材料成形方法是零件設(shè)計(jì)得重要內(nèi)容，也是加工過(guò)程中得關(guān)鍵因素，除了機(jī)加工外，金屬注射成型、塑性成型以及近年興起得3D打印都是主要技術(shù)，下面就來(lái)細(xì)數(shù)一下這些金屬成形工藝得特點(diǎn)。

鑄造

液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)得鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件得生產(chǎn)方法，通常稱為金屬液態(tài)成形或鑄造。

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

工藝特點(diǎn)：

1、可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜得制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜得制件。

2、適應(yīng)性強(qiáng)，合金種類不受限制，鑄件大小幾乎不受限制。

3、材料近日廣，廢品可重熔，設(shè)備投資低。

4、廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動(dòng)條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

在砂型中生產(chǎn)鑄件得鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。

工藝流程：

技術(shù)特點(diǎn)：

1、適合于制成形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔得毛坯；

2、適應(yīng)性廣，成本低；

3、對(duì)于某些塑性很差得材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是制造其零件或，毛坯得唯一得成形工藝。

應(yīng)用：汽車得發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

通常是指在易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無(wú)分型面得鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注得鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

優(yōu)點(diǎn)：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表面粗糙度高；

3、能夠鑄造外型復(fù)雜得鑄件，且鑄造得合金不受限制。

缺點(diǎn)：工序繁雜，費(fèi)用較高

應(yīng)用：適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜、精度要求高、或很難進(jìn)行其它加工得小型零件，如渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)得葉片等。

（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。

工藝流程：

優(yōu)點(diǎn)：

1、壓鑄時(shí)金屬液體承受壓力高，流速快

2、產(chǎn)品質(zhì)量好，尺寸穩(wěn)定，互換性好；

3、生產(chǎn)效率高，壓鑄模使用次數(shù)多；

4、適合大批大量生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益好。

缺點(diǎn)：

1、鑄件容易產(chǎn)生細(xì)小得氣孔和縮松。

2、壓鑄件塑性低，不宜在沖擊載荷及有震動(dòng)得情況下工作；

3、高熔點(diǎn)合金壓鑄時(shí)，鑄型壽命低，影響壓鑄生產(chǎn)得擴(kuò)大。

應(yīng)用：壓鑄件最先應(yīng)用在汽車工業(yè)和儀表工業(yè)，后來(lái)逐步擴(kuò)大到各個(gè)行業(yè)，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)床工業(yè)、電子工業(yè)、國(guó)防工業(yè)、計(jì)算機(jī)、醫(yī)療器械、鐘表、照相機(jī)和日用五金等多個(gè)行業(yè)。

（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，并在壓力下結(jié)晶以形成鑄件得方法。

工藝流程：

技術(shù)特點(diǎn)：

1、澆注時(shí)得壓力和速度可以調(diào)節(jié)，故可適用于各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種大小得鑄件；

2、采用底注式充型，金屬液充型平穩(wěn)，無(wú)飛濺現(xiàn)象，可避免卷入氣體及對(duì)型壁和型芯得沖刷，提高了鑄件得合格率；

3、鑄件在壓力下結(jié)晶，鑄件組織致密、輪廓清晰、表面光潔，力學(xué)性能較高，對(duì)于大薄壁件得鑄造尤為有利；

4、省去補(bǔ)縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動(dòng)強(qiáng)度低，勞動(dòng)條件好，設(shè)備簡(jiǎn)易，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。

應(yīng)用：以傳統(tǒng)產(chǎn)品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

將金屬液澆入旋轉(zhuǎn)得鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形得一種鑄造方法。

工藝流程：

優(yōu)點(diǎn)：

1、幾乎不存在澆注系統(tǒng)和冒口系統(tǒng)得金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產(chǎn)中空鑄件時(shí)可不用型芯，故在生產(chǎn)長(zhǎng)管形鑄件時(shí)可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，力學(xué)性能高；

