各種（zhǒng）金（jīn）屬材（cái）料的成形工藝大全

材料成（chéng）形方法是（shì）零件設計的重（chóng）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因素，今天就帶大（dà）家來看（kàn）看各（gè）種金屬成形（xíng）工藝。

▌ 鑄造

液（yè）態金屬澆注到（dào）與零件形狀、尺寸相適應的（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（shǔ）液態成形（xíng）或鑄造。

工藝流程（chéng）：液體金（jīn）屬→充型→凝固收（shōu）縮→鑄件

工藝特點：

1、可生（shēng）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，合金種類不受（shòu）限製，鑄（zhù）件大小（xiǎo）幾乎不受限製（zhì）。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率（lǜ）高、表麵（miàn）質量較低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型（xíng）鑄造：在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵（tiě）和大多數有色合金鑄件都可用（yòng）砂（shā）型鑄造方法獲得。

工藝流程：

砂型鑄造工藝流程

技術特點：

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（yīng）性廣，成本低；

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

應用：汽車的發動機氣缸（gāng）體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔（róng）模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造（zào）：通常（cháng）是指在易熔（róng）材料製成模樣（yàng），在模樣表（biǎo）麵包覆若幹層耐（nài）火材料製成型殼，再將模樣熔化排（pái）出型殼，從而獲得（dé）無（wú）分型麵的鑄型（xíng），經（jīng）高溫焙燒後（hòu）即可（kě）填砂澆注的鑄造方案（àn）。常稱為“失蠟鑄造（zào）”。

工藝流程：

熔（róng）模鑄造工（gōng）藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄（zhù）件，且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（yú）生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其它加工的小（xiǎo）型零件（jiàn），如渦輪發動機的葉片等。

（3）壓（yā）力鑄造(die casting)

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

工藝（yì）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（dìng），互換性好；

3、生產效（xiào）率高，壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄（zhù）件容易（yì）產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件（jiàn）塑性低，不宜在衝擊載荷及（jí）有震動的情況下工作；

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（zuì）先應用在汽車工業和儀表工業，後來（lái）逐步擴大到各個行業（yè），如農業機械（xiè）、機床工業、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（yè）。

（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（bìng）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（dù）可以調節，故可適用於各種不同鑄型（xíng）（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄（zhù）件；

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

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

4、省去（qù）補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動（dòng）條件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

應用（yòng）：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣（qì）缸架等）。

（5）離心（xīn）鑄造(centrifugal casting)

離心鑄造：是將金屬液澆入旋轉的鑄型中（zhōng），在離心力作用下填充鑄型而凝（níng）固成形的一種（zhǒng）鑄造方法。

優點：

1、幾（jǐ）乎（hū）不存在（zài）澆（jiāo）注係統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可（kě）不用型芯（xīn），故在生產長管形鑄件時可大幅度（dù）地改善金屬充型（xíng）能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等（děng）缺陷少，力學性能（néng）高；

4、便於製造筒、套類複合金屬（shǔ）鑄件。

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一（yī）定的局限性（xìng）；

2、鑄件內孔直徑不準確（què），內孔表麵比較（jiào）粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄（zhù）件易產生比重偏析。

應用：

離心鑄（zhù）造（zào）最早用（yòng）於生（shēng）產鑄（zhù）管，國內外（wài）在冶金、礦山、交（jiāo）通（tōng）、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均采用（yòng）離心鑄造（zào）工藝，來生產鋼、鐵（tiě）及非鐵碳合金（jīn）鑄件（jiàn）。其中尤以離心鑄鐵管、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下充填金屬（shǔ）鑄型並在型中（zhōng）冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

優點:

1、金屬型（xíng）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、金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出型腔中的空氣和（hé）砂芯所產生（shēng）的氣體；

2、金屬型無（wú）退讓（ràng）性，鑄件（jiàn）凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造周期（qī）較長，成本較高。因（yīn）此隻有（yǒu）在大量成批生產時，才能顯示出好（hǎo）的經濟效果。

