金属成形工艺全解析，带你了解铸造的多种分类和工艺流程

零件设计里，材料成形方法属于重要内容，制造者们对其格外关心，材料加工进程中，它是关键因素，今儿就领大伙瞧瞧金属成形工艺。

一、铸造

将液态金属，浇注到，与零件形状相适应的，并有该零件尺寸相符的铸型型腔里，等待其冷却凝固，借此来获得毛坯，或者得到零件的生产方法，一般被叫做金属液态成形，或者称作铸造。

工艺流程：液体金属→充型→凝固收缩→铸件

铸造分类 ：

（1）砂型铸造（sand casting）

砂型铸造，是一种在砂型里生产铸件的铸造办法，钢、铁以及大多数有色合金铸件，都能够借助砂型铸造方法得以获取。

工艺流程：

砂型铸造工艺流程

（2）熔模铸造(investmentcasting)

工艺流程：

熔模铸造工艺流程

（3）压力铸造(die casting)

压铸，是借助高压把金属液迅猛地压进一个精密的金属模具型腔内，金属液在压力的作用之下冷却凝固从而形成铸件。

工艺流程：

（4）低压铸造(low pressure casting)

低压铸造，是一种制作铸件的方法，这种方法是让液体金属，在较低压力的作用下来充填铸型，而这个较低压力的范围是0.02至0.06MPa，并且要在这种压力之下进行结晶，以此来形成铸件。

工艺流程：

（5）离心铸造(centrifugal casting)

离心铸造，是一种铸造方法，它是把金属液浇入旋转着的铸型里，在离心力施加作用的情况下，实现填充铸型，进而凝固成形。

工艺流程：

优点：

其一，接近于不存在那种，关于浇注系统及冒口系统所产生的金属消耗情况，进而提升工艺出品率。

在生产中空铸件之际，能够不使用型芯，所以，于生产长管形铸件之时，可极大程度地改进金属充型能力。

3、铸件致密度高，气孔、夹渣等缺陷少，力学性能高；

4、便于制造筒、套类复合金属铸件。

缺点：

1、用于生产异形铸件时有一定的局限性；

2、铸件的内孔直径存在不准确的情况，内孔的表面呈现出比较粗糙的状况，其质量相对较差，加工余量较大。

3、铸件易产生比重偏析。

应用：

较早时候被用于铸管生产的离心铸造，在国内外的冶金行业、矿山行业、交通行业、排灌机械行业、航空领域、国防范畴以及汽车行业等，都运用离心铸造工艺去生产钢铸件、铁铸件以及非铁碳合金铸件。里面离心铸铁管、内燃机缸套以及轴套等铸件的生产是最为常见的。

（6）金属型铸造(gravity die casting)

金属型铸造，是一种成型方法，这种方法是指，液态金属在重力作用之下，进行充填金属铸型的操作，并且在型中冷却凝固，进而获得铸件。

工艺流程：

优点:

1、金属型具备热导率大的特性，其热容量也大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能相较于砂型铸件高大约15%。

2、铸件能获得较高的尺寸精度还有较低的表面粗糙度值，而且其质量稳定性良好。

第一，因不用砂芯，第二，因很少用砂芯，第三，能改善环境，第四，可减少粉尘，第五，能减少有害气体，第六，会降低劳动强度。

缺点：

1、金属型自身不存在透气性，一定要运用一定的举措去导出型腔之中的空气以及砂芯所产生的气体。

2、金属型无退让性，铸件凝固时容易产生裂纹；

3、金属型制造的周期时间比较长，所需要的成本相对较高。所以只有当处于大量成批进行生产的状况下，才能够将良好的经济效果展现出来。

应用：

大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件，金属型铸造合适，生产钢铁金属的铸件、铸锭等，它也适宜。

（7）真空压铸(vacuumdie casting)

真空铸造是一种先进的压铸工艺，在压铸工艺流程里，它会抽除压铸模具型腔内的气体，以此来消除或者显著减少压铸件里头的气孔以及溶解气体，进而提高压铸件的力学性能还有表面质量。

