金属型铸造（二）

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    金属型铸件的工艺设计
    根据金属型铸造工艺的一些特点，为了保证铸件质量，简化金属型结构，充分发挥它的技术经济效益，首先必须对铸件的结构进行分析，并制订合理的铸件工艺。
   1铸件结构的工艺性分析
    金属型铸造结构工艺性的好坏，是保证铸件质量，发挥金属型铸造优点的先决条件。合理的铸造构应遵循下列原则：
    1）铸造结构不应阻碍出型，防碍收缩；2）厚差不能太大，以免造成各部分温差悬殊，从而引起铸件缩裂和缩松；3）限制金属型铸件的最小壁厚。
    另外，对铸件非加工面的精度和光洁度应要求适当。
    2 铸件在金属型中的浇注位置
    铸件的浇注位置直接关系到型芯和分型面的数量、液体金属的导入位置，冒口的补缩效果，排气的通畅程度以及金属型的复杂程度等。选择浇注位置的原则如下：
    1．保证金属液在充型时流功平稳，排气方便，避免液流卷气和金属被氧化；
    2. 有利于顺序凝固，补缩良好，以保证获得组织致密的铸件；
    3．型芯数目应尽量减少，安放方便、稳定、而且易于出型；
    4．有利于金属型结构简化，铸件出型方便等。
    3 铸性分型面的选择
    分型面形式一般有垂直、水平和综合分类（垂直、水平混合分型或曲面分型）三种。选择分型面的原则如下：
    1．为简化金属型结构，提高稿件精度，对形状教简单的铸件最好都布置在半型内，或大部分布置在半型内；
    2．分型面数目应尽量少，保证铸件外形美观，铸件出型和下芯方便；
    3．选择的分型面应保证设置浇冒口方便，金属充型时流动平稳，有利于型腔里的气体排出；
    4．分型面不得选在加工基准面上；
    5，尽量避免曲面分型，减少拆卸件及活决数量。
    4 浇铸系统设计
    根据金属型铸造的某些特点，在设计浇注系统时须注意以下几点：金属浇注速度大，超过砂型的约20％。其次，在液体金属充型时，型腔里的气体要能顺利排除，其流向应尽可能与液流方向一致，顺利的将气体挤向冒口或出气冒口；此外，应注意使液体金属在充型时流动平稳，不产生涡流，不冲击型壁或型芯，更不可产生飞溅。
    金属型的浇注系统一般分为顶注式底注式和侧注式三类。
    1）顶注式，其热分布较合理，有利于顺序凝固，可减少金属液的消耗，但金属液流动不平稳，易进法，铸件高时，易冲击型胶底部或型芯。若用于浇注铝合金件，一般只适用于铸件高度小于100毫米的简单件；
    2）底注式，金属液流动较平稳，有利于排气，但温度分布不合理，不利于铸件顺利凝固；
    3）侧注式，兼有上述两者的优点，金属液流动平稳，便于集渣，排气等，但金属液消耗大，浇口
清理工作量大。
    金属型浇注系统的结构与砂型铸造基本相似，但由于金属型壁不透气，导热能力强，因此要求浇注系统结构，能有利于降低金属液流速，流动平稳，减少其对型壁的冲刷。除应保证型腔内气体有充裕的时间排除外，还保证在充型过程中不得产生喷溅。
    当用金属型浇注黑色金属时，由于铸件冷速大，液流的粘度急剧增加，因此多采用封闭式浇口，其各部分截面积比例为：F内：F横：F直＝1：1.15：1.25
    5 冒口设计
    金属型铸造的冒口和砂型铸造时具有同等的作用：即为补缩、集渣和排气。它的设计原则也与砂型用冒口相同。由于金属型冷却速度大，而冒口又常采用保温涂料或砂层，因此金属型的冒口尺寸可比砂型的冒口小。
    6 金属型铸件的工艺参数
    由于金属型工艺的特点，其铸件的工艺参数与砂型铸件略有区别。金属型铸件的线收缩率不仅与合金的线收缩有关，还与铸件结构、铸件在金属型中收缩受阻的情况、铸件出型温度，金属型受热后的膨胀及尺寸变化等因素有关，其取值还要考虑在试浇过程中留有修改尺寸的余地。
    为取出金属型芯和铸件，在铸件的出芯和出型方向应取适当斜度，对各种不同合金铸件的铸造斜度参阅有关手册。
金属型铸件精度一般比砂型铸件高，所以加工裕量可较小，一般在0.5～4mm之间。
在确定铸件工艺参数之后，就可绘制金属型铸件工艺图，该图与砂型铸件的工艺图基本相同。
    金属型的设计
    铸件工艺图绘制之后，就可进行金属型设计。设计内容主要包括确定金属型的结构、尺寸、型芯、排气系统和顶杆机构等。
    对设计的金属型应力求结构简单，加工方便，选材合理，安全可靠。.金属型的结构形式
   1金属型的结构形式
    金属型的结构取决于铸件形状、尺寸大小；分型面数量；合金种类和生产批量等条件。按分型面位置，金属型结构有以下几种形式：
    1．整体金属型，铸型无分型面，结构简单，但它只适用于形状简单，无分型面的铸件；
    2．水平分型金属型，它适用于薄壁轮状铸件。
    3．垂直分型金属型，这类金属型便于开设浇冒口和排气系统，开合型方便，容易实现机械化生产；多用于生产简单的小铸件；
    4．综合分型金属型：它由两个或两个以上的分型面组成，甚至由活块组成，一般用于复杂铸件的生产。操作方便，生产中广泛采用。
    2 金属型主体设计
    金属型主体系指构成型腔，用于形成铸件外形的部分。主体结构与铸件大小，其在型中的浇注位置，分型面以及合金的种类等有关。在设计时应力求使型腔的尺寸准确；便于开设浇注系统和排气系统，铸件出型方便，有足够的强度和刚度等。
    3 金属型芯的设计
    根据铸件的复杂情况和合金的种类可采用不同材料的型芯。一般浇注薄壁复杂件或高熔点合金（如锈钢、铸铁）时，多采用砂芯，而在浇注低熔点合金（如铝、镁合金）时，大多采用金属芯。在同一铸件上也可砂芯和金属芯并用。
    4 金属型的排气
    在设计金属型时就必须有排气设施，其排气的方式有以下几种：
    1．利用分型面或型腔零件的组合面的间隙进行排气。
    2．开排气槽。即在分型面或型腔零件的组合面上，芯座或顶杆表面上做排气槽。
    3．设排气孔。排气孔一般开设在金属型的最高处。
    4.排气塞是金属型常用的排气设施
    5 顶出铸件机构设计
    金属型腔的凹凸部分，对铸件的收缩会有阻碍，铸件出型时就会有阻力，必须采用顶出机构，方可将铸件项出。在设计顶出机构时，须注意下面几点：防止顶伤铸件，即防止铸件被顶变形或在铸件表面顶出凹坑；防止顶杆卡死，首先是顶杆与顶杆孔的配合间隙要适当。如果间隙过大易钻入金属，过小则可能造成卡死的现象。根据经验最好采用D4／dC4级配合。
    6 金属型的定位、导向及锁紧机构
    金属型合型时，要求两半型定位准确，、一般采用两种办法，即定位销定位和“止口”定位。对于上下分型，而分型面为圆形时，可采用“止口”定位，而对于矩形分型面大多采用定位销定位。定位销应设在分型面轮廓之内，当金属型本身尺寸较大，而自身的重量也较大时，要保证开合型定位方便，可采导向形式。
    7金属型材料的选择
    从金属型的破坏原因分析可以看到，制造金属型的材料，应消足下列要求：耐热性和导热性好，反复受热时不变形，不破坏；应具有一定的强度、韧性及耐磨性，机械加工性好。
    铸铁是金属型最常用的材料。其加工性能好，价廉，一般工厂均能自制，并且它又耐热、耐磨，是一种较合适的金属型材料。只是在要求高时，才使用碳钢和低合金钢。
    采用铝合金制造金属型，在国外已引起注意，铝型表面可进行阳极氧化处理，而获得一层由Al2O3及Al2O3·H2O组成的氧化膜，其熔点和硬度都较高，而且耐热、耐磨。据报导这种铝金属型，如采用水冷措施，它不仅可铸造铝件和铜件，同样也可用来浇注黑色金属铸件。