金属材料的成型加工工艺

模型 熔化 芯盒 芯砂
铸 型 浇注 型 芯 合 冷却
箱 凝固
落 砂 、 清 理
检 验
铸 件
熔模铸造
• 熔模铸造又称失蜡铸造，为精密铸造方法之 一，是常闲的铸造方法。
熔模铸造过程
• 熔模铸造过程分为：制作母模---制作压型--制作蜡模---制作型壳---脱蜡---焙烧和造型--浇注---脱壳。
金属型铸造
轧制
• 金属塑性加工工艺之一。如图所示，利用两个旋转 轧辊印压力使金属坯料通过一个特定空间产生塑性 变形，以获得所要求的截面形状并同时改变其组织 性能。通过轧制可将钢坯加工成不同截面形状的原 材料，如圆钢、方钢、角钢、下字钢、工字钢、槽 钢、z字钢、钢轨等。按轧制方式分为横轧、纵轧和 斜轧；按轧制温度分为热轧和冷轧。
离心铸造
• 将液态金属浇入沿垂直轴或水平轴旋转的 铸型中，在离心力作用下金属液附着于铸 型内壁，经冷却凝固成为铸件的铸造方法。 • 离心铸造的铸件组织致密，力学性能好， 可减少气孔、夹渣等缺陷。常用于制造各 种金属的管形或空心圆筒形铸件，也可制 造其他形状的铸件。
二、塑性加工
• 塑性成型加工指在外力的作用下金属材料 通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸 和力学性能的零件或毛坯的加工方法。
砂型铸造
• 砂型铸造俗称翻砂，用砂粒制造铸型进行 铸造的方法。 • 主要工序有：制造铸模，制造砂铸型(即砂 型)，浇注金属液，落砂，清理等。 • 砂型铸造适应性强，几乎不受铸件形状、 尺寸、重量及所用金属种类的限制，工艺 设备简单，成本低，为铸造业广泛使用。
砂型铸造工艺流程
型砂
零 件 图
铸 造 工 艺 图
热轧和冷轧
• 热轧是将材料加热到再结晶温度以上进行 轧制，热轧变形抗力小，变形量大，生产 效率高，适合轧制较大断面尺寸，塑性较 差或变形量较大的材料。 • 冷轧则是在室温下对材料进行轧制。与热 轧相比，冷轧产品尺寸精确，表面光洁， 机械强度高。冷轧变形抗力大，变形量小， 适于轧制塑性好，尺寸小的线材、薄板材 等。
三、切削加工
• 又称为冷加工。利用切削刀具在切削机床 上(或用手工)将金属工件的多余加工量切去， 以达到规定的形状、尺寸和表面质量的工 艺过程。 • 按加工方式分为车削、铣削、刨削、磨削、 钻削、镗削及钳工等，是最常见的金属加 工方法。
四、焊接加工
• 焊接加工是充分利用金属材料在高温作用下易熔化的特性， 使金属与金属发生相互连接的一种工艺，是金属加工的一 种辅助手段。 • 常用的焊接方法有熔焊、压焊和钎焊。 • 金属的焊接性能是指金属能否适应焊接加工而形成完整的 具有一定使用性能的焊接接头印特性。金属焊接性的好坏 取于金属材料本身的化学成分和焊接方法。材料化学成分 是影响材料焊接性的最基本因素。材料化学成分含量不同， 其焊接性也不同。如碳钢的含碳量越高，焊接接头的淬硬 倾向越大，就易于产生裂纹，表明碳钢印焊接性随着含碳 量的增加而变差。 通常，低碳钢有良好的焊接性，高碳 钢、高合金钢、铸铁和铝合金的焊接性较差，中碳钢则介 于两者之间。
• 用金属材料制作铸型进行铸造的方法，又 称永久型铸造或硬型铸造。铸型常用铸铁、 铸钢等材料制成，可反复使用，直至损耗。 金属型铸造所得铸件的表面光洁度和尺寸 精度均优于砂型铸件，且铸件的组织结构 致密，力学性能较高。适用于中小型有色 金属(如铝、铜、镁及其合金等)铸件和铸铁 铸件的生产。
压力铸造
• 简称压铸。在压铸机上，用压射活塞以较 高的压力和速度将压室内的金属液压射到 模腔中，并在压力作用下使金属液迅速凝 固成铸件的铸造方法。属于精密铸造方法。 铸件尺寸精确，表面光洁，组织致密，生 产效率高。适合生产小型、薄壁的复杂铸 件，并能使铸件表面获得清晰的花纹、匿 案及文字等。主要用于锌、铝、镁、铜及 其合金等铸件的生产。
冲压
