​​各種金屬材料的成形（xíng）工藝大全

材料成形方法是零件設計的重要內容（róng），也是製造者們極度關心的問題，更是材料加（jiā）工過程中的關鍵因素，今天就帶（dài）大家來看看各種金屬成形工藝。

▌ 鑄造（zào）

液態金（jīn）屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固（gù），以獲（huò）得毛坯（pī）或零件的生產方法，通（tōng）常稱為金屬液態成形或鑄造（zào）。

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

工（gōng）藝特（tè）點：

1、可生產形狀任意複雜（zá）的製件，特別是內腔形狀（zhuàng）複雜的製件。

2、適應性強，合（hé）金種（zhǒng）類不受限製，鑄件大（dà）小幾乎不受限製（zhì）。

3、材料來源（yuán）廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞（láo）動條件差（chà）。

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（de）鑄造方法。鋼、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（jì）術特點（diǎn）：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有（yǒu）複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本（běn）低；

3、對於某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型（xíng）鑄造是製造其零件（jiàn）或，毛坯的（de）唯一的（de）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：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣（yàng）表麵（miàn）包覆若幹層耐（nài）火材料製成型殼，再將（jiāng）模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙（bèi）燒後即可填砂澆注的鑄造方案（àn）。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表（biǎo）麵粗糙度高；

3、能夠（gòu）鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受（shòu）限製。

缺點：工序繁雜，費用較高

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或很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（lì）鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高（gāo）壓將金屬液高速壓入（rù）一精密金（jīn）屬模具型腔（qiāng）內，金（jīn）屬液在（zài）壓力作用下冷卻（què）凝固而形成鑄件（jiàn）。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓（yā）力高，流（liú）速快

2、產品質量（liàng）好，尺寸穩定，互換性好；

3、生（shēng）產效率高（gāo），壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經濟效（xiào）益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓（yā）鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及（jí）有震動的情況下工作；

3、高熔點合金（jīn）壓鑄時，鑄型（xíng）壽命低，影響壓鑄生產的（de）擴大。

應用：壓鑄件最先（xiān）應（yīng）用在汽車（chē）工業和儀表工業，後來逐（zhú）步（bù）擴大到各個行業，如（rú）農業（yè）機械、機床工業、電子（zǐ）工業、國防工業、計算機、醫（yī）療器械（xiè）、鍾表、照相機和日用五（wǔ）金等多個行業。

（4）低（dī）壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液體金（jīn）屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在壓力（lì）下結晶以形成鑄件的方法.。

技術特點：

1、澆（jiāo）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（xíng）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（shǔ）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，提高了鑄件的合格率（lǜ）；

3、鑄件在壓力下結晶（jīng），鑄件組織（zhī）致密、輪廓清晰、表麵光潔，力學性能較（jiào）高（gāo），對於大薄壁件的鑄造尤（yóu）為有利；

4、省去補縮冒口（kǒu），金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動（dòng）強度（dù）低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械化和（hé）自動（dòng）化。

應用：以傳統產品（pǐn）為主（氣缸頭、輪轂（gū）、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離心鑄造（zào）：是將金屬液澆入（rù）旋轉的鑄型中（zhōng），在離心力作用下填充鑄（zhù）型而（ér）凝固成（chéng）形的一（yī）種鑄（zhù）造方（fāng）法。

優點：

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

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

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性（xìng）能高；

4、便於製造筒、套類（lèi）複合金屬鑄件。

缺（quē）點：

1、用於生產異形（xíng）鑄件時有一（yī）定的局限（xiàn）性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表麵比（bǐ）較粗糙，質量較差，加工餘量大（dà）；

3、鑄件易產生比重偏（piān）析。

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國（guó）內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空（kōng）、國防、汽車等（děng）行業中均（jun1）采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤（yóu）以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸（zhóu）套等鑄件的生產最為普遍。

（6）金屬型鑄（zhù）造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指液態金（jīn）屬在重力作用下充填金屬鑄（zhù）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，冷卻速度快，鑄件組織致密，力（lì）學性（xìng）能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲得（dé）較高尺（chǐ）寸精度（dù）和（hé）較低表麵（miàn）粗糙度值（zhí）的鑄件，並且質量（liàng）穩定性好。

