金屬型鑄造工藝的詳細介紹

根據金屬型鑄造工藝的一些特點，為了保證鑄件質量，簡化金屬型結構，充分發揮它的技術經濟效益，首先必須對鑄件的結構進行分析，并制訂合理的鑄件工藝。

一、鑄件結構的工藝性分析

    金屬型鑄造結構工藝性的好壞，是保證鑄件質量，發揮金屬型鑄造優點的先決條件。合理的鑄造構應遵循下列原則：

    1）鑄造結構不應阻礙出型，防礙收縮；2）厚差不能太大，以免造成各部分溫差懸殊，從而引起鑄件縮裂和縮松；3）限制金屬型鑄件的最小壁厚。

    另外，對鑄件非加工面的精度和光潔度應要求適當。

二 、鑄件在金屬型中的澆注位置

    鑄件的澆注位置直接關系到型芯和分型面的數量、液體金屬的導入位置，冒口的補縮效果，排氣的通暢程度以及金屬型的復雜程度等。選擇澆注位置的原則如下：

1．保證金屬液在充型時流功平穩，排氣方便，避免液流卷氣和金屬被氧化；

2. 有利于順序凝固，補縮良好，以保證獲得組織致密的鑄件；

3．型芯數目應盡量減少，安放方便、穩定、而且易于出型；

4．有利于金屬型結構簡化，鑄件出型方便等。

三、 鑄性分型面的選擇

    分型面形式一般有垂直、水平和綜合分類（垂直、水平混合分型或曲面分型）三種。選擇分型面的原則如下：

1．為簡化金屬型結構，提高稿件精度，對形狀教簡單的鑄件**都布置在半型內，或大部分布置在半型內；

2．分型面數目應盡量少，保證鑄件外形美觀，鑄件出型和下芯方便；

3．選擇的分型面應保證設置澆冒口方便，金屬充型時流動平穩，有利于型腔里的氣體排出；

4．分型面不得選在加工基準面上；

5，盡量避免曲面分型，減少拆卸件及活決數量。

四、 澆鑄系統設計

    根據金屬型鑄造的某些特點，在設計澆注系統時須注意以下幾點：金屬澆注速度大，超過砂型的約20％。其次，在液體金屬充型時，型腔里的氣體要能順利排除，其流向應盡可能與液流方向一致，順利的將氣體擠向冒口或出氣冒口；此外，應注意使液體金屬在充型時流動平穩，不產生渦流，不沖擊型壁或型芯，更不可產生飛濺。

    金屬型的澆注系統一般分為頂注式、底注式和側注式三類。

1）頂注式，其熱分布較合理，有利于順序凝固，可減少金屬液的消耗，但金屬液流動不平穩，易進法，鑄件高時，易沖擊型膠底部或型芯。若用于澆注鋁合金件，一般只適用于鑄件高度小于100毫米的簡單件；

2）底注式，金屬液流動較平穩，有利于排氣，但溫度分布不合理，不利于鑄件順利凝固；

3）側注式，兼有上述兩者的優點，金屬液流動平穩，便于集渣，排氣等，但金屬液消耗大，澆口清理工作量大。

    金屬型澆注系統的結構與砂型鑄造基本相似，但由于金屬型壁不透氣，導熱能力強，因此要求澆注系統結構，能有利于降低金屬液流速，流動平穩，減少其對型壁的沖刷。除應保證型腔內氣體有充裕的時間排除外，還保證在充型過程中不得產生噴濺。

    當用金屬型澆注黑色金屬時，由于鑄件冷速大，液流的粘度急劇增加，因此多采用封閉式澆口，其各部分截面積比例為：F內：F橫：F直＝1：1.15：1.25

五、 冒口設計

    金屬型鑄造的冒口和砂型鑄造時具有同等的作用：即為補縮、集渣和排氣。它的設計原則也與砂型用冒口相同。由于金屬型冷卻速度大，而冒口又常采用保溫涂料或砂層，因此金屬型的冒口尺寸可比砂型的冒口小。

    金屬型鑄件的工藝參數

    由于金屬型工藝的特點，其鑄件的工藝參數與砂型鑄件略有區別。金屬型鑄件的線收縮率不僅與合金的線收縮有關，還與鑄件結構、鑄件在金屬型中收縮受阻的情況、鑄件出型溫度，金屬型受熱后的膨脹及尺寸變化等因素有關，其取值還要考慮在試澆過程中留有修改尺寸的余地。

