​​各種金屬材料的成形工藝大全

材料成形方法是零件設計的重要（yào）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（jiàn）因素，今天就帶大家來看看各種金屬成形工藝（yì）。

▌ 鑄造

液態（tài）金屬澆注到（dào）與零件形狀、尺寸相適（shì）應的鑄型型腔（qiāng）中，待（dài）其（qí）冷卻凝固，以（yǐ）獲（huò）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。

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收（shōu）縮→鑄件

工藝特點：

1、可生產形狀任（rèn）意複雜的（de）製件（jiàn），特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應（yīng）性強，合（hé）金種類不受限（xiàn）製，鑄（zhù）件（jiàn）大小幾乎不受（shòu）限製。

3、材料來源（yuán）廣，廢品可重（chóng）熔，設備（bèi）投資低。

4、廢品率（lǜ）高、表麵質量較低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

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

工（gōng）藝流程：

砂型鑄造工藝流程

技術特點：

1、適合（hé）於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，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，毛坯的唯（wéi）一的成形工藝。

應（yīng）用：汽車的發動機（jī）氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件（jiàn）

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在易（yì）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，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分（fèn）型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄（zhù）造方（fāng）案。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸（cùn）精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠（gòu）鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

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、或很難進行其它加（jiā）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（gāo）壓（yā）將金屬液高速（sù）壓入一精密金屬（shǔ）模具型（xíng）腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝固（gù）而（ér）形成鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受（shòu）壓力高，流速快

2、產品質量好，尺寸（cùn）穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓（yā）鑄模使用次數多；

4、適（shì）合大批大量生產（chǎn），經濟（jì）效（xiào）益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓（yā）鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有震動的情況（kuàng）下（xià）工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓（yā）鑄生產的擴大。

應用：壓（yā）鑄件最先應用在汽車工業和儀表工（gōng）業，後（hòu）來逐步（bù）擴大到各個行業，如農業（yè）機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算機、醫療器（qì）械、鍾表、照相機和日用五金（jīn）等多（duō）個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造：是（shì）指使液（yè）體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在壓力下結晶以（yǐ）形（xíng）成鑄（zhù）件的方法.。

技術特（tè）點：

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

2、采（cǎi）用底注（zhù）式充型（xíng），金屬（shǔ）液充型平穩，無飛濺現象，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（lì）下結晶，鑄件組織致密、輪（lún）廓清（qīng）晰（xī）、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有（yǒu）利；

4、省去補縮冒（mào）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（jiāng）金屬（shǔ）液澆（jiāo）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（zhǒng）鑄造方法（fǎ）。

優點：

1、幾乎（hū）不存在澆（jiāo）注係（xì）統和冒（mào）口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型（xíng）芯，故（gù）在生產長管形鑄件（jiàn）時可（kě）大幅度地改（gǎi）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（xué）性能高；

4、便於製造（zào）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限性；

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

3、鑄（zhù）件易產生比重（chóng）偏析。

應用：

離（lí）心鑄造最早用於生（shēng）產鑄管，國（guó）內外在冶金、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鑄造工藝，來生產鋼、鐵（tiě）及非鐵碳合（hé）金鑄件（jiàn）。其中尤以離心鑄（zhù）鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生（shēng）產最為普遍。

（6）金屬型（xíng）鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指液態金屬在重力作用（yòng）下充填金屬鑄（zhù）型並（bìng）在型中（zhōng）冷卻凝固而獲得鑄件（jiàn）的一種成（chéng）型（xíng）方法。

優點:

1、金屬型的熱（rè）導率和熱容量大，冷卻（què）速度快，鑄件組織致密，力（lì）學（xué）性能（néng）比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲得較高尺寸精度和較低（dī）表（biǎo）麵粗糙（cāo）度值的鑄件，並（bìng）且質量穩定性好。

3、因（yīn）不用和很少用砂芯（xīn），改（gǎi）善環（huán）境、減少粉塵和有害（hài）氣體、降低勞動強（qiáng）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（qì）和砂芯所產（chǎn）生的氣體；