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

缺點：

1、金屬（shǔ）型本身無透氣性，必須（xū）采用一定的措施導出型腔中的空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（xíng）製造周期較長，成本較高。因此隻（zhī）有在（zài）大量成批生產時，才能顯示出好的（de）經濟效果。

應用：

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

（7）真（zhēn）空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造（zào）：通過在壓鑄過程中抽除（chú）壓鑄模具型腔內的氣體（tǐ）而消除（chú）或顯著減（jiǎn）少壓鑄件內的氣（qì）孔和溶解氣體，從而提高壓鑄（zhù）件力（lì）學（xué）性能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

優（yōu）點：

1、消除（chú）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（liàng），改善（shàn）鍍覆（fù）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（yòng）小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填（tián）條件，可壓鑄（zhù）較薄的鑄件（jiàn）;

缺（quē）點：

1、模具密封（fēng）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）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓（yā）鑄造：是使液態或半固態金（jīn）屬在高壓下凝固（gù）、流動（dòng）成形，直接獲得（dé）製件或毛坯（pī）的方法。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（shì）一種節能型的、具有潛在（zài）應用前景的金（jīn）屬成形技術。

直（zhí）接擠壓鑄造：噴塗料（liào）、澆合金、合模（mó）、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模（mó）、複位；

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

技術特點：

1、可消除內部的（de）氣孔、縮孔和（hé）縮鬆等缺陷；

2、表麵粗（cū）糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄（zhù）造（zào）裂（liè）紋的（de）產生；

4、便於實現機械化、自動化（huà）。

應用（yòng）：可（kě）用於生產各種類型的合（hé）金，如（rú）鋁合金、鋅合金、銅合金（jīn）、球墨鑄（zhù）鐵等

（9）消失模鑄造（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石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並（bìng）烘幹後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注（zhù），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（xíng）鑄造（zào）方法。

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

技（jì）術特點：

1、鑄（zhù）件精度高，無砂芯，減（jiǎn）少了（le）加工時間（jiān）；

2、無分型麵，設計靈活，自由度（dù）高；

3、清潔生（shēng）產（chǎn），無（wú）汙染；

4、降低投資和生產成（chéng）本。

應用：

適合成產結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種（zhǒng）類（lèi）不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原理（lǐ）是（shì）將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的（de）特殊金屬型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結（jié）晶器（qì）的另一（yī）端拉出（chū），它可獲得任意長或特（tè）定的長度的鑄件。

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻（què），結晶致密，組織均勻，機械性能較（jiào）好；

2、節約金屬，提高收得（dé）率；

3、簡化了工序，免除造（zào）型（xíng）及其它工序，因而減輕了勞動強度；所需生產（chǎn）麵積也大為減少（shǎo）；

4、連續鑄造生產（chǎn）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、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄（zhù）件，如鑄錠、板坯、棒坯、管（guǎn）子等。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是利用（yòng）材料的塑性，在工具及模具的外力作用下來加工製（zhì）件的少切削或無切削的工藝方法（fǎ）。它的種類有很多，主要（yào）包括鍛造、軋製、擠（jǐ）壓、拉拔（bá）、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種利用鍛壓機（jī）械對金（jīn）屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲（huò）得具有一定（dìng）機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

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（zài）錘鍛或（huò）者水壓（yā）機上，利用簡單的工（gōng）具將金屬錠或者塊料（liào）錘成所（suǒ）需要形狀和尺寸的加工方法。

模鍛：是在（zài）模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利（lì）用模具來成形的。

碾環：指通（tōng）過專（zhuān）用設備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（chē）車輪等輪形（xíng）零件。

特種鍛（duàn）造：包（bāo）括輥鍛、楔橫軋、徑（jìng）向鍛造、液態（tài）模（mó）鍛等鍛造方式，這些方式（shì）都比較適用於（yú）生產某些特殊形狀的零件。

工藝流程：鍛坯加熱（rè）→輥鍛備坯→模鍛（duàn）成形（xíng）→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯（jiǎo）正→檢查

技術特（tè）點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大（dà）的衝擊力作用，塑性、韌性和其他方麵（miàn）的力學性能也都比鑄件高甚至比軋（zhá）件高。

2、節約原材料，還（hái）能（néng）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（pī）量生產，靈活性比較大。

