​​各種金屬（shǔ）材料的成形工藝大全

材料成形方（fāng）法（fǎ）是（shì）零件設計的重要內容，也是（shì）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，今天就帶大家來（lái）看看各（gè）種（zhǒng）金屬成形工藝。

▌ 鑄造

液（yè）態金屬（shǔ）澆注到與（yǔ）零件形狀（zhuàng）、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固（gù），以獲得（dé）毛（máo）坯（pī）或零件的生產方法，通常（cháng）稱為金屬液態成形或鑄造。

工藝流程：液體金屬（shǔ）→充型→凝固（gù）收縮→鑄件

工藝特點：

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

2、適應性強，合金種類不受限（xiàn）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、表麵質量較低、勞動條（tiáo）件（jiàn）差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型（xíng）鑄造：在砂型中生產鑄件（jiàn）的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金（jīn）鑄件都可用（yòng）砂型鑄造方法獲得。

工藝流程（chéng）：

砂型鑄造工藝流程

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複（fù）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，砂型鑄造是製造其（qí）零件或，毛坯的唯一的成形工藝。

應（yīng）用：汽車的（de）發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄（zhù）件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模（mó）鑄造：通（tōng）常是指在易熔材料製成（chéng）模樣，在模（mó）樣表麵包覆若幹層耐火材料製成型殼（ké），再將模樣（yàng）熔化排出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可（kě）填砂澆注（zhù）的鑄造方案（àn）。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流（liú）程：

熔模鑄造工（gōng）藝流程

優點：

1、尺寸精（jīng）度和幾（jǐ）何精度高；

2、表麵粗糙度高（gāo）；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不（bú）受限製。

缺點：工序繁雜，費用較（jiào）高

應用：適用（yòng）於生產形狀複（fù）雜、精度要求高、或很難進行其它加（jiā）工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

（3）壓力（lì）鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓（yā）將金屬（shǔ）液高速壓入一精密金屬模具型腔內，金屬液在（zài）壓力作用下冷卻凝（níng）固而形成鑄件。

工藝流程（chéng）：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承（chéng）受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互（hù）換性好；

3、生（shēng）產效率高，壓鑄模使用次（cì）數多；

4、適合大批大量生產，經濟效益（yì）好。

缺點（diǎn）：

1、鑄件（jiàn）容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑（sù）性低，不宜在衝擊載荷（hé）及有震動的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

應（yīng）用：壓鑄件最先應用在汽車（chē）工（gōng）業和（hé）儀表（biǎo）工業，後來逐步擴大到各個行業，如農（nóng）業機械、機床工業、電（diàn）子工業、國防工業、計（jì）算機、醫療器械、鍾（zhōng）表、照相機和日用（yòng）五金等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低（dī）壓鑄造（zào）：是指使液（yè）體金屬在（zài）較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在壓力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（dù）可以調節，故可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種（zhǒng）合金及各種大小的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬（shǔ）液充型（xíng）平穩（wěn），無飛濺現象，可避免卷入氣體（tǐ）及對（duì）型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓（yā）力下結晶，鑄件（jiàn）組織致密、輪廓清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有利；

4、省（shěng）去補縮冒口，金屬利（lì）用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡（jiǎn）易，易實現機械化和自動（dòng）化。

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸（gāng）架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

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

優點：

1、幾乎不存在澆注係統（tǒng）和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生（shēng）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（dì）改善金屬充型（xíng）能（néng）力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣（zhā）等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類（lèi）複合金屬鑄件。

缺（quē）點：

1、用於生產異形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差（chà），加工餘量大；

3、鑄件易產生（shēng）比重偏析。

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國（guó）內外在（zài）冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國（guó）防、汽車等行業中均采（cǎi）用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵（tiě）碳合金鑄件（jiàn）。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

（6）金（jīn）屬型鑄（zhù）造(gravity die casting)

金屬（shǔ）型鑄造：指液態金屬在（zài）重（chóng）力作用下充填金屬鑄型並在型中冷卻凝固而（ér）獲得鑄件的一種成型方法。

優點:

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

2、能獲得較高（gāo）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（jìng）、減少粉塵和（hé）有害氣體、降低勞動強度。