應用：

金屬型（xíng）鑄造既適用於（yú）大批量生產形（xíng）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)

真空鑄造：通過（guò）在壓鑄（zhù）過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或顯（xiǎn）著減少壓鑄件內的氣孔和溶（róng）解氣體，從而（ér）提高壓鑄件力學性能（néng）和表麵質量的先進壓鑄工藝（yì）。

優點：

1、消除或減少（shǎo）壓鑄件內（nèi）部的氣（qì）孔，提高壓鑄件的機械性能和表麵質量（liàng），改善鍍覆（fù）性能;

2、減少型腔的（de）反壓力，可使用較低的比（bǐ）壓及鑄造性能（néng）較差的合金，有可能用小機器壓鑄較（jiào）大的（de）鑄件;

3、改善了充填（tián）條件（jiàn），可壓（yā）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，因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控製（zhì）不當，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態或半固態金屬在（zài）高（gāo）壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它（tā）具（jù）有液態金屬（shǔ）利用率高、工序（xù）簡化和（hé）質量穩定等優點，是（shì）一種節能（néng）型的（de）、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

直接擠壓鑄造（zào）：噴塗料（liào）、澆合（hé）金（jīn）、合（hé）模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛（máo）坯脫模、複位；

間接擠壓（yā）鑄造（zào）：噴（pēn）塗料、合（hé）模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複（fù）位。

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵（miàn）粗糙度低，尺寸精度高；

3、可（kě）防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

應用（yòng）：可（kě）用於（yú）生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合（hé）金、球墨（mò）鑄鐵等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相（xiàng）似的石蠟或泡（pào）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（gù）冷卻後形成鑄件的（de）新（xīn）型（xíng）鑄造方法。

工藝流程：預發泡→發泡成（chéng）型→浸塗料→烘幹（gàn）→造型→澆注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂（shā）芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈（líng）活，自由度高；

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（jié）構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產批量不限（xiàn）。如灰鑄鐵發動機箱體（tǐ）、高錳鋼（gāng）彎管等。

（10）連續（xù）鑄造（continual casting）

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

技術特點（diǎn）：

1、由於（yú）金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高（gāo）收得率；

3、簡化了工序，免（miǎn）除造型及其它工（gōng）序，因而減輕了（le）勞動強度；所需生產（chǎn）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（huà），提高生產效率。

應用：

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

▌ 塑性成形

塑（sù）性成形：就是利用材料（liào）的塑性，在工具及模具的外（wài）力作用下來加工製件（jiàn）的少切削或無切削的（de）工藝（yì）方法。它（tā）的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造（zào）

鍛造：是一種利（lì）用鍛壓機械對金屬坯料施（shī）加壓力，使其產生塑性變（biàn）形（xíng）以獲得具有一定機械（xiè）性能、一（yī）定形狀和尺寸鍛（duàn）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（shì）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需要形（xíng）狀和尺寸的（de）加工方（fāng）法。

模鍛：是在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（guò）專用設備碾環機（jī）生產不同直徑的環形零（líng）件，也用來生產汽車輪轂、火（huǒ）車車輪等輪形零件。

特種鍛造（zào）：包括輥鍛、楔橫軋、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：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切（qiē）邊→衝孔→矯正（zhèng）→中（zhōng）間檢驗→鍛件熱處理（lǐ）→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（de）衝擊力作用，塑性、韌性和其他方麵的力（lì）學性能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能（néng）縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於（yú）單件小（xiǎo）批量（liàng）生產，靈（líng）活性比（bǐ）較（jiào）大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪（lún），汽輪發電（diàn）機（jī）組的轉子（zǐ）、葉輪（lún）、護環，巨大的水壓機（jī）工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆等（děng）。

（2）軋製

軋製：將金屬坯（pī）料通過一對旋轉軋輥的（de）間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材（cái）料截麵減小，長（zhǎng）度（dù）增加的壓（yā）力加工方法。

