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內容，也是製造者們極度關心的問題，更（gèng）是材料加工過程中的關鍵因素，今天（tiān）就（jiù）帶大家來看看（kàn）各種（zhǒng）金（jīn）屬（shǔ）成形工藝。

▌ 鑄造（zào）

液態金屬澆注到與零（líng）件形狀、尺寸相（xiàng）適（shì）應的鑄（zhù）型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得（dé）毛（máo）坯或零件的（de）生產方法，通（tōng）常稱為金屬液態成形或鑄造（zào）。

工（gōng）藝流程：液體金屬（shǔ）→充型→凝固收縮（suō）→鑄件

工藝特點：

1、可（kě）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，合金種類不受限製，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（zī）低（dī）。

4、廢品率高、表（biǎo）麵質量較低、勞動（dòng）條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型鑄造：在砂型中生產鑄件的鑄造方（fāng）法。鋼、鐵和大（dà）多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。

工藝流程：

砂型（xíng）鑄造（zào）工藝流程（chéng）

技術特點：

1、適合於製成形狀複（fù）雜，特別是具（jù）有複雜內腔的毛（máo）坯；

2、適（shì）應性廣（guǎng），成本低；

3、對於某些塑性（xìng）很差的材料，如鑄鐵（tiě）等，砂型鑄（zhù）造是製造其零件或，毛坯的唯一的成（chéng）形工（gōng）藝。

應用：汽車的發（fā）動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在（zài）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，再將模樣熔化排出型殼（ké），從而獲（huò）得無分型麵的鑄型，經高（gāo）溫焙燒後（hòu）即可填砂澆注的鑄（zhù）造方（fāng）案。常稱為（wéi）“失蠟鑄造”。

工藝流（liú）程：

熔模鑄造工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高（gāo）；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的（de）鑄件，且鑄造的合金不受限製。

缺點：工序（xù）繁雜，費用較高

應用：適用於生產形狀複雜、精度要（yào）求高、或很難進行其它加工的小型零件，如（rú）渦輪發動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓（yā）將（jiāng）金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝（níng）固而形（xíng）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（shēng）產效率（lǜ）高，壓鑄（zhù）模（mó）使用次數多；

4、適合大批大量（liàng）生產，經（jīng）濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低（dī），不宜在衝擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高（gāo）熔（róng）點合金（jīn）壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

應用：壓鑄件最先應用在（zài）汽車工業和儀表工業，後來（lái）逐步擴大到各個行業，如農業機械、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（wǔ）金等多個行（háng）業。

（4）低壓鑄造（zào）(low pressure casting)

低壓鑄造：是指（zhǐ）使液體金屬在較低壓（yā）力(0.02～0.06MPa)作用下充填（tián）鑄型，並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可以調節，故可適用於各種不同鑄型（如金（jīn）屬型、砂型（xíng）等），鑄造（zào）各（gè）種合金及各種大小的鑄件；

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

3、鑄件在（zài）壓力（lì）下結晶，鑄件組織致密、輪廓（kuò）清晰、表麵光潔，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（kǒu），金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低（dī），勞動（dòng）條（tiáo）件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

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)

離心鑄造：是將金屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力作用下（xià）填充鑄型而（ér）凝固成形（xíng）的一種鑄造方法（fǎ）。

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係（xì）統的金屬（shǔ）消耗，提（tí）高工（gōng）藝出（chū）品率；

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

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力（lì）學性能高；

4、便於製造筒、套類複合（hé）金屬鑄件。

缺點：

1、用於生產（chǎn）異形鑄件（jiàn）時有一定的局限性；

2、鑄（zhù）件內孔直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量（liàng）較差，加工（gōng）餘（yú）量大；

3、鑄件易產生比重（chóng）偏析。

應用：

離心（xīn）鑄造（zào）最早用於生（shēng）產鑄管，國內外在（zài）冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽（qì）車等行業中均采用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵（tiě）管、內燃機缸套和軸套（tào）等鑄件的生產最為普遍。

（6）金屬型（xíng）鑄（zhù）造(gravity die casting)

金屬（shǔ）型鑄造：指（zhǐ）液態金屬在重力作（zuò）用（yòng）下充填（tián）金屬鑄型並在型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法（fǎ）。

優點:

1、金屬型的熱導率和熱容量大，冷卻速度（dù）快，鑄（zhù）件組織致密，力（lì）學性能（néng）比砂型（xíng）鑄件高15%左右。

2、能獲得較高（gāo）尺寸精度和（hé）較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好。

3、因不用和（hé）很少用砂芯，改（gǎi）善環境、減少粉（fěn）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（bì）須采用一定（dìng）的措施導出型腔中的空氣和砂芯（xīn）所產（chǎn）生的氣體；

2、金屬（shǔ）型無退讓性（xìng），鑄件凝固（gù）時容易（yì）產生裂紋；

3、金屬型製造周（zhōu）期較長，成本較高。因此隻有在大量成批生（shēng）產時，才（cái）能顯示出好的（de）經濟效果。

應用：

金屬型鑄造（zào）既適用於大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)

真空鑄造：通過在（zài）壓鑄過程（chéng）中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或（huò）顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體（tǐ），從而提高壓鑄件力學性能和表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，提高壓鑄件的機械性能和表麵質量，改善鍍覆（fù）性能;

2、減少型腔的反壓力，可使（shǐ）用較低（dī）的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用（yòng）小機器壓鑄（zhù）較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄（zhù）件;

缺點（diǎn）：

1、模（mó）具密封結構複雜，製造及安（ān）裝較（jiào）困難，因而成本較高;

2、 真空壓鑄（zhù）法如控製不當（dāng），效果就不是很顯（xiǎn）著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是（shì）使液態或半固態金屬（shǔ）在高（gāo）壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的（de）方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定（dìng）等優點，是一（yī）種節能型的、具有潛（qián）在應用前景（jǐng）的金屬成形（xíng）技術。

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

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

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮（suō）孔和縮鬆等（děng）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、便於實現機械化、自動化。

應用：可用於生（shēng）產（chǎn）各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球（qiú）墨（mò）鑄鐵（tiě）等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

消失模鑄造（又稱實型鑄造（zào））：是將與鑄（zhù）件尺寸（cùn）形狀相似的石蠟或泡沫模型粘（zhān）結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘（hōng）幹後，埋在幹石英（yīng）砂中振動（dòng）造型，在（zài）負壓下澆注，使模型（xíng）氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷（lěng）卻後形成鑄件的新型鑄造方（fāng）法。

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

技（jì）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、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

應用：

適合成產結構（gòu）複雜的（de）各種大小較精密（mì）鑄件，合金種類不限，生產批量（liàng）不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼（gāng）彎管等。

（10）連（lián）續鑄造（zào）（continual casting）

連續鑄造：是一種先（xiān）進的鑄造方（fāng）法，其原理是將熔融（róng）的金（jīn）屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬（shǔ）型中，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（yì）長或特定的（de）長度的鑄件。

技術特點（diǎn）：

1、由於（yú）金屬被迅速冷卻，結晶致（zhì）密，組織均勻（yún），機械性能較好；

2、節約（yuē）金屬，提高收得率（lǜ）；

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

4、連（lián）續鑄造生產易（yì）於實現機（jī）械化和自動化，提高（gāo）生產效率。

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅（tóng）合金、鋁合（hé）金、鎂合金等（děng）斷麵形狀不變（biàn）的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等（děng）。

▌ 塑性成形（xíng）

塑性成形：就是利用材料的塑性，在工具及模（mó）具的外力作用下來加（jiā）工製件的少切削或無切削的工藝（yì）方法。它的（de）種類有很多，主（zhǔ）要包括鍛造、軋製、擠壓、拉（lā）拔、衝壓（yā）等。

（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（sù）性變形以獲得具有一定機械性能、一定（dìng）形（xíng）狀和尺寸鍛件（jiàn）的加工（gōng）方（fāng）法。

根（gēn）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（duàn）或者水壓機上，利（lì）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（gōng）方法。

模（mó）鍛：是在模鍛（duàn）錘或者熱模鍛壓力（lì）機上利用模具來成形的。

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

特種鍛（duàn）造：包括輥（gǔn）鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些（xiē）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（jiā）熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔（kǒng）→矯正→中間檢驗→鍛件熱處（chù）理→清理→矯正→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、韌性和其他方麵的力學性能也都比（bǐ）鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材（cái）料，還能縮短加工工時。

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：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪（lún），汽輪發電機組的轉子、葉輪（lún）、護環，巨大的水壓（yā）機工（gōng）作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連杆（gǎn）等。

（2）軋製

軋製：將金屬坯料（liào）通過一（yī）對旋轉軋輥的間（jiān）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（jiā）工（gōng）方（fāng）法。

