​各種金屬材料的成（chéng）形工藝大全

　　
材料成形方（fāng）法是零（líng）件設計的重要內容，也是製造者們極度關心（xīn）的問（wèn）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（zhǒng）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（qiāng）中，待（dài）其冷卻（què）凝固，以獲（huò）得毛坯或零件的生產方法，通常稱為金屬液態成形或鑄造。

 

工藝流程：液體金屬→充型（xíng）→凝固收縮→鑄件（jiàn）

 

工藝特點：

1、可生（shēng）產形（xíng）狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性（xìng）強（qiáng），合金種類不受限製，鑄件大小幾（jǐ）乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備（bèi）投資低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞動條（tiáo）件差。

 

鑄造分類 ：

 

（1）砂型（xíng）鑄造（sand casting）

 

砂型鑄造：在砂型中生產鑄（zhù）件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造（zào）方法獲得。

 

工藝流程：

 

砂型鑄（zhù）造工藝流（liú）程

 

技術特點：

1、適合於製成形狀複（fù）雜，特別是具有複雜內腔的毛坯（pī）；

2、適應性廣，成本低（dī）；

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（qì）車的（de）發動（dòng）機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

 

（2）熔模鑄（zhù）造（zào）(investmentcasting)

 

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成（chéng）模樣，在模樣表麵包（bāo）覆若幹層（céng）耐（nài）火材（cái）料製（zhì）成（chéng）型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型（xíng）麵的鑄型，經高溫焙燒後即可（kě）填砂澆注的鑄造方（fāng）案。常稱為（wéi）“失蠟鑄造”。

 

工藝流程：

熔模鑄造工藝流（liú）程

 

優點：

1、尺寸精度（dù）和幾何精度高（gāo）；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄（zhù）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（yòng）於生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其它（tā）加工的小型零件，如渦（wō）輪發動（dòng）機的葉片等。

 

（3）壓力鑄造(die casting)

 

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

 

工藝流程：

 

優點：

1、壓（yā）鑄時金屬液體承受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生（shēng）產效（xiào）率（lǜ）高，壓鑄（zhù）模使用次數多（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（de）氣孔和（hé）縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有（yǒu）震動的情（qíng）況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄（zhù）型壽命低，影響（xiǎng）壓鑄生產的擴大。

 

應用：壓鑄（zhù）件最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐（zhú）步擴大到各個行業，如農業機械、機（jī）床工業、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾（zhōng）表、照相機和日用五金（jīn）等多個行業。

 

（4）低壓（yā）鑄（zhù）造(low pressure casting)

 

低壓鑄（zhù）造：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（zài）壓力下（xià）結晶以（yǐ）形成鑄（zhù）件的方法.。

 

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故（gù）可適用於（yú）各種不同鑄型（如金（jīn）屬型、砂型（xíng）等），鑄造各種（zhǒng）合金（jīn）及各種大小的鑄件；

2、采（cǎi）用底注式充型，金屬液充型平穩（wěn），無飛濺現象，可避免（miǎn）卷入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件（jiàn）在壓力下結晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光潔（jié），力學性能較高，對於大薄壁件（jiàn）的鑄造尤為有（yǒu）利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率（lǜ）提（tí）高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備（bèi）簡易，易實現機械化和自動（dòng）化。

 

應用：以傳統產品為主（氣（qì）缸頭、輪轂、氣缸架等）。

 

（5）離心（xīn）鑄造(centrifugal casting)

 

離心鑄（zhù）造：是將金（jīn）屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力（lì）作用（yòng）下填充鑄（zhù）型（xíng）而凝固成形的一（yī）種鑄造方法。

 

優點：

1、幾乎不存（cún）在澆注（zhù）係統和冒（mào）口係統的金屬消耗，提高（gāo）工藝出品（pǐn）率；

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

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性（xìng）能高（gāo）；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

 

缺點：

1、用於（yú）生產異形鑄件時（shí）有一定（dìng）的局（jú）限性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄（zhù）件易產生比重偏析。

 

應用：

離心鑄造最早用於生產（chǎn）鑄管，國內外在冶金、礦山、交（jiāo）通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均采用（yòng）離心鑄造工藝，來生產鋼（gāng）、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中（zhōng）尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和（hé）軸套等鑄件的生產最為普遍。

 

（6）金屬型鑄造（zào）(gravity die casting)

 

