各種（zhǒng）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（yě）是製造者們極度（dù）關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就帶大家來看（kàn）看各種（zhǒng）金屬成形工藝。

▌ 鑄（zhù）造

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔（qiāng）中，待其冷（lěng）卻（què）凝固，以獲得毛坯（pī）或零件的（de）生產方法，通常稱為金屬液態成形或（huò）鑄造。

工藝流程：液體（tǐ）金屬→充型→凝固收縮→鑄件

工藝特點：

1、可（kě）生產形狀任意複雜（zá）的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄（zhù）件大（dà）小幾乎不（bú）受限製。

3、材料來源廣（guǎng），廢（fèi）品可（kě）重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵（miàn）質量（liàng）較低、勞動條件（jiàn）差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

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

工藝流程：

砂（shā）型鑄造工藝流程

技術特點：

1、適合於製成形狀複（fù）雜，特別是具有（yǒu）複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成（chéng）本低；

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

應用：汽車（chē）的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

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

工藝（yì）流程：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾（jǐ）何（hé）精（jīng）度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能（néng）夠鑄（zhù）造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

缺點（diǎn）：工序繁雜（zá），費用較高

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

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔內，金屬（shǔ）液（yè）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，流（liú）速快

2、產品質量好，尺寸穩定（dìng），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（chǎn），經濟效益好（hǎo）。

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（chōng）擊載荷及有震動的情況下（xià）工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產（chǎn）的（de）擴大。

應用：壓鑄件最先（xiān）應用在汽車工業和儀表工業（yè），後來逐步擴大到各（gè）個行業，如農業機械、機（jī）床工業、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相（xiàng）機和日用五金等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液體金屬在較低（dī）壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並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（lì）和速度可以調節，故可適用於各種不同鑄型（如（rú）金屬型、砂型等），鑄造（zào）各種合金及各種大小的鑄件；

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

3、鑄件在壓力下結晶（jīng），鑄件組織（zhī）致密、輪廓（kuò）清晰、表（biǎo）麵光潔，力（lì）學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有利；

4、省（shěng）去補縮冒（mào）口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度（dù）低，勞動條件（jiàn）好，設備簡易，易實（shí）現機械化和自動化。

應用：以傳統（tǒng）產品為主（氣缸頭、輪（lún）轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造（zào）(centrifugal casting)

離心鑄造：是將金屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力作用（yòng）下填充鑄型而凝（níng）固成（chéng）形的一種鑄造方法。

優點（diǎn）：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空（kōng）鑄件時可不用型芯，故在生產（chǎn）長管形鑄件時（shí）可大幅度地改善金屬充型能力；

3、鑄（zhù）件致密度高，氣孔、夾渣等缺（quē）陷少，力（lì）學性能高；

4、便於製造（zào）筒、套類複合金屬鑄（zhù）件（jiàn）。

缺點：

1、用於生產（chǎn）異形鑄件時有一定的局限性；

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

3、鑄件（jiàn）易產生比重偏（piān）析。

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交（jiāo）通、排灌（guàn）機械、航空、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（jiàn）。其中尤以離（lí）心鑄鐵管、內燃（rán）機缸套和軸套等鑄（zhù）件的生（shēng）產最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

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

優點:

1、金屬型的（de）熱（rè）導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組（zǔ）織（zhī）致密（mì），力學性（xìng）能比砂（shā）型鑄（zhù）件高15%左右。

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

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

缺點：

1、金（jīn）屬型本身無透氣性，必須采用一定（dìng）的措施導出型腔中的空氣和砂芯（xīn）所產生的氣（qì）體；

2、金（jīn）屬（shǔ）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（chéng）本較高。因此隻有在（zài）大量成批生（shēng）產時，才能顯示出好（hǎo）的經濟效果。

應用：

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

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造（zào）：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鑄件內（nèi）的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄（zhù）件力學性能和表麵質量的先進（jìn）壓鑄工藝。

優點：

1、消除或減少壓鑄件（jiàn）內部的氣孔，提高壓鑄件的機械性能和（hé）表（biǎo）麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可（kě）使用較低的比壓及鑄（zhù）造性能較差的合金，有（yǒu）可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄（zhù）較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複（fù）雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓（yā）鑄法如控製不當，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓（yā）鑄造：是使液態或半固態金屬在高壓下凝固（gù）、流動成形，直接獲得製件或（huò）毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序（xù）簡化（huà）和質量穩定等優點，是（shì）一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成（chéng）形（xíng）技術。

直接擠壓鑄（zhù）造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位；

間（jiān）接擠壓鑄造：噴塗料、合模（mó）、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模（mó）、毛坯（pī）脫模（mó）、複（fù）位。

技（jì）術（shù）特點（diǎn）：

1、可消除（chú）內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

應用：可用於生產各種類（lèi）型的合金（jīn），如鋁合金、鋅合金（jīn）、銅合（hé）金、球墨鑄鐵等

（9）消失（shī）模鑄造（Lost foam casting ）

消（xiāo）失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將（jiāng）與（yǔ）鑄件尺寸形狀相似的（de）石蠟或泡沫模（mó）型粘（zhān）結組合（hé）成（chéng）模型簇，刷塗耐（nài）火塗（tú）料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法（fǎ）。

工（gōng）藝流程（chéng）：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清（qīng）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（fèn）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（hé）成產結構複（fù）雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產（chǎn）批量（liàng）不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管（guǎn）等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造（zào）：是一種先進的鑄造方法，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（結殼）了的鑄件（jiàn），連續不斷地從結晶器的另一端拉出，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（jié）晶致（zhì）密，組織均勻，機械性能較好；

2、節（jiē）約金屬，提高收得（dé）率（lǜ）；

3、簡化了工序，免（miǎn）除造型及其它工序，因而減輕了勞（láo）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（xiàn）機械化和自動（dòng）化，提高生（shēng）產效率。

應用：

用連續鑄（zhù）造法可以（yǐ）澆注鋼、鐵、銅（tóng）合金、鋁合金、鎂合金等（děng）斷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（shì）利用材（cái）料的塑性，在工具及模具的外力作用下來加工（gōng）製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠（jǐ）壓、拉（lā）拔、衝壓（yā）等。

（1）鍛造

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

根據成形機理，鍛造可分為自由（yóu）鍛、模鍛、碾（niǎn）環、特殊鍛造。

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機（jī）上（shàng），利（lì）用簡（jiǎn）單的工具將金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和尺（chǐ）寸的加工（gōng）方法。

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓（yā）力機上（shàng）利用（yòng）模具（jù）來（lái）成形的。

碾環：指通過專用設備碾環機（jī）生產不同直（zhí）徑的環（huán）形零件，也用（yòng）來生產汽車（chē）輪（lún）轂、火車車輪等輪形零件。

特種（zhǒng）鍛造：包括輥鍛、楔（xiē）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）於生產某些特殊形狀的零件。

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛（duàn）備坯→模鍛成形（xíng）→切邊→衝孔→矯正→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擊力作用，塑性、韌性和其他方麵的力學性能（néng）也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還（hái）能縮（suō）短（duǎn）加工工時。

3、生產效率（lǜ）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（zǔ）的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連（lián）杆等。

（2）軋製

軋製：將金屬（shǔ）坯料通（tōng）過一對旋轉軋輥的間隙（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（jiā）的壓力加工方法。

軋（zhá）製分（fèn）類：

按軋件運動分有（yǒu）：縱軋、橫軋（zhá）、斜軋。

縱（zòng）軋:就是金（jīn）屬（shǔ）在兩個旋轉方向相反的軋輥之間通過，並在其間產（chǎn）生（shēng）塑性變（biàn）形的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥（gǔn）軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋（xuán）運動，軋件與軋輥軸線非特角。

應用：

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

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作（zuò）用下，從模具的孔口（kǒu）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（jiào）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（bàng）加熱→擠壓（yā）→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣（yàng）檢（jiǎn）查→人工（gōng）時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣（guǎng），產品規格、品（pǐn）種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生（shēng）產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房（fáng）麵積小，易實現自動化生（shēng）產。

缺點：

1、幾（jǐ）何廢料損（sǔn）失大；

2、金屬（shǔ）流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

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（kǒng）、薄壁、異型斷（duàn）麵零件。

（4）拉拔

拉拔（bá）：用外力作用於被拉金（jīn）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（dé）相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加（jiā）工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工（gōng）具（jù）、設備簡單；

3. 連（lián）續高速生產斷麵小（xiǎo）的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與（yǔ）兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材（cái）及線（xiàn）材的主要加工方法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機和（hé）模（mó）具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，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（chōng）壓件）的成形加工方法。

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之（zhī）製（zhì）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（lì）用率高、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（bǎn）材（cái），其中大部分（fèn）經（jīng）過（guò）衝壓製成成品。汽車的（de）車（chē）身、底盤、油箱（xiāng）、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電（diàn）器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀（yí）器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝（chōng）壓件。

▌ 機（jī）加工

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

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也（yě）稱作熔接,鎔接是一種以（yǐ）加（jiā）熱、高溫或（huò）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。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：是製取金屬（shǔ）或用金屬粉末（或金屬粉末與非（fēi）金屬粉末的混（hún）合物）作為原料，經（jīng）過成形（xíng）和燒（shāo）結，製造金屬材料（liào）、複合材料以及各種類（lèi）型製（zhì）品的工藝技術。

優點（diǎn）：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假（jiǎ）合金、多孔材（cái）料隻能用粉末冶金方法來（lái）製造。

2、節約金屬，降低產（chǎn）品（pǐn）成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的（de）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、粉末冶金適宜於生產同一形狀而（ér）數量多的產品，能（néng）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（jiàn）的大（dà）小。

2、模具費（fèi）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（yǐ）直接製成多孔、半致密或全致密材料和製品，如含油軸承、齒（chǐ）輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射（shè）成型

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（sù）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（hé），然後將混合（hé）料進行製粒再注射成形所需（xū）要的形狀。

MIM工藝流程：

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

技術（shù）特點（diǎn）：

1、一次成型負責零件；

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

3、對模具（jù）材料要求低。

技術核心（xīn）：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入一（yī）定量的粘（zhān）接劑，粉末才具有增強（qiáng）流動性以適（shì）合注射成型和維持坯塊的（de）基本形（xíng）狀。

▌ 金屬半固態成型

半固態成型：利用非枝晶半固態（tài）金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變（biàn）性和（hé）攪熔性來（lái）控製鑄件的質（zhì）量（liàng）。

半固（gù）態成型可分為流變成型和（hé）觸變成型（xíng）。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點（diǎn）：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量（liàng）和可靠性；

2、成型溫度（dù）比全（quán）液態成型溫度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造（zào）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（yòng）於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統（tǒng）零件和空調零件等製造等航空、電子以及消費品等方麵。