​​各種金屬材料的成形工藝大全

材料成形方法是零件設計的重要內容（róng），也（yě）是（shì）製造者（zhě）們極度關心的（de）問題，更是材（cái）料加工過程中的（de）關鍵因素，今天就帶大家來看看各種金屬成形（xíng）工藝。

▌ 鑄造

液態（tài）金屬澆（jiāo）注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷（lěng）卻凝（níng）固，以獲得毛坯或零件（jiàn）的生產方法，通常稱為金屬液態成（chéng）形或（huò）鑄造。

工藝流程：液體金屬→充型（xíng）→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（bié）是內腔形（xíng）狀複（fù）雜的製件。

2、適應性強，合金（jīn）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（zī）低。

4、廢品率高、表麵質量較（jiào）低（dī）、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄（zhù）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（shù）有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法（fǎ）獲得。

工藝（yì）流程：

砂型鑄（zhù）造工藝流程

技術特點：

1、適合於（yú）製成形狀複雜，特（tè）別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成（chéng）本低；

3、對於某些塑性很差（chà）的材料，如鑄鐵等，砂型（xíng）鑄造是（shì）製造其零件或，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）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是（shì）指在（zài）易熔材料製成模樣，在（zài）模樣表麵（miàn）包覆若（ruò）幹層耐火材料製成型殼（ké），再將（jiāng）模樣熔化排出型殼，從而獲得無（wú）分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可（kě）填砂（shā）澆注的鑄造方案。常（cháng）稱為“失蠟鑄（zhù）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；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外（wài）型複雜的（de）鑄件（jiàn），且鑄造的合金不受限製。

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的小（xiǎo）型（xíng）零件（jiàn），如渦輪發動機的葉片等（děng）。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高（gāo）壓將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（chéng）鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受（shòu）壓力高（gāo），流速快

2、產（chǎn）品質量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經（jīng）濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆（sōng）。

2、壓鑄件塑性低，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：壓鑄件最先應用在（zài）汽車工業和儀表工（gōng）業，後來逐步擴（kuò）大到各個行業，如農業機械（xiè）、機床（chuáng）工業、電（diàn）子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用（yòng）五金等多個行業（yè）。

（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)作用下充填鑄型，並在（zài）壓力下結晶（jīng）以形成鑄件的方法.。

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度（dù）可以調（diào）節，故可適用於各（gè）種（zhǒng）不同鑄型（如（rú）金屬型、砂型等），鑄（zhù）造各種合金及各種大（dà）小的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬（shǔ）液充（chōng）型平穩，無飛濺（jiàn）現象，可（kě）避免卷入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件（jiàn）在壓力下結（jié）晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表麵光潔，力學性（xìng）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（dòng）條件好，設備簡（jiǎn）易，易實現機械化和（hé）自（zì）動化。

應（yīng）用：以傳統產品（pǐn）為主（氣（qì）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（jiāo）入旋轉的鑄型中（zhōng），在離心力作用下填充鑄型而凝固（gù）成形的一種鑄造方法。

優（yōu）點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時（shí）可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅度（dù）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，力學性能高；

4、便於製造筒、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、鑄件內孔直徑不準確（què），內孔表麵比（bǐ）較粗糙，質量較差，加（jiā）工（gōng）餘量大；

3、鑄（zhù）件（jiàn）易產生比重偏析。

應用：

離心鑄造最早用於生產（chǎn）鑄管，國內外在冶金、礦（kuàng）山、交通、排灌機械、航（háng）空（kōng）、國防、汽車等行業中（zhōng）均采用離（lí）心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤（yóu）以離心鑄鐵管、內（nèi）燃機缸套和軸套等（děng）鑄件的生產最為普遍（biàn）。

（6）金（jīn）屬（shǔ）型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指液態金（jīn）屬在重力作用下充（chōng）填金屬鑄型並在型中冷卻凝固而獲得鑄件的一（yī）種成型方法（fǎ）。

優（yōu）點:

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

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好。

3、因不用和很少用砂芯，改善環境、減少粉塵和（hé）有害（hài）氣體、降低勞動強度。

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，必（bì）須采用一定的措施導出（chū）型腔中的（de）空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬（shǔ）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，才能顯示出好的經濟效果。

