，改善環（huán）境、減少粉塵和有（yǒu）害氣（qì）體、降低（dī）勞動強（qiáng）度（dù）。

 

缺（quē）點：

1、金屬型（xíng）本身無透（tòu）氣性，必須采用一定的措（cuò）施導（dǎo）出型腔中的空（kōng）氣和砂芯所產生的氣體（tǐ）；

2、金（jīn）屬型無退讓（ràng）性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造（zào）周期較長，成本較高。因此隻有在大（dà）量成（chéng）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（dà）批（pī）量生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合於生產（chǎn）鋼鐵金屬的鑄件（jiàn）、鑄錠等（děng）。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄（zhù）造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具（jù）型腔內的氣（qì）體而（ér）消除或顯著減少壓鑄件內的（de）氣孔（kǒng）和溶解氣體，從（cóng）而（ér）提（tí）高壓鑄件力學性（xìng）能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

 

優點：

1、消除（chú）或減少壓鑄件內部的氣孔，提高壓鑄（zhù）件的機械性能和表麵質（zhì）量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用（yòng）小機器壓鑄較大的鑄（zhù）件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄（báo）的鑄（zhù）件;

 

缺點：

1、模具（jù）密封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高（gāo）;

2、 真空（kōng）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（shì）使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動成（chéng）形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和（hé）質量穩定等優點，是一種節能型的、具有（yǒu）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（jīn）、合模、加壓、保（bǎo）壓、泄壓（yā），分模、毛坯脫模、複位；

 

間（jiān）接擠壓鑄造：噴塗料、合（hé）模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分（fèn）模、毛坯脫模、複位。

 

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺（quē）陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度（dù）高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自（zì）動化。

 

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

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又（yòu）稱（chēng）實型鑄造（zào））：是將與鑄件尺寸形（xíng）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後，埋在（zài）幹石英（yīng）砂中振（zhèn）動造型，在負壓下澆注，使（shǐ）模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件（jiàn）的新型鑄造方法。

 

工（gōng）藝流程：預發泡→發泡成（chéng）型→浸塗（tú）料→烘幹→造型→澆注→落砂（shā）→清理

 

 

 

技術特（tè）點：

1、鑄件精度（dù）高，無砂芯，減少了加工時（shí）間；

2、無分型（xíng）麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生（shēng）產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應用：

適合成產結構（gòu）複雜（zá）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（xiāng）體、高錳鋼彎管等。

 

（10）連續鑄造（continual casting）

 

連（lián）續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不（bú）斷澆入一種叫（jiào）做結晶器的（de）特殊金屬型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出（chū），它可獲得任意長或（huò）特定（dìng）的長度的鑄件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能（néng）較好；

2、節約金屬，提高收得（dé）率；

3、簡化了工序，免除（chú）造型及其它工序（xù），因（yīn）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（yì）於實現機（jī）械化和自動化，提（tí）高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵（miàn）形狀不變的長鑄（zhù）件，如（rú）鑄錠、板坯、棒坯（pī）、管（guǎn）子（zǐ）等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力（lì）作用下來加工製件的少切削或（huò）無切削的工藝方法。它的種（zhǒng）類有很多，主要（yào）包括鍛（duàn）造、軋製（zhì）、擠壓、拉拔、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利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）一定機械性（xìng）能（néng）、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造（zào）可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛（duàn）造：一般是在錘鍛或者（zhě）水壓機上，利用簡單的工具將金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工（gōng）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（jī）生產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂、火車車（chē）輪等輪形（xíng）零件。

 

特（tè）種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向（xiàng）鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這（zhè）些方（fāng）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→衝孔→矯正→中（zhōng）間檢驗（yàn）→鍛件熱處理→清理→矯（jiǎo）正→檢查

 

技術特點：

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

2、節（jiē）約原材料（liào），還（hái）能縮短加工工時。

3、生產效率高例（lì）。

4、自由鍛造適合於單件小批量生產，靈活性比較大（dà）。

 

應用：

大型軋鋼（gāng）機的（de）軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪（lún）、護環，巨大的（de）水壓機工作缸和立柱（zhù），機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋（zhá）製

 

軋製：將金屬坯料通過一（yī）對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型（xíng）軋製使材料截麵減小，長度增加的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按軋件運動分有（yǒu）：縱軋、橫軋、斜（xié）軋。

 

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方向相反的軋輥之（zhī）間通過，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軸線方（fāng）向一致。

