金属加工：种类、产品示例与加工法选择要点全解析 广西市场监管局抽查燃油清净增效剂产品22批次 不合格1批次

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金属加工：种类、产品示例与加工法选择要点全解析

金属是机械制造中除了塑料之外最常用的材料，许多机械零件都是通过加工金属制成的。本文将介绍金属加工的种类、产品实例以及选择加工方法的要点。

什么是金属加工？

金属加工是将金属加工成产品的总称。金属加工的种类很多，分类方法也各有不同。根据JIS的分类方法，下图总结了典型的加工方法。

金属加工大致可分为“成形金属加工”与“改型金属加工”，前者是加工板材、棒材、熔融金属等，制作成产品形状的方法，后者是通过施加热或化学处理来增加金属硬度，防止生锈的加工方法。

金属加工的种类和分类

让我们来看看加工金属的各种方法及其各自的特点。

金属成型加工

金属成型主要有四种方法。

? 机械加工

? 塑料加工

? 选角

? 其他

每个流程和特性都会依次介绍。

1.机械加工

加工方法有切削加工、磨削加工和特殊加工三种。

切割

用类似刀片的工具将工件上不需要的部分切除，形成形状的加工方法。由于可加工的材料范围广，精度和成本之间的平衡性好，通用性强，因此是最常用的方法。代表性的加工方法是用车床、铣床、加工中心、钻床等进行加工。

车床用卡盘抓取工件并旋转，刀具接触进行切削，可进行圆柱面加工，也可进行螺纹切削。

铣床和加工中心将工件固定在工作台上，并使用称为旋转铣刀的工具进行切削。

钻床将工件固定在工作台上，利用钻头或丝锥等工具进行开孔、攻丝作业。

它是与车床加工、铣床加工并列的通用加工方法，因此用途广泛。在日常生活中，它用于家电、汽车等零部件。

研磨

这是一种使用砂轮切割并去除工件上不需要的部分的加工方法。它类似于切削，但由于是用砂轮切削，因此可以实现更高的精度。相反，单位时间内可以切削的量较少，既昂贵又费时。为此，大多数形状都是通过切削制成的，通常只在需要精度的地方进行磨削。

一般使用外圆磨床和平面磨床进行加工，外圆磨床可加工圆柱面，平面磨床可加工平面，以提高平面度、圆柱度、表面粗糙度。

用于需要精密表面的地方，例如汽车部件和机床的滑动部件。

特殊加工

除切削或磨削以外的机械加工都属于特殊加工，其种类繁多，典型的有放电加工和激光加工。

电火花加工是在工件与电极之间施加电压，使材料放电，利用产生的热熔体使材料成形的方法。电极采用与加工形状相同的石墨电极或电极丝。其特点是能够进行高精度、微加工，即使是切削加工中难以加工的难加工材料也能加工。

激光加工是利用高能量的激光照射工件，利用产生的热量使材料熔化并蒸发形成形状的方法。其特点是可以进行微细、精密的加工。

电火花加工用于雕刻模具型腔以及精确切割薄板和键槽。

激光加工用于精确切割薄板或创建微小的孔。

2.塑料加工

塑性加工除冲压、锻造外，还包括轧制。

冲压

这是利用较大的力量将刀具和模具压向板状工件，用模具进行切削或成形的加工方法。

剪板机、冲压机、转塔冲床等可用于对板材进行精确成形，可用于多种产品。钣金加工也归类为广义的冲压工艺。

广泛应用于板材制成的车身覆盖件、家电产品等。

锻造

是用较大的力，用锤子和模具挤压或碰撞工件，使之成形的加工方法。为便于变形，常将工件预热，按温度分为热锻、温锻、冷锻。另外，还可按有无产品形状的模具来分类，有模具的叫模锻，没有模具的叫自由锻。

前者采用空气锤、液压机，后者采用曲柄压力机等。

利用其对工件赋予强度的特性，用于发动机部件、扳手等需要承受强力的产品。

滚动

用称为模具的工具按压圆柱形工件，使工件变形，形成模具外周形状的加工方法。因工件在旋转和车削的同时进行成形而得名。多用于外螺纹加工等。

主要产品为螺栓等家庭常见的螺丝类产品。

3. 选角

是将原料金属在炉中熔化，倒入具有产品形状的型腔（空腔）的模具中，使其凝固，制成产品的加工方法。它经常用于大量生产形状复杂的产品。古代使用砂型的砂型铸造，现在有使用模具的低压铸造和压铸。

