各種金屬材料的成形工藝大全

材（cái）料成形方法是零件設計的重要內容，也（yě）是製造者們極度關心的問題（tí），更是材料加（jiā）工過程中的關鍵因（yīn）素（sù），今（jīn）天就帶大家來看看各種金屬成（chéng）形工藝。

▌ 鑄造

液態金屬澆注到與零件形（xíng）狀、尺寸相適應（yīng）的鑄型型腔中，待（dài）其冷卻（què）凝固，以獲得毛坯（pī）或零件的生產方法，通（tōng）常稱為金屬液態成形或鑄造。

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄（zhù）件

工（gōng）藝特點：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特別是（shì）內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金（jīn）種（zhǒng）類不受（shòu）限製，鑄件大（dà）小幾乎（hū）不受（shòu）限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低（dī）。

4、廢（fèi）品率高、表麵質（zhì）量較（jiào）低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂（shā）型鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的（de）鑄（zhù）造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄（zhù）件都可（kě）用砂型鑄造方法（fǎ）獲得（dé）。

工藝流程：

砂型鑄造工藝（yì）流程

技術（shù）特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性（xìng）廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的（de）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。

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，在模樣表麵包覆若幹層耐火材料製成（chéng）型殼，再將（jiāng）模樣熔化排出型殼，從而獲得（dé）無分型麵的鑄型，經高溫（wēn）焙燒後即可填（tián）砂澆注的鑄造方案。常稱為“失（shī）蠟鑄造”。

工（gōng）藝流程：

熔模鑄造工藝（yì）流程

優點：

1、尺寸精（jīng）度和（hé）幾何（hé）精度高；

2、表麵粗糙度高（gāo）；

3、能夠鑄（zhù）造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製（zhì）。

缺（quē）點：工序繁雜，費用較高

應用：適用於生（shēng）產（chǎn）形狀複雜、精度要求（qiú）高、或很難進行其它加工的小型零（líng）件，如渦輪發動機的（de）葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓將金屬液（yè）高速壓入一精密金屬模具型腔內（nèi），金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件（jiàn）。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄（zhù）時金屬液體（tǐ）承受壓力（lì）高，流速（sù）快

2、產品質量好，尺（chǐ）寸穩定，互換（huàn）性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用（yòng）次數多；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產（chǎn）生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓（yā）鑄件塑性低（dī），不宜在衝擊載荷及有震動的情況下（xià）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（gè）個（gè）行業，如農業機械、機（jī）床工業（yè）、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金（jīn）等（děng）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（lì）(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可以調節，故可（kě）適（shì）用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種（zhǒng）大小的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬液充（chōng）型平穩，無飛濺現（xiàn）象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合（hé）格率；

3、鑄件在壓力下結晶（jīng），鑄件組織致密、輪廓清晰、表（biǎo）麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的（de）鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高（gāo）到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易（yì），易實現機械化和自動化。

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離（lí）心鑄造：是將金屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型（xíng）而（ér）凝固成形（xíng）的一種鑄造方（fāng）法。

優點：

1、幾乎不（bú）存在澆注係統和冒口係（xì）統的金（jīn）屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可（kě）不用（yòng）型芯，故在生產長管（guǎn）形鑄件時可大幅（fú）度地改善金屬充型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等（děng）缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一定的局（jú）限（xiàn）性；

2、鑄件內孔直徑不準（zhǔn）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（lí）心鑄造最早用於（yú）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（cǎi）用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以（yǐ）離心鑄鐵（tiě）管、內（nèi）燃機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：指液態金屬在重力作用（yòng）下（xià）充填金屬（shǔ）鑄型並（bìng）在（zài）型中（zhōng）冷卻凝固而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（dà），冷卻速度快，鑄件組織致密，力學性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能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、因不用（yòng）和（hé）很少用砂芯，改善環（huán）境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動強度。