缺點（diǎn）：

1、金（jīn）屬（shǔ）型本身無透氣性，必須采用（yòng）一定（dìng）的措施導出型腔中的空氣和（hé）砂（shā）芯所產（chǎn）生的氣體；

2、金屬（shǔ）型無退讓性（xìng），鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金（jīn）屬型製造周期較長，成（chéng）本較高。因此（cǐ）隻有在大量成批生產時（shí），才能（néng）顯示出好的經濟效果。

應用：

金屬型鑄造既適（shì）用於大批量生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金（jīn）等非鐵合金鑄件（jiàn），也適合於生（shēng）產鋼鐵金（jīn）屬的鑄（zhù）件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造（zào）：通過在壓鑄過程中（zhōng）抽（chōu）除壓鑄模具型腔內（nèi）的氣體而消除或（huò）顯著減（jiǎn）少壓鑄件內的氣孔（kǒng）和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質（zhì）量的先進（jìn）壓鑄工藝。

優點：

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

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

3、改善了充（chōng）填條件，可壓鑄較薄（báo）的（de）鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複（fù）雜，製造及安裝較困難，因而成本較高（gāo）;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是很（hěn）顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流（liú）動（dòng）成形，直接獲得製件或毛坯的（de）方法。它具有液態金屬利用率（lǜ）高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種（zhǒng）節能型的（de）、具有潛在應用前景的金屬成形技（jì）術。

直接（jiē）擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓（yā），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（xiè）壓，分模、毛（máo）坯脫模、複位。

技術特點：

1、可消除內部的氣孔（kǒng）、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度（dù）低，尺寸精度高；

3、可防止鑄（zhù）造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

應用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合（hé）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（jiāng）與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或（huò）泡沫模型粘（zhān）結（jié）組合（hé）成模型簇，刷塗（tú）耐（nài）火塗料並烘（hōng）幹後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下（xià）澆注，使模型氣化，液體金屬占據（jù）模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄（zhù）造方法。

工藝流程：預發泡→發泡（pào）成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產（chǎn）成本。

應（yīng）用：

適合成產結構複雜的各種大小（xiǎo）較精密鑄件，合金（jīn）種類不限（xiàn），生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼（gāng）彎管（guǎn）等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造（zào）：是一種先進的鑄造方法（fǎ），其原理是將熔融的金屬（shǔ），不斷澆入一（yī）種（zhǒng）叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（gù）（結殼）了的鑄件，連（lián）續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定（dìng）的長度的鑄件。

技術特點（diǎn）：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機（jī）械性（xìng）能較（jiào）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（jiǎn）輕了勞動強度；所需生產麵積也大為減少（shǎo）；

4、連（lián）續鑄造生產（chǎn）易於實現機械化（huà）和自動化，提高生產效率。

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等（děng）斷麵形狀不變的長鑄（zhù）件，如鑄錠、板坯、棒（bàng）坯、管（guǎn）子等。

▌ 塑（sù）性成（chéng）形

塑性成形：就是利用材料的塑性（xìng），在工具及模具的外力作用下來（lái）加工（gōng）製（zhì）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（zhá）製（zhì）、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種利（lì）用鍛壓機（jī）械對金屬（shǔ）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、一定形狀和尺寸鍛（duàn）件的加工方法。

根據成形機理，鍛造可（kě）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上，利用簡單的工具（jù）將金（jīn）屬錠或者塊料錘成所需要形狀和（hé）尺寸的加工（gōng）方法。

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

碾環：指（zhǐ）通過專用設備碾環機生產不同（tóng）直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂、火車（chē）車輪等輪形零件。

特種鍛（duàn）造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適（shì）用於生產某些特殊形狀的零件。

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（jiān）檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→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，塑性、韌性和（hé）其他方麵的力學性能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還（hái）能縮短加工工時。

3、生產效（xiào）率高例（lì）。

4、自由鍛造適合於單（dān）件小批量生產，靈（líng）活性（xìng）比較大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲（qǔ）軸、連杆等。

（2）軋製

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉（zhuǎn）軋輥的（de）間隙（xì）（各種形狀），因受軋輥（gǔn）的壓縮成型軋製使材料截（jié）麵減小，長度增加的（de）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輥（gǔn）之間通過，並在其間產生塑性變形（xíng）的過程。

橫（héng）軋：軋件變形後運動方向與軋（zhá）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：

主要用在金屬材料型材，板，管（guǎn）材（cái）等 ，還有一些非金屬材料比如塑料製品及玻璃製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不（bú）均勻壓應力作用下，從模具（jù）的孔口或縫（féng）隙擠出使之橫截麵積（jī）減小（xiǎo）長度增加（jiā），成為所需製品的加（jiā）工方法（fǎ）叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓（yā）成型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸（jù）切（定尺（chǐ））→取樣檢查→人工時效→包裝（zhuāng）