軋製分類：

按軋（zhá）件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩個（gè）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（chéng）。

橫軋：軋件（jiàn）變形後運動方（fāng）向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件（jiàn）與（yǔ）軋輥軸線非（fēi）特角。

應用：

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

（3）擠壓

擠壓（yā）：坯料在三向不均勻壓應（yīng）力作用下，從模具的（de）孔口或縫隙擠出使之橫截麵積（jī）減小長度增加，成為所需製品的加工方法（fǎ）叫（jiào）擠壓，坯料的這種加工叫擠壓（yā）成型。

工藝（yì）流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱（rè）→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人（rén）工（gōng）時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

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（shè）備投（tóu）資少，廠房麵積小，易實現自（zì）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、工具損耗大，成本高。

生（shēng）產適用範圍：主要用於製（zhì）造長杆、深孔、薄壁、異型斷（duàn）麵零件。

（4）拉拔

拉拔（bá）：用外力作用（yòng）於被（bèi）拉（lā）金（jīn）屬的（de）前端，將金屬坯料從小於坯料（liào）斷麵（miàn）的模（mó）孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸（cùn）的製品的一種塑性（xìng）加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工（gōng）具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的（de）長製（zhì）品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有限（xiàn）；

2. 長度受（shòu）限製。

生產適（shì）用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機（jī）和模具對板材、帶材、管材和（hé）型材等施加外力，使之產生（shēng）塑性變形或分離，從（cóng）而獲得所需形狀和尺寸的工件（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（dà）量生產、成本低。

3、可得到品質均（jun1）一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性（xìng）及回收性良好 。

適用範圍：

全世界的（de）鋼材中，有60～70%是板材，其中大（dà）部分（fèn）經過衝壓製成成品（pǐn）。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋（guō）爐的汽包，容器的（de）殼體，電機、電（diàn）器的鐵芯矽鋼（gāng）片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器（qì）、自行車、辦公機械（xiè）、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工（gōng）

機加（jiā）工：是在在零件生（shēng）產過程中，直接用刀具在（zài）毛坯上切除多（duō）餘（yú）金屬層（céng）厚度，使之或者（zhě）圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等（děng）技（jì）術要求的加工過（guò）程。

常用機（jī）加工方法：

▌ 焊（hàn）接

焊接：也稱作（zuò）熔接,鎔接（jiē）是一種（zhǒng）以加熱、高溫（wēn）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（yě）金：是製（zhì）取金屬或用金屬粉（fěn）末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物（wù））作為原料，經過成形和燒結，製造（zào）金屬材料、複（fù）合材料以及各種類型製品的（de）工藝技術。

優（yōu）點：

1、絕大（dà）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（chéng）本。

3、不會（huì）給材（cái）料任何汙染，有可能（néng）製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配（pèi）比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜（yí）於生產同一形狀而數量多的產品，能大大降（jiàng）低（dī）生產成本。

缺點：

1、在沒有批量（liàng）的情況（kuàng）下要（yào）考慮 零（líng）件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直（zhí）接製成多孔、半致密或全致（zhì）密材料和製品，如含油軸承、齒（chǐ）輪（lún）、凸（tū）輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將金屬粉末與（yǔ）其粘結劑的（de）增塑混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選粉末（mò）與粘結劑進行混合，然後將（jiāng）混合料進行（háng）製粒再注射（shè）成形所需要（yào）的形狀。

MIM工藝流程：

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

技術特點（diǎn）：

1、一次成型負責零件（jiàn）；

2、製件表麵質量好、廢品（pǐn）率低、生產效率高（gāo）、易於實現自（zì）動化；

3、對模具材料要求低（dī）。

技術核心：

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（jù）有增強流動性以適合注射成型（xíng）和維（wéi）持（chí）坯塊的基本形狀。

▌ 金屬半固態成型

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（liú）變性和攪熔（róng）性來控製鑄（zhù）件的質量。

半固態成（chéng）型可（kě）分為流變成型（xíng）和觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特（tè）點：

1、減少液態（tài）成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低（dī），大大減少對模具（jù）的熱衝擊（jī）；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的（de）合金（jīn）；

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統零件（jiàn）、搖臂、發動機活塞（sāi）、輪轂、傳動係統零件、燃油係（xì）統零件（jiàn）和（hé）空調零件等製（zhì）造等航空、電子以及消費品等方麵。