​各種金（jīn）屬材（cái）料成形（xíng）工藝，還有比這更齊（qí）全的嗎？

材料成形方法是零（líng）件設計的重要內容（róng），也是製（zhì）造（zào）者們極度關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就帶大家來看看（kàn）金屬成形（xíng）工藝。

▌ 鑄造

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

工藝（yì）流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

工藝特點：

1、可生產形狀（zhuàng）任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不受限製（zhì），鑄件大小幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢（fèi）品率高、表（biǎo）麵（miàn）質量較低、勞動條（tiáo）件差。

鑄（zhù）造分類 ：

（1）砂型鑄造（zào）（sand casting）

砂（shā）型鑄造（zào）：在砂型中生產鑄件（jiàn）的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄（zhù）件都可用砂型鑄造方法獲得。

工藝流程：

砂型鑄造（zào）工藝流程

技術（shù）特點：

1、適合於製成（chéng）形（xíng）狀（zhuàng）複（fù）雜，特別是具（jù）有複雜內腔的毛坯；

2、適（shì）應性廣，成本低；

3、對於（yú）某些塑性（xìng）很差的材料，如（rú）鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的成形工（gōng）藝。

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄（zhù）件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造（zào）：通常是指在（zài）易熔材料（liào）製成（chéng）模樣，在模樣表麵包覆若幹層耐火（huǒ）材料製成型殼，再將模樣（yàng）熔化（huà）排出型殼，從而（ér）獲得無分型麵的鑄型（xíng），經高溫焙燒後即可填砂澆注的（de）鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流程（chéng）：

熔（róng）模（mó）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件，且鑄造的合金不受限製。

缺點：工序繁雜，費用（yòng）較高

應（yīng）用：適（shì）用於生產形狀複雜、精度要求（qiú）高、或很難進行其它加工的小型（xíng）零件，如渦輪發（fā）動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓將金屬液高速壓（yā）入一精密金屬模具型腔內，金（jīn）屬液在壓力作用下冷卻（què）凝固而（ér）形成鑄（zhù）件。

工藝流（liú）程：

優點：

1、壓鑄時金屬（shǔ）液體承受（shòu）壓力高，流速（sù）快

2、產品質量（liàng）好，尺寸穩定（dìng），互換性好；

3、生產效率高，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、鑄件（jiàn）容易產生細小的（de）氣孔和縮鬆。

2、壓（yā）鑄件塑性低，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（zhù）型壽命低，影響壓鑄生產（chǎn）的擴（kuò）大。

應用：壓鑄（zhù）件最先（xiān）應用在汽車（chē）工業和儀表工業，後（hòu）來（lái）逐步擴（kuò）大到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國防工（gōng）業、計算機、醫療器械、鍾表、照（zhào）相機和（hé）日用五（wǔ）金等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是指使液體金（jīn）屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下（xià）充（chōng）填鑄型（xíng），並在壓力下結晶以形成鑄件的方法.。

工藝流程：

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度（dù）可以調節（jiē），故可適用於各種不同鑄型（如金屬型（xíng）、砂型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬液（yè）充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及對（duì）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（zhì）密、輪廓清晰、表麵（miàn）光潔，力學性能較（jiào）高，對於大薄壁件的鑄（zhù）造（zào）尤為有利（lì）；

4、省去補縮冒（mào）口，金（jīn）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：以傳統產（chǎn）品（pǐn）為主（氣缸頭、輪（lún）轂、氣缸架（jià）等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

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

工藝流程：

優點：

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

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

3、鑄件致密（mì）度高，氣孔（kǒng）、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類（lèi）複合金屬鑄件。

缺點：

1、用（yòng）於生產異形鑄件時有一定的局限性；

2、鑄件（jiàn）內孔直徑不準（zhǔn）確，內孔表麵（miàn）比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生（shēng）比重偏析。

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產（chǎn）鋼、鐵及非（fēi）鐵碳合（hé）金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸（gāng）套和軸套等鑄件的生產最為（wéi）普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指液態金屬在（zài）重力作（zuò）用下（xià）充填金屬鑄型並（bìng）在型中冷卻凝固而（ér）獲得鑄件的一（yī）種成型方（fāng）法（fǎ）。

