各種（zhǒng）金屬材料的成形工藝（yì）大全

材料成形方（fāng）法是零件設計的重要內（nèi）容，也是製造者們極度關心的問題，更是材料加工過（guò）程中（zhōng）的關鍵因（yīn）素，今天就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、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其（qí）冷卻凝固，以獲（huò）得（dé）毛坯或（huò）零件的（de）生產方（fāng）法，通常稱為金（jīn）屬液態成（chéng）形或鑄（zhù）造。

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮（suō）→鑄（zhù）件

工藝特點：

1、可生產形狀（zhuàng）任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜（zá）的製件。

2、適（shì）應性強，合金種類不受限製，鑄件大（dà）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（fèi）品率高、表麵質量較低、勞（láo）動條件差。

鑄造分類（lèi） ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型（xíng）中生產鑄件的鑄造方法。鋼（gāng）、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂（shā）型鑄造方（fāng）法獲得。

工藝流程（chéng）：

砂型鑄造（zào）工藝（yì）流程

技術特點：

1、適合於製成（chéng）形狀（zhuàng）複雜（zá），特別是具有複雜內腔的（de）毛坯；

2、適應性廣（guǎng），成本低；

3、對於（yú）某（mǒu）些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝（yì）。

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（zhù）造：通常是指在（zài）易熔材（cái）料製成模樣，在模樣表麵（miàn）包覆若（ruò）幹層耐火材料製成型殼，再將模樣（yàng）熔化排出型殼（ké），從而獲得（dé）無分型麵的鑄型，經高溫焙（bèi）燒後（hòu）即可填砂澆注的鑄造方（fāng）案。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝（yì）流程

優點：

1、尺寸精度和（hé）幾何精（jīng）度高（gāo）；

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、精度要求高、或很難進行其它加工（gōng）的（de）小型零件（jiàn），如渦輪發動機的葉片等。

（3）壓（yā）力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓（yā）將金屬液（yè）高速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（chéng）鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承（chéng）受壓力高，流速快

2、產品（pǐn）質量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高（gāo），壓鑄（zhù）模使用次數多；

4、適合大批大量生（shēng）產，經濟效（xiào）益好。

缺（quē）點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮（suō）鬆。

2、壓鑄件（jiàn）塑（sù）性低，不宜在衝擊載荷及有震動的情況（kuàng）下工作；

3、高（gāo）熔點合（hé）金壓鑄（zhù）時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產（chǎn）的擴大。

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐步擴大到各個行業（yè），如農業機械、機床工（gōng）業、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械（xiè）、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）壓力下結晶以形（xíng）成鑄件的方法.。

技術特點：

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

2、采用底注式充型，金屬液（yè）充型平穩，無飛濺現（xiàn）象，可避免卷入（rù）氣體及（jí）對型壁和型芯（xīn）的衝刷（shuā），提高了鑄件的合（hé）格（gé）率；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致密（mì）、輪廓清晰、表麵光潔，力學性能較（jiào）高，對於大薄壁件（jiàn）的（de）鑄造尤為有利（lì）；

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（zì）動化。

應（yīng）用：以傳統（tǒng）產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等（děng））。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離心鑄（zhù）造：是將金屬液（yè）澆入旋轉（zhuǎn）的鑄型中，在離心（xīn）力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

優點（diǎn）：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係（xì）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，故在生產長管形鑄件時可大幅度地改善（shàn）金（jīn）屬充型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於（yú）製造筒、套類（lèi）複合金屬（shǔ）鑄件。

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件內孔直徑不（bú）準確，內孔表麵比（bǐ）較粗（cū）糙（cāo），質量（liàng）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、汽車等行業中均采用離（lí）心鑄造工藝，來生產鋼、鐵（tiě）及非鐵（tiě）碳合金鑄件。其（qí）中尤以離心鑄鐵管、內燃機（jī）缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指（zhǐ）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（de）一種成（chéng）型方法。

優點:

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

2、能獲得較高尺（chǐ）寸精（jīng）度和較低表麵粗（cū）糙（cāo）度值的鑄件，並且質量穩定性好。

3、因不用和（hé）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、金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出型腔中（zhōng）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（yì）產生（shēng）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（shǔ）型鑄造既適用於大批量生產形（xíng）狀（zhuàng）複雜的鋁（lǚ）合金、鎂合（hé）金（jīn）等非鐵合金鑄件，也適合於（yú）生產鋼鐵金屬的鑄件（jiàn）、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模具型腔內的氣體而消除或顯（xiǎn）著減少壓（yā）鑄件內的氣孔和溶解氣（qì）體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工（gōng）藝。

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提高壓鑄（zhù）件的機械性能（néng）和（hé）表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的（de）反壓力，可使用較低（dī）的比壓及鑄造性能較差的合（hé）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（báo）的鑄件;

缺點：

1、模具密（mì）封結構複（fù）雜，製造及安裝較困（kùn）難，因而成本較高（gāo）;

2、 真空壓（yā）鑄（zhù）法如控製不當（dāng），效（xiào）果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態（tài）或半固態金（jīn）屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲（huò）得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利（lì）用率高、工序簡化和（hé）質量穩定等優點，是一種節能型的、具（jù）有潛在應用前景的金屬成形技術。

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

間接擠壓鑄造（zào）：噴塗料、合模、給料、充型、加（jiā）壓、保壓、泄壓，分模、毛（máo）坯脫模、複位（wèi）。

技術（shù）特點：

1、可消除內部的氣孔、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（zào）裂紋的產生；

4、便（biàn）於（yú）實現機械化、自動化。

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

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將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，刷塗耐火塗料並（bìng）烘幹後，埋在幹石英（yīng）砂中振動造型，在負壓下澆注（zhù），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型鑄造方法。

工藝（yì）流程：預（yù）發泡→發泡成型→浸塗料→烘（hōng）幹→造型→澆注→落砂→清理

技術特（tè）點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分（fèn）型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙（wū）染；

4、降低投資和生產成本。

應用：

適合成產結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金（jīn）種類不（bú）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（zhù）造（continual casting）

連續鑄造：是一種先（xiān）進的鑄造方法，其原理（lǐ）是將（jiāng）熔融（róng）的金屬（shǔ），不斷澆入一種叫（jiào）做（zuò）結（jié）晶器的特殊（shū）金屬（shǔ）型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不（bú）斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄（zhù）件。

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組（zǔ）織（zhī）均勻，機械性能（néng）較好；

2、節約金屬，提高（gāo）收得率；

3、簡化了工序（xù），免除造型及其它工（gōng）序，因而減輕（qīng）了勞動強度；所需生（shēng）產麵積也大為減少；

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

應用：

用連續鑄造（zào）法可以澆（jiāo）注鋼（gāng）、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷（duàn）麵形狀不變的長鑄（zhù）件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等（děng）。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是利用（yòng）材料的塑性，在工（gōng）具及模具（jù）的外力作用下來加工製件的少切削（xuē）或無切（qiē）削的工藝方法。它的種類（lèi）有很多，主要包括鍛造、軋（zhá）製、擠壓、拉拔、衝壓等（děng）。

（1）鍛造

鍛造：是一種利用鍛（duàn）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（yǒu）一定機械性能、一定形（xíng）狀和尺寸（cùn）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、特殊（shū）鍛（duàn）造。

自由鍛造：一（yī）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（suǒ）需要形狀和尺（chǐ）寸的加工方法。

模鍛：是在模（mó）鍛錘或者熱模鍛壓力機（jī）上利用（yòng）模（mó）具來成形的。

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

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛（duàn）造、液（yè）態模（mó）鍛等鍛造方式（shì），這些方式都比較適用於生產（chǎn）某些特殊形狀的（de）零件。

工藝流程：鍛坯加（jiā）熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理（lǐ）→矯正→檢查

技術特點：

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

2、節約原材料，還能縮短（duǎn）加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛（duàn）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，汽輪發（fā）電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的（de）水壓機工（gōng）作（zuò）缸和立柱，機車（chē）軸（zhóu），汽車（chē）和拖拉機的（de）曲軸、連杆等。

（2）軋製

軋製（zhì）：將金（jīn）屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各（gè）種形狀），因受軋（zhá）輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長（zhǎng）度增加的壓力加工方法。

軋製分類：

按軋件運動分（fèn）有：縱軋、橫軋、斜軋。

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：軋件（jiàn）變形後運動方向與軋輥軸線方向一致（zhì）。

