​各種金屬材料（liào）的（de）成形（xíng）工藝大全

　　
材料成形方法是（shì）零件設計的重要（yào）內容，也是製造者們極（jí）度關心的（de）問題（tí），更是材料加工過程中的關鍵因素（sù），今天就帶大家來看看各（gè）種金屬（shǔ）成（chéng）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，以獲得毛坯或零件的生產方法（fǎ），通常稱為金屬液態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

 

工（gōng）藝特點：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特別是內腔（qiāng）形狀複雜的（de）製件。

2、適應性強，合金種類不受限（xiàn）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（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（zhù）件的鑄造方法。鋼、鐵和大多（duō）數有色合金鑄件都可用砂（shā）型鑄造方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型（xíng）鑄造工藝流程

 

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的（de）毛坯；

2、適（shì）應性廣，成本低；

3、對於某（mǒu）些（xiē）塑性很差的材料（liào），如鑄鐵（tiě）等，砂型鑄（zhù）造是製（zhì）造其（qí）零（líng）件或，毛坯的唯一的成形工藝。

 

應用：汽車（chē）的發動機氣缸（gāng）體、氣缸蓋（gài）、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄（zhù）造：通常是指在易熔材料製成（chéng）模樣，在模樣表麵包覆若幹層耐火材料（liào）製成型殼，再將模樣熔（róng）化排出型殼，從（cóng）而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可（kě）填砂澆注的鑄造方案（àn）。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程（chéng）

 

優（yōu）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（jiàn），且鑄造的合金不受限製。

 

缺點：工序繁雜，費用較（jiào）高

 

應用（yòng）：適用於生產形（xíng）狀複雜（zá）、精度要求高（gāo）、或很難進行其它加（jiā）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（yòng）高壓將（jiāng）金屬液高（gāo）速壓入一精密金屬模具型腔內，金屬液在壓（yā）力（lì）作用下冷卻凝（níng）固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓鑄（zhù）時金屬液體承受（shòu）壓力高，流（liú）速快

2、產品質量好，尺（chǐ）寸穩定，互換（huàn）性好；

3、生產（chǎn）效率（lǜ）高，壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生（shēng）產，經濟效（xiào）益好。

 

缺點（diǎn）：

1、鑄件容易（yì）產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性（xìng）低，不（bú）宜（yí）在衝擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點（diǎn）合金壓鑄時，鑄型壽（shòu）命低，影響壓鑄生產的（de）擴大（dà）。

 

應用（yòng）：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀（yí）表工（gōng）業，後來逐步擴大（dà）到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業（yè）、國防工業、計算（suàn）機、醫療器械、鍾（zhōng）表、照相機（jī）和日用五金等多個（gè）行業。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低壓鑄造：是指使液體金（jīn）屬在較低（dī）壓力(0.02～0.06MPa)作用下充（chōng）填鑄型，並在壓力下結（jié）晶以形成（chéng）鑄件的方法（fǎ）.。

 

技（jì）術特點：

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

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

3、鑄件在壓力下結晶，鑄（zhù）件組織致密、輪廓（kuò）清晰、表麵光（guāng）潔，力學性能較高，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（dòng）強度低，勞動條件（jiàn）好，設（shè）備簡易，易實現機械化和自動化。

 

應用：以傳統產品為主（氣缸（gāng）頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心（xīn）鑄（zhù）造(centrifugal casting)

 

離（lí）心鑄造：是將金（jīn）屬液澆入旋（xuán）轉的鑄型中，在離（lí）心力作用下填充鑄型（xíng）而凝固成形的一種鑄（zhù）造（zào）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（gāo）工藝出品率；

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

3、鑄件致密度高，氣孔（kǒng）、夾渣等缺陷少，力學（xué）性能高（gāo）；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺（quē）點：

1、用於生產異形鑄件時有（yǒu）一定（dìng）的局限性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內（nèi）孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘（yú）量大；

3、鑄件易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管（guǎn），國內外在冶金、礦山、交（jiāo）通、排灌機械（xiè）、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（shēng）產最為普遍。

 

（6）金屬型（xíng）鑄造(gravity die casting)

 

金屬型鑄（zhù）造：指液態金屬（shǔ）在重力作用下充填金屬鑄型（xíng）並在型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

 

優（yōu）點:

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

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好。

3、因不（bú）用和很少用砂芯（xīn），改善（shàn）環境、減少粉塵（chén）和有害氣體、降低勞動強度。

 

缺點：

1、金屬型（xíng）本身無（wú）透氣（qì）性，必須（xū）采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂（shā）芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固（gù）時容易產生裂紋；

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

 

應用：

金屬型鑄（zhù）造既適用於大批量生產形（xíng）狀複雜（zá）的鋁合金、鎂（měi）合金等（děng）非鐵（tiě）合金鑄件，也適合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（guò）在壓鑄（zhù）過程中抽（chōu）除壓鑄模具型腔內的氣體而消除（chú）或顯著減少壓（yā）鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高壓（yā）鑄件力學（xué）性能和表麵質（zhì）量的先進壓鑄工藝。

 

優點：

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

2、減少型腔的反壓力，可使用較低的（de）比（bǐ）壓及鑄造性能（néng）較（jiào）差的合金，有可能用小機器壓鑄較大的（de）鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具（jù）密封結（jié）構複雜，製造及安裝較困（kùn）難（nán），因而（ér）成本較高;

2、 真空壓鑄（zhù）法（fǎ）如控製（zhì）不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠（jǐ）壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓鑄造：是使（shǐ）液態或半固態（tài）金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方（fāng）法（fǎ）。它具（jù）有液態金屬利（lì）用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有（yǒu）潛（qián）在應用前景的金（jīn）屬成形技術。

 

直接擠壓鑄（zhù）造：噴塗料、澆合金、合模（mó）、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫（tuō）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、毛坯脫模（mó）、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（dù）低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便（biàn）於實現機械化、自動化。

 

應用：可用於生（shēng）產各種（zhǒng）類型的合金，如鋁合金、鋅（xīn）合金、銅合金、球墨鑄（zhù）鐵等

 

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模（mó）鑄造（又稱實型鑄造（zào））：是將與鑄（zhù）件尺寸（cùn）形狀相似的（de）石（shí）蠟或（huò）泡沫（mò）模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹（gàn）後（hòu），埋在幹石英砂中振動造（zào）型，在負壓下澆注，使模型氣化（huà），液體金（jīn）屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新（xīn）型鑄造方法。

 

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

 

 

 

技術特點：

1、鑄件精（jīng）度高，無砂芯，減少了加（jiā）工時間（jiān）；

2、無（wú）分型（xíng）麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔（jié）生產，無（wú）汙染；

4、降低投資和生產成本。

 

應用：

適合成產結構複雜的各種大小較精（jīng）密鑄件，合金種類（lèi）不限，生（shēng）產批（pī）量（liàng）不限。如灰鑄鐵發動機箱體、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（zào）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（jīn）屬型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結（jié）晶（jīng）器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

 

技術特點：

1、由於（yú）金屬被迅速冷（lěng）卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較（jiào）好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工序，免除造型及（jí）其它工（gōng）序，因而減輕了勞動強度（dù）；所需生產（chǎn）麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產易（yì）於實現機械化和自動化，提高生產（chǎn）效率。

 

應用：

用（yòng）連續（xù）鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂（měi）合金（jīn）等斷麵形狀不變的長鑄件，如（rú）鑄錠、板（bǎn）坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

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

 

（1）鍛造

 

鍛（duàn）造：是一（yī）種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其（qí）產生塑性變形（xíng）以（yǐ）獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的（de）加工方（fāng）法。

 

根據成形機理，鍛（duàn）造（zào）可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造（zào）。

 

自由鍛造：一（yī）般是在錘鍛或者水壓機（jī）上，利用簡單（dān）的工（gōng）具將金屬（shǔ）錠或者塊（kuài）料錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是（shì）在模鍛錘或者熱模鍛（duàn）壓力機上利用模具來成形的。

 

碾環：指通過專用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂（gū）、火車車輪等輪形零件。

 

特種鍛造：包（bāo）括（kuò）輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛（duàn）造方式（shì），這些方式都（dōu）比較適用於生產某些特殊形狀的零件（jiàn）。

 

工藝流程：鍛坯加熱→輥（gǔn）鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯（jiǎo）正→中間檢驗→鍛（duàn）件（jiàn）熱處理→清理→矯正→檢查

 

技術特點：

1、鍛件質（zhì）量（liàng）比鑄件（jiàn）高能承受大的衝（chōng）擊力作用，塑性、韌（rèn）性和其他方麵的力學性能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約（yuē）原材料，還能縮短加工工時。

