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了解什么是金屬加工,有哪些種類以及如何選擇的要點

發布日期: 2023-09-12

金屬是機器制造中與塑料并列的常用材料。很多機器零件都是加工金屬制作的。這次將介紹金屬加工的種類、產品示例以及加工法選擇上的要點等。

金屬是機械加工中與塑料并列的做常用的材料。

 

何為金屬加工?

金屬加工是指將金屬作為材料加工成產品的加工總稱。

金屬加工是指將金屬作為材料加工成產品的加工總稱。金屬加工有很多種類,其分類方法也各種各樣?;贘IS的分類法,如下圖所示總結了代表性的加工方法。

金屬加工有很多種類,基于JIS的分類法,如圖所示總結了代表性的加工方法。

金屬加工有很多種類,基于JIS的分類法,如圖所示總結了代表性的加工方法。

 

金屬加工大致分類為“成形的金屬加工”和“改變性質的金屬加工”。前者是對板材、棒材、熔融的金屬等進行加工來制作出產品的形狀的方法。后者是通過對金屬實施熱、化學處理來提高硬度從而防銹的加工方法。

 

金屬加工的種類和分類

在機械加工時,要了解金屬的各種加工法及其各自的特征

讓我們看看金屬的各種加工法及其各自的特征。

 

成形的金屬加工

制作金屬的形狀的方法大致分為以下4種。

? 機械加工
? 塑性加工
? 鑄造
? 其他

依次介紹各加工和特征。

1. 機械加工

機械加工有切削加工、磨削加工以及特殊加工這三種加工方法。

o 切削加工

它是一種通過使用刀片狀工具從工件上切削并去除不需要的部分來制作形狀的加工方法。它是最常用的方法,因為它可以加工廣泛的材料,精度和成本之間的平衡良好,并且通用性高。用車床、銑床和加工中心、鉆床等進行的加工是代表性的。
車床用卡盤抓取工件并旋轉,用刀具與其接觸,對其進行切削。能夠進行圓柱面加工和螺紋切割。
銑床和加工中心是將工件固定在工作臺上,并用一種名為旋轉銑刀的刀具進行切削。
鉆孔機是將工件固定在工作臺上,并使用鉆頭或絲錐等刀具進行開孔和攻絲加工。
它用于廣泛的產品中,因為它與車床加工和銑削加工都是很常見的加工方法。在我們的日常生活中,家用電器和汽車的零件等都使用它。

o 磨削加工

這是一種使用砂輪從工件上切削和去除不需要的部分的加工方法。它類似于切削加工,但可以得到更高的精度,因為它是用砂輪切削的。相反,單位時間可切削的量很小,既費錢又費時。 出于這個原因,大多數形狀都是通過切削加工來制成,而磨削通常只在需要精度的地方進行。
使用外圓磨床和平面磨床進行加工是典型的。外圓磨床可以加工圓柱面,平面磨床可以加工平面,以提高平面度、圓柱度和表面粗糙度。
用于需要精密表面的地方,如汽車零件和機床的滑動零件等。

o 特殊加工

既非切削加工又非磨削加工的機械加工歸類為特殊加工。有各種種類,代表性的有電火花加工和激光加工。
電火花加工是在工件與電極之間施加電壓,使之放電,用所產生的熱熔融材料,進行成形的方法。電極使用形狀與加工形狀相同的石墨電極或電極絲。其特征在于能夠進行高精度且微小的加工,即使是切削加工中難以加工的過硬的難切削材料也能加工。
激光加工是將高能的激光照射工件,用所產生的熱熔融材料,使之蒸發而成形的方法。其特征在于能夠進行微小且精密的加工。
電火花加工被用于雕刻模具的型腔,精密切割薄板、鍵槽。
激光加工被用于精密切割薄板或開微小的孔。

2. 塑性加工

塑性加工除了沖壓加工和鍛造,還有滾軋。

o 沖壓加工

是以較大的力將刀具、模具按壓于板狀的工件進行切割或者配合模具進行成形的加工法。
使用剪切機、沖壓機、轉塔沖床等。能夠精密成形板材,還能用于各種產品。鈑金加工也歸類為廣義的沖壓加工。
廣泛用于使用板材制造的車體外板、家電產品等。

o 鍛造

是用較大的力將錘、模具按壓或碰撞工件來配合模具進行成形的加工法。為了易于變形,多對工件進行預加熱,按照溫度分類為熱鍛、溫鍛、冷鍛。此外還能按照是否有產品形狀的模具進行分類,有模具的叫做模具鍛造,沒有模具的叫做自由鍛造。
前者使用氣錘、液壓沖壓機,后者使用曲柄壓力機等。
利用賦予工件強度的特征,用于發動機零件、扳手等耐受力量的產品。

o 滾軋

這是將名為沖模的工具按壓于圓筒狀的工件使之變形來成形為沖模外周的形狀的加工法。因一邊旋轉、翻轉工件一邊成形,因此得名。常用于外螺紋加工等。
在home center可以看到的螺栓等螺釘類為主要產品。

