各種金（jīn）屬材料的（de）成形工藝大全

材料成形方法是零（líng）件設計的重要內容，也是製造者們極度關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就（jiù）帶大家來看看各種金屬成形工藝（yì）。

▌ 鑄造

液態金屬澆注到與零件（jiàn）形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中（zhōng），待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生（shēng）產方法，通（tōng）常稱為金屬液態成形（xíng）或鑄造。

工藝流（liú）程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄（zhù）件

工藝特點：

1、可生產形狀任意複雜的製件（jiàn），特別是（shì）內腔形狀複雜的製（zhì）件。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾（jǐ）乎不受限製。

3、材料來源廣，廢（fèi）品（pǐn）可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得（dé）。

工藝流程：

砂型鑄造（zào）工藝流程

技（jì）術特點：

1、適合於製（zhì）成形狀複雜，特別是具有複雜內腔（qiāng）的毛坯；

2、適應性（xìng）廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型（xíng）鑄造是（shì）製造其（qí）零件或（huò），毛坯的唯（wéi）一的（de）成形（xíng）工藝。

應用：汽車的發（fā）動機氣缸體、氣（qì）缸蓋、曲軸等鑄（zhù）件

（2）熔模（mó）鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣（yàng）表麵包覆（fù）若幹（gàn）層（céng）耐火材料製成（chéng）型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分（fèn）型麵的鑄型，經高溫焙（bèi）燒後（hòu）即可填砂澆（jiāo）注的鑄造方案。常稱為“失（shī）蠟鑄造（zào）”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何（hé）精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄（zhù）造外型複雜的鑄件，且鑄造的（de）合金不受限製。

缺點：工（gōng）序繁雜，費用較高

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其它加工的小型零件，如渦輪發（fā）動機的葉片等。

（3）壓力鑄造（zào）(die casting)

壓鑄：是利用高（gāo）壓將金屬液高速壓入一精密金（jīn）屬模具型腔內，金屬（shǔ）液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓（yā）鑄時金屬液體承受壓力高（gāo），流速（sù）快

2、產品（pǐn）質量好，尺（chǐ）寸穩定，互換性（xìng）好；

3、生產效率高，壓鑄（zhù）模使用次數多；

4、適（shì）合大批大量（liàng）生產（chǎn），經濟效益好。

缺（quē）點：

1、鑄件容（róng）易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件（jiàn）塑性低，不宜在衝擊（jī）載荷（hé）及有震動（dòng）的情況下工作；

3、高熔點（diǎn）合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產（chǎn）的擴大。

應用：壓鑄件最先應（yīng）用在汽車工業和儀表工業，後（hòu）來逐步擴（kuò）大（dà）到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國（guó）防工（gōng）業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五（wǔ）金等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作（zuò）用下充填鑄型，並在壓力（lì）下結晶以形成鑄件的方法.。

技術（shù）特點：

1、澆注時的（de）壓力和（hé）速度可以調節，故可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型（xíng）等），鑄造各種合（hé）金及各種大小的鑄件；

2、采用底注式充型（xíng），金屬（shǔ）液充型（xíng）平穩，無飛濺（jiàn）現象，可避免卷入氣體（tǐ）及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在（zài）壓力（lì）下結晶（jīng），鑄（zhù）件組織致密、輪廓清晰、表麵光（guāng）潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄（zhù）造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提（tí）高到90～98%；

5、勞動強度（dù）低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

應用：以傳統產品為（wéi）主（氣缸頭、輪（lún）轂、氣缸架等）。

（5）離心（xīn）鑄造(centrifugal casting)

離心鑄造（zào）：是將金屬液澆入旋轉的鑄（zhù）型中，在離心力（lì）作用下填充鑄（zhù）型而凝固成（chéng）形的一種鑄造方法。

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬（shǔ）消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄（zhù）件時可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅度地改善金屬充（chōng）型能力（lì）；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒（tǒng）、套類複合金屬鑄（zhù）件。

缺（quē）點：

1、用於生產異形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件內孔直徑不（bú）準確，內（nèi）孔（kǒng）表麵比較粗糙，質量較差，加工（gōng）餘量大；

3、鑄件易產生比重（chóng）偏析（xī）。

應用：

離心鑄造最早用於生產（chǎn）鑄管，國內（nèi）外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽（qì）車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及（jí）非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套（tào）和（hé）軸套（tào）等鑄件（jiàn）的生產最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指液態金屬在重力作用下充填金屬鑄（zhù）型並在型中冷卻凝固（gù）而獲得鑄件的一種成型方法。

優點:

1、金屬型的（de）熱導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄（zhù）件組織致密，力學性能比砂（shā）型鑄件高15%左右。

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄件，並（bìng）且（qiě）質（zhì）量穩定性（xìng）好。

