金屬成型工藝的案例
分析比較：3D打印與傳統(tǒng)CNC、注塑和金屬注射成型之間的工藝差異
但粘結(jié)劑噴射金屬3D打印以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)提供了一種引人注目的替代方案。
粘結(jié)劑噴射金屬3D打印采用陣列式噴頭，把CAD模型切片得到一系列二維數(shù)據(jù)。根據(jù)切片得到的二維圖形，在金屬粉末床中選擇性的噴射粘結(jié)劑來(lái)固化成型，層層疊加制作完成整個(gè)初坯零件。然后將初坯零件通過預(yù)燒結(jié)得到一定強(qiáng)度后，進(jìn)行清粉。最后通過高溫?zé)Y(jié)將粘結(jié)劑去除并實(shí)現(xiàn)粉末顆粒之間的熔合，從而得到高致密度和高強(qiáng)度的零件。兩種技術(shù)之間既有相同之處，也有不同之處。
粘結(jié)劑噴射金屬3D打印與注射成型的異同點(diǎn)
首先3D打印的設(shè)計(jì)約束少，逐層制造零件的特點(diǎn)使該技術(shù)具有更好的設(shè)計(jì)自由度，原則上來(lái)可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜形狀零件的打印。這也意味著可以將幾個(gè)零件整合——幾個(gè)連接件可以被一個(gè)零件取代，但實(shí)現(xiàn)的功能一樣——從而減少零件數(shù)量并縮短裝配時(shí)間。而MIM的設(shè)計(jì)需要考慮零件脫模，所以限制了一些形狀，無(wú)法像3D打印一樣制造復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件。不過，粘結(jié)劑噴射金屬3D打印后期燒結(jié)工藝因?yàn)橹亓湍Σ烈约笆湛s的影響，不擅長(zhǎng)加工無(wú)支撐結(jié)構(gòu)的大面積薄壁件，也不善于制造細(xì)枝樹狀零件等。
粘結(jié)劑噴射金屬3D打印與注射成型原理
其次成型工藝不一樣，粘結(jié)劑噴射金屬3D打印采用陣列噴頭選擇性的噴射粘結(jié)劑固化而成，而MIM則采用模具注射成型。但是兩者的后處理工藝是相同的，均需要高溫?zé)Y(jié)。燒結(jié)后，3D打印的零件致密度可以達(dá)到98%以上，與MIM工藝相近。但是由于MIM需要專門的脫脂過程，決定了不可能做很厚實(shí)的零件。
第三，粘結(jié)劑噴射金屬3D打印的制造步驟比MIM少。MIM需要開模，而粘結(jié)劑噴射金屬3D打印可以直接打印零件。因?yàn)閷?duì)于小批量的加工速度明顯優(yōu)于MIM工藝。并且，MIM的模具一旦加工完成，就不容易調(diào)整。所以在不增加費(fèi)用的情況下，金屬3D打印可以進(jìn)行多次迭代。
展開 金屬成型工藝有哪些
1、金屬凝固成型習(xí)慣上稱為鑄造。鍛壓模鍛壓模鑄造是將熔融金屬澆注、壓射或吸入鑄型腔中，待其凝固后而獲得一定形狀和性能的鑄件的工藝方法。2、金屬塑性成形是利用金屬材料所具有的塑性變形能力，在外力的作用下使金屬材料產(chǎn)生預(yù)期的塑性變形來(lái)獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的零件或毛坯的加工方法。其工藝常可分為自由鍛、模鍛、板料沖壓、擠壓、壓制等其性能在工程上常用金屬的鍛造性表示。鍛造性的好壞，常用金屬的塑性和變形抗力兩個(gè)指標(biāo)來(lái)衡量。塑性高，變形抗力地，則鍛造性好;反之，則鍛造性差。3、金屬焊接成形工藝。焊接是通過加熱或加壓或兩者并用，并且用或不用填充材料，使金屬材料達(dá)到原子結(jié)合的一種成形方法。通常分類是熔焊、壓焊、釬焊。
展開 自由鍛與環(huán)軋工藝案例講解，高精度、成熟的金屬成型工藝仿真展示【8月27直播】
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自由鍛與環(huán)軋工藝過程復(fù)雜、仿真困難，難以精準(zhǔn)還原實(shí)際過程，導(dǎo)致仿真精度受到影響。此外，大型坯料的自由鍛與環(huán)軋工藝參數(shù)驗(yàn)證工作成本高，周期長(zhǎng)。
傳統(tǒng)的工藝仿真軟件難以復(fù)現(xiàn)上述如此復(fù)雜的成形過程，Simufact Forming軟件為了方便用戶的仿真分析，單獨(dú)設(shè)立了自由鍛、環(huán)軋專業(yè)模塊，用戶僅需要按照軟件內(nèi)置的工藝設(shè)備模板進(jìn)行模型的搭建，即可快速且準(zhǔn)確的仿真自由鍛與環(huán)軋工藝。