    為取出金屬型芯和鑄件，在鑄件的出芯和出型方向應取適當斜度，對各種不同合金鑄件的鑄造斜度參閱有關手冊。

    金屬型鑄件精度一般比砂型鑄件高，所以加工裕量可較小，一般在0.5～4mm之間。

    在確定鑄件工藝參數之后，就可繪制金屬型鑄件工藝圖，該圖與砂型鑄件的工藝圖基本相同。

六、金屬型的設計

    鑄件工藝圖繪制之后，就可進行金屬型設計。設計內容主要包括確定金屬型的結構、尺寸、型芯、排氣系統和頂桿機構等。

對設計的金屬型應力求結構簡單，加工方便，選材合理，安全可靠。.金屬型的結構形式

1、金屬型的結構形式

金屬型的結構取決于鑄件形狀、尺寸大小；分型面數量；合金種類和生產批量等條件。按分型面位置，金屬型結構有以下幾種形式：

1．整體金屬型，鑄型無分型面，結構簡單，但它只適用于形狀簡單，無分型面的鑄件；

2．水平分型金屬型，它適用于薄壁輪狀鑄件。

3．垂直分型金屬型，這類金屬型便于開設澆冒口和排氣系統，開合型方便，容易實現機械化生產；多用于生產簡單的小鑄件；

4．綜合分型金屬型：它由兩個或兩個以上的分型面組成，甚至由活塊組成，一般用于復雜鑄件的生產。操作方便，生產中廣泛采用。

2、 金屬型主體設計

金屬型主體系指構成型腔，用于形成鑄件外形的部分。主體結構與鑄件大小，其在型中的澆注位置，分型面以及合金的種類等有關。在設計時應力求使型腔的尺寸準確；便于開設澆注系統和排氣系統，鑄件出型方便，有足夠的強度和剛度等。

3 、金屬型芯的設計

根據鑄件的復雜情況和合金的種類可采用不同材料的型芯。一般澆注薄壁復雜件或高熔點合金（如銹鋼、鑄鐵）時，多采用砂芯，而在澆注低熔點合金（如鋁、鎂合金）時，大多采用金屬芯。在同一鑄件上也可砂芯和金屬芯并用。

4 、金屬型的排氣

在設計金屬型時就必須有排氣設施，其排氣的方式有以下幾種：

1．利用分型面或型腔零件的組合面的間隙進行排氣。

2．開排氣槽。即在分型面或型腔零件的組合面上，芯座或頂桿表面上做排氣槽。

3．設排氣孔。排氣孔一般開設在金屬型的最高處。

4.排氣塞是金屬型常用的排氣設施

5、 頂出鑄件機構設計

金屬型腔的凹凸部分，對鑄件的收縮會有阻礙，鑄件出型時就會有阻力，必須采用頂出機構，方可將鑄件項出。在設計頂出機構時，須注意下面幾點：防止頂傷鑄件，即防止鑄件被頂變形或在鑄件表面頂出凹坑；防止頂桿卡死，首先是頂桿與頂桿孔的配合間隙要適當。如果間隙過大易鉆入金屬，過小則可能造成卡死的現象。根據經驗**采用D4／dC4級配合。

6、 金屬型的定位、導向及鎖緊機構

    金屬型合型時，要求兩半型定位準確，、一般采用兩種辦法，即定位銷定位和“止口”定位。對于上下分型，而分型面為圓形時，可采用“止口”定位，而對于矩形分型面大多采用定位銷定位。定位銷應設在分型面輪廓之內，當金屬型本身尺寸較大，而自身的重量也較大時，要保證開合型定位方便，可采導向形式。

7、 金屬型材料的選擇

    從金屬型的破壞原因分析可以看到，制造金屬型的材料，應消足下列要求：耐熱性和導熱性好，反復受熱時不變形，不破壞；應具有一定的強度、韌性及耐磨性，機械加工性好。

鑄鐵是金屬型最常用的材料。其加工性能好，價廉，一般工廠均能自制，并且它又耐熱、耐磨，是一種較合適的金屬型材料。只是在要求高時，才使用碳鋼和低合金鋼。

    采用鋁合金制造金屬型，在國外已引起注意，鋁型表面可進行陽極氧化處理，而獲得一層由Al2O3及Al2O3·H2O組成的氧化膜，其熔點和硬度都較高，而且耐熱、耐磨。據報導這種鋁金屬型，如采用水冷措施，它不僅可鑄造鋁件和銅件，同樣也可用來澆注黑色金屬鑄件。

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