各種金屬材料的（de）成形工藝大全

材料成形方法是零件設計的重要內容，也是製（zhì）造者們（men）極度關心的問題，更是材（cái）料加工（gōng）過程中的關鍵因素，今天就帶大家來看看各種（zhǒng）金屬成形工藝。

▌ 鑄造

液態金屬澆注到與零（líng）件形狀、尺寸相適應（yīng）的（de）鑄型型腔中，待其冷卻凝固（gù），以獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱（chēng）為金屬液態成形或鑄造。

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（xíng）狀任（rèn）意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適（shì）應性強，合金種類不受限（xiàn）製，鑄件大小幾乎不受（shòu）限製。

3、材料來源廣，廢品可重（chóng）熔，設備投資低。

4、廢品（pǐn）率高、表（biǎo）麵質量較低、勞動條件差。

鑄造分（fèn）類 ：

（1）砂型（xíng）鑄造（sand casting）

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

工藝流（liú）程（chéng）：

砂型鑄造工藝流程

技術特（tè）點（diǎn）：

1、適合於製（zhì）成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯（pī）；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材（cái）料，如鑄鐵等，砂型鑄造是（shì）製造其零件或，毛坯的唯一的成（chéng）形工藝。

應用：汽車（chē）的發動機氣（qì）缸體（tǐ）、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（yì）熔材料製成模樣，在模樣表麵包覆若幹（gàn）層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排（pái）出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高（gāo）溫焙燒後即可填砂澆（jiāo）注的鑄造方案。常稱為（wéi）“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔模（mó）鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精（jīng）度高；

2、表麵粗糙度（dù）高；

3、能夠鑄造外型複（fù）雜的鑄件，且（qiě）鑄（zhù）造的合金（jīn）不受限製。

缺點（diǎn）：工序繁雜，費用較高

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

（3）壓力鑄造(die casting)

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

工藝流程：

優點（diǎn）：

1、壓鑄時金屬液（yè）體承受壓力高（gāo），流速快

2、產品質（zhì）量（liàng）好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效（xiào）率高，壓鑄模使用次數多；

4、適（shì）合大批大量生產，經濟效益好。

缺（quē）點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及（jí）有震動的情況（kuàng）下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

應用：壓鑄件最先應（yīng）用在汽車（chē）工（gōng）業和儀表工業，後來逐步擴大到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金等多個行業。

（4）低（dī）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)作用下充填鑄型，並在壓力下（xià）結（jié）晶以形成鑄件的方法.。

技術特點：

1、澆注時的壓力和速（sù）度可以調（diào）節，故（gù）可適（shì）用於各種不同鑄型（如（rú）金屬型、砂（shā）型（xíng）等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件（jiàn）；

2、采（cǎi）用底注式（shì）充型，金屬液充型平穩，無（wú）飛濺現象（xiàng），可避免卷（juàn）入（rù）氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了（le）鑄件的合格率（lǜ）；

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

4、省去補縮冒口，金（jīn）屬利用率提高到90～98%；

5、勞動（dòng）強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械（xiè）化和自動化。

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

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

優點：

1、幾乎不（bú）存在澆注係統和冒口係統的金（jīn）屬消耗，提高工藝出品（pǐn）率；

2、生（shēng）產中空鑄件時可不用型芯，故在（zài）生產長管形（xíng）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（děng）缺（quē）陷（xiàn）少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

缺點：

1、用於（yú）生產異形鑄（zhù）件時（shí）有一（yī）定的局限性；

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

3、鑄件易產生比重偏析。

應用：

離（lí）心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金（jīn）、礦（kuàng）山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中（zhōng）均采（cǎi）用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非（fēi）鐵碳合金鑄件。其中尤以離（lí）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（xíng）鑄造(gravity die casting)

金屬（shǔ）型鑄造：指液態金屬（shǔ）在（zài）重力作用下充填金屬鑄型並在型中（zhōng）冷卻凝固而獲得鑄件的（de）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（jiàn）組織致（zhì）密，力學性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲（huò）得（dé）較高尺寸精度和較低表（biǎo）麵粗糙度（dù）值的鑄件（jiàn），並且質量穩定性好。

