​​各種金屬材料的成形工藝大全

材料成形方法是（shì）零件設計的重要內容，也是製造者們極（jí）度關心（xīn）的問（wèn）題，更是材料加工過程中的關鍵因素（sù），今天就（jiù）帶大家來看看各種金屬成形工藝。

▌ 鑄造

液態金屬澆注到（dào）與零（líng）件形狀、尺（chǐ）寸相適應（yīng）的（de）鑄型型（xíng）腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生（shēng）產方法，通常稱為金屬液態成形或鑄造。

工藝流程：液（yè）體金屬→充（chōng）型→凝固收縮→鑄件

工藝特（tè）點：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種（zhǒng）類不受限製，鑄件大小幾乎不受限（xiàn）製。

3、材料來（lái）源廣，廢（fèi）品（pǐn）可重熔，設備投資（zī）低。

4、廢品率高（gāo）、表麵質量較低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型（xíng）鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生產（chǎn）鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多（duō）數有（yǒu）色合金鑄（zhù）件都（dōu）可用砂型鑄造方法獲得。

工藝流程：

砂型（xíng）鑄造工藝流程

技術特點：

1、適（shì）合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適（shì）應性廣，成本（běn）低；

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

應（yīng）用：汽車的（de）發動（dòng）機氣缸體、氣缸（gāng）蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄（zhù）造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常（cháng）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型殼，再將模樣熔（róng）化排出型殼，從而獲得無分型（xíng）麵的鑄（zhù）型，經高溫焙燒後即可填（tián）砂澆（jiāo）注的鑄造方（fāng）案。常稱為“失蠟鑄（zhù）造”。

工藝流程：

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、能夠（gòu）鑄造外型複雜的鑄（zhù）件，且（qiě）鑄造的合金不（bú）受限製（zhì）。

缺點：工序繁雜（zá），費用較高

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或（huò）很難進行其它（tā）加工的（de）小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

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

工藝流程：

優（yōu）點（diǎn）：

1、壓鑄（zhù）時金屬液體承受壓力高，流速（sù）快

2、產品質量好，尺寸（cùn）穩（wěn）定，互換性好；

3、生產（chǎn）效（xiào）率高，壓鑄模使用次數（shù）多；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和（hé）縮（suō）鬆（sōng）。

2、壓鑄（zhù）件塑性低，不宜在衝擊載（zǎi）荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時（shí），鑄型壽（shòu）命低，影響（xiǎng）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，後來逐步擴大到各個（gè）行業，如農業機械、機床（chuáng）工業、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填（tián）鑄（zhù）型，並在壓力下結晶以形成（chéng）鑄件的方法.。

技術特點：

1、澆注時的壓力（lì）和速（sù）度可以調（diào）節，故可適用於各種不同鑄型（如金屬型（xíng）、砂型等），鑄造（zào）各種合金及各種大小的鑄件；

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

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織致密（mì）、輪廓清晰、表麵光（guāng）潔（jié），力學性能較高，對於大薄（báo）壁件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

應用：以（yǐ）傳（chuán）統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離心鑄造：是將金屬液澆（jiāo）入旋轉的鑄型（xíng）中，在離心力（lì）作用下填充鑄型而凝固（gù）成（chéng）形（xíng）的一種（zhǒng）鑄造（zào）方法。

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗（hào），提（tí）高工藝出品率；

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

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等（děng）缺（quē）陷少（shǎo），力學性能高；

4、便（biàn）於製造筒、套類複合金屬鑄件（jiàn）。

缺點（diǎn）：

1、用於生產異形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件內孔（kǒng）直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量（liàng）大（dà）；

3、鑄件易產生比重偏析。

應用（yòng）：

離心（xīn）鑄造最早用於生產鑄（zhù）管，國內外在（zài）冶金、礦山、交通、排（pái）灌機械（xiè）、航空、國防、汽車等行業中均采用離心（xīn）鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳（tàn）合金鑄件。其中尤（yóu）以離（lí）心鑄鐵（tiě）管、內燃機缸套（tào）和（hé）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下充填金屬鑄型並（bìng）在型中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，冷卻速度快，鑄件組織致密，力學性能比砂（shā）型鑄件高15%左右。

