各種金屬材料的成形（xíng）工藝大全

材（cái）料成形方法是零件設計的重要內容，也是製造者們極度（dù）關心的（de）問題，更是材料加（jiā）工過（guò）程（chéng）中的關鍵因素（sù），今天就帶大家來看看各種金屬（shǔ）成形工藝（yì）。

▌ 鑄（zhù）造

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型（xíng）型腔（qiāng）中（zhōng），待（dài）其冷卻（què）凝（níng）固，以（yǐ）獲得（dé）毛坯或零件的生產方法，通常稱為金（jīn）屬液態成形或鑄造。

工藝流程：液體（tǐ）金屬（shǔ）→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（xíng）狀複雜的製件（jiàn）。

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（lǜ）高（gāo）、表麵質量較低、勞動（dòng）條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生（shēng）產（chǎn）鑄件的鑄造方法。鋼、鐵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：

砂型鑄（zhù）造工藝流程

技術特點：

1、適（shì）合於製成形狀複雜（zá），特別是具（jù）有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本（běn）低；

3、對（duì）於某（mǒu）些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造（zào）其（qí）零件或，毛坯的（de）唯一的成形工藝。

應用：汽車的發動機（jī）氣缸體、氣缸蓋、曲軸等（děng）鑄件

（2）熔模鑄（zhù）造(investmentcasting)

熔（róng）模鑄（zhù）造：通（tōng）常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表麵包覆（fù）若幹層耐火（huǒ）材料製成型殼，再將模樣熔化排出型（xíng）殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高（gāo）溫焙（bèi）燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造（zào）”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺（chǐ）寸精（jīng）度和幾何（hé）精度（dù）高；

2、表麵粗糙（cāo）度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合（hé）金不受限製。

缺點：工序繁雜，費用較高

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

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用（yòng）高壓將（jiāng）金屬液高速（sù）壓入一精密金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件（jiàn）。

工（gōng）藝流程（chéng）：

優點：

1、壓鑄時（shí）金屬液體承受壓力高，流速快（kuài）

2、產（chǎn）品質量好（hǎo），尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓（yā）鑄模使用次（cì）數多；

4、適合大批大量生產（chǎn），經濟（jì）效益（yì）好。

缺點：

1、鑄件容易產（chǎn）生細小的氣孔（kǒng）和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有震動（dòng）的情況下工作；

3、高熔點合（hé）金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

應用：壓鑄（zhù）件最（zuì）先（xiān）應用在（zài）汽車工業和儀表工業，後來逐步擴大到各個行業，如農業（yè）機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算（suàn）機、醫療器（qì）械、鍾表、照相機和日用五（wǔ）金等多個行（háng）業。

（4）低壓（yā）鑄（zhù）造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液體金（jīn）屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下（xià）充填鑄型，並在壓力下（xià）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（shì）用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等（děng）），鑄造各種合金及各（gè）種大小的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬液充型（xíng）平穩，無（wú）飛濺現象，可避免卷入氣體及對型壁（bì）和型芯的衝刷（shuā），提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致（zhì）密、輪廓清（qīng）晰（xī）、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造（zào）尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提（tí）高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現（xiàn）機械化和自動化。

應用：以傳統產品（pǐn）為主（zhǔ）（氣缸頭、輪轂（gū）、氣缸架等）。

（5）離心鑄造（zào）(centrifugal casting)

離心鑄造：是將金屬液澆入（rù）旋轉的鑄型中，在（zài）離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高（gāo）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（zhù）件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力（lì）學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

缺點：

1、用（yòng）於生產異形鑄件（jiàn）時（shí）有一定（dìng）的局限（xiàn）性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加（jiā）工餘（yú）量大（dà）；

3、鑄件易產生比重偏析。

應用：

離（lí）心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中（zhōng）均采用離心鑄造工藝，來生產鋼（gāng）、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內（nèi）燃機（jī）缸套和軸套（tào）等鑄（zhù）件的生產最為普遍。

（6）金屬型鑄造（zào）(gravity die casting)

金屬型（xíng）鑄造：指液態金（jīn）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方法。

優點:

1、金屬型的熱（rè）導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組（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（dù）和較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩（wěn）定性（xìng）好。

3、因不用和很少用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動強度。

缺點：

1、金屬型本身無透氣（qì）性，必須采（cǎi）用一定（dìng）的措施導出型（xíng）腔中的空氣和砂芯所產（chǎn）生的氣體；

2、金屬型無退讓性（xìng），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（chéng）批（pī）生產時，才能顯示出好的經濟效果。

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產形狀複（fù）雜的鋁合金、鎂合金等非鐵（tiě）合金鑄件，也（yě）適合於生產鋼（gāng）鐵金屬的鑄（zhù）件、鑄錠（dìng）等（děng）。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽（chōu）除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件（jiàn）內的氣孔和溶解氣體（tǐ），從而提高壓鑄（zhù）件力學性能和表（biǎo）麵質量的先進壓鑄工藝。

優（yōu）點（diǎn）：

1、消除或減少壓鑄件內部（bù）的（de）氣孔，提高壓鑄件的機械性能（néng）和表麵質（zhì）量，改善鍍覆性能（néng）;

2、減少型腔的反壓力，可使用（yòng）較低的比壓（yā）及鑄造性能較差的（de）合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造（zào）及安（ān）裝較困（kùn）難（nán），因而成（chéng）本較高（gāo）;

2、 真空壓鑄（zhù）法（fǎ）如控製不當，效果（guǒ）就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是（shì）使液態或半固態金屬（shǔ）在高壓下凝（níng）固、流動（dòng）成形，直（zhí）接獲得製（zhì）件或毛坯的方法。它具（jù）有液態金屬利用率高、工序（xù）簡化和質量穩定等優點，是一種（zhǒng）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、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，分模（mó）、毛坯脫模（mó）、複位。

技術特點：

1、可消（xiāo）除內（nèi）部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙（cāo）度低，尺寸精度（dù）高；

3、可防（fáng）止（zhǐ）鑄造裂（liè）紋的產生；

4、便於實現機械（xiè）化（huà）、自動化。

應用：可用於生產各種類（lèi）型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅（tóng）合金、球墨鑄鐵等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失（shī）模鑄造（又稱實型鑄造（zào））：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟（là）或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂（shā）中（zhōng）振動造型，在負壓下澆注，使（shǐ）模型氣化，液體金屬占據模型位置（zhì），凝固（gù）冷卻後形（xíng）成鑄件的新型鑄（zhù）造方法。

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料（liào）→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件（jiàn）精度高，無砂芯（xīn），減少了加（jiā）工時間；

2、無分型麵（miàn），設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成（chéng）本。

應（yīng）用：

適（shì）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（pī）量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（結（jié）殼）了的（de）鑄件（jiàn），連（lián）續不斷地從（cóng）結晶器（qì）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（yóu）於金屬被（bèi）迅（xùn）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（jiǎn）少；

4、連續鑄造生產（chǎn）易於實現機械（xiè）化和（hé）自動化（huà），提高生（shēng）產效率。

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合（hé）金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長（zhǎng）鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成（chéng）形

塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具及模具（jù）的外力作用下來（lái）加工製件（jiàn）的少切削或無切削（xuē）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）和尺（chǐ）寸鍛件的加工方法（fǎ）。

根據成形機理（lǐ），鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由（yóu）鍛造：一般是（shì）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（yào）形狀和尺寸的加工方法。

模鍛：是在模（mó）鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成（chéng）形的。

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

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫（héng）軋、徑向鍛造、液態（tài）模鍛等鍛造方式，這些（xiē）方式都比較適用於生產某些特殊形狀的零件（jiàn）。

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間（jiān）檢驗→鍛件熱處（chù）理（lǐ）→清理→矯正→檢查

技術特點（diǎn）：

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

2、節約原材料，還能縮（suō）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產，靈活性比較大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪（lún），汽輪發（fā）電機組（zǔ）的轉子、葉輪、護環，巨（jù）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（jiāng）金（jīn）屬坯（pī）料通（tōng）過一對（duì）旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受（shòu）軋輥的壓縮成型軋製使（shǐ）材料（liào）截麵（miàn）減小，長度增加的壓（yā）力加工方法。