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

缺點：

1、金屬型本身無透氣（qì）性，必須采用一定的措施導出（chū）型腔中的空（kōng）氣和（hé）砂芯所產生的氣體；

2、金屬（shǔ）型無退讓性（xìng），鑄件凝固時容易產生裂（liè）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，才能顯示出好的經濟效（xiào）果。

應用：

金屬型鑄造既適用於大（dà）批量生產（chǎn）形狀複（fù）雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也（yě）適（shì）合於生產鋼鐵金屬（shǔ）的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過在壓鑄過程中（zhōng）抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內（nèi）的氣（qì）孔和溶解氣體，從而提高（gāo）壓（yā）鑄（zhù）件（jiàn）力學（xué）性能和表麵質量的先進壓鑄（zhù）工（gōng）藝。

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提（tí）高（gāo）壓（yā）鑄件的（de）機械性能和（hé）表麵質量，改（gǎi）善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可使用（yòng）較低的比壓及鑄（zhù）造性能較差的合金，有可能用小機（jī）器壓鑄較大的鑄（zhù）件;

3、改（gǎi）善（shàn）了充填條件，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（yīn）而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效（xiào）果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造（zào）：是使液態或半固（gù）態金屬在高壓下凝固、流動（dòng）成形，直接獲得製件或毛坯（pī）的方法。它具有液態金屬利用（yòng）率高、工序簡化（huà）和質量穩定等優點，是一（yī）種節（jiē）能型的、具有潛在應用前景的金（jīn）屬成形技術。

直接（jiē）擠壓鑄（zhù）造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複（fù）位；

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

技術特點（diǎn）：

1、可消除內部的氣孔、縮孔（kǒng）和縮（suō）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（dòng）化。

應用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺（chǐ）寸形狀相似的石蠟或泡沫（mò）模型粘結組合成模型簇，刷塗（tú）耐火塗料並烘幹（gàn）後，埋在幹石英砂中振動（dòng）造型，在負壓下澆注，使模型（xíng）氣化（huà），液體金屬（shǔ）占據模型位（wèi）置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

工藝流程：預發（fā）泡（pào）→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件（jiàn）精度高，無砂芯（xīn），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（zī）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（jiàn），合金種類不限，生產（chǎn）批量不限。如灰鑄鐵發（fā）動機箱體、高錳鋼彎（wān）管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一種先（xiān）進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（gù）（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的長度的鑄件。

技術特點：

1、由於金屬（shǔ）被迅速冷卻，結晶（jīng）致密，組織均勻，機械性能較（jiào）好；

2、節約金屬（shǔ），提高收得率；

3、簡化（huà）了工序，免除（chú）造（zào）型及其它工（gōng）序，因而減輕了勞動強度（dù）；所需生（shēng）產麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產（chǎn）易於實現機械化和自動化，提高生產效率。

應用（yòng）：

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（bú）變（biàn）的長鑄件，如鑄（zhù）錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性（xìng）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方法。它的種（zhǒng）類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

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

根據（jù）成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

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（jīn）屬錠（dìng）或者塊料錘成所需要形狀（zhuàng）和尺寸的（de）加工方法。

模鍛：是在模鍛錘或者熱模（mó）鍛壓（yā）力（lì）機上利用模具（jù）來成形的。

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

特種（zhǒng）鍛造（zào）：包括輥鍛、楔橫軋、徑（jìng）向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用（yòng）於生產（chǎn）某些特殊形狀的零件。

工藝流（liú）程：鍛（duàn）坯加熱→輥鍛備坯（pī）→模鍛（duàn）成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛（duàn）件熱處理→清理→矯正→檢查

技術特點（diǎn）：

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

2、節約原（yuán）材料，還能（néng）縮短加工工時。

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、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環（huán），巨大的水壓機工作缸和立柱（zhù），機車軸，汽（qì）車和拖拉機的曲軸、連杆等。

（2）軋製

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉（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、橫軋、斜軋。

縱（zòng）軋:就是金屬（shǔ）在兩個旋轉（zhuǎn）方向相反的（de）軋輥之（zhī）間通過，並在其間產生塑性變形的過（guò）程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋（zhá）輥軸線方（fāng）向一致。

