各種金屬材料的成形工藝大全

材（cái）料成形方法是零（líng）件設計的重要（yào）內容，也是製造者們極度關心（xīn）的問題，更是材料加（jiā）工過程中的關鍵因素，今天就帶大家（jiā）來看看各種金屬成形（xíng）工藝。

▌ 鑄造

液態金屬澆注到（dào）與零件（jiàn）形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以（yǐ）獲得（dé）毛坯或零件的生產方法，通（tōng）常稱為（wéi）金屬液態成形（xíng）或鑄造。

工藝流程：液體金屬（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（zhì）件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適（shì）應性強，合金種類不受限製，鑄件大小（xiǎo）幾乎不（bú）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（dī）、勞動條件差。

鑄造（zào）分類 ：

（1）砂型（xíng）鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生產（chǎn）鑄件（jiàn）的鑄（zhù）造方（fāng）法。鋼、鐵和大多數有色合（hé）金鑄件都可用砂型（xíng）鑄造方（fāng）法獲得。

工藝流程：

砂型鑄造工藝（yì）流程

技術特點（diǎn）：

1、適合於製成形狀複（fù）雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差（chà）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（xíng）工藝。

應用：汽車的發（fā）動機氣缸體（tǐ）、氣缸蓋、曲軸（zhóu）等（děng）鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄（zhù）造：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表麵包覆若（ruò）幹層耐（nài）火材料製成型殼（ké），再將模（mó）樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵的鑄（zhù）型，經高溫焙燒後（hòu）即（jí）可填砂澆注的鑄造方案（àn）。常稱為“失蠟（là）鑄造”。

工藝（yì）流程：

熔模鑄造（zào）工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾（jǐ）何精度高；

2、表麵粗糙（cāo）度高；

3、能夠鑄造外型複雜的（de）鑄件，且（qiě）鑄造的合金不受限製。

缺點：工序繁雜，費用較（jiào）高

應用：適用於生產形狀複（fù）雜（zá）、精度要求高、或很難進行其它加工的小型（xíng）零件，如渦輪發動機的葉片（piàn）等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓入一（yī）精密金屬模具（jù）型（xíng）腔內（nèi），金屬（shǔ）液在壓力作用下冷卻凝（níng）固而形成鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓（yā）力高，流速快

2、產品質量好，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（pī）大量（liàng）生產，經（jīng）濟（jì）效益好。

缺（quē）點：

1、鑄件容易產生細小（xiǎo）的氣（qì）孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有震（zhèn）動（dòng）的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄（zhù）時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

應用：壓鑄件最（zuì）先應用在汽車工（gōng）業和（hé）儀表工業，後來逐步擴大（dà）到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業（yè）、國防工業、計算（suàn）機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金等多個行業。

（4）低壓鑄造（zào）(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作（zuò）用下充填（tián）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（shí）的（de）壓力和速度可以調節，故可適用（yòng）於各（gè）種不同鑄型（如金屬型、砂型等（děng）），鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

2、采用底注式充型，金（jīn）屬液充型平穩，無飛濺現象（xiàng），可避免卷（juàn）入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提（tí）高了鑄件的（de）合格率；

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

4、省去補縮冒（mào）口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件（jiàn）好，設備簡易，易實現機械化和（hé）自動化。

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（jiāo）入旋轉的（de）鑄型中，在（zài）離心（xīn）力作用下填充鑄型而凝固成形（xíng）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（tí）高工藝出品率；

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

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力（lì）學性能高（gāo）；

4、便於製造筒、套類複合金（jīn）屬鑄件。

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心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合（hé）金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃（rán）機缸套和軸套等鑄（zhù）件的生（shēng）產最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金（jīn）屬型（xíng）鑄造：指液態金屬在重力作用（yòng）下充填金屬鑄型並在型中冷卻（què）凝固（gù）而獲得鑄件的一種成型方法。

優點:

1、金屬型的熱導率（lǜ）和熱容量（liàng）大，冷卻速度快，鑄件組織致（zhì）密，力學性能比（bǐ）砂型（xíng）鑄件高15%左右。

2、能（néng）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（wěn）定性好。

3、因不（bú）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（xìng），必須采用一定（dìng）的措施導出型腔（qiāng）中的（de）空氣和砂芯所（suǒ）產（chǎn）生的氣體；