3、因不用和很少用砂芯，改善（shàn）環境、減少粉塵和有（yǒu）害氣體、降低勞動強度。

缺（quē）點：

1、金屬型本身（shēn）無透（tòu）氣性，必須采用一定的（de）措施導出型（xíng）腔（qiāng）中的（de）空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件（jiàn）凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期較長，成本較高。因此隻有在大量成批生產時，才能顯示（shì）出好（hǎo）的經（jīng）濟效（xiào）果。

應用：

金屬型鑄造既適用於（yú）大批（pī）量生產形（xíng）狀（zhuàng）複（fù）雜的（de）鋁合金、鎂合金等（děng）非鐵合金鑄件，也（yě）適合於生產鋼鐵金屬的鑄（zhù）件、鑄錠（dìng）等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真（zhēn）空鑄造：通過在壓鑄（zhù）過程中抽（chōu）除壓（yā）鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓（yā）鑄件內的氣孔和（hé）溶解（jiě）氣體，從而提高（gāo）壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝（yì）。

優點：

1、消除或減少壓（yā）鑄件內部的氣孔，提高壓鑄件的機械性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔（qiāng）的反壓力，可使用較低（dī）的（de）比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較（jiào）大的鑄件;

3、改善了充填條件，可（kě）壓鑄較薄的鑄件（jiàn）;

缺點：

1、模具密封結（jié）構複雜，製造及安裝較困難，因而成本（běn）較高;

2、 真空壓鑄法（fǎ）如控製不當（dāng），效果就（jiù）不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態或半固態金屬（shǔ）在高壓下凝固、流動（dòng）成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它（tā）具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定（dìng）等優（yōu）點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成形（xíng）技術。

直接擠壓鑄造：噴（pēn）塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分（fèn）模、毛坯脫模、複位；

間接擠壓（yā）鑄造：噴塗料、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模（mó）、複位。

技（jì）術特點：

1、可消除內部的氣孔（kǒng）、縮孔和（hé）縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生（shēng）；

4、便於（yú）實現機械化、自動化。

應用：可用於生產（chǎn）各（gè）種類型（xíng）的合金，如鋁（lǚ）合金、鋅合金、銅（tóng）合金、球墨鑄鐵等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消（xiāo）失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀（zhuàng）相似的石蠟或泡沫模（mó）型粘結組（zǔ）合成模型簇（cù），刷塗耐火塗料並烘幹（gàn）後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液（yè）體金屬占據模型位置，凝固冷（lěng）卻後形（xíng）成鑄件的新型鑄造方法。

工藝流（liú）程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造（zào）型→澆（jiāo）注→落砂→清理

技術特（tè）點：

1、鑄件精度（dù）高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

應用：

適合成產結構複（fù）雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生（shēng）產批量不限。如灰鑄鐵（tiě）發（fā）動機箱體、高（gāo）錳鋼彎管等。

（10）連續鑄（zhù）造（continual casting）

連續鑄造：是一種先進（jìn）的鑄造方法，其原理是（shì）將熔融的金屬，不斷澆（jiāo）入（rù）一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（結（jié）殼）了的鑄（zhù）件，連續不斷地從（cóng）結晶器（qì）的另（lìng）一端拉出（chū），它可獲（huò）得任意長或特定的長度的鑄件。

技術特點：

1、由於金屬被迅速（sù）冷卻，結晶致（zhì）密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工序，免除造型及其它（tā）工序，因而減（jiǎn）輕了勞動強度（dù）；所需生產麵積也大為減少；

4、連續（xù）鑄造生產易於實現機械化（huà）和自動化，提高生（shēng）產效率。

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷（duàn）麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是利用材料的（de）塑性，在工具及模具的外力作用下來加工製件的少切削或無切削的工藝（yì）方法。它（tā）的（de）種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是（shì）一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具（jù）有一定機械性能、一定（dìng）形狀和尺寸鍛件的加工方法。

根據成形機理，鍛（duàn）造可分為自由鍛、模鍛（duàn）、碾環、特殊鍛造（zào）。

自由鍛造：一般是在錘鍛（duàn）或者水壓機上，利用簡單的工具將金屬錠或者塊（kuài）料錘成所需要形狀和尺寸的加（jiā）工方法。

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機（jī）上利用模具來（lái）成形的。

碾環（huán）：指通過專用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來（lái）生產汽車輪轂（gū）、火車車輪等輪形零件。

特種鍛造：包括輥鍛、楔（xiē）橫軋、徑向鍛造（zào）、液（yè）態（tài）模鍛等鍛造方式，這些（xiē）方式都比較適（shì）用於生（shēng）產某些特殊（shū）形狀的零件。

工藝流程：鍛坯加熱（rè）→輥鍛（duàn）備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯（jiǎo）正→檢查

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他方麵的（de）力學（xué）性能也都（dōu）比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時（shí）。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單（dān）件小批量（liàng）生產，靈活性比較（jiào）大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪（lún）發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的（de）水壓機（jī）工作缸和立柱，機車軸，汽（qì）車和拖（tuō）拉機的曲軸、連杆等（děng）。

