各種金屬材料的成（chéng）形工藝大全

材料成形方法是零件設（shè）計的重要內（nèi）容，也（yě）是製造者們極度關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就帶大（dà）家（jiā）來看看各種金屬成形工藝。

▌ 鑄造

液態金屬澆注到與零件形狀、尺（chǐ）寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝（níng）固，以獲得（dé）毛坯或零件的生產方法，通常稱為金屬液（yè）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（shēng）產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製（zhì）件。

2、適應性強，合金種類不（bú）受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

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（láo）動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型（xíng）鑄造：在砂型中（zhōng）生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵（tiě）和大（dà）多數有色合金鑄件都可用（yòng）砂型鑄造方法（fǎ）獲（huò）得。

工（gōng）藝流程：

砂型鑄造工藝流程

技術特點：

1、適合於製成形（xíng）狀複雜，特別是（shì）具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

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

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔（róng）模鑄（zhù）造(investmentcasting)

熔模鑄（zhù）造：通（tōng）常是指在易（yì）熔（róng）材料製成模樣，在模樣表麵包覆若幹層耐火（huǒ）材料製成型殼，再將模（mó）樣熔（róng）化排出（chū）型殼，從而獲（huò）得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒（shāo）後即可填砂澆注的（de）鑄造方案。常稱（chēng）為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔（róng）模（mó）鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸（cùn）精度和幾何精（jīng）度高；

2、表麵（miàn）粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

缺點（diǎn）：工序繁雜，費用（yòng）較高

應用：適用（yòng）於（yú）生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其（qí）它加工的小型零件（jiàn），如（rú）渦輪發動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄（zhù）：是利用高（gāo）壓將（jiāng）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成鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓（yā）力高，流速快

2、產品（pǐn）質量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率（lǜ）高，壓鑄（zhù）模使用次數多；

4、適合（hé）大批大量生產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低（dī），不宜在衝擊載荷及有震動的情況（kuàng）下（xià）工作；

3、高熔（róng）點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產（chǎn）的擴大。

應用：壓鑄件最先（xiān）應用在汽車工業和儀表工（gōng）業，後來逐步擴大（dà）到各個（gè）行業，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、照相機和日用五金等多個行業。

（4）低壓鑄造(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（tián）鑄型，並在（zài）壓力下結晶以形成鑄件的方法.。

技術特點：

1、澆注時的壓力和速（sù）度可以調節（jiē），故（gù）可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造（zào）各種（zhǒng）合金及各種（zhǒng）大小的鑄件；

2、采用底注式充型（xíng），金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷（juàn）入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了（le）鑄件的合（hé）格率（lǜ）；

3、鑄（zhù）件在壓力下結晶，鑄件組織致密（mì）、輪廓清晰（xī）、表麵光潔，力（lì）學性能較高，對於大薄壁件的鑄（zhù）造（zào）尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高（gāo）到90～98%；

5、勞（láo）動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實（shí）現機械化和自動化。

應用：以傳統產品為主（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鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的（de）一種鑄造方法。

優點（diǎn）：

1、幾（jǐ）乎（hū）不存在澆注係統和冒口係統的金（jīn）屬消（xiāo）耗，提高工藝出品率；

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

3、鑄件致密度高（gāo），氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造（zào）筒、套類複合金屬鑄件。

缺點（diǎn）：

1、用（yòng）於（yú）生產異（yì）形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產（chǎn）生比重偏析（xī）。

應用：

離心（xīn）鑄造（zào）最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通（tōng）、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均（jun1）采用（yòng）離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄（zhù）鐵管、內燃機缸套和（hé）軸套等（děng）鑄件的生產最為（wéi）普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指液（yè）態金屬在重力作用下充填金屬（shǔ）鑄型並在型（xíng）中冷卻凝（níng）固（gù）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（liàng）大，冷卻速度快，鑄（zhù）件組織致密，力學（xué）性能比砂型鑄件高15%左右（yòu）。

2、能獲得較（jiào）高尺寸精度和較（jiào）低表麵粗糙度值的鑄件（jiàn），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（quē）點：

