​​各種金屬材料的成形工藝大全

材料成形方法是零件設計的重要內（nèi）容，也是製造者們極度關心的（de）問題，更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就（jiù）帶大家來（lái）看（kàn）看各種金屬成形工藝（yì）。

▌ 鑄造

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適（shì）應的鑄型型腔中，待（dài）其冷卻凝固，以獲（huò）得毛坯或零件的生產（chǎn）方法，通（tōng）常（cháng）稱為金屬液態成形或（huò）鑄（zhù）造。

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

工藝特點：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特（tè）別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性（xìng）強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎不受（shòu）限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，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（zào）（sand casting）

砂型（xíng）鑄造：在砂型中生產鑄件（jiàn）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。

工藝流（liú）程：

砂型鑄造工（gōng）藝流程

技（jì）術特點：

1、適合於製（zhì）成形狀複雜，特別是具（jù）有複雜內腔的毛坯；

2、適（shì）應性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件（jiàn）或，毛坯的唯一的成形工藝。

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常（cháng）是指在易熔材料製（zhì）成模樣，在（zài）模樣表麵包覆若幹層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲（huò）得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為（wéi）“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸（cùn）精（jīng）度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的（de）合金不受限（xiàn）製。

缺點：工序繁雜，費用較高

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

（3）壓力鑄（zhù）造(die casting)

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

工藝流（liú）程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓力高，流速快

2、產品（pǐn）質量好，尺（chǐ）寸穩定，互換性好；

3、生產（chǎn）效率高（gāo），壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易（yì）產生細小的氣孔（kǒng）和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及（jí）有震動的情況下工作（zuò）；

3、高熔（róng）點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響（xiǎng）壓鑄生產的擴大。

應用：壓鑄件最先應（yīng）用在汽（qì）車工業（yè）和儀表工業，後來逐步（bù）擴大到各個（gè）行業（yè），如（rú）農業機械、機（jī）床工業、電子工業、國防工業、計算（suàn）機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金等多個行（háng）業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

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

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度（dù）可以調節，故可適用於各（gè）種不（bú）同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種（zhǒng）大小的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬液充型平（píng）穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對（duì）型壁和型芯的衝（chōng）刷，提高了鑄件的合格率（lǜ）；

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

4、省（shěng）去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條（tiáo）件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

應用：以傳統產品為主（氣（qì）缸頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離心鑄造：是將金（jīn）屬液澆入（rù）旋轉的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄（zhù）造方法。

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝（yì）出（chū）品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故（gù）在生產長（zhǎng）管形鑄件時可大幅度地改善金屬充型能力；

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）、套類複合金屬鑄件。

缺點：

1、用於（yú）生產異形鑄件時有一定的（de）局（jú）限性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表（biǎo）麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件（jiàn）易產生比（bǐ）重偏析。

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通（tōng）、排灌機械、航（háng）空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生（shēng）產最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金（jīn）屬型鑄造：指液（yè）態金屬在重力作用下充填金屬鑄型並（bìng）在（zài）型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

優（yōu）點:

1、金屬型的熱導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組織致密，力學性能比（bǐ）砂型鑄件高15%左（zuǒ）右。

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵（miàn）粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好。

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

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金（jīn）屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期較長，成本較（jiào）高。因（yīn）此隻（zhī）有在大量成批生產時，才能顯示出好的經濟效果。

應（yīng）用：

金屬（shǔ）型鑄造既適用（yòng）於大批量生產形狀複（fù）雜的（de）鋁合金（jīn）、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合於（yú）生產鋼（gāng）鐵金屬（shǔ）的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通（tōng）過在壓鑄過程中抽除壓（yā）鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣（qì）孔和溶解（jiě）氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質（zhì）量的先（xiān）進壓鑄工藝（yì）。

優點：

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

2、減少型腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用（yòng）小（xiǎo）機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充（chōng）填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成（chéng）本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當（dāng），效果就不是（shì）很顯（xiǎn）著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態或半固態金（jīn）屬在高壓（yā）下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方（fāng）法。它具（jù）有液（yè）態金屬利用率高、工序簡化（huà）和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛（qián）在應用前景的金屬成形技術。

直接擠壓鑄造：噴（pēn）塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄（xiè）壓，分模、毛坯脫模、複位（wèi）；

