​​各種金屬材料的成形工藝大全

材料（liào）成形方法是零件設計的重要內容，也是製造者們極度關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵（jiàn）因（yīn）素，今天就帶（dài）大家來（lái）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（de）鑄（zhù）型型腔中，待其冷卻凝固，以（yǐ）獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱（chēng）為金（jīn）屬液態成形或鑄造（zào）。

工藝流程：液體金屬→充（chōng）型→凝固（gù）收縮→鑄件

工藝特點：

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

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大小幾（jǐ）乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品（pǐn）可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵（miàn）質量較低、勞動條件差（chà）。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生產（chǎn）鑄件的（de）鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合（hé）金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。

工（gōng）藝流程：

砂型鑄造工藝流程

技術特（tè）點：

1、適（shì）合（hé）於（yú）製成形狀（zhuàng）複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材料（liào），如鑄（zhù）鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的（de）成形工藝。

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣（yàng）表麵包覆（fù）若幹（gàn）層耐火材料製成型殼，再將模樣熔（róng）化排出型殼，從而獲得無分（fèn）型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟（là）鑄造”。

工（gōng）藝流程：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能（néng）夠鑄造外型複雜的（de）鑄件，且鑄造的合金（jīn）不（bú）受限製。

缺點：工序繁雜，費用較高

應用：適用於生產形狀（zhuàng）複雜、精度要求高、或很難進行其它（tā）加工的小型零件，如渦（wō）輪發動機（jī）的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高（gāo）壓將（jiāng）金（jīn）屬（shǔ）液高速壓入一精密金屬模具型腔（qiāng）內，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓力高，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（shì）合大批大量（liàng）生產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄（zhù）件容易產生細小的氣孔和縮鬆（sōng）。

2、壓鑄件塑性低，不宜（yí）在衝（chōng）擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型（xíng）壽（shòu）命低，影響壓鑄生產的擴（kuò）大。

應用（yòng）：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐步（bù）擴大到各個行業，如農（nóng）業機（jī）械、機床工業（yè）、電子工業、國防工業（yè）、計算（suàn）機、醫療器械（xiè）、鍾表、照相機和日用五（wǔ）金等多個行業（yè）。

（4）低（dī）壓鑄造（zào）(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使（shǐ）液體金屬在較低壓力(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（sù）度可（kě）以調節（jiē），故可適用（yòng）於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及（jí）各種（zhǒng）大小（xiǎo）的鑄件；

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

3、鑄件（jiàn）在（zài）壓力下結晶，鑄件組織致密（mì）、輪（lún）廓清晰、表麵光潔，力學（xué）性能較（jiào）高，對（duì）於大（dà）薄（báo）壁件的鑄造尤（yóu）為有利；

4、省去補縮冒口（kǒu），金屬利用率提高到90～98%；

5、勞（láo）動強度低，勞（láo）動條件好（hǎo），設備簡易，易（yì）實現機械化和（hé）自動化。

應（yīng）用：以傳統產品為主（氣缸（gāng）頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄（zhù）造(centrifugal casting)

離心鑄造：是將金（jīn）屬液澆入旋轉的鑄（zhù）型中，在離心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（jiāo）注係統和（hé）冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄（zhù）件時可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅（fú）度地（dì）改善金屬充（chōng）型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套（tào）類複合金屬鑄件。

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（bú）準（zhǔn）確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加（jiā）工餘量大（dà）；

3、鑄件易產生比重偏析。

應用：

離心鑄造最早用於生產（chǎn）鑄管，國內外在冶金、礦山、交通（tōng）、排（pái）灌機械（xiè）、航空、國（guó）防、汽車等（děng）行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵（tiě）及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等（děng）鑄件的生產最為（wéi）普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金（jīn）屬型鑄造：指液態金屬在重力（lì）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（diǎn）:

1、金屬型的熱導率（lǜ）和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組織（zhī）致密，力學性能比砂（shā）型鑄件（jiàn）高15%左右。

2、能獲（huò）得較高尺寸精度和較低表（biǎo）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（shàn）環境（jìng）、減少粉塵和有害氣（qì）體、降低勞動強度（dù）。