斜軋：軋件（jiàn）作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非（fēi）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（rú）塑料製品（pǐn）及玻璃（lí）製品。

（3）擠壓

擠（jǐ）壓：坯料在三向不均勻（yún）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（dù）增加，成（chéng）為所需製品的（de）加（jiā）工方法叫擠壓，坯料的這種加（jiā）工叫擠壓成型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄（zhù）棒加熱→擠壓（yā）→拉伸扭擰校直（zhí）→鋸切（定尺）→取樣檢（jiǎn）查→人工時效→包裝

優點（diǎn）：

1、生產範圍（wéi）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（chǐ）寸精度高，表麵質（zhì）量好；

4、設備投（tóu）資少，廠房麵積小，易（yì）實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢（fèi）料損（sǔn）失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁、異（yì）型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯（pī）料從小於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塑性加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光（guāng）潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連（lián）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變形量有限（xiàn）；

2. 長度受限製。

生（shēng）產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主（zhǔ）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，從而獲得所需形（xíng）狀和尺寸（cùn）的工件（衝壓件）的成形（xíng）加工方（fāng）法。

技術特點（diǎn）：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好（hǎo），適（shì）合大量生產、成本低。

3、可得到品（pǐn）質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

適用範（fàn）圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中（zhōng）大部分經過衝壓製成成品。汽車的車身（shēn）、底盤、油箱、散熱器片（piàn），鍋（guō）爐的汽包，容器的（de）殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片（piàn）等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行（háng）車、辦公機械、生活器皿等（děng）產品（pǐn）中，也有大量衝壓件（jiàn）。

▌ 機加工

機（jī）加工：是在在零件生（shēng）產（chǎn）過（guò）程中，直接用刀具在毛坯上切除多（duō）餘金屬層（céng）厚度，使之（zhī）或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表麵（miàn）質量等技術要求（qiú）的加（jiā）工過程。

常用機加工（gōng）方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高（gāo）溫或（huò）者高壓的方式接合金屬或其他熱塑（sù）性材料如塑料的（de）製造工藝及技術。

▌ 粉末冶金

粉末冶金（jīn）：是製取金屬或用金屬粉（fěn）末（或金（jīn）屬粉末與非金屬粉末的混合物（wù））作為原料，經（jīng）過成形和燒結，製造金（jīn）屬材（cái）料、複合材料以及各種類型製品的工藝技（jì）術。

優點：

1、絕大多數（shù）難熔金屬（shǔ）及其化合物（wù）、假（jiǎ）合（hé）金、多孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金（jīn）屬（shǔ），降低產品成本。

3、不會給（gěi）材（cái）料任何汙染，有可能製取高純度的材（cái）料。

4、粉末冶金法能保證材料成（chéng）分配（pèi）比的正確性和均勻性（xìng）。

5、粉末冶金適宜於（yú）生產（chǎn）同一形（xíng）狀而數量多的產品，能（néng）大（dà）大降低生產成本。

缺點：

1、在沒有（yǒu）批量的情況下要考慮 零件的大小。

2、模（mó）具費用相對來說要高出鑄造模具。

生產適用範圍（wéi）：

粉末（mò）冶金技術可以直接製成（chéng）多孔、半致密或（huò）全（quán）致密材料和（hé）製品，如含油（yóu）軸承、齒輪、凸輪、導杆、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（zēng）塑混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所（suǒ）選粉末與粘結（jié）劑進行混合，然後將混合料進（jìn）行（háng）製粒再注射成形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個獨特加（jiā）工步驟（混合、成型（xíng）、脫脂和燒結）來實現（xiàn）零部件的生產，針對產品特性（xìng）決定是否需要進行表麵處（chù）理。

技術特點：

1、一（yī）次成型負責（zé）零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於（yú）實現自動化；

3、對模具材料要求低。

技（jì）術核心：

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

▌ 金屬半固態成型

半固態（tài）成型：利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有（yǒu）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（xíng）。

(1)流變成型（xíng）（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型缺陷（xiàn），顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成（chéng）型溫度低，大大減少對模具的熱衝（chōng）擊；

3、能製（zhì）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、燃油係統零件和空調零件等製（zhì）造（zào）等航空、電子（zǐ）以及消費品等方麵（miàn）。