​​各種金（jīn）屬材料的成形工藝大全

材料成形方法是零件設計的重（chóng）要內容，也是製造（zào）者們極度（dù）關心的問（wèn）題，更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就帶大家（jiā）來看看各（gè）種金屬成形工（gōng）藝（yì）。

▌ 鑄造

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相（xiàng）適應（yīng）的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛（máo）坯或零件的生產方法，通常稱為金屬液態成形或鑄（zhù）造。

工（gōng）藝流程：液體金屬→充型（xíng）→凝固收縮（suō）→鑄（zhù）件

工藝特點（diǎn）：

1、可生產形狀任意複雜的（de）製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不（bú）受限製，鑄件大小幾乎不受（shòu）限製。

3、材料（liào）來源廣，廢品可重熔，設備投資低（dī）。

4、廢品（pǐn）率高、表麵質量較低、勞動條（tiáo）件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型（xíng）鑄造（sand casting）

砂型（xíng）鑄造：在砂型（xíng）中生產鑄件的鑄造方法。鋼（gāng）、鐵（tiě）和大多數有色（sè）合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得（dé）。

工藝流程：

砂型鑄造工藝流程

技術特點：

1、適合（hé）於製成形狀複雜（zá），特別是具有複雜內腔的毛坯（pī）；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些（xiē）塑性很差的材（cái）料，如（rú）鑄鐵等（děng），砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一（yī）的成形工藝（yì）。

應用：汽車的發（fā）動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等（děng）鑄件

（2）熔模（mó）鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是（shì）指（zhǐ）在易熔材（cái）料製（zhì）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，從而（ér）獲得無分型麵的鑄型，經高溫（wēn）焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案（àn）。常稱（chēng）為“失（shī）蠟（là）鑄（zhù）造”。

工藝流程（chéng）：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸（cùn）精度和幾何精度高；

2、表麵（miàn）粗糙度高；

3、能（néng）夠鑄造外型複雜的鑄件（jiàn），且鑄造的合金不受限製。

缺點：工（gōng）序繁雜，費（fèi）用較高

應用：適用於生產形狀複雜（zá）、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）壓力鑄（zhù）造(die casting)

壓（yā）鑄：是利用高（gāo）壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔（qiāng）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（shǔ）液體承受壓力高，流速快

2、產（chǎn）品質量好，尺寸穩定，互換性好（hǎo）；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

缺（quē）點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔（kǒng）和縮鬆（sōng）。

2、壓（yā）鑄件塑（sù）性低，不宜在衝擊載荷及（jí）有震動的情況下工作；

3、高熔點合金壓（yā）鑄時（shí），鑄型壽命（mìng）低，影響壓鑄生產的擴（kuò）大。

應（yīng）用（yòng）：壓鑄件最先應用在汽車工業（yè）和儀表工業，後來逐（zhú）步擴大到各個行業，如（rú）農業機械、機床工業（yè）、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用（yòng）五金等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液體（tǐ）金屬在較低壓（yā）力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在壓力下結（jié）晶以（yǐ）形（xíng）成鑄件的方法.。

技（jì）術特點：

1、澆注時的壓力和速度可（kě）以調節，故可適用於各（gè）種不（bú）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（yòng）底注式（shì）充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷（juàn）入氣體及對型壁和（hé）型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力下結（jié）晶，鑄件組織（zhī）致密、輪廓清（qīng）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、省去（qù）補（bǔ）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，設備簡易，易實現（xiàn）機械化和自動化。

應用：以傳統產品為主（氣缸（gāng）頭、輪轂、氣缸架（jià）等）。

（5）離（lí）心鑄造（zào）(centrifugal casting)

離心鑄（zhù）造：是將金屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄（zhù）造方法。

優點：

1、幾乎（hū）不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗（hào），提（tí）高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可（kě）不用型芯（xīn），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（lì）學性能高；

4、便於製造筒、套類複（fù）合金屬鑄（zhù）件。

缺點（diǎn）：

1、用於生（shēng）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（kǒng）表麵（miàn）比較粗糙（cāo），質量較差，加（jiā）工餘量大；

