​各種金屬材（cái）料的成形工藝大全

　　
材料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問題，更是材料加工過程中的關鍵因（yīn）素，今天就帶大家來（lái）看看各種金（jīn）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，以獲得毛（máo）坯或零（líng）件的生產方法，通常稱為（wéi）金屬液態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體金（jīn）屬→充型（xíng）→凝固收縮→鑄（zhù）件

 

工藝特點：

1、可生產形狀任意複（fù）雜（zá）的製件（jiàn），特別是（shì）內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可（kě）重熔，設備投資低。

4、廢品率（lǜ）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、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。

 

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，特別是具有複雜內腔的毛坯；

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（xíng）鑄造是製造其（qí）零件或，毛坯的唯一的成形工藝。

 

應用：汽車的發動機氣缸（gāng）體、氣缸（gāng）蓋、曲軸等鑄（zhù）件

 

（2）熔（róng）模鑄造(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是（shì）指在易熔材料製成模樣，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（chū）型殼，從而獲得無分（fèn）型麵（miàn）的鑄（zhù）型，經高（gāo）溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方（fāng）案。常稱為“失蠟鑄造”。

 

工藝流程（chéng）：

熔模鑄造工藝流（liú）程

 

優點：

1、尺寸精度和幾（jǐ）何精度高；

2、表麵粗糙度（dù）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，費用較高

 

應用：適用於生產（chǎn）形狀複（fù）雜、精（jīng）度要求高、或很難（nán）進行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

壓鑄（zhù）：是利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬（shǔ）模具（jù）型腔內，金（jīn）屬（shǔ）液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓（yā）鑄時金（jīn）屬液體承受壓力（lì）高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率（lǜ）高，壓鑄模使用（yòng）次數多（duō）；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

 

缺點：

1、鑄件容易產生細（xì）小的氣孔（kǒng）和縮鬆。

2、壓鑄件（jiàn）塑性低，不宜（yí）在衝（chōng）擊載荷及有震動的情況下工（gōng）作；

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

 

應用（yòng）：壓鑄件最先應用（yòng）在汽車工業和儀表工業，後來逐步擴大到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國防（fáng）工業、計（jì）算機、醫療器（qì）械、鍾表、照相機和日用五（wǔ）金等多個行業（yè）。

 

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

 

低（dī）壓（yā）鑄造：是指使液體金屬在較低壓（yā）力（lì）(0.02～0.06MPa)作用下充（chōng）填鑄型，並在壓力下結晶以形成（chéng）鑄（zhù）件的方法.。

 

技術（shù）特點：

1、澆注（zhù）時的（de）壓力和速度可以調節（jiē），故（gù）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（píng）穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對型壁（bì）和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件（jiàn）組織（zhī）致密（mì）、輪廓清晰、表麵光潔，力學（xué）性能較高（gāo），對於大薄壁件的鑄造尤為有利（lì）；

4、省（shěng）去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞（láo）動強（qiáng）度低，勞動條件好，設備簡（jiǎn）易，易（yì）實現機（jī）械化和自動化。

 

應用：以傳統產品為（wéi）主（氣缸頭、輪轂、氣（qì）缸架等）。

 

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

 

離心（xīn）鑄造：是（shì）將金屬液澆入旋轉的（de）鑄型中，在離心力（lì）作用下填充鑄型而（ér）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（mào）口係統的金屬（shǔ）消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空（kōng）鑄件時可不用（yòng）型芯，故在生（shēng）產長管（guǎn）形鑄件時（shí）可大幅度地改善金屬充型能力；

3、鑄件（jiàn）致（zhì）密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力（lì）學性能高；

4、便於製造筒、套（tào）類複合金屬鑄件。

 

缺（quē）點：

1、用於生產異形鑄件時有一定的局限性（xìng）；

2、鑄件內孔（kǒng）直徑（jìng）不準確，內孔表（biǎo）麵比較（jiào）粗糙（cāo），質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比重偏析。

 

應用（yòng）：

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、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產（chǎn）鋼（gāng）、鐵及非鐵碳合金（jīn）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（chǎn）最為普（pǔ）遍。

 

（6）金屬型鑄造(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型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成（chéng）型方法。

 

優點（diǎn）:

1、金（jīn）屬型的熱導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組織致密（mì），力學（xué）性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲（huò）得較高尺（chǐ）寸精度和較低表麵（miàn）粗糙度值的鑄件（jiàn），並且質量穩定性好。

3、因不（bú）用（yòng）和很少用砂（shā）芯，改善環境（jìng）、減少粉塵和有（yǒu）害氣體、降低勞（láo）動強度。

 