工藝流程（chéng）：

優（yōu）點:

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

2、能獲得較高尺寸（cùn）精度和較低表麵（miàn）粗糙（cāo）度值的（de）鑄件，並且質（zhì）量穩定性好（hǎo）。

3、因不用和很（hěn）少用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動強度（dù）。

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（de）空氣（qì）和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝（níng）固時容易產生裂（liè）紋；

3、金屬型製（zhì）造周期（qī）較長，成（chéng）本較高。因此隻有在大量成批生產時，才能顯示出好（hǎo）的經濟效果。

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產形狀複雜的（de）鋁合金、鎂合金等非鐵（tiě）合金鑄件，也（yě）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：通過在壓（yā）鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣（qì）體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解（jiě）氣體，從而提高壓鑄件力學性能和（hé）表（biǎo）麵質量的先進壓鑄工藝（yì）。

工藝流程：

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的（de）氣孔，提高壓鑄件的機械性能和表（biǎo）麵質量，改善鍍（dù）覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可使用較（jiào）低的（de）比壓及鑄造性能較差（chà）的合金，有可能用小機（jī）器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄（báo）的鑄（zhù）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、 真空壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯著（zhe）。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態（tài）或半固（gù）態金屬在高壓下（xià）凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液（yè）態金屬利用（yòng）率高（gāo）、工序（xù）簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金（jīn）屬成形技術。

工藝流程：

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金（jīn）、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、充（chōng）型、加壓、保壓、泄壓（yā），分模、毛坯脫模（mó）、複位。

技術（shù）特點：

1、可消除內（nèi）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、可防止鑄造裂紋的（de）產生（shēng）；

4、便於實現機械化、自動化。

應用：可（kě）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（xíng）鑄造）：是將與鑄件尺寸（cùn）形（xíng）狀相似（sì）的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模（mó）型（xíng）氣（qì）化，液體金屬占據模（mó）型位置，凝固冷（lěng）卻後形成鑄（zhù）件的新型鑄造方法。

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了（le）加工時間；

2、無分型（xíng）麵（miàn），設計靈活，自由度高（gāo）；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投（tóu）資和生產（chǎn）成本。

應用（yòng）：

適合成產結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生（shēng）產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳（měng）鋼（gāng）彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原（yuán）理是（shì）將熔融的（de）金屬，不斷澆入一種叫做（zuò）結晶器的特殊（shū）金屬型中，凝固（gù）（結殼）了的鑄件（jiàn），連續不（bú）斷地從結晶器的另一端拉出（chū），它可獲得任意長或特（tè）定的長度的鑄件。

工藝流程：

技術特點：

1、由於金屬被迅（xùn）速冷卻，結晶致密，組織均勻（yún），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（xū）生（shēng）產麵積也大為減少；

4、連續鑄（zhù）造生產易於實現機械（xiè）化和（hé）自動化，提高生產效率。

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等（děng）斷麵形狀（zhuàng）不變的長鑄（zhù）件，如鑄錠、板坯、棒坯、管（guǎn）子等。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是利用材料的（de）塑性，在（zài）工（gōng）具及模具的外力作用下來加（jiā）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（duàn）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（mó）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（dān）的工具將金屬錠或（huò）者塊（kuài）料錘成所需（xū）要形狀和尺寸的加工方法。

模鍛：是在模鍛錘（chuí）或者熱模鍛壓力機（jī）上利用模具來成（chéng）形的。

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

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向（xiàng）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（tè）殊形狀的零件。

工藝流（liú）程：鍛坯加（jiā）熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝（chōng）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（zhì）量比鑄件高（gāo）能承（chéng）受大的衝擊力作用，塑性、韌性和（hé）其他方麵的力學性能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約（yuē）原材料（liào），還能縮短加工工時。

3、生產效率（lǜ）高例。

4、自（zì）由鍛造適（shì）合於單件小批量生產，靈活性比較大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉（yè）輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和（hé）拖拉機的曲軸（zhóu）、連杆等。

