金屬加工過程（chéng）材料（liào）成形方法大全

材料成形方法是零件設計的重（chóng）要內容，也（yě）是加工過（guò）程中的關（guān）鍵因素，除了機（jī）加工外，金屬注（zhù）射（shè）成型、塑性成型以及近年興起的3D打印都是主要技術，下麵就來細數一下這些（xiē）金屬成（chéng）形工藝的特點。

鑄造

液態金屬澆（jiāo）注到與零件形（xíng）狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷（lěng）卻凝固，以（yǐ）獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱為金屬液態成（chéng）形或鑄造。

工藝流程：液（yè）體金屬→充型（xíng）→凝（níng）固（gù）收縮（suō）→鑄件

工藝特（tè）點（diǎn）：

1、可（kě）生（shēng）產形狀任意複雜的製（zhì）件，特別是內（nèi）腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不受限製，鑄件大（dà）小（xiǎo）幾乎不受限（xiàn）製。

3、材料來源廣，廢品（pǐn）可重熔，設備投資低。

4、廢品率高（gāo）、表（biǎo）麵質量較（jiào）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（zhù）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（huò）得。

工藝流程：

技術特點：

1、適合於製（zhì）成形狀複雜，特別是（shì）具有複雜內腔的（de）毛（máo）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）型鑄造是製造其（qí）零（líng）件或（huò），毛坯的唯一的成形工藝。

應用：汽車的發動機（jī）氣（qì）缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

通常是指（zhǐ）在易熔材（cái）料（liào）製成模樣，在模（mó）樣表（biǎo）麵包覆若（ruò）幹層耐火材料（liào）製成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型麵的鑄型，經高（gāo）溫焙燒後即可填砂澆注（zhù）的鑄造方案。常稱（chēng）為“失蠟鑄造（zào）”。

工藝流程：

優點：

1、尺寸精度和（hé）幾何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造（zào）外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限製。

缺點：工序繁雜，費用較高

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求（qiú）高（gāo）、或很難進行其它（tā）加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

利用（yòng）高壓將（jiāng）金屬液高速壓入一精密金（jīn）屬模具型腔內（nèi），金屬液在壓力作用下冷卻凝固（gù）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（hǎo），尺寸穩定，互換性好；

3、生產（chǎn）效率（lǜ）高（gāo），壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經濟效（xiào）益好（hǎo）。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔（kǒng）和縮鬆。

2、壓鑄件塑性（xìng）低，不宜在（zài）衝擊載荷及（jí）有震動的情（qíng）況下工作（zuò）；

3、高熔（róng）點合（hé）金壓鑄（zhù）時（shí），鑄型壽命低，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表工業（yè），後來逐步（bù）擴大到各個（gè）行業，如農業機械、機床工業（yè）、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相機和日用五金等多個行（háng）業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

指使液體金屬在較低（dī）壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在（zài）壓力下結（jié）晶以形成鑄件的方法。

工藝流程：

技術特點：

1、澆注時（shí）的壓力和（hé）速度可以調節，故（gù）可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

2、采用底注式充（chōng）型，金屬液充（chōng）型平穩，無飛濺現象，可避免卷入氣體及（jí）對型壁和型芯的衝（chōng）刷，提高了鑄件的合格率（lǜ）；

3、鑄件在壓力下（xià）結晶，鑄件組織致（zhì）密、輪廓清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁件的鑄（zhù）造（zào）尤為有利；

4、省去補縮冒口，金（jīn）屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度（dù）低，勞動條件好，設備（bèi）簡易，易實現機（jī）械化和自動化。

應用：以傳（chuán）統產（chǎn）品為主（氣缸（gāng）頭、輪轂、氣缸架等（děng））。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

將金屬液澆入（rù）旋轉的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型（xíng）而凝固成形（xíng）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（xiāo）耗，提高工藝出品率；

2、生產中空（kōng）鑄件時可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅度地改善金（jīn）屬充型能（néng）力（lì）；

3、鑄件致密度高（gāo），氣孔、夾（jiá）渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

缺點：

1、用於生產異形鑄（zhù）件時有一定的局限性；

2、鑄（zhù）件內孔直徑不準確，內孔表麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比重偏（piān）析（xī）。

應（yīng）用：

離心鑄造最早用於生產鑄管（guǎn），國內外（wài）在冶金、礦山、交通、排灌機械、航（háng）空、國防、汽車（chē）等行（háng）業中均采用（yòng）離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵（tiě）碳合（hé）金鑄（zhù）件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

液態金屬在重力作用下充填（tián）金屬鑄型並在型中（zhōng）冷卻凝固而（ér）獲得（dé）鑄（zhù）件的一種成型方法。

工（gōng）藝流程：

優點:

1、金屬（shǔ）型的熱導率和熱容量大（dà），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（gāo）尺寸精度和（hé）較低（dī）表麵粗糙度值的鑄件（jiàn），並且質量穩定性好（hǎo）。

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、金屬型本身無透氣性，必須采用一定的（de）措施導（dǎo）出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容（róng）易產生裂紋；

3、金屬型製造周期較長，成本（běn）較高。因此隻有在大量成批（pī）生產時，才能（néng）顯示出好的經濟（jì）效果（guǒ）。

應用：

金屬型鑄（zhù）造既適用於大（dà）批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁（lǚ）合金、鎂合金等非（fēi）鐵合金鑄件，也適合於（yú）生產鋼（gāng）鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

通過在壓鑄過（guò）程中（zhōng）抽除壓鑄模具型（xíng）腔內的氣（qì）體而消（xiāo）除或顯著減少壓鑄件內（nèi）的氣孔和溶解氣體，從而（ér）提高壓鑄（zhù）件力學性能和表麵質量的先進壓鑄（zhù）工藝。

工藝（yì）流程：

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔（kǒng），提高壓鑄件的機械性能和（hé）表麵質量，改（gǎi）善鍍覆性能;

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

3、改善了充填條件，可壓鑄較（jiào）薄的鑄件（jiàn）;

缺點：

1、模（mó）具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因而（ér）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（jǐ）壓鑄造(squeezing die casting)

使液（yè）態或半固態金屬（shǔ）在高壓下（xià）凝固（gù）、流動（dòng）成形，直接獲得（dé）製件或毛坯（pī）的方法（fǎ）。它具有液態金屬利用率高、工序簡化（huà）和質量穩定等優點，是一種節（jiē）能型（xíng）的、具有潛在應用前（qián）景的金屬成形技術。

工藝流程：

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

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

技術特（tè）點：

1、可消除內部的氣孔、縮（suō）孔和縮鬆等（děng）缺陷（xiàn）；

2、表麵粗（cū）糙度低（dī），尺寸精度高（gāo）；

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）產各種類型的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金（jīn）、球墨鑄鐵等

（9）消失模鑄造（zào）（Lost foam casting ）

將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組（zǔ）合成模型簇，刷塗耐（nài）火塗料並（bìng）烘幹後，埋在（zài）幹石英砂中振動造（zào）型（xíng），在負壓下澆注，使模型氣化（huà），液體金屬占據（jù）模型位置，凝固冷卻後形成鑄（zhù）件的新型（xíng）鑄造方（fāng）法。

工藝流程：預（yù）發泡→發泡成型→浸塗（tú）料→烘幹→造型→澆注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了（le）加工時間；

2、無分型麵，設計靈活（huó），自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投（tóu）資和生產成本。

應用：

適合（hé）成產結（jié）構複（fù）雜的各種大小較精密鑄件，合金（jīn）種（zhǒng）類不限，生產批量（liàng）不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等（děng）。

（10）連（lián）續鑄造（continual casting）

一種先進的鑄造方法，其原理（lǐ）是將熔融的金屬（shǔ），不斷澆（jiāo）入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（gù）（結殼（ké））了的鑄件，連續（xù）不（bú）斷地從結晶器（qì）的（de）另一端拉出，它可獲得任（rèn）意長或特定的長度的鑄件。

工（gōng）藝流程（chéng）：

技（jì）術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶致密，組織均勻，機械性能較好（hǎo）；

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（ér）減輕了勞動強度；所需生產（chǎn）麵積也大為減少；

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自動化，提高（gāo）生產效率（lǜ）。

應用：

用連（lián）續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合（hé）金（jīn）、鋁合金、鎂（měi）合金等斷麵形狀不變的（de）長鑄件，如鑄（zhù）錠、板坯、棒坯、管子等。

塑性成形（xíng）

利用材料的塑性，在工（gōng）具及模具的外力作（zuò）用下來加工製件的（de）少切削或無（wú）切削（xuē）的工藝方法。它的種類有很多，主要包（bāo）括（kuò）鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

利用鍛壓機械對（duì）金屬坯料施加（jiā）壓力，使其產生塑性變形以獲（huò）得（dé）具有一（yī）定機械性能、一（yī）定形狀和尺寸鍛件的（de）加工方（fāng）法（fǎ）。

根（gēn）據成形機理（lǐ），鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特（tè）殊鍛造。

自由鍛造：一般是在錘（chuí）鍛或者水壓機上，利用簡單（dān）的工具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：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（zhǐ）通過專用設備碾環機生產不同直徑的環形零件，也用（yòng）來生產汽車輪轂、火車車輪（lún）等輪形零件。

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑（jìng）向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式（shì）都比較適（shì）用於生產某（mǒu）些特殊形狀的零件。

工藝流程：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→矯正→檢查

技術特點：

1、鍛（duàn）件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用，塑（sù）性、韌性和其他方麵的力學性能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時（shí）。

3、生產效（xiào）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（chǐ）輪，汽輪（lún）發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工（gōng）作缸和立柱（zhù），機（jī）車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連（lián）杆等。

（2）軋製

將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截（jié）麵減小，長度增加的壓力加工方法。

軋製分類（lèi）：

按軋件運動（dòng）分有：縱（zòng）軋、橫軋、斜（xié）軋。縱軋就是金屬（shǔ）在兩個旋轉方向（xiàng）相反的軋輥之間（jiān）通過，並在其間（jiān）產生塑（sù）性變形的（de）過程（chéng）；橫軋軋件變（biàn）形後運動方向與軋輥軸線（xiàn）方向一致；斜軋軋件作螺旋（xuán）運（yùn）動（dòng），軋件與軋輥軸線非特角。

工藝流程：

應用：

主（zhǔ）要用在金屬材料型材，板，管材等 ，還有一些非金（jīn）屬材料比如塑料製品及玻璃製品。

（3）擠壓

坯料在三向不均勻壓應力作（zuò）用下，從模具的孔口或（huò）縫（féng）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，坯料的這種加工（gōng）叫擠壓成型。

工藝流程：

擠壓（yā）前準備→鑄棒（bàng）加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效（xiào）→包（bāo）裝入庫

優點：

1、生產（chǎn）範圍廣，產品規（guī）格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批量生產；

3、產品尺寸（cùn）精度高，表麵（miàn）質量好；

4、設備投資少，廠房麵積小，易實現自動（dòng）化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度（dù）低，輔助時間長；

4、工具損耗大（dà），成本高。

生產適用（yòng）範圍：主要用於製造長（zhǎng）杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

用外力作用於被拉金屬的前（qián）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（fāng）法。

優（yōu）點：

1. 尺寸精確，表麵光（guāng）潔；

2. 工具、設（shè）備簡單（dān）；

3. 連續高速生產斷麵小（xiǎo）的長製品（pǐn）。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有（yǒu）限；

2. 長度受限製。

生產適用範圍：拉拔是金（jīn）屬管材、棒材、型材（cái）及線材的主（zhǔ）要加工方法。

（5）衝壓（yā）

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，從而獲得所需（xū）形狀和尺寸的工件（衝壓件（jiàn））的成形（xíng）加工（gōng）方法。

技術特點：

1、可（kě）得到輕量、高（gāo）剛性之製品。

2、生產性良（liáng）好，適合大量生（shēng）產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。

4、材料（liào）利用率高、剪切性及回收性良好 。

適用範圍：

全世界的（de）鋼材中，有60～70%是板材，其中大（dà）部分經過衝壓製成成品。汽（qì）車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電（diàn）機、電器的鐵（tiě）芯（xīn）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（xiè）、生（shēng）活（huó）器（qì）皿等產（chǎn）品中，也（yě）有大量（liàng）衝壓件。

機加工

在零件生產過程中（zhōng），直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使（shǐ）之或者圖紙要（yào）求的尺（chǐ）寸精度、形狀和位置相互精度、表麵質（zhì）量等技（jì）術要求的加工過程。

常用（yòng）機（jī）加工方（fāng）法：

焊接（jiē）

也稱作熔接，是一種（zhǒng）以加熱、高溫或者高壓的方（fāng）式接合（hé）金屬或其他熱塑性材料如塑料的製造工藝及技術。

焊接分（fèn）類：

粉末冶金

製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉（fěn）末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料（liào）、複合材料以及各種類（lèi）型（xíng）製品的工（gōng）藝技（jì）術。

工藝基本流程：

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假（jiǎ）合金、多孔材料隻能用粉末冶金方（fāng）法來製造。

2、節約（yuē）金屬，降低（dī）產品成本。

3、不會給材料（liào）任何（hé）汙染，有（yǒu）可（kě）能製取高純度的材料。

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（fěn）末冶金適宜於生產同一（yī）形狀而數量多的產品，能大（dà）大降低（dī）生產成本。

缺點：

1、在沒有批量的情（qíng）況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對（duì）來說要高出鑄造（zào）模（mó）具（jù）。

生產適（shì）用範圍：

粉末冶金（jīn）技術可以直接製成（chéng）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（gǎn）、刀具等。

金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射於模型（xíng）中的成（chéng）形方法。它是先將所選粉末（mò）與粘結劑進行混合（hé），然後將混合料進行製粒再注射成形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個獨（dú）特加工（gōng）步驟（混合、成型、脫脂（zhī）和燒結（jié））來（lái）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（cì）成型（xíng）負（fù）責零件；

2、製件表麵（miàn）質量（liàng）好、廢品率低、生產效率高、易於實（shí）現自動化；

3、對模具（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接劑，粉末才具有增（zēng）強流動性以適合注射成型和維持坯塊的基本（běn）形狀。

金屬半固態成型

利用非枝（zhī）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（liàng）。半（bàn）固態成型可分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、減少液態成型缺陷，顯著提高（gāo）質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大減少對模具的（de）熱衝擊；

3、能製造常規液（yè）態成型方法不可能製（zhì）造的合金；

應用：

目前已成功用於主缸、轉（zhuǎn）向係統零件、搖臂（bì）、發動機活塞、輪轂、傳動係統零件、燃油係統零件和（hé）空調零件等製造等航空、電子以及消費品等方麵。

3D打印

3D打印是快速成型技術的一種，它是一種以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材（cái）料，通過逐層打印的方式來構造物（wù）體的技術。