軋製分（fèn）類（lèi）：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

縱軋（zhá）:就是（shì）金屬在兩個旋轉方向相反（fǎn）的軋輥之間通過，並在（zài）其間產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件變形（xíng）後運（yùn）動（dòng）方向（xiàng）與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

應用：

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

（3）擠壓

擠壓：坯（pī）料在三向（xiàng）不均勻壓應力作（zuò）用下，從模具（jù）的孔（kǒng）口（kǒu）或縫隙擠出使之橫截（jié）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（zhè）種加工（gōng）叫（jiào）擠（jǐ）壓成（chéng）型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄（zhù）棒加熱→擠壓→拉伸（shēn）扭擰校（xiào）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（pǐn）規格、品種多；

2、生產（chǎn）靈活性大，適合小批量生產；

3、產（chǎn）品尺寸精度高，表麵（miàn）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（shī）大（dà）；

2、金（jīn）屬流動（dòng）不均（jun1）勻；

3、擠（jǐ）壓速（sù）度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本（běn）高。

生產適用（yòng）範圍：主（zhǔ）要用於（yú）製造（zào）長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前（qián）端，將金屬（shǔ）坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以獲得相應的形狀和（hé）尺寸的製品的（de）一種塑性加（jiā）工方法（fǎ）。

優點：

1. 尺寸精確，表（biǎo）麵光潔；

2. 工具、設備簡（jiǎn）單；

3. 連續高速生產斷（duàn）麵小的長製品。

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（xiàn）製。

生產（chǎn）適用範圍：拉拔是（shì）金屬管（guǎn）材、棒（bàng）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（suǒ）需形狀和尺寸的工件（jiàn）（衝壓件）的成形加工方法。

技術特點：

1、可得到輕量、高（gāo）剛（gāng）性之製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本（běn）低。

3、可（kě）得到品質均一的（de）製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收（shōu）性良好（hǎo） 。

適用範（fàn）圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其（qí）中大部分經過衝壓製成成（chéng）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（jī）、電器的鐵（tiě）芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦（bàn）公（gōng）機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓（yā）件。

▌ 機加工

機加工：是在在零件生產過程（chéng）中，直接用刀具在毛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（hé）位置相互精度、表麵質量等技術要求的加工（gōng）過程。

常用機加工（gōng）方法：

▌ 焊接（jiē）

焊接：也稱作（zuò）熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金（jīn）屬或其他熱塑性材料如塑料的製造工藝及（jí）技（jì）術。

▌ 粉末冶金（jīn）

粉末（mò）冶金：是製（zhì）取金屬或用金屬粉末（mò）（或金屬粉末與（yǔ）非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，製（zhì）造（zào）金屬材料、複合材料以及（jí）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、多孔材料隻（zhī）能用粉末冶金方法來製造。

2、節（jiē）約金屬，降低產（chǎn）品成（chéng）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（fěn）末冶金法能（néng）保證（zhèng）材料成（chéng）分配比的正確性和均勻性。

5、粉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。

缺點：

1、在沒有批量的情況下（xià）要考慮 零件的（de）大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

生產適（shì）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（hé）製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導（dǎo）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（shè）於模型中的成形方法。它（tā）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（zhuàng）。

MIM工藝流（liú）程：

MIM流（liú）程分（fèn）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（háng）表麵處（chù）理。

技術特點：

1、一次成型負責（zé）零件（jiàn）；

2、製件（jiàn）表（biǎo）麵質量好、廢品（pǐn）率低、生（shēng）產效率（lǜ）高、易於（yú）實現自動化；

3、對模具材料（liào）要求低。

技術核心：

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

▌ 金屬半固態成型

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

半（bàn）固態成型可分為流變成型（xíng）和觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯（xiǎn）著提高（gāo）質量和可靠性；

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

3、能製造常規液態成型方法不（bú）可能製造的合金；

應用：

目前已成（chéng）功用（yòng）於主缸、轉向係統零件（jiàn）、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零件（jiàn）和空調零件等製造等航空、電子以及消費品等方麵。