주물의 설계, 주조 방안의 작성, 모형(模型)의 작성, 용해 및 주입, 제품으로의 끝손질의 순서로 진행된다. 우선 만들려고 하는 제품에 대하여 싸고도 질이 좋은 것을 주조하는 방법을 생각하여야 한다. 이를 위해서는 주형(鑄型)을 어떻게 설계하여 조합할 것인가가 중요한 문제인데, 원칙적으로는 코어(core:中型)를 가급적 사용하지 않고 되도록 전체를 2분할(二分割)하게 고안한다. 그뿐만 아니라 제품에 기포(氣泡) ·개재물(介在物)의 혼입, 응고시의 부피감소로 인한 균열의 발생, 유동성(流動性) 부족으로 용탕이 구석구석까지 돌아가지 못하여 부분적인 결함 등이 발생하지 않도록 고안되어야 할 것이다. 이를 달성하기 위해서는 그 재료의 주조성에 관한 과거의 자료를 잘 조사하고, 주형 속에서의 각부의 냉각상태, 응고의 진행상태 등을 잘 검토하고 용탕의 주입개소, 최후로 응고시키는 곳, 냉각시키기(chill)나 모가 난 부분의 둥근 정도 등의 필요성을 검토하여야 한다.

또한 매우 큰 주조품은 냉각하여 응고하는 속도도 그만큼 느리기 때문에 주물의 크기는 매우 중요한 인자(因子)이므로 이에 따른 배려가 필요하다. 주조성 중에서도 유동성과 응고시의 수축량이 특히 중요한데, 유동성이 좋지 않을 때에는 주입온도를 올리거나 다른 방법(외력)으로 용탕의 유동성을 향상시킬 것을 고려하여야 한다.

또한 응고수축률은 수축여유라 하여 재료에 따라 차이가 있으므로, 이 여유만큼 모형을 제품보다 크게 설계한다. 모형(模型)에는 나무 ·금속 ·석고 ·플라스틱 등 여러 가지가 있으나, 목제(목형)와 금속제(금형)가 많다. 수축여유는 주철 중에서도 회주철(灰鑄鐵)은 약 1%, 백선주철(白銑鑄鐵)은 2% 정도이다. 주강(鑄鋼)은 보통 2%, 황동은 1.5∼1.8%, 청동은 0.8∼1.6%, 알루미늄합금의 사형주물(砂型鑄物)은 1∼1.5% 정도로 대강 정해져 있다. 더 자세한 것은 합금의 종류에 따라 다르므로 사전에 이 분량만큼 가산(加算)한 주물자를 준비하고 이것을 사용해서 모형을 제작한다.

실용되고 있는 주물자에는 가단주철용(可鍛鑄鐵用)의 7/1,000에서 대형의 주강용인 25/1,000까지 여러 종류가 있으며, 알루미늄합금용에서는 10/1,000∼12/1,000가 사용된다. 또한 모형에는 모형경사라 하여 1/4∼1°정도의 경사를 붙여서 주형으로부터 모형을 빼기 쉽게 한다.

주형의 재료로서는 모래 ·금속 등이 있는데 제품의 제조 개수의 다소, 요구되는 치수정밀도, 제품의 모양 등을 고려하여 적당히 선정한다.

사형주물에는 대별하여 주물사(鑄物砂)에 몇%의 수분을 가하고 굳혀서 사용하는 생사형(生砂型)과, 이것을 가열하여 사용하는 건조형이 있다. 사형주물은 치수정밀도와 표면 등이 좋지 못하나 가장 값싼 주물의 제조법이다. 금형은 제조하려고 하는 제품 개수가 많지 않으면 금형가공비가 커서 채산성이 문제가 되고, 금형에 통기성(通氣性)이 없으므로 응고시에 발생하는 가스를 배출시키는 데 대한 배려가 있어야 한다. 또한 사형과는 달라서 금형을 파괴하여 주물을 주형에서 꺼내는 것이 아니므로, 금형설계에 신중을 기하여야 하지만, 제품은 치수정밀도가 좋고 얻어지는 주물도 결정립이 미세하며 사형주물보다는 강도도 크다. 사형 ·금형 이외의 주형으로는 정밀주조에 사용되는 셸형 ·가스형 등이 있다.

