​​各種金屬材料（liào）的成形（xíng）工藝大全

材料（liào）成形方法是零件設計的重要內容，也是（shì）製造者們極度關（guān）心的問題，更是材料加工（gōng）過程中的關（guān）鍵因素，今天就（jiù）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（zhuàng）、尺寸相適應（yīng）的鑄型型腔中，待其冷（lěng）卻凝固，以獲得毛坯（pī）或零件的生產方法，通常稱為金（jīn）屬（shǔ）液態成形或鑄造。

工藝流程（chéng）：液體金屬（shǔ）→充型→凝固收縮→鑄件（jiàn）

工藝特點：

1、可生產形狀（zhuàng）任意複（fù）雜（zá）的製件，特別是內腔形狀複雜（zá）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（bèi）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（zài）砂型中生產鑄件的鑄造（zào）方法。鋼、鐵（tiě）和大（dà）多數（shù）有色合金鑄件（jiàn）都可用砂型鑄造方法獲得（dé）。

工藝流程：

砂型鑄造工藝流程

技術特點：

1、適合於製成（chéng）形狀複雜，特別是具有複雜內腔（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（děng），砂型鑄造是（shì）製造其零件或（huò），毛坯的唯（wéi）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（zào）(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成（chéng）模樣，在模樣表麵包覆若幹（gàn）層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵的（de）鑄（zhù）型（xíng），經（jīng）高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為（wéi）“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程（chéng）

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限（xiàn）製（zhì）。

缺點（diǎn）：工序（xù）繁雜，費用較高

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或（huò）很難（nán）進（jìn）行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓將金屬液（yè）高速壓入一精密（mì）金屬模具型腔（qiāng）內，金屬液在壓力（lì）作（zuò）用下冷卻凝固而形成鑄件（jiàn）。

工藝流程（chéng）：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓力高，流速快（kuài）

2、產品質（zhì）量好，尺寸穩定，互換性好（hǎo）；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多（duō）；

4、適合大批大（dà）量生產，經濟效益（yì）好。

缺（quē）點：

1、鑄件容易（yì）產生細小的氣孔（kǒng）和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及（jí）有（yǒu）震動的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄（zhù）時，鑄（zhù）型壽命低，影響壓鑄（zhù）生產的擴大。

應用：壓鑄（zhù）件最先應用在汽車工業和儀表工（gōng）業，後來逐步擴大到各（gè）個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算機（jī）、醫療器械（xiè）、鍾表、照相機和日用五金（jīn）等多個（gè）行業。

（4）低壓（yā）鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指（zhǐ）使液體金屬（shǔ）在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在壓（yā）力（lì）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，故可適用於各種不（bú）同鑄型（如金屬型、砂型（xíng）等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

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

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

4、省去補縮冒口，金屬（shǔ）利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

應用：以傳統產品（pǐn）為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造（zào）(centrifugal casting)

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

優點：

1、幾乎不存（cún）在澆注（zhù）係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在生產長（zhǎng）管形鑄件時可大幅度地改善金屬充型能（néng）力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺（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、用於生產異形鑄件時有一定（dìng）的局限（xiàn）性（xìng）；

2、鑄件內孔直（zhí）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（bǐ）重偏析。

應用：

離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（háng）空、國防（fáng）、汽車等行業中均采用離（lí）心鑄造工藝，來生產鋼（gāng）、鐵及非鐵碳合金鑄（zhù）件。其中尤以離（lí）心鑄（zhù）鐵管、內燃機缸套和（hé）軸套等鑄件的（de）生產最為普遍。

（6）金屬（shǔ）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鑄型並在型中冷卻（què）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（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（yòu）。

2、能獲得較高尺寸精度和（hé）較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質（zhì）量穩定性好。

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

缺點：

1、金屬型本身無透（tòu）氣性（xìng），必須采用一定的措施導出型腔（qiāng）中的空氣和砂芯所產生的氣（qì）體（tǐ）；

2、金屬型無退（tuì）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（néng）顯示出好的經濟效果。

應用（yòng）：

金（jīn）屬型鑄造既適用於大批量生產形狀複雜的鋁合金、鎂合（hé）金等非鐵合金鑄件，也適合（hé）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（guò）程中抽除壓鑄模具型（xíng）腔內的氣體而消除或顯著減（jiǎn）少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從（cóng）而提高壓鑄件力學性（xìng）能和表麵質量（liàng）的先進（jìn）壓鑄工藝（yì）。

