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（nèi）容，也是製造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金（jīn）屬成形工（gōng）藝。

▌ 鑄造

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

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

工藝特（tè）點：

1、可生產形狀任意複雜的製（zhì）件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應（yīng）性（xìng）強，合金種類不受限製，鑄件大（dà）小幾乎（hū）不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品（pǐn）率高（gāo）、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：在砂型中生產鑄件（jiàn）的（de）鑄造方法。鋼、鐵和大多（duō）數有色合金鑄件（jiàn）都可用砂型鑄造方（fāng）法獲得。

工藝流程：

砂型鑄造工藝流程

技術特點：

1、適（shì）合於製成形狀複雜（zá），特別是具有複（fù）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（liào），如鑄鐵等，砂型鑄造是製（zhì）造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。

應用：汽車的發動機氣缸（gāng）體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表麵包覆若幹層耐火材（cái）料製成型殼（ké），再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝（yì）流程：

熔模鑄（zhù）造工（gōng）藝流（liú）程

優點：

1、尺寸精度和幾何精（jīng）度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄（zhù）造外型複雜的鑄件，且鑄造的合（hé）金不受限製。

缺（quē）點：工序（xù）繁雜，費用較高

應用：適用（yòng）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）壓力（lì）鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓（yā）將金屬液高速壓入（rù）一精密金（jīn）屬模（mó）具型腔內，金屬液在壓力作用下冷（lěng）卻凝固而形成鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓（yā）鑄時（shí）金屬液體承受壓力高，流（liú）速快

2、產品質量好，尺（chǐ）寸穩定，互換性好；

3、生產（chǎn）效（xiào）率高，壓鑄模使（shǐ）用次數多；

4、適合大批（pī）大（dà）量（liàng）生產（chǎn），經濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣（qì）孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低（dī），不宜在（zài）衝擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔（róng）點合金壓鑄時，鑄型（xíng）壽命（mìng）低，影響壓鑄生產的擴大。

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀（yí）表工業，後來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（yī）療器械、鍾表、照相機和日用五金等多（duō）個行（háng）業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

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

技（jì）術特點：

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

2、采用底注式充（chōng）型，金屬液充型平穩（wěn），無（wú）飛濺現象，可避免卷入氣體及對型（xíng）壁和型芯（xīn）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（zhī）致密、輪（lún）廓清晰（xī）、表麵（miàn）光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為（wéi）有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動（dòng）強度低，勞動條件好，設（shè）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（jīn）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（gù）成形的一種鑄造方法。

優點：

1、幾乎不存在（zài）澆注係（xì）統和冒口係統的金屬消耗（hào），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（kě）大幅度地改善金屬充型（xíng）能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾（jiá）渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄（zhù）件。

缺點：

1、用於生（shēng）產異形鑄件時有一定（dìng）的局限性；

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

3、鑄件易產生比重偏析。

應用：

離心鑄造最早（zǎo）用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空（kōng）、國防、汽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（lí）心鑄鐵管、內燃機（jī）缸套和（hé）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（jīn）屬在重力（lì）作用下充填金屬鑄型並（bìng）在型（xíng）中冷卻凝固而獲（huò）得鑄件的（de）一種成型方法。

優點:

1、金屬型的熱（rè）導率（lǜ）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（zuǒ）右。

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵（miàn）粗糙（cāo）度值的鑄件，並且質量穩定（dìng）性好。

3、因不用和很少用砂芯，改（gǎi）善環境、減少（shǎo）粉塵和有害氣體、降低（dī）勞動（dòng）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砂芯所產生（shēng）的氣體；

2、金屬型無（wú）退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型（xíng）製造周期較長，成本較高。因此隻有在大量成（chéng）批生（shēng）產時，才能顯示（shì）出好的經濟效果（guǒ）。

應用：

金屬型鑄造既適用（yòng）於大批量生（shēng）產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等（děng）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（róng）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（yā）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（shǐ）用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小（xiǎo）機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較（jiào）薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封（fēng）結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、 真空壓（yā）鑄（zhù）法如控製不當，效果就（jiù）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（jīn）屬在（zài）高壓下凝（níng）固（gù）、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利（lì）用率（lǜ）高、工序簡（jiǎn）化（huà）和質（zhì）量穩定等優點，是一種節能（néng）型的（de）、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

直接擠（jǐ）壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄（xiè）壓，分模、毛坯脫模、複位；

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

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔（kǒng）和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗（cū）糙度（dù）低，尺寸精度（dù）高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現（xiàn）機械化、自動化。

應用：可用於生產（chǎn）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（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟（là）或泡沫模型粘結組合成模（mó）型簇，刷（shuā）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（shǐ）模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝（níng）固冷卻後形成（chéng）鑄件的新型鑄（zhù）造方法。

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘（hōng）幹→造型→澆注→落砂→清理

技術（shù）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（wú）汙染；

4、降低投資和生產成本（běn）。

應用：

適合成產結（jié）構複（fù）雜的各種大小較精密（mì）鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造（zào）：是一種先（xiān）進的（de）鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝（níng）固（結殼（ké））了的鑄件，連續不（bú）斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度（dù）的鑄件。

技術特點：

1、由（yóu）於金屬被迅速冷卻，結晶（jīng）致密，組織均勻，機械性能（néng）較好；

2、節約（yuē）金屬，提高收得率；

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

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自動化，提高生產效率。

應用：

用連續（xù）鑄造法可以澆（jiāo）注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管（guǎn）子等。