주조시의 용탕 주입방법으로는 중력을 이용하는 것이 보통이나 가압(加壓)하여 금형에 용탕을 주입시키는 다이캐스팅법이 있으며 폭약(爆藥)의 폭발력으로서 더욱더 강력한 압력으로 주입시키는 폭발주조법도 있다. 중력으로 주입하는 사형이나 금형의 주물에 비하면 다이캐스팅법은 능률적으로 외형치수가 정확한 제품을 만들 수 있으나 급랭(急冷) 응고하기 때문에 문제가 있고 또한 금형대금이 비싸므로 동일제품을 다량으로 제조하는 경우에만 유리하다. 그러나 녹는점이 구리(1083℃)보다 높은 금속에 대해서는 금형의 내열성(耐熱性) 등의 문제가 있어서 다이캐스팅은 곤란하다.

주조하기 위해 바탕금속 ·합금원소 등을 녹여 섞으려면 보통 용해로(熔解爐)에서 하고 도가니에 넣는다. 용해로의 가열방식은 희망하는 가열온도에 따라 코크스 ·전기 ·중유 ·아크 등과 유도용해 등의 방법도 있다. 도가니의 재질로서는 흑연이 가장 많이 쓰이며, 용탕과의 반응을 방지하기 위해 라이닝을 한다.


2. 단조

두들기는 온도는 상온(常溫)인 경우도 있으나, 녹는점이 높은 재료에서는 다소 가열해야 할 때가 많다. 일반적으로 그 재료에서 재결정(再結晶)이 진행되는 온도를 경계로 하여 그 이상의 온도에서 단조하는 것을 열간단조(熱間鍛造), 그보다 낮은 온도에서 단조하는 것을 냉간단조(冷間鍛造)라고 한다.

고체재료의 조직을 균일하게 하고, 결정고체(結晶固體)에서는 결정입자의 크기를 작게 하기 위해 해머로 두들기는 조작을 단련(鍛鍊)이라 하고, 해머로 두들기지 않고 공구로 서서히 가압하여 소정의 모양으로 만드는 일을 프레스(press)라고 한다.

작업방법은
① 평탄한 공구 사이에 소재를 놓고 적당히 돌리거나 위치를 바꾸어 두들기면서 바라는 모양의 제품으로 만드는 자유단조(自由鍛造),
② 일정한 모양으로 요각(凹刻)한 금형(金型) 사이에 소재를 끼우고 두들겨서 바라는 모양의 제품을 만드는 형단조(型鍛造)의 두 가지가 대표적이다.

옛날부터 단조는 모루(anvil)라는 밑받침 위에 소재를 놓고, 쇠로 만든 가위 모양의 집게로 소재를 잡고 손에 쥔 해머로 두들기는 방법이 사용되었다. 그러나 오늘날에는 증기해머 등 큰 장치를 사용하여 해머와 받침 사이에 소재를 놓고 두들기는 일이 많다.

자유단조용 공구로는 과거부터 잘 알려진 모루를 비롯하여 스웨이지블럭 ·정반 ·세트해머 ·메(sledge) ·집게(tong) ·탭(tap) 등이 있다. 단조작업에 사용되는 해머에는 자유단조용의 판낙하해머 ·스프링해머 ·벨트해머 ·증기해머 ·압축공기해머 등과, 형단조에 사용하는 드롭해머 ·상충(相衝)해머가 있다. 낙하해머는 하형(下型) 위에 상형(上型)을 낙하시켜서 두들기는 것이고, 상충해머는 상형과 하형을 움직여서 접근시켜 서로를 때리는 것이다. 낙하하는 방법에는 중력(重力)으로 자유롭게 낙하시키는 것과 동력을 이용해서 가속하여 낙하시키는 것, 서로 때리는 것이 있다. 단조용 금형 또는 해머로 사용되는 공구는 어느 정도의 온도하에서 강력한 충격에 견뎌야 하므로 합금강 등이 사용된다.


