2022年7月1日 星期五

什麼是鍛造成型工藝?又輕又硬金屬是你需要的乾貨?

Posted by SEOer on 7月 01, 2022 with No comments

傳統金屬鍛造工藝26種金屬成型工藝,鍛造成型是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工成型方法。通過鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏鬆等缺陷,優化微觀組織結構,同時由於保存了完整的金屬流線,鍛件的機械性能一般優於同樣材料的鑄件。


相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件,除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊接件外,多採用鍛件。鍛造成型可按鍛造變形的溫度、坯料的移動方式、鍛模的運動方式和滑塊的運動方式等分類,鍛造用料主要是各種成分的碳素鋼和合金鋼,其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金。材料的原始狀態有棒料、鑄錠、金屬粉末和液態金屬。 


金屬在變形前的橫斷面積與變形後的橫斷面積之比稱爲鍛造比。正確地選擇鍛造比、合理的加熱溫度及保溫時間、合理的始鍛溫度和終鍛溫度、合理的變形量及變形速度對提高產品質量、降低成本有很大關係。一般的中小型鍛件都用圓形或方形棒料作爲坯料。棒料的晶粒組織和機械性能均勻、良好,形狀和尺寸準確,表面質量好,便於組織批量生產。只要合理控制加熱溫度和變形條件,不需要大的鍛造變形就能鍛出性能優良的鍛件。


鑄錠僅用於大型鍛件。鑄錠是鑄態組織,有較大的柱狀晶和疏鬆的中心。因此必須通過大的塑性變形,將柱狀晶破碎爲細晶粒,將疏鬆壓實,才能獲得優良的金屬組織和機械性能。


經壓制和燒結成的粉末冶金預製坯,在熱態下經無飛邊模鍛可製成粉末鍛件。鍛件粉末接近於一般模鍛件的密度,具有良好的機械性能,並且精度高,可減少後續的切削加工。粉末鍛件內部組織均勻,沒有偏析,可用於製造小型齒輪等工件。但粉末的價格遠高於一般棒材的價格,在生產中的應用受到一定限制。


對澆注在模膛的液態金屬施加靜壓力,使其在壓力作用下凝固、結晶、流動、塑性變形和成形,就可獲得所需形狀和性能的模鍛件。液態金屬模鍛是介於壓鑄和模鍛間的成形方法,特別適用於一般模鍛難於成形的複雜薄壁件。


不同的鍛造方法有不同的流程,其中以熱模鍛的工藝流程最長,一般順序爲:鍛坯下料;鍛坯加熱;輥鍛備坯;模鍛成形;切邊;沖孔;矯正;中間檢驗,檢驗鍛件的尺寸和表面缺陷;鍛件熱處理,用以消除鍛造應力,改善金屬切削性能;清理,主要是去除表面氧化皮;矯正;檢查,一般鍛件要經過外觀和硬度檢查,重要鍛件還要經過化學成分分析、機械性能、殘餘應力等檢驗和無損探傷。


鍛造用料除了通常的材料,如各種成分的碳素鋼和合金鋼,其次是鋁、鎂、銅、鈦等及其合金之外,鐵基高溫合金,鎳基高溫合金,鈷基高溫合金的變形合金也採用鍛造或軋制方式完成,只是這些合金由於其塑性區相對較窄,所以鍛造難度會相對較大,不同材料的加熱溫度,開鍛溫度與終鍛溫度都有嚴格的要求。


工匠們把金、銀、銅等金屬材料剪裁成圓板,利用金屬的延展性經過反覆的退火鍛打,最終將它們整形鍛造成器皿。金屬鍛造工藝發展到唐代,無論從器物的形制,還是工藝的精細和器物的華麗裝飾都達到了前所未有的高度。傳承下來的金屬鍛造工藝在漢族民間已很少見,金屬鍛造工藝的工具主要有:錘子(形狀大小不一)、起型鐵砧、熔爐、手鉗、各種鏨子、虎鉗、噴槍、焊槍、坩堝等。此外,還有各種用途的澆鑄鋼模、各種銼刀、大小金屬剪等。


現在金屬鍛造工藝流程在繼承傳統鍛造工藝的基礎上,已經有了很大的發展,主要體現在製作工具的改進而引起的工藝流程的改變,比如雲南白族工匠學會了用空氣錘來對金屬板進行開片,金屬棒整形,大壓延機軋制金屬片。


金屬鍛造工藝由於利用了金屬的延展性,其器皿造型飽滿,富有張力,不但實用,而且美觀,在藝術表現上也更具有生命力。同樣,裝飾紋樣也是金屬鍛造工藝的一項重要內容。鍛造產品的發展及其裝飾紋樣的不斷變化,始終受到風俗文化的影響,因而金屬鍛造工藝產品上的裝飾紋樣也在以活化石的身份作爲研究民族文化發展的重要對象。唐代佛教文化的興盛.使得鍛造的金銀器上隨處可見忍冬紋、蓮花紋、卷草紋和寶相紋.呈單獨紋樣、二方連續或四方連續圍繞在器皿的明顯部位。而各種自然紋樣,傳統的吉祥紋樣也流傳下來,賦予器皿更多的象徵寓意和文化內涵。


傳統的手工鍛造工藝主要分爲三類:

一、手工鍛造初形

根據器形大小,需要剪裁與之適的圓金屬板,通過鍛打使其成爲器皿的初坯。即把圓金屬板置於鐵砧上,調整好鍛打的力度和傾斜的角度,邊轉動邊均勻鍛打,鍛打圓金屬板的每一個地方。如果一兩個地方鍛造過頭,將導致金屬板厚薄不均,甚至會出現開裂的可能。其他地方也可能導致裂縫翻卷,器皿邊沿也可能會高低不齊。在鍛打過程中,還要注意退火,使其硬度軟化,防止再鍛打時開裂。


二、手工鍛造成型

器皿初坯形成之後,接下來就要利用不同規格的鐵砧鍛造出具體的形體轉折,這是需要細心鍛造的。手工鍛造成型也是邊轉動器皿邊用錘子鍛打,不同造型的器皿採用不同的錘子和鐵砧,有的錘子用來找准形體,有的用來錘打轉折面,有的用來細部整理。


三、工藝效果處理和部件焊接

工藝效果主要是指器皿表面的工藝處理:包括鏨花刻線、裝飾傳統紋樣、製作出浮雕效果等等。還有的器皿採用鍛打錘點肌理效果,自然樸素,具有濃厚粗獷的自然味。像白族銅匠鍛造出來的藏式酥油茶壺、水缸等。工藝效果處理完之後,在整體設計上,把器皿的配件如蓋、把手.嘴等製作出來並焊接上。


常用的金屬材料成型工藝就是生產零部件的工藝方法,爲冷、熱成型,常見的工藝大面上分爲以下幾類:鑄造、鍛造、焊接和切削加工!


1.壓鑄是一種金屬鑄造工藝,其特點是利用模具腔對融化的金屬施加高壓。

2.砂模鑄造 就是用砂子製造鑄模。

3.熔模鑄造,包括壓蠟、修蠟、組樹、沾漿、熔蠟、澆鑄金屬液及後處理等工序。

4.模鍛是在專用模鍛設備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。

5.鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力,使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法,鍛壓(鍛造與衝壓)的兩大組成部分之一。

6.軋制指的是將金屬錠通過一對滾輪來爲之賦形的過程。

7.壓力鑄造的實質是在高壓作用下,使液態或半液態金屬以較高的速度充填壓鑄型(壓鑄模具)型腔,並在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。

8.低壓鑄造在低壓氣體作用下使液態金屬充填鑄型並凝固成鑄件的鑄造方法。

9.離心鑄造是將液體金屬注入高速旋轉的鑄型內,使金屬液在離心力的作用下充滿鑄型和形成鑄件的技術和方法

10.消失模鑄造是把與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇,刷塗耐火塗料並烘乾後,埋在干石英砂中振動造型,在負壓下澆注,使模型氣化,液體金屬占據模型位置,凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

11.擠壓鑄造是使熔融態金屬或半固態合金,直接注入敞口模具中,隨後閉合模具,以產生充填流動,到達製件外部形狀,接著施以高壓,使已凝固的金屬(外殼)產生塑性變形,未凝固金屬承受等靜壓,同時發生高壓凝固,最後獲得製件或毛坯的方法,以上爲直接擠壓鑄造;還有間接擠壓鑄造指將熔融態金屬或半固態合金通過沖頭注入密閉的模具型腔內,並施以高壓,使之在壓力下結晶凝固成型,最後獲得製件或毛坯的方法。

12.連續鑄造是利用貫通的結晶器在一端連續地澆入液態金屬,從另一端連續地拔出成型材料的鑄造方法。

13.拉拔是用外力作用於被拉 金屬的前端,將金屬坯料從小於 坯料斷面的模孔中拉出,以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

14.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)的成形加工方法。

15.金屬注射成形是一種從塑料注射成形行業中引伸出來的新型粉末冶金近淨成形技術,衆所周知,塑料注射成形技術低廉的價格生產各種複雜形狀的製品,但塑料製品強度不高,爲了改善其性能,可以在塑料中添加金屬或陶瓷粉末以得到強度較高、耐磨性好的製品。

16.車削加工是指車牀加工是機械加工的一部份。車牀加工主要用車刀對旋轉的工件進行車削加工。

17.車削是最基本、最常見的切削加工方法,在生產中占有十分重要的地位。

18.銑削是將毛坯固定,用高速旋轉的銑刀在毛坯上走刀,切出需要的形狀和特徵。

19.刨刀對工件作水平相對直線往復運動的切削加工方法,主要用於零件的外形加工。刨削加工的精度爲IT9~IT7,表面粗糙度Ra爲6.3~1.6um。

20.磨削加工是指用磨料,磨具切除工件上多餘材料的加工方法。

21.選擇性雷射熔融在一個鋪滿金屬粉末的槽內,計算機控制著一束大功率的二氧化碳雷射選擇性地掃過金屬粉末表面。

22.選擇性雷射燒結是SLS法採用紅外雷射器作能源,使用的造型材料多爲粉末材料。

23.金屬沉積擠奶油式的熔融沉積有些相似,但噴出的是金屬粉末。

24.輥軋成型方法是使用一組連續機架來把不鏽鋼軋成複雜形狀。

25.模鍛設備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。

26.將前製程成型後的薄膜定位在沖切模公模上,合模去除多餘的材料,保留產品3D外形,與模具型腔相匹配。

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