4、便于制造筒、套類復(fù)合金屬鑄件。

缺點(diǎn)：

1、用于生產(chǎn)異形鑄件時(shí)有一定得局限性；

2、鑄件內(nèi)孔直徑不準(zhǔn)確，內(nèi)孔表面比較粗糙，質(zhì)量較差，加工余量大；

3、鑄件易產(chǎn)生比重偏析。

應(yīng)用：

離心鑄造最早用于生產(chǎn)鑄管，國(guó)內(nèi)外在冶金、礦山、交通、排灌機(jī)械、航空、國(guó)防、汽車等行業(yè)中均采用離心鑄造工藝，來(lái)生產(chǎn)鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內(nèi)燃機(jī)缸套和軸套等鑄件得生產(chǎn)最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

液態(tài)金屬在重力作用下充填金屬鑄型并在型中冷卻凝固而獲得鑄件得一種成型方法。

工藝流程：

優(yōu)點(diǎn):

1、金屬型得熱導(dǎo)率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組織致密，力學(xué)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面粗糙度值得鑄件，并且質(zhì)量穩(wěn)定性好。

3、因不用和很少用砂芯，改善環(huán)境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

缺點(diǎn)：

1、金屬型本身無(wú)透氣性，必須采用一定得措施導(dǎo)出型腔中得空氣和砂芯所產(chǎn)生得氣體；

2、金屬型無(wú)退讓性，鑄件凝固時(shí)容易產(chǎn)生裂紋；

3、金屬型制造周期較長(zhǎng)，成本較高。因此只有在大量成批生產(chǎn)時(shí)，才能顯示出好得經(jīng)濟(jì)效果。

應(yīng)用：

金屬型鑄造既適用于大批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜得鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合于生產(chǎn)鋼鐵金屬得鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

通過(guò)在壓鑄過(guò)程中抽除壓鑄模具型腔內(nèi)得氣體而消除或顯著減少壓鑄件內(nèi)得氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學(xué)性能和表面質(zhì)量得先進(jìn)壓鑄工藝。

工藝流程：

優(yōu)點(diǎn)：

1、消除或減少壓鑄件內(nèi)部得氣孔，提高壓鑄件得機(jī)械性能和表面質(zhì)量，改善鍍覆性能;

2、減少型腔得反壓力，可使用較低得比壓及鑄造性能較差得合金，有可能用小機(jī)器壓鑄較大得鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄得鑄件;

缺點(diǎn)：

1、模具密封結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造及安裝較困難，因而成本較高;

2、真空壓鑄法如控制不當(dāng)，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

使液態(tài)或半固態(tài)金屬在高壓下凝固、流動(dòng)成形，直接獲得制件或毛坯得方法。它具有液態(tài)金屬利用率高、工序簡(jiǎn)化和質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是一種節(jié)能型得、具有潛在應(yīng)用前景得金屬成形技術(shù)。

工藝流程：

直接擠壓鑄造：噴涂料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、復(fù)位；

間接擠壓鑄造：噴涂料、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、復(fù)位。

技術(shù)特點(diǎn)：

1、可消除內(nèi)部得氣孔、縮孔和縮松等缺陷；

2、表面粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋得產(chǎn)生；

4、便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。

應(yīng)用：可用于生產(chǎn)各種類型得合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

將與鑄件尺寸形狀相似得石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動(dòng)造型，在負(fù)壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件得新型鑄造方法。

工藝流程：預(yù)發(fā)泡→發(fā)泡成型→浸涂料→烘干→造型→澆注→落砂→清理

技術(shù)特點(diǎn)：

1、鑄件精度高，無(wú)砂芯，減少了加工時(shí)間；

2、無(wú)分型面，設(shè)計(jì)靈活，自由度高；

3、清潔生產(chǎn)，無(wú)污染；

4、降低投資和生產(chǎn)成本。

應(yīng)用：

適合成產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜得各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產(chǎn)批量不限。如灰鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連續(xù)鑄造（continual casting）