2、金（jīn）屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產（chǎn）生裂紋；

3、金屬型製造周期較長，成（chéng）本（běn）較高。因（yīn）此隻有在大量成批生產時，才能（néng）顯示出好的經（jīng）濟（jì）效果。

應（yīng）用：

金屬型鑄造既適用於（yú）大批量生（shēng）產形狀複雜（zá）的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也（yě）適合（hé）於生產（chǎn）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著減少壓鑄（zhù）件內的氣孔（kǒng）和溶解氣體（tǐ），從而提高壓鑄件力學性（xìng）能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部（bù）的氣孔，提高壓鑄件的機（jī）械（xiè）性能和表麵質量，改善鍍覆（fù）性能;

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

3、改善（shàn）了充填條件，可（kě）壓鑄較薄的鑄件;

缺點（diǎn）：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯著。

（8）擠（jǐ）壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液（yè）態或半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。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量（liàng）穩定等優點，是一種節能（néng）型的、具有潛在應用前景的金屬成（chéng）形技術。

直接擠壓（yā）鑄造：噴塗（tú）料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛（máo）坯脫模、複位；

間（jiān）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（mó）、複位。

技術特點：

1、可消（xiāo）除內部（bù）的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗（cū）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（dòng）化。

應用：可用於生產各種類型的（de）合金，如（rú）鋁合金、鋅合金、銅合金、球（qiú）墨鑄鐵等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱（chēng）實型鑄造）：是（shì）將與鑄件（jiàn）尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋（mái）在幹石英砂中（zhōng）振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬（shǔ）占據模（mó）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（tú）料→烘幹→造型→澆注（zhù）→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無（wú）砂芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計（jì）靈活，自由度高；

3、清潔生產（chǎn），無汙染；

4、降低投資和生產成本。

應用：

適合成產結（jié）構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種（zhǒng）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）

連續鑄造：是一種先進的鑄造方（fāng）法，其原理是將熔融（róng）的金屬，不（bú）斷澆入一種叫做（zuò）結晶（jīng）器的（de）特殊金屬型中，凝固（gù）（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉（lā）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，組織均勻，機械（xiè）性能較（jiào）好；

2、節約金屬，提高（gāo）收得率；

3、簡（jiǎn）化了工序（xù），免除造型及（jí）其它工序，因而減輕了勞動強度；所需生產麵（miàn）積也大（dà）為減少；

4、連續鑄造生產易於實（shí）現機械化和自動化，提高生產效率。

應用（yòng）：

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

▌ 塑性成形

塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下來（lái）加工製件的少切削或無切削的（de）工藝方法。它的種類有很多，主要包（bāo）括鍛造、軋（zhá）製、擠（jǐ）壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛（duàn）造

鍛造（zào）：是一種（zhǒng）利用鍛壓機（jī）械對金屬坯料（liào）施加壓力，使其產生塑性變（biàn）形以獲得具（jù）有一定機械性（xìng）能、一定形狀和尺（chǐ）寸鍛件的加工方（fāng）法。

根據成形機理，鍛造可分為自（zì）由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由鍛造：一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（kuài）料（liào）錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

模鍛：是在（zài）模鍛錘或者熱模鍛壓力機（jī）上利用模具來成形的。

碾環：指通過專用設（shè）備碾環（huán）機生產不（bú）同直徑的環（huán）形零件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪（lún）形零件。

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

工藝流程（chéng）：鍛（duàn）坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件（jiàn）熱（rè）處理（lǐ）→清理→矯正→檢查

技術特點：

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

2、節約原（yuán）材料，還能縮短加（jiā）工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適（shì）合於單件小批量生產，靈活（huó）性比較大。

應用：

大型軋鋼（gāng）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，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

（2）軋製

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥（gǔn）的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵（miàn）減小，長度增加（jiā）的壓力加工方法。

軋製分類：

按軋件運動分有：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，並在其間產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與（yǔ）軋（zhá）輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸（zhóu）線非特角。