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（gǔn）、人字（zì）齒輪，汽輪發（fā）電機組的轉子、葉輪、護環，巨大（dà）的水壓機工（gōng）作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋（zhá）製使材料截麵減小（xiǎo），長度增加的壓力加工方法。

 

軋製分類：

按（àn）軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋（zhá）:就是金屬在兩個旋轉方向相反的（de）軋輥之（zhī）間通（tōng）過，並在其間產生塑性變形的過（guò）程（chéng）。

橫軋（zhá）：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋（zhá）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（cái）料比如塑料製品及玻璃製（zhì）品。

 

（3）擠壓

 

擠壓（yā）：坯料在三向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積減小長度增加，成為所需製品的加（jiā）工方法叫擠壓，坯料的（de）這種加工叫擠壓成型。

 

工（gōng）藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉（lā）伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包裝

優點（diǎn）：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合（hé）小（xiǎo）批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資少（shǎo），廠房麵積小，易實現自動化生產。

 

缺（quē）點：

1、幾何廢料（liào）損（sǔn）失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠（jǐ）壓速度低，輔（fǔ）助時間（jiān）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的前（qián）端，將金（jīn）屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中（zhōng）拉出，以獲得（dé）相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

 

優點：

1. 尺寸精確，表麵光（guāng）潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷（duàn）麵小（xiǎo）的長製品。

 

缺點：

1. 道（dào）次（cì）變形量與兩次退火間的總變（biàn）形量有（yǒu）限；

2. 長（zhǎng）度受限製。

 

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

 

（5）衝壓

 

衝（chōng）壓：是靠壓力機和模具對（duì）板材、帶材、管材和型材等施加外力，使（shǐ）之產生塑（sù）性變形或分離，從而獲得所需形（xíng）狀和尺寸的工件（衝（chōng）壓件）的成形加（jiā）工方法。

 

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量生（shēng）產、成本低。

3、可得到品質均一的（de）製（zhì）品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好（hǎo） 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大（dà）部分經過衝壓製成成品。汽（qì）車的車（chē）身、底盤、油箱、散熱（rè）器片，鍋（guō）爐的汽包，容器的殼體，電（diàn）機、電器的鐵芯矽鋼片等都是（shì）衝壓加工的。儀（yí）器儀表、家用電器、自行車、辦公機（jī）械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件（jiàn）。

 

▌ 機（jī）加工

 

機加工：是在在零件生產過程中，直接用刀具在毛坯（pī）上（shàng）切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置（zhì）相互精度、表麵（miàn）質量等技術要求的加工過程（chéng）。

 

常用機加（jiā）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。

 

▌ 粉末（mò）冶金（jīn）

 

粉（fěn）末冶金：是製取金屬或用（yòng）金屬粉末（mò）（或金屬粉末與非（fēi）金屬粉末的混（hún）合物）作為原料，經過成形（xíng）和燒結，製造金屬材料、複（fù）合（hé）材料以及各種（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、多孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降（jiàng）低產品成本。

3、不會給材料任何汙（wū）染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶（yě）金法能保證材料成分（fèn）配比的正確性和均勻性（xìng）。

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

 

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的（de）大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

 

生產（chǎn）適用範圍：

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

 

▌ 金屬注（zhù）射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形（xíng）的簡稱。是將金屬粉末（mò）與（yǔ）其粘結劑的增塑混合料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（hé），然後（hòu）將混（hún）合料進行製粒再注射成形所（suǒ）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（tuō）脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產品特性決定是否需要進行表麵處（chù）理。

 

 

 

技術特點（diǎn）：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵（miàn）質量（liàng）好、廢品率（lǜ）低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具（jù）材料要求低。

 

技術核（hé）心：

粘接劑（jì）是MIM技（jì）術的核心隻有加入一定量的粘接劑，粉末才（cái）具有增強流動性以適（shì）合注（zhù）射成型和維持坯塊的基本形狀（zhuàng）。

 

▌ 金屬半固態成型

 

半固態（tài）成型：利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性（xìng）和攪熔性來控製鑄件的（de）質量。

 

半固態成型（xíng）可分為流（liú）變成型（xíng）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（xiǎn）著提高（gāo）質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低（dī），大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型（xíng）方法不可能製造的合金；

 

應用：

目前已成功（gōng）用於主缸、轉向（xiàng）係統零（líng）件、搖臂、發（fā）動機活塞、輪轂、傳動係統（tǒng）零件、燃油係統零件和空調零件等製造等航空、電子以及消費品等方麵。