缺點：

1、金屬型本（běn）身無透氣性（xìng），必須采用一定的措施導出型腔中的（de）空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無（wú）退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期較長（zhǎng），成本較高。因此隻有在大量成批生產時，才能顯示出（chū）好的經濟效果。

應用：

金屬型鑄造既適用於大（dà）批量生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵（tiě）合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄（zhù）造：通過（guò）在壓鑄過程中（zhōng）抽除壓鑄（zhù）模具型（xíng）腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓（yā）鑄工藝。

優點：

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

2、減少型腔的反（fǎn）壓力，可使用（yòng）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件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄（báo）的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造（zào）及安裝（zhuāng）較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄（zhù）法如控製不當，效果就不是（shì）很顯著。

（8）擠壓鑄造(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、工序簡化和質量穩定（dìng）等優點，是一（yī）種節能型（xíng）的、具有潛在應用前景的金（jīn）屬成形技術。

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模（mó）、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、充型、加壓、保（bǎo）壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

技術特點：

1、可（kě）消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度（dù）低，尺寸（cùn）精度高；

3、可（kě）防止鑄造裂紋的產生；

4、便（biàn）於實現機械化、自動化（huà）。

應用：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（shì）將（jiāng）與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘（zhān）結組合成模（mó）型簇，刷塗耐火（huǒ）塗料並烘幹後，埋在（zài）幹石英（yīng）砂中振動（dòng）造型，在（zài）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。

工藝流程：預發泡→發泡（pào）成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清（qīng）理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工（gōng）時間；

2、無分型（xíng）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（chéng）本（běn）。

應用：

適合（hé）成（chéng）產結構複雜的各種大小較精（jīng）密鑄件，合（hé）金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼（gāng）彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄（zhù）造：是一種先進（jìn）的鑄造方法，其原理是將熔（róng）融的金屬，不斷（duàn）澆入一種叫做（zuò）結晶器的特殊金屬型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲（huò）得任意長或特定的長度的鑄件。

技術特（tè）點：

1、由（yóu）於金屬被迅速冷卻，結晶（jīng）致密，組（zǔ）織均勻，機械性能較（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（gāo）生產效率。

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金（jīn）、鋁合金、鎂合（hé）金等斷麵形狀不變的長（zhǎng）鑄（zhù）件，如鑄錠、板（bǎn）坯、棒坯、管子等。

▌ 塑（sù）性成形

塑（sù）性成形：就是（shì）利用材料的塑性，在工具及模具的外力作（zuò）用下（xià）來加工製件的少切削或無切（qiē）削的工藝方法。它的種類有很多，主要（yào）包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔（bá）、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種（zhǒng）利用鍛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一定機械性能（néng）、一定形狀（zhuàng）和尺寸鍛件的加工方法。

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊（shū）鍛造。

自由（yóu）鍛造：一（yī）般（bān）是（shì）在錘（chuí）鍛或者水壓機上（shàng），利用簡單的（de）工具將金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

模鍛：是在模鍛錘或者（zhě）熱模鍛壓力機上利用模具來成形（xíng）的（de）。

碾環：指通過專用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來生產（chǎn）汽車（chē）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（zào）、液態（tài）模鍛等鍛（duàn）造方式，這些（xiē）方式都比較適用於生產某些特殊形狀的零件。

工藝流程：鍛坯加熱→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（qīng）理→矯正→檢查

技術（shù）特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他（tā）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，還能縮短加工（gōng）工時（shí）。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單（dān）件小批量生產，靈活性比較大。

應用：

大（dà）型軋鋼機的（de）軋輥、人字齒（chǐ）輪，汽輪發電機組（zǔ）的轉（zhuǎn）子、葉輪、護環，巨大的水壓機（jī）工作缸（gāng）和立柱，機車軸，汽車和拖（tuō）拉（lā）機的曲軸、連（lián）杆等。

（2）軋製

軋（zhá）製：將金屬坯料通（tōng）過一對旋轉軋（zhá）輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使（shǐ）材料截麵減小，長度增（zēng）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:就是金屬在兩個旋轉方（fāng）向（xiàng）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（dòng）方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋（zhá）件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線（xiàn）非特角。