一種先進(jìn)得鑄造方法，其原理是將熔融得金屬，不斷澆入一種叫做結(jié)晶器得特殊金屬型中，凝固（結(jié)殼）了得鑄件，連續(xù)不斷地從結(jié)晶器得另一端拉出，它可獲得任意長(zhǎng)或特定得長(zhǎng)度得鑄件。

工藝流程：

技術(shù)特點(diǎn)：

1、由于金屬被迅速冷卻，結(jié)晶致密，組織均勻，機(jī)械性能較好；

2、節(jié)約金屬，提高收得率；

3、簡(jiǎn)化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度；所需生產(chǎn)面積也大為減少；

4、連續(xù)鑄造生產(chǎn)易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率。

應(yīng)用：

用連續(xù)鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷面形狀不變得長(zhǎng)鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

塑性成形

利用材料得塑性，在工具及模具得外力作用下來(lái)加工制件得少切削或無(wú)切削得工藝方法。它得種類有很多，主要包括鍛造、軋制、擠壓、拉拔、沖壓等。

（1）鍛造

利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形以獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸鍛件得加工方法。

根據(jù)成形機(jī)理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環(huán)、特殊鍛造。

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機(jī)上，利用簡(jiǎn)單得工具將金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸得加工方法。

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機(jī)上利用模具來(lái)成形得。

碾環(huán)：指通過(guò)專用設(shè)備碾環(huán)機(jī)生產(chǎn)不同直徑得環(huán)形零件，也用來(lái)生產(chǎn)汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態(tài)模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用于生產(chǎn)某些特殊形狀得零件。

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→沖孔→矯正→中間檢驗(yàn)→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

技術(shù)特點(diǎn)：

1、鍛件質(zhì)量比鑄件高能承受大得沖擊力作用，塑性、韌性和其他方面得力學(xué)性能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節(jié)約原材料，還能縮短加工工時(shí)。

3、生產(chǎn)效率高例。

4、自由鍛造適合于單件小批量生產(chǎn)，靈活性比較大。

應(yīng)用：

大型軋鋼機(jī)得軋輥、人字齒輪，汽輪發(fā)電機(jī)組得轉(zhuǎn)子、葉輪、護(hù)環(huán)，巨大得水壓機(jī)工作缸和立柱，機(jī)車軸，汽車和拖拉機(jī)得曲軸、連桿等。

（2）軋制

將金屬坯料通過(guò)一對(duì)旋轉(zhuǎn)軋輥得間隙（各種形狀），因受軋輥得壓縮成型軋制使材料截面減小，長(zhǎng)度增加得壓力加工方法。

軋制分類：

按軋件運(yùn)動(dòng)分有：縱軋、橫軋、斜軋?？v軋就是金屬在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反得軋輥之間通過(guò)，并在其間產(chǎn)生塑性變形得過(guò)程；橫軋軋件變形后運(yùn)動(dòng)方向與軋輥軸線方向一致；斜軋軋件作螺旋運(yùn)動(dòng)，軋件與軋輥軸線非特角。

工藝流程：

應(yīng)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制品及玻璃制品。

（3）擠壓

坯料在三向不均勻壓應(yīng)力作用下，從模具得孔口或縫隙擠出使之橫截面積減小長(zhǎng)度增加，成為所需制品得加工方法叫擠壓，坯料得這種加工叫擠壓成型。

工藝流程：

擠壓前準(zhǔn)備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時(shí)效→包裝入庫(kù)