用于制造发动机零件、机床底座、电机部件等。

4. 其他

还有不在大框架内的加工方法，粉末冶金、金属3D打印机等都是较新的加工方法，可以加工出以前加工方法无法加工的复杂形状和形态。

粉末冶金

将原料金属粉末在成型品模具中压制成型，在炉中加热，使粒子结合而制成产品的加工方法。这种方法很少使用，但可以生产出其他方法无法制造的特殊性能的产品。

用于制造不受太大应力的齿轮、不需要供油的特种轴承等。

金属 3D 打印机

这种逐渐积累产品所需材料直至形成最终形状的加工方法近年来备受关注。由于对刀具路径和形状限制的要求较小，因此还可以制造出以前加工方法无法完成的特殊形状的产品。过去它被用于快速试制产品，但现在也用于小批量高附加值产品。

这种加工方法的历史相对较短，但被用于制造喷气发动机叶片、豪华汽车的刹车部件等。

改变自然的金属加工

改变金属性能的加工方法有热处理、表面处理。

1.热处理

金属的主要特性之一是热处理可以改变其内部结构并激发各种性能。

最广为人知的热处理就是淬火和回火。日本刀在制作时，将烧红的刀迅速浸入水中，这样的场景很多人都见过。这叫做淬火，是使钢材变硬的热处理。但是，单纯的淬火，会产生无法承受冲击的缺点。刀剑也不例外，如果单纯淬火，受到冲击时就会像玻璃一样破裂。因此，为了赋予其适当的韧性，还会进行回火。这样就可以制作出强度和韧性兼具的刀剑。

正火是使金属组织均匀化、提高力学性能的一种方法，是在工件加工前进行的热处理。

退火是使金属尽可能软化的一种方法，是在切削之前或经过一定程度的塑性加工之后，再进行进一步加工而进行的。

渗碳淬火是淬火的一种，是通过在钢的表面浸渍碳来使钢局部硬化的方法。当需要强化齿轮齿、动力传动轴等时，会与渗碳钢组合使用。它广泛应用于汽车部件、飞机部件等，主要用在钢和铝制成的产品中。

2.表面处理

表面处理的代表性方法有电镀、化学处理。

电镀是在金属表面覆盖一层极薄的金属膜的工艺，具有防锈、美观、表面硬化等多种作用，一般采用镍、铬合金、锌等，为一般表面处理，广泛应用于家居用品、汽车部件等。

化学转化处理与电镀不同，是通过化学处理改变金属表面性质，使其具有各种功能的方法。

磷酸盐涂层是保护防锈和涂漆基材的一种广泛使用的方法。

铬酸盐抛光也是广泛用于螺丝等的一种方法。将其涂在镀锌层上可以防止生锈。

用于汽车、工程机械等使用环境对防锈性能有严格要求的零部件。

选择金属加工时的要点

在选择金属加工时，请注意以下几点。

? 充分了解每种加工方法的特点

金属加工的类型多种多样，每种加工都有其优点和缺点。

形状自由

准确性

成本

时间

大规模生产

力量

切割

○

○

○

○

△

○

研磨

△

◎

△

△

△

○

特殊加工

△

◎

△

?

?

○

冲压

○

○

◎

◎

◎

○

锻造

○

○

△

○

◎

◎

滚动

△

○

◎

○

◎

◎

铸件

○

△

○

○

◎

○

粉末冶金

○

○

△

△

◎

○

3D 打印机

◎

△

△

◎

?

△

加工成同样的尺寸和特性时，根据选择的方法不同，成本和时间会有很大差异。事先了解每种加工方法的优缺点，在选择时会很方便。

? 了解可以选择哪些处理方法

这一点经常被忽视，但即使知道最好的加工方法，有时自己的工厂无法加工，或者日程安排满而无法使用。在进行金属加工时，提前知道可以选择哪些加工方法并掌握这些选项也很重要。

? 尝试研究过去的例子

这取决于产品，但过去使用金属加工制造过类似部件的情况经常出现。在这种情况下，最好查阅记录以确认制造这些部件时使用了哪种工艺。

? 和你认识的人讨论

自己做研究也很重要。最有效的方法是和熟悉情况的人讨论。生产技术部门和制造部门的人是产品制造的专家，应该能够告诉我们在各种条件下最好的方法。而且在实际制作时，最好请他们演示加工过程。亲眼看到加工过程是一种很好的学习方法。眼见为实。

总结

金属加工有多种方法。

改变金属形状的方法有机械加工、塑性加工、铸造等。改变金属性质的方法则根据用途和目的采用热处理、表面处理等。

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