本期直播講堂請(qǐng)到了海克斯康工業(yè)軟件技術(shù)專家李仁軍，在直播間中講師將重點(diǎn)介紹Simufact Forming自由鍛工藝仿真和環(huán)軋工藝仿真功能特點(diǎn)，以及諸多在自由鍛環(huán)軋領(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)案例，敬請(qǐng)關(guān)注！
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李仁軍
海克斯康工業(yè)軟件技術(shù)專家
主要負(fù)責(zé)海克斯康Simufact的技術(shù)支持與項(xiàng)目實(shí)施工作，在鍛造成形仿真、白車身焊接、金屬3D打印等工藝仿真領(lǐng)域具有多年的項(xiàng)目實(shí)施與交付經(jīng)驗(yàn)。
●工程機(jī)械駕駛室ROPS仿真分析與試驗(yàn)驗(yàn)證
●汽車車身結(jié)構(gòu)輕量化研究
展開 一文讀懂｜十七種常見金屬材料成型工藝
消失模鑄造是一種近無(wú)余量、精確成型的新工藝，該工藝無(wú)需取模、無(wú)分型面、無(wú)砂芯，因而鑄件沒有飛邊、毛刺和拔模斜度，并減少了由于型芯組合而造成的尺寸誤差。
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擠壓鑄造
又稱液態(tài)模鍛，是使熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金，直接注入敞口模具中，隨后閉合模具，以產(chǎn)生充填流動(dòng)，到達(dá)制件外部形狀，接著施以高壓，使已凝固的金屬（外殼）產(chǎn)生塑性變形，未凝固金屬承受等靜壓，同時(shí)發(fā)生高壓凝固，最后獲得制件或毛坯的方法，以上為直接擠壓鑄造；還有間接擠壓鑄造指將熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金通過沖頭注入密閉的模具型腔內(nèi)，并施以高壓，使之在壓力下結(jié)晶凝固成型，最后獲得制件或毛坯的方法。
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連續(xù)鑄造
利用貫通的結(jié)晶器在一端連續(xù)地澆入液態(tài)金屬，從另一端連續(xù)地拔出成型材料的鑄造方法。
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拉拔
用外力作用于被拉金屬的前端，將金屬坯料從小于 坯料斷面的模孔中拉出，以獲得相應(yīng)的形狀和尺寸的制品的一種塑性加工方法。由于拉拔多在冷態(tài)下進(jìn)行，因此也叫冷拔或冷拉。
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沖壓
靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（沖壓件）的成形加工方法。
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金屬注射
一種從塑料注射成形行業(yè)中引伸出來(lái)的新型粉末冶金近凈成形技術(shù)，眾所周知，塑料注射成形技術(shù)低廉的價(jià)格生產(chǎn)各種復(fù)雜形狀的制品，但塑料制品強(qiáng)度不高，為了改善其性能，可以在塑料中添加金屬或陶瓷粉末以得到強(qiáng)度較高、耐磨性好的制品。
展開 
一圖看懂17種常見金屬成型工藝
3、選擇性激光熔融—在一個(gè)鋪滿金屬粉末的槽內(nèi)，計(jì)算機(jī)控制著一束大功率的二氧化碳激光選擇性地掃過金屬粉末表面。在激光所到之處，表層的金屬粉末完全熔融結(jié)合在一起，而沒有照到的地方依然保持著粉末狀態(tài)。整個(gè)過程都需要在一個(gè)充滿惰性氣體的密封艙內(nèi)進(jìn)行。
4、選擇性激光燒結(jié)—是SLS法采用紅外激光器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時(shí)，首先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平;激光束在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，則就可以得到一燒結(jié)好的零件。目前成熟的工藝材料為蠟粉及塑料粉，用金屬粉或陶瓷粉進(jìn)行燒結(jié)的工藝還在研究之中。
