各種金屬材料的（de）成形工藝大全

材料成形（xíng）方（fāng）法是零件設計的重要內容，也是製造者（zhě）們極度關（guān）心的問題，更（gèng）是（shì）材料加工過程中的關鍵因素，今（jīn）天就帶大家（jiā）來看看各種金屬成（chéng）形（xíng）工（gōng）藝。

▌ 鑄造

液態金屬澆注（zhù）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（huò）得毛坯或零件的生產方法（fǎ），通常稱為金（jīn）屬液態成形或鑄造。

工藝流程：液體金屬→充型→凝（níng）固收縮→鑄件（jiàn）

工藝特點：

1、可生（shēng）產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性（xìng）強，合（hé）金種類不（bú）受限製（zhì），鑄件大小幾乎不受限製。

3、材（cái）料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率（lǜ）高、表麵質量（liàng）較低、勞動條（tiáo）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。鋼、鐵和大多（duō）數有色合金鑄件都可用（yòng）砂型鑄造方法獲得。

工藝流程：

砂型鑄造工藝流程

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別（bié）是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低（dī）；

3、對於某（mǒu）些（xiē）塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一（yī）的成形工藝。

應用：汽車的發動機氣缸（gāng）體、氣缸蓋、曲（qǔ）軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是（shì）指（zhǐ）在易熔材料製成模樣，在模（mó）樣表（biǎo）麵包覆若幹層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排出（chū）型殼（ké），從（cóng）而獲得無分型麵（miàn）的鑄型（xíng），經高溫焙（bèi）燒後即可填（tián）砂（shā）澆注的鑄造方案。常稱（chēng）為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔（róng）模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精（jīng）度高；

2、表麵粗（cū）糙度高（gāo）；

3、能夠鑄（zhù）造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

缺點：工序繁雜，費用較高（gāo）

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（dòng）機的（de）葉片等。

（3）壓（yā）力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓入一精密（mì）金屬模（mó）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（yōu）點：

1、壓鑄時（shí）金屬液體（tǐ）承受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換性好（hǎo）；

3、生產（chǎn）效率（lǜ）高，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、鑄件容易產（chǎn）生細（xì）小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有震動的情況下工（gōng）作；

3、高熔點合金壓（yā）鑄時，鑄型壽（shòu）命低，影響壓鑄（zhù）生產的擴大。

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐步擴大到各個行（háng）業，如農業（yè）機械、機床工業、電子工業、國防工業（yè）、計算機、醫療（liáo）器械（xiè）、鍾表（biǎo）、照相機和日用五（wǔ）金等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液（yè）體金屬在（zài）較低（dī）壓力(0.02～0.06MPa)作用（yòng）下（xià）充填鑄型，並在壓力下結晶以（yǐ）形成鑄件的方法.。

技（jì）術特點：

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

2、采用底注式充型，金屬液充型平穩，無飛濺（jiàn）現象（xiàng），可避免卷入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），鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵（miàn）光潔，力（lì）學（xué）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（jīn）屬利用率提高（gāo）到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡（jiǎn）易，易實（shí）現機械化和自（zì）動化。

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪（lún）轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

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

優點：

1、幾乎不存在澆注（zhù）係統和（hé）冒口（kǒu）係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產（chǎn）中空鑄件時可（kě）不用型芯，故在生（shēng）產長管形鑄件時（shí）可大幅度地（dì）改善金屬充型能力；

3、鑄件（jiàn）致密度高，氣孔、夾渣等缺陷（xiàn）少，力學性能高；

4、便於（yú）製造筒、套類複合金屬鑄件。

缺點：

1、用於（yú）生（shēng）產異形鑄件時有一（yī）定的局限性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內（nèi）孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比重偏析。

應用：

離心鑄造最早用（yòng）於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航（háng）空、國防、汽車等行業中均（jun1）采用離心鑄造工藝，來（lái）生產鋼、鐵及非鐵碳（tàn）合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸（gāng）套和軸套等鑄件的生產最為（wéi）普遍。

（6）金（jīn）屬型（xíng）鑄造(gravity die casting)

金（jīn）屬型鑄造：指液態（tài）金屬在重力作用下充填金屬鑄型（xíng）並在型中冷卻凝固而（ér）獲得鑄件的一（yī）種成型方法。

優點:

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

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

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

缺點（diǎn）：

1、金（jīn）屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出（chū）型（xíng）腔（qiāng）中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性（xìng），鑄件凝固（gù）時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期（qī）較長，成本較高。因此隻有在（zài）大量成批生產時，才能顯示出好的（de）經濟效果。

應用：

金屬型（xíng）鑄造（zào）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件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄（zhù）件、鑄錠等。

（7）真（zhēn）空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過在壓鑄過程（chéng）中抽除壓（yā）鑄模具型（xíng）腔內的氣體而消除或顯著（zhe）減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體（tǐ），從而提高壓鑄件力學性能和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質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力（lì），可使用較低的比壓（yā）及鑄造性（xìng）能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較大的（de）鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複雜（zá），製（zhì）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（xiào）果（guǒ）就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液（yè）態（tài）或半固態金屬在高壓下（xià）凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率（lǜ）高、工序簡化和質量穩定等優點（diǎn），是一種節能型的、具有潛在應用（yòng）前景的金屬成形技術。

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

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

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和（hé）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（de）產生；

4、便於實現機械化、自動（dòng）化。

應用：可用於（yú）生產各種類型的合金，如鋁合金（jīn）、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（yòu）稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸（cùn）形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結（jié）組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在（zài）幹石英砂中振動造型，在負壓下澆（jiāo）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。

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注（zhù）→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加（jiā）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（jiàng）低投資和生產成本。

應用：

適合成產結構複雜的各種大（dà）小較精密鑄件，合金種（zhǒng）類不限，生產批量（liàng）不（bú）限。如灰鑄（zhù）鐵（tiě）發動機箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連續鑄造（zào）（continual casting）

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原（yuán）理是將熔融的金屬，不斷（duàn）澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型（xíng）中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結（jié）晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

技術特點：

1、由（yóu）於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械（xiè）性（xìng）能較好；

2、節約金屬，提（tí）高（gāo）收（shōu）得率；

3、簡化了工序，免除造型及（jí）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機械化和自動化，提高生產效率。

應用：

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

▌ 塑性成形

塑性成（chéng）形：就（jiù）是利用材料的塑性，在（zài）工具（jù）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，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔（bá）、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金屬（shǔ）坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具（jù）有一定機械性能、一定形狀和（hé）尺寸鍛（duàn）件的加工方法。

根（gēn）據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機上（shàng），利用簡單的工（gōng）具將（jiāng）金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工方（fāng）法。

模鍛：是（shì）在（zài）模鍛錘（chuí）或者熱（rè）模鍛壓力機上利用模具來成形的。

碾環：指通（tōng）過專用設備碾（niǎn）環機生產不同直徑的環（huán）形零件，也用來生（shēng）產汽車輪轂（gū）、火車車輪等輪形零件。

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

工藝（yì）流程：鍛坯加熱→輥（gǔn）鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔（kǒng）→矯正→中間（jiān）檢驗→鍛件（jiàn）熱處理（lǐ）→清理→矯正→檢（jiǎn）查

技術特點：

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（xìng）能也都比鑄件高甚至比（bǐ）軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時。

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（yòng）：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒（chǐ）輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水（shuǐ）壓機工作（zuò）缸和立柱，機車軸（zhóu），汽車和拖拉機的曲軸、連杆（gǎn）等。

（2）軋製

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因（yīn）受（shòu）軋（zhá）輥（gǔn）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（zòng）軋、橫軋（zhá）、斜軋。

縱軋:就（jiù）是金屬在兩個旋轉方向（xiàng）相反的（de）軋輥之間通過，並在其間產（chǎn）生塑性變形的過程。

橫軋（zhá）：軋件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（dòng），軋（zhá）件與軋輥軸線非特角。

應用：

主（zhǔ）要用在金屬材料型材，板，管材（cái）等 ，還有一些非金屬材料比如塑料（liào）製品及玻璃製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫（féng）隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為所需製品的加工方（fāng）法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

工藝流（liú）程：

擠壓前準（zhǔn）備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰（nǐng）校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工（gōng）時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規（guī）格、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，廠房麵積小，易實現自動（dòng）化生產（chǎn）。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均（jun1）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（zhǔ）要用於（yú）製造長杆、深孔、薄壁、異型斷（duàn）麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬（shǔ）的前（qián）端，將金屬（shǔ）坯料從小於坯料（liào）斷麵的模孔中（zhōng）拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

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品。

缺點：

1. 道（dào）次變形（xíng）量（liàng）與兩次退火間（jiān）的總變形量有（yǒu）限；

2. 長度受限製。

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要（yào）加工方（fāng）法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機（jī）和模具對板（bǎn）材、帶材、管材和（hé）型材等施加外力，使之產（chǎn）生塑（sù）性變形（xíng）或（huò）分離（lí），從而獲得所需形狀和（hé）尺寸的工件（衝壓件（jiàn））的成（chéng）形加工方法。

技術（shù）特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大（dà）量生產、成本低。

3、可得到品質均一（yī）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（shì）界的鋼材中，有（yǒu）60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽（qì）車的車身（shēn）、底盤、油箱、散熱（rè）器片（piàn），鍋爐（lú）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。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械（xiè）、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（chéng）中，直接用刀具在毛坯（pī）上切（qiē）除多餘金屬層厚度，使之（zhī）或者圖紙要求的尺寸精度（dù）、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（jiē）

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接（jiē）合金（jīn）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（jīn）：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非（fēi）金屬粉末的混合物）作（zuò）為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各（gè）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合物、假合（hé）金、多孔材料隻能用粉末冶（yě）金方法來製造。

2、節約金屬（shǔ），降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染（rǎn），有可能製（zhì）取高純（chún）度的材（cái）料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正（zhèng）確性（xìng）和均勻性。

5、粉末（mò）冶金適宜於生產同一形狀而數量多的（de）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（jù）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（shù）可以直接製成多孔、半致密或（huò）全致密材料和製品，如含（hán）油軸承、齒輪、凸輪（lún）、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形（xíng）的簡稱。是將金屬（shǔ）粉（fěn）末與其粘結劑的增塑混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選粉（fěn）末與（yǔ）粘結劑進行混合，然後將（jiāng）混合料進行製粒再注射成（chéng）形所需要的形（xíng）狀。

MIM工藝流（liú）程：

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

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：

粘接劑是MIM技術（shù）的核（hé）心隻有加入一定量（liàng）的粘（zhān）接劑，粉末才具有增強流動性以適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（gù）態成型：利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性（xìng）和攪熔性來控製鑄件（jiàn）的質量。

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（Thixoforming）

技術特點（diǎn）：

1、減少液態成型缺陷，顯著（zhe）提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大減少（shǎo）對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不（bú）可能製造的合金；

應用（yòng）：

目前已成功用（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、燃油係統零件和空調零件等製造等航空、電（diàn）子以及消費品等方麵。