内容提要:
▌ 铸造
工艺特点:
1、可生产形状任意复杂的制件,特别是内腔形状复杂的制件。
2、适应性强,合金种类不受限制,铸件大小几乎不受限制。
3、材料来源广,废品可重熔,设备投资低。
4、废品率高、表面质量较低、劳动条件差。
铸造分类 :
(1)砂型铸造(sand casting)
工艺流程:
砂型铸造工艺流程
技术特点:
1、适合于制成形状复杂,特别是具有复杂内腔的毛坯;
2、适应性广,成本低;
3、对于某些塑性很差的材料,如铸铁等,砂型铸造是制造其零件或,毛坯的唯一的成形工艺。
应用:汽车的发动机气缸体、气缸盖、曲轴等铸件
(2)熔模铸造(investmentcasting)
工艺流程:
熔模铸造工艺流程
优点:
1、尺寸精度和几何精度高;
2、表面粗糙度高;
3、能够铸造外型复杂的铸件,且铸造的合金不受限制。
缺点:工序繁杂,费用较高
应用:适用于生产形状复杂、精度要求高、或很难进行其它加工的小型零件,如涡轮发动机的叶片等。
(3)压力铸造(die casting)
工艺流程:
优点:
1、压铸时金属液体承受压力高,流速快
2、产品质量好,尺寸稳定,互换性好;
3、生产效率高,压铸模使用次数多;
4、适合大批大量生产,经济效益好。
缺点:
1、铸件容易产生细小的气孔和缩松。
2、压铸件塑性低,不宜在冲击载荷及有震动的情况下工作;
3、高熔点合金压铸时,铸型寿命低,影响压铸生产的扩大。
应用:压铸件最先应用在汽车工业和仪表工业,后来逐步扩大到各个行业,如农业机械、机床工业、电子工业、国防工业、计算机、医疗器械、钟表、照相机和日用五金等多个行业。
(4)低压铸造(low pressure casting)
工艺流程:
技术特点:
1、浇注时的压力和速度可以调节,故可适用于各种不同铸型(如金属型、砂型等),铸造各种合金及各种大小的铸件;
2、采用底注式充型,金属液充型平稳,无飞溅现象,可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷,提高了铸件的合格率;
3、铸件在压力下结晶,铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁,力学性能较高,对于大薄壁件的铸造尤为有利;
4、省去补缩冒口,金属利用率提高到90~98%;
5、劳动强度低,劳动条件好,设备简易,易实现机械化和自动化。
应用:以传统产品为主(气缸头、轮毂、气缸架等)。
(5)离心铸造(centrifugal casting)
工艺流程:
优点:
1、几乎不存在浇注系统和冒口系统的金属消耗,提高工艺出品率;
2、生产中空铸件时可不用型芯,故在生产长管形铸件时可大幅度地改善金属充型能力;
3、铸件致密度高,气孔、夹渣等缺陷少,力学性能高;
4、便于制造筒、套类复合金属铸件。
缺点:
1、用于生产异形铸件时有一定的局限性;
2、铸件内孔直径不准确,内孔表面比较粗糙,质量较差,加工余量大;
3、铸件易产生比重偏析。
应用:离心铸造最早用于生产铸管,国内外在冶金、矿山、交通、排灌机械、航空、国防、汽车等行业中均采用离心铸造工艺,来生产钢、铁及非铁碳合金铸件。其中尤以离心铸铁管、内燃机缸套和轴套等铸件的生产最为普遍。
(6)金属型铸造(gravity die casting)
工艺流程:
优点:
1、金属型的热导率和热容量大,冷却速度快,铸件组织致密,力学性能比砂型铸件高15%左右。
2、能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件,并且质量稳定性好。
3、因不用和很少用砂芯,改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度。
缺点:
1、金属型本身无透气性,必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体;
2、金属型无退让性,铸件凝固时容易产生裂纹;
3、金属型制造周期较长,成本较高。因此只有在大量成批生产时,才能显示出好的经济效果。
应用:金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件,也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。
(7)真空压铸(vacuumdie casting)
工艺流程:
优点:
1、消除或减少压铸件内部的气孔,提高压铸件的机械性能和表面质量,改善镀覆性能;
2、减少型腔的反压力,可使用较低的比压及铸造性能较差的合金,有可能用小机器压铸较大的铸件;
3、改善了充填条件,可压铸较薄的铸件;
缺点:
1、模具密封结构复杂,制造及安装较困难,因而成本较高;
2、 真空压铸法如控制不当,效果就不是很显著。