工艺流程：

优点：

去除或者削减压铸件里面的气孔，提升压铸件的机械性能以及表面质量，改良镀覆性能。

2、能够减少型腔的反压力，能够使用较低的比压，能够使用铸造性能较差的合金，有可能凭借小机器压铸较大的铸件。

3、改善了充填条件，可压铸较薄的铸件;

缺点：

1、模具密封结构复杂，制造及安装较困难，因而成本较高;

2、 真空压铸法如控制不当，效果就不是很显著。

括号八，挤压铸造，英文是squeezing die casting。

挤压铸造，是一种方法，这种方法能让液态或者半固态金属，在高压的状况下凝固、实现流动成形进而直接获取制件或者毛坯。它具备液态金属利用率高、展现工序简化以及质量稳定等优点，是一种金属成形技术，这种技术节能，并且具有潜在应用前景。

工艺流程：

直接进行挤压铸造时，要先喷涂料，接着浇合金，然后合模，随后加压，之后保压，再之后泄压，然后分模，接着毛坯脱模，最后复位。

间接挤压铸造是这样的过程，先是要进行喷涂料，然后合模，接着给料，之后充型，再进行加压，随后保压，保压结束后泄压，之后分模，进入毛坯脱模环节，最后复位。

技术特点：

1、可消除内部的气孔、缩孔和缩松等缺陷；

2、表面粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止铸造裂纹的产生；

便于达成机械化，便于达成自动化。（关注“机械工程师”，绝对会让您收获颇多）

其应用范围涵盖了生产各类合金，其中包括铝合金，还有锌合金，也有铜合金，甚至包含球墨铸铁等，作为其应用方向。

（9）消失模铸造（Lost foam casting ）

有一种新型铸造方法叫消失模铸造，它也被叫做实型铸造，这种方法是先把跟铸件尺寸形状相似的石蜡或者泡沫模型粘结在一起构成模型簇，接着给它刷涂耐火涂料，再进行烘干，之后把它埋在干石英砂里振动造型，随后在负压的状况下浇注，使得模型气化，让液体金属占据模型原本的位置，最后凝固冷却以后就形成了铸件。

技术特点：

1、铸件精度高，无砂芯，减少了加工时间；

2、无分型面，设计灵活，自由度高；

3、清洁生产，无污染；

4、降低投资和生产成本。

应用：

适合制造品类繁杂、结构多样、尺寸差异较大且具备一定精密程度的各类铸件，合金的具体种类不受限制，生产的批量同样没有约束，像是由灰铸铁材料制成的发动机箱体，还有采用高锰钢制作的弯管等。

（10）连续铸造（continual casting）

连续铸造，是一种先进的铸造方法，其原理在于，将熔融的金属，持续浇入一种被称作结晶器的特殊金属型里，凝固（结壳）了的铸件，不间断地从结晶器的另一端被拉出，它能够获得任意长的或者特定长度的铸件，工艺流程：

技术特点：

1、由于金属被迅速冷却，结晶致密，组织均匀，机械性能较好；

2、节约金属，提高收得率；

3、工序被简化了，造型以及其它工序被免除了，所以劳动强度被减轻了，所需的生产面积也大量减少了。

4、连续铸造生产易于实现机械化和自动化，提高生产效率。

应用：

浇注钢、铁、铜合金、铝合金、镁合金等断面形状不变的长铸件，利用连续铸造法完成塑造，这些长铸件包括铸锭，板坯，棒坯，管子等。

二、塑性成型

塑性成型，是一种工艺方法，此方法借助材料具有的塑性，在工具以及模具的外力产生作用的情况下，对制件展开加工，属于少切削或者无切削的范畴。它具备的种类繁复多样，主要涵盖锻造、轧制、挤压、拉拔、冲压等等。