缺點：

1、金屬（shǔ）型（xíng）本身無透氣性，必須采用一（yī）定的措施導出型腔中的空氣和砂芯所產生（shēng）的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬（shǔ）型（xíng）製造周期較長（zhǎng），成本較高。因（yīn）此隻有在大量成批生產時，才能顯示出好的經濟效果。

應用（yòng）：

金屬型鑄造既適（shì）用於（yú）大批量生產（chǎn）形狀複雜的（de）鋁（lǚ）合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼（gāng）鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空（kōng）鑄造（zào）：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的（de）氣體而（ér）消除（chú）或顯著減少壓鑄件（jiàn）內的（de）氣孔（kǒng）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（xiāo）除或減少壓鑄件內部（bù）的氣孔，提（tí）高壓鑄件的機械（xiè）性能和表麵質量，改善鍍覆性能;

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

3、改（gǎi）善了充填條件，可（kě）壓鑄較薄的（de）鑄件;

缺點：

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（zhēn）空壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯（xiǎn）著（zhe）。

（8）擠（jǐ）壓鑄造(squeezing die casting)

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

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯（pī）脫（tuō）模、複（fù）位；

間接擠壓（yā）鑄造：噴塗料、合模、給（gěi）料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模（mó）、毛（máo）坯脫模、複（fù）位。

技（jì）術特點（diǎn）：

1、可消除內部的（de）氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可（kě）防止鑄造裂紋的產（chǎn）生；

4、便（biàn）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、鋅合金、銅合（hé）金、球墨鑄鐵等

（9）消（xiāo）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（xíng）狀相似的石蠟或泡沫模（mó）型粘結組合成模（mó）型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹（gàn）石英（yīng）砂中振動造型，在負壓下澆（jiāo）注（zhù），使模型氣（qì）化，液體金屬占據模型（xíng）位置，凝固冷（lěng）卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

工藝流程：預發泡→發（fā）泡成型→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（shā）芯，減少（shǎo）了加工時間；

2、無分（fèn）型麵，設計靈活，自由度（dù）高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

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，生產（chǎn）批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎（wān）管等。

（10）連續鑄造（zào）（continual casting）

連續鑄造：是一種先（xiān）進的鑄造方法（fǎ），其原理是將熔融的金（jīn）屬，不（bú）斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（結殼）了的（de）鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得（dé）任（rèn）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（què），結晶（jīng）致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬（shǔ），提高收（shōu）得率；

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

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自動化（huà），提高生產效（xiào）率。

應用：

用連續鑄（zhù）造法可以澆注鋼、鐵、銅合（hé）金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、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（lì）作用下來加工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（zhá）製、擠壓、拉拔、衝（chōng）壓等。

（1）鍛造（zào）

鍛造：是一種利用鍛壓機械對金屬坯（pī）料施加壓力，使其產生塑性變形（xíng）以獲得具有一定機械性能、一（yī）定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

根據成形機理，鍛（duàn）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（shàng），利用簡單的工具將金屬錠或者塊（kuài）料錘成所需要形狀和尺寸的加工（gōng）方法。

模鍛：是在模鍛錘（chuí）或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

碾環：指通（tōng）過專用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來（lái）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（zhá）、徑向鍛造（zào）、液態模（mó）鍛等鍛（duàn）造方式，這些方（fāng）式都比較（jiào）適用於生產某些特殊形狀的零件。

工藝流程：鍛坯加熱（rè）→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：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用，塑性、韌性和（hé）其他方麵的力（lì）學性能也都（dōu）比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加（jiā）工工時。

3、生產效率（lǜ）高例（lì）。

4、自由鍛造適合於單件（jiàn）小批（pī）量生產，靈活性比（bǐ）較大。

應用：

大型（xíng）軋鋼機的軋輥、人（rén）字齒（chǐ）輪，汽輪發（fā）電（diàn）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（zhì）

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋（zhá）輥的間隙（各種形狀（zhuàng）），因受軋輥的壓縮成型（xíng）軋製使材料截麵減小，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（xié）軋。

縱軋（zhá）:就是（shì）金（jīn）屬（shǔ）在兩個旋（xuán）轉方向相反的軋（zhá）輥之（zhī）間通過，並在其間產生塑性變形（xíng）的過程。

橫軋：軋件（jiàn）變形後（hòu）運（yùn）動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋（zhá）件（jiàn）與軋輥軸線非特角。

應用：

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

（3）擠（jǐ）壓

擠壓：坯料在三向（xiàng）不均勻壓應（yīng）力作用下，從模具的（de）孔口或縫隙擠出使之橫截麵積減小（xiǎo）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（gōng）藝流程：

擠壓前準（zhǔn）備→鑄（zhù）棒加（jiā）熱→擠壓→拉伸扭擰校直（zhí）→鋸切（qiē）（定尺）→取樣檢查（chá）→人工時效→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，廠房麵積小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失（shī）大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間（jiān）長；

4、工具（jù）損耗大，成本高。

生產適用範圍：主要用於製造（zào）長杆、深孔、薄（báo）壁（bì）、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬的（de）前端，將金屬（shǔ）坯料從小於（yú）坯料（liào）斷麵的模（mó）孔中拉出，以獲（huò）得相應的形（xíng）狀和尺（chǐ）寸的製品的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵（miàn）光潔（jié）；

2. 工（gōng）具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷（duàn）麵小（xiǎo）的長製品。

缺點：

1. 道次變（biàn）形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度（dù）受限製。

生產適（shì）用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工（gōng）方法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機（jī）和（hé）模具對板材、帶材、管材和（hé）型材等施（shī）加外力，使之產生塑性（xìng）變形或分離（lí），從而獲得所需形狀和尺寸的工件（jiàn）（衝壓（yā）件）的成形加工方法。

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合（hé）大量生產、成本低。

3、可得到品（pǐn）質（zhì）均一的製品。，

4、材（cái）料利（lì）用率高、剪切性及回收性良好 。

適用範圍：

全世界的鋼（gāng）材中（zhōng），有60～70%是板材，其中大部分經過衝（chōng）壓製成成品。汽車（chē）的車身、底盤（pán）、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機（jī）、電器的鐵（tiě）芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家（jiā）用電器（qì）、自（zì）行車、辦公機械、生（shēng）活器皿等（děng）產品（pǐn）中（zhōng），也有大量衝壓件。

▌ 機（jī）加工

機加工：是在在零件生產過程中，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精度、形狀和位置相互精度、表麵質（zhì）量等技（jì）術（shù）要求的加工（gōng）過程（chéng）。

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、高溫或者高壓的方式接（jiē）合（hé）金屬或其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：是製取金屬或用金屬粉末（或（huò）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，製（zhì）造金屬（shǔ）材料（liào）、複（fù）合材（cái）料以及各種類型製品的工藝（yì）技術。

優點（diǎn）：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合（hé）金、多孔材料隻能用粉末（mò）冶金方法來（lái）製造。

2、節（jiē）約金屬，降低產品成本（běn）。

3、不會給材料任何汙染，有（yǒu）可能製取高純度的材料。

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

5、粉末冶金（jīn）適宜（yí）於生產同一形狀而數量多的產品（pǐn），能大大降低生（shēng）產成本（běn）。

缺點：

1、在沒有批量的情（qíng）況下要考（kǎo）慮 零件的大小（xiǎo）。

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（kě）以直接製成多孔、半致密或全致密（mì）材料和製品（pǐn），如含油（yóu）軸承、齒輪（lún）、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型

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塑混合（hé）料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（hé），然後將混合料進（jìn）行製（zhì）粒再注射（shè）成（chéng）形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

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

技術特點：

1、一（yī）次成型負責零件；

2、製（zhì）件表麵質量好、廢品（pǐn）率（lǜ）低、生產效（xiào）率高、易於實現自（zì）動化；

3、對模具材料要（yào）求低。

技術核心：

粘接劑（jì）是MIM技術的核心隻有加（jiā）入一定量的粘接劑，粉末才具有增強流動性以適合注射成型和維持坯塊的基本形狀。

▌ 金屬（shǔ）半固態成型（xíng）

半固態成型：利（lì）用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和攪熔性來控製鑄件的（de）質量。

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（tè）點（diǎn）：

1、減少液態成型缺（quē）陷，顯著（zhe）提高質（zhì）量和可靠（kào）性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，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（yú）主缸、轉向係統零件、搖臂、發動（dòng）機活（huó）塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調零件等（děng）製（zhì）造等航空、電子以及消費品等方麵。