3. 압연

금속의 소성(塑性)을 이용해서 고온 또는 상온의 금속재료를, 회전하는 2개의 롤 사이로 통과시켜서 여러 가지 형태의 재료, 즉 판(板) ·봉(棒) ·관(管) ·형재(形材) 등으로 가공하는 방법이다.

압연에는 고온으로 하는 열간압연(熱間壓延)과 저온에서 실시하는 냉간압연(冷間壓延)이 있다.
열간압연은 압연동력이 작아도 되고, 큰 변형을 쉽게할 수 있는 장점이 있으며, 단조품(鍛造品)과 같은 성질을 압연재에 줄 수가 있다. 그러나 고온으로 인한 산화에 의해 표면이 깨끗하게 되지 못하며, 치수의 정밀도도 좋지 않고 두께가 얇은 것도 만들 수가 없다.
반면에 냉간압연은 아주 얇은 것도 만들 수 있고, 치수의 정밀도도 좋을 뿐 아니라 표면도 깨끗하게 할 수가 있다.

가공경화(加工硬化)를 이용해서 여러 가지 성질의 제품을 만들 수도 있다. 주로 띠강판[帶鋼板]을 만드는 데 사용되나, 띠강판에서 관 ·형재를 성형하는 데에도 사용된다. 관 등을 직접 냉간압연하기도 한다.


4. 절삭가공

각종 재료를 바이트 등의 절삭공구를 사용해서 가공하여 소정의 치수로 깎는 일을 말한다. 기계가공법의 하나이다.

절삭의 특징은 재료를 깎을 때 필요없는 부분을 칩(chip)으로서 잘라내는 것인데 가공할 때 칩, 즉 파쇄(破碎) 조각이 생긴다. 절삭가공의 방법은 여러 가지가 있으며, 톱으로 목재나 금속을 절단하는 것도 일종의 절삭이며, 기계를 제작하는 데 있어 매우 중요한 위치를 차지하는 공작기계에 의한 가공의 대부분도 절삭이다.

선반에 의한 절삭가공을 비롯하여 그 밖의 공작기계에 의한 절삭, 즉 평삭(平削)·셰이핑(形削)·슬로팅(slotting)·보링·드릴링·브로치(broach)가공·밀링(milling)가공·호브(hob)절삭·리머다듬질·줄다듬질·태핑(tapping) 등 모두 절삭가공이다.

이들 기계가공에 사용되는 공구, 즉 바이트·송곳·끌·줄·브로치·밀링커터·호브 등을 절삭공구라 한다. 또, 이런 절삭공구에 의한 가공뿐만 아니라 숫돌에 의한 연삭가공(硏削加工)도 절삭의 하나이며, 호닝·슈퍼피니싱·초연삭(超硏削) 등이 포함된다. 래핑(lapping)·버프다듬질(buffing)·샌드블래스팅(sand blasting)·액체호닝·텀블러다듬질 등 가공용 미립자를 이용하는 가공도 절삭으로 볼 수 있다.

절삭가공 때 공구의 날끝과 피가공물 사이에 부어 넣어 발열 등에 의한 장애를 방지하고, 가공능률이나 정밀도를 좋게 하며, 공구의 수명을 연장시키기 위해 사용하는 기름을 절삭유(切削油)라고 한다. 동식물유지·광물유 등을 혼합한 것이 사용되며, 불수용성(不水溶性) 절삭유와 물에 유화(乳化)시켜서 사용하는 수용성 절삭유가 있다. 피삭성(被削性)이 나쁜 강재(鋼材)의 기어절삭·나사깎기 작업 등에 사용되는 불수용성 절삭유에는 황·염소·인 등의 첨가제가 광유(鑛油)에 첨가된다.