​​各種金屬（shǔ）材料的成形（xíng）工（gōng）藝大（dà）全

材料（liào）成形方法是零件設（shè）計的重要（yào）內容，也是製造者們極度關心的問題（tí），更是材料加（jiā）工過（guò）程中的關（guān）鍵因素，今天就帶大（dà）家來看看各種金屬成形工藝。

▌ 鑄造

液（yè）態金屬澆注到（dào）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，通常稱為金（jīn）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

工藝特點：

1、可生產形狀任意（yì）複（fù）雜（zá）的製件，特（tè）別是內腔形狀複雜（zá）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（tóu）資低。

4、廢品率高、表麵質量較低（dī）、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

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

工藝流程（chéng）：

砂型鑄造工藝流（liú）程

技術特點（diǎn）：

1、適合於製成形狀複雜，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（hěn）差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零（líng）件或，毛坯的唯一的成形工藝（yì）。

應用（yòng）：汽車的（de）發動機氣（qì）缸體、氣缸（gāng）蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模（mó）鑄造(investmentcasting)

熔模鑄（zhù）造：通常是指（zhǐ）在易（yì）熔材料製成模樣，在模樣表麵包覆（fù）若幹層耐火（huǒ）材（cái）料製成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從（cóng）而獲得無分型麵的鑄型，經高（gāo）溫（wēn）焙燒後即（jí）可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造（zào）”。

工（gōng）藝流程：

熔模鑄（zhù）造工藝流程

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠（gòu）鑄造外型複雜的鑄件（jiàn），且（qiě）鑄（zhù）造的合金不受限製。

缺點：工序繁雜，費用較（jiào）高

應用：適用於（yú）生產形狀複（fù）雜、精度（dù）要求高（gāo）、或很難進行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利（lì）用高壓將金（jīn）屬液高速壓入一（yī）精（jīng）密金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

工藝流程：

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（chǐ）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（shēng）產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在（zài）衝擊載（zǎi）荷及有震（zhèn）動（dòng）的情況下工作；

3、高熔點合金壓（yā）鑄時，鑄型壽命低，影響（xiǎng）壓鑄生產的擴大。

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐步擴大（dà）到各個行業，如農業機械、機床工業（yè）、電子工業、國防工（gōng）業、計（jì）算（suàn）機、醫療器械、鍾表（biǎo）、照相機和日用（yòng）五金等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄（zhù）造：是指使液（yè）體金（jīn）屬在較（jiào）低（dī）壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並（bìng）在壓力下結晶以形成鑄件的方法（fǎ）.。

技術特點：

1、澆注時的（de）壓力和速度可以調節，故可適用於各種不（bú）同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造（zào）各種合金及各種（zhǒng）大（dà）小的鑄件；

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

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，對於大薄壁件的鑄造（zào）尤為有利；

4、省去（qù）補縮（suō）冒口，金屬利用率（lǜ）提高到90～98%；

5、勞動強度低（dī），勞（láo）動條件好，設備（bèi）簡易，易實現機械（xiè）化和自動化。

應用：以傳統產品為主（zhǔ）（氣缸（gāng）頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心（xīn）鑄（zhù）造(centrifugal casting)

離心鑄造：是將金屬（shǔ）液澆入（rù）旋轉的鑄型中（zhōng），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、幾乎不存在澆注係（xì）統和冒口係統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故（gù）在生產（chǎn）長管形鑄件時可大幅度（dù）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（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、鑄件內孔直徑（jìng）不準確，內孔表麵比較粗糙，質（zhì）量較差（chà），加工餘量（liàng）大；

3、鑄件易產生比重偏析（xī）。

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦（kuàng）山、交通、排灌（guàn）機械、航空、國防、汽車等行業中均采用（yòng）離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳（tàn）合（hé）金鑄件。其（qí）中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最為普（pǔ）遍。

（6）金屬型鑄（zhù）造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指液態金屬在重力作用下充填金屬鑄型並在型（xíng）中冷卻凝固而獲得鑄件的一（yī）種成型方法。

優點:

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

2、能獲得較高尺寸精度和較低表麵粗糙度（dù）值的鑄（zhù）件，並且質量（liàng）穩定性好。

3、因不用和很少用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動強度。

缺點：

1、金（jīn）屬型本身（shēn）無透氣性，必須采（cǎi）用一定的措施（shī）導出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣（qì）體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時（shí）容易產（chǎn）生（shēng）裂紋；