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

2、金（jīn）屬型無（wú）退讓性，鑄件凝固時容易產生裂（liè）紋；

3、金屬型製造周期較長（zhǎng），成本較高。因此隻有在大量成批生產時，才能顯示出好的經（jīng）濟效果。

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產形狀複雜的（de）鋁合金、鎂合金等非（fēi）鐵合金鑄件，也適合於（yú）生產（chǎn）鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過在壓（yā）鑄過程中抽除壓鑄（zhù）模具型腔內的氣體而消（xiāo）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（néng）和表麵（miàn）質（zhì）量的先進壓鑄工藝。

優點：

1、消除或（huò）減少壓鑄件內部的氣孔，提高壓鑄件的機（jī）械性能和表麵（miàn）質（zhì）量，改善（shàn）鍍覆（fù）性能;

2、減（jiǎn）少型腔的反壓力，可使用較低的比壓（yā）及鑄造（zào）性（xìng）能較差的合金，有可（kě）能用小機器壓鑄較大的（de）鑄件;

3、改善了充（chōng）填條件，可壓鑄較（jiào）薄的鑄件;

缺點：

1、模（mó）具密封結構複雜（zá），製造及安裝較困難（nán），因（yīn）而成本較高;

2、 真空（kōng）壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯著。

（8）擠（jǐ）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（dòng）成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有（yǒu）液（yè）態金屬利用率高、工（gōng）序簡（jiǎn）化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有（yǒu）潛在應用前景的（de）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、毛坯脫（tuō）模、複位；

間接擠壓鑄造：噴塗（tú）料（liào）、合（hé）模、給料、充（chōng）型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

技術特點：

1、可消除內（nèi）部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵（miàn）粗（cū）糙度低，尺寸精（jīng）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：可用於生產各種類型（xíng）的合金，如鋁合（hé）金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

（9）消（xiāo）失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又（yòu）稱實型鑄造）：是將與鑄件（jiàn）尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷（shuā）塗（tú）耐火塗料並烘幹（gàn）後，埋在幹石英砂中振動造（zào）型，在負（fù）壓下澆（jiāo）注，使模型氣化，液體金屬占據（jù）模型位置，凝（níng）固冷卻後形成鑄件的新型鑄（zhù）造方法。

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸（jìn）塗料→烘幹→造（zào）型→澆注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加（jiā）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（rǎn）；

4、降（jiàng）低投資和生產成本。

應用：

適（shì）合成產結構複雜的各種大小（xiǎo）較（jiào）精密鑄件，合金種類不限，生產批量不（bú）限。如灰鑄（zhù）鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連（lián）續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一種先進（jìn）的鑄造方法，其原理（lǐ）是將熔融（róng）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（cóng）結晶器的另一端拉出，它可（kě）獲得任意長（zhǎng）或特定的長度的（de）鑄件（jiàn）。

技術特點：

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

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡（jiǎn）化了（le）工序，免除造型及其它工序，因而（ér）減輕了勞動強度；所需生（shēng）產麵積也（yě）大為減少；

4、連續鑄造生產易於實現機（jī）械化和自動化（huà），提高生產效率。

應用：

用連續（xù）鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等（děng）斷麵形狀（zhuàng）不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒（bàng）坯、管子等（děng）。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是利用（yòng）材料的塑性（xìng），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。它的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造（zào）

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

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛（duàn）、碾環、特殊鍛造。

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機上，利用簡單（dān）的工具將（jiāng）金屬錠或者塊料錘成（chéng）所需要形狀和尺寸的加工方法（fǎ）。

模鍛：是在模（mó）鍛錘或者（zhě）熱模鍛（duàn）壓力機上利用模具來成形的。

碾環（huán）：指通（tōng）過專用設備（bèi）碾環機生產不同直徑（jìng）的環形零件，也（yě）用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

特（tè）種鍛造（zào）：包括（kuò）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（mǒu）些特殊形（xíng）狀的零件。

工藝流程：鍛（duàn）坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝（chōng）孔→矯正→中間檢驗→鍛（duàn）件熱處理→清理→矯正→檢查