間接擠壓鑄造：噴塗料、合模、給料、充型、加（jiā）壓、保壓、泄（xiè）壓，分（fèn）模、毛坯脫（tuō）模、複位（wèi）。

技術特點：

1、可（kě）消除內（nèi）部的氣孔、縮（suō）孔和縮鬆等（děng）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；

4、便於實現機械化、自動化。

應用（yòng）：可用於生產各（gè）種類型的合（hé）金，如鋁合金、鋅合金、銅合金（jīn）、球墨鑄鐵（tiě）等（děng）

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件（jiàn）尺寸形（xíng）狀（zhuàng）相似的石蠟或泡沫模型（xíng）粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下（xià）澆注，使模型氣化，液體金屬占據（jù）模型（xíng）位置，凝固冷卻後形成鑄件的新（xīn）型鑄造方法。

工藝流程：預發（fā）泡→發（fā）泡成型→浸塗料→烘幹→造型（xíng）→澆注→落砂→清理（lǐ）

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間（jiān）；

2、無分型麵，設計靈活，自由度（dù）高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

應用：

適合成產結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生（shēng）產批量（liàng）不限。如灰鑄鐵發動機箱（xiāng）體、高（gāo）錳（měng）鋼彎管（guǎn）等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續（xù）鑄造：是（shì）一（yī）種（zhǒng）先進的鑄造方法，其原理是將熔融的（de）金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特（tè）殊金（jīn）屬型中，凝（níng）固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另（lìng）一端拉出，它可獲得任意長或特定（dìng）的長度的鑄件。

技術特點：

1、由於（yú）金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節（jiē）約金（jīn）屬，提高（gāo）收得率；

3、簡化了工序，免（miǎn）除造型及其它工序，因而減輕了勞動強度；所需（xū）生產麵（miàn）積也大為減少；

4、連續鑄造（zào）生產易於實現機（jī）械化和自動化，提高生產效率。

應用：

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

▌ 塑（sù）性成形

塑性成形：就是利（lì）用（yòng）材料的塑性（xìng），在工具及（jí）模具的外力作用下來加工製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種（zhǒng）類有很多，主要包（bāo）括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等（děng）。

（1）鍛造

鍛（duàn）造：是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其（qí）產生塑性變（biàn）形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

根據成形機理，鍛造可分（fèn）為自（zì）由鍛（duàn）、模鍛（duàn）、碾環、特（tè）殊鍛造。

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

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

碾環：指通（tōng）過專（zhuān）用設備碾環機生產（chǎn）不同直徑的環形零件（jiàn），也用來生產汽車（chē）輪轂、火車車輪等輪形零件。

特種鍛造：包括輥鍛（duàn）、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方（fāng）式都比較適用於生產某（mǒu）些特殊形狀的零件。

工藝流程：鍛（duàn）坯加熱→輥鍛備坯→模鍛（duàn）成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗（yàn）→鍛件熱處（chù）理（lǐ）→清理→矯正→檢查（chá）

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件（jiàn）高（gāo）能承（chéng）受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他方麵的力學性能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能（néng）縮短加工工時（shí）。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批量生產，靈活性比較大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人（rén）字齒輪，汽（qì）輪（lún）發電機組的轉子、葉輪、護環，巨（jù）大的水壓機工作缸和立柱，機車軸（zhóu），汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

（2）軋（zhá）製

軋製（zhì）：將金屬（shǔ）坯料通過一對旋（xuán）轉（zhuǎn）軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵（miàn）減小，長度增加的壓力加工方法。

軋製分類：

按軋件運動分有：縱軋（zhá）、橫軋、斜軋。

縱（zòng）軋（zhá）:就是金屬在兩個旋轉方向相反的軋輥之間通過，並在其（qí）間產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件（jiàn）變形後運動方向與（yǔ）軋輥軸線方（fāng）向（xiàng）一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋（zhá）輥軸線非特角。

應用：

主要用在金（jīn）屬（shǔ）材料（liào）型材，板，管（guǎn）材等 ，還有一些非金屬材料比（bǐ）如塑料製品及玻璃製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不均（jun1）勻壓應力作用下，從模具（jù）的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為（wéi）所需製品的加工方法叫擠（jǐ）壓，坯料的這種（zhǒng）加工叫擠（jǐ）壓成型。

