前段時間，在和金屬組同事（審核員）聊天的時候，談到為什么塑料粒子為什么不像金屬那樣特別注重材質(zhì)里化學(xué)成分的要求，比如C、Si、Mn、S、P（碳硅錳硫磷）的含量。

    老實(shí)說，小唐老師一開始有點(diǎn)懵！

What?! 還有這種操作？

    后來請教了多位大牛（文末有致謝）后，才有了新的認(rèn)識。

    金屬一般由晶體組成，而晶體中的主要成分為金屬原子，通過金屬鍵相結(jié)合。

    從上圖可以看出，本來大家相互結(jié)合在一起挺好的，如果有雜質(zhì)，上面提到的那些碳硅錳硫磷，就會對這些本來結(jié)合得很好的原子造成影響（不一定是消極影響哦）。

    有朋友可能要問了？到底是什么影響呀！

    這里面就涉及位錯理論了。

    金屬材料一般既要求強(qiáng)度高，又要求韌性好。其實(shí)這兩者是一組矛盾。

    而金屬的變形（韌性），需要有位錯的運(yùn)動（位錯是晶體結(jié)構(gòu)中的一種特殊結(jié)構(gòu)）。

    在金屬受力變形時（如加工時），雜質(zhì)，化合物，甚至由它們構(gòu)成的第二相，都不同程度地影響位錯的運(yùn)動，最終影響了變形。其結(jié)果是金屬得到強(qiáng)化，或者產(chǎn)生脆化。強(qiáng)化是我們想要的，脆化呢？則是斷裂的起因！

    所以，金屬材料特別關(guān)注其化學(xué)成分的變化。

    那么塑料粒子呢？

    塑料粒子從微觀上看，其實(shí)是由高分子組成的。

    啥叫高分子？就是像上面這樣的鏈狀結(jié)構(gòu)，是千百個原子以共價鍵相互連接而成的像“繩”一樣的結(jié)構(gòu)，在實(shí)際情況下，這些“繩”可遠(yuǎn)沒有這么規(guī)則，它們有長有短，或扭或彎，剪不斷，理還亂。

    在這種結(jié)構(gòu)下，哪怕有少許雜質(zhì)元素，其實(shí)對于整個高分子（塑料）性能，影響也不會很大，所以，塑料對于化學(xué)成分的要求不高，更加看重于這團(tuán)亂麻呈現(xiàn)出來外在性能，比如流動性能（熔融指數(shù)）、熱學(xué)性能（TG/DSC）等。

    為什么談這么多理論知識？因為考慮到能看到這篇文章的很多朋友都是某一領(lǐng)域的專家，但在一個領(lǐng)域（比如非金屬）鉆的太深，反而會對其他領(lǐng)域（比如金屬）了解不夠，所以給大家簡單科普一下。

    這里做個說明，金屬成型工藝，小唐老師接觸的確實(shí)不多（主要在分供方審核時接觸），所以嚴(yán)格意義上講，小唐老師只是個加了些自己理解的搬運(yùn)工。

    科普完了，我們來上今天的正餐吧！

    我們先來看看鑄造，從定義上看，鑄造是將加熱到液態(tài)的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，也稱為金屬液態(tài)成形。

    不過要是細(xì)分的話，種類很多（如下圖）。

砂型鑄造

    砂型鑄造是指在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法（是不是感覺像廢話），其基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)劑。

    需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型(模樣，上圖中深黃色部分)，然后在模樣周末填滿砂子，開箱取出模樣以后砂子形成鑄模。 

    為了在澆鑄金屬之前取出模型，鑄模應(yīng)做成兩個或兩個以上部分，在鑄模制作過程中，必須留出向鑄模內(nèi)澆鑄金屬的孔和排氣孔，合成澆注系統(tǒng)。

    鑄模澆注金屬液體以后保持適當(dāng)時間，一直到金屬凝固。 取出零件后，鑄模被毀，下一次要做的話還得制作新鑄模。

熔模鑄造

    熔模鑄造又稱失蠟鑄造：通常是指將易熔材料（如蠟）制成蠟?zāi)?/strong>，在蠟?zāi)１砻姘踩舾蓪幽突鸩牧现瞥尚蜌ぃ?strong>泥模），泥模晾干后，在焙燒成陶模。一經(jīng)焙燒，蠟?zāi)Ｈ咳刍魇?，只剩陶?！?/p>