(8)挤压铸造(squeezing die casting)
工艺流程:
技术特点:
1、可消除内部的气孔、缩孔和缩松等缺陷;
2、表面粗糙度低,尺寸精度高;
3、可防止铸造裂纹的产生;
4、便于实现机械化、自动化。
应用:可用于生产各种类型的合金,如铝合金、锌合金、铜合金、球墨铸铁等
(9)消失模铸造(Lost foam casting )
技术特点:
1、铸件精度高,无砂芯,减少了加工时间;
2、无分型面,设计灵活,自由度高;
3、清洁生产,无污染;
4、降低投资和生产成本。
应用:适合成产结构复杂的各种大小较精密铸件,合金种类不限,生产批量不限。如灰铸铁发动机箱体、高锰钢弯管等。
(10)连续铸造(continual casting)
工艺流程:
技术特点:
1、由于金属被迅速冷却,结晶致密,组织均匀,机械性能较好;
2、节约金属,提高收得率;
3、简化了工序,免除造型及其它工序,因而减轻了劳动强度;所需生产面积也大为减少;
4、连续铸造生产易于实现机械化和自动化,提高生产效率。
应用:用连续铸造法可以浇注钢、铁、铜合金、铝合金、镁合金等断面形状不变的长铸件,如铸锭、板坯、棒坯、管子等。
▌ 塑性成形
(1)锻造
技术特点:
1、锻件质量比铸件高能承受大的冲击力作用,塑性、韧性和其他方面的力学性能也都比铸件高甚至比轧件高。
2、节约原材料,还能缩短加工工时。
3、生产效率高例。
4、自由锻造适合于单件小批量生产,灵活性比较大。
应用:大型轧钢机的轧辊、人字齿轮,汽轮发电机组的转子、叶轮、护环,巨大的水压机工作缸和立柱,机车轴,汽车和拖拉机的曲轴、连杆等。
(2)轧制
轧制分类:
按轧件运动分有:纵轧、横轧、斜轧。
纵轧:就是金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过,并在其间产生塑性变形的过程。
横轧:轧件变形后运动方向与轧辊轴线方向一致。
斜轧:轧件作螺旋运动,轧件与轧辊轴线非特角。
工艺流程:
应用:主要用在金属材料型材,板,管材等 ,还有一些非金属材料比如塑料制品及玻璃制品。
(3)挤压
工艺流程:
优点:
1、生产范围广,产品规格、品种多;
2、生产灵活性大,适合小批量生产;
3、产品尺寸精度高,表面质量好;
4、设备投资少,厂房面积小,易实现自动化生产。
缺点:
1、几何废料损失大;
2、金属流动不均匀;
3、挤压速度低,辅助时间长;
4、工具损耗大,成本高。
生产适用范围:主要用于制造长杆、深孔、薄壁、异型断面零件。
(4)拉拔
拉拔:用外力作用于被拉金属的前端,将金属坯料从小于坯料断面的模孔中拉出,以获得相应的形状和尺寸的制品的一种塑性加工方法。
优点:
1. 尺寸精确,表面光洁;
2. 工具、设备简单;
3. 连续高速生产断面小的长制品。
缺点:
1. 道次变形量与两次退火间的总变形量有限;
2. 长度受限制。
生产适用范围:拉拔是金属管材、棒材、型材及线材的主要加工方法。
(5)冲压
技术特点:
1、可得到轻量、高刚性之制品。
2、生产性良好,适合大量生产、成本低。
3、可得到品质均一的制品。,
4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。
适用范围:
▌ 机加工
常用机加工方法:
▌ 焊接
焊接分类:
▌ 粉末冶金
工艺基本流程:
优点:
1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。
2、节约金属,降低产品成本。
3、不会给材料任何污染,有可能制取高纯度的材料。
4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。
5、粉末冶金适宜于生产同一形状而数量多的产品,能大大降低生产成本。
缺点:
1、在没有批量的情况下要考虑 零件的大小。
2、模具费用相对来说要高出铸造模具。
生产适用范围:
▌ 金属注射成型
MIM工艺流程:
技术特点:
1、一次成型负责零件;
2、制件表面质量好、废品率低、生产效率高、易于实现自动化;
3、对模具材料要求低。
技术核心:
▌ 金属半固态成型
(1)流变成型(Rheoforming)
Rheo casting process
(2)触变成型(Thixoforming)
技术特点:
1、减少液态成型缺陷,显著提高质量和可靠性;
2、成型温度比全液态成型温度低,大大减少对模具的热冲击;
3、能制造常规液态成型方法不可能制造的合金;
应用:目前已成功用于主缸、转向系统零件、摇臂、发动机活塞、轮毂、传动系统零件、燃油系统零件和空调零件等制造等航空、电子以及消费品等方面。
▌ 3D打印
3D打印技术比较:
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