​​各種金屬材料的成形工藝大全

材料成（chéng）形方法是零件設計的重要內容，也（yě）是（shì）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，今天就帶大家來（lái）看看各種金（jīn）屬成形（xíng）工藝。

▌ 鑄造

液態金屬澆（jiāo）注到與零件形狀、尺寸相適應（yīng）的鑄型型腔中（zhōng），待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產（chǎn）方法，通常稱為金屬液態成形或鑄（zhù）造。

工藝流（liú）程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

工藝特（tè）點：

1、可生產形狀任意複（fù）雜的製件，特（tè）別是內腔形狀複雜（zá）的製件。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎不（bú）受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設（shè）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（fǎ）。鋼、鐵和大多數（shù）有色合金鑄（zhù）件都可用砂型鑄造方法獲得。

工藝（yì）流程：

砂型鑄造工藝流程

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低（dī）；

3、對於（yú）某些塑性（xìng）很差的材料，如鑄鐵（tiě）等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一（yī）的成形工藝。

應用：汽車的發動機（jī）氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔（róng）模鑄造(investmentcasting)

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

工藝流程：

熔模鑄（zhù）造工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精度（dù）高；

2、表（biǎo）麵粗糙度高；

3、能（néng）夠鑄造外型（xíng）複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

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（yào）求高、或很（hěn）難進行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓（yā）鑄：是（shì）利用高壓將金屬（shǔ）液高速壓入一精（jīng）密金屬模具型（xíng）腔內，金屬（shǔ）液在（zài）壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

工（gōng）藝流程：

優點：

1、壓鑄時（shí）金屬液體承受壓力高（gāo），流速快

2、產品質量好（hǎo），尺（chǐ）寸穩定，互換性好；

3、生產效率高（gāo），壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經（jīng）濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的（de）氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不（bú）宜在衝擊載荷及有震動的（de）情況（kuàng）下工作；

3、高熔點合（hé）金壓鑄時，鑄型壽（shòu）命低，影（yǐng）響壓鑄生產的擴大。

應用：壓鑄件最先應用在（zài）汽車工業和（hé）儀表工（gōng）業，後來逐步擴大到（dào）各個行業（yè），如農業機械、機床（chuáng）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）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造（zào）：是（shì）指使液體（tǐ）金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在壓力下結（jié）晶以形成（chéng）鑄件的方法（fǎ）.。

技術特點：

1、澆注時的（de）壓力和速度可以調（diào）節，故可（kě）適（shì）用於各種不（bú）同鑄型（xíng）（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各（gè）種大（dà）小的鑄件；

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

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件（jiàn）組織致密（mì）、輪廓清（qīng）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，易實現機械化和自動化。

應（yīng）用：以傳統（tǒng）產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離心鑄造：是將金屬液澆入旋（xuán）轉的（de）鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係（xì）統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在（zài）生產長管（guǎn）形鑄件時可（kě）大幅度地改善（shàn）金屬充型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾（jiá）渣等缺陷少（shǎo），力學性能高；

4、便於製造筒、套類（lèi）複合金屬鑄件。

缺點：

1、用於生產異形（xíng）鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件內孔直徑（jìng）不準確（què），內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工（gōng）餘量大；

3、鑄件易產生比重偏析。

應用：

離心鑄（zhù）造最早用於生產鑄管，國（guó）內外在冶金、礦山、交通、排灌機（jī）械、航（háng）空、國（guó）防、汽（qì）車等行業（yè）中均（jun1）采用離心鑄造（zào）工藝，來生產鋼、鐵及（jí）非鐵碳（tàn）合金鑄件。其中尤以離心鑄（zhù）鐵管、內燃機缸（gāng）套和軸套（tào）等鑄件的生產最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

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

優點:

1、金（jīn）屬型的（de）熱導率和熱容量大，冷卻速度（dù）快，鑄件組織致密（mì），力（lì）學性能比砂型鑄件高15%左右。

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

3、因不（bú）用和很少（shǎo）用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害（hài）氣體、降低勞動強度。

