金（jīn）屬加工過程材料成形方法大全

材料（liào）成形方法是零件設（shè）計的重要內容（róng），也是加工過（guò）程中的關鍵因素，除了（le）機（jī）加工外，金屬注射成型、塑性成型以及（jí）近年興起（qǐ）的（de）3D打印都是主要技術，下麵就來細數（shù）一下這些金屬成形工藝（yì）的特點。

鑄造

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待（dài）其冷（lěng）卻凝固（gù），以獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱（chēng）為金屬液態成形或鑄造。

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

工（gōng）藝特點：

1、可生（shēng）產形狀任意複雜的製件，特別是內（nèi）腔形狀複（fù）雜的製件。

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

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資低。

4、廢品率高、表（biǎo）麵質量較低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

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

工藝流程（chéng）：

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（shā）型鑄（zhù）造（zào）是（shì）製造其零件或，毛坯的唯一的（de）成形工藝。

應（yīng）用：汽（qì）車的發動機氣（qì）缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

通常是指在易熔材（cái）料製成模樣（yàng），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（xíng）殼，從而獲得（dé）無分型麵的鑄型，經高（gāo）溫焙燒後即（jí）可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

優點：

1、尺寸精度（dù）和幾（jǐ）何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外（wài）型複（fù）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、或很難進行其它加工的小（xiǎo）型零件，如渦輪發動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模（mó）具型腔內（nèi），金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

工藝（yì）流程：

優點：

1、壓（yā）鑄時金屬液體承受壓力高（gāo），流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換（huàn）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（xiào）益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的（de）氣孔和（hé）縮（suō）鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有（yǒu）震動的（de）情況（kuàng）下工（gōng）作；

3、高熔點合金壓（yā）鑄時（shí），鑄型壽命低，影響壓鑄生產的（de）擴（kuò）大。

應用（yòng）：壓鑄件最先應用在（zài）汽車工業和儀表工業，後來逐步擴大到各（gè）個（gè）行業（yè），如農業機（jī）械、機床工業、電子工業、國防工業、計算（suàn）機、醫療器械、鍾表、照相機和（hé）日用五金等（děng）多個（gè）行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

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。

工藝流程：

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（rú）金屬型（xíng）、砂型等），鑄造各種合金及（jí）各種大小的鑄件；

2、采用底注式（shì）充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體（tǐ）及對型壁和（hé）型芯的衝刷，提高（gāo）了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力下結晶（jīng），鑄件組（zǔ）織致密、輪廓清晰、表（biǎo）麵光（guāng）潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄造尤（yóu）為有利（lì）；

4、省去（qù）補縮冒口，金屬利用率提（tí）高到90～98%；

5、勞動強（qiáng）度低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

應用：以傳統產品為主（氣缸（gāng）頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造（zào）(centrifugal casting)

將金屬液澆（jiāo）入旋轉的鑄型中，在離心力（lì）作用下填（tián）充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

工藝流程：

優點：

1、幾乎不存在澆注係統和冒口係統的金屬消耗（hào），提高工藝出（chū）品率；

2、生產中（zhōng）空鑄件時（shí）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（shǔ）充型（xíng）能力；

3、鑄件致（zhì）密度（dù）高，氣孔、夾渣等缺陷少，力（lì）學性能高；

4、便於製（zhì）造（zào）筒、套類複合金屬（shǔ）鑄件。

缺（quē）點：

1、用於生產異形鑄件時有一定（dìng）的局限性；

2、鑄件內孔直徑不準（zhǔn）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（chóng）偏析。

應（yīng）用：

離心鑄造（zào）最早用於生產鑄管，國內外在（zài）冶（yě）金、礦山、交通、排灌機（jī）械、航空、國防、汽車等行業中均采用離心鑄（zhù）造工藝，來生產鋼、鐵（tiě）及（jí）非鐵碳合金鑄件。其（qí）中尤以（yǐ）離（lí）心鑄鐵管、內燃機缸（gāng）套和（hé）軸（zhóu）套等（děng）鑄件的生（shēng）產（chǎn）最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

液（yè）態金屬在（zài）重力作用下充填金屬鑄型並在型中冷卻凝固而（ér）獲得鑄件的一種成（chéng）型方法（fǎ）。

工藝流程：

優（yōu）點:

