​​各種金屬材料的成形工藝大全（quán）

材料成形方法是零件設計的重要內容，也是製造者們極度關心的問題，更是材（cái）料加工（gōng）過程（chéng）中的關鍵因素，今天（tiān）就帶大家來看（kàn）看各種金屬（shǔ）成形工藝。

▌ 鑄造

液態金屬澆注到與零件（jiàn）形狀、尺寸相適應的鑄型（xíng）型腔中，待其冷（lěng）卻凝固（gù），以獲得毛（máo）坯或零件的生產方法，通常稱為金屬（shǔ）液態成形或鑄（zhù）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（yì）複雜（zá）的製件，特別是內腔形狀複雜的（de）製件。

2、適應性強，合金種類不受限製（zhì），鑄件大小幾（jǐ）乎不（bú）受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢（fèi）品率（lǜ）高、表麵質量較低、勞動條件差。

鑄（zhù）造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

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

工藝流程：

砂型鑄造工（gōng）藝流程

技術特點：

1、適合於製成（chéng）形狀複雜，特（tè）別是具有複雜內腔的毛坯；

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（shā）型（xíng）鑄造是製造其（qí）零件（jiàn）或，毛坯的唯一的成形工藝。

應用：汽車的發動機氣（qì）缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件（jiàn）

（2）熔模鑄（zhù）造(investmentcasting)

熔模鑄（zhù）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（zhì）成型殼，再將模樣熔化（huà）排出型殼，從而獲得無分型麵（miàn）的（de）鑄型，經（jīng）高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案（àn）。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流（liú）程：

熔模鑄造工藝（yì）流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精（jīng）度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型（xíng）複雜的鑄件，且鑄造（zào）的合金不受（shòu）限製（zhì）。

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（jiàn），如渦輪發動（dòng）機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是（shì）利（lì）用高壓（yā）將金屬液高速壓入一精密（mì）金屬模具型（xíng）腔（qiāng）內（nèi），金屬（shǔ）液在壓力（lì）作用下冷（lěng）卻凝固而形成鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓（yā）鑄時金屬液體承受壓力高，流（liú）速快

2、產品質量好（hǎo），尺寸穩（wěn）定，互換性好；

3、生產效率高，壓（yā）鑄模（mó）使用（yòng）次數多；

4、適合大（dà）批大（dà）量生產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓（yā）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（yā）鑄時，鑄型壽命低，影響壓（yā）鑄生產的（de）擴大。

應用：壓（yā）鑄件最先應用在汽（qì）車工業和儀表工業（yè），後來逐（zhú）步擴大到各個行業，如農（nóng）業機械、機床工業、電子工業（yè）、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金等（děng）多個行業。

（4）低壓（yā）鑄造（zào）(low pressure casting)

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

技（jì）術特點（diǎn）：

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

2、采（cǎi）用底注式充型，金屬液充（chōng）型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的（de）衝刷，提高了（le）鑄件的合格率；

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

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動（dòng）條件好，設備（bèi）簡易，易實現機械化和自（zì）動化。

應用（yòng）：以傳統（tǒng）產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離心鑄造：是將金屬液澆入旋轉的（de）鑄型中，在離心力作用下填充（chōng）鑄型（xíng）而凝固成形的一種鑄造方（fāng）法。

優（yōu）點：

1、幾乎不（bú）存在澆注（zhù）係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出（chū）品率；

2、生產中空鑄件時可不用型（xíng）芯，故在生產長管形鑄件時可大幅度（dù）地改善金屬充型（xíng）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、套類複合金屬鑄件。

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一（yī）定的局限性（xìng）；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘（yú）量大；

3、鑄件（jiàn）易產生（shēng）比重偏析。

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在（zài）冶（yě）金、礦山、交通、排灌（guàn）機械、航空、國防、汽車等行業中均（jun1）采用離心鑄造工藝，來生產鋼（gāng）、鐵（tiě）及非鐵碳合金鑄件。其（qí）中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

（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（shǔ）鑄型並在（zài）型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成（chéng）型方法。