缺（quē）點：

1、金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出型腔（qiāng）中（zhōng）的空（kōng）氣和砂芯所產生的氣（qì）體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期較（jiào）長（zhǎng），成本較高。因此隻有在大量成批（pī）生產時，才能（néng）顯示出好的經濟效果。

應用：

金屬型（xíng）鑄造既適用於大批量生產形狀複雜的鋁（lǚ）合金、鎂合金等非鐵合金鑄（zhù）件，也適合於生產鋼鐵（tiě）金屬的鑄件、鑄錠等。

（7）真（zhēn）空壓鑄（zhù）(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽（chōu）除壓鑄模具型腔內的氣（qì）體而消除或顯著（zhe）減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學性能和（hé）表麵質量的先進壓鑄工藝。

優點：

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

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，有可能用小機器壓鑄（zhù）較大的鑄件;

3、改善了充填（tián）條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點（diǎn）：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄（zhù）造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態（tài）或半固態金屬在高（gāo）壓（yā）下凝（níng）固、流動成形，直（zhí）接獲得製件或毛坯的方（fāng）法。它具有液態（tài）金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型（xíng）的、具（jù）有潛在應用前景的金（jīn）屬成形技術。

直接（jiē）擠壓鑄（zhù）造（zào）：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保（bǎo）壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位；

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

技術（shù）特（tè）點：

1、可消除（chú）內部的氣孔、縮孔和縮（suō）鬆等缺陷；

2、表麵粗糙（cāo）度（dù）低（dī），尺寸精度（dù）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：可用於（yú）生產各種類型的合（hé）金，如鋁合（hé）金、鋅合金、銅合金、球墨鑄（zhù）鐵等

（9）消失模鑄（zhù）造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的（de）石（shí）蠟（là）或泡沫（mò）模型粘（zhān）結組合成模（mó）型簇，刷塗耐火塗料並烘（hōng）幹後，埋在幹石英砂中振動造（zào）型，在負壓下澆注，使模型氣化（huà），液體金屬占（zhàn）據模型位置，凝固冷卻（què）後形成鑄件的新型鑄（zhù）造方法。

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

技術特（tè）點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工（gōng）時間；

2、無分型（xíng）麵，設計靈（líng）活，自（zì）由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

應（yīng）用：

適（shì）合成（chéng）產結構（gòu）複雜的各種（zhǒng）大小較精密鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發動（dòng）機箱（xiāng）體、高錳鋼彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是（shì）一種先進的鑄造方法（fǎ），其原理是將熔融的金屬，不斷澆（jiāo）入一種叫（jiào）做結晶器的特殊金（jīn）屬型中，凝固（gù）（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或（huò）特定的長度的鑄件。

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織（zhī）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（chú）造型及（jí）其它工序，因而減輕了勞動強度（dù）；所需生產麵積也大為減少（shǎo）；

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自動化，提高生產（chǎn）效率。

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁（lǚ）合（hé）金、鎂合（hé）金等斷麵形狀不變的長鑄件，如（rú）鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

塑（sù）性成形：就是利用材料的塑性，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。它的種類有很多，主要（yào）包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造（zào）：是一（yī）種利用鍛壓機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械性（xìng）能、一（yī）定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

根據成形機理，鍛造可分（fèn）為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由鍛造：一般是（shì）在錘鍛或者水壓機上（shàng），利用簡單的工具將（jiāng）金（jīn）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（zhě）熱模鍛壓力（lì）機上利用模具來成形的。

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

特種鍛造：包括輥鍛、楔（xiē）橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等（děng）鍛造方式，這些方式都（dōu）比較適用於生產某些特殊（shū）形狀的零件。

工藝流（liú）程：鍛坯加（jiā）熱→輥（gǔn）鍛備坯（pī）→模鍛成形→切邊→衝孔→矯（jiǎo）正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

技術（shù）特點：

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

2、節約原材料（liào），還能縮（suō）短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於（yú）單件小批（pī）量生產，靈活性比較大。