金屬型鑄（zhù）造：指液態（tài）金（jīn）屬在重力作用下充填金屬鑄（zhù）型並在型中冷卻（què）凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

 

優點:

1、金屬型的熱導率和熱容量（liàng）大，冷（lěng）卻速度快，鑄件組織致密，力學性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲得較高尺寸精度（dù）和較低表麵粗糙度值（zhí）的鑄件，並且質量穩定性好。

3、因不用和很少用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞（láo）動強度。

 

缺點：

1、金屬型本（běn）身無（wú）透氣性，必（bì）須采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣（qì）體；

2、金屬型無退讓性，鑄件（jiàn）凝固時容易產生裂紋（wén）；

3、金屬型製（zhì）造周期較長，成本較高。因此隻有在大量成批生產時，才能顯示出好的經濟（jì）效（xiào）果。

 

應用：

金屬型（xíng）鑄造既適用（yòng）於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鑄件、鑄錠（dìng）等。

 

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

 

真空鑄造：通過在壓鑄過程中（zhōng）抽除（chú）壓鑄模（mó）具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔（kǒng）和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質（zhì）量的先進壓（yā）鑄工藝。

 

優點：

1、消除或（huò）減少壓鑄件內部（bù）的氣（qì）孔，提高壓鑄件的機械性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減（jiǎn）少型腔（qiāng）的反壓力，可使用（yòng）較低的比壓及鑄造（zào）性能較差（chà）的合金，有可能用小機器壓（yā）鑄（zhù）較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較（jiào）薄的鑄件;

 

缺點：

1、模具密封（fēng）結構複雜，製造及（jí）安裝（zhuāng）較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不（bú）是很顯著（zhe）。

 

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

 

擠壓（yā）鑄造：是使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金（jīn）屬（shǔ）利用率高、工序簡化和質量穩定等優點（diǎn），是一種節能（néng）型的（de）、具有潛在（zài）應用前（qián）景的金屬成形技術。

 

直接擠壓鑄造：噴（pēn）塗（tú）料、澆合金、合模、加壓、保壓（yā）、泄壓，分模（mó）、毛（máo）坯脫模、複位；

 

間接擠壓鑄造：噴塗料、合（hé）模（mó）、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，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（hé）縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺（chǐ）寸精度高；

3、可防止（zhǐ）鑄（zhù）造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

 

應用：可用於生產各種類（lèi）型的（de）合金，如鋁合金、鋅（xīn）合金、銅合金、球墨鑄鐵等

 

（9）消（xiāo）失模鑄造（Lost foam casting ）

 

消失模鑄造（又（yòu）稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石（shí）蠟或泡沫模型（xíng）粘結（jié）組合成模型簇，刷塗耐火塗料並（bìng）烘幹後，埋在幹石英砂中振動造型，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（chéng）鑄件的（de）新型鑄造方法。

 

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

 

 

 

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無（wú）分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙（wū）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（jiào）精密鑄（zhù）件，合金種類不限，生產批量不限。如（rú）灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管（guǎn）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（yī）種叫做結（jié）晶器的特殊金屬型中（zhōng），凝（níng）固（結殼）了的（de）鑄件，連續不（bú）斷地從結晶器（qì）的另（lìng）一端拉出，它可獲（huò）得任意長或特定的長度的鑄件。

 

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金（jīn）屬（shǔ），提高收得（dé）率；

3、簡化了工序，免除造型及其它（tā）工序，因而減（jiǎn）輕（qīng）了勞動強度；所需生產麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自動化，提高生產效率。

 

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金（jīn）、鎂合金等斷麵形狀不變的長（zhǎng）鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

 

▌ 塑性成形

 

塑性成形：就是利用材料（liào）的塑（sù）性，在（zài）工具（jù）及模具的外力作用（yòng）下（xià）來加工製件的少切削或無切削的工藝方（fāng）法（fǎ）。它的種類有很多（duō），主要包括鍛造、軋（zhá）製、擠壓、拉拔、衝壓（yā）等。

 

（1）鍛造

 

鍛造（zào）：是一種利（lì）用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變（biàn）形以（yǐ）獲（huò）得具有一定機械（xiè）性（xìng）能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

 

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

 

自由（yóu）鍛（duàn）造：一般是在錘（chuí）鍛或者水壓機上，利用簡單的工具將金屬錠或者塊料（liào）錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

 

模鍛：是（shì）在模鍛錘或（huò）者熱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（bú）同直徑的環形零（líng）件，也用來生（shēng）產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