缺點：

1、金屬（shǔ）型本身無透氣性，必須采用一（yī）定的措施導出型腔中的空氣（qì）和砂芯所產生的氣體；

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（zhì）造周期較長（zhǎng），成本較高（gāo）。因此隻有（yǒu）在大量成批（pī）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（yú）大批量生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適（shì）合於生產鋼鐵金屬的（de）鑄件、鑄錠等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空（kōng）鑄造：通過在壓鑄（zhù）過程中抽除壓鑄（zhù）模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣（qì）體，從而提（tí）高壓（yā）鑄件力學性能（néng）和表麵質量（liàng）的先（xiān）進壓鑄工藝。

 

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣（qì）孔（kǒng），提高壓鑄件的機械性能（néng）和表麵質量，改（gǎi）善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可使用（yòng）較低的比壓及鑄造性能較（jiào）差的（de）合金，有可能用小機器（qì）壓鑄較大的鑄件（jiàn）;

3、改善了充填（tián）條件，可壓鑄較薄的鑄件;

 

缺點：

1、模（mó）具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真（zhēn）空壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯著。

 

（8）擠壓（yā）鑄造(squeezing die casting)

 

擠（jǐ）壓鑄造：是使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動（dòng）成形，直接獲得製件或（huò）毛坯的方法。它具（jù）有液態金（jīn）屬利用率（lǜ）高（gāo）、工序簡化和質量（liàng）穩定等優點，是一種節能型的、具有（yǒu）潛在應用前景的金（jīn）屬成形技（jì）術。

 

直接擠壓鑄（zhù）造：噴塗料、澆合金、合（hé）模（mó）、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複（fù）位（wèi）；

 

間接（jiē）擠壓（yā）鑄造：噴塗（tú）料、合模、給料、充型、加（jiā）壓、保壓、泄壓（yā），分模、毛坯脫模、複（fù）位。

 

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆（sōng）等缺陷；

2、表（biǎo）麵粗（cū）糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造（zào）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（rú）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（de）石（shí）蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷（shuā）塗（tú）耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂（shā）中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

 

工藝（yì）流程：預發泡→發泡成型→浸塗（tú）料（liào）→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

 

 

 

技術特（tè）點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減（jiǎn）少了加工時間；

2、無分（fèn）型麵，設計靈活，自由度高（gāo）；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本（běn）。

 

應用：

適合成產結構（gòu）複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產批（pī）量不限。如灰鑄鐵發（fā）動機箱（xiāng）體、高錳（měng）鋼彎管等。

 

（10）連（lián）續鑄造（continual casting）

 

連續鑄造：是一種先進的鑄（zhù）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金屬型（xíng）中，凝固（gù）（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意（yì）長或特（tè）定的（de）長度的鑄件。

 

技術特點（diǎn）：

1、由於金屬被迅速冷卻，結（jié）晶（jīng）致密，組織均勻，機械性能（néng）較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化（huà）了工序（xù），免除造型及其它工序，因而減輕了勞動強度；所需（xū）生產麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產（chǎn）易於實現機械化和自動化，提高（gāo）生產效率。

 

應用（yòng）：

用連續（xù）鑄造法可以澆注（zhù）鋼、鐵、銅（tóng）合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯（pī）、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利用材料的（de）塑性，在工（gōng）具及模（mó）具的外力作用下來加工製件的少切削或無切削的工（gōng）藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛造、軋（zhá）製、擠壓、拉拔（bá）、衝壓等。

 

（1）鍛造

 

鍛造：是一種利用（yòng）鍛壓機械對（duì）金屬坯料施加壓力，使其產生（shēng）塑性變形以（yǐ）獲得具（jù）有一定（dìng）機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

根據成形機理，鍛造可分（fèn）為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

 

自由鍛造：一般是在錘鍛（duàn）或者（zhě）水壓機上，利（lì）用簡單（dān）的工（gōng）具將金屬錠（dìng）或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工（gōng）方（fāng）法。

 

模鍛：是在模鍛錘或者熱（rè）模鍛壓力機上利用模具來成形的。

 

碾環（huán）：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、火車車（chē）輪等輪形（xíng）零件。

 

特（tè）種鍛造（zào）：包括（kuò）輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方（fāng）式（shì）都比（bǐ）較（jiào）適用於生產某些（xiē）特殊形狀（zhuàng）的零件。

 

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊（biān）→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件（jiàn）熱處理→清理→矯正（zhèng）→檢查（chá）

 