應用：

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

（2）軋製

軋製：將（jiāng）金屬坯料通過一對旋（xuán）轉軋輥的間隙（各種形狀），因（yīn）受軋輥的（de）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（jiān）產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件（jiàn）變形後（hòu）運動方向與（yǔ）軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋（zhá）輥軸線（xiàn）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（rú）塑料製品及玻（bō）璃製品。

（3）擠（jǐ）壓

擠（jǐ）壓：坯料在（zài）三向不均勻（yún）壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積（jī）減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫（jiào）擠壓成型。

工藝流程（chéng）：

擠壓前（qián）準備→鑄棒加熱（rè）→擠（jǐ）壓（yā）→拉伸扭（niǔ）擰（nǐng）校直→鋸切（定尺）→取（qǔ）樣（yàng）檢查（chá）→人工時效→包裝

優點：

1、生產範圍（wéi）廣，產品規格、品種多；

2、生（shēng）產靈活（huó）性大，適合（hé）小批（pī）量生（shēng）產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好（hǎo）；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動（dòng）化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠（jǐ）壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用範圍（wéi）：主要用於製造長杆、深（shēn）孔、薄壁（bì）、異（yì）型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前（qián）端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉（lā）出（chū），以獲（huò）得相應的形狀和（hé）尺寸的製品的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺寸精確（què），表麵光潔；

2. 工具、設備（bèi）簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製（zhì）品。

缺點（diǎn）：

1. 道次（cì）變形量與兩次退（tuì）火間（jiān）的總變形量有限；

2. 長度受（shòu）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。

（5）衝壓（yā）

衝壓：是靠壓力機和（hé）模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變（biàn）形或（huò）分（fèn）離（lí），從而（ér）獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件（jiàn））的成形加（jiā）工方法。

技術（shù）特點：

1、可得到（dào）輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量生（shēng）產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材（cái）料利用率（lǜ）高（gāo）、剪切性及回收性良好 。

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部（bù）分經過衝壓製成（chéng）成品。汽車（chē）的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋（guō）爐的（de）汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用（yòng）電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工

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

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一（yī）種（zhǒng）以加熱（rè）、高（gāo）溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性（xìng）材（cái）料如（rú）塑料（liào）的製造工藝及技術。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或（huò）金（jīn）屬粉（fěn）末與非金屬（shǔ）粉末的混合（hé）物）作為（wéi）原料，經過成形和燒結，製造金屬材料（liào）、複合材料以及（jí）各種（zhǒng）類型製品的工藝技術。

優點：

1、絕大多數難（nán）熔（róng）金屬及其化合物、假合金、多孔材料隻能用粉末（mò）冶金方法（fǎ）來（lái）製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製（zhì）取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的（de）正確性和均勻（yún）性。

5、粉末冶金適（shì）宜於生產同一形狀而數量多的產品，能（néng）大大降低生產（chǎn）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（xiàng）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（mì）材料（liào）和製品，如（rú）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（shǔ）注射成形的簡稱（chēng）。是（shì）將金屬粉末與（yǔ）其粘（zhān）結劑的增塑混合料（liào）注射於模型中的成形方（fāng）法。它是先將所選（xuǎn）粉末與（yǔ）粘結劑進行混合，然後將混合料進行製粒再注射成（chéng）形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個（gè）獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產品特性決定是否需要進（jìn）行表麵處理。

技（jì）術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量（liàng）好、廢品率（lǜ）低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具（jù）材料要求低。

技術核心：

粘接劑是MIM技（jì）術的（de）核（hé）心隻有加入一定（dìng）量（liàng）的粘接劑，粉末才（cái）具有增強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（chéng）型

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

半固（gù）態（tài）成型可分為（wéi）流變成型和觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少（shǎo）液態成型缺陷，顯著提高質量和可（kě）靠性；

2、成型溫度（dù）比全液態成型溫度低，大大減少對模具的熱（rè）衝擊；

3、能（néng）製造常規液態成型方法不可能製造的合金；

應用：

目前已成（chéng）功用於主缸、轉向（xiàng）係統零件、搖臂、發（fā）動機（jī）活塞、輪轂（gū）、傳動係統零件、燃油係統零件和空調零件等製（zhì）造等航空、電子以及消費品等方麵。