各種金屬材料的成形工藝大全（quán）

材（cái）料成形方法是零件設計的重要內容，也是製造（zào）者們極度關心的（de）問題（tí），更是材料加工過程中的關鍵因素，今（jīn）天就帶大家來看看各（gè）種金屬（shǔ）成形（xíng）工藝。

▌ 鑄造

液（yè）態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的（de）鑄型（xíng）型腔（qiāng）中，待其冷卻凝（níng）固，以獲得毛坯（pī）或零件的生產方法，通常稱為金屬液態成形或鑄造。

工藝流程：液體金（jīn）屬→充型（xíng）→凝（níng）固收縮→鑄件

工藝（yì）特點：

1、可生產形狀任（rèn）意複雜的（de）製（zhì）件，特別是內腔形狀複雜的製（zhì）件。

2、適應性（xìng）強，合金種類（lèi）不受限製，鑄件大小幾乎不受限製。

3、材（cái）料來源廣，廢（fèi）品可重熔（róng），設備投資低。

4、廢品率高、表麵（miàn）質量較低、勞動（dòng）條件差（chà）。

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方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件（jiàn）都可用（yòng）砂型鑄造方法獲得（dé）。

工（gōng）藝流程（chéng）：

砂型鑄造工（gōng）藝流程

技（jì）術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜（zá）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（liào），如鑄鐵等，砂型（xíng）鑄（zhù）造是製造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。

應用：汽車的發動機（jī）氣缸體、氣缸（gāng）蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是（shì）指在易熔材料製成模樣，在模樣表麵（miàn）包覆若幹層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從（cóng）而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注（zhù）的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

優點（diǎn）：

1、尺（chǐ）寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠（gòu）鑄造外型複雜的鑄件（jiàn），且鑄造的合金不受限製。

缺（quē）點：工序繁雜，費用較高

應用（yòng）：適用於（yú）生產形狀複雜、精度要求高、或很難（nán）進行其它加工的小（xiǎo）型零件，如渦輪發動（dòng）機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

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

工藝流（liú）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（hé）大批大量生產，經濟（jì）效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的（de）氣孔和（hé）縮鬆。

2、壓鑄（zhù）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（jīn）壓鑄時，鑄型壽命低，影（yǐng）響（xiǎng）壓鑄生產（chǎn）的擴大。

應用：壓鑄（zhù）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（jī）械、機床工業、電子工業、國防工業、計算機、醫（yī）療器械、鍾表、照相機和日（rì）用五金等多個（gè）行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液（yè）體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並（bìng）在壓力下結晶以（yǐ）形成鑄件的方法（fǎ）.。

技術特點：

1、澆（jiāo）注時的壓力和速（sù）度（dù）可以調節，故可適用於各種不（bú）同鑄（zhù）型（如金屬型、砂型等），鑄造各（gè）種合金及各（gè）種大小的鑄件；

2、采用底注（zhù）式充型，金屬液（yè）充型平穩，無飛（fēi）濺（jiàn）現象，可（kě）避免卷入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高（gāo）了鑄件的（de）合格率；

3、鑄件（jiàn）在壓力下結晶，鑄（zhù）件組織致（zhì）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（lì）；

4、省去補縮（suō）冒口，金屬（shǔ）利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞（láo）動條（tiáo）件好，設備簡易，易（yì）實現機械化和自（zì）動化。

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪（lún）轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離（lí）心（xīn）鑄（zhù）造：是（shì）將金屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心（xīn）力作用下填（tián）充鑄型而（ér）凝固成形的一種鑄（zhù）造方法。

優點：

1、幾乎不存在澆注係（xì）統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中（zhōng）空鑄（zhù）件時（shí）可不用型芯，故在（zài）生產長管形鑄件（jiàn）時可大幅度地改善金屬充型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少（shǎo），力學性能高；

4、便於製造筒、套（tào）類複合金屬鑄（zhù）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（biǎo）麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比重偏（piān）析。

應（yīng）用：

離心（xīn）鑄造最早用於（yú）生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排（pái）灌機械、航空、國防、汽車（chē）等行業中均（jun1）采（cǎi）用（yòng）離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳（tàn）合金鑄件。其中尤以（yǐ）離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件（jiàn）的生產最為普遍。

（6）金屬型鑄造(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（zài）型中冷卻凝固而獲（huò）得（dé）鑄件的一種成型方法（fǎ）。

優點:

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

2、能獲得（dé）較高尺寸精度和較低表麵粗糙度值（zhí）的鑄件（jiàn），並（bìng）且質量穩定性（xìng）好。

3、因不（bú）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、金屬型本身無透氣性，必須采用（yòng）一定的措施導出型腔中（zhōng）的空氣（qì）和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容（róng）易產（chǎn）生裂紋；

3、金屬（shǔ）型製（zhì）造周期較（jiào）長，成本較高。因此隻有在大量成批生產時（shí），才能顯示出好的經濟效果。

應用：

金屬型鑄（zhù）造既適用於大批量生產形狀複雜的鋁合（hé）金、鎂（měi）合金等非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件（jiàn）、鑄（zhù）錠（dìng）等。

（7）真空（kōng）壓鑄(vacuumdie casting)

真（zhēn）空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除（chú）壓鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內（nèi）的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

優點：

1、消除或減少壓鑄件（jiàn）內部的氣孔，提高壓鑄件的機械性（xìng）能和表麵質量，改善鍍（dù）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、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因（yīn）而成（chéng）本較（jiào）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)

擠壓鑄（zhù）造：是使液態（tài）或半固態金屬在高壓下凝固（gù）、流動成形，直接獲（huò）得製件或（huò）毛坯的（de）方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等（děng）優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬（shǔ）成形技術。

直接擠壓（yā）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（liào）、充型、加壓、保壓（yā）、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

技術（shù）特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺（quē）陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防（fáng）止鑄造（zào）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（de）合金，如（rú）鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵（tiě）等

（9）消（xiāo）失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄（zhù）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（tú）料並烘幹後，埋在幹石英砂中（zhōng）振動造型，在（zài）負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形（xíng）成鑄件的（de）新型鑄造（zào）方法。

工藝流程：預發泡→發（fā）泡成（chéng）型→浸塗料→烘（hōng）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（líng）活，自由度高；

3、清（qīng）潔生產，無汙染（rǎn）；

4、降低投資和生（shēng）產成本。

應用：

適合成產（chǎn）結構複（fù）雜的各種大小較精（jīng）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）

連續鑄造：是一種先進（jìn）的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬（shǔ），不斷澆入（rù）一種叫（jiào）做結晶器的（de）特（tè）殊金屬型中，凝固（結（jié）殼）了的鑄件，連續（xù）不斷地從結晶器的另一端（duān）拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

技術特點：

1、由於金屬被迅速（sù）冷卻，結晶致（zhì）密，組織均勻，機械性（xìng）能較好；

2、節約金屬，提高（gāo）收得（dé）率；

3、簡化了（le）工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動強度；所需生產麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自動化，提高生產效率。

應（yīng）用：

用連續鑄造法可以（yǐ）澆注鋼、鐵、銅（tóng）合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒（bàng）坯（pī）、管子等。

▌ 塑（sù）性成（chéng）形

塑性成（chéng）形：就是利用材料的塑性，在工具及模具的（de）外力作用下來加工製件的少切削或無切削的工（gōng）藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造（zào）：是一種利（lì）用鍛壓機械對金屬坯（pī）料施加壓力，使其產生塑（sù）性變（biàn）形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸（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料錘成所（suǒ）需要形狀和（hé）尺寸的加工（gōng）方法。

模鍛：是在模（mó）鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

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

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液（yè）態模鍛等鍛（duàn）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（chéng）：鍛坯（pī）加熱→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→矯正→檢查

技術特點（diǎn）：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用，塑性（xìng）、韌性（xìng）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（yuán）材料，還能縮短加工工（gōng）時。

3、生（shēng）產效率（lǜ）高例。

4、自由（yóu）鍛造適合（hé）於單件小批量生產，靈活性比較大。

應用：

大型軋（zhá）鋼機的軋輥、人（rén）字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉（yè）輪、護環，巨大的（de）水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸（zhóu）、連（lián）杆等（děng）。

