各種金屬材（cái）料的成形工藝大全

材料成形方（fāng）法是零件設計的重（chóng）要內容，也是製（zhì）造者們極度關心的問題，更是材料加工過程中（zhōng）的關鍵因素，今天（tiān）就帶大家來（lái）看看各種金屬成形工藝（yì）。

▌ 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（qí）冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱為金屬液態成形（xíng）或鑄造。

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

工藝特（tè）點：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀複（fù）雜的製件。

2、適應性強，合金種類不受限（xiàn）製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（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、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂（shā）型鑄造方法獲得。

工藝流程：

砂型鑄造工藝流程

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應（yīng）性廣，成本低；

3、對於某（mǒu）些塑性很差的（de）材料，如鑄鐵（tiě）等，砂型鑄造是製造其零件或（huò），毛坯的唯一的成形工藝。

應用：汽車的發（fā）動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模（mó）鑄造：通（tōng）常是指在易熔材料製（zhì）成模樣，在模樣表麵包覆若幹層（céng）耐火材料製（zhì）成型殼，再將模樣熔化排出型（xíng）殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙（bèi）燒後即可填（tián）砂澆（jiāo）注的鑄造方案。常稱為“失蠟（là）鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造（zào）工（gōng）藝流程

優（yōu）點：

1、尺（chǐ）寸精度和幾何精度高；

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（shòu）限製。

缺點：工序繁雜（zá），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（gōng）的小型零件，如渦輪發動機的葉片（piàn）等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓（yā）鑄：是利用高壓將金屬液高速（sù）壓入一精密金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用（yòng）下冷卻凝（níng）固而形成鑄件（jiàn）。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時（shí）金（jīn）屬液體承（chéng）受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率（lǜ）高，壓鑄模使用次數多；

4、適合大（dà）批（pī）大量生產，經濟效（xiào）益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣（qì）孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑（sù）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，鑄型壽命低，影響壓鑄（zhù）生產的擴大。

應用：壓鑄件最先應用（yòng）在（zài）汽車工業和儀表工業，後來逐步（bù）擴大到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業（yè）、國（guó）防工業、計算機、醫療器（qì）械、鍾表、照相（xiàng）機和日用五金等多個行（háng）業。

（4）低壓（yā）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（zuò）用下充填鑄型（xíng），並在壓力下結晶以形成鑄件的方法.。

技術特點：

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

2、采（cǎi）用底注（zhù）式充型，金（jīn）屬液充型平穩，無飛濺現象，可避（bì）免卷入氣（qì）體及對（duì）型壁和型（xíng）芯的衝刷，提高了鑄（zhù）件的合格率；

3、鑄件在（zài）壓力下（xià）結晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光潔，力學性能較（jiào）高，對於大薄壁件的鑄造尤為（wéi）有利；

4、省去補縮冒口，金（jīn）屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強（qiáng）度（dù）低（dī），勞動條件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

應（yīng）用：以傳統產品為主（zhǔ）（氣缸頭、輪轂、氣缸架（jià）等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離心鑄（zhù）造：是將金屬液澆入（rù）旋轉（zhuǎn）的鑄型中（zhōng），在離心力作用下填（tián）充鑄型而凝固（gù）成形的一（yī）種鑄造方法。

優點：

1、幾乎不存在澆（jiāo）注係統（tǒng）和冒口係統的金屬消（xiāo）耗，提高工藝出（chū）品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故（gù）在生產長管形鑄件（jiàn）時（shí）可大幅度地改善（shàn）金屬充型能力（lì）；

3、鑄件致密度高，氣（qì）孔、夾渣等缺陷少，力學（xué）性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

缺點（diǎn）：

1、用於生產異形鑄（zhù）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、鑄件易產生比重偏析。

應用：

離心鑄造最早（zǎo）用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山（shān）、交通、排灌機（jī）械、航空、國（guó）防、汽車等行業中均采（cǎi）用離心鑄造（zào）工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄（zhù）件。其中尤以離心鑄鐵管（guǎn）、內燃機（jī）缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

（6）金屬型鑄（zhù）造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指（zhǐ）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（fāng）法。

優點:

1、金屬型的熱導率和熱容量大，冷卻速（sù）度快，鑄件組織致密，力學性能比砂型（xíng）鑄件高15%左右（yòu）。

2、能獲得較高（gāo）尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄（zhù）件，並且質量穩定性好。