（2）軋製

軋（zhá）製：將金屬坯料通過一對（duì）旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度增加的壓力加工方（fāng）法。

軋製分類（lèi）：

按軋件運動分有：縱軋、橫（héng）軋、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩（liǎng）個旋轉方向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（zhá）件（jiàn）變形後（hòu）運動方向與軋輥軸（zhóu）線方向一致。

斜（xié）軋：軋件作螺旋運動（dòng），軋件與軋輥軸線（xiàn）非特角。

工藝流程：

應用：

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

（3）擠壓

擠壓：坯料在三（sān）向不均勻（yún）壓應力作用下，從模具的孔（kǒng）口或縫隙擠出使之橫截麵（miàn）積減小長度增加，成為（wéi）所（suǒ）需製品的加（jiā）工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型（xíng）。

工藝流程：

擠壓（yā）前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰（nǐng）校直→鋸切（qiē）（定尺）→取樣檢（jiǎn）查→人工時效→包裝入庫

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生（shēng）產靈活性大，適合小批量（liàng）生產；

3、產品（pǐn）尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資（zī）少，廠房麵積小，易（yì）實現自動化生產。

缺（quē）點：

1、幾何廢料損失（shī）大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓（yā）速度低，輔助時間長；

4、工具損耗（hào）大，成本高。

生產適用範圍：主要用於製造長杆（gǎn）、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用（yòng）於被拉金（jīn）屬的前端，將金屬坯料從（cóng）小於坯料斷麵的模孔中拉出，以（yǐ）獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種（zhǒng）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（jīn）屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法。

（5）衝壓

衝壓（yā）：是靠壓力機和模具對板材、帶材、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（xū）形狀和尺寸的工件（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、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用（yòng）率高、剪切（qiē）性（xìng）及回收（shōu）性良好 。

適用（yòng）範圍：

全世界（jiè）的鋼材中，有60～70%是板（bǎn）材，其中大部（bù）分經過衝壓（yā）製成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電（diàn）器的鐵芯矽鋼片等都（dōu）是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產（chǎn）品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工        

機加（jiā）工：是在（zài）在零件生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬（shǔ）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（biǎo）麵質量等（děng）技（jì）術要求的加工過程。

常用機加工方法：

▌ 焊接        

焊（hàn）接：也（yě）稱作熔接,鎔接（jiē）是一種以加熱、高溫或者高（gāo）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。

焊接分類：

▌ 粉末冶金        

粉（fěn）末冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末（mò）與（yǔ）非金屬粉（fěn）末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，製造（zào）金屬（shǔ）材料、複合材料以及各種類型製品的工藝技術。

工藝基本流程（chéng）：

優點：

1、絕大多數（shù）難熔金（jīn）屬及其化合物、假合金、多孔材料隻能用粉末冶金方法（fǎ）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，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法（fǎ）能保證材料成分配（pèi）比的正確性和均勻性。

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

缺點：

1、在沒有批量的情況（kuàng）下要考慮 零件的大小。

2、模具（jù）費用相對來說要高出鑄造模具。

生產適（shì）用範圍：

粉末冶金技術（shù）可以直接製成多孔、半（bàn）致密或全致密材料和製品，如含（hán）油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成（chéng）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料注射（shè）於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結（jié）劑進行混合，然後將（jiāng）混合料（liào）進行製粒再注射成形（xíng）所（suǒ）需要的形狀。

MIM工藝流程：

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

技術特點：

1、一（yī）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、對模具材料要（yào）求低。

技術核（hé）心：

粘接（jiē）劑（jì）是MIM技術的（de）核心隻有（yǒu）加入一定量的粘（zhān）接劑，粉末才具有增（zēng）強（qiáng）流動性以適合注射成型和維持坯塊的基本形狀。

▌ 金（jīn）屬半固態成型          

半固態成型：利用非枝晶半固態金屬（shǔ）（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有（yǒu）的流（liú）變性和攪熔性來控製鑄件（jiàn）的質量。

半（bàn）固態成型可分為流變成型和觸變成型。

(1)流變成（chéng）型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變（biàn）成型（Thixoforming）