​​各（gè）種金屬材料（liào）的成形工（gōng）藝大全

材料成形方法是零（líng）件設計的重要內容，也是製造者（zhě）們極（jí）度關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就帶大家來看看各種金屬成形工（gōng）藝。

▌ 鑄（zhù）造

液態（tài）金屬澆注到與零件形（xíng）狀、尺寸相適應（yīng）的鑄（zhù）型型腔中，待（dài）其冷卻凝固，以獲得毛坯（pī）或零件的生產方法，通常稱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、可生產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀（zhuàng）複雜的製件。

2、適應（yīng）性強，合金種類不受限製，鑄件大（dà）小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄（zhù）造（sand casting）

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

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，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

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

應用：汽車的發動機（jī）氣缸體、氣缸蓋、曲（qǔ）軸等鑄件

（2）熔模鑄造(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耐火材（cái）料製（zhì）成型殼，再將模樣熔化排（pái）出型殼，從而獲（huò）得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即（jí）可填砂（shā）澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄（zhù）造”。

工藝流程：

熔模（mó）鑄造工藝（yì）流程

優點（diǎn）：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗（cū）糙度（dù）高（gāo）；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

缺點：工序繁雜，費用較高

應用：適用於生產形狀複（fù）雜、精度要（yào）求高、或很難進行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉（yè）片等。

（3）壓力（lì）鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓（yā）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鑄件。

工藝（yì）流（liú）程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓（yā）力高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定（dìng），互換性好（hǎo）；

3、生產效率（lǜ）高，壓（yā）鑄模（mó）使用次數多（duō）；

4、適合（hé）大（dà）批大量生（shēng）產，經濟效益好。

缺點：

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（jī）載（zǎi）荷及有震動的情況（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（yā）鑄件最先應用在汽車工（gōng）業和儀表工業，後來逐步擴大到各個行業（yè），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（jīn）等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液（yè）體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作（zuò）用下充填鑄型，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），鑄造各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，可避免卷入（rù）氣體及對型壁和型芯（xīn）的衝刷，提高了鑄件的合格率；

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

4、省（shěng）去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易（yì），易實現機械化和自動化。

應用：以傳統產品（pǐn）為（wéi）主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離心（xīn）鑄造：是將金屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力（lì）作用下填充鑄型而凝固成形的一種（zhǒng）鑄造（zào）方法。

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口（kǒu）係統的金屬消（xiāo）耗，提高工藝出品（pǐn）率；

2、生（shēng）產中空鑄件（jiàn）時可不用型芯，故（gù）在生產長管形鑄（zhù）件時（shí）可大幅（fú）度地改善金（jīn）屬充型（xíng）能力；

3、鑄（zhù）件致密（mì）度高，氣孔、夾渣（zhā）等（děng）缺陷少，力學性能高（gāo）；

4、便於製造筒、套類複（fù）合金屬鑄件。

缺點：

1、用於生產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（cū）糙，質量較差，加工餘量（liàng）大；

3、鑄件易產生比（bǐ）重偏（piān）析。

應（yīng）用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外（wài）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（lí）心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以（yǐ）離心（xīn）鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄（zhù）件的生產最為普遍。

（6）金屬型鑄（zhù）造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指液態金屬在重力作用下充填金屬（shǔ）鑄型並在型中冷卻凝固而（ér）獲得鑄件的一種成型方法。

優點:

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

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

3、因不用和很少用砂芯，改善環（huán）境、減少粉塵和有害（hài）氣體、降低勞動強度。

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施（shī）導（dǎo）出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無（wú）退（tuì）讓性，鑄件凝固時容（róng）易產生（shēng）裂紋；

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

應用（yòng）：

金屬型鑄造既（jì）適用於大批量生產形（xíng）狀複雜的鋁（lǚ）合金、鎂合金等非（fēi）鐵合金（jīn）鑄件，也適合於生產鋼（gāng）鐵金屬（shǔ）的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型（xíng）腔內的氣體而消除或顯著減少（shǎo）壓鑄件內的氣孔和溶解（jiě）氣體，從（cóng）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（zhù）件的機械（xiè）性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

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

3、改善了充（chōng）填（tián）條件，可壓（yā）鑄較薄的鑄件（jiàn）;

缺點：

1、模具密封結構（gòu）複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控（kòng）製不當，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態或半固態金屬在高（gāo）壓下凝固、流動（dòng）成形，直接獲得製件或毛坯的方法（fǎ）。它具（jù）有液（yè）態金屬利用（yòng）率高、工序簡化和質量（liàng）穩定等優（yōu）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：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模（mó）、毛坯（pī）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。

技術特點（diǎn）：

1、可消除內部（bù）的氣（qì）孔、縮孔和縮（suō）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（shí）現（xiàn）機械化、自動化。

應用：可用於（yú）生產各種（zhǒng）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（zhù）造（又稱實型鑄造）：是（shì）將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇（cù），刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英（yīng）砂中（zhōng）振動造型，在負（fù）壓下澆注，使模型氣化，液體（tǐ）金屬占據模（mó）型位置，凝固冷卻後形（xíng）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→落砂→清理（lǐ）

技術特點：

1、鑄件（jiàn）精度高，無砂芯，減少了加工時間（jiān）；

2、無分型麵，設計靈（líng）活，自由度高；

3、清潔生產（chǎn），無（wú）汙染；

4、降低投資和生產成（chéng）本。

應用：

適合成產（chǎn）結構複雜的各種大小較精密鑄件，合（hé）金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼（gāng）彎（wān）管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄（zhù）造：是一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融（róng）的金屬，不斷澆入一種叫做（zuò）結晶器的特（tè）殊金屬型中，凝固（結（jié）殼）了（le）的鑄件，連（lián）續（xù）不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