（1）锻造

锻造，是一种借助锻压机械，向金属坯料施加压力的方式，进而使其产生塑性变形，并借此获得具备一定机械性能、一定形状以及一定尺寸锻件的加工办法。

根据成形机理，锻造可分为自由锻、模锻、碾环、特殊锻造。

自由锻造，通常是在锤锻之上，或者是在水压机之上，借助简单的工具，把金属锭，或是块料，锤制成所需要的形状，以及尺寸的一种加工方法。

模锻：是在模锻锤或者热模锻压力机上利用模具来成形的。

碾环，是指借助专用设备碾环机，去生产具备不同直径的环形零件，同时，它还被用于生产诸如汽车轮毂、火车车轮这类轮形零件。

有特种锻造，它涵盖辊锻，楔横轧，径向锻造，液态模锻等锻造方式，这些锻造方式，都颇为适用于生产某些具备特殊形状的零件。

工艺流程为，将锻坯进行加热，之后通过辊锻来备坯，再进行模锻使其成形，接着实施切边操作，随后进行冲孔，然后开展矫正工作，进行中间检验，对锻件进行热处理，接着清理，再一次进行矫正，最后进行检查。

技术特点：

锻件质量相较于铸件更高，能够承受较大冲击力作用，塑性比铸件高，韧性比铸件高，其他方面的力学性能也比铸件高，甚至比轧件高。

2、节约原材料，还能缩短加工工时。

3、生产效率高例。

4、自由锻造适合于单件小批量生产，灵活性比较大。

应用：

大型轧钢机有的轧辊，还有人字齿轮，汽轮发电机组存在的转子，以及叶轮，还有护环，有巨大的水压机工作缸，另外还有立柱，有机车轴，汽车具备的曲轴，以及拖拉机的连杆等。

（2）轧制

轧制，是一种压力加工方法，它要把金属坯料经由一对旋转轧辊的间隙，这间隙是有各种形状的，金属坯料在这个过程中，因为受到轧辊的压缩成型轧制，从而使得材料的截面减小，并且长度增加。

轧制分类：

按轧件运动分有：纵轧、横轧、斜轧。

纵轧，是这样一种过程，金属在两个旋转方向相反的轧辊之间通过，并且在这两个轧辊之间产生塑性变形。（关注“机械工程师”，绝对让您受益匪浅）

横轧：轧件变形后运动方向与轧辊轴线方向一致。

斜轧：轧件作螺旋运动，轧件与轧辊轴线非特角。

工艺流程：

应用：

其主要应用于金属材料的型材，也用于金属材料的板，还用于金属材料的管材等，并且也用在一些非金属材料上，像是塑料制品以及玻璃制品。

（3）挤压

是这样的一种加工方法被称作挤压，即坯料于三向不均匀压应力的作用之下，从模具的孔口或者缝隙处被挤出致使横截面积缩小、长度增大从而成为所需制品的挤压成型，坯料的这种加工就被叫做挤压成型这一加工方式叫挤压。

工艺流程：

进行挤压之前要做好准备，接着对铸棒实施加热，接下来开展挤压操作，之后进行拉伸扭拧校直，再要进行锯切，也就是定好尺寸，然后进行取样检查，随后开启人工时效处理，最后包装好入库。

优点：

1、生产范围广，产品规格、品种多；

2、生产灵活性大，适合小批量生产；

3、产品尺寸精度高，表面质量好；

4、设备投资少，厂房面积小，易实现自动化生产。

缺点：

1、几何废料损失大；

2、金属流动不均匀；

3、挤压速度低，辅助时间长；

4、工具损耗大，成本高。

生产适用范围：主要用于制造长杆、深孔、薄壁、异型断面零件。

（4）拉拔

外部力量施加于待拉金属前端，金属坯料经由小于自身断面的模孔被拉出，从而得到具备相应形状与尺寸的制品，这属于一种塑性加工办法，称作拉拔。

优点：

1. 尺寸精确，表面光洁；

2. 工具、设备简单；

3. 连续高速生产断面小的长制品。

缺点：

1. 道次变形量与两次退火间的总变形量有限；

2. 长度受限制。

（5）冲压

冲压，是借助压力机以及模具，针对板材、带材、管材以及型材等施以外力，这样能让其产生塑性变形或者分离，进而获取所需形状以及尺寸的工件，也就是冲压件的一种成形加工方法。

