金属的加工方法有哪些:按成型方式划分

金属的加工方法有哪些,主流分为去除材料加工、添加材料加工、塑性成型加工、连接加工、表面改性加工五大类,去除材料加工适合精度要求高、小批量的金属零件,塑性成型加工适合大批量毛坯生产,增材加工适合结构复杂、内腔多的异形件,连接加工用于多块金属拼合装配,表面改性加工只改变表层性能不改动基体外形;其中去除材料里的车铣磨受GB/T1800.2-2009公差标准约束,可稳定达到IT5至IT12级精度,塑性成型加工不适合脆性高、延展性差的铸铁类金属,强行施压会出现开裂报废。

金属的去除材料加工

去除材料加工也叫切削加工,依靠刀具或者磨具切除多余金属基材,得到预设尺寸外形。你用车床旋转工件配合车刀切削外圆、内孔与端面,铣床依靠刀具旋转加工平面、槽体与异形轮廓,磨床利用砂轮微切削作用做精加工,抛光、线切割、电火花也归到这一类。线切割适合薄板、窄缝以及硬质合金这类难切削材料,电火花可以加工硬度很高的淬火钢,但是加工速度偏慢,加工成本更高。

精度可控。

金属的塑性成型加工

塑性成型加工依靠外力改变金属坯料形状,不切除材料,依靠金属本身塑性变形完成成型。锻造分为热锻和冷锻,热锻在再结晶温度以上作业,降低变形阻力,适合大型承重毛坯,冷锻常温加工,成品表面质量更好,尺寸偏差更小。冲压多用于薄板金属,依靠模具冲裁、折弯、拉深,管材可以用挤压、旋压成型,这类加工产能高,单件成本偏低,模具前期投入金额大,小批量生产并不划算。

金属的增材加工

增材加工也就是常说的3D打印,逐层堆积金属粉末或者金属丝材成型零件。选择性激光熔化使用激光熔化金属粉末,成型件致密度较高,力学性能接近锻件,适合内部带有复杂流道、点阵结构的航空、模具零件。电弧增材采用焊丝熔融堆积,成型效率更高,零件尺寸上限更大,但是表面粗糙,后续一般要搭配切削精加工。该方法原材料单价偏高,不适合结构简单、大批量标准件生产。

金属的连接加工

连接加工用来把多块金属构件结合成整体,分为可拆卸连接和不可拆卸连接。焊接属于不可拆卸连接,电弧焊应用范围广,激光焊热影响区域小,工件变形幅度低;螺栓、铆钉属于可拆卸连接,方便后期拆解检修。异种金属焊接容易生成脆性中间层,接头强度会下降,选型时优先选用适配的填充材料。

金属的表面改性加工

表面改性加工只处理金属表层,基体尺寸大体不变,目标提升耐磨、耐腐蚀、抗氧化能力。淬火、渗碳、氮化属于热处理改性,电镀、喷涂在表面覆盖一层异质材料,喷丸强化依靠高速弹丸冲击表层,引入残余压应力,降低疲劳开裂概率。这类加工无法修复内部缺陷,基体本身存在裂纹的工件,做完表面处理依旧容易失效。

加工类别成型逻辑适合场景短板
切削加工切除多余材料高精度零件,中小批量材料损耗较多
塑性成型外力形变,无材料切除大批量毛坯,延展性金属脆性金属难以加工
金属增材逐层堆积原材料复杂内腔异形件原料贵,效率偏低
连接加工多构件拼合固定大型组合结构件异种金属接头易弱化
表面改性表层性能调整耐磨防腐需求件不能改善基体缺陷

同一零件可以组合多种金属加工方法,例如先锻造出毛坯,再铣削精加工外形,最后做氮化处理提升表面耐磨能力。单一加工方式很难同时满足低成本、高速度、超高精度与复杂结构全部要求,你要根据零件批量、材料种类、公差指标和使用工况搭配方案。

厚度小于0.1毫米的超薄金属箔,常规铣削、锻造都会造成材料撕裂,优先选用化学蚀刻工艺。

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