優點:

1、金屬型的熱（rè）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（jiàn）高15%左右。

2、能獲得較高尺寸精（jīng）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（yòng）和很少用砂芯，改善環（huán）境、減少粉塵和有害氣體、降（jiàng）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導出型腔中的（de）空氣和砂芯所產生的氣（qì）體；

2、金屬型（xíng）無退讓性，鑄件凝固時（shí）容易產生裂紋；

3、金屬型製造周（zhōu）期較長，成本較高。因此隻有在大（dà）量成批生（shēng）產時，才能顯示出好的經濟效果。

應用：

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

（7）真（zhēn）空壓鑄(vacuumdie casting)

真（zhēn）空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔（qiāng）內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和（hé）溶解氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先（xiān）進壓鑄工（gōng）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，可使用（yòng）較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的鑄件;

3、改善了充填條件（jiàn），可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構（gòu）複（fù）雜，製造及安裝較困難，因而成本較高（gāo）;

2、 真空壓鑄法如控製不（bú）當，效果就（jiù）不是很（hěn）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下凝固、流動成形，直接獲得製件或（huò）毛坯的方法。它具有液態金屬利（lì）用率高、工序簡化和質（zhì）量穩定等優點，是一種節能型（xíng）的、具有潛在應（yīng）用前景的金屬成形技術。

直接擠壓鑄造（zào）：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、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分（fèn）模、毛坯（pī）脫模、複位。

技術（shù）特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔（kǒng）和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低（dī），尺寸精度高；

3、可（kě）防止鑄造裂（liè）紋的產生；

4、便（biàn）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（hé）金、球墨鑄鐵等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消（xiāo）失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟（là）或泡（pào）沫模型粘結組（zǔ）合（hé）成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，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（jīn）屬（shǔ）占據模型位置，凝（níng）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（jiāo）注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度（dù）高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無（wú）分型麵（miàn），設計靈活，自由（yóu）度高；

3、清潔（jié）生產，無汙染（rǎn）；

4、降低投資和生產（chǎn）成（chéng）本。

應用：

適合成產結構（gòu）複（fù）雜的（de）各種大小較精（jīng）密鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發（fā）動機箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連（lián）續鑄造：是一種先進的鑄造（zào）方法，其原理是（shì）將熔融的金屬，不斷澆入一種（zhǒng）叫做結晶器（qì）的特殊金屬型中，凝固（結殼）了（le）的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出（chū），它可獲得任意長或（huò）特定的長度（dù）的鑄件。

技術（shù）特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收（shōu）得率；

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、鐵、銅合金、鋁（lǚ）合金、鎂合金等斷麵形狀（zhuàng）不變的長鑄件（jiàn），如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性（xìng）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（gōng）製件（jiàn）的少切削（xuē）或（huò）無切（qiē）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、衝壓等。

（1）鍛（duàn）造

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施（shī）加壓力（lì），使其產生塑性變形以獲得（dé）具有一定機（jī）械性能（néng）、一定形狀和尺寸鍛件的（de）加工方（fāng）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（duàn）造：一（yī）般是在錘鍛或者水壓機上，利（lì）用（yòng）簡單的工具將金屬錠或者（zhě）塊（kuài）料錘成所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用模具來成形的。

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

特種鍛造：包（bāo）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生產某些特（tè）殊（shū）形狀的零件。

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

技術特（tè）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能也都比鑄件高甚至（zhì）比軋（zhá）件高。

2、節約原（yuán）材料，還能縮短加工工時。

3、生產效率（lǜ）高例。

4、自由鍛造（zào）適（shì）合於單件小批量生產，靈活性比較大。

應用：

大型軋鋼機的軋（zhá）輥、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環（huán），巨（jù）大的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的（de）曲軸、連杆等。

（2）軋製

軋製：將金屬（shǔ）坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥（gǔn）的壓縮成型（xíng）軋製使材料截（jié）麵減小，長度增加的壓力加（jiā）工方法。