應用：

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

（3）擠壓（yā）

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的（de）孔口或縫隙擠出使（shǐ）之橫截麵積減小長度（dù）增加，成為所需製品的（de）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（定尺）→取樣（yàng）檢查→人工時效→包裝

優（yōu）點（diǎn）：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大（dà），適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備（bèi）投資少，廠房麵積小，易實（shí）現（xiàn）自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻（yún）；

3、擠壓速度低（dī），輔助時間長；

4、工具損耗大，成本（běn）高。

生產適用範（fàn）圍：主要用（yòng）於製（zhì）造長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的（de）模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一（yī）種塑性加（jiā）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品。

缺點：

1. 道次（cì）變形量與兩次退火間的（de）總變形量有限；

2. 長度（dù）受限製。

生產適用範圍：拉拔是金屬管材（cái）、棒（bàng）材（cái）、型材及線材的主要加工方法。

（5）衝壓

衝壓：是（shì）靠（kào）壓力機和模具對板材、帶材、管（guǎn）材和型材等施加外力（lì），使（shǐ）之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀（zhuàng）和尺寸的（de）工件（jiàn）（衝（chōng）壓件）的成形加工方法。

技術特點（diǎn）：

1、可得（dé）到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低（dī）。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性（xìng）及回收性良好 。

適（shì）用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材（cái），其（qí）中（zhōng）大部分經（jīng）過衝壓（yā）製（zhì）成成品。汽車的車身（shēn）、底盤、油箱、散熱器片，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（yā）加工的。儀器儀表、家用（yòng）電器、自行車、辦公機械、生活器皿（mǐn）等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機（jī）加工

機加工：是在在零件生產過程中（zhōng），直接用刀具在毛坯上切除（chú）多餘金屬層厚度，使之（zhī）或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和（hé）位置相互精度、表麵質量等技術要求（qiú）的加工過程。

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓（yā）的方（fāng）式接合金屬或（huò）其他熱塑性（xìng）材料如塑料的製造工藝及技術。

▌ 粉末冶金

粉末（mò）冶金（jīn）：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）作為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複（fù）合材料以及各種類型製品的工藝技術。

優點：

1、絕大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（zào）。

2、節約金屬（shǔ），降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能（néng）製取高純度的（de）材料。

4、粉（fěn）末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

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

缺點（diǎn）：

1、在沒（méi）有批量的（de）情況下要考慮 零件的大（dà）小。

2、模具費用相對來（lái）說要高出鑄造模具。

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半致密（mì）或全致密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型

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

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型（xíng）、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對（duì）產品特性決定是否需要（yào）進行表麵處理。

技術特點：

1、一次成（chéng）型負（fù）責零（líng）件；

2、製（zhì）件表麵質量好、廢（fèi）品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料要求低（dī）。

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入一定（dìng）量的粘接劑，粉末才具（jù）有增強流動性以適（shì）合注射（shè）成型和維持坯塊的基本形（xíng）狀。

▌ 金屬半固態成型

半固態成型：利（lì）用非枝（zhī）晶半（bàn）固態金屬（shǔ）（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變（biàn）性和攪熔性來控（kòng）製鑄件的質（zhì）量。

半固態成型可分為流變成型和（hé）觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸（chù）變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著（zhe）提高質（zhì）量和可靠（kào）性；

2、成型溫（wēn）度比全液態（tài）成型溫（wēn）度低（dī），大（dà）大減（jiǎn）少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規（guī）液態成型方（fāng）法不可能製造的合金；

應（yīng）用：

目前已成功（gōng）用於主缸、轉（zhuǎn）向係（xì）統零件、搖臂、發動（dòng）機活塞、輪（lún）轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調（diào）零件（jiàn）等（děng）製造等航空、電子以（yǐ）及消費品（pǐn）等方麵。