技術特點：

1、鍛件（jiàn）質量比鑄件高能承受大的衝擊力作（zuò）用，塑性、韌性和其他方麵的力學性能（néng）也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料（liào），還（hái）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（bǐ）較大。

 

應（yīng）用（yòng）：

大（dà）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（de）曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

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

 

軋製分類：

按軋件運（yùn）動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

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

橫（héng）軋：軋件變形後運動方（fāng）向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋（zhá）件與（yǔ）軋輥（gǔn）軸線非特角。

 

應用：

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

 

（3）擠壓

 

擠壓：坯料（liào）在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔（kǒng）口或縫隙擠出使之（zhī）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，坯料的這種加（jiā）工叫擠壓成型。

 

工（gōng）藝流程：

擠壓（yā）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（yōu）點：

1、生（shēng）產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高（gāo），表麵質（zhì）量好；

4、設備投資（zī）少，廠（chǎng）房麵積小（xiǎo），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，輔助（zhù）時間長（zhǎng）；

4、工（gōng）具損耗大，成本高。

 

生產適用範（fàn）圍：主要用於製造長杆、深（shēn）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端，將金屬坯料從小（xiǎo）於坯料斷（duàn）麵的模孔中拉（lā）出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工（gōng）方法。

 

優點：

1. 尺寸（cùn）精確，表麵（miàn）光潔；

2. 工具（jù）、設（shè）備（bèi）簡單（dān）；

3. 連續高速生產（chǎn）斷麵小的長製品。

 

缺點：

1. 道次變形量與兩次（cì）退火間的總變形量有限；

2. 長度（dù）受限製。

 

生產（chǎn）適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工（gōng）方法（fǎ）。

 

（5）衝壓（yā）

 

衝壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材（cái）、管材和型材等施加外力，使之產生塑性（xìng）變形（xíng）或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（jiàn）（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。

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、材料利用率高（gāo）、剪切性及回收性良好（hǎo） 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中，有（yǒu）60～70%是（shì）板材，其中大（dà）部分經過（guò）衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱（rè）器（qì）片，鍋爐的（de）汽（qì）包，容器的殼體，電機（jī）、電（diàn）器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。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

 

機加工：是在在零件生產過（guò）程中（zhōng），直接用刀具（jù）在毛坯上切除多餘金屬層（céng）厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置（zhì）相（xiàng）互精度、表麵質量等技術要求的加工過程。

 

常用機（jī）加工方（fāng）法（fǎ）：

 

▌ 焊接（jiē）

 

焊接：也稱作熔（róng）接,鎔接是（shì）一種以加熱、高溫或者高壓的方（fāng）式接合金屬或（huò）其他熱塑性材料如（rú）塑料（liào）的製造工藝及技術（shù）。

 

▌ 粉末冶金（jīn）

 

粉末冶（yě）金：是製（zhì）取金屬或用金屬粉末（或金屬粉（fěn）末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和（hé）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、絕大多（duō）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（zhì）造。

2、節約金屬（shǔ），降低產品成本。

3、不會（huì）給材料任何汙染，有可能製取高純（chún）度的材料。

4、粉末（mò）冶金法能（néng）保證材料成分配比（bǐ）的正確性和均勻性。

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

 

缺點（diǎn）：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相（xiàng）對來說要高出鑄造模（mó）具（jù）。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技術可（kě）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、導杆、刀具等（děng）。

 

▌ 金屬注射成型

 

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

 

MIM工藝流程：

 

MIM流程分為四個獨（dú）特加工步驟（混合（hé）、成（chéng）型、脫脂和燒結）來實現零部件的（de）生產，針對產品特（tè）性決定是（shì）否（fǒu）需要進（jìn）行表麵處理。

 

 

 

技術特點：

1、一次（cì）成型負（fù）責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效（xiào）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（hé）心隻有（yǒu）加入一定量的粘接劑，粉（fěn）末（mò）才具有（yǒu）增強流動性以（yǐ）適合注射成型和維持坯塊的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型

 

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

 

半固態成型可（kě）分為流變成型和觸變（biàn）成（chéng）型。

 

(1)流變成型（Rheoforming）

 

Rheo casting process

 

(2)觸變成型（Thixoforming）

 

技（jì）術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

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

3、能（néng）製造常規液態成型（xíng）方法不可能製造的合金（jīn）；

 

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統（tǒng）零（líng）件、搖臂（bì）、發動機活塞、輪轂、傳動（dòng）係統零件、燃（rán）油係統零件和空（kōng）調（diào）零件等製造等航空、電子（zǐ）以及消費品等方麵。