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金屬型鑄造是用耐熱合金鋼制作鑄造用中空鑄型模具的現(xiàn)代工藝。金屬型既可采用重力鑄造,也可采用壓力鑄造。金屬型的鑄型模具能反復多次使用,每澆注一次金屬液,就獲得一次鑄件,壽命很長,生產(chǎn)效率很高。金屬型的鑄件不但尺寸精度好,表面光潔,而且在澆注相同金屬液的情況下,其鑄件強度要比砂型的更高,更不容易損壞。自硬法主要用于造型,但也用于制造較大的型芯或生產(chǎn)批量不大的型芯。因此,在大批量生產(chǎn)有色金屬的中、小鑄件時,只要鑄件材料的熔點不過高,一般都優(yōu)先選用金屬型鑄造。但是,金屬型鑄造也有一些不足之處:因為耐熱合金鋼和在它上面做出中空型腔的加工都比較昂貴,所以金屬型的模具費用不菲,不過總體和壓鑄模具費用比起來則便宜多了。對小批量生產(chǎn)而言,分攤到每件產(chǎn)品上的模具費用明顯過高,一般不易接受。又因為金屬型的模具受模具材料尺寸和型腔加工設(shè)備、鑄造設(shè)備能力的限制,所以對特別大的鑄件也顯得無能為力。因而在小批量及大件生產(chǎn)中,很少使用金屬型鑄造。此外,金屬型模具雖然采用了耐熱合金鋼,但耐熱能力仍有限,一般多用于鋁合金[1] 、鋅合金、鎂合金的鑄造,在銅合金鑄造中已較少應(yīng)用,而用于黑色金屬鑄造就更少了。
金屬型鑄造的生產(chǎn);使鑄件產(chǎn)生缺陷的原因減少;工序簡單,易實現(xiàn)機械化和自動化。金屬型鑄造雖有很多優(yōu)點,但也有不足之處。如:
(1) 金屬型制造成本高;
(2) 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;
(3) 金屬型鑄造時,鑄型的工作溫度、合金的澆注溫度和澆注速度,鑄件在鑄型中停留的時間,以及所用的涂料等,對鑄件的質(zhì)量的影響甚為敏感,需要嚴格控制。
因此,在決定采用金屬型鑄造時,必須綜合考慮下列各因素:鑄件形狀和重量大小必須合適;要有足夠的批量;完成生產(chǎn)任務(wù)的期限許可。
熔模鑄造時常用的澆注方法有:
真空吸氣澆注
將型殼放在真空澆注箱中,通過型殼中的微小孔隙吸走型腔中的氣體,使液態(tài)金屬能更好地充填型腔,型腔的形狀,提高鑄件精度,防止氣孔、澆不足的缺陷。該法已在國外應(yīng)用。
壓力下結(jié)晶
將型殼放在壓力罐內(nèi)進行澆注,結(jié)束后,立即封閉壓力罐,向罐內(nèi)通入高壓空氣或惰性氣體,使鑄件在壓力下凝固,以增大鑄件的致密度。在國外醉.大壓力已達150atm。
定向結(jié)晶(定向凝固)
一些熔模鑄件如渦輪機葉片、磁鋼等,如果它們的結(jié)晶組織是按一定方向排列的柱狀晶,它們的工作性能便可提高很多,所以熔模鑄造定向結(jié)晶技術(shù)正迅速地得到發(fā)展。