    一般制泥模時就留下了澆注口，再從澆注口灌入金屬熔液，冷卻后，所需的零件形狀就制成了。

    實(shí)際生產(chǎn)過程中，工序的步驟要復(fù)雜的多，如上圖，下面是幾張關(guān)鍵工藝步驟的動圖。

制作泥模

陶模中澆注金屬溶液

冷卻后，去除陶模

壓力鑄造

    該工藝指利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔內(nèi)，在壓力作用下，冷卻凝固而形成鑄件。

    該工藝有高壓和高速充填兩大特點(diǎn)。常用的壓射比壓是從幾千至幾萬kPa，充填速度在10~50m/s，充填時間一般在0.01~0.2s范圍內(nèi)。

低壓鑄造

    既然講到“低壓”，其壓力比上面提到的壓力鑄造要小上許多，指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.15MPa)作用下（一般在氣體作用下）充填鑄型，并在壓力下結(jié)晶以形成鑄件的方法.。

    該工藝大多采用底注式充型，金屬液充型平穩(wěn)，無飛濺現(xiàn)象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的沖刷，提高了鑄件的合格率，另外，由于在壓力下結(jié)晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表面光潔，力學(xué)性能較高，對于大薄壁件的鑄造尤為有利。

離心鑄造

    離心鑄造的離心就像滾筒洗衣機(jī)甩干衣服一樣，是將金屬液體金屬注入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型內(nèi)，使金屬液在離心力的作用下充滿鑄型和形成鑄件。

注意，輥筒在轉(zhuǎn)動哦

    離心鑄造多用于生產(chǎn)鑄管，金屬利用率高，在生產(chǎn)中空鑄件時可不使用型芯，不過不大適合生產(chǎn)異形鑄件，且內(nèi)徑尺寸不精確，內(nèi)孔表面較為粗糙。

金屬型鑄造

    金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，在重力作用下獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成，鑄型可以反復(fù)使用多次。

    金屬型鑄造從中文名字看會有些難理解，其英文相對簡單一些，是gravity die casting（重力壓鑄），當(dāng)然，要想更好地了解金屬型鑄造，需要與砂型鑄造對比著來了解。

    由于不像沙型鑄造那樣，每一個鑄模都可以毀掉，所以金屬型鑄造在零件重量和形狀方面還有一定的限制，另外，壁厚也有限制，較小的鑄件壁厚無法鑄出。

真空鑄造

    真空鑄造中的“真空”講的是鑄造環(huán)境，金屬在真空室中進(jìn)行熔煉、澆注和結(jié)晶的鑄造過程?？梢允菇饘僦械臍怏w含量減到最少，可以防止金屬氧化。

抽真空，前面都是硬梆梆的金屬，來個能吃的！

    真空鑄造主要用來生產(chǎn)要求很高的特殊合金鋼鑄件和極易氧化的鈦合金鑄件等。

擠壓鑄造

    擠壓鑄造是指對定量澆入鑄型型腔中的液態(tài)金屬施加較大的機(jī)械壓力，使其成形、結(jié)晶、凝固，而獲得鑄件的一種工藝。

   如上圖，具體過程為：先是將熔融態(tài)金屬或半固態(tài)合金注入敞口模具中，隨后閉合模具，以產(chǎn)生充填流動，到達(dá)制件外部形狀，接著施以高壓，使已凝固的金屬產(chǎn)生塑性變形，未凝固金屬承受等靜壓，同時發(fā)生高壓凝固，最后獲得制件。

    它是介于鑄造和鍛造之間的一種工藝，故亦稱之為“液態(tài)模鍛”，兼有兩者的一些優(yōu)點(diǎn)。

消失模鑄造

    又稱實(shí)型鑄造，將泡沫塑料制成的模樣，置入砂箱內(nèi)填入造型材料后夯實(shí)， 模樣不取出構(gòu)成一個沒有型腔的實(shí)體鑄型，當(dāng)金屬液澆入鑄型時，泡沫塑料模在高溫金屬 液的作用下迅速氣化、燃燒而消失，金屬液取代了原來泡沫塑料模樣所占據(jù)的位置，冷卻 凝固成與模樣形狀相同的實(shí)型鑄件。