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

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

3、因不用和很少用砂（shā）芯，改善環（huán）境、減少粉塵和有害氣體（tǐ）、降低勞動強度。

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的氣體（tǐ）；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產（chǎn）生裂紋；

3、金屬型製造周期較長，成（chéng）本較高。因此隻有在大量成批（pī）生產時，才能顯示出好的（de）經濟效果。

應用：

金屬型鑄造既適用於大批量生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金（jīn）鑄（zhù）件（jiàn），也適合於（yú）生產鋼（gāng）鐵（tiě）金（jīn）屬的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

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（zhe）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（zhì）量的（de）先（xiān）進壓鑄工藝。

工（gōng）藝（yì）流程：

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（xìng）能和表麵質量，改（gǎi）善鍍覆性能;

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

3、改善了充填條（tiáo）件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結（jié）構複雜，製造及（jí）安裝較困難（nán），因而成本較高;

2、真空壓鑄法如控製不當，效果就不是很顯（xiǎn）著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接（jiē）獲得製件或毛坯的方法。它具有（yǒu）液態金屬利用率高、工序簡（jiǎn）化和質量穩定等優點，是一種（zhǒng）節能型的、具有潛（qián）在應（yīng）用前景的金屬（shǔ）成形技術。

工藝流（liú）程：

直接（jiē）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；

間接擠壓鑄造：噴塗料、合模、給料（liào）、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（nèi）部（bù）的氣（qì）孔、縮孔和縮鬆（sōng）等缺陷；

2、表麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止（zhǐ）鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動（dòng）化。

應用：可用於生產各種類型的合金，如鋁合金（jīn）、鋅合（hé）金、銅（tóng）合金、球墨（mò）鑄鐵等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

將（jiāng）與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模（mó）型簇，刷塗耐火塗料並（bìng）烘幹後，埋在幹石英砂中振動造（zào）型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型（xíng）位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

工藝流程：預（yù）發泡（pào）→發泡成型→浸塗料→烘（hōng）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（shè）計靈活，自（zì）由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產（chǎn）成（chéng）本。

應用：

適合成產結構複雜的各種（zhǒng）大小較精密鑄件，合金種類不限，生產批量不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳（měng）鋼彎管等。

（10）連續鑄造（zào）（continual casting）

一種先進的鑄造方法，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，凝固（結殼）了的鑄件，連（lián）續不斷地從結（jié）晶器的另（lìng）一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件（jiàn）。

工藝流程：

技術特（tè）點：

1、由（yóu）於金屬被迅速冷卻，結（jié）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（tā）工（gōng）序，因而減輕了勞動強度；所需生產麵積也大為（wéi）減少；

4、連續鑄造（zào）生（shēng）產易於實現（xiàn）機械化和自動化，提高生產效率。

應用（yòng）：

用連續鑄造法可以澆注（zhù）鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷麵形狀不（bú）變的長鑄件，如鑄錠（dìng）、板坯（pī）、棒坯、管子等（děng）。

塑性成形

利（lì）用材料的塑性，在工具及（jí）模（mó）具（jù）的（de）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（yào）包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等（děng）。

（1）鍛造

利用鍛壓機械對金屬（shǔ）坯料施（shī）加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法（fǎ）。

根（gēn）據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛（duàn）、碾環、特殊鍛造（zào）。

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓（yā）機上，利用簡單的工具將金屬（shǔ）錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

模鍛：是在模鍛錘或者（zhě）熱模鍛壓力機上利（lì）用模具來成形的。

碾（niǎn）環：指通過專用設備碾環機生產（chǎn）不（bú）同直徑的環形零件，也用來生產汽車（chē）輪轂、火車車輪等輪形零件（jiàn）。

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

工藝（yì）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（jiǎo）正→檢查

技術特（tè）點：

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

2、節約原材料，還能縮短加（jiā）工工（gōng）時。

3、生產效率高（gāo）例。

4、自由鍛造適合（hé）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（huán），巨大的水壓機工作缸和立（lì）柱，機車軸，汽車和拖拉機的（de）曲軸（zhóu）、連杆等。

（2）軋製

將（jiāng）金（jīn）屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因（yīn）受軋輥的（de）壓縮成型軋製使材料截麵減小，長度增加的壓（yā）力加工方法。

