金屬型鑄造
將液體金屬澆入金屬鑄型的方法
金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬製成，可以反覆使用多次（幾百次到幾千次）。金屬型鑄造目前所能生產的鑄件，在重量和形狀方面還有一定的限制，如對黑色金屬只能是形狀簡單的鑄件；鑄件的重量不可太大；壁厚也有限制，較小的鑄件壁厚無法鑄出。金屬型鑄造與砂型鑄造比較：在技術上與經濟上有許多優點，金屬型鑄造的生產效率高；使鑄件產生缺陷的原因減少；工序簡單，易實現機械化和自動化。但但也有不足之處。如金屬型製造成本高、金屬型不透氣，而且無退讓性，易造成鑄件澆不足、開裂或鑄鐵件白口等缺陷;
金屬型鑄造
金屬型的預熱方法有：
（1）用噴燈或煤氣火焰預熱；（2）採用電阻加熱器；（3）採用烘箱加熱，其優點是溫度均勻，但只適用於小件的金屬型；（4）先將金屬型放在爐上烘烤，然後澆注液體金屬將金屬型燙熱。這種方法，只適用於小型鑄型，因它要浪費一些金屬液，也會降低鑄型壽命。
二、金屬型的澆注
金屬型的澆注溫度，一般比砂型鑄造時高。可根據合金種類、如化學成分、鑄件大小和壁厚，通過試驗確定。下表中數據可供參考。
各種合金的澆注溫度
合金種類 澆注溫度℃ 合金種類 澆注溫度℃
鋁錫合金 350～450 黃銅 900～950
鋁合金 680～740 鋁青銅 1150～1300
鎂合金 715～740 鑄鐵 1300～1370
由於金屬型的激冷和不透氣，澆注速度應做到先慢，后快，再慢。在澆注過程中應盡量保證液流平穩。
三、鑄件的出型和抽芯時間
如果金屬型芯在鑄件中停留的時間愈長，由於鑄件收縮產生的抱緊型芯的力就愈大，因此需要的抽芯力也愈大。金屬型芯在鏡件中最適宜的停留時間，是當鑄件冷卻到塑性變形溫度範圍，並有足夠的強度時，這時是抽芯最好的時機。鑄件在金屬型中停留的時間過長，型壁溫度升高，需要更多的冷卻時間，也會降低金屬型的生產率。
最合適的拔芯與鑄件出型時間，一般用試驗方法確定。
四、金屬型工作溫度的調節
要保證金屬型鑄件的質量穩定，生產正常，首先要使金屬型在生產過程中溫度變化恆定。所以每澆一次，就需要將金屬型打開，停放一段時間，待冷至規定溫度時再澆。如靠自然冷卻，需要時間較長，會降低生產率，因此常用強製冷卻的方法。冷卻的方式一般有以下幾種：
（1）風冷：即在金屬型外圍吹風冷卻，強化對流散熱。風冷方式的金屬型，雖然結構簡單，容易製造，成本低，但冷卻效果不十分理想。
（2）間接水冷：在金屬型背面或某一局部，鑲鑄水套，其冷卻效果比風冷好，適於澆注銅件或可鍛鑄鐵件。但對澆注薄壁灰鐵鑄件或球鐵鑄件，激烈冷卻，會增加鑄件的缺陷。
（3）直接水冷：在金屬型的背面或局部直接制出水套，在水套內通水進行冷卻，這主要用於澆注鋼件或其它合金鑄件，鑄型要求強烈冷卻的部位。因其成本較高，只適用於大批量生產。
如果鑄件壁厚薄懸殊，在採用金屬型生產時，也常在金屬型的一部分採用加溫，另一部分採用冷卻的方法來調節型壁的溫度分佈。
五、金屬型的塗料
在金屬型鑄造過程中，常需在金屬型的工作表面噴刷塗料。塗料的作用是：調節鑄件的冷卻速度；保護金屬型，防止高溫金屬液對型壁的沖蝕和熱擊；利用塗料層蓄氣排氣。
根據不同合金，塗料可能有多種配方，塗料基本由三類物質組成：1．粉狀耐火材料（如氧化鋅，滑石粉，鋯砂粉、硅藻土粉等）；2．粘結劑（常用水玻璃，糖漿或紙漿廢液等）；3．溶劑（水）。具體配方可參考有關手冊。
塗料應符合下列技術要求：要有一定粘度，便於噴塗，在金屬型表面上能形成均勻的薄層；塗料干后不發生龜裂或脫落，且易於清除；具有高的耐火度；高溫時不會產生大量氣體；不與合金髮生化學反應（特殊要求者除外）等。
六、復砂金屬型(鐵模復砂)
塗料雖然可以降低鑄件在金屬型中的冷卻速度，但採用刷塗料的金屬型生產球墨鑄鐵件（例如曲軸），仍有一定困難，因為鑄件的冷速仍然過大，鑄件易出現白口。若採用砂型，鑄件冷速雖低，但在熱節處又易產生縮松或縮孔，在金屬型表面復以4－8mm的砂層，就能鑄出滿意的球墨鑄鐵件。
復砂層有效地調節了鑄件的冷卻速度，一方面使鑄鐵體不出白口，另一方面又使冷速大於砂型鑄造。金屬型無潰散性，但很薄的復砂卻能適當減少鑄件的收縮阻力。此外金屬型具有良好的剛性，有效地限制球鐵石墨化膨脹，實現了無冒口鑄造，消除疏鬆，提高了鑄件的緻密度。如金屬型的復砂層為樹脂砂，一般可用射砂工藝復砂，金屬型的溫度要求在180～200℃之間。復砂金屬型可用於生產球鐵，灰鐵或鑄鋼件，其技術效果顯著。
七、金屬型的壽命
提高金屬型壽命的途徑為：
1．選用導熱係數大，熱膨脹係數小，而且強度較高的材料製造金屬型；
2．合理的塗料工藝，嚴格遵守工藝規範；
3．金屬型結構合理，製造毛坯過程中應注意消除殘餘應力；
4．金屬型材料的晶粒要細小。
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，並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，妨礙收縮；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係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複雜程度等。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. 有利於順序凝固，補縮良好，以保證獲得組織緻密的鑄件；
3．型芯數目應盡量減少，安放方便、穩定、而且易於出型；
4．有利於金屬型結構簡化，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最好都布置在半型內，或大部分佈置在半型內；
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，有利於型腔里的氣體排出；
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，其流嚮應儘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，不衝擊型壁或型芯，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，其熱分佈較合理，有利於順序凝固，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，易衝擊型膠底部或型芯。若用於澆注鋁合金件，一般只適用於鑄件高度小於100毫米的簡單件；
2）底注式，金屬液流動較平穩，有利於排氣，但溫度分佈不合理，不利於鑄件順利凝固；
3）側注式，兼有上述兩者的優點，金屬液流動平穩，便於集渣，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，但由於金屬型壁不透氣，導熱能力強，因此要求澆注系統結構，能有利於降低金屬液流速，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，由於鑄件冷速大，液流的粘度急劇增加，因此多採用封閉式澆口，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。由於金屬型冷卻速度大，而冒口又常採用保溫塗料或砂層，因此金屬型的冒口尺寸可比砂型的冒口小。
基本信息
- 又稱
- 硬模鑄造
- 優點
- 機械性能比砂型鑄件高
- 缺點
- 重量不可太大
- 所屬類別
- 工業 金屬鑄造
- 工藝
- 將液體金屬澆入金屬鑄型
- 中文名
- 金屬型鑄造
- 外文名
- permanent mold casting