5、金屬沉積—與“擠奶油”式的熔融沉積有些相似，但噴出的是金屬粉末。噴嘴在噴出金屬粉末材料的同時(shí)，還會(huì)一并提供高功率激光以及惰性氣體保護(hù)。這樣不會(huì)受到金屬粉末箱尺寸的局限，能直接制造出更大體積的零部件，而且也很適合對(duì)局部破損的精密零件進(jìn)行修復(fù)。
6、輥軋成型—輥軋成型方法是使用一組連續(xù)機(jī)架來(lái)把不銹鋼軋成復(fù)雜形狀。輥?zhàn)拥捻樞蚴沁@樣設(shè)計(jì)的，即：每個(gè)機(jī)架的輥型可連續(xù)使金屬變形，直到獲得所需的最終形狀。如果部件的形狀復(fù)雜，最多可用三十六個(gè)機(jī)架，但形狀簡(jiǎn)單的部件，三、四個(gè)機(jī)架就可以了。
7、模鍛—是指在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。
8、模切—即下料工藝，將前制程成型后的薄膜定位在沖切模公模上，合模去除多余的材料，保留產(chǎn)品3D外形，與模具型腔相匹配。
展開 干貨 | 一圖看懂17種常見金屬成型工藝
3、選擇性激光熔融—在一個(gè)鋪滿金屬粉末的槽內(nèi)，計(jì)算機(jī)控制著一束大功率的二氧化碳激光選擇性地掃過金屬粉末表面。在激光所到之處，表層的金屬粉末完全熔融結(jié)合在一起，而沒有照到的地方依然保持著粉末狀態(tài)。整個(gè)過程都需要在一個(gè)充滿惰性氣體的密封艙內(nèi)進(jìn)行。
4、選擇性激光燒結(jié)—是SLS法采用紅外激光器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時(shí)，首先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平;激光束在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，則就可以得到一燒結(jié)好的零件。目前成熟的工藝材料為蠟粉及塑料粉，用金屬粉或陶瓷粉進(jìn)行燒結(jié)的工藝還在研究之中。
5、金屬沉積—與“擠奶油”式的熔融沉積有些相似，但噴出的是金屬粉末。噴嘴在噴出金屬粉末材料的同時(shí)，還會(huì)一并提供高功率激光以及惰性氣體保護(hù)。這樣不會(huì)受到金屬粉末箱尺寸的局限，能直接制造出更大體積的零部件，而且也很適合對(duì)局部破損的精密零件進(jìn)行修復(fù)。
6、輥軋成型—輥軋成型方法是使用一組連續(xù)機(jī)架來(lái)把不銹鋼軋成復(fù)雜形狀。輥?zhàn)拥捻樞蚴沁@樣設(shè)計(jì)的，即：每個(gè)機(jī)架的輥型可連續(xù)使金屬變形，直到獲得所需的最終形狀。如果部件的形狀復(fù)雜，最多可用三十六個(gè)機(jī)架，但形狀簡(jiǎn)單的部件，三、四個(gè)機(jī)架就可以了。
7、模鍛—是指在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。
8、模切—即下料工藝，將前制程成型后的薄膜定位在沖切模公模上，合模去除多余的材料，保留產(chǎn)品3D外形，與模具型腔相匹配。
展開 金屬粉末注射成形——MIM成型工藝與產(chǎn)品設(shè)計(jì)
金屬粉末注射成形——MIM成型工藝與產(chǎn)品設(shè)計(jì)
【動(dòng)圖集錦】一波動(dòng)圖看懂17種常見金屬成型工藝
3、選擇性激光熔融—在一個(gè)鋪滿金屬粉末的槽內(nèi)，計(jì)算機(jī)控制著一束大功率的二氧化碳激光選擇性地掃過金屬粉末表面。在激光所到之處，表層的金屬粉末完全熔融結(jié)合在一起，而沒有照到的地方依然保持著粉末狀態(tài)。整個(gè)過程都需要在一個(gè)充滿惰性氣體的密封艙內(nèi)進(jìn)行。
4、選擇性激光燒結(jié)—是SLS法采用紅外激光器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時(shí)，首先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平;激光束在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，則就可以得到一燒結(jié)好的零件。目前成熟的工藝材料為蠟粉及塑料粉，用金屬粉或陶瓷粉進(jìn)行燒結(jié)的工藝還在研究之中。
5、金屬沉積—與“擠奶油”式的熔融沉積有些相似，但噴出的是金屬粉末。噴嘴在噴出金屬粉末材料的同時(shí)，還會(huì)一并提供高功率激光以及惰性氣體保護(hù)。這樣不會(huì)受到金屬粉末箱尺寸的局限，能直接制造出更大體積的零部件，而且也很適合對(duì)局部破損的精密零件進(jìn)行修復(fù)。
6、輥軋成型—輥軋成型方法是使用一組連續(xù)機(jī)架來(lái)把不銹鋼軋成復(fù)雜形狀。輥?zhàn)拥捻樞蚴沁@樣設(shè)計(jì)的，即：每個(gè)機(jī)架的輥型可連續(xù)使金屬變形，直到獲得所需的最終形狀。如果部件的形狀復(fù)雜，最多可用三十六個(gè)機(jī)架，但形狀簡(jiǎn)單的部件，三、四個(gè)機(jī)架就可以了。
7、模鍛—是指在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。
8、模切—即下料工藝，將前制程成型后的薄膜定位在沖切模公模上，合模去除多余的材料，保留產(chǎn)品3D外形，與模具型腔相匹配。
9、模切制程-刀模—刀模下料工藝，將薄膜面板或線路定位在底板上，將刀模固定在機(jī)器上模板，利用機(jī)器下壓提供的力量控制刀鋒將材料切斷。
展開 超級(jí)干貨，金屬材料成型種類及工藝流程
三、機(jī)械加工成型
機(jī)加工：是在在零件生產(chǎn)過程中，直接用刀具在毛坯上切除多余金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表面質(zhì)量等技術(shù)要求的加工過程。
常用機(jī)加工方法：
四、焊接成型
焊接：也稱作熔接,镕接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的制造工藝及技術(shù)。
焊接分類：
五、粉末冶金成型
粉末冶金：是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。
工藝基本流程：
優(yōu)點(diǎn)：
1、絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來(lái)制造。
2、節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。
3、不會(huì)給材料任何污染，有可能制取高純度的材料。
4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。
5、粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多的產(chǎn)品，能大大降低生產(chǎn)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(fèi)用相對(duì)來(lái)說要高出鑄造模具。
生產(chǎn)適用范圍：
粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、（關(guān)注“機(jī)械工程師”，絕對(duì)讓您受益匪淺）半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等。
六、金屬注射成型
MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡(jiǎn)稱。是將金屬粉末與其粘結(jié)劑的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行混合，然后將混合料進(jìn)行制粒再注射成形所需要的形狀。
展開 26種金屬成型工藝動(dòng)圖，搞了一輩子機(jī)械這次總算長(zhǎng)見識(shí)了！
選擇性激光熔融 在一個(gè)鋪滿金屬粉末的槽內(nèi)，計(jì)算機(jī)控制著一束大功率的二氧化碳激光選擇性地掃過金屬粉末表面。在激光所到之處，表層的金屬粉末完全熔融結(jié)合在一起，而沒有照到的地方依然保持著粉末狀態(tài)。整個(gè)過程都需要在一個(gè)充滿惰性氣體的密封艙內(nèi)進(jìn)行。
選擇性激光燒結(jié) 是SLS法采用紅外激光器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時(shí)，首先將粉末預(yù)熱到稍低于其熔點(diǎn)的溫度，然后在刮平棍子的作用下將粉末鋪平;激光束在計(jì)算機(jī)控制下根據(jù)分層截面信息進(jìn)行有選擇地?zé)Y(jié)，一層完成后再進(jìn)行下一層燒結(jié)，全部燒結(jié)完后去掉多余的粉末，則就可以得到一燒結(jié)好的零件。目前成熟的工藝材料為蠟粉及塑料粉，用金屬粉或陶瓷粉進(jìn)行燒結(jié)的工藝還在研究之中。
金屬沉積 與“擠奶油”式的熔融沉積有些相似，但噴出的是金屬粉末。噴嘴在噴出金屬粉末材料的同時(shí)，還會(huì)一并提供高功率激光以及惰性氣體保護(hù)。這樣不會(huì)受到金屬粉末箱尺寸的局限，能直接制造出更大體積的零部件，而且也很適合對(duì)局部破損的精密零件進(jìn)行修復(fù)。
輥軋成型 輥軋成型方法是使用一組連續(xù)機(jī)架來(lái)把不銹鋼軋成復(fù)雜形狀。輥?zhàn)拥捻樞蚴沁@樣設(shè)計(jì)的，即：每個(gè)機(jī)架的輥型可連續(xù)使金屬變形，直到獲得所需的最終形狀。如果部件的形狀復(fù)雜，最多可用三十六個(gè)機(jī)架，但形狀簡(jiǎn)單的部件，三、四個(gè)機(jī)架就可以了。
模鍛 是指在專用模鍛設(shè)備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產(chǎn)的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜生產(chǎn)率高。
模切 即下料工藝，將前制程成型后的薄膜定位在沖切模公模上，合模去除多余的材料，保留產(chǎn)品3D外形，與模具型腔相匹配。
模切制程-刀模 刀模下料工藝，將薄膜面板或線路定位在底板上，將刀模固定在機(jī)器上模板，利用機(jī)器下壓提供的力量控制刀鋒將材料切斷。
展開 獨(dú)特的“深拉+模壓成型”工藝，令金屬/塑料混合部件減重20%
為減輕金屬底盤部件的重量，一種高性能的生產(chǎn)工藝被開發(fā)出來(lái)。借助VESTAMELT? Hylink粘合劑，multiform工藝同時(shí)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料與金屬板材的成型與粘接，并使用作示范部件的縱、橫汽車控制臂減重約 20%。
混合材料部件中的金屬組件和塑料組件，通常是借助于摩擦或形狀擬合元件如螺釘、鉚釘?shù)榷贿B接在一起，或者是通過包覆成型和嵌件成型而連接在一起。現(xiàn)在一種新的生產(chǎn)工藝multiform，涵蓋了金屬板材的成型及長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（LFT）的成型，但其面臨的挑戰(zhàn)是，需要考慮加強(qiáng)肋以及纖維增強(qiáng)塑料的變壁厚分布，對(duì)此，采用諸如VESTAMELT? Hylink粘合劑技術(shù)進(jìn)行粘接，就顯得非常必要。
混合材料部件中的金屬組件和塑料組件，通常是借助于摩擦或形狀擬合元件如螺釘、鉚釘?shù)榷贿B接在一起，或者是通過包覆成型和嵌件成型而連接在一起。現(xiàn)在一種新的生產(chǎn)工藝multiform，涵蓋了金屬板材的成型及長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（LFT）的成型，但其面臨的挑戰(zhàn)是，需要考慮加強(qiáng)肋以及纖維增強(qiáng)塑料的變壁厚分布，對(duì)此，采用諸如VESTAMELT? Hylink粘合劑技術(shù)進(jìn)行粘接，就顯得非常必要。
為演示這項(xiàng)工藝，選用了德國(guó)一家知名汽車制造商的汽車后橋縱、橫向控制臂作為示范件，它們?cè)瓉?lái)由固體金屬制成，現(xiàn)在采用multiform工藝生產(chǎn)。在德國(guó)錫根大學(xué)X. Fang教授的指導(dǎo)下，研究人員對(duì)采用全新的FRP-金屬混合材料制成的部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、仿真/計(jì)算和測(cè)試。隨著這些工作以及后續(xù)工藝開發(fā)的完成，一種新的解決方案應(yīng)運(yùn)而生，它采用高強(qiáng)鋼板和長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料，同時(shí)采用VESTAMELT? Hylink粘合劑實(shí)現(xiàn)異種材料的粘接。出于示范的目的，在縱向控制臂的生產(chǎn)中，采用了含40%長(zhǎng)玻纖的聚酰胺6、聚酰胺610和聚酰胺12。
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機(jī)械知識(shí)：鑄、鍛、焊、軋、機(jī)加工及3D打印——各種金屬材料最全的成形工藝介紹
