​​各種（zhǒng）金（jīn）屬材料的成形工藝大全

材料成形（xíng）方（fāng）法是零件設（shè）計的重要內容（róng），也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（yīn）素，今天就帶大家（jiā）來看看各種金屬成形（xíng）工藝。

▌ 鑄造

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

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，設備投資低。

4、廢品率高、表（biǎo）麵質量較低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄（zhù）造（zào）（sand casting）

砂（shā）型鑄造：在砂型中生產鑄件的（de）鑄造方法。鋼、鐵和大多數（shù）有（yǒu）色合金鑄（zhù）件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（shù）特點（diǎn）：

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（zào）是製造其零件或，毛（máo）坯的唯（wéi）一的成形工藝。

應（yīng）用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成（chéng）模樣，在模樣表麵包（bāo）覆若幹層耐火材料製成型殼，再將（jiāng）模（mó）樣熔化（huà）排出型殼，從（cóng）而獲得無分（fèn）型麵（miàn）的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案（àn）。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸精度（dù）和幾何精度（dù）高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄（zhù）造外型複雜的鑄（zhù）件，且（qiě）鑄造的（de）合金（jīn）不受限製。

缺點：工序繁雜，費用（yòng）較高

應用：適用於生產形狀（zhuàng）複雜、精度要求高、或很難進行其它（tā）加工（gōng）的小型零件（jiàn），如渦輪發動機的葉（yè）片等。

（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（mì）金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下（xià）冷卻凝固而形成鑄件。

工（gōng）藝（yì）流程（chéng）：

優點：

1、壓鑄時金（jīn）屬液體承受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺（chǐ）寸穩定，互換性好；

3、生產效率（lǜ）高，壓鑄模使用（yòng）次數多；

4、適合大批大（dà）量（liàng）生產，經濟效（xiào）益好。

缺點：

1、鑄件容（róng）易產生細（xì）小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊（jī）載（zǎi）荷（hé）及有震動（dòng）的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄（zhù）時，鑄型壽命低（dī），影響壓鑄生產（chǎn）的擴大。

應用：壓鑄件最（zuì）先應用在汽車工業和儀表工業，後來（lái）逐步擴大到各個行（háng）業（yè），如農業（yè）機械、機床工業、電子工業、國（guó）防工業、計算機、醫療器（qì）械、鍾表、照相機和日用五金等多個行業。

（4）低壓（yā）鑄造(low pressure casting)

低壓鑄（zhù）造：是指（zhǐ）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（lì）下（xià）結晶以形成鑄件的方法.。

技術特點（diǎn）：

1、澆注時的壓力和速度可以調（diào）節，故可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合（hé）金及各種大小（xiǎo）的（de）鑄（zhù）件；

2、采用（yòng）底注式（shì）充型，金屬液充型（xíng）平穩，無飛濺（jiàn）現象，可避免卷入氣體及對（duì）型壁和型芯的（de）衝刷，提高了鑄件的合（hé）格率；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光潔，力學（xué）性能較高，對於大薄壁件的鑄（zhù）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，勞動條件好，設（shè）備（bèi）簡易，易實現機械化和自動化。

應（yīng）用：以傳（chuán）統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸（gāng）架等）。

（5）離（lí）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（lì）作用下填充鑄型（xíng）而凝固成（chéng）形的一種鑄造方法。

優點：

1、幾乎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（zhā）等缺（quē）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（yú）生產異形（xíng）鑄件時有一（yī）定的局（jú）限性；

2、鑄件內（nèi）孔（kǒng）直徑不準確，內孔表麵比較粗（cū）糙（cāo），質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比重偏（piān）析。

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦（kuàng）山、交通、排灌機械、航空、國防（fáng）、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生（shēng）產鋼、鐵（tiě）及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套（tào）和軸套等鑄件的（de）生產最為普（pǔ）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）鑄型並在型中（zhōng）冷卻凝固（gù）而獲得鑄件的（de）一種成（chéng）型方法。

優點:

1、金屬型的熱（rè）導率（lǜ）和熱容（róng）量大，冷卻速度快，鑄件組織致密，力學性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲（huò）得較高尺寸精（jīng）度和較（jiào）低表麵（miàn）粗糙度值的（de）鑄件，並且質量穩定性好。