應（yīng）用：

主要用在金（jīn）屬材料型材，板，管材等 ，還有一些非金屬（shǔ）材料比（bǐ）如塑料製品及玻璃製品（pǐn）。

（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（shǐ）之橫截麵積減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫（jiào）擠壓，坯料的這種加工叫擠壓（yā）成型。

工藝流程：

擠壓前準（zhǔn）備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺（chǐ））→取樣檢查→人工（gōng）時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合（hé）小批量生產；

3、產品尺寸精度（dù）高，表麵質量（liàng）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（jǐ）何廢料損失大；

2、金屬流（liú）動不（bú）均勻；

3、擠壓（yā）速度低，輔（fǔ）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、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉（lā）拔：用外力作用（yòng）於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷（duàn）麵的模孔中拉出，以獲得相應（yīng）的形狀和尺（chǐ）寸的（de）製品的一種塑性（xìng）加工方法。

優點：

1. 尺寸精確（què），表麵光潔；

2. 工具、設備簡（jiǎn）單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製（zhì）品。

缺點：

1. 道次變（biàn）形量與兩次退（tuì）火間（jiān）的總變形量有限；

2. 長度受限製。

生（shēng）產適（shì）用範圍：拉拔是金屬管（guǎn）材、棒材、型材及（jí）線材的主要（yào）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（hé）型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需（xū）形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加（jiā）工方（fāng）法。

技術特點（diǎn）：

1、可得到輕（qīng）量、高剛性之製（zhì）品。

2、生產性良好（hǎo），適合大量生產（chǎn）、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材（cái）料利用（yòng）率高、剪切性及回（huí）收性良好 。

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋（guō）爐的汽包，容器的殼（ké）體，電（diàn）機、電器的（de）鐵芯矽鋼片等（děng）都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機（jī）械（xiè）、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，使之或（huò）者圖紙要（yào）求的尺寸精度、形狀和位（wèi）置（zhì）相（xiàng）互精度、表麵質量等技術（shù）要求的加工（gōng）過（guò）程（chéng）。

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、高溫（wēn）或者高（gāo）壓的方式接（jiē）合金屬或其（qí）他熱塑性材料如塑料的製造工藝及技術。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：是製取金（jīn）屬或用金（jīn）屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為（wéi）原料，經過成形和燒結（jié），製造金屬材料、複合（hé）材料以及各種類型製品的工藝（yì）技術（shù）。

優點：

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

2、節（jiē）約金（jīn）屬，降低產品成本。

3、不會給材（cái）料（liào）任何汙染，有可能製取高純（chún）度的材料（liào）。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比（bǐ）的（de）正確性和均勻（yún）性。

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

缺點：

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（xiàng）對來說要高出鑄造模具（jù）。

生產適（shì）用範圍：

粉末冶金技術可以直接製（zhì）成多孔、半致密或全致密材（cái）料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導（dǎo）杆（gǎn）、刀具等。

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬（shǔ）注射成形的簡稱。是將金屬粉末與其（qí）粘結劑的增塑混合料注射（shè）於模（mó）型中的成形方法。它（tā）是先（xiān）將所選粉末（mò）與粘結劑進行混合（hé），然後將混合料進行製粒再注射成形所需要的形狀。

MIM工藝（yì）流程：

MIM流程分為（wéi）四個獨特加工步驟（混合（hé）、成型（xíng）、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針（zhēn）對產品特性決（jué）定是否需要進行表麵（miàn）處（chù）理。

技術特點：

1、一（yī）次成（chéng）型負責零（líng）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（huà）；

3、對（duì）模具材料要求（qiú）低（dī）。

技術核心（xīn）：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入一（yī）定量的粘接劑，粉末才具有增強流動性以適合注射成型和維持坯（pī）塊的基本（běn）形狀。

▌ 金（jīn）屬（shǔ）半固態成型

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

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)觸變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少（shǎo）液態成型（xíng）缺（quē）陷，顯著提高質量和可靠性；

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

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的合金；

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零（líng）件、搖（yáo）臂、發動（dòng）機（jī）活塞、輪轂、傳動係統零件（jiàn）、燃油（yóu）係統零件（jiàn）和（hé）空調零件等（děng）製造等航空、電子以及消費品等方麵。