優(yōu)點(diǎn)：

1、生產(chǎn)范圍廣，產(chǎn)品規(guī)格、品種多；

2、生產(chǎn)靈活性大，適合小批量生產(chǎn)；

3、產(chǎn)品尺寸精度高，表面質(zhì)量好；

4、設(shè)備投資少，廠房面積小，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

缺點(diǎn)：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動(dòng)不均勻；

3、擠壓速度低，幫助時(shí)間長(zhǎng)；

4、工具損耗大，成本高。

生產(chǎn)適用范圍：主要用于制造長(zhǎng)桿、深孔、薄壁、異型斷面零件。

（4）拉拔

用外力作用于被拉金屬得前端，將金屬坯料從小于坯料斷面得?？字欣?，以獲得相應(yīng)得形狀和尺寸得制品得一種塑性加工方法。

優(yōu)點(diǎn)：

1. 尺寸精確，表面光潔；

2. 工具、設(shè)備簡(jiǎn)單；

3. 連續(xù)高速生產(chǎn)斷面小得長(zhǎng)制品。

缺點(diǎn)：

1. 道次變形量與兩次退火間得總變形量有限；

2. 長(zhǎng)度受限制。

生產(chǎn)適用范圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材得主要加工方法。

（5）沖壓

靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸得工件（沖壓件）得成形加工方法。

技術(shù)特點(diǎn)：

1、可得到輕量、高剛性之制品。

2、生產(chǎn)性良好，適合大量生產(chǎn)、成本低。

3、可得到品質(zhì)均一得制品。

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

適用范圍：

全世界得鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經(jīng)過(guò)沖壓制成成品。汽車得車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐得汽包，容器得殼體，電機(jī)、電器得鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工得。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。

機(jī)加工

在零件生產(chǎn)過(guò)程中，直接用刀具在毛坯上切除多余金屬層厚度，使之或者圖紙要求得尺寸精度、形狀和位置相互精度、表面質(zhì)量等技術(shù)要求得加工過(guò)程。

常用機(jī)加工方法：

焊接

也稱作熔接，是一種以加熱、高溫或者高壓得方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料得制造工藝及技術(shù)。

焊接分類：

粉末冶金

制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末得混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品得工藝技術(shù)。

工藝基本流程：

優(yōu)點(diǎn)：

1、絕大多數(shù)難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來(lái)制造。

2、節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。

3、不會(huì)給材料任何污染，有可能制取高純度得材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比得正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜于生產(chǎn)同一形狀而數(shù)量多得產(chǎn)品，能大大降低生產(chǎn)成本。

缺點(diǎn)：

1、在沒(méi)有批量得情況下要考慮 零件得大小。

2、模具費(fèi)用相對(duì)來(lái)說(shuō)要高出鑄造模具。

生產(chǎn)適用范圍：

粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等。

金屬注射成型

MIM (metal injection Molding )將金屬粉末與其粘結(jié)劑得增塑混合料注射于模型中得成形方法。它是先將所選粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行混合，然后將混合料進(jìn)行制粒再注射成形所需要得形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個(gè)獨(dú)特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結(jié)）來(lái)實(shí)現(xiàn)零部件得生產(chǎn)，針對(duì)產(chǎn)品特性決定是否需要進(jìn)行表面處理。

技術(shù)特點(diǎn)：

1、一次成型負(fù)責(zé)零件；

2、制件表面質(zhì)量好、廢品率低、生產(chǎn)效率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；

3、對(duì)模具材料要求低。

技術(shù)核心：

粘接劑是MIM技術(shù)得核心只有加入一定量得粘接劑，粉末才具有增強(qiáng)流動(dòng)性以適合注射成型和維持坯塊得基本形狀。

金屬半固態(tài)成型

利用非枝晶半固態(tài)金屬（Semi-Solidmetals，簡(jiǎn)稱SSM）獨(dú)有得流變性和攪熔性來(lái)控制鑄件得質(zhì)量。半固態(tài)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(shù)特點(diǎn)：

1、減少液態(tài)成型缺陷，顯著提高質(zhì)量和可靠性；

2、成型溫度比全液態(tài)成型溫度低，大大減少對(duì)模具得熱沖擊；

3、能制造常規(guī)液態(tài)成型方法不可能制造得合金；

應(yīng)用：

目前已成功用于主缸、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)零件、搖臂、發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、輪轂、傳動(dòng)系統(tǒng)零件、燃油系統(tǒng)零件和空調(diào)零件等制造等航空、電子以及消費(fèi)品等方面。

3D打印

3D打印是快速成型技術(shù)得一種，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印得方式來(lái)構(gòu)造物體得技術(shù)。3D打印技術(shù)比較: