各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內容，也是製造者（zhě）們極度關心的問題，更是（shì）材料（liào）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藝。

▌ 鑄（zhù）造

液態金屬澆（jiāo）注到與零件形狀、尺寸相適（shì）應的鑄型型腔中，待其（qí）冷卻凝（níng）固（gù），以獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱為金（jīn）屬液態成形或鑄造。

工（gōng）藝（yì）流程：液體（tǐ）金屬→充型→凝固收縮→鑄件

工（gōng）藝特點（diǎn）：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件（jiàn）。

2、適應性強，合金種類（lèi）不（bú）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（zī）低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞動條件差。

鑄造（zào）分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的（de）鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可（kě）用砂型鑄造方法獲得。

工藝流程：

砂型鑄造工藝流程（chéng）

技術特點：

1、適合於製成形狀（zhuàng）複雜，特別是具（jù）有複雜內腔的（de）毛坯；

2、適應（yīng）性廣，成本低；

3、對於某些塑性（xìng）很差的材料，如（rú）鑄鐵等，砂型（xíng）鑄造是製造其零件或，毛坯（pī）的唯一（yī）的成形工藝（yì）。

應用：汽車的發動機氣缸（gāng）體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄（zhù）造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表麵包覆若幹層耐火材料製成型殼，再將模樣熔（róng）化排出型殼（ké），從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄（zhù）造方案。常（cháng）稱為（wéi）“失蠟（là）鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程（chéng）

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表（biǎo）麵粗（cū）糙度高；

3、能夠（gòu）鑄造外型複雜的鑄（zhù）件，且鑄造的合金不受限（xiàn）製。

缺點：工序繁雜，費用較（jiào）高

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

（3）壓力鑄（zhù）造(die casting)

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓入一精密（mì）金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形（xíng）成鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體（tǐ）承受壓（yā）力高，流速快

2、產品質量（liàng）好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓鑄（zhù）模使用次數多；

4、適合（hé）大（dà）批大量生產（chǎn），經濟效益好。

缺點：

1、鑄件（jiàn）容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有震動的情況下工作；

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

應用：壓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，如農業機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算（suàn）機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金等多個（gè）行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指（zhǐ）使液體金屬在較低（dī）壓（yā）力(0.02～0.06MPa)作用（yòng）下充填鑄型，並在壓力（lì）下（xià）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，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免（miǎn）卷入氣體及對型（xíng）壁和型芯的衝刷（shuā），提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致密、輪廓（kuò）清（qīng）晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁（bì）件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口（kǒu），金屬利用率提高到90～98%；

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

應（yīng）用：以傳統產品（pǐn）為主（氣缸（gāng）頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離心鑄造（zào）：是將金屬液澆（jiāo）入旋轉的鑄（zhù）型中，在離心力（lì）作用下填充鑄型而（ér）凝（níng）固成形的一種鑄造方法。

優（yōu）點：

1、幾乎不存在澆注（zhù）係統和冒口係（xì）統的金屬消耗，提高工（gōng）藝出品（pǐn）率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在生產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，力學性能高；

4、便於製造筒、套類（lèi）複合金屬鑄件。

缺點：

1、用於生（shēng）產異形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件內（nèi）孔直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件（jiàn）易產生比重偏析。

應用：

離（lí）心（xīn）鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空（kōng）、國防、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及（jí）非鐵碳（tàn）合金鑄件。其中（zhōng）尤以離心鑄鐵管、內燃機（jī）缸套和軸套等（děng）鑄件的生產最（zuì）為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指液態金屬在重力作用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（xíng）方法。

優點:

1、金屬型的熱導率和熱容（róng）量（liàng）大，冷卻速度快，鑄件組（zǔ）織致密，力學性能比砂型鑄件高15%左（zuǒ）右（yòu）。

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

3、因不用和很少用砂芯，改善環境、減少粉（fěn）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（xìng），必須采用一定的措施導出型腔中的空氣和砂（shā）芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期（qī）較長，成（chéng）本較高。因此隻有（yǒu）在大量成批生產時，才能顯示出（chū）好的經濟效果。