內(nèi)容提要：
本文主要介紹了幾種金屬成型工藝，包含鑄造（（1）砂型鑄造（2）熔模鑄造（3）壓力鑄造（4）低壓鑄造（5）離心鑄造（6）金屬型鑄造（7）真空壓鑄（8）擠壓鑄造（9）消失模鑄造（10）連續(xù)鑄造）、塑性成形（（1）鍛造（2）軋制（3）擠壓（4）拉拔（5）沖壓）、機(jī)加工、焊接、粉末冶金金屬注射成型金屬半固態(tài)成型3D打印
材料成形方法是零件設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是制造者們極度關(guān)心的問題，更是材料加工過程中的關(guān)鍵因素，今天就帶大家來(lái)看看金屬成形工藝。
▌ 鑄造
液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法，通常稱為金屬液態(tài)成形或鑄造。
工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件
工藝特點(diǎn)：
1、可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。
2、適應(yīng)性強(qiáng)，合金種類不受限制，鑄件大小幾乎不受限制。
3、材料來(lái)源廣，廢品可重熔，設(shè)備投資低。
4、廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動(dòng)條件差。
鑄造分類 ：
（1）砂型鑄造（sand casting）
砂型鑄造：在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)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(shù)特點(diǎn)：
1、適合于制成形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯；
2、適應(yīng)性廣，成本低；
3、對(duì)于某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。
應(yīng)用：汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件
（2）熔模鑄造(investmentcasting)
熔模鑄造：通常是指在易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無(wú)分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。
展開 【專業(yè)知識(shí)】鑄、鍛、焊、軋、機(jī)加工及3D打印——各種金屬材料最全的成形工藝介紹
內(nèi)容提要：
本文主要介紹了幾種金屬成型工藝，包含鑄造（（1）砂型鑄造（2）熔模鑄造（3）壓力鑄造（4）低壓鑄造（5）離心鑄造（6）金屬型鑄造（7）真空壓鑄（8）擠壓鑄造（9）消失模鑄造（10）連續(xù)鑄造）、 塑性成形（（1）鍛造（2）軋制（3）擠壓（4）拉拔（5）沖壓）、機(jī)加工、焊接、粉末冶金金屬注射成型金屬半固態(tài)成型3D打印
材料成形方法是零件設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是制造者們極度關(guān)心的問題，更是材料加工過程中的關(guān)鍵因素，今天就帶大家來(lái)看看金屬成形工藝。
▌ 鑄造
液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法，通常稱為金屬液態(tài)成形或鑄造。
工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件
工藝特點(diǎn)：
1、可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。
2、適應(yīng)性強(qiáng)，合金種類不受限制，鑄件大小幾乎不受限制。
3、材料來(lái)源廣，廢品可重熔，設(shè)備投資低。
4、廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動(dòng)條件差。
鑄造分類 ：
（1）砂型鑄造（sand casting）
砂型鑄造：在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。
展開 金屬粉末射出成型(MIM)