軋製（zhì）分類：

按軋件運動分有：縱軋（zhá）、橫軋、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方向相反的軋輥之（zhī）間通過，並在其間產生塑性變形（xíng）的過程。

橫軋：軋件（jiàn）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（zhá）輥軸線非（fēi）特角。

應用：

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

（3）擠壓

擠壓：坯料在三（sān）向不均勻壓應力作用下（xià），從（cóng）模（mó）具的（de）孔口或縫隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為所需製品的（de）加工方（fāng）法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓（yā）成型（xíng）。

工藝流程：

擠壓前（qián）準備→鑄棒加（jiā）熱→擠壓→拉伸扭擰校直（zhí）→鋸（jù）切（qiē）（定尺）→取樣（yàng）檢查→人工時效（xiào）→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小（xiǎo）批量生產（chǎn）；

3、產品尺寸精度高（gāo），表麵（miàn）質量好；

4、設備投資少，廠（chǎng）房麵積小，易實現自動化（huà）生產。

缺點（diǎn）：

1、幾何廢料損失大；

2、金（jīn）屬流動不均勻；

3、擠壓速（sù）度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用範圍：主要用於製造長杆、深孔（kǒng）、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔（bá）：用外力（lì）作用於被拉金（jīn）屬（shǔ）的前（qián）端，將金（jīn）屬坯料從小於坯料斷（duàn）麵的模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種（zhǒng）塑性加（jiā）工方法。

優（yōu）點：

1. 尺寸精確，表麵（miàn）光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷（duàn）麵小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量（liàng）有限；

2. 長度受限製。

生產適（shì）用範圍：拉拔（bá）是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管（guǎn）材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲（huò）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（diǎn）：

1、可得到輕量（liàng）、高（gāo）剛（gāng）性之製品（pǐn）。

2、生產性（xìng）良好，適（shì）合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製（zhì）品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收（shōu）性良好 。

適用範圍：

全世界的鋼（gāng）材中，有（yǒu）60～70%是板材，其中（zhōng）大部分經過衝壓製成（chéng）成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的（de）汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自（zì）行車、辦公機械、生活器（qì）皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工

機加工：是在在零件生（shēng）產過程中，直接用刀具在毛（máo）坯上切除多餘金屬層厚度，使（shǐ）之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質量（liàng）等技術要求的加工過（guò）程。

常（cháng）用機（jī）加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加（jiā）熱、高溫或者高壓的（de）方式接合金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：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（hé）物）作為原料，經過成（chéng）形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各種類（lèi）型製品（pǐn）的工藝技（jì）術。

優點（diǎn）：

1、絕大（dà）多數難熔金屬及其化合物、假合金、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（běn）。

3、不會給（gěi）材料任何汙染，有可能製（zhì）取高純度（dù）的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比（bǐ）的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適（shì）宜於生產同一形狀而數量多的產（chǎn）品，能大大降低生產成本。

缺點（diǎn）：

1、在沒有批量的（de）情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對（duì）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製成多（duō）孔、半致密或全致密材料（liào）和製品，如含油（yóu）軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬（shǔ）注射成型

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

MIM工藝流（liú）程：

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現（xiàn）零部件的生產，針對產品特（tè）性（xìng）決定是否需要進行表麵處理。

技術特點：

1、一（yī）次成型負（fù）責零件；

2、製件（jiàn）表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對（duì）模具材料要求（qiú）低。

技術（shù）核心：

粘接劑是MIM技（jì）術的核心隻有加入（rù）一定量（liàng）的粘接劑，粉末（mò）才具有增（zēng）強（qiáng）流動（dòng）性以適合注（zhù）射成型（xíng）和維持坯塊的基（jī）本形狀。

▌ 金（jīn）屬半固態成型

半固（gù）態成型：利用非枝晶半固態（tài）金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和攪（jiǎo）熔性（xìng）來控（kòng）製鑄（zhù）件的質量。

半固態成型可分為流（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、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠（kào）性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大（dà）大減少對模（mó）具的熱（rè）衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的合（hé）金；

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機（jī）活塞、輪轂、傳動係統零件、燃（rán）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（miàn）。