2、能獲得較（jiào）高尺（chǐ）寸精度和較低表麵（miàn）粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好（hǎo）。

3、因不用和很少用砂芯，改（gǎi）善（shàn）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（xìng），必須采用一定（dìng）的措施導（dǎo）出型腔中（zhōng）的空氣和砂芯所產生的氣體（tǐ）；

2、金屬型無退讓性，鑄件（jiàn）凝固時（shí）容易（yì）產生裂紋；

3、金屬型（xíng）製造周期較長，成本較高。因此隻有在大量（liàng）成批生（shēng）產時，才能顯示出好的經（jīng）濟效果。

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合（hé）金、鎂合金等非鐵合（hé）金（jīn）鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等（děng）。

（7）真空壓鑄（zhù）(vacuumdie casting)

真空（kōng）鑄（zhù）造：通過在壓鑄過程中抽除壓（yā）鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減（jiǎn）少壓鑄件內的氣孔和（hé）溶解氣體，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（jiǎn）少壓鑄（zhù）件內部的氣孔（kǒng），提高壓鑄件（jiàn）的機械性能（néng）和表麵質量（liàng），改善鍍覆（fù）性能（néng）;

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

3、改善了充填（tián）條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構（gòu）複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控（kòng）製不當，效果就不（bú）是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態或半固態金（jīn）屬在（zài）高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件（jiàn）或（huò）毛坯的方法。它（tā）具有液態金屬（shǔ）利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的（de）、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

直接擠（jǐ）壓鑄（zhù）造：噴塗（tú）料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複（fù）位；

間接擠壓鑄造：噴塗料、合模（mó）、給料、充型、加壓、保壓（yā）、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等（děng）缺陷；

2、表麵粗糙（cāo）度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋（wén）的產（chǎn）生；

4、便於實現機械化、自動化。

應用：可用於（yú）生（shēng）產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合（hé）金、銅合金、球墨鑄鐵（tiě）等

（9）消失模鑄（zhù）造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又（yòu）稱實型（xíng）鑄造）：是將（jiāng）與（yǔ）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（shuā）塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹（gàn）石英砂（shā）中振動造型，在負壓下澆注，使模（mó）型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的（de）新型鑄（zhù）造方法。

工藝流程：預發泡（pào）→發泡成型→浸（jìn）塗料→烘幹→造型→澆注→落（luò）砂（shā）→清理

技（jì）術特點：

1、鑄件精度高，無砂（shā）芯，減（jiǎn）少了加（jiā）工時（shí）間；

2、無分型（xíng）麵（miàn），設計靈活，自（zì）由度（dù）高（gāo）；

3、清潔生（shēng）產，無汙染；

4、降低（dī）投資和生產成本。

應用（yòng）：

適合成產結構（gòu）複（fù）雜（zá）的各（gè）種大小較（jiào）精密鑄件，合金（jīn）種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵（tiě）發動機箱體、高錳鋼彎（wān）管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一（yī）種先進的鑄造方法，其（qí）原理是將熔（róng）融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從（cóng）結晶器（qì）的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

技術特點：

1、由（yóu）於金（jīn）屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

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

4、連續（xù）鑄造生產易於實現機械化和自動化（huà），提高生產效率。

應用（yòng）：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵（tiě）、銅合金（jīn）、鋁（lǚ）合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯（pī）、管（guǎn）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（de）外力作用下來加工製件的（de）少切削或無切削的工藝方法。它的種類（lèi）有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等（děng）。

（1）鍛造

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

根據成形機理，鍛造可（kě）分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛（duàn）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（zhě）塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

模鍛：是在模鍛錘或者熱模（mó）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（xíng）零件（jiàn），也用來生產汽車輪轂、火（huǒ）車車輪等輪形零件。

特種（zhǒng）鍛（duàn）造：包括（kuò）輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態（tài）模鍛等鍛（duàn）造方式，這些方式都比較適用於生產某些（xiē）特殊形狀的零件。

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形（xíng）→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正（zhèng）→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、韌性和其他方（fāng）麵的力學性能（néng）也都（dōu）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（shí）。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於（yú）單件（jiàn）小批量生產，靈活性比較大。

應用：

大型軋鋼機的（de）軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組（zǔ）的（de）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（zhá）製