3、因不用和很（hěn）少用砂（shā）芯，改善環境、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（wú）透（tòu）氣性，必須采用（yòng）一（yī）定的措施導（dǎo）出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝（níng）固時容易（yì）產生裂紋；

3、金（jīn）屬型製造周期較（jiào）長，成本較高。因此隻有在大量成批生產時，才能顯示出（chū）好的經（jīng）濟效果。

應用：

金屬型（xíng）鑄（zhù）造既適用於大批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也（yě）適合於生產鋼鐵金屬的（de）鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空（kōng）鑄造：通過在（zài）壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣體（tǐ）而消除（chú）或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而（ér）提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

優（yōu）點：

1、消除或減少壓（yā）鑄件內部的氣（qì）孔，提高壓鑄件的機械性（xìng）能和表麵質量，改善鍍（dù）覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可（kě）使用較低的（de）比（bǐ）壓及（jí）鑄造性能較差的合金，有可（kě）能用（yòng）小機器（qì）壓鑄（zhù）較大的鑄件;

3、改善了充（chōng）填條件，可壓鑄（zhù）較（jiào）薄的鑄件;

缺點：

1、模（mó）具密封結構（gòu）複雜，製造及（jí）安裝較困難，因而成本較高;

2、 真（zhēn）空壓鑄法如控製不當（dāng），效（xiào）果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠（jǐ）壓（yā）鑄造（zào）：是使液態（tài）或半固態金（jīn）屬在高（gāo）壓下凝固、流動成形，直接獲得製（zhì）件或毛（máo）坯（pī）的方法。它（tā）具有液（yè）態金屬利（lì）用率高、工序（xù）簡化和質量穩定等優點（diǎn），是一種節能型的、具有潛在應用前景（jǐng）的金（jīn）屬成形技術（shù）。

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模（mó）、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位；

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

技術特（tè）點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和（hé）縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低（dī），尺寸精度高；

3、可防止（zhǐ）鑄造（zào）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的（de）合（hé）金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨（mò）鑄鐵等（děng）

（9）消失模鑄造（zào）（Lost foam casting ）

消（xiāo）失（shī）模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或（huò）泡沫模型（xíng）粘結組合成（chéng）模型（xíng）簇（cù），刷塗耐火塗料並（bìng）烘幹後，埋在幹石英砂（shā）中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新（xīn）型鑄造方法（fǎ）。

工藝（yì）流程：預發（fā）泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型（xíng）→澆注→落砂→清理

技（jì）術特點：

1、鑄件（jiàn）精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

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較精密鑄件（jiàn），合金種類不限（xiàn），生產（chǎn）批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼（gāng）彎（wān）管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一（yī）種先進（jìn）的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫（jiào）做結晶器的（de）特殊金屬型中，凝固（結殼（ké））了（le）的鑄件，連續不斷地（dì）從結晶器的另（lìng）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（jīn）屬，提高收得率；

3、簡化了工序，免（miǎn）除（chú）造型及其它工序，因而減輕（qīng）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（shí）現機械化和自（zì）動化，提高生（shēng）產效率。

應用（yòng）：

用連續鑄造法（fǎ）可以澆注鋼、鐵（tiě）、銅合（hé）金、鋁合金、鎂合金等斷（duàn）麵形狀不變的（de）長鑄件（jiàn），如鑄錠、板坯、棒（bàng）坯、管子等。

▌ 塑（sù）性成形

塑性成（chéng）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）製件的少切（qiē）削或無切削的工藝方法。它（tā）的種類有很多，主要包括（kuò）鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產（chǎn）生塑性變形以獲得具有一定機（jī）械性能、一定形狀和尺寸鍛件（jiàn）的加工方法（fǎ）。

根據成形機理，鍛造（zào）可分為自由鍛、模鍛、碾環、特（tè）殊鍛造。

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

模鍛：是在模（mó）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（zhuān）用設備碾環機生產不（bú）同直徑的環形（xíng）零件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

特種鍛（duàn）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特殊形狀的零件。

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模（mó）鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

