​​各（gè）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（yào）內容（róng），也是製造者們極度關心的問題，更是材（cái）料加工過程中的關鍵因素，今天就（jiù）帶大家來看看（kàn）各種金屬成形工（gōng）藝。

▌ 鑄造

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

工藝流程（chéng）：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（jiàn），特別是內腔形狀複雜的製（zhì）件。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾乎（hū）不受（shòu）限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢（fèi）品率（lǜ）高、表麵質量較低、勞動條件差（chà）。

鑄造（zào）分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件（jiàn）的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合（hé）金（jīn）鑄件都可用砂型鑄造方（fāng）法獲得。

工藝流程：

砂型鑄造（zào）工藝流程

技術特點：

1、適合於製成形（xíng）狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於（yú）某些塑性很差（chà）的材料，如鑄鐵（tiě）等，砂型鑄造是（shì）製造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸（gāng）蓋（gài）、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成模樣，在（zài）模樣（yàng）表麵包覆若幹層耐火材料製成型殼，再（zài）將模（mó）樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵（miàn）的鑄型（xíng），經高溫焙（bèi）燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄（zhù）造”。

工藝流程：

熔模（mó）鑄（zhù）造工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能（néng）夠鑄造（zào）外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

缺點：工序繁（fán）雜，費用較高

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

（3）壓（yā）力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高（gāo）壓將金屬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（chéng）鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時金屬（shǔ）液體承受壓力高，流速快

2、產品質（zhì）量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多；

4、適（shì）合大批大量生產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細（xì）小的氣孔和縮鬆（sōng）。

2、壓鑄件塑性低，不（bú）宜在衝（chōng）擊載荷及有（yǒu）震動的情（qíng）況（kuàng）下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄（zhù）生產的擴大。

應用（yòng）：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐步（bù）擴大到（dào）各個行業，如農業機械、機（jī）床工業、電子工業、國防工業、計算機（jī）、醫療器械、鍾表、照（zhào）相（xiàng）機和日用五金等多（duō）個（gè）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)作用下充填鑄（zhù）型，並（bìng）在壓力下結晶以形成鑄件的方法.。

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故（gù）可（kě）適用於（yú）各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合（hé）金及（jí）各種大小的鑄件；

2、采用底注式充（chōng）型，金屬液充（chōng）型平穩，無飛濺現象，可避免（miǎn）卷入氣（qì）體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的（de）合格（gé）率；

3、鑄件在壓力（lì）下結晶，鑄件組織（zhī）致密、輪（lún）廓（kuò）清晰、表麵光潔（jié），力（lì）學性能較高，對於大薄壁（bì）件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強（qiáng）度（dù）低（dī），勞（láo）動條件好，設備簡易，易實現（xiàn）機械（xiè）化和自動化。

應（yīng）用：以傳統產品為（wéi）主（氣缸（gāng）頭、輪轂、氣缸（gāng）架（jià）等）。

（5）離心（xīn）鑄（zhù）造(centrifugal casting)

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

優點：

1、幾乎不存在澆注係統（tǒng）和冒口係統的金（jīn）屬消耗，提（tí）高工藝（yì）出品（pǐn）率；

2、生產中空鑄件時可不（bú）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；

3、鑄件（jiàn）致（zhì）密度高，氣（qì）孔、夾渣等缺陷少（shǎo），力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

缺（quē）點：

1、用於生產異（yì）形鑄件時有一定的局限性；

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

3、鑄件易產生比重偏析（xī）。

應用：

離心鑄造最早用於生產（chǎn）鑄管（guǎn），國（guó）內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄（zhù）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產最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄（zhù）造：指液態金屬（shǔ）在重力（lì）作用（yòng）下充填金屬鑄型並在型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

優點:

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

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值（zhí）的鑄件，並且質量穩定性（xìng）好（hǎo）。

3、因不（bú）用和很少用砂芯（xīn），改（gǎi）善環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動強度。

缺點：

1、金屬（shǔ）型本身無（wú）透氣性，必須采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂芯所（suǒ）產（chǎn）生（shēng）的氣體；

2、金屬型無（wú）退讓性，鑄件凝（níng）固時容易產生裂紋（wén）；

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（hǎo）的經濟效果。

應用：

金屬（shǔ）型鑄造既適用於大批量生產形狀複雜（zá）的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣體（tǐ）而消除或顯著減少壓（yā）鑄件（jiàn）內的氣孔和（hé）溶解氣體，從而提高（gāo）壓鑄件力學性（xìng）能和表麵質量的先進壓鑄工（gōng）藝。

優點：

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

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

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具（jù）密封結構複雜，製（zhì）造及安（ān）裝較困難，因而成本較（jiào）高;

2、 真空壓鑄法如（rú）控（kòng）製不當，效（xiào）果就不是（shì）很（hěn）顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液（yè）態或（huò）半固態金屬在高壓下凝固、流動（dòng）成形，直接獲（huò）得製件或毛坯的方法（fǎ）。它具有液態金屬利用率高（gāo）、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

直接擠壓鑄造：噴塗（tú）料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛（máo）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（yā），分模、毛坯脫模、複位。

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等（děng）缺陷；

2、表麵粗糙度低（dī），尺（chǐ）寸精度高；

3、可防（fáng）止鑄造裂紋（wén）的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

應用：可用於生產各種（zhǒng）類型的（de）合金，如鋁合金、鋅合金、銅（tóng）合金、球墨鑄鐵等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱實（shí）型鑄造）：是將與鑄（zhù）件尺寸形狀相似的（de）石蠟或泡沫模型（xíng）粘結組合（hé）成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英（yīng）砂（shā）中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金（jīn）屬占據（jù）模型位置，凝固冷卻後形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→造型→澆注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精（jīng）度高，無（wú）砂芯，減少了（le）加工時間；

2、無分型麵（miàn），設計靈活，自（zì）由度高（gāo）；

3、清潔生產，無（wú）汙染（rǎn）；

4、降低（dī）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（zhù）件（jiàn），合金種類不限，生產（chǎn）批量不（bú）限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連續（xù）鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原理是將（jiāng）熔融的金屬，不斷澆入一（yī）種叫做結晶器的（de）特殊（shū）金屬型中（zhōng），凝固（結殼）了（le）的鑄件（jiàn），連續不斷地從結晶器的（de）另一端拉出，它可獲得任意長（zhǎng）或特定（dìng）的（de）長度的鑄件。

技術特點：

1、由於金屬（shǔ）被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好（hǎo）；

2、節約金屬（shǔ），提高收得率；

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

4、連續鑄造生產易於實現機械化（huà）和（hé）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，如鑄錠（dìng）、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是利用（yòng）材（cái）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（zhǒng）類有很多（duō），主要包括鍛造（zào）、軋（zhá）製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種（zhǒng）利用（yòng）鍛壓機械對金（jīn）屬坯料（liào）施加壓力，使其產生塑性（xìng）變形以獲得具有一定機械性能（néng）、一定形（xíng）狀和尺寸鍛件的加工方（fāng）法（fǎ）。

根據成形機理，鍛造可（kě）分為自（zì）由鍛、模鍛（duàn）、碾（niǎn）環、特殊鍛造（zào）。

自由鍛造：一（yī）般是在錘鍛（duàn）或者水壓機（jī）上，利（lì）用簡單（dān）的工具將（jiāng）金屬錠或者塊（kuài）料錘（chuí）成所需（xū）要形狀和尺寸（cùn）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（niǎn）環：指通過專用設備碾環機生產（chǎn）不（bú）同直徑的環（huán）形（xíng）零件，也用來（lái）生產汽（qì）車輪轂、火車車輪等輪形零件。

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

工藝流程：鍛坯（pī）加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處（chù）理→清理（lǐ）→矯正→檢查

技術特點（diǎn）：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用（yòng），塑性、韌性和（hé）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，還能縮短加工工（gōng）時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適（shì）合於單件小批（pī）量生產，靈活性比較大。

應用：

大型軋（zhá）鋼機的軋輥、人字齒輪，汽（qì）輪發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖（tuō）拉機的曲軸、連杆等。

（2）軋製

軋製：將金（jīn）屬坯料通過一對旋轉軋輥（gǔn）的（de）間隙（各種形狀），因受軋輥的（de）壓縮成型軋製使（shǐ）材料截麵減小，長度（dù）增（zēng）加的壓力加工方法。

軋（zhá）製分（fèn）類（lèi）：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋（zhá）。

縱（zòng）軋:就（jiù）是金屬在兩個旋轉方向相（xiàng）反的軋輥之間通過，並在其間產生塑性變（biàn）形的過程（chéng）。

橫（héng）軋：軋（zhá）件（jiàn）變形後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋（zhá）件與軋輥（gǔn）軸線非特（tè）角（jiǎo）。

應用：

主要用在金屬材料型材，板（bǎn），管材等 ，還有（yǒu）一些（xiē）非金屬材料比如塑料製品及玻璃製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在（zài）三向不均勻（yún）壓應力作用（yòng）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（jiā），成為所需（xū）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：

擠壓前準備→鑄棒加熱（rè）→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取（qǔ）樣檢查（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（chǎng）房麵積小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓（yā）速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成（chéng）本高。

生產適用範圍：主要用（yòng）於製造長杆（gǎn）、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉（lā）拔：用外力作用於被拉金屬的（de）前端（duān），將金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以獲（huò）得相應的形狀和尺寸的製（zhì）品的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺（chǐ）寸精確（què），表麵光（guāng）潔；

2. 工（gōng）具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次（cì）退火間的（de）總變（biàn）形量有限；

2. 長度受限製。

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

（5）衝壓

衝壓：是（shì）靠壓力機（jī）和模具（jù）對板材、帶材（cái）、管材和型材等施加外（wài）力，使之產生塑性變形或分離（lí），從而獲得所需形狀和尺寸的（de）工件（衝壓件）的成形加（jiā）工方法。

技術特點：

1、可得到（dào）輕量、高剛性之製品。

2、生產（chǎn）性良好，適（shì）合大量（liàng）生產、成本低。

3、可得（dé）到品（pǐn）質均一的（de）製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

適用範圍：

全世界的鋼材中，有（yǒu）60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成（chéng）品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都（dōu）是衝壓加（jiā）工的。儀器儀表、家用（yòng）電器、自行車、辦公機械、生（shēng）活（huó）器皿等產品中，也有（yǒu）大量（liàng）衝壓件。

▌ 機加工

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

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加（jiā）熱（rè）、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（zhì）造工（gōng）藝及技術。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：是製取金（jīn）屬或用金（jīn）屬粉（fěn）末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成（chéng）形和燒結，製造金屬材料、複（fù）合材料以（yǐ）及各種類型製（zhì）品的工藝（yì）技術。

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、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（jiàng）低產品成本。

3、不會給（gěi）材料任何汙染，有（yǒu）可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

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

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

生產適（shì）用範圍（wéi）：

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

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注（zhù）射成形的簡稱（chēng）。是將金屬粉末（mò）與其粘結劑的增塑混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結劑進行混合，然後將混（hún）合料進行（háng）製粒再注射（shè）成形所需（xū）要的（de）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（pǐn）特性決定是否需要進行表麵（miàn）處（chù）理。

技術特點：

1、一次成（chéng）型負責零件（jiàn）；

2、製件表麵質量好、廢（fèi）品率低（dī）、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：

粘接劑是（shì）MIM技術的核心隻有加入一定量的粘接劑，粉末（mò）才具有增強流動性以適合注（zhù）射成型和維持坯塊的基本形狀。

▌ 金屬半固態成型（xíng）

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

半固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)觸變成型（xíng）（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型缺陷（xiàn），顯著提高質量和（hé）可靠性（xìng）；

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；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的合（hé）金；

應（yīng）用：

目前（qián）已成功用於主缸、轉向係統零件、搖（yáo）臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件（jiàn）、燃油係統零件和空調零件等（děng）製造等航空、電（diàn）子以及消費品等方麵（miàn）。