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量（liàng）生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金（jīn）鑄（zhù）件，也適合於生產鋼（gāng）鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過（guò）在壓鑄過程中抽除壓鑄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（jiě）氣體，從而提高壓（yā）鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝（yì）。

優點：

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

2、減少型腔的反壓（yā）力（lì），可使用較（jiào）低的比壓及鑄造性能（néng）較差的（de）合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄（zhù）件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具（jù）密封結構複雜，製造及（jí）安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製（zhì）不當，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態或半（bàn）固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲（huò）得製件或毛坯的方法。它具有液（yè）態金屬（shǔ）利用率高（gāo）、工序簡化和質量穩定（dìng）等優點，是一種（zhǒng）節能型的、具有潛在應（yīng）用前景的金屬成形技術。

直接擠壓鑄造（zào）：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（zhù）造：噴（pēn）塗料、合模、給料、充型（xíng）、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯（pī）脫模、複（fù）位。

技術（shù）特點：

1、可消（xiāo）除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便（biàn）於實現（xiàn）機械化、自動化（huà）。

應用：可（kě）用於生（shēng）產各種類型的合金，如鋁合（hé）金（jīn）、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等（děng）

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是（shì）將（jiāng）與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇（cù），刷塗耐火塗（tú）料並烘幹後，埋在幹石英（yīng）砂中振動（dòng）造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置（zhì），凝固（gù）冷卻後（hòu）形成鑄（zhù）件的新型鑄（zhù）造方法。

工藝流（liú）程：預發泡（pào）→發泡（pào）成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落（luò）砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂（shā）芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度（dù）高；

3、清潔（jié）生產，無汙染；

4、降低投資（zī）和生產成本。

應（yīng）用：

適合成產結構複雜的（de）各種大小較精密鑄件，合金種類不限（xiàn），生（shēng）產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續（xù）鑄造：是（shì）一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不（bú）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（jiàn），連續（xù）不斷（duàn）地從結（jié）晶器的另一端拉出，它可（kě）獲得（dé）任意長或特定的長度的鑄件。

技術（shù）特點：

1、由（yóu）於金屬被迅速（sù）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（le）勞動強度；所需生產麵積也（yě）大為減少（shǎo）；

4、連續鑄造（zào）生產易（yì）於實現（xiàn）機（jī）械化和（hé）自動化，提高生（shēng）產效率。

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金（jīn）、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。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是（shì）利（lì）用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下來加（jiā）工製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很（hěn）多，主要包括鍛（duàn）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（shǔ）坯料施加壓力，使其產生塑性變形（xíng）以獲得具有一定機械（xiè）性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特（tè）殊鍛（duàn）造。

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

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利（lì）用模具來成形（xíng）的。

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

特（tè）種鍛造：包括（kuò）輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模（mó）鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於（yú）生產（chǎn）某些特殊形（xíng）狀的零件。

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形（xíng）→切邊（biān）→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯（jiǎo）正→檢查

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用，塑性、韌性（xìng）和其他（tā）方麵的力（lì）學（xué）性能也都比鑄件高甚至比軋件（jiàn）高。

2、節約原材料，還能（néng）縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合（hé）於單件小批量生產，靈活性比較大。

應用（yòng）：

大型軋鋼機的軋輥、人字（zì）齒輪，汽輪發（fā）電機組的轉子、葉輪（lún）、護環（huán），巨大的水壓（yā）機工作（zuò）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）軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度增加的壓力加工方法。

軋製分類：

按（àn）軋件運動分有（yǒu）：縱軋、橫軋、斜軋。

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

橫軋：軋件變形（xíng）後運動方向與軋輥軸線（xiàn）方向一致。

斜（xié）軋（zhá）：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角（jiǎo）。

應用：

主要用在（zài）金屬材（cái）料型材，板，管（guǎn）材等 ，還有一（yī）些非金屬材（cái）料比如塑料製（zhì）品及玻璃製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三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減小長度增加，成為（wéi）所需製品的加工方法（fǎ）叫（jiào）擠壓，坯（pī）料的這種加工叫擠壓（yā）成型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒（bàng）加熱→擠壓→拉（lā）伸扭擰校直→鋸（jù）切（qiē）（定尺）→取樣檢（jiǎn）查→人（rén）工時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多（duō）；