斜軋：軋件作螺（luó）旋運動，軋件與軋輥軸（zhóu）線非特角。

應（yīng）用：

主（zhǔ）要用在金屬材料型材，板，管（guǎn）材等 ，還有一些非金屬材料比如塑料製品（pǐn）及玻璃製品。

（3）擠（jǐ）壓

擠壓：坯料在三向不（bú）均勻壓應（yīng）力作用（yòng）下，從模具的孔口或縫隙（xì）擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為所需製（zhì）品的（de）加工方法叫擠壓，坯（pī）料的這種加工叫擠壓成型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校（xiào）直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適（shì）合小（xiǎo）批量（liàng）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（huà）生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金（jīn）屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗（hào）大，成本高。

生（shēng）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（lā）拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以（yǐ）獲得相應的形狀和尺寸的製品的（de）一（yī）種（zhǒng）塑性加工方法。

優點：

1. 尺（chǐ）寸精確，表麵光潔；

2. 工（gōng）具、設備簡單；

3. 連續高速（sù）生產斷麵小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間（jiān）的總變形量有限；

2. 長度受限（xiàn）製。

生產適用範圍：拉（lā）拔是金屬管材、棒材、型材及線材（cái）的主要加工（gōng）方法。

（5）衝（chōng）壓（yā）

衝壓（yā）：是靠壓力機和模具（jù）對板材、帶（dài）材、管材和型材等施加外（wài）力，使之產生塑性（xìng）變形或分離，從而獲得所（suǒ）需形狀和（hé）尺寸的工（gōng）件（衝壓件）的成形加工方法。

技術特點：

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（zhì）均一的製品。，

4、材料利用（yòng）率高、剪（jiǎn）切（qiē）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，其中（zhōng）大（dà）部分經過衝壓製成成（chéng）品（pǐn）。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、電器的鐵（tiě）芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家（jiā）用電器、自行車（chē）、辦公機械、生活器（qì）皿等產品中，也有大量衝壓件（jiàn）。

▌ 機加工

機加工：是在在零件生產過程中，直（zhí）接（jiē）用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀（zhuàng）和位（wèi）置相互精（jīng）度、表麵質量等技術要求的加工過程（chéng）。

常用機加工（gōng）方法：

▌ 焊接（jiē）

焊接（jiē）：也（yě）稱作熔接,鎔（róng）接是一種（zhǒng）以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的製造工藝及技術（shù）。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（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，製造金（jīn）屬材料、複合材料以及各種類型製品的工藝技（jì）術。

優點：

1、絕大多數難熔（róng）金屬及其化合物、假合金、多孔材料隻能用粉末冶金方法來（lái）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、粉末冶金法能（néng）保證材料成分配比的正確性和均勻性。

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

缺點：

1、在沒有批量的情況（kuàng）下要考慮 零件（jiàn）的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

生產適用範圍：

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（pǐn），如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成（chéng）型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。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（xíng）方法。它是先將所選粉末與粘結劑進行（háng）混合，然後將混合料進行製粒再注（zhù）射成形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為（wéi）四個獨特加工步驟（混合、成（chéng）型、脫脂和燒結）來實現（xiàn）零部件的生產，針對（duì）產（chǎn）品特性決定是否（fǒu）需要進（jìn）行（háng）表（biǎo）麵（miàn）處理。

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料要求低。

技術核心：

粘（zhān）接劑是MIM技術（shù）的核心隻有加入一定量的粘接劑，粉（fěn）末才具有增強流動性以適合注射（shè）成型和（hé）維（wéi）持坯塊的（de）基本形狀。

▌ 金屬半固態成型

半固態成型：利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變（biàn）性和攪熔性來控製鑄件的質量。

半固態成型可分為流變成型和觸（chù）變成型。

(1)流（liú）變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技（jì）術（shù）特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高（gāo）質量（liàng）和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大減少對模具的熱衝擊（jī）；

3、能製造（zào）常規液態成型方法不可能製造的合金（jīn）；

應用：

目前已成功用於主缸、轉（zhuǎn）向（xiàng）係統零件、搖臂、發動機活（huó）塞、輪轂、傳動（dòng）係（xì）統零件、燃油係統（tǒng）零（líng）件和空調零件等製造等航空、電子以及（jí）消費品等（děng）方（fāng）麵。