斜（xié）軋：軋件作螺（luó）旋運動，軋（zhá）件與軋輥（gǔn）軸線（xiàn）非特角。

 

應用（yòng）：

主要用在金屬材（cái）料型材，板，管材等（děng） ，還（hái）有（yǒu）一（yī）些非金屬材料比如塑料製品及玻璃製品。

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用（yòng）下，從模（mó）具的（de）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（zhè）種加工叫擠壓成型。

 

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱（rè）→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定（dìng）尺）→取樣檢查→人工時效→包裝

優（yōu）點：

1、生產（chǎn）範圍廣，產品（pǐn）規格（gé）、品種多；

2、生產靈活性大（dà），適合小批（pī）量生產；

3、產（chǎn）品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

 

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔（fǔ）助時間長；

4、工具損耗（hào）大，成本高（gāo）。

 

生產適用範圍：主要（yào）用於製造長杆、深（shēn）孔、薄壁、異型（xíng）斷麵零件。

 

（4）拉拔

 

拉拔（bá）：用外力作（zuò）用於被拉金屬的前端，將（jiāng）金屬坯料從小（xiǎo）於坯料斷麵的模孔（kǒng）中拉出，以獲得相應的形狀和（hé）尺寸的製品的一種塑性加（jiā）工方法（fǎ）。

 

優（yōu）點：

1. 尺寸精確，表（biǎo）麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高（gāo）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量有限（xiàn）；

2. 長度受限製。

 

生產適用範圍：拉拔是（shì）金（jīn）屬管（guǎn）材、棒材（cái）、型（xíng）材及線（xiàn）材的主要加（jiā）工方法。

 

（5）衝壓

 

衝壓：是靠壓（yā）力機和模具（jù）對板材、帶材、管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（fāng）法。

 

技術特（tè）點：

1、可得（dé）到輕量（liàng）、高剛性之製品（pǐn）。

2、生產性良好，適合大（dà）量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製（zhì）品。，

4、材料利用率高、剪切（qiē）性及（jí）回收性良好 。

 

適用範圍：

全世界（jiè）的鋼材中，有60～70%是板（bǎn）材，其（qí）中大部分經過衝壓（yā）製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀（yí）表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品（pǐn）中，也有大（dà）量衝壓件（jiàn）。

 

▌ 機加工

 

機加工：是在在零件生產過程中，直（zhí）接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的（de）尺寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質（zhì）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（jiē）合金屬或其他（tā）熱塑性材料如（rú）塑料的製造工藝及技術。

 

▌ 粉末冶金

 

粉末冶金：是製取（qǔ）金屬或用金屬粉末（或金屬粉（fěn）末與非金屬（shǔ）粉末的混合物）作為原料，經過成形（xíng）和燒結（jié），製造金屬材料、複合材（cái）料以及（jí）各種（zhǒng）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（jīn）、多孔材料隻（zhī）能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的材（cái）料。

4、粉（fěn）末冶金法能保（bǎo）證材料（liào）成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜於生產同一形狀（zhuàng）而數量多的（de）產品，能大大降低（dī）生產成本。

 

缺點：

1、在沒（méi）有批量的情況下要考慮 零件的大（dà）小。

2、模（mó）具費用相對來說要高（gāo）出鑄（zhù）造模具。

 

生產適用範（fàn）圍：

粉末冶（yě）金技術可以直接製成多（duō）孔、半（bàn）致密（mì）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 )：是金屬注射成形的簡稱。是（shì）將金屬粉末與（yǔ）其粘結劑的增塑混合料（liào）注（zhù）射於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結劑進（jìn）行混合，然後將混合料進行製（zhì）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步驟（zhòu）（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產品特性決定（dìng）是否需要進行表麵處理。

 

 

 

技（jì）術特點（diǎn）：

1、一次成型負責零件（jiàn）；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化；

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（de）粘接劑，粉末才具有（yǒu）增強流動性以適合注（zhù）射成型和維持坯塊的基本（běn）形狀。

 

▌ 金屬半固態成型

 

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

 

半固態成型（xíng）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：

1、減少液態成型缺陷，顯著（zhe）提高質量和可靠（kào）性；

2、成型溫度（dù）比全液態成型溫度低，大（dà）大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製（zhì）造的合金；

 

應用：

目前已成功用於主缸（gāng）、轉（zhuǎn）向係統零件、搖臂、發動機（jī）活塞、輪轂、傳動係統零（líng）件、燃（rán）油係統零件和空調零件等製造等航空、電子（zǐ）以及消費（fèi）品等方麵。