    再給大家看看動態(tài)的圖片。

連續(xù)鑄造

    連續(xù)鑄造較為先進(jìn)，是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結(jié)晶器的特殊金屬裝置中，凝固（結(jié)殼）了的鑄件，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

    鑄造談完了，我們再來看看其他的金屬成型工藝。

鍛造

    在擠壓鑄造里我們提到了鍛造，我們這就來認(rèn)識一下它。鍛造的關(guān)鍵詞在“鍛”，小唐老師去查了下字典，鍛的就是錘擊的意思。

    是一種利用鍛壓機(jī)械對金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

    鍛造能消除金屬在冶煉過程中產(chǎn)生的鑄態(tài)疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，同時由于保存了完整的金屬流線，鍛件的機(jī)械性能一般優(yōu)于同樣材料的鑄件。

模鍛

    模鍛全稱為模型鍛造，將加熱后的坯料放置在固定于模鍛設(shè)備上的鍛模內(nèi)鍛造成形的。 

    根據(jù)設(shè)備不同，模鍛分為錘上模鍛，曲柄壓力機(jī)模鍛，平鍛機(jī)模鍛，摩擦壓力機(jī)模鍛等。

軋制

    又稱壓延，將金屬錠通過一對滾輪來為之賦形的過程（與上一期談到的非金屬壓延很類似）。

    如果壓延時，金屬的溫度超過其再結(jié)晶溫度，那么這個過程被稱為“熱軋”，否則稱為“冷軋”。

沖壓

    汽車上有非常多的沖壓件。該工藝是靠壓力機(jī)和模具對板材、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。

沖壓、拉伸、折彎

連續(xù)沖壓模

車削加工

    就是在車床上，利用工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和刀具的直線運(yùn)動或曲線運(yùn)動來改變毛坯的形狀和尺寸，把它加工成符合圖紙的要求。

    車削適于加工回轉(zhuǎn)表面，大部分具有回轉(zhuǎn)表面的工件都可以用車削方法加工，如內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、溝槽、螺紋和回轉(zhuǎn)成形面等。

銑削加工

    銑削是將毛坯固定，用高速旋轉(zhuǎn)的銑刀在毛坯上走刀，切出需要的形狀和特征。

    傳統(tǒng)銑削較多地用于銑輪廓和槽等簡單外形特征。數(shù)控銑床可以進(jìn)行復(fù)雜外形和特征的加工。

    和車削不同之處在于銑削加工中刀具在主軸驅(qū)動下高速旋轉(zhuǎn)，而被加工工件處于相對靜止。而車削用來加工回轉(zhuǎn)體零件，把零件通過三抓卡盤夾在機(jī)床主軸上，并高速旋轉(zhuǎn)，然后用車刀按照回轉(zhuǎn)體的母線走刀，切出產(chǎn)品外型來。

刨削加工

    刨削加工是用刨刀對工件作水平相對直線往復(fù)運(yùn)動的切削加工方法，主要用于零件的外形加工。

    刨削加工的生產(chǎn)效率比較低，因為是它的切削是非連續(xù)性的，刀具在切割的過程中容易發(fā)生較大的不穩(wěn)定性導(dǎo)致加工過程出現(xiàn)振動和沖擊，容易導(dǎo)致零件的損壞。在大量的生產(chǎn)過程中應(yīng)用相對比較少。

磨削加工

    利用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪等磨具加工工件表面的切削加工。

    磨削用于加工各種工件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面和平面,以及螺紋、齒輪和花鍵等特殊、復(fù)雜的成形表面。

    磨床能加工硬度較高的材料，如淬硬鋼、硬質(zhì)合金等；也能加工脆性材料，如玻璃、花崗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能進(jìn)行高效率的磨削，如強(qiáng)力磨削等。

拉拔

    拉拔（drawing），是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?？字欣觯垣@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。

拉拔過程拉拔油比較關(guān)鍵，能有效減少工件與模具的摩擦，降低磨損，具有強(qiáng)韌的油膜，減少劃痕、劃傷、燒結(jié)焊合、破裂等缺陷的發(fā)生。

模切

    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。

    至于一些高大上的，比如金屬沉積、激光燒結(jié)，由于并不常見，這里就不介紹啦。

    以上就是今天的全部內(nèi)容，感謝你的閱讀。

    本文的完成得到了北京有色金屬研究總院的林教授和我們金屬大牛涂博士的指點(diǎn)，在此感謝。