​​各種金屬材料的成形工（gōng）藝大全

材料成形方法是零件設計的重要內容，也是製造者們（men）極度關（guān）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、尺寸相適應（yīng）的鑄型型腔中，待（dài）其冷卻凝固，以獲得（dé）毛坯或零件的生產方法，通常稱為金屬液態成形或鑄造。

工藝（yì）流程：液體（tǐ）金屬→充型（xíng）→凝固收縮→鑄件

工藝特（tè）點：

1、可生產形（xíng）狀任意複雜的製件，特別（bié）是內腔形狀複雜的製件（jiàn）。

2、適應性強，合（hé）金種類不受限製（zhì），鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質（zhì）量較低、勞動條件差。

鑄（zhù）造（zào）分（fèn）類（lèi） ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵（tiě）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（xíng）鑄造工藝流程

技（jì）術特點（diǎn）：

1、適合於（yú）製成形（xíng）狀複雜，特（tè）別（bié）是具有複雜內腔（qiāng）的毛坯；

2、適應（yīng）性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型（xíng）鑄（zhù）造是製造（zào）其零件或，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）模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在易（yì）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（ké），再將模樣熔化排出型殼，從而獲得（dé）無（wú）分型麵的鑄型，經（jīng）高溫焙燒後即（jí）可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟（là）鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸精（jīng）度和幾何精度高（gāo）；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造（zào）的合金不（bú）受限製（zhì）。

缺點（diǎn）：工序繁雜（zá），費用較高

應用（yòng）：適用於生產形狀複雜（zá）、精度要求高、或很難進行其它加工（gōng）的小型零件，如渦輪（lún）發動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓（yā）入一精密金屬模具型腔內（nèi），金（jīn）屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄（zhù）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、產品質量好（hǎo），尺寸穩定，互換性好（hǎo）；

3、生（shēng）產（chǎn）效率高，壓鑄模使用次數多；

4、適合大批（pī）大量生產，經濟效（xiào）益（yì）好（hǎo）。

缺點：

1、鑄件容（róng）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（hé）及有震動的（de）情況下工作（zuò）；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型（xíng）壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

應用：壓鑄件最先應用（yòng）在汽（qì）車工（gōng）業和（hé）儀表（biǎo）工業，後來（lái）逐步擴大到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工（gōng）業、國防工業（yè）、計（jì）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（dī）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（zhù）型，並（bìng）在壓力下結晶以形成（chéng）鑄（zhù）件的方法.。

技術特點：

1、澆注（zhù）時的壓力和速度可（kě）以（yǐ）調節（jiē），故可適用於各種不同鑄型（如金屬（shǔ）型、砂型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件（jiàn）；

2、采（cǎi）用底注式充型，金屬液（yè）充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及（jí）對型壁和（hé）型芯的衝刷，提高了鑄（zhù）件的合格率（lǜ）；

3、鑄件在（zài）壓力（lì）下結晶（jīng），鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光潔，力（lì）學性能較高，對於大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（láo）動條（tiáo）件好，設備簡（jiǎn）易，易實現機械（xiè）化和自（zì）動化。

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣（qì）缸架等）。

（5）離（lí）心鑄造(centrifugal casting)

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

優點：

1、幾乎不存在（zài）澆注係統和（hé）冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

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地改（gǎi）善金屬充型能力；

3、鑄（zhù）件致密度（dù）高，氣（qì）孔（kǒng）、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便（biàn）於製造筒（tǒng）、套類複合金屬鑄件。

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有（yǒu）一（yī）定的局限性；

2、鑄件內孔直（zhí）徑不準確，內孔表麵比（bǐ）較粗（cū）糙，質量較差，加工餘（yú）量大；

3、鑄件易產生比重偏析。

應用：

離心鑄（zhù）造最早用於生產鑄管，國內外（wài）在冶金（jīn）、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車（chē）等（děng）行業（yè）中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵（tiě）及非鐵碳合（hé）金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃（rán）機（jī）缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

（6）金（jīn）屬型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄（zhù）造：指液態金屬在重力作用（yòng）下充（chōng）填金屬鑄型並在型中冷（lěng）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（jiàn）組（zǔ）織致密，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（miàn）粗（cū）糙度值的鑄件，並且質量（liàng）穩定性好。

3、因不用和很少用砂芯，改（gǎi）善環境（jìng）、減少粉塵（chén）和（hé）有害氣體、降低勞動強度。

缺（quē）點：

1、金屬型本（běn）身無透氣性，必須采用一定的（de）措施導出（chū）型腔（qiāng）中的空氣和砂芯所產生的（de）氣體；

2、金屬型無退讓（ràng）性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

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

應用：

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

（7）真（zhēn）空（kōng）壓鑄（zhù）(vacuumdie casting)

真空（kōng）鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減少（shǎo）壓鑄件內的氣（qì）孔和（hé）溶解氣體，從而提高（gāo）壓（yā）鑄件力學性能和表（biǎo）麵質量的先進壓鑄工藝。

優點：

1、消（xiāo）除或減少壓鑄件內部的氣孔，提高壓（yā）鑄件的機（jī）械性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔（qiāng）的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小（xiǎo）機器壓鑄（zhù）較大的鑄件;

3、改善（shàn）了充填條件，可壓鑄較（jiào）薄的鑄件;

缺點：

1、模具（jù）密封（fēng）結構複（fù）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（jǐ）壓鑄造(squeezing die casting)

擠（jǐ）壓鑄造：是使（shǐ）液態（tài）或半固態金屬在（zài）高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯（pī）的方法（fǎ）。它具（jù）有液態金（jīn）屬利用率高、工序簡（jiǎn）化（huà）和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應（yīng）用前景的金屬成形（xíng）技術。

直（zhí）接擠壓鑄造：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）、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛（máo）坯脫模、複位（wèi）。

技術特點：

1、可消除（chú）內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度（dù）高；

3、可防止（zhǐ）鑄造裂紋的產生；

4、便於（yú）實現機（jī）械（xiè）化、自動化。

應用：可用於生產各（gè）種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵（tiě）等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱實型（xíng）鑄造）：是將與鑄件（jiàn）尺寸形狀相似的石蠟或泡（pào）沫模型粘結組合成模型簇，刷塗（tú）耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造型，在負（fù）壓下澆注，使模型氣化，液體金（jīn）屬占據（jù）模型位置，凝固冷卻後形成（chéng）鑄件的新型鑄造方法。

工藝流程：預發（fā）泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造（zào）型→澆注→落砂→清理

技術特（tè）點：

1、鑄件精度高，無砂芯（xīn），減少了加工時（shí）間；

2、無分型麵，設（shè）計（jì）靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產（chǎn）成本。

應用：

適合成產結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。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼（gāng）彎管（guǎn）等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其（qí）原理是將熔融的金（jīn）屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另（lìng）一端拉出，它可獲得任（rèn）意長或特定的長度的鑄件。

技（jì）術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶（jīng）致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工序，免除造（zào）型及（jí）其它工序，因而減輕了勞動強度；所需生產麵積也大為減（jiǎn）少（shǎo）；

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（yǐ）澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合（hé）金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑（sù）性成形

塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具及模具的（de）外力作用下來加工製件的少切削或無切削的（de）工藝方（fāng）法。它（tā）的種類有（yǒu）很多，主要（yào）包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種利用（yòng）鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一（yī）定機械性能、一定形狀（zhuàng）和（hé）尺寸鍛件的加工方法。

根據（jù）成形機理，鍛造可分為（wéi）自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

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

模鍛：是在模鍛錘（chuí）或者熱模鍛壓力機上（shàng）利用模具來（lái）成形的。

碾環：指通（tōng）過專用設備碾環機生產不同直（zhí）徑的環形零（líng）件，也用來生產汽車輪（lún）轂、火（huǒ）車（chē）車輪等輪形零件。

特種鍛造：包括輥鍛、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（xiē）特殊形狀的零（líng）件（jiàn）。

工藝流程：鍛坯加熱→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（lǐ）→清理→矯正→檢查

技術特（tè）點：

1、鍛件質量比鑄件高能（néng）承受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其（qí）他方麵的力學性能也都比（bǐ）鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批量生（shēng）產，靈活性比較大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字（zì）齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪（lún）、護環，巨大的（de）水壓機工作（zuò）缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉（lā）機的曲軸（zhóu）、連杆等。

（2）軋製

軋製：將金屬坯料通過一對旋（xuán）轉軋輥的間隙（各種形狀），因受（shòu）軋輥的壓縮成型軋製（zhì）使材料截（jié）麵減小，長度（dù）增（zēng）加的壓力加工（gōng）方法。

軋製分類：

按軋件（jiàn）運動分有：縱（zòng）軋、橫軋、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩（liǎng）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。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥軸（zhóu）線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋（xuán）運動，軋件與（yǔ）軋輥（gǔn）軸線非特角。

應用：

主要用（yòng）在金屬材料型材，板（bǎn），管材等 ，還有一（yī）些非（fēi）金屬材料（liào）比如塑料製品（pǐn）及玻璃（lí）製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不均勻壓（yā）應力作（zuò）用下，從（cóng）模具的孔口或縫（féng）隙擠出使之橫截麵積減小長（zhǎng）度增（zēng）加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸（jù）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、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質（zhì）量好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大（dà）；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓（yā）速（sù）度低，輔（fǔ）助時間長；

4、工（gōng）具損耗大，成本高。

生產適用範圍（wéi）：主（zhǔ）要（yào）用於製（zhì）造（zào）長杆、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（shǔ）的（de）前（qián）端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的（de）模孔中拉出，以（yǐ）獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺（chǐ）寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續（xù）高速（sù）生產斷麵小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度受（shòu）限製（zhì）。

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板材、帶材、管材和型材（cái）等施加外力，使之產生塑性變形或分（fèn）離，從而獲得所需形狀和尺寸的工（gōng）件（衝壓件）的成形加工方法。

技術特點：

1、可得到（dào）輕量（liàng）、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大（dà）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（dà）部分經過衝（chōng）壓製成（chéng）成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片（piàn）等都是（shì）衝壓加工的。儀器儀表、家（jiā）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（jī）加工：是在在零件生產過程中，直接用刀具在（zài）毛坯上切除多餘（yú）金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置（zhì）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

焊接：也稱作熔接,鎔接是一（yī）種（zhǒng）以加熱、高溫或（huò）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術。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：是（shì）製取金屬或用（yòng）金屬粉（fěn）末（或金屬粉（fěn）末與非金屬粉末的混合物）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型製品的工藝技術。

優點：

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

2、節約金（jīn）屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染（rǎn），有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材（cái）料成（chéng）分配比（bǐ）的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜（yí）於生（shēng）產同一形狀而數量多（duō）的（de）產品，能大大降低生產成（chéng）本。

缺（quē）點：

1、在沒有批量的（de）情況下要考慮 零件（jiàn）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接製成多孔、半致密或全致（zhì）密材料和製品（pǐn），如含油（yóu）軸承、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（chéng）形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結（jié）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（háng）混合，然後將混合料進（jìn）行製粒再（zài）注射成形所需（xū）要的形狀。

MIM工藝流程：

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

技術特點（diǎn）：

1、一（yī）次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品（pǐn）率低、生產效率高、易於實現自（zì）動化；

3、對模具材料要求低。

技術核心：

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

▌ 金屬半（bàn）固態成型

半（bàn）固（gù）態成（chéng）型（xíng）：利用非（fēi）枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和（hé）攪熔性來控製鑄件的質量。

半固態成（chéng）型可分為流變成型和觸變成型。

(1)流變成（chéng）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（liàng）和可靠性；

2、成型溫度比全液（yè）態成型溫度低，大大減少（shǎo）對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的合金；

應用：

目前已成（chéng）功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪（lún）轂、傳動係統零（líng）件、燃油係統零件和空（kōng）調零（líng）件等製造等航空、電（diàn）子（zǐ）以及消費品（pǐn）等方麵。