技術特點：

1、鍛（duàn）件質量比鑄（zhù）件高能承受大的衝擊力作用，塑性、韌（rèn）性（xìng）和其他方（fāng）麵的力學性能也都比鑄件高甚至比軋（zhá）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（jiàn）小批量生產，靈活性比較大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒（chǐ）輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水（shuǐ）壓機工作缸和立柱（zhù），機車軸，汽（qì）車和（hé）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（gǔn）的間（jiān）隙（各種形狀），因受軋（zhá）輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度增加的壓力加工（gōng）方法。

軋（zhá）製分類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

縱軋:就是金屬在（zài）兩個旋轉方向相反的軋輥之間通（tōng）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：軋件作（zuò）螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

應用：

主要用在（zài）金（jīn）屬材料型材，板，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：坯料在三向不均勻壓應（yīng）力（lì）作用下，從模具的孔口或縫隙（xì）擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為所需（xū）製品（pǐn）的（de）加工方法（fǎ）叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓（yā）成型。

工藝（yì）流程（chéng）：

擠壓前準（zhǔn）備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（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，表麵質量（liàng）好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自（zì）動化生產。

缺點：

1、幾何廢料（liào）損失（shī）大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長（zhǎng）；

4、工（gōng）具損耗大，成（chéng）本高。

生產適用範圍（wéi）：主要用於製造長杆、深（shēn）孔、薄（báo）壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉（lā）拔：用（yòng）外力作用（yòng）於被拉金屬的前端，將金屬（shǔ）坯料從小於（yú）坯料斷麵的模孔中拉（lā）出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種（zhǒng）塑（sù）性加工方法（fǎ）。

優點：

1. 尺（chǐ）寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品。

缺點：

1. 道次（cì）變形量與（yǔ）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（shì）金屬（shǔ）管（guǎn）材、棒材、型材及線（xiàn）材的主要加工方法。

（5）衝壓

衝壓（yā）：是靠壓力（lì）機和模（mó）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，從而獲得所需形狀（zhuàng）和尺寸（cùn）的工件（jiàn）（衝壓件）的成形加工方（fāng）法。

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材（cái）料利用率高、剪切性及回收（shōu）性良好 。

適用範圍：

全世界（jiè）的鋼材中，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、散熱器片（piàn），鍋爐的汽（qì）包（bāo），容器的殼體，電機（jī）、電（diàn）器的（de）鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車（chē）、辦公機械、生活器皿等產品中（zhōng），也有大量（liàng）衝壓件。

▌ 機（jī）加工

機加工：是在在零件生產過程中，直（zhí）接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置（zhì）相互精（jīng）度、表麵質（zhì）量等技術要求的加（jiā）工過程。

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、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（zhì）造工藝及（jí）技術。

▌ 粉末（mò）冶金（jīn）

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（wéi）原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各種類型製品的工（gōng）藝（yì）技術。

優點：

1、絕大多數難（nán）熔金屬及其化合（hé）物、假合（hé）金、多（duō）孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節（jiē）約金屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的材料（liào）。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉（fěn）末冶金適宜於生產同一形狀而數量多的產品，能大大降低生產成本（běn）。

缺點：

1、在沒有（yǒu）批量的情況下要考慮 零（líng）件（jiàn）的大小。

2、模具費用相對來說要高（gāo）出鑄造模具。

生產適用範圍：

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

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將金屬粉末與（yǔ）其粘（zhān）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（suǒ）選粉末與粘（zhān）結（jié）劑進行混合，然（rán）後將混（hún）合料進（jìn）行製粒再注射成形所需要的形（xíng）狀。

MIM工藝流程：

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

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表（biǎo）麵質量好、廢（fèi）品率低、生產效率高（gāo）、易於（yú）實現自動化；

3、對模具材料要求低。

技術核心：

粘接劑（jì）是MIM技（jì）術的核心隻有加入一定量的粘接（jiē）劑，粉末才具（jù）有增強流（liú）動性以（yǐ）適合注射（shè）成型和維持坯塊的（de）基本形（xíng）狀。

▌ 金屬半固態成型

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

半固態成型可分為流變成型和觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技（jì）術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低（dī），大大減少對（duì）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（yòng）：

目前已（yǐ）成（chéng）功用於主缸（gāng）、轉（zhuǎn）向係統零件（jiàn）、搖臂、發動機活（huó）塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調零件等製造等航空、電子以及消費品等方麵。