（2）軋製（zhì）

軋製：將金屬坯料通過一對（duì）旋轉軋輥的間隙（xì）（各種形狀），因（yīn）受軋輥的（de）壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度（dù）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（zhá）。

縱軋:就是（shì）金屬（shǔ）在兩個旋轉方向相反的軋輥之間通（tōng）過，並在其間（jiān）產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作（zuò）螺旋（xuán）運動，軋件與軋輥軸線非特角。

應用：

主（zhǔ）要用在金屬（shǔ）材料型材（cái），板，管材等 ，還有一些非金屬（shǔ）材料比如塑料製品及（jí）玻璃製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從（cóng）模具的孔口或縫（féng）隙擠出使之橫截麵積（jī）減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定（dìng）尺）→取（qǔ）樣檢查→人工時效→包（bāo）裝

優點：

1、生（shēng）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，廠房麵（miàn）積小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何（hé）廢料損失（shī）大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時（shí）間長；

4、工具損耗大（dà），成本（běn）高。

生產適用（yòng）範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄（báo）壁、異型（xíng）斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉（lā）金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以獲得相應的形狀（zhuàng）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. 連續高速生產斷麵小的長製（zhì）品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

生產適用範圍：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（lì）機和模具對板材、帶材、管（guǎn）材和型材等施加外力，使之（zhī）產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝（chōng）壓件）的成形加工方法（fǎ）。

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（liàng）生產（chǎn）、成本低。

3、可得到品（pǐn）質均一（yī）的（de）製品。，

4、材料利用率高、剪切性及（jí）回收性良好 。

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（zhì）成（chéng）成品。汽車的車身（shēn）、底盤（pán）、油箱、散（sàn）熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加（jiā）工的（de）。儀器儀表、家用電器、自（zì）行車（chē）、辦公機械、生（shēng）活（huó）器皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工

機（jī）加工：是在在零件生（shēng）產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸（cùn）精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術（shù）要求的加（jiā）工過程。

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加（jiā）熱、高溫或者高壓（yā）的方式（shì）接合（hé）金屬或其他熱塑性材料如（rú）塑料的製造工藝及技術。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：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，製造金屬材料、複合材料以及（jí）各種類型製品的工藝（yì）技（jì）術。

優點：

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

2、節約金屬（shǔ），降低產品成本。

3、不會給材料任何（hé）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均勻（yún）性（xìng）。

5、粉末冶金適宜於生產同一（yī）形狀而數量多的產（chǎn）品，能大大降低（dī）生（shēng）產成本。

缺點：

1、在（zài）沒有（yǒu）批量的情況（kuàng）下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相（xiàng）對來說（shuō）要高出鑄造模具（jù）。

生產適用範圍：

粉末（mò）冶金技（jì）術可以直接製成多（duō）孔、半致密或全（quán）致密材料和製品，如含（hán）油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀（dāo）具等。

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金（jīn）屬注射成形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料（liào）注射於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結劑進行混合，然後將混合料進行製粒再注射成形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分（fèn）為四個（gè）獨（dú）特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部（bù）件的生（shēng）產，針對產（chǎn）品特性決定是否（fǒu）需要進（jìn）行表麵處理。

技術（shù）特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好（hǎo）、廢品率低、生產效率高、易於實現自（zì）動（dòng）化；

3、對（duì）模具材料要（yào）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以適（shì）合注射成型和維持坯塊（kuài）的基本（běn）形狀。

▌ 金屬半固態成型

半固態成型：利用非枝晶半固（gù）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。

半固（gù）態成（chéng）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（biàn）成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型缺陷（xiàn），顯著（zhe）提高質（zhì）量和（hé）可靠性（xìng）；

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

3、能製造常規（guī）液態成型方法不可能製造的合金（jīn）；

應用：

目前（qián）已成功用於主缸、轉向（xiàng）係統（tǒng）零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件（jiàn）、燃（rán）油係統（tǒng）零件和（hé）空調零件等製造等航空、電（diàn）子以及消費品等方麵。