各種金屬（shǔ）材料（liào）的（de）成形工藝（yì）大全

材料成（chéng）形（xíng）方法是零件設（shè）計的重要（yào）內容，也是製造（zào）者們極度關心的問題，更是材料加工過程（chéng）中的關鍵因素，今天就帶大家來看看各種（zhǒng）金屬成形工藝。

▌ 鑄（zhù）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，以獲得毛坯或零件的生產方法，通常（cháng）稱為金屬液態成形或鑄造。

工藝流（liú）程：液體（tǐ）金屬→充型→凝固收縮（suō）→鑄件

工藝特點：

1、可生（shēng）產形狀任意複雜（zá）的製件，特別是（shì）內腔形狀複雜的製件。

2、適應性（xìng）強，合金種類不受（shòu）限製，鑄件大小幾乎不受限（xiàn）製。

3、材料來源廣，廢品（pǐn）可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表麵質量（liàng）較（jiào）低、勞動條（tiáo）件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生（shēng）產（chǎn）鑄件（jiàn）的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件（jiàn）都可用砂型（xíng）鑄造方法獲得（dé）。

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（máo）坯；

2、適應性（xìng）廣，成本低；

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

應用：汽車的（de）發動（dòng）機氣缸體、氣缸蓋、曲（qǔ）軸等鑄件

（2）熔模鑄造（zào）(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（huǒ）材料製成型（xíng）殼，再將（jiāng）模樣熔化排（pái）出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的（de）鑄造方案。常（cháng）稱為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造（zào）工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精（jīng）度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能（néng）夠鑄（zhù）造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

缺點：工（gōng）序（xù）繁雜，費用較高

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或（huò）很難進行其它加工的小型零件，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高速壓入一精密金屬（shǔ）模具型腔內，金屬液在壓力作（zuò）用下冷卻凝（níng）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，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、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件（jiàn）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（zhù）時，鑄型壽命低，影響壓（yā）鑄生產的擴大。

應用：壓鑄件最先（xiān）應用在汽車工業和儀表工業，後（hòu）來逐（zhú）步擴大到各個（gè）行業，如（rú）農業機（jī）械（xiè）、機（jī）床工業、電（diàn）子（zǐ）工業、國（guó）防工業、計算機（jī）、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（jiào）低壓力(0.02～0.06MPa)作用下（xià）充填鑄型，並（bìng）在壓（yā）力下結晶以形（xíng）成鑄件的（de）方法.。

技術（shù）特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故可適（shì）用於各（gè）種不同鑄型（xíng）（如金屬型、砂（shā）型等），鑄（zhù）造各種合金及各種大小（xiǎo）的鑄件；

2、采用底（dǐ）注式（shì）充型，金屬液充型平穩，無飛濺現（xiàn）象，可避免卷入氣體及對型壁和型芯（xīn）的衝（chōng）刷，提高了（le）鑄件的合格率；

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

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞（láo）動（dòng）強（qiáng）度（dù）低，勞動（dòng）條（tiáo）件好，設備簡易，易實現機械（xiè）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)

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

優點：

1、幾乎不存在澆注係統（tǒng）和冒口係統的金屬（shǔ）消耗，提高工藝出品率；

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

3、鑄件致密度高，氣（qì）孔、夾（jiá）渣等缺（quē）陷少，力學性能高；

4、便於製（zhì）造筒、套類複（fù）合（hé）金（jīn）屬鑄件。

缺（quē）點：

1、用於生產異形鑄件時（shí）有一定的局（jú）限性；

2、鑄件內孔直（zhí）徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生（shēng）比重偏析。

應（yīng）用：

離（lí）心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交（jiāo）通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼（gāng）、鐵（tiě）及非鐵碳合金鑄（zhù）件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最（zuì）為普（pǔ）遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄造（zào）：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（lǜ）和熱（rè）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（hé）較低表麵粗（cū）糙度值的鑄件，並且質量穩定（dìng）性（xìng）好。