3、鑄件易（yì）產生（shēng）比重偏析。

應用：

離心鑄造最早（zǎo）用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝（yì），來生產鋼、鐵及非（fēi）鐵碳合金鑄件。其中尤以（yǐ）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）金屬型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄（zhù）造：指液態金屬在重力作用下充填（tián）金屬鑄型並在型中（zhōng）冷（lěng）卻凝（níng）固而獲得鑄件（jiàn）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（mì），力學性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度（dù）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、減少粉塵和有（yǒu）害氣體、降低勞動強度。

缺點：

1、金屬型本身（shēn）無透氣性，必須采用一定的措施導出型（xíng）腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金（jīn）屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂（liè）紋；

3、金屬型（xíng）製造周期較長，成本較高。因此隻有（yǒu）在大量成批生產時，才（cái）能顯示出好的經濟效果。

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產形狀複雜的鋁（lǚ）合金、鎂合金等（děng）非鐵合金鑄（zhù）件，也適合於生產鋼鐵金（jīn）屬的（de）鑄件、鑄錠等。

（7）真（zhēn）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（nèi）的氣體而消除或顯著減少壓鑄件（jiàn）內的氣孔和溶解氣體，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（huò）減少（shǎo）壓鑄件（jiàn）內部的氣孔，提高壓（yā）鑄件的機械（xiè）性能（néng）和（hé）表麵質量，改善鍍覆性能;

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

3、改善了充填條（tiáo）件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困（kùn）難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製（zhì）不當，效（xiào）果（guǒ）就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造（zào）(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是（shì）使液態或半固（gù）態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲（huò）得（dé）製件或毛（máo）坯的方法。它具有（yǒu）液（yè）態金屬利用率高（gāo）、工序簡化和質量穩定等優點，是（shì）一種節能型的、具有潛在應用前景的金（jīn）屬成形技術。

直接（jiē）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；

間接擠壓鑄造：噴塗料（liào）、合（hé）模、給料、充型、加壓、保壓（yā）、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

技（jì）術特點：

1、可消除內部（bù）的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸（cùn）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（chǎn）各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄（zhù）鐵（tiě）等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又（yòu）稱實型鑄造）：是（shì）將與鑄件尺寸形狀相（xiàng）似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火（huǒ）塗料並烘幹後，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（shǔ）占據模型（xíng）位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

工藝流程（chéng）：預發泡→發泡成型→浸塗（tú）料→烘幹→造型→澆注→落砂（shā）→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少（shǎo）了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由（yóu）度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低（dī）投資和生產成本（běn）。

應用（yòng）：

適（shì）合成產結構複雜的各種大小較精密（mì）鑄件，合金種（zhǒng）類不限，生產批量不（bú）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（yuán）理是（shì）將熔融的金屬，不斷澆（jiāo）入一種叫做結晶器的特殊金屬型（xíng）中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端（duān）拉出，它可（kě）獲得任意長（zhǎng）或特定（dìng）的長度的鑄件。

技（jì）術特點（diǎn）：

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

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工序，免除造（zào）型及其它工（gōng）序，因而（ér）減輕了勞動（dòng）強度；所需生產（chǎn）麵積也（yě）大為減少；

4、連續鑄造（zào）生產易於實現（xiàn）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件，如鑄錠、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（wú）切（qiē）削的工藝方（fāng）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（zào）

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生（shēng）塑性變形以獲得具有一定機械性（xìng）能（néng）、一定形狀和尺寸鍛件的（de）加工方法。

根據成（chéng）形機理，鍛造可分為自由（yóu）鍛、模（mó）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（zhě）塊料錘（chuí）成所需要形狀（zhuàng）和尺寸的加工（gōng）方法。

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

碾環：指通過（guò）專用設備碾環機生產不同直徑的環形零（líng）件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等（děng）輪形零（líng）件。

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

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備（bèi）坯→模鍛成（chéng）形→切邊→衝（chōng）孔→矯正→中間（jiān）檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承（chéng）受大的衝擊（jī）力作（zuò）用，塑性、韌性和其他方麵的力學性能也都比鑄件高（gāo）甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加（jiā）工工時。

3、生產效率高例。

4、自（zì）由鍛（duàn）造（zào）適（shì）合於單件小批量生產，靈（líng）活性（xìng）比較大（dà）。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽（qì）輪發電機組的（de）轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸（gāng）和立柱，機車軸（zhóu），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（dòng）分有：縱軋、橫軋、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方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軋輥軸線方向（xiàng）一致。

斜（xié）軋：軋（zhá）件（jiàn）作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

應用：

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

（3）擠壓

擠（jǐ）壓：坯料在三向不均勻壓應力作（zuò）用下，從（cóng）模具（jù）的孔口或縫（féng）隙擠出（chū）使之橫截麵積減小長度（dù）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（jǐ）壓成型（xíng）。

工藝流（liú）程：

擠壓（yā）前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭（niǔ）擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查（chá）→人工時效→包裝

優點：

1、生產範（fàn）圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適（shì）合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設（shè）備投資少，廠房麵積小，易實（shí）現自動化生產（chǎn）。

缺點（diǎn）：

1、幾何廢料損失大；

2、金（jīn）屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工（gōng）具損耗大，成本高。

生產適用範圍：主要用於製（zhì）造（zào）長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零（líng）件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉（lā）金屬的前端（duān），將（jiāng）金屬坯料從小於坯料（liào）斷麵的模孔中拉出，以獲得（dé）相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方（fāng）法。

優點：

1. 尺寸（cùn）精確（què），表麵光潔（jié）；

2. 工具、設備簡（jiǎn）單；

3. 連續高（gāo）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變形量有限；

2. 長度受限製。

生產適（shì）用範圍：拉拔是金屬（shǔ）管材、棒材、型（xíng）材及線材的主要加（jiā）工方法。

（5）衝（chōng）壓

衝（chōng）壓：是（shì）靠壓力（lì）機和模具對板材、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（dé）所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工（gōng）方法。

技術特點：

1、可得（dé）到輕量、高剛（gāng）性之製品。

2、生產性良好，適合大量生產（chǎn）、成本低。

3、可得（dé）到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回（huí）收性良好 。

適用範圍：

全世界的鋼材中（zhōng），有60～70%是（shì）板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散（sàn）熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器（qì）的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工（gōng）的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工

機加工：是在（zài）在零件生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬（shǔ）層厚度，使之或者（zhě）圖紙要求的尺寸精度、形狀和位（wèi）置相互（hù）精度、表麵質量等技術要求（qiú）的加工過程。

常用機加工方法：

▌ 焊接（jiē）

焊接（jiē）：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合（hé）金屬或其（qí）他（tā）熱塑性材料（liào）如（rú）塑料的製造工藝及技術。

▌ 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（zhì）造（zào）金屬材料、複合材（cái）料以及各種類型製品的工藝技術。

優點：

1、絕（jué）大多數難熔金屬及其化合（hé）物、假合金、多孔材料隻能（néng）用粉末冶（yě）金方法來製造。

2、節約金屬，降低產品成（chéng）本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高（gāo）純度的材料。

4、粉（fěn）末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末（mò）冶（yě）金（jīn）適宜於生產同一形狀而數量多的產品，能大大（dà）降低生產成（chéng）本。

缺點：

1、在沒有批量（liàng）的情（qíng）況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說（shuō）要（yào）高出鑄造模具（jù）。

生產適用範圍：

粉（fěn）末冶金技術可以直接製成多孔、半致密或（huò）全致密材料和製（zhì）品（pǐn），如含油軸承、齒輪、凸輪、導（dǎo）杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型（xíng）

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注（zhù）射成形的簡稱。是將金屬粉末（mò）與其粘（zhān）結劑的增塑混合料注射（shè）於模型中的（de）成（chéng）形方（fāng）法。它是先將所選粉末與粘結劑進行（háng）混合，然（rán）後將混（hún）合料進行製粒再注射成形所（suǒ）需要的形（xíng）狀。

MIM工藝流程：

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

技術特點（diǎn）：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產（chǎn）效率高、易於實現自動化；

3、對（duì）模具材料要求低（dī）。

技（jì）術核心：

粘接劑是MIM技術的核（hé）心隻有加入一定量的粘接（jiē）劑，粉末才具有（yǒu）增強流動性以適合注射成（chéng）型和維持坯塊的基本形狀。

▌ 金屬（shǔ）半固態成型

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

半固態成（chéng）型可分為流（liú）變成型和觸變成型。

(1)流變（biàn）成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液（yè）態（tài）成型缺（quē）陷，顯著提高質量和可靠性；

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

3、能製造常規液態（tài）成型方法不可能（néng）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、傳動係統（tǒng）零件、燃油係統零件和空調零件等製造等航空、電子以及消（xiāo）費品等方麵。