3、因不（bú）用和很少用砂芯，改善環境、減（jiǎn）少粉塵和有害氣體、降低勞動強度。

缺點：

1、金（jīn）屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導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產時，才（cái）能顯示出好的經濟效果。

應用：

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

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄（zhù）模具型腔內的氣體而消除（chú）或顯著減少壓鑄件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（zhù）工藝。

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提高壓鑄件（jiàn）的（de）機械性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減（jiǎn）少（shǎo）型腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造（zào）性能較（jiào）差的合金，有可能用小機器壓（yā）鑄較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄（zhù）件;

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效（xiào）果就不是（shì）很顯著。

（8）擠壓鑄造（zào）(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是（shì）使液態（tài）或半固態金屬（shǔ）在高壓下凝固、流動成形，直（zhí）接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態（tài）金屬（shǔ）利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

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

間接擠壓鑄造：噴塗料、合模、給（gěi）料、充（chōng）型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

技術特點：

1、可消除內部的（de）氣孔、縮孔和縮（suō）鬆等缺（quē）陷（xiàn）；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋（wén）的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

應用：可用於生產各種（zhǒng）類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨（mò）鑄鐵等

（9）消失模（mó）鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱實（shí）型鑄造）：是將與鑄（zhù）件尺寸形狀相似的石蠟或泡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（gàn）石英砂中振動造型，在負壓（yā）下（xià）澆注，使模型氣化，液體金屬（shǔ）占據模型位置，凝固（gù）冷卻後（hòu）形成鑄件（jiàn）的新型（xíng）鑄造方法。

工藝流程：預發（fā）泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型（xíng）→澆（jiāo）注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工（gōng）時間；

2、無分（fèn）型麵，設計靈活，自（zì）由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

應（yīng）用：

適合（hé）成產結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類（lèi）不（bú）限，生產批量（liàng）不限。如灰鑄鐵發動機箱（xiāng）體、高錳鋼彎管（guǎn）等（děng）。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是（shì）一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種（zhǒng）叫（jiào）做結晶器的特殊金屬型中，凝固（結（jié）殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任（rèn）意長或特（tè）定的長度的鑄（zhù）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、節約金屬，提高（gāo）收得率；

3、簡化了工序，免（miǎn）除造型及其它工序，因而減（jiǎn）輕了勞動強度；所需生產麵（miàn）積也大為減少；

4、連續（xù）鑄造生產易於實（shí）現機（jī）械化和自動化，提高生產效（xiào）率。

應用：

用（yòng）連續鑄造法可以澆注鋼（gāng）、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷（duàn）麵形狀不變（biàn）的長鑄件（jiàn），如鑄錠（dìng）、板坯、棒坯（pī）、管子等。

▌ 塑性成形（xíng）

塑性成形：就是利用材（cái）料的塑性，在工具及模具的外力作用下（xià）來加工（gōng）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

鍛造：是一種利用（yòng）鍛壓機（jī）械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以（yǐ）獲得具有一定機械性能、一定（dìng）形狀和尺寸鍛（duàn）件的（de）加工方法。

根（gēn）據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由鍛造：一般（bān）是在錘鍛或者水壓機（jī）上（shàng），利用簡單的工具將金屬錠或者塊料（liào）錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

模鍛：是在模鍛（duàn）錘（chuí）或者熱模鍛壓力機（jī）上利用模具來成形的。

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

特種鍛造（zào）：包括輥鍛、楔（xiē）橫軋（zhá）、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這（zhè）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→模鍛（duàn）成（chéng）形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件（jiàn）熱處理→清理→矯正→檢查

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝（chōng）擊（jī）力作用，塑性、韌性和其他方麵的力學性能也（yě）都比鑄（zhù）件高甚至比軋件高。

2、節約原材（cái）料，還能（néng）縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自（zì）由鍛造（zào）適合於單件小批量生產，靈活性比較大。

應用：

大型軋（zhá）鋼機（jī）的軋輥、人字（zì）齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉（yè）輪、護（hù）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（děng）。

（2）軋製

軋製：將金屬坯料通過一（yī）對旋轉軋輥的間隙（各種形（xíng）狀），因受軋輥（gǔn）的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度增加（jiā）的壓力加工方法。

軋製分（fèn）類：

按軋（zhá）件（jiàn）運動分有：縱軋、橫軋（zhá）、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩個旋（xuán）轉方向相反的軋輥之間（jiān）通過，並在其間產生塑性變（biàn）形的過程（chéng）。

橫軋：軋件變形後運（yùn）動方向與軋輥（gǔn）軸線方向一致（zhì）。

斜軋：軋件作螺（luó）旋運動（dòng），軋件與軋（zhá）輥（gǔn）軸線非特角。

應用：

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

（3）擠壓（yā）

擠壓（yā）：坯料在三（sān）向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積（jī）減小長度增（zēng）加，成為（wéi）所需（xū）製品的加工方（fāng）法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

工藝流程：

擠壓（yā）前準備→鑄棒（bàng）加（jiā）熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取（qǔ）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，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積（jī）小，易實現自動化生產。

缺（quē）點：

1、幾何（hé）廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助（zhù）時間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產（chǎn）適用範圍：主要（yào）用於製造（zào）長（zhǎng）杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用（yòng）外（wài）力作用於被拉金屬（shǔ）的前端，將金屬坯料從小於（yú）坯料斷（duàn）麵的模（mó）孔中拉出（chū），以獲得（dé）相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單（dān）；

3. 連續高速生產斷麵小的長（zhǎng）製品。

缺點：

1. 道次變（biàn）形量與兩次退火間的總變形量有限（xiàn）；

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（jiā）工方法。

（5）衝壓

衝壓（yā）：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等（děng）施加外力，使之產生塑性變（biàn）形或分離（lí），從而獲得所需形狀和尺寸的（de）工（gōng）件（衝壓件）的成形加工方法。

技術特點：

1、可得（dé）到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本（běn）低。

3、可得到品質（zhì）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（cái）中，有（yǒu）60～70%是板材，其中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、自行車（chē）、辦公機械、生活（huó）器皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工（gōng）

機加工：是在在零件生產過程中，直接用刀具在毛坯（pī）上切（qiē）除多餘金（jīn）屬層厚（hòu）度，使之或者圖（tú）紙（zhǐ）要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的加工過（guò）程。

常（cháng）用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔（róng）接,鎔接是一種以加熱、高（gāo）溫或者高壓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（mò）冶（yě）金（jīn）

粉（fěn）末冶金：是（shì）製（zhì）取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬（shǔ）粉末的（de）混合（hé）物）作為原料，經過（guò）成形和燒結，製造金屬材料、複（fù）合材料以及各種類型製（zhì）品的工藝技術（shù）。

優點：

1、絕大多數（shù）難熔金屬及其化合物、假合金（jīn）、多（duō）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，有可能製（zhì）取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末（mò）冶金適宜（yí）於生（shēng）產同一形狀而數量多（duō）的產品，能大大（dà）降低生產成本。

缺點（diǎn）：

1、在沒有批量的情（qíng）況下要考慮 零件的大小。

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、半致密或全致密材料和製品（pǐn），如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆（gǎn）、刀具等。

▌ 金屬注射（shè）成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將金屬粉（fěn）末與（yǔ）其粘結（jié）劑的增（zēng）塑混合料注（zhù）射於模型中的成形方法（fǎ）。它是先將所選（xuǎn）粉末與（yǔ）粘結劑進行混（hún）合，然後（hòu）將混合料進行（háng）製粒再注射（shè）成形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型（xíng）、脫脂和燒結（jié））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（lǐ）。

技術特點：

1、一次成型負責零（líng）件；

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

3、對模具材料（liào）要（yào）求低。

技術核心：

粘接劑（jì）是（shì）MIM技術的核心隻有加入（rù）一定量的粘接劑，粉（fěn）末才具有增強流動性（xìng）以適合注射成型和維持坯塊的基（jī）本形狀。

▌ 金屬半固態成型

半固態成型：利（lì）用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨（dú）有的流變性和攪熔（róng）性來控製鑄（zhù）件的質量。

半固態成型可分為流變成型和觸（chù）變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變（biàn）成（chéng）型（Thixoforming）

技術特（tè）點：

1、減少液態成型缺（quē）陷，顯著（zhe）提高質（zhì）量和可靠（kào）性；

2、成型（xíng）溫度比全液（yè）態成型（xíng）溫度低，大大減少對模具的（de）熱（rè）衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的合金；

應（yīng）用：

目前已成功用於主缸、轉向係（xì）統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳（chuán）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（pǐn）等方麵。