3、因不用（yòng）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（diǎn）：

1、金屬型本身（shēn）無（wú）透氣性，必須采用一定（dìng）的措施導出型腔中的空氣和砂芯所（suǒ）產生的氣體；

2、金（jīn）屬型無退讓性（xìng），鑄（zhù）件凝固時容易產生裂（liè）紋；

3、金屬型製造周期較長，成本較高。因（yīn）此隻有在大量成批生產（chǎn）時（shí），才能顯示出好的經濟效果。

應用：

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

優點：

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

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

3、改（gǎi）善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困（kùn）難，因而成（chéng）本較高;

2、 真空壓（yā）鑄法如控（kòng）製不當，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造（zào）(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流（liú）動成形，直接獲（huò）得製件或毛（máo）坯（pī）的（de）方法。它（tā）具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型（xíng）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、毛坯脫模、複位；

間接擠壓鑄（zhù）造：噴塗料、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分（fèn）模、毛坯脫模、複位。

技術特點：

1、可消（xiāo）除內部的氣孔、縮（suō）孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度（dù）低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動（dòng）化。

應用：可用於（yú）生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、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（zhù）造）：是將與鑄件尺寸形狀（zhuàng）相似的石蠟或泡沫模型（xíng）粘結組合成模型簇，刷塗（tú）耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振動造（zào）型，在負壓下澆注，使模（mó）型（xíng）氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷（lěng）卻後（hòu）形成鑄件的新型鑄（zhù）造方（fāng）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，減少了加工時間；

2、無分型麵，設計靈活，自由度高；

3、清（qīng）潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成（chéng）本（běn）。

應用：

適合成（chéng）產結構複雜的各種大小（xiǎo）較精密（mì）鑄件，合金種類（lèi）不限，生產批量不（bú）限。如灰鑄鐵（tiě）發動機箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連續鑄（zhù）造（continual casting）

連續鑄造：是一種（zhǒng）先進的鑄造方法（fǎ），其原（yuán）理是將（jiāng）熔融的金屬，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（qì）的另一（yī）端拉（lā）出，它可獲得（dé）任意長或特定的長度的鑄件。

技術特點：

1、由於金屬（shǔ）被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好（hǎo）；

2、節（jiē）約（yuē）金屬，提高收得率；

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

4、連續鑄造生產易於實現機（jī）械化和自動化，提高生產效（xiào）率。

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵（tiě）、銅合金、鋁合金、鎂（měi）合金等斷（duàn）麵（miàn）形狀不變的長鑄（zhù）件，如（rú）鑄錠（dìng）、板坯（pī）、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

塑（sù）性成形（xíng）：就是（shì）利用材料的塑性，在工（gōng）具及模具的外力（lì）作用下來加工製件的少（shǎo）切削或無切削（xuē）的工藝方法。它的（de）種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種利用鍛壓機械對（duì）金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定（dìng）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、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機上，利用簡（jiǎn）單的（de）工具將金屬錠或者塊（kuài）料（liào）錘成所需要形狀（zhuàng）和尺寸的加工方法。

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（de）。

碾環：指（zhǐ）通過（guò）專用設備碾環機生產不同直徑的（de）環形零（líng）件，也用來生產（chǎn）汽車輪轂、火車車輪等輪形零（líng）件。

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋（zhá）、徑向鍛造、液態模（mó）鍛（duàn）等鍛造方式，這些方式都比較適用於生產某（mǒu）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→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查（chá）

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊（jī）力作用，塑性、韌性和其他方麵的力學性能也都比鑄件高甚至比軋件（jiàn）高（gāo）。

2、節約（yuē）原材料，還（hái）能縮短加工工時。

3、生產效率高例（lì）。

4、自由鍛造適合於單（dān）件小（xiǎo）批量生產，靈活性比較大。

應用（yòng）：

大型軋鋼機（jī）的軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組的轉（zhuǎn）子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車（chē）軸，汽車（chē）和拖（tuō）拉機的曲軸、連杆等。

（2）軋製（zhì）

軋製：將金屬坯料（liào）通過一對旋轉軋輥的間隙（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法。

軋製分類：

按軋件運動分（fèn）有：縱軋、橫軋、斜軋（zhá）。

縱軋:就是金屬在兩（liǎng）個旋轉（zhuǎn）方向相反的軋輥之間通（tōng）過，並在其間產生塑性變形的（de）過程。

橫軋（zhá）：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一（yī）致。

斜軋：軋件作螺旋運（yùn）動，軋件與軋輥軸線非特角。

應用（yòng）：

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

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從（cóng）模具的孔口（kǒu）或縫隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為所需製品（pǐn）的加工方法叫擠壓，坯料（liào）的（de）這種加工叫（jiào）擠壓成型。