3、金（jīn）屬型（xíng）製（zhì）造（zào）周期較長，成本較高。因此隻有在大量成（chéng）批生產時，才能（néng）顯示出好的經濟效果。

應用：

金（jīn）屬型（xíng）鑄造既適（shì）用於大（dà）批量生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等（děng）非鐵合金鑄件，也適（shì）合於生產鋼鐵金屬的（de）鑄件、鑄錠（dìng）等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過在壓鑄過程（chéng）中抽除壓鑄模具型腔（qiāng）內的氣體而消除或顯（xiǎn）著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄（zhù）工藝（yì）。

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（xìng）能和表麵質量（liàng），改善鍍覆性能;

2、減少型腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造性能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難（nán），因而成本較高;

2、 真空壓鑄法如控（kòng）製（zhì）不（bú）當，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態（tài）或半固態金屬在高壓下凝（níng）固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法（fǎ）。它（tā）具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩（wěn）定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

直接擠壓鑄造：噴塗料（liào）、澆合金、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（gěi）料、充型、加（jiā）壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

技術特點：

1、可消除內部的（de）氣孔、縮孔和縮鬆等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精（jīng）度高；

3、可防止鑄造裂（liè）紋的產生；

4、便於實現機械化（huà）、自動（dòng）化。

應（yīng）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（jiāng）與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫（mò）模型粘（zhān）結組合（hé）成模（mó）型（xíng）簇，刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在幹石英砂中振（zhèn）動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型（xíng）位置，凝固冷（lěng）卻後（hòu）形成鑄件的新型鑄造方法（fǎ）。

工（gōng）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（shā）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：

適合成產結構複（fù）雜的各種大小較精密鑄件（jiàn），合金種類不限，生（shēng）產批量不限。如灰鑄鐵發（fā）動機箱體、高錳鋼彎（wān）管等（děng）。

（10）連續（xù）鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一種先進（jìn）的鑄造方法，其原理（lǐ）是將熔融的金屬，不斷（duàn）澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（結殼）了的鑄件（jiàn），連續不斷地（dì）從結晶器的另一端拉出，它（tā）可獲得任意長或特定的（de）長度的鑄件。

技術（shù）特點：

1、由於（yú）金屬（shǔ）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；

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

4、連續鑄造生產易（yì）於實現機械化和自動化，提高生產效率。

應用：

用連續鑄造法（fǎ）可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不（bú）變（biàn）的長鑄（zhù）件，如鑄錠、板坯、棒（bàng）坯、管子等。

▌ 塑性成形

塑性成形（xíng）：就是利（lì）用（yòng）材料的塑性，在（zài）工具及模具的外力作用下來加工製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛造（zào）、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一種利用鍛壓機械（xiè）對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形（xíng）以獲得具有一（yī）定機械（xiè）性能、一定形狀和尺寸鍛（duàn）件的加工方法（fǎ）。

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模（mó）鍛、碾環（huán）、特殊鍛造。

自由（yóu）鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機（jī）上，利（lì）用簡單（dān）的工具將金屬錠或者塊（kuài）料錘成所需要（yào）形狀和尺寸的加工方法。

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利（lì）用模具來成形的。

碾環：指通（tōng）過專用設備碾環機生產（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（xíng）零件。

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於生產某些（xiē）特殊形狀的零件。

工（gōng）藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備（bèi）坯→模鍛成形→切邊（biān）→衝孔→矯正→中間檢驗（yàn）→鍛件熱處理→清理→矯（jiǎo）正（zhèng）→檢查

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能（néng）承受大（dà）的衝擊力作用，塑性、韌性（xìng）和其他方麵的力學性能也都比（bǐ）鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能（néng）縮（suō）短加工工時。

3、生（shēng）產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批（pī）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、葉輪、護環，巨（jù）大的水壓機工作缸和立柱，機車軸（zhóu），汽車和拖拉機的曲軸、連杆等。

（2）軋製

軋製：將金屬（shǔ）坯料通過一（yī）對旋轉軋輥的間隙（各種形狀（zhuàng）），因受軋輥的壓（yā）縮成型軋製使材料截麵減小，長度增加（jiā）的壓力加工（gōng）方法。

軋製分類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。

縱軋:就是金（jīn）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（xíng）的過程。

橫軋（zhá）：軋（zhá）件變形（xíng）後（hòu）運動方（fāng）向與軋輥軸線方向一致。

斜軋：軋件作螺（luó）旋運動，軋件與軋（zhá）輥軸線非（fēi）特角。

應用：

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

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向（xiàng）不均勻壓應力（lì）作用下，從模（mó）具的孔口或縫隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓（yā），坯料的這種（zhǒng）加工叫擠壓成型。