優（yōu）點：

1、消（xiāo）除或減少壓（yā）鑄件內（nèi）部的氣孔，提高（gāo）壓鑄件的機械（xiè）性能和表麵質量，改（gǎi）善鍍（dù）覆性（xìng）能;

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

3、改（gǎi）善了充填（tián）條件，可壓鑄較（jiào）薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造（zào）及安裝較困難，因而成本（běn）較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓（yā）鑄造：是使液（yè）態或半固態金屬在高壓（yā）下（xià）凝固、流（liú）動成形，直接獲（huò）得製件或毛坯（pī）的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具（jù）有（yǒu）潛在應用前景的金屬成形技術（shù）。

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、毛坯脫模、複位。

技術特點：

1、可消除內部的氣（qì）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、便於實現（xiàn）機械化、自（zì）動化（huà）。

應用：可用於生產各種類型的（de）合金，如鋁合金、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（zào）（又稱實（shí）型鑄（zhù）造）：是將與（yǔ）鑄件尺寸（cùn）形狀相（xiàng）似的（de）石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火（huǒ）塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造（zào）型，在負壓下澆注，使（shǐ）模型氣化，液（yè）體金屬（shǔ）占據（jù）模（mó）型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型（xíng）鑄造（zào）方法。

工藝流程：預發泡→發泡成（chéng）型→浸塗料→烘幹→造型（xíng）→澆注（zhù）→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無（wú）砂芯，減少了（le）加工時間；

2、無分（fèn）型（xíng）麵，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（běn）。

應用：

適合成產（chǎn）結（jié）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、高錳鋼彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連（lián）續鑄造：是一種（zhǒng）先進的鑄（zhù）造方法（fǎ），其（qí）原理（lǐ）是將熔融的金屬，不斷澆入一（yī）種（zhǒng）叫（jiào）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一端拉出，它可獲得（dé）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（jīng）致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約（yuē）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（dù）；所需生產麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產易於實（shí）現機械化和自動化（huà），提高生產效率。

應用：

用連續鑄造法（fǎ）可以澆注鋼（gāng）、鐵、銅（tóng）合金、鋁合金、鎂（měi）合金等（děng）斷麵形狀不變的長鑄（zhù）件（jiàn），如鑄（zhù）錠、板坯、棒坯、管子等（děng）。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具（jù）及模具的外力作用下來加工（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（jǐ）壓（yā）、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種利用鍛壓機械（xiè）對（duì）金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有（yǒu）一定機械性能、一定（dìng）形狀和尺寸鍛件（jiàn）的加工方（fāng）法。

根據（jù）成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由鍛造：一般是在（zài）錘鍛或者水壓機上，利（lì）用簡單的工具將金屬錠或者（zhě）塊料錘成所需要形狀和尺（chǐ）寸的加工方法。

模鍛：是在模鍛錘（chuí）或者（zhě）熱模（mó）鍛壓力機上（shàng）利用模（mó）具來成形的。

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

特（tè）種鍛造：包（bāo）括輥鍛（duàn）、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式（shì）都比較適用於生產某些特殊形狀（zhuàng）的零件。

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正（zhèng）→中（zhōng）間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正（zhèng）→檢查

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能（néng）承受大的衝擊力作用，塑（sù）性、韌性和其他方（fāng）麵的力（lì）學性（xìng）能也都比鑄件高（gāo）甚（shèn）至比軋（zhá）件高。

2、節約原材（cái）料，還能縮短加工工時。

3、生產（chǎn）效率（lǜ）高例。

4、自由（yóu）鍛造適合於單（dān）件小批（pī）量生產，靈活性比較（jiào）大。

應用：

大（dà）型軋鋼機的軋輥、人字（zì）齒（chǐ）輪，汽輪發電機組的（de）轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立（lì）柱，機車軸，汽車（chē）和（hé）拖拉機的曲軸、連杆等。

（2）軋製（zhì）

軋製：將金屬坯料（liào）通（tōng）過一對旋轉軋輥的間隙（各（gè）種（zhǒng）形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截（jié）麵減小，長度增加的壓力加工方法。

軋製分類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋（zhá）。

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

橫軋：軋（zhá）件變形後運動方向與軋（zhá）輥軸（zhóu）線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥（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（fēi）金屬材料（liào）比如塑料製品及玻璃製（zhì）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（kǒng）口或縫隙擠（jǐ）出使（shǐ）之橫截麵積減（jiǎn）小（xiǎo）長度增加，成為所需製品的加工方法（fǎ）叫擠（jǐ）壓，坯料的這種（zhǒng）加工叫（jiào）擠壓成型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄（zhù）棒加熱→擠壓→拉伸扭（niǔ）擰校直→鋸切（定（dìng）尺（chǐ））→取樣（yàng）檢查→人工時效→包（bāo）裝

優（yōu）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（shǎo），廠房麵積小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢（fèi）料損失大；

2、金屬流動（dòng）不（bú）均勻（yún）；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損（sǔn）耗大，成本高（gāo）。

生產適用範圍（wéi）：主要用於製造長（zhǎng）杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件（jiàn）。

（4）拉拔

拉（lā）拔：用外力作用於被拉金屬（shǔ）的前端，將金屬坯料從（cóng）小於坯料斷麵的模孔（kǒng）中拉出，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；

3. 連續高速生產（chǎn）斷麵小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變（biàn）形量（liàng）有（yǒu）限；

2. 長（zhǎng）度受限製。

生產適用範圍（wéi）：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機和（hé）模具對板材、帶材、管材和（hé）型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離（lí），從而獲得所需形（xíng）狀和（hé）尺寸（cùn）的（de）工件（jiàn）（衝壓件）的成形加（jiā）工方（fāng）法。

技術特點：

1、可得到（dào）輕（qīng）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（yī）的製品。，

4、材料利用率（lǜ）高、剪切（qiē）性及回收性良好（hǎo） 。

適用範圍：

全世界的鋼（gāng）材中，有60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽（qì）車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的（de）殼（ké）體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝（chōng）壓（yā）加工的。儀器儀（yí）表、家用電器、自行車、辦公（gōng）機（jī）械、生（shēng）活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 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（céng）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（miàn）質量等技術要（yào）求的加工過程。

常用機加工方（fāng）法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接（jiē）,鎔接是一種以加熱、高溫（wēn）或者高壓的（de）方式接（jiē）合金屬或（huò）其他熱（rè）塑性（xìng）材料如塑料的製造工藝及技術。

▌ 粉末冶金

粉（fěn）末冶（yě）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（wù））作為原料，經過成形和燒結（jié），製（zhì）造金屬（shǔ）材料、複合材料以（yǐ）及各種類型製品的工藝技術。

優點：

1、絕（jué）大多數難熔金屬及其化合物、假合（hé）金、多（duō）孔材料隻能用（yòng）粉末冶金方（fāng）法來製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會給材（cái）料任何汙染，有可能製取（qǔ）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（hé）均勻性（xìng）。

5、粉末冶金適宜於生產（chǎn）同一形狀而（ér）數量多的產品，能大大降低生產成本。

缺點（diǎn）：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零（líng）件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具（jù）。

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以（yǐ）直接製成多孔、半致密或全致密材料和製（zhì）品，如含油（yóu）軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是（shì）金屬注射成形的簡（jiǎn）稱。是（shì）將金（jīn）屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射於模（mó）型中的成形方法。它（tā）是先將所選粉末與（yǔ）粘結劑（jì）進行混合，然後將混合料進行製（zhì）粒再注射成形所需（xū）要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實（shí）現零部件的生產，針對產品特性決定是否需（xū）要（yào）進行表（biǎo）麵（miàn）處理。

技（jì）術特點：

1、一次成型負（fù）責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料要求低。

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入一定量的粘接劑，粉（fěn）末才具有增強流動性（xìng）以（yǐ）適合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）非枝晶半（bàn）固態金屬（Semi-SolidMetals，簡（jiǎn）稱SSM）獨有的流變性和攪熔性來控（kòng）製（zhì）鑄（zhù）件的質量。

半固（gù）態成型可分為流變成型（xíng）和觸變成（chéng）型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（xíng）（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著（zhe）提高質量和（hé）可靠性；

2、成型溫度比全液態（tài）成型溫度低，大（dà）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：

目前已成功用於主（zhǔ）缸、轉（zhuǎn）向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空（kōng）調零件等製造等航空、電子以及消費品等方麵。