工藝流（liú）程：

擠壓前準備→鑄棒加（jiā）熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產（chǎn）品規格、品種（zhǒng）多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易（yì）實（shí）現自動化生產。

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，輔助時間長；

4、工（gōng）具損耗大，成本（běn）高。

生產（chǎn）適用範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被（bèi）拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯（pī）料斷麵的模孔中（zhōng）拉出，以獲得相應的形狀（zhuàng）和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設（shè）備簡（jiǎn）單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品（pǐn）。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長（zhǎng）度受限製。

生產（chǎn）適用範圍：拉（lā）拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加（jiā）工方法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓（yā）力（lì）機（jī）和模具對（duì）板材、帶材、管材（cái）和型材等施加外力，使之產（chǎn）生塑性變形或分離，從（cóng）而獲得所需形狀和（hé）尺寸的工件（衝壓件）的成（chéng）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（de）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（jiè）的鋼材中，有60～70%是板材，其（qí）中大部分經過衝（chōng）壓製成成品。汽車的車身、底盤（pán）、油箱、散熱器片，鍋（guō）爐的汽包，容器（qì）的殼體（tǐ），電機、電器的鐵芯矽鋼片（piàn）等都是衝（chōng）壓加（jiā）工的（de）。儀器儀表、家用（yòng）電器、自行車、辦（bàn）公機械、生活（huó）器（qì）皿（mǐn）等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工

機加工：是在在零件（jiàn）生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金（jīn）屬（shǔ）層厚度，使之或者圖紙（zhǐ）要求的尺寸精度、形狀和位（wèi）置相互精度、表（biǎo）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（zuò）熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者（zhě）高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的製造（zào）工藝及（jí）技術。

▌ 粉末冶（yě）金

粉（fěn）末（mò）冶金：是製取金屬或用金屬（shǔ）粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作（zuò）為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料（liào）以及各種類型製（zhì）品的工藝技術。

優（yōu）點：

1、絕大（dà）多數難熔金（jīn）屬及其化合物、假合金、多孔材（cái）料隻能用粉（fěn）末冶金方法來（lái）製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會（huì）給材料任何（hé）汙染，有可能製取高純度（dù）的材料。

4、粉末冶金（jīn）法能保證材料成分配（pèi）比的正確性和均勻性。

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

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用（yòng）相（xiàng）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（zhì）密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（shǔ）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（zhān）結劑的增塑混合料注射於模型（xíng）中的成形方法。它是先將（jiāng）所選粉末（mò）與粘結劑進行混合，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（liú）程（chéng）分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實（shí）現零部件的生（shēng）產，針對產品特性決定是否（fǒu）需要進行表麵處理。

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製（zhì）件表麵質（zhì）量好、廢品率低（dī）、生產效率高（gāo）、易於實（shí）現（xiàn）自動化；

3、對模具材（cái）料（liào）要（yào）求低。

技術核心：

粘（zhān）接劑是MIM技（jì）術的核心（xīn）隻有加入一定（dìng）量的粘接劑，粉末才具有增強（qiáng）流動性以適合注射（shè）成型和維持坯塊的基（jī）本形狀。

▌ 金屬半固（gù）態成型

半固態成型：利用非枝（zhī）晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡（jiǎn）稱SSM）獨有的流變（biàn）性和攪熔性來控製鑄件的質量。

半（bàn）固態成型可（kě）分為流變成型和觸變成型。

(1)流變成（chéng）型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態（tài）成型缺（quē）陷，顯（xiǎn）著提高（gāo）質量（liàng）和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型（xíng）溫度（dù）低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能（néng）製造常規液態成（chéng）型方法不可能製造的合金；

應用：

目前已成功用於主缸、轉（zhuǎn）向係統零件、搖臂、發（fā）動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油（yóu）係統零件和空調（diào）零件等製造等航空、電子以及消（xiāo）費品等方麵。