應用：

大（dà）型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子（zǐ）、葉（yè）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、連杆等。

（2）軋製

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各（gè）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（zòng）軋:就是金屬在兩個（gè）旋轉方向相反的軋輥之（zhī）間（jiān）通過，並在其間產生塑性變形（xíng）的過程。

橫軋：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，軋件與軋輥軸線非特角。

應（yīng）用：

主要（yào）用在金屬材料型材（cái），板，管材等 ，還有（yǒu）一些非金屬材料比如塑料製品及玻璃（lí）製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不均勻（yún）壓應力作用下，從模具的孔口或（huò）縫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法叫（jiào）擠壓，坯料的這種（zhǒng）加工叫擠（jǐ）壓成型。

工藝流程：

擠壓前準備（bèi）→鑄棒加熱（rè）→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（qiē）（定尺）→取樣檢查→人工時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格（gé）、品種多；

2、生產靈（líng）活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好（hǎo）；

4、設備投（tóu）資少，廠房麵積小，易（yì）實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失（shī）大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速（sù）度低，輔助時間長；

4、工具損（sǔn）耗大，成本高。

生產（chǎn）適用範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁（bì）、異（yì）型斷麵（miàn）零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前（qián）端，將（jiāng）金屬坯料從（cóng）小於坯料斷（duàn）麵的模孔中（zhōng）拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一（yī）種塑性（xìng）加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光（guāng）潔；

2. 工具、設備（bèi）簡單；

3. 連續（xù）高速生產（chǎn）斷麵小的長（zhǎng）製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總（zǒng）變形（xíng）量有限；

2. 長度受限製。

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

（5）衝（chōng）壓

衝壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和（hé）型材等施加（jiā）外（wài）力，使之（zhī）產生塑性變形或分離，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（shù）特點（diǎn）：

1、可得到輕量、高剛（gāng）性之製品。

2、生產（chǎn）性良好，適合（hé）大（dà）量生產、成本低。

3、可得到（dào）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，其中大部（bù）分經過衝壓製成成品。汽（qì）車的（de）車身、底盤（pán）、油（yóu）箱、散熱器片，鍋爐的（de）汽包，容器的殼體，電（diàn）機、電器的（de）鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的（de）。儀器儀表、家（jiā）用電器、自（zì）行車（chē）、辦（bàn）公機械（xiè）、生活（huó）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（máo）坯上切除多餘金屬（shǔ）層厚度，使之或者圖（tú）紙要求的尺寸精度、形（xíng）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（jiē）

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以（yǐ）加熱、高溫或者高（gāo）壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料（liào）的製造工（gōng）藝及技術。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：是製取金（jīn）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（shāo）結，製造金屬材料、複合材料以及各（gè）種類（lèi）型（xíng）製品的工藝技術。

優點（diǎn）：

1、絕大多數難熔金屬及其（qí）化合物、假（jiǎ）合金、多孔材料隻能用粉末（mò）冶金方法來製造。

2、節約金屬，降低（dī）產品成本。

3、不會給材料任何汙（wū）染，有（yǒu）可能製取高純度（dù）的材料（liào）。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的（de）正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜於生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。

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直（zhí）接製成多孔、半致密或全致密材料和製品，如含油軸（zhóu）承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型

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

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個獨特加（jiā）工步驟（zhòu）（混合（hé）、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的（de）生產，針對產品特性決定是否需要進行（háng）表麵處理。

技術特（tè）點：

1、一次成型負責零件；

2、製件（jiàn）表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易（yì）於實現自動（dòng）化；

3、對模具（jù）材料要求（qiú）低。

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入一定量的（de）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形狀。

▌ 金屬半固（gù）態成型

半固態成型（xíng）：利用非枝晶半固（gù）態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱（chēng）SSM）獨（dú）有的流變性（xìng）和攪熔性來控製鑄件的（de）質量。

半固（gù）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（chù）變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可（kě）靠（kào）性；

2、成型溫度比全液態成型（xíng）溫度低，大大減少對模具的熱衝擊（jī）；

3、能製造常規（guī）液態成型方（fāng）法不可（kě）能製造的合金；

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳（chuán）動係統零件、燃油係統零件（jiàn）和空（kōng）調零件等製造等航空、電子以及消費品等方麵。