工（gōng）藝流程：

擠（jǐ）壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定（dìng）尺）→取樣檢（jiǎn）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（líng）活性大，適合小批量生產；

3、產品尺（chǐ）寸精度高，表麵質（zhì）量（liàng）好；

4、設備投資（zī）少，廠房麵（miàn）積小，易實現自動化生產。

缺點（diǎn）：

1、幾何（hé）廢（fèi）料損失大；

2、金屬流（liú）動不均勻；

3、擠壓速（sù）度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用範圍：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（zuò）用於被（bèi）拉金屬（shǔ）的前端，將金屬坯料從小於坯料斷麵的（de）模（mó）孔（kǒng）中拉出，以獲（huò）得相應的形狀和尺寸的製（zhì）品的一種塑性（xìng）加工方（fāng）法。

優點：

1. 尺寸精確，表（biǎo）麵光潔（jié）；

2. 工具、設備簡（jiǎn）單；

3. 連續高速生產斷（duàn）麵小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩（liǎng）次退火間的總變形量有限；

2. 長度受（shòu）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：是靠壓力機和模具（jù）對板材、帶材、管材和型材等（děng）施加外力，使之產生塑性（xìng）變（biàn）形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方法（fǎ）。

技術特點：

1、可得到輕（qīng）量、高剛（gāng）性之製品（pǐn）。

2、生產性良好，適合大量生產、成（chéng）本低。

3、可得（dé）到（dào）品質均一（yī）的製品。，

4、材料利用（yòng）率高、剪切性及回收性良好 。

適用範圍：

全世界的（de）鋼材中（zhōng），有60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製成成品。汽車的（de）車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器（qì）的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行（háng）車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝（chōng）壓件。

▌ 機加工

機加工（gōng）：是在在零件生產過程中，直（zhí）接用刀具在（zài）毛坯上切除多餘金（jīn）屬層厚度，使之或者圖（tú）紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求（qiú）的（de）加工過程。

常（cháng）用機加（jiā）工方法：

▌ 焊接

焊（hàn）接：也（yě）稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高（gāo）溫或（huò）者高壓的方式接合金屬或其他（tā）熱塑性材料如塑料（liào）的製造工藝及技術。

▌ 粉末冶金

粉末（mò）冶金：是製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末（mò）的混合物）作為原料，經過成（chéng）形和燒結，製造金屬材（cái）料、複合材料以及各種類型製品的工（gōng）藝技術（shù）。

優點：

1、絕（jué）大多數（shù）難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料隻能（néng）用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降（jiàng）低產（chǎn）品成本。

3、不（bú）會給材料任何汙染（rǎn），有可能製取（qǔ）高純度的材料（liào）。

4、粉（fěn）末冶金法能保（bǎo）證材料成（chéng）分配比的（de）正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜於生產同一形（xíng）狀而數量多（duō）的產品，能大大降低生產成（chéng）本。

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高（gāo）出鑄造模具（jù）。

生（shēng）產適用範圍（wéi）：

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

▌ 金屬注射（shè）成型（xíng）

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成（chéng）形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結（jié）劑的增塑混合料注射（shè）於模（mó）型中的成形方法。它是（shì）先將所選粉末與粘結（jié）劑進行混合，然後將混（hún）合料（liào）進行製粒再注射成形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為四（sì）個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來（lái）實現零部件的（de）生產，針對產品特性（xìng）決定是否需（xū）要進行表麵（miàn）處理。

技術特點（diǎn）：

1、一次成型負（fù）責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效（xiào）率高、易於實現自動化；

3、對模具材（cái）料要求（qiú）低。

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心隻有加入（rù）一定量的粘接（jiē）劑，粉末才具有增強流動（dòng）性以適合注射成型和維持坯塊的基本形狀。

▌ 金屬（shǔ）半固態成型

半固態成型：利用非枝（zhī）晶半固態（tài）金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和攪熔性來控製鑄件（jiàn）的（de）質量（liàng）。

半固態成型可分為流變成型和觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸變（biàn）成型（Thixoforming）

技術特（tè）點：

1、減（jiǎn）少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型（xíng）溫（wēn）度比（bǐ）全液態成型溫度低，大大減少對（duì）模具的熱衝擊；

3、能製造常（cháng）規液態成型方（fāng）法（fǎ）不可能製造的合金；

應用：

目前已成功用於主缸、轉向係統（tǒng）零件、搖臂、發動機活（huó）塞、輪轂、傳動（dòng）係統零件、燃油係統零（líng）件（jiàn）和空（kōng）調零件（jiàn）等製造等航空、電子以及消費品等方麵。