▌ 塑性成形

塑（sù）性成形：就是利用材料的塑性，在工具及模具的外（wài）力作用下來加工製件的少切削或無切削的工藝方法。它（tā）的種類有很多，主（zhǔ）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（yǒu）一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛（duàn）件的加工方法。

根據成形機理，鍛（duàn）造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由鍛造：一（yī）般是在錘鍛或者水（shuǐ）壓機上（shàng），利用（yòng）簡單的工具將金屬錠（dìng）或者（zhě）塊料錘成所（suǒ）需要（yào）形狀和尺寸的加工方法。

模（mó）鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用（yòng）模具來成形的。

碾環：指通過專（zhuān）用設備碾環（huán）機生產不同直徑的環形零件，也用來生產（chǎn）汽（qì）車輪轂、火車（chē）車輪（lún）等輪形零件。

特種鍛造：包括輥鍛、楔（xiē）橫（héng）軋、徑（jìng）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（tè）殊形狀的零件。

工（gōng）藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢（jiǎn）驗→鍛（duàn）件熱處理→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（miàn）的力學性能也都比鑄件高甚至比軋件（jiàn）高。

2、節約原材料，還（hái）能縮短加工工時。

3、生產（chǎn）效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批（pī）量生（shēng）產，靈活性比較大。

應用：

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

（2）軋製

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋（zhá）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（tōng）過，並在其間產生塑性變形的過程。

橫軋：軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作（zuò）螺旋運動，軋（zhá）件（jiàn）與軋輥（gǔn）軸線非特角。

應用：

主要用（yòng）在金屬材（cái）料型材，板，管材等 ，還有（yǒu）一些非金屬（shǔ）材料比如塑料製品（pǐn）及（jí）玻璃（lí）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出使之橫截麵（miàn）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（jiào）擠壓成型。

工（gōng）藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸（shēn）扭擰校直→鋸切（定（dìng）尺）→取樣檢查→人工時效→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、設備投資少，廠房麵積小，易實現自（zì）動（dòng）化生（shēng）產。

缺點：

1、幾何（hé）廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大（dà），成本高。

生產適用範圍：主要用（yòng）於製造長杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉（lā）拔：用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於（yú）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。

優點：

1. 尺寸精確，表麵（miàn）光（guāng）潔（jié）；

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（tuì）火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

生產適用範圍（wéi）：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的（de）主要加工方法。

（5）衝壓

衝壓：是（shì）靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外（wài）力，使之（zhī）產（chǎn）生塑性變形或分離，從而獲得所需形（xíng）狀和尺寸的工件（衝（chōng）壓件）的（de）成形加工方（fāng）法。

技（jì）術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生（shēng）產性良好，適合大量生產（chǎn）、成本低。

3、可得（dé）到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性（xìng）及回收性良好 。

適用範圍：

全（quán）世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經過衝（chōng）壓製（zhì）成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容（róng）器（qì）的殼（ké）體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是（shì）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（jiàn）。

▌ 機加工

機加工：是在（zài）在零件生產過（guò）程中，直接用刀具在毛（máo）坯上切除多餘（yú）金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度（dù）、形狀和位置相互精度、表麵質（zhì）量等技術要（yào）求的加工過程。

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者高（gāo）壓的方式接合金屬或其他熱塑性（xìng）材料如塑料（liào）的製造工藝及（jí）技術。

▌ 粉末冶金

粉末冶金：是製取（qǔ）金屬或用金（jīn）屬粉末（或金（jīn）屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原（yuán）料，經過成形和燒結，製（zhì）造金屬材料、複合材料以（yǐ）及各種類型製品的工藝技術。

優點（diǎn）：

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

2、節約金屬，降低產（chǎn）品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材（cái）料（liào）成分（fèn）配比的正確（què）性和均勻性。

5、粉末（mò）冶金適宜於生產同（tóng）一形狀而數量多的產品，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（jiàn）的大（dà）小。

2、模具費用相對來說要（yào）高出鑄（zhù）造模（mó）具。

生產（chǎn）適用範圍：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半致密或全致密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型

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

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個獨特加（jiā）工步驟（混（hún）合（hé）、成型、脫脂和燒結（jié））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。

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表（biǎo）麵質量好、廢品率（lǜ）低（dī）、生（shēng）產效率高、易於實現自動化；

3、對模（mó）具（jù）材料要求低。

技術核心：

粘接劑是MIM技術（shù）的核心隻有加入一定量的粘（zhān）接劑，粉末（mò）才具有增（zēng）強流動性以適合注射成型和維持坯塊的基本形（xíng）狀（zhuàng）。

▌ 金屬半固態成型

半固態成型：利（lì）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（bàn）固態成型可分為（wéi）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，顯著（zhe）提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大（dà）減少對模（mó）具的熱衝擊；

3、能（néng）製（zhì）造常規液態（tài）成型方（fāng）法不可能製造的合金；

應用：

目前已（yǐ）成功用（yòng）於主缸（gāng）、轉向係統零件、搖臂、發動機（jī）活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統（tǒng）零件和空調零件等製造等航空、電子以（yǐ）及（jí）消（xiāo）費品等方（fāng）麵。