2、金（jīn）屬（shǔ）型（xíng）無退讓性，鑄件凝固時容（róng）易產生裂紋（wén）；

3、金屬型製造周（zhōu）期（qī）較長，成本較高。因此隻有（yǒu）在大量成批生產時，才能顯示出好的經濟效（xiào）果。

應（yīng）用：

金屬型（xíng）鑄造既適用於大批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合金、鎂（měi）合金等非鐵合金（jīn）鑄件，也適合於生產鋼（gāng）鐵金屬（shǔ）的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空（kōng）鑄造：通過在（zài）壓鑄過程中抽除壓鑄模（mó）具型腔內（nèi）的氣（qì）體而消除或顯著減少壓鑄件內（nèi）的氣孔和溶解氣體（tǐ），從而提高壓鑄件力學性（xìng）能和表麵質量的先進壓鑄工（gōng）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能和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可使用較低的比壓（yā）及（jí）鑄（zhù）造性能較差的合金，有可能用（yòng）小機器（qì）壓（yā）鑄較大的鑄（zhù）件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄（zhù）件;

缺點：

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

2、 真（zhēn）空壓鑄（zhù）法如控製不當，效（xiào）果就不是很顯著（zhe）。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態或半固態（tài）金屬在高壓下凝固、流動成（chéng）形，直接獲得（dé）製件或毛坯的方法。它具有液態（tài）金屬利用率高、工序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屬成形（xíng）技術。

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

間接擠壓鑄造：噴塗（tú）料、合模、給料、充（chōng）型、加壓、保（bǎo）壓、泄壓，分模（mó）、毛坯脫模、複位（wèi）。

技術特（tè）點：

1、可消（xiāo）除內部的氣（qì）孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機（jī）械化、自動化。

應用：可用於生產各種類（lèi）型的合金，如鋁合金（jīn）、鋅合金（jīn）、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（zhù）造）：是將與（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，刷塗耐火塗料並烘（hōng）幹後，埋在幹石英砂中（zhōng）振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻（què）後形（xíng）成鑄件的新型鑄造方法。

工藝流程：預（yù）發泡（pào）→發（fā）泡成型→浸塗料→烘幹→造型→澆注→落砂（shā）→清理

技術特（tè）點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型麵，設（shè）計靈活，自由（yóu）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（chéng）產結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限（xiàn），生產批量不限。如灰鑄鐵（tiě）發動機箱體、高錳鋼（gāng）彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連（lián）續鑄造：是一（yī）種先進的鑄造方法，其原理（lǐ）是將（jiāng）熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的（de）特殊金屬型中，凝固（結殼）了的（de）鑄件，連續不斷地從結晶器的（de）另一端拉（lā）出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

技術特點：

1、由於金（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（lǜ）；

3、簡化了工序，免除造型（xíng）及其它工序，因而減（jiǎn）輕了勞動強度；所需生產麵積也大為（wéi）減少；

4、連續鑄造生（shēng）產易於實現機械化和自動化，提（tí）高生產效（xiào）率。

應用：

用（yòng）連續鑄造（zào）法可（kě）以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金（jīn）、鎂合金等斷麵（miàn）形狀不（bú）變的長鑄（zhù）件，如鑄錠（dìng）、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是利用材料（liào）的塑性，在工（gōng）具及模具的外力作用下來加工製件的少切（qiē）削或無切削的工藝方法。它的種（zhǒng）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金（jīn）屬坯料施加壓力（lì），使其產生塑（sù）性變形以獲得具有一定機械（xiè）性能、一定（dìng）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（yóu）鍛造：一般是在錘鍛或（huò）者水壓機（jī）上，利（lì）用簡單的工具（jù）將金屬錠或者塊料錘成所需要（yào）形狀和尺寸的加工方法。

模鍛（duàn）：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

碾環：指通過專（zhuān）用設備碾環（huán）機（jī）生產不同直徑的環形零（líng）件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪形（xíng）零件。

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑（jìng）向鍛造、液（yè）態模鍛等鍛造方式，這些（xiē）方式都比較適用於生產某些特（tè）殊形狀的零件。

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯（pī）→模鍛成形→切（qiē）邊（biān）→衝孔→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）量比鑄件高能承（chéng）受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他（tā）方麵的（de）力（lì）學性能也都比鑄件（jiàn）高甚至（zhì）比軋件高。