軋製分類：

按軋件運（yùn）動分有：縱軋、橫軋、斜軋（zhá）。

縱軋:就是金屬在（zài）兩個旋（xuán）轉方向相反的軋輥之（zhī）間通過，並在其間產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件變（biàn）形後（hòu）運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜（xié）軋：軋件作螺旋運動，軋（zhá）件與軋輥軸線非（fēi）特角。

應用：

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

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

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰（nǐng）校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時（shí）效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產（chǎn）品規格（gé）、品種多；

2、生產靈（líng）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（xiàn）自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流（liú）動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時（shí）間長；

4、工具（jù）損耗大，成本高。

生產適用範（fàn）圍：主要用於製造長（zhǎng）杆、深孔、薄壁、異型斷麵零（líng）件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬（shǔ）坯料從小於坯料（liào）斷麵的模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸（cùn）的製品（pǐn）的（de）一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備（bèi）簡單；

3. 連續高速生產斷麵（miàn）小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退（tuì）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（cái）及線材（cái）的主要加工方（fāng）法。

（5）衝壓

衝壓（yā）：是靠壓力機和模具對板材（cái）、帶（dài）材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形（xíng）狀和尺寸的工件（衝壓件）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（xìng）良好，適合大量生產、成本（běn）低。

3、可得到品質均一的製（zhì）品。，

4、材料利用率高、剪（jiǎn）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（zhōng）大部（bù）分經過衝壓製成成品（pǐn）。汽車（chē）的車身、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（gāng）片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行（háng）車、辦公機械（xiè）、生活器皿等產品中（zhōng），也有大量衝（chōng）壓件。

▌ 機加工

機加工：是在在零件生產（chǎn）過程（chéng）中，直接用刀具在毛坯上（shàng）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（dù）、表麵質量等技術要求的加（jiā）工過程。

常用（yòng）機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫（wēn）或者高壓的方式接合金屬或其他（tā）熱塑性材料如塑料的製（zhì）造工藝及技術。

▌ 粉末（mò）冶金

粉（fěn）末冶金：是製取金屬（shǔ）或用金屬粉末（或（huò）金屬（shǔ）粉末與非金屬粉末的混合物）作為原（yuán）料，經（jīng）過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各（gè）種類型製品的工藝技術。

優點：

1、絕大多數難熔（róng）金屬（shǔ）及其化合物（wù）、假合金、多（duō）孔材料隻能用粉末冶金（jīn）方法來製造。

2、節約金（jīn）屬，降低產品成本（běn）。

3、不會給材料（liào）任何汙染，有可能（néng）製取高純度的材料。

4、粉末冶（yě）金法能保證材料成分配比的正確性和均勻（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（néng）大大降低生（shēng）產成本。

缺點：

1、在沒有批量的情（qíng）況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用（yòng）相對來說要高（gāo）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、半致密或（huò）全致密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆（gǎn）、刀具（jù）等。

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡（jiǎn）稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射於模型中（zhōng）的（de）成形方法。它是先將所選粉末與粘結（jié）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（liú）程：

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

技術（shù）特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料（liào）要求低。

技術核心（xīn）：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入一定量的粘接劑，粉末才具有增強流動性（xìng）以適合注（zhù）射成（chéng）型和（hé）維持坯塊的基（jī）本形狀。

▌ 金屬半固態成型

半固態成型：利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（xiàn），顯著提高質量和可靠性；

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

3、能製造常規液態成型方法不（bú）可（kě）能（néng）製造的（de）合金；

應用：

目前已成功用於主缸（gāng）、轉（zhuǎn）向係統零件、搖臂、發動機活塞（sāi）、輪轂、傳動係統（tǒng）零件、燃油係統零件（jiàn）和空調零件等製造等航空、電子（zǐ）以及消費品等方（fāng）麵。