記得當(dāng)時(shí)MIM 工藝仍舊采用美/ 日的蠟基系統(tǒng)為主的喂料技術(shù)，在業(yè)務(wù)上初步接觸的手機(jī)雙雄是大家耳熟能詳?shù)姆姨m諾基亞(NOKIA) 和美國(guó)摩托羅拉(MOTOROLA)，都已經(jīng)開始使用MIM 件，因此我開始學(xué)習(xí)到如何和電子產(chǎn)品機(jī)構(gòu)料的工程師溝通產(chǎn)品制造的問題。一直到了2012 年成銘的MIM 工廠搬遷南下到東莞長(zhǎng)安（東莞成銘電子），目的是承接智慧型手機(jī)大廠的訂單，雙雄已經(jīng)變成加拿大黑莓(BLACKBERRY) 機(jī)以及首次將成銘電子納入AVL 的美國(guó)蘋果公司(APPLE Inc.)，它們大量采用MIM 制品作為智能手機(jī)的關(guān)鍵機(jī)構(gòu)零組件。其實(shí)，早在我出生之前十年（1972 年），MIM 工藝便已經(jīng)在美國(guó)申請(qǐng)了發(fā)明專利，申請(qǐng)者是美國(guó)Parmar Tech. 公司（目前該公司仍存在），該發(fā)明講述以MIM 工藝制作鈮合金作為火箭推進(jìn)器的后燃?xì)鈬娮欤捎诓牧夏透邷亍①|(zhì)地硬且難以成型，以MIM 工藝成功的完成大量制造的任務(wù)，在2011 年起由于手機(jī)與智能手機(jī)的剛需，MIM 工藝才在誕生至少近40 年才得以出頭天。目前在網(wǎng)上已經(jīng)有大量的資料說明MIM 工藝的程序，不過我認(rèn)為邱博修改的歐洲EPMA 的流程圖更為清楚和傳神，如圖1 所示。
圖1：由邱博士修改自EPMA 的MIM 工藝流程圖
其中，主力成型設(shè)備是ACMT 協(xié)會(huì)和ASM 雜志經(jīng)常提及的射出成型機(jī)（射出機(jī)、注塑機(jī)或稱啤機(jī)，早年廣東白話的稱呼）。雖然射出成型是在1945 年二戰(zhàn)之后才開始大量的流行，但因?yàn)樗苣z原料的進(jìn)度使射出技術(shù)也日新月異的推進(jìn)，而金屬射出成型自然是藉由射出技術(shù)所擴(kuò)展的，因此了解金屬粉末、高分子聚合物的性質(zhì)就變得非常重要，正好我在學(xué)生生涯的學(xué)習(xí)都派上用場(chǎng)。
展開 金屬粉末射出成型(MIM)
圖1：由邱博士修改自EPMA的MIM工藝流程圖
其中，主力成型設(shè)備是ACMT協(xié)會(huì)和ASM雜志經(jīng)常提及的射出成型機(jī)（射出機(jī)、注塑機(jī)或稱啤機(jī)，早年廣東白話的稱呼）。雖然射出成型是在1945年二戰(zhàn)之后才開始大量的流行，但因?yàn)樗苣z原料的進(jìn)度使射出技術(shù)也日新月異的推進(jìn)，而金屬射出成型自然是藉由射出技術(shù)所擴(kuò)展的，因此了解金屬粉末、高分子聚合物的性質(zhì)就變得非常重要，正好我在學(xué)生生涯的學(xué)習(xí)都派上用場(chǎng)。
兩個(gè)靈魂──喂料與模具
MIM最重要的兩個(gè)靈魂在于喂料與模具，而靈魂的連接器就是射出成型機(jī)，這是近五年與邱博到處當(dāng)顧問服務(wù)客戶所得到的重要說法，如下說明。
喂料(Feedstock)
喂料是由金屬粉末（固體顆粒）與黏結(jié)劑（高分子聚合物），這是MIM工藝采用和塑膠射出工藝一樣的方式，利用砲筒的加熱以溫度改變高分子聚合物的相由固轉(zhuǎn)液的特性，且此時(shí)液相的黏結(jié)劑有足夠的黏度能夠攜帶金屬粉末固體均勻的流動(dòng)并填充到模具的模穴中，來(lái)獲得設(shè)計(jì)過形狀的生坯，最終通過脫脂和燒結(jié)獲得金屬的零件。因此，金屬粉末的粒度分布、形狀和面貌與黏結(jié)劑成分的比例設(shè)計(jì)有絕對(duì)的關(guān)系。
表1與表2顯示MIM的金屬粉末、黏結(jié)劑與喂料組成應(yīng)該注意的參數(shù)和判斷機(jī)制，以確保獲得最終產(chǎn)品的質(zhì)量控制。由于一般的MIM工廠不一定有這么多的精密儀器，最好在采購(gòu)物料時(shí)能夠要求供應(yīng)商提供必要且實(shí)時(shí)性的報(bào)告（切勿使用過時(shí)的報(bào)告，批量間的差異會(huì)導(dǎo)致制程控制的不定性），并且自己廠內(nèi)至少要有幾樣檢測(cè)儀器，才能確保MIM喂料的質(zhì)量。
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