2、節約原材料（liào），還能縮短加工工時。

3、生產（chǎn）效率高例（lì）。

4、自由鍛造適合於單件小批量生產，靈活性（xìng）比較大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒（chǐ）輪，汽輪發電機組的轉（zhuǎn）子、葉輪、護環，巨大（dà）的水（shuǐ）壓機工（gōng）作缸和立柱，機車軸，汽（qì）車（chē）和（hé）拖拉機的曲軸、連杆等。

（2）軋製

軋（zhá）製：將金（jīn）屬坯（pī）料通過一對旋轉軋輥（gǔn）的間隙（各種形狀），因（yīn）受軋輥的壓縮成型軋製使材料截麵減小，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、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩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）件變形後運動（dòng）方向與軋輥軸線（xiàn）方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線（xiàn）非特角。

應用（yòng）：

主要用（yòng）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（liào）在三向不均勻壓（yā）應力作用下，從模具的孔口或縫隙（xì）擠出使之（zhī）橫截麵積減小長（zhǎng）度增加，成為所需製品的加（jiā）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（bàng）加熱（rè）→擠壓→拉伸扭（niǔ）擰校直→鋸（jù）切（定尺）→取樣檢（jiǎn）查→人工時效→包裝

優點：

1、生（shēng）產範圍廣，產品規（guī）格、品種多；

2、生產（chǎn）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（tóu）資少，廠房麵積小（xiǎo），易實（shí）現自動化生產。

缺點：

1、幾（jǐ）何（hé）廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低（dī），輔助（zhù）時間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用範圍：主要（yào）用於製造長杆、深孔、薄壁、異（yì）型斷麵零件。

（4）拉拔（bá）

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模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

優（yōu）點：

1. 尺寸精確，表麵光潔（jié）；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生（shēng）產斷麵小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次（cì）退火間的總變（biàn）形量有限（xiàn）；

2. 長度受限製。

生產適用範圍：拉拔是（shì）金屬管材、棒材、型材及線材的主（zhǔ）要加（jiā）工方法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力（lì）機和模具對板（bǎn）材、帶材（cái）、管材和（hé）型材等施加（jiā）外力（lì），使之產生（shēng）塑性變形或分離（lí），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（liàng）、高剛性之製品。

2、生產性（xìng）良好（hǎo），適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品（pǐn）。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

適用範圍（wéi）：

全世界的（de）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（piàn）等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機（jī）加工

機（jī）加工：是（shì）在在（zài）零件生產過程中（zhōng），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（de）尺寸精度、形狀和位置相互精度、表（biǎo）麵質量（liàng）等技術要求的加工過程。

常用機（jī）加工方法：

▌ 焊接

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

▌ 粉（fěn）末冶金

粉末冶金：是製取（qǔ）金（jīn）屬或用金屬（shǔ）粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料（liào），經（jīng）過成形和（hé）燒結，製造金屬材料、複合材料以及各種類型製品的工藝技術（shù）。

優（yōu）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（zhì）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（zhì）取高純度的材料。

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（zhuàng）而數量（liàng）多的產（chǎn）品，能大大降低生產成本。

缺點：

1、在沒有批（pī）量的情況下要考慮 零件的（de）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（yě）金技術（shù）可以（yǐ）直接製成多孔、半致密或全致密材料和製品，如含油（yóu）軸承、齒輪（lún）、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成（chéng）形的簡（jiǎn）稱。是將金屬粉末（mò）與其粘結劑的增塑混合料注射於模型中的成形方法（fǎ）。它是先將所選粉末與粘結劑進行混合，然（rán）後將混合（hé）料進行製粒再注射成形所（suǒ）需要的形狀。

MIM工藝（yì）流程：

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型、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（xū）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（zì）動化；

3、對模具材料要求低。

技（jì）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，粉末才具有增強（qiáng）流動性以適合（hé）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：利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱（chēng）SSM）獨有的流（liú）變性和攪熔性來控（kòng）製（zhì）鑄件的質量。

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)觸變成（chéng）型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液（yè）態成型缺（quē）陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫（wēn）度比全液態成型溫度低，大大減少（shǎo）對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成（chéng）型方法不可能製造的合（hé）金；

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統（tǒng）零（líng）件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零件和空調零件等（děng）製造等航空、電子以及消費品等方麵。