軋製分類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋（zhá）、斜軋。縱軋就（jiù）是金屬（shǔ）在兩個旋轉方向相（xiàng）反的軋輥之間通過，並在其間產生塑性變形的（de）過程；橫軋軋件變形後運動（dòng）方向與軋輥軸線（xiàn）方向一致；斜軋軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角（jiǎo）。

工藝流（liú）程：

應用：

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（pǐn）。

（3）擠壓

坯（pī）料在三（sān）向不均勻（yún）壓應力（lì）作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使（shǐ）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）的這種加工叫擠壓成型。

工藝（yì）流程：

擠壓前準（zhǔn）備→鑄（zhù）棒加熱（rè）→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（qiē）（定尺）→取樣檢（jiǎn）查→人工時效→包（bāo）裝入庫

優點（diǎn）：

1、生產範圍廣，產品規格（gé）、品種多（duō）；

2、生產靈活（huó）性大（dà），適合小（xiǎo）批量（liàng）生產；

3、產品尺寸精度高（gāo），表麵質量好（hǎo）；

4、設備投資少，廠（chǎng）房麵積小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損（sǔn）失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓（yā）速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用範圍：主（zhǔ）要用於製造長杆、深孔、薄（báo）壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

用外力作用（yòng）於被拉金屬的前端，將金（jīn）屬坯料從小於坯料斷麵的模孔中拉出，以（yǐ）獲得相應的形狀和尺寸（cùn）的製品的一種塑性加工（gōng）方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔（jié）；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的長製品。

缺（quē）點：

1. 道次變形量與兩次（cì）退火間的總變形量有限；

2. 長度受限製。

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

（5）衝壓

靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力（lì），使之產生塑性變形或分離，從（cóng）而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝（chōng）壓件）的成形加工方法。

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性（xìng）之製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本（běn）低。

3、可得到品質均一的製品。

4、材料利用率高（gāo）、剪切（qiē）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（dǐ）盤、油箱、散（sàn）熱器（qì）片，鍋爐的汽包（bāo），容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿（mǐn）等產品中，也有大量衝壓件。

機加工

在零件生產過（guò）程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬（shǔ）層厚度，使之或（huò）者圖（tú）紙要求的尺（chǐ）寸精度（dù）、形狀和位置相互精度、表麵質量等技術要求的加工過（guò）程（chéng）。

常用機加工方法：

焊接

也稱作熔接，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合（hé）金屬或其他熱塑（sù）性材料如（rú）塑料（liào）的製造工（gōng）藝及技術。

焊接分類：

粉末冶金

製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末（mò）與非金屬（shǔ）粉末的混合物）作（zuò）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（zhǒng）類（lèi）型製品的工藝技術。

工藝基（jī）本流程：

優點：

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（fǎ）來製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

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（néng）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（lǜ） 零件的大小。

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接（jiē）製成多孔（kǒng）、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 )將金屬（shǔ）粉末（mò）與其粘結劑的增塑混合料（liào）注射於模型中的成形方法（fǎ）。它（tā）是先（xiān）將所（suǒ）選粉（fěn）末與（yǔ）粘結劑進行混合（hé），然後將混合料進（jìn）行製粒再注射成形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合（hé）、成型、脫脂和燒結）來實現零部（bù）件的生產，針對產品（pǐn）特（tè）性（xìng）決定是否需要進行表麵處理。

技術（shù）特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好（hǎo）、廢品（pǐn）率（lǜ）低、生產效率高、易（yì）於實（shí）現自動化；

3、對模具（jù）材料要（yào）求低。

技術核心：

粘（zhān）接劑是MIM技術的核心隻有加入（rù）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和維（wéi）持坯塊的基本形狀。

金屬半固態成型

利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和攪熔（róng）性來控製（zhì）鑄件的質量。半固態成型可分（fèn）為流變成型和觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液（yè）態成型缺陷，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（shǎo）對模具的熱衝擊（jī）；

3、能製造常規液（yè）態成型（xíng）方法不（bú）可能製造的合金；

應用：

目前已（yǐ）成功用於主缸、轉向係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳（chuán）動係統零件、燃（rán）油係統零件和空調零（líng）件等製造等航空、電子以及消費品等（děng）方麵。

3D打印

3D打印是（shì）快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運（yùn）用粉末狀（zhuàng）金屬或塑料等可粘合材料，通過（guò）逐層打印的（de）方（fāng）式來構造物體的技術。