• 金属塑性加工方法之一，又称板料冲压。在压力 作用下利用模具使金属板料分离或产生塑性变形， 以获得所需工件的工艺方法。 • 按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。前者适合 变形抗力高，塑性较差的板料加工；后者则在室 温下进行，是薄板常用的冲压方法。 • 按冲压加工功能分为冲裁加工和成型加工。冲裁 加工又称分离加工，包括冲孔、落料、修边、剪 裁等。成型加工是使材料发生塑性变形，包括弯 曲、拉深、卷边等。
挤压
• 将金属放入挤压筒内，用强大的压力使坯 料从模孔中挤出，从而获得符合模孔截面 的 坯料或零件印加工方法，常用的挤压方 法有：正挤压、反挤压、复合挤压、径向 挤压。适合于挤压加工的材料主要有低碳 钢、有色金属及其合金。通过挤压可以得 到多种截面形状的型材或零件。
拔制
• 金属塑性加工方法之一。用拉力使大截面 的金属坯料强行穿过一定形状的模孔，以 获得所需断面形状和尺寸的小截面毛坯或 制品的工艺过程。拉拔生产主要用来制造 各种细线材、薄壁管及各种特殊几何形状 的型材。拔制产品尺寸精确，表面光洁并 具有一定机械性能。低碳钢及多数有色金 属及合金部可拔制成型，多用来生产管材、 棒材、线材和异型材等。
手工自由锻
• 手工自由锻：是指在金属板上自由锻造成型。 • 具体过程是(以紫铜浮雕为例)： • ①首先将铜皮用汽油喷灯进行加温，烧至红色，这一过程 称为“退火”，目的是使铜的分子结构重组，使之变软。 • ②将设计好的图案画在铜皮上，用錾子将轮 廓錾出。 • ③根据预先的设计将铜皮放在沙袋上，用锤子和錾子锻出 大的凹凸起伏。 • ④将铜皮用胶固定在一张平板上，用各种型号和形状的錾 子錾出一些精细的造型，其司需要多次退火。 • ⑤将制作好的作品放wk.baidu.com铁垫板上，找平，然后整理好边缘。 • ⑥将作品需要抛光印地方进行抛光，然后进行电镀、化学 着色、防腐等后处理。
• 塑性加工可分为锻造、扎制、挤压、拔制、 冲压五种。
锻造
• 锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模 具对加热的金属坯料施力，使金属材料在 不分离条件下产生塑性变形，以获得形状、 尺寸和性能符合要求的零件。为了使金属 材料在高塑性下成型，通常锻造是在热态 下进行，因此锻造也祢为热锻。按成型是 否用模具通常分为：自由锻，模锻。按加 工方法分为：手工锻造和机械锻造。在现 代金属装饰工艺中，常用的锻造方法是手 工锻造。
五、粉末冶金
• 粉末冶金是以金属粉末或金属化合物粉末为原料 状和性能的材料或制品的工艺方法。 • 其主要工序为： • ①粉末原料的制取和准备。 • ②将粉末加工成所需形状的坯料。经混合、 成形和烧结，获得所需的形状。 • ③将坯料在低于主要组元熔点的温度下进行 烧结，使之获得最终的性能。 • 常用的金属粉末有铁、铜、镍、钻、钨、钼、铬 和钛等粉末；合金粉末有镍青铜合金、钛合金、 高温合金、低合金钢和不锈钢等。
手工模锻
• 手工模锻：是指先做好母模再进行锻造成型， • 具体过程是(以紫铜浮雕为例)： • ①首先按设计构思，制作好浮雕泥胚。 • ②将泥胚翻制成玻璃钢。 • ③将铜皮用汽油喷灯过火，烧至红色，进行退 火。 • ④将浮雕按区域分成几个大块面。 • ⑤将锻好的块面焊接在一起，找平，然后抛光。 • ⑥将作品进行或电镀、或化学着色、或防腐等 后处理。
金属材料及其成型工艺
• 金属材料是金属及其合金的总祢。 在钢、 铁和合金为代表的现代工业社会，金属材 料以其优良的力学性能、加工性能和独特 的表面特性，成为现代产品设计中的一大 主流材质。 • 金属的成型方法可区分为铸造、塑性加工、 切削加工、焊接与粉末冶金五类。
一、铸造
• 将熔融态金属浇入铸型后，冷却凝固成为 具有一定形状铸件的工艺方法。铸造是生 产金属零件毛坯的主要工艺方法之一，与 其他工艺方法相比，铸造成型生产成本低， 工艺灵活性大，适应性强，适合生产不同 材料、形状和重量的铸件，并适合于批量 生产。但它的缺点是公差较大，容易产生 内部缺陷。铸造按铸型所用材料及浇注方 式分为砂型铸造、熔模铸造、金属型铸造、 压力铸造以及离心铸造等。