2、生產靈活性（xìng）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（zī）少，廠（chǎng）房麵積小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金（jīn）屬（shǔ）流動不均勻；

3、擠壓速度（dù）低，輔助（zhù）時（shí）間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用範圍：主要（yào）用於製造長杆、深孔、薄（báo）壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔（bá）

拉拔：用外（wài）力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷（duàn）麵（miàn）的模孔中拉出，以獲得相應的形（xíng）狀和尺寸的製品的（de）一種塑性加工方法（fǎ）。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔（jié）；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總（zǒng）變形（xíng）量有限（xiàn）；

2. 長度（dù）受限（xiàn）製。

生產適用（yòng）範圍：拉拔是金屬管材、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（duì）板材、帶材、管材和型（xíng）材等施加外力，使之產生（shēng）塑性變形或分離，從而獲得所需形狀（zhuàng）和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方法。

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（chǎn）、成本低（dī）。

3、可得到品（pǐn）質均一的製品（pǐn）。，

4、材（cái）料利（lì）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（cái），其中大部分（fèn）經過衝壓製成成品（pǐn）。汽車的車身、底盤（pán）、油箱、散熱器片，鍋爐的（de）汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都（dōu）是衝壓加工的。儀器（qì）儀表、家（jiā）用（yòng）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

機加工：是在在零（líng）件生產（chǎn）過（guò）程中，直（zhí）接（jiē）用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖（tú）紙要求的尺寸精度（dù）、形狀和位置相互精度、表麵質量等技（jì）術要求的加工（gōng）過程（chéng）。

常（cháng）用機加工方法：

▌ 焊接（jiē）

焊接：也稱（chēng）作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接（jiē）合金（jīn）屬或其（qí）他熱塑性材料如塑料的製（zhì）造工藝及技術（shù）。

▌ 粉末冶金

粉（fěn）末冶金：是製取（qǔ）金屬或用金屬粉末（或（huò）金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作（zuò）為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料（liào）以及各種類（lèi）型製品的工藝技術。

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金（jīn）、多孔（kǒng）材料隻能用粉末冶（yě）金方法來製（zhì）造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會（huì）給材料任何（hé）汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均（jun1）勻性。

5、粉末冶金適（shì）宜於生產同一形狀（zhuàng）而（ér）數量多的產品（pǐn），能大大降低生（shēng）產成本。

缺點：

1、在沒有批量的情況下（xià）要考慮 零件的大小。

2、模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（zhì）成多孔、半致密或（huò）全致密材料和製品，如含油軸承、齒（chǐ）輪、凸輪（lún）、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（mò）與其（qí）粘結劑的增塑混合料注射（shè）於模型中的成形方法。它是（shì）先將所選粉末與粘結劑（jì）進行混合，然後將混（hún）合料進（jìn）行製粒再（zài）注射成形所需要的形狀。

MIM工藝流程（chéng）：

MIM流程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，針對產品特性決定是否需要進行表麵處理。

技術特點：

1、一次（cì）成型負責零件；

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

3、對模（mó）具（jù）材料要求低。

技術核心：

粘接劑（jì）是MIM技術的（de）核心隻有加入一定量的粘接劑，粉（fěn）末才具有增強（qiáng）流動性以（yǐ）適合（hé）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（yòng）非枝（zhī）晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨（dú）有的流變性和攪熔性來控製鑄件的質量。

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（chéng）型（xíng）（Thixoforming）

技術特點：

1、減（jiǎn）少液態成型缺陷，顯著提高質量和可（kě）靠性；

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

3、能（néng）製造常（cháng）規液（yè）態成型方法不可能製造的合金；

應用：

目前已（yǐ）成功用於主缸、轉向係統零（líng）件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統（tǒng）零件和（hé）空調（diào）零（líng）件等製造等航空、電子以及（jí）消（xiāo）費品等方麵。