（2）軋製

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥（gǔn）的間隙（各種（zhǒng）形狀），因受軋輥的（de）壓縮成型軋製使材料（liào）截麵減小，長度增加（jiā）的壓力加工方法。

軋製分類：

按軋件運動分有（yǒu）：縱軋、橫軋、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩個旋轉（zhuǎn）方向相反的軋輥之間通過，並在其間產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件（jiàn）變形後運動方（fāng）向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋（zhá）件作螺旋運動，軋件與軋輥軸（zhóu）線非特角。

應用：

主要用在金屬材料型材，板，管材等 ，還有一些非金屬材料比如塑（sù）料製品及（jí）玻璃製品。

（3）擠壓

擠（jǐ）壓：坯料在三向不均勻壓應（yīng）力作用（yòng）下（xià），從模具（jù）的孔口或（huò）縫隙擠出使之（zhī）橫截麵（miàn）積減小長度增加，成為所需製品的加工（gōng）方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱（rè）→擠壓→拉伸扭擰（nǐng）校直→鋸切（定尺）→取樣（yàng）檢查→人（rén）工時效→包（bāo）裝（zhuāng）

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性（xìng）大，適合小批量生產；

3、產（chǎn）品尺寸精度高，表麵質量好（hǎo）；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產（chǎn）。

缺點：

1、幾何（hé）廢料損失大；

2、金（jīn）屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時（shí）間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於（yú）被拉（lā）金（jīn）屬（shǔ）的前端，將金屬（shǔ）坯（pī）料從小於坯料斷麵的模孔中拉出（chū），以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表（biǎo）麵光潔；

2. 工具（jù）、設備簡單；

3. 連續高速生（shēng）產斷麵小的（de）長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退（tuì）火間的總變形量有限；

2. 長度受限（xiàn）製（zhì）。

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的（de）主要加工方法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材（cái）等施（shī）加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成（chéng）形加工方法。

技（jì）術特（tè）點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪（jiǎn）切性（xìng）及回收性良好 。

適用範圍：

全世界的鋼（gāng）材中，有60～70%是板材（cái），其中大部分經過衝（chōng）壓製成成（chéng）品。汽車的車身（shēn）、底盤、油箱、散熱器（qì）片，鍋爐的汽（qì）包，容器的殼（ké）體，電機、電器（qì）的鐵（tiě）芯矽鋼片等（děng）都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行（háng）車、辦公機械、生活器（qì）皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工（gōng）

機加（jiā）工：是在在零件（jiàn）生產過程中，直接（jiē）用刀具（jù）在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者（zhě）圖紙要（yào）求的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的（de）加工過程（chéng）。

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱（chēng）作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫（wēn）或者高壓的方（fāng）式接合金屬或其他（tā）熱（rè）塑性材料如塑料的製造工藝及技術（shù）。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：是製（zhì）取金屬（shǔ）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，經過成形和燒結（jié），製（zhì）造金屬材料、複合材料以及各種類型（xíng）製品（pǐn）的工藝技術。

優點：

1、絕大（dà）多（duō）數難熔金（jīn）屬及其化合物、假合（hé）金、多孔材料隻能用粉末冶金（jīn）方法（fǎ）來製（zhì）造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會給材料（liào）任何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末（mò）冶金法能保證（zhèng）材（cái）料成（chéng）分配比的正（zhèng）確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜於（yú）生產同一形狀而數量多（duō）的產品，能大（dà）大降（jiàng）低生產成本。

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說（shuō）要高出鑄造模具。

生產適用範圍（wéi）：

粉末冶金技術可以直接製（zhì）成多孔、半致密或全致密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具（jù）等。

▌ 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（yǔ）其粘結（jié）劑的增塑混合料注射（shè）於模型中的成形方（fāng）法。它是先將（jiāng）所選粉末與粘結劑進行混合，然後將（jiāng）混合料進行製粒（lì）再注射成形所需要（yào）的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為（wéi）四個獨特加工步驟（zhòu）（混合、成型（xíng）、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產品特性決定是（shì）否需要進行表麵處理。

技術特點：

1、一次成型負（fù）責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自（zì）動化（huà）；

3、對模具（jù）材料要求低。

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻有（yǒu）加入（rù）一定量的粘接劑，粉末才具有增強（qiáng）流動性以適合注射成型和維持坯塊的基本形狀。

▌ 金屬半固態成型

半固態成型：利用非（fēi）枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨（dú）有的流變性和攪熔性來控製鑄（zhù）件的質量。

半固態成（chéng）型可分為（wéi）流（liú）變成型和觸變成型。

(1)流變（biàn）成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型缺陷（xiàn），顯著提高質量和可靠性（xìng）；

2、成型溫（wēn）度比全液態成型溫度低，大大減少（shǎo）對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液（yè）態成型方法不可能（néng）製造的合金；

應（yīng）用：

目（mù）前已成功用於主缸（gāng）、轉（zhuǎn）向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油（yóu）係統零件和空調零件等製造（zào）等航空、電子以及（jí）消費品等方麵。