技術特點：

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

2、節約原材料（liào），還能縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛（duàn）造適（shì）合於單件小批量生產（chǎn），靈活性比較（jiào）大。

應用（yòng）：

大型軋鋼機的軋輥（gǔn）、人字齒輪，汽輪發電（diàn）機組的轉（zhuǎn）子、葉輪、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（zhuǎn）軋輥的（de）間隙（各種形（xíng）狀），因受軋輥的壓縮成型軋（zhá）製使材料截麵減小，長度增加的壓力加工方法。

軋製分（fèn）類：

按軋件運（yùn）動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

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

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋（zhá）件作螺旋運動，軋件與（yǔ）軋輥軸線非特（tè）角。

應用（yòng）：

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

（3）擠壓

擠（jǐ）壓：坯料在三向不均勻壓應（yīng）力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫（jiào）擠壓成型。

工藝流程：

擠壓前（qián）準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定（dìng）尺）→取樣檢查→人工時效→包裝

優點：

1、生（shēng）產（chǎn）範圍廣，產品規格、品種（zhǒng）多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品（pǐn）尺（chǐ）寸（cùn）精度高，表麵質量好（hǎo）；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動（dòng）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（shì）用範圍：主要用（yòng）於製造長（zhǎng）杆、深孔、薄壁（bì）、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以獲得（dé）相應的形狀和尺寸（cùn）的製品的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺（chǐ）寸（cùn）精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製（zhì）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。

生產適用範圍（wéi）：拉拔是金屬管（guǎn）材、棒材、型（xíng）材（cái）及線材的主要加工方法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機和模具（jù）對板材、帶材、管材和型材（cái）等施加外力，使之（zhī）產生塑性變形或（huò）分離，從而獲得（dé）所需形狀和尺寸（cùn）的工件（衝壓件）的成形加工（gōng）方法。

技術特點：

1、可得到輕量、高（gāo）剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量（liàng）生產、成（chéng）本低。

3、可得到品質均一的製品（pǐn）。，

4、材料利用率高（gāo）、剪切性及回收（shōu）性良好 。

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經過（guò）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（róng）器的殼體，電（diàn）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、辦公機械、生（shēng）活器皿等產品中，也有大量衝（chōng）壓件。

▌ 機加工

機加工：是在在零件生（shēng）產過程中（zhōng），直接用（yòng）刀具在毛（máo）坯上切除多餘金屬層（céng）厚度，使之或者圖（tú）紙（zhǐ）要求的尺寸（cùn）精度、形狀和（hé）位置相互精度、表麵質量等技術要求的（de）加（jiā）工過程。

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加（jiā）熱、高溫或者高壓的方式接合金屬（shǔ）或其他熱（rè）塑性材料如塑料的製造工藝及技術（shù）。

▌ 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（zuò）為原（yuán）料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材（cái）料以及各（gè）種類型（xíng）製（zhì）品的工藝技術。

優點：

1、絕大多數難熔（róng）金（jīn）屬及其化合物、假合金、多孔材料隻（zhī）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（yǒu）可能製取高（gāo）純度的（de）材料。

4、粉末冶金法能（néng）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，能大大降低生產成本。

缺點：

1、在沒有批量（liàng）的情況下要考慮 零件的大小。

2、模（mó）具費用相對來說要高出鑄（zhù）造模具。

生產適用範（fàn）圍：

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

▌ 金屬（shǔ）注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射於模型中的（de）成（chéng）形（xíng）方法。它是先將所（suǒ）選粉末與粘結劑進行混合，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（liú）程（chéng）分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產（chǎn）品特性決定是否需要進行表麵處理（lǐ）。

技術（shù）特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表（biǎo）麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現（xiàn）自動化；

3、對模具材料要求低。

技術核心：

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

▌ 金屬半固態成型

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

半固態成型可（kě）分為流變成型和（hé）觸變（biàn）成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變（biàn）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性；

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

3、能製造常規（guī）液態成型方法不可能製（zhì）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（xì）統零件、燃油係統零件和空調零件等製造（zào）等航空、電子以（yǐ）及消費品等（děng）方麵。