技术特点：

1、可得到轻量、高刚性之制品。

2、生产性良好，适合大量生产、成本低。

3、可得到品质均一的制品。，

4、材料利用率高、剪切性及回收性良好 。

适用范围：

在全世界范围之内所有的钢材当中，占据比例为百分之六十至百分之七十的是板材，在这些板材里，其中的大多数都要经过冲压这一工序才能够制成成品。汽车的车身，还有其底盘，以及油箱部分，散热器片部分，锅炉的汽包部分，容器的壳体部分，电机、电器所用到的铁芯硅钢片等这些都是通过冲压加工而成的。仪器仪表这类产品当中，家用电器这类产品当中，自行车这类产品当中，办公机械这类产品当中，生活器皿这类产品当中，都存在着数量众多的冲压件。

三、机械加工成型

机加工，是在零件生产进程之中，直接借助刀具在毛坯之上，切除多余的那一层金属厚度，进而达成或者符合图纸所要求的那些尺寸精度，以及形状和位置相互之间的精度，还有表面质量等一系列技术要求的一种加工过程。

常用机加工方法：

四、焊接成型

焊接，也被称作熔接，镕接，它是一种制造工艺及技术，这种工艺及技术是以加热、高温或者高压的方式，来接合金属或其他热塑性材料，比如说塑料。

焊接分类：

五、粉末冶金成型

粉末冶金，是一种工艺技术，可以制取金属，也可以用金属粉末，或者是金属粉末与非金属粉末的混合物当作原料，经过成形这一过程，再经过烧结，进而制造金属材料、复合材料以及各种类型制品。

工艺基本流程：

优点：

只能用粉末冶金方法来制造的是，绝大多数难熔金属及其化合物，还有假合金以及多孔材料。

2、节约金属，降低产品成本。

3、不会给材料任何污染，有可能制取高纯度的材料。

4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。

5、粉末冶金适合用来制造形状相同且数量众多的产品，如此一来能够大幅度地削减生产成本。

缺点：

1、在没有批量的情况下要考虑 零件的大小。

2、模具费用相对来说要高出铸造模具。

生产适用范围：

粉末冶金技术能够直接制作出呈多孔状的，或者是半致密状态的，又或者是全致密状态的材料以及制品，像是含有油的轴承，还有齿轮，以及凸轮，和导杆，另外还有刀具等等。

六、金属注射成型

MIM，也就是金属注射成形的简称，这种方法是把金属粉末跟其粘结剂的增塑混合料注射到模型里，它的过程是先选取粉末跟粘结剂混合，接着对混合料制粒，之后注射成所需要的形状。

MIM工艺流程：

MIM流程实现零部件生产，要分为四个独特加工步骤，即混合、成型、脱脂以及烧结，针对产品特性，来决定是否需要进行表面处理。

技术特点：

1、一次成型负责零件；

2、制件表面质量好、废品率低、生产效率高、易于实现自动化；

3、对模具材料要求低。

技术核心：

参与MIM技术核心构成的粘接剂，只有使其加入特定数量，粉末方能因此具备增强后的流动性，进而适宜用于注射成型，并且能够维持坯块的基础形状。

七、金属半固态成型

半固态成型，是通过利用非枝晶半固态金属，也就是Semi-SolidMetals，简称为SSM，所具备的独特流变性，以及搅熔性，以此来控制铸件的质量。

半固态成型可分为流变成型和触变成型。

(1)流变成型（Rheoforming）

技术特点：

1、减少液态成型缺陷，显著提高质量和可靠性；

2、成型温度比全液态成型温度低，大大减少对模具的热冲击；

3、能制造常规液态成型方法不可能制造的合金；

应用：

现下，已然成功运用于主缸制造，用于转向系统零件制造，用于摇臂制造，用于发动机活塞制造，用于轮毂制造，用于传动系统零件制造，用于燃油系统零件制造，用于空调零件制造等，在航空等方面得以应用，在电子等方面得以应用，在消费品等方面得以应用。

八、3D打印成型

3D打印，属于快速成型技术里的一种，它是以数字模型文件作为基础，运用粉末状金属或者塑料等能够粘合的材料，借助逐层打印的方式去构造物体的技术。

3D打印技术比较: