金属型铸造是将液体金属在重力作用下浇入金属铸型,以获得铸件的一种方法,又称硬模铸造。由于铸型可以反复使用几百次到几千次,所以也可称为永久型铸造。
1. 金属型的结构与材料
根据分型面位置的不同,金属型可分为垂直分型式、水平分型式和复合分型式3种结构,其中垂直分型式金属型开设浇注系统和取出铸件比较方便,易实现机械化,应用较广,如图2-41所示。
图2-41 垂直分型式金属型
如图2-42所示为铸造铝合金活塞用的垂直分型式金属型,它由两个半型组成。上面的大金属芯由三部分组成,便于从铸件中取出。当铸件冷却后,首先取出中间的楔片及两个小金属芯,然后将两个半金属芯沿水平方向向中心靠拢,再向上拔出。
制造金属型的材料熔点一般应高于浇注合金的熔点。如浇注锡、锌、镁等低熔点合金,可用灰铸铁制造金属型;浇注铝、铜等合金,则要用合金铸铁或钢制金属型。金属型用的芯子有砂芯和金属型芯两种。有色金属铸件常用金属型芯。
图2-42 铝合金活塞金属型简图
1—销孔金属型芯;2—左右半型;3、4、5—分块金属型芯;6—底型
2. 金属型的铸造工艺措施
由于金属型导热速度快,没有退让性和透气性,直接浇注易产生浇不到、冷隔等缺陷及内应力和变形,且铸件易产生白口组织,为了确保获得优质铸件和延长金属型的使用寿命,必须采取下列工艺措施:
(1) 预热金属型,减缓铸型冷却速度。
(2) 表面喷刷防粘砂耐火涂料,以减缓铸件的冷却速度,防止金属液直接冲刷铸型。
(3) 控制开型时间,因金属型无退让性,除在浇注时正确选定浇注温度和浇注速度外,浇注后,如果铸件在铸型中停留时间过长,易引起过大的铸造应力而导致铸件开裂。因此,铸件冷凝后,应及时从铸型中取出。通常铸铁件出型温度为780~950℃左右,开型时间为10~60s。
3. 金属型铸造的特点及应用范围
金属型铸造的特点是:
(1) 尺寸精度高,尺寸公差等级为IT12~IT14,表面质量好,表面粗糙度(Ra值为12.5~6.3mm),机械加工余量小。
(2) 铸件的晶粒较细,力学性能好。
(3) 可实现一型多铸,提高了劳动生产率,且节约造型材料。
但金属型的制造成本高,不宜生产大型、形状复杂和薄壁铸件;由于冷却速度快,铸铁件表面易产生白口组织,切削加工困难;受金属型材料熔点的限制,熔点高的合金不适宜用金属型铸造。
用途:用于铜合金、铝合金等铸件的大批量生产,如活塞、连杆、汽缸盖等;铸铁件的金属型铸造目前也有所发展,但其尺寸限制在300mm以内,质量不超过8kg,如电熨斗底板等。