應用：

金屬（shǔ）型（xíng）鑄造既適用於大批量（liàng）生產形狀複雜（zá）的鋁合金、鎂合金等（děng）非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金（jīn）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（chéng）中抽除壓鑄模具型腔（qiāng）內（nèi）的氣體而（ér）消（xiāo）除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高（gāo）壓鑄件力學性能和表麵質量（liàng）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（néng）和表麵質量（liàng），改（gǎi）善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可使用較（jiào）低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較大（dà）的鑄件（jiàn）;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封（fēng）結（jié）構（gòu）複雜，製造及安（ān）裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法（fǎ）如控製不當，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壓（yā）下凝固、流動成形，直（zhí）接獲得製件或毛坯的（de）方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡（jiǎn）化和質量穩定等優點，是（shì）一（yī）種節能型的、具有潛（qián）在應（yīng）用前景的金屬成形技（jì）術。

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

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

技術特（tè）點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高（gāo）；

3、可防止鑄造裂紋的產（chǎn）生；

4、便於實現（xiàn）機械化、自動化。

應用（yòng）：可用於生（shēng）產各種類（lèi）型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨（mò）鑄鐵等

（9）消失模（mó）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（zhuàng）相（xiàng）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（mái）在幹石英（yīng）砂（shā）中振動造型，在負壓下澆（jiāo）注，使模型氣化（huà），液（yè）體金屬占據模型位（wèi）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（gàn）→造型→澆注→落砂→清理

技（jì）術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減（jiǎn）少了加工時間；

2、無分型麵（miàn），設計（jì）靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生（shēng）產（chǎn）成本。

應（yīng）用（yòng）：

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

（10）連續鑄（zhù）造（continual casting）

連續鑄造（zào）：是一種先進的鑄（zhù）造方法，其原理是（shì）將熔融的（de）金屬，不斷澆入一種叫做結（jié）晶器的特（tè）殊金屬型中，凝固（結（jié）殼）了的（de）鑄件（jiàn），連續不（bú）斷地從結晶器的（de）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（jīng）致密，組織（zhī）均勻（yún），機械（xiè）性能（néng）較好；

2、節（jiē）約金屬，提高收得率；

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

4、連續鑄造生產易於實現機械化和（hé）自動化，提（tí）高生產效率。

應用：

用連（lián）續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金（jīn）、鋁合金、鎂（měi）合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如（rú）鑄（zhù）錠（dìng）、板（bǎn）坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是利用材料的塑性，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（de）種類（lèi）有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓（yā）、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，使其產（chǎn）生塑性變形以獲得（dé）具有一（yī）定機械性能、一定（dìng）形狀和尺寸鍛件的加工方（fāng）法。

根據成形機理，鍛造可分為（wéi）自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由鍛造：一般是在錘鍛（duàn）或者水壓機上，利用簡單的工（gōng）具將金屬錠或者塊料錘成所需要形（xíng）狀和尺寸（cùn）的加（jiā）工方法。

模（mó）鍛（duàn）：是在模鍛（duàn）錘或（huò）者熱模鍛壓力（lì）機上（shàng）利用模具來成形的。

碾環：指通過專用（yòng）設（shè）備碾（niǎn）環機生產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪（lún）轂、火車車輪等輪形零件。

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫（héng）軋、徑向鍛造、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（shū）形狀的零件。

工藝流程（chéng）：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛（duàn）成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗（yàn）→鍛件（jiàn）熱處理→清理→矯正→檢查

技術特點：

1、鍛件（jiàn）質量比鑄（zhù）件高能承受大的衝擊力作用，塑性、韌（rèn）性（xìng）和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（cái）料，還能縮短加工工（gōng）時。

3、生產效率高（gāo）例。

4、自由鍛（duàn）造適合於單件小批量生產，靈活性比較大。

應（yīng）用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽（qì）輪發電機（jī）組的轉子、葉（yè）輪、護（hù）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（jiāng）金（jīn）屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（xì）（各種形狀），因（yīn）受軋輥的壓縮成型軋（zhá）製使材料截麵減小，長度增（zēng）加的壓力加工方（fāng）法（fǎ）。

軋製分類（lèi）：

按軋（zhá）件運動分（fèn）有：縱（zòng）軋、橫軋、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方向相反（fǎn）的軋輥之間（jiān）通過，並在其間（jiān）產生塑性變形的過程。