工藝流程：

擠壓前（qián）準備→鑄棒（bàng）加熱→擠壓→拉伸（shēn）扭擰校（xiào）直→鋸切（定尺）→取（qǔ）樣檢查→人工時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣（guǎng），產品規格（gé）、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房（fáng）麵（miàn）積小，易實（shí）現自動化生產。

缺點（diǎn）：

1、幾何（hé）廢料損失大；

2、金屬流（liú）動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成（chéng）本高。

生（shēng）產適（shì）用範圍：主（zhǔ）要用於製（zhì）造長杆、深孔、薄（báo）壁、異型斷麵（miàn）零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金（jīn）屬的前端，將金（jīn）屬坯料從小於坯料斷麵的模（mó）孔中拉出，以獲得相應的形（xíng）狀和尺寸的製品的一種塑性加工（gōng）方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製（zhì）品。

缺點：

1. 道次變形（xíng）量與兩次退火間的總變形（xíng）量有限；

2. 長（zhǎng）度（dù）受限製。

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法（fǎ）。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力（lì），使（shǐ）之產生塑性變形（xíng）或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工（gōng）件（jiàn）（衝壓件）的成形加工方（fāng）法。

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產（chǎn）性良好（hǎo），適合大量生產（chǎn）、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪（jiǎn）切性及回收性良好 。

適用範圍：

全世界（jiè）的鋼材中，有60～70%是板材（cái），其中大部（bù）分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的（de）汽包，容器的殼體，電機、電器的（de）鐵（tiě）芯矽鋼片等都是衝（chōng）壓加工（gōng）的（de）。儀器儀表（biǎo）、家用（yòng）電器、自行車、辦公機（jī）械、生活器皿（mǐn）等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工

機加工：是在（zài）在（zài）零件生產過程中（zhōng），直接用刀具在（zài）毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙（zhǐ）要求的（de）尺寸精度、形狀和位置相互（hù）精度、表麵質量等技術要求的（de）加工過程。

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式（shì）接合金屬或其他（tā）熱塑性材料如塑料的（de）製造工藝及技術。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：是製（zhì）取金（jīn）屬（shǔ）或用金屬粉（fěn）末（或（huò）金屬（shǔ）粉末與非金屬粉末的混合物）作為（wéi）原料，經過（guò）成（chéng）形和燒（shāo）結，製造金屬材料、複合材料以及（jí）各種類型製品（pǐn）的工藝技術。

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化（huà）合物、假合金、多孔材料隻能用粉末冶金方（fāng）法來製造。

2、節約金屬，降低產品成（chéng）本。

3、不會給材料任何汙染（rǎn），有可（kě）能製取高純度的材（cái）料。

4、粉（fěn）末冶金法（fǎ）能保證材料成分配比的正確性和均勻性（xìng）。

5、粉末冶金適宜於生產（chǎn）同一形狀而數量多的產品，能大大降低生產成本。

缺（quē）點：

1、在沒（méi）有批（pī）量的情（qíng）況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄（zhù）造模具。

生產（chǎn）適用（yòng）範圍（wéi）：

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

▌ 金（jīn）屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形（xíng）的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選（xuǎn）粉末與粘結劑進（jìn）行混合，然（rán）後將混合料進行製粒再注射成形（xíng）所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒（shāo）結）來實現零（líng）部件的生（shēng）產，針對產品特性決定是否需要（yào）進行表麵處理。

技術（shù）特點：

1、一次（cì）成型（xíng）負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率（lǜ）低、生產效率高、易於（yú）實現自（zì）動化；

3、對模具材料要求低。

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心（xīn）隻有加入一定量的粘（zhān）接劑，粉末才具有增（zēng）強流動（dòng）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（xíng）

半（bàn）固態成型：利用非枝晶半固態（tài）金屬（shǔ）（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有（yǒu）的流變（biàn）性和攪熔性來控（kòng）製鑄件的質量。

半固（gù）態成型可分為流變成型和觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變（biàn）成型（Thixoforming）

技（jì）術特點：

1、減少液態（tài）成型缺陷（xiàn），顯著提高質量和可靠（kào）性；

2、成型溫度比全液（yè）態成型溫度低，大（dà）大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的（de）合金；

應用：

目前已成（chéng）功用於主缸、轉（zhuǎn）向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳（chuán）動係統零（líng）件、燃油係統零件和空（kōng）調零件等製造等航空（kōng）、電（diàn）子以及消費品等方麵。