3. 鑄造

是在爐子里熔化原材料金屬,倒入具有產品形狀的型腔(腔室)的鑄模中,在其中固化制作產品的加工法。多用于復雜形狀產品的大量生產。古代是使用沙子模具的砂型鑄造,而現在還有使用模具的低壓鑄造、壓鑄等。
用于制作發動機零件、機床的基座、馬達的零件等。

4. 其他

還有不在大框架內的加工方法。粉末冶金、金屬3D打印機是較新的加工方法,能夠加工復雜的形狀和以往的加工方法無法加工的形狀。

o 粉末冶金

這是將原材料的金屬粉末在對產品成形的模具中壓實,用爐子加熱,使顆粒彼此結合來制作產品的加工法。該方法使用機會較少,但能夠制作其他方法無法制作的具有特殊性質的產品。
用于制作不太受力的齒輪、無需供油的特殊軸承等。

o 金屬3D打印機

這是階段性地堆積作為產品所需的部分的材料來制作最終形狀的加工法,近年來備受關注。因為刀具路徑的必要性、形狀的限制等較小,因此也能制作以往的加工法無法完成的具有特殊形狀的產品等。以往,都用于快速試產品等,但也用于少量且高附加值的量產品。
這種加工法歷史還比較短,但被用于制作噴氣發動機的葉片、高級車的制動器零件等。

 

改變性質的金屬加工

改變金屬的性質的加工方法有熱處理和表面處理。

1. 熱處理

金屬的一大特征是通過熱處理改變內部組織,激發各種特性。
最廣為人知的熱處理是淬火、回火。有不少人見過在制作日本刀的過程中,將燒得紅彤彤的刀迅速浸入水中的場景。這就叫做淬火,是使鋼變硬的熱處理。但是,僅是硬化,會出現不耐沖擊的缺點。刀也不例外,如果僅是進行淬火,在受到沖擊時,會像玻璃那樣開裂。因此,為了使之具備適度的韌性,還要進行回火處理。由此能夠制作兼具強度和高韌性的刀。
正火是使金屬組織均一化并提高機械性質的方法,是在對工件進行加工前實施的熱處理。
退火是盡量軟化金屬的方法,在切削加工前進行或在某種程度的塑性加工后,在進一步進行加工之前進行。

滲碳淬火是淬火的一種,是通過使碳浸透鋼的表面來部分硬化的方法。在齒輪的齒部、動力傳遞軸等希望局部強化的情況下,與滲碳用鋼配套使用。以使用鋼、鋁制作的產品為中心,被廣泛用于汽車零件、飛機零件等。

2. 表面處理

表面處理的代表性方法有電鍍和化成處理。

o 電鍍

是用極薄的金屬膜覆蓋金屬表面的處理。具有防止生銹、實現美觀、硬化表面等各種功能。一般多使用鎳、鉻合金、鋅等。為一般的表面處理,被廣泛用于家庭用品、汽車零件等。

o 化成處理

與電鍍不同,是通過化學處理改變金屬的表面性質使之具有各種功能的方法。
磷酸鹽皮膜處理是被廣泛使用的方法,被用于防止生銹和噴涂的基底。
鉻酸鹽光澤處理也是被廣泛用于螺絲等的方法,通過在鍍鋅上實施,能夠防止生銹。
用于汽車、建設機械等關于使用環境生銹要求嚴格的的零件。

 

選擇金屬加工時的要點

在機械加工時,要了解選擇金屬加工時的要點

選擇金屬加工時,請注意以下要點。

? 充分理解各加工法的特征

金屬加工有各種種類,哪一種都有擅長、不擅長的特征。

形狀的自由度 精度 成本 時間 量產性 強度
切削加工
磨削加工
特殊加工 ? ?
沖壓加工
鍛造
滾軋
鑄造
粉末冶金
3D打印機 ?

在加工成相同的尺寸、特性的情況下,根據其選擇方法不同,成本、時間存在較大差異。事先了解各加工法的擅長和不擅長的方面,在進行選擇時會很方便。

? 要了解能夠選擇怎樣的加工法

這一點往往容易被忽略,但即使知道最佳的加工法,有時也有自社工廠無法加工,或者使用計劃排滿而無法使用等。在實施金屬加工時,自己事先了解能夠選擇怎樣的加工法,掌握選項也至關重要。

? 嘗試調查過去的事例

雖然也取決于產品,但也常有過去曾用金屬加工制作過相似的零件的情況。此時最好查找記錄,確認是以怎樣的工序制作的。

? 與熟知的人討論

自己調查也至關重要,最有效的是與熟知的人、了解情況的人討論。生產技術部、制造部的人都是產品制造的專家,應該會從各種條件中告知我們最佳的方法。而且在實際制作時,最好請其演示加工。自己親眼看到加工是很好的學習,百聞不如一見。

 

總結

金屬加工有各種方法。
有改變金屬的形狀的機械加工、塑性加工、鑄造以及其他方法。改變金屬的性質的熱處理、表面加工等,根據用途和目的區分使用。
米思米meviy能夠進行金屬加工件的即時報價和加工。其特點是,即使是米思米不經銷的圖紙加工品,只需將 3D CAD 數據上傳到 meviy,即可立即報價。如果有米思米帳戶,現在就可以立即獲得免費報價。

 

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