橫（héng）軋（zhá）：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向（xiàng）一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角（jiǎo）。

應用：

主要用在金屬材料型材，板，管（guǎn）材等 ，還有一些非金屬（shǔ）材料比如塑料製品及玻璃製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不（bú）均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠（jǐ）出（chū）使之橫截麵積減小長度增加，成為所需製品的加工（gōng）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（bèi）→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰（nǐng）校直→鋸切（定（dìng）尺）→取樣檢查→人工時效→包裝

優點（diǎn）：

1、生（shēng）產（chǎn）範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量（liàng）生產；

3、產品尺寸精度（dù）高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何（hé）廢料損失大；

2、金屬流動不均勻（yún）；

3、擠壓速（sù）度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用（yòng）範圍（wéi）：主要（yào）用於製造長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零（líng）件。

（4）拉拔

拉拔：用外力（lì）作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯（pī）料斷麵的模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一（yī）種塑性加工（gōng）方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔（jié）；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的（de）長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長（zhǎng）度受限製。

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

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機和模具對（duì）板材、帶材、管材和型（xíng）材（cái）等施加外力，使之產生塑性變形或分離（lí），從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方法。

技術特點：

1、可（kě）得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性（xìng）良好，適合大量生產、成本低。

3、可（kě）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，其中大部分（fèn）經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱（xiāng）、散熱器片，鍋爐（lú）的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片（piàn）等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機（jī）械、生活（huó）器皿等（děng）產品中（zhōng），也有大量衝（chōng）壓件。

▌ 機加工

機加工：是在在零件生產過程中，直接用刀具（jù）在（zài）毛坯上（shàng）切除多餘金屬層厚度，使之或（huò）者圖紙要求（qiú）的尺寸精度、形狀（zhuàng）和位置相互（hù）精度、表麵質量等技術要求的加工過（guò）程。

常用機（jī）加工方法：

▌ 焊接

焊接：也（yě）稱作熔接,鎔接是一種（zhǒng）以加熱（rè）、高溫或者高壓（yā）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（jì）術。

▌ 粉末（mò）冶金

粉末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或（huò）金（jīn）屬粉末與（yǔ）非金屬粉末的混合物（wù））作為原料，經（jīng）過成形和燒結，製造（zào）金屬材料、複合材料以及各種類型製品的工藝技術（shù）。

優（yōu）點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物（wù）、假合金、多（duō）孔材料隻（zhī）能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降低產（chǎn）品成本。

3、不會給材料任何（hé）汙染（rǎn），有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金（jīn）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（xíng）狀而數量多的（de）產品，能大大（dà）降低生產（chǎn）成本。

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小（xiǎo）。

2、模具費用（yòng）相對來說要高出鑄造模（mó）具。

生產適用範圍：

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

▌ 金屬注（zhù）射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射（shè）成（chéng）形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注（zhù）射於模型中的成形方法。它是先將（jiāng）所選（xuǎn）粉末與粘結劑進行混合，然後將混合料（liào）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（dú）特加工步驟（混合、成（chéng）型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產（chǎn），針對產品（pǐn）特性決定是（shì）否需要進（jìn）行表麵處理。

技術特點：

1、一次成型（xíng）負責零（líng）件（jiàn）；

2、製（zhì）件表麵（miàn）質量好、廢（fèi）品（pǐn）率低、生產效率高、易（yì）於實現自動化；

3、對模具材料要求低。

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻有（yǒu）加入一定量的粘接劑，粉末才具有增（zēng）強流（liú）動性以適合（hé）注射成型和維持坯塊的基本形狀。

▌ 金屬半（bàn）固態成型

半（bàn）固態成型：利用非枝晶半（bàn）固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的（de）流變性和攪熔性來控製鑄件（jiàn）的質（zhì）量。

半固態成型可分為流變成型和觸變（biàn）成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態（tài）成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全（quán）液態成（chéng）型溫度（dù）低，大大（dà）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（zào）的合金；

應用：

目（mù）前已成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞（sāi）、輪轂、傳動係（xì）統零件、燃油係統零件和空調零件等（děng）製造等航空、電子以及消費品（pǐn）等方麵。