軋製：將金（jīn）屬坯料通過一對旋轉軋輥（gǔn）的間隙（各種形狀（zhuàng）），因受軋輥的壓縮成（chéng）型軋（zhá）製使材料截麵減小，長度（dù）增加的壓力加工方法。

軋製分類（lèi）：

按（àn）軋件（jiàn）運動分（fèn）有（yǒu）：縱軋、橫軋、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩個旋轉方向（xiàng）相反的軋輥之間通過，並在其間產生塑性變形的（de）過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運（yùn）動，軋件與軋（zhá）輥軸線非特角。

應用：

主要用在金屬（shǔ）材料型（xíng）材，板，管材等 ，還有一些非金屬材（cái）料比（bǐ）如塑料製（zhì）品及玻（bō）璃製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不均勻（yún）壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出（chū）使之橫截麵積減小長度增加，成為（wéi）所需製品的加工方（fāng）法叫擠壓（yā），坯料的這種（zhǒng）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（nǐng）校（xiào）直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包裝

優點：

1、生（shēng）產（chǎn）範圍廣，產品規格、品種（zhǒng）多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精（jīng）度（dù）高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠（chǎng）房（fáng）麵（miàn）積小，易實（shí）現自動（dòng）化生產。

缺點：

1、幾何廢（fèi）料損（sǔn）失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔（fǔ）助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

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

（4）拉拔（bá）

拉拔：用外力作（zuò）用於被拉金屬的前端，將金屬坯料（liào）從小於坯料斷（duàn）麵的模孔中拉出，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（diǎn）：

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（diǎn）：

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（yòng）範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型（xíng）材及線材的主要加工（gōng）方法。

（5）衝（chōng）壓

衝壓：是（shì）靠壓力機和模（mó）具對板材、帶材、管（guǎn）材和型材等（děng）施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而（ér）獲得所需形狀和（hé）尺寸的工件（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（zhì）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（yī）的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

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成成品。汽車的車身、底盤、油（yóu）箱、散熱器片，鍋爐（lú）的汽包，容器的殼體（tǐ），電（diàn）機（jī）、電器的鐵芯矽鋼片等都是（shì）衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活（huó）器皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機（jī）加工

機加工：是在在零件生產過程（chéng）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（dù）、形狀和位置相互精度（dù）、表麵質量等技術要求的加工過程。

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合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（jīn）：是（shì）製取金屬或用金屬粉末（或金屬（shǔ）粉（fěn）末與非金屬粉（fěn）末的混合物）作為原（yuán）料，經過（guò）成形和燒結（jié），製（zhì）造金屬材料（liào）、複合材料以及各種類型製品的工藝技術（shù）。

優點：

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

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何汙（wū）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性。

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

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件（jiàn）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（kě）以直接製成多孔、半致密或全致密材料和製（zhì）品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等（děng）。

▌ 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（de）增塑混合料注射（shè）於模型中的成形（xíng）方法（fǎ）。它是（shì）先將所選粉末與粘（zhān）結劑進行混合，然後將混（hún）合料進行製粒再注（zhù）射成形（xíng）所需要的形狀。

MIM工藝（yì）流程：

MIM流（liú）程分為四個獨特加工步驟（zhòu）（混合、成型、脫脂（zhī）和燒（shāo）結）來實現零部件的生產，針對產品（pǐn）特性（xìng）決（jué）定是否需要進行表麵處理（lǐ）。

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量（liàng）好、廢品率低、生產效率（lǜ）高（gāo）、易於（yú）實現自動化；

3、對模具材料要求低。

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻（zhī）有加入一定量的粘接劑，粉末才具有增強（qiáng）流動性以適（shì）合注射成型和維持坯塊的（de）基本形狀。

▌ 金屬半固態成型（xíng）

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

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）

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態（tài）成型溫度低，大大減少對模具的熱衝（chōng）擊；

3、能（néng）製造常規液態成型方（fāng）法不可（kě）能製造的合金；

應用：

目前已成功用（yòng）於主缸、轉向係統零件、搖臂（bì）、發（fā）動機活塞、輪轂、傳動係統零（líng）件、燃油係統零件和（hé）空調零（líng）件等製造等航空、電子以及消費品等方麵。