技術特點：

1、由於金屬被迅（xùn）速（sù）冷（lěng）卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得（dé）率；

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

4、連續鑄造生產易於實現機械化和（hé）自動化，提高（gāo）生產效率。

應用：

用連續鑄造法可以（yǐ）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（rú）鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是（shì）利用材料的塑性，在工具及模（mó）具的外力作用下來加工製件的少切削或無切削的（de）工藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛（duàn）造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種利用鍛壓機械對（duì）金屬坯料施加壓力，使（shǐ）其產生（shēng）塑性（xìng）變形以獲得具（jù）有一定機械性能、一（yī）定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

根據成形機（jī）理，鍛造可分為自由鍛、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，利用簡單的工具將金屬錠或者塊料（liào）錘成所需要形狀和尺（chǐ）寸的（de）加工（gōng）方法。

模鍛：是在模鍛錘或者熱（rè）模鍛壓力機（jī）上利用模具來成（chéng）形的。

碾環：指通過專用設備碾環機生產（chǎn）不同直徑的環形零件，也用（yòng）來生產汽車輪轂（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（zào）、液態模（mó）鍛等鍛（duàn）造（zào）方式，這些方式（shì）都比較適用於生產某些特殊形狀的（de）零件。

工藝流（liú）程：鍛坯加熱（rè）→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗（yàn）→鍛件（jiàn）熱處（chù）理→清理→矯正→檢查

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高（gāo）能承受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他（tā）方麵的力學性能也都比鑄件高甚至（zhì）比軋（zhá）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（zì）由鍛造適合於單件小批（pī）量生產，靈（líng）活性比較大。

應（yīng）用：

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

（2）軋製（zhì）

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮（suō）成型軋製使材料截麵減小，長度增加的（de）壓力加工方法。

軋製分（fèn）類：

按軋件（jiàn）運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

縱軋:就是金屬在（zài）兩個旋（xuán）轉方（fāng）向相反的軋輥之間通過，並在其間產生塑性變形的過程（chéng）。

橫軋：軋件變形後運動方向與（yǔ）軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作（zuò）螺（luó）旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

應（yīng）用：

主要用在（zài）金（jīn）屬材料型材，板，管材等 ，還有一些非金（jīn）屬材料比如塑（sù）料製品及（jí）玻璃製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使（shǐ）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，坯料的這種加工叫擠壓成型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉（lā）伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工（gōng）時效→包裝

優點：

1、生產範圍（wéi）廣，產品規格、品種多；

2、生產（chǎn）靈（líng）活性大（dà），適合小批量生產；

3、產品尺（chǐ）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、擠壓速度低，輔助（zhù）時間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用範圍（wéi）：主要（yào）用於製造長杆、深（shēn）孔、薄（báo）壁、異型（xíng）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（yú）坯料斷麵的模孔中拉出（chū），以獲得相應（yīng）的形狀和尺寸的（de）製品的一種塑性加工方法。

優點（diǎn）：

1. 尺寸精（jīng）確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷（duàn）麵（miàn）小的（de）長製品。

缺點：

1. 道次（cì）變形（xíng）量與兩（liǎng）次退火間的總變形（xíng）量有限；

2. 長度受（shòu）限製。

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

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產（chǎn）生塑性（xìng）變形或分（fèn）離（lí），從而獲得所需形狀和尺寸的工件（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（shì）合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

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60～70%是板材（cái），其中大部分經過（guò）衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片（piàn），鍋爐的汽（qì）包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓（yā）加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓（yā）件。

▌ 機加工

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

常用（yòng）機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接（jiē）,鎔接是一種以（yǐ）加（jiā）熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他（tā）熱塑性材料如塑料的製造工藝及（jí）技術。

▌ 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，製造金屬材（cái）料、複（fù）合材料以及各種類型製品的工藝技術。

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金方法來製造。

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（gāo）純度的材料。

4、粉末冶金法（fǎ）能保證材料（liào）成分配比的正確性和均勻（yún）性。

5、粉末冶（yě）金適宜於生產同（tóng）一形狀而數量多（duō）的產品，能大大降低（dī）生產成本。

缺點：

1、在（zài）沒（méi）有批（pī）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（zhù）造模具。

生（shēng）產適用範圍：

粉末冶金技術可以直接（jiē）製成多孔、半致密（mì）或全致密材料（liào）和（hé）製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射（shè）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（mó）型中的（de）成形（xíng）方法。它是先（xiān）將所選粉末與粘（zhān）結劑進行混合，然後將混合料（liào）進行製粒（lì）再注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（jiā）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（fǒu）需要進（jìn）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（liàng）好、廢品率（lǜ）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）的核心隻有加（jiā）入一定量的粘接劑，粉末才具有增強流動性以適合注射成型和維持坯塊的基本（běn）形狀。

▌ 金屬（shǔ）半固態成型

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

半固態成型可分為流變成型和觸變成型。

(1)流變成型（xíng）（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成（chéng）型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型（xíng）缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成（chéng）型溫度（dù）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（xíng）方法不可能製造的合金；

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零件、搖（yáo）臂、發動機活（huó）塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調零件等製造等（děng）航空、電子以及消費（fèi）品等方麵。