優點：

1、生（shēng）產範圍廣，產（chǎn）品規格、品種多；

2、生產靈活性（xìng）大，適（shì）合小批量生產；

3、產品尺寸精度高（gāo），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。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

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（dà），成本高（gāo）。

生產適（shì）用範圍：主要用於製造長杆、深（shēn）孔、薄壁（bì）、異型斷麵（miàn）零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬的（de）前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的模（mó）孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品（pǐn）的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具（jù）、設備簡（jiǎn）單；

3. 連續高速生（shēng）產斷（duàn）麵（miàn）小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量（liàng）與（yǔ）兩次退（tuì）火間的總變形量有限；

2. 長（zhǎng）度受限製。

生產適用範圍：拉拔是金屬（shǔ）管材（cái）、棒材、型材及線材的（de）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（cái）、管材和型材等施加外力，使之產（chǎn）生塑性變形或分（fèn）離，從而獲得（dé）所需形狀和尺（chǐ）寸的工件（衝壓件）的（de）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、成本低。

3、可得到（dào）品質均（jun1）一的製（zhì）品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收（shōu）性良好 。

適用範圍：

全世界的鋼材中（zhōng），有60～70%是（shì）板（bǎn）材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽（qì）車的車身、底盤、油箱（xiāng）、散熱器片，鍋爐（lú）的汽包，容器的殼體，電（diàn）機、電器的鐵（tiě）芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電（diàn）器（qì）、自行車、辦公機械、生活器皿等（děng）產品中，也有大量衝壓件（jiàn）。

▌ 機加工

機加工：是在在零件生產過程中，直接用刀具在毛坯（pī）上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精（jīng）度、形（xíng）狀和位置相互精度、表（biǎo）麵質量等技術要求的加工過程。

常用機加工方法（fǎ）：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方（fāng）式（shì）接合（hé）金屬或其他（tā）熱塑性材料如塑料的製造工藝及技術。

▌ 粉末冶金（jīn）

粉末冶金：是製（zhì）取金屬或用金屬粉末（或（huò）金屬粉末與非金屬粉末的混（hún）合物）作為原料，經過成（chéng）形和（hé）燒（shāo）結，製造金屬材料、複合材料以及各種類型製品的工藝技術。

優點：

1、絕大多（duō）數難熔金屬及其化合（hé）物、假合金（jīn）、多孔材料隻能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降（jiàng）低（dī）產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶（yě）金法能保證材料成分（fèn）配比的正確性（xìng）和均（jun1）勻性。

5、粉末冶金適（shì）宜於生產同一形狀而數量多的產品，能大（dà）大（dà）降低生產成本。

缺點（diǎn）：

1、在沒有批量的情況下要考慮 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（jiē）製成多孔（kǒng）、半致密或全致密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成（chéng）型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射（shè）成形的簡稱。是將金屬粉末與其（qí）粘結劑的增（zēng）塑混合料注（zhù）射於模（mó）型中（zhōng）的成形方法。它是先將（jiāng）所選粉末與粘結劑進行混合，然後將混合料進行製粒再注（zhù）射成形（xíng）所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流（liú）程分為四個獨（dú）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、一次成型（xíng）負責零件；

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（shù）核心：

粘接劑是MIM技術的核（hé）心隻（zhī）有加入一定量的（de）粘接劑，粉末才具有增強流（liú）動性（xìng）以適合注射成型和維持坯塊的基本形狀。

▌ 金屬半固（gù）態成型

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

半固態成型可分為流（liú）變成（chéng）型和觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點（diǎn）：

1、減少液態成型缺陷，顯（xiǎn）著提高質量和可靠性；

2、成型（xíng）溫度比全液態成型溫度低，大大減少對模具（jù）的熱衝擊；

3、能製（zhì）造常規（guī）液態成型方法不可能製造的合金；

應用：

目前已成功用（yòng）於主缸、轉向係統（tǒng）零件（jiàn）、搖臂、發動機活塞、輪（lún）轂、傳動係統零件、燃油（yóu）係統零件和空調零件（jiàn）等製造等航空、電子以及消費品等方（fāng）麵。