 

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

 

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

 

技術特點：

1、鍛（duàn）件質量比（bǐ）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都比（bǐ）鑄件高甚至比（bǐ）軋件高。

2、節約（yuē）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生產，靈活性比較大（dà）。

 

應用：

大型（xíng）軋鋼機的軋輥（gǔn）、人字齒輪，汽（qì）輪（lún）發電（diàn）機組（zǔ）的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作（zuò）缸和立柱，機車軸，汽車（chē）和拖拉機的曲軸、連杆等。

 

（2）軋製

 

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

 

軋製分類：

按軋件運動分（fèn）有：縱軋、橫軋、斜軋。

 

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方向相反的軋輥之間通過，並在其間產生塑性（xìng）變形的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向（xiàng）一（yī）致。

斜軋：軋件作螺旋（xuán）運動，軋件與軋輥軸線非特角（jiǎo）。

 

應用：

主要（yào）用在金屬材料型材，板，管材等 ，還有一些非金屬（shǔ）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（lì）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（de）加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

 

工藝流（liú）程：

擠壓前準（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→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生（shēng）產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表（biǎo）麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小（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，輔助時間長；

4、工具（jù）損耗大（dà），成本高。

 

生產適（shì）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（zuò）用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小（xiǎo）於坯料斷麵的（de）模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法（fǎ）。

 

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（miàn）小的長製品。

 

缺點：

1. 道次變（biàn）形量與兩次退火（huǒ）間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

 

生產適用範（fàn）圍（wéi）：拉拔是金屬管材、棒材、型（xíng）材及線材的主要加工方法。

 

（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（de）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（xìng）良好，適（shì）合大（dà）量（liàng）生產、成（chéng）本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪（jiǎn）切性及回收（shōu）性良好 。

 

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板（bǎn）材，其（qí）中大部分經過衝壓製成成品。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。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有（yǒu）大量衝壓件。

 

▌ 機加工

 

機加工：是在在零件生產過（guò）程中，直接用刀（dāo）具在毛坯上切除（chú）多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互精（jīng）度、表（biǎo）麵質（zhì）量等技術要求的加工（gōng）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（fāng）式接合金屬或其他熱（rè）塑性材料如塑（sù）料的製造工藝及技術。

 

▌ 粉末冶金

 

粉末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末（mò）的混合物）作為原料，經過成形和（hé）燒結（jié），製（zhì）造金屬材料、複合材（cái）料以及各種類型（xíng）製品的工藝技術。

 

優點：

1、絕大多數難熔（róng）金屬及其化合物（wù）、假合金、多（duō）孔材料隻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、粉末冶金（jīn）適宜於生產同一形狀而數量（liàng）多的產品（pǐn），能（néng）大（dà）大降低生產成本。

 

缺點（diǎn）：

1、在（zài）沒有（yǒu）批量（liàng）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具。

 

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直接製成（chéng）多孔、半致密或全致密（mì）材料和製（zhì）品，如含油軸承、齒輪、凸（tū）輪、導杆、刀具等。

 

▌ 金屬注射成型

 

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的（de）簡稱。是將金屬粉（fěn）末與其（qí）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（mò）與粘結劑進行混合，然後將混合料進行製粒再注（zhù）射成形所需要的形（xíng）狀。

 

MIM工藝流程（chéng）：

 

MIM流程分為（wéi）四個獨特加工步驟（混（hún）合、成型、脫脂（zhī）和燒結）來實現零部件的生產，針對產（chǎn）品（pǐn）特性決定是否需要進行表麵處理。

 

 

 

技術特點：

1、一次成型（xíng）負責零件；

2、製件（jiàn）表麵質（zhì）量好、廢（fèi）品率低、生產（chǎn）效率高、易於（yú）實現自動化；

3、對模具材料要求低。

 

技術核心：

粘接劑是MIM技（jì）術的核心（xīn）隻有加入一定（dìng）量（liàng）的粘接劑，粉末才具有增強流（liú）動性以適合注射成型和維持坯塊（kuài）的基本形狀。

 

▌ 金屬半固態成型

 

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

 

半（bàn）固（gù）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：

1、減少液態（tài）成型缺陷，顯著提（tí）高質（zhì）量和（hé）可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫（wēn）度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造（zào）常規液態成型方法不可能製造（zào）的合金；

 

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞、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、電子以及消（xiāo）費品等方麵。