金属模铸造

金属模铸造

金属型铸造工艺

1、概述

1.1铸造原理

金属铸造俗称硬模铸造，是用金属材料制造铸件，并在重力下将熔融金属浇入铸型获得铸件的工艺方法。由于一副金属型可以浇注几百次至几万次，故金属型铸造又称为永久型铸造。金属型铸造既适用于大批量生产形状复杂的铝合金、镁合金等非铁合金铸件，也适合于生产钢铁金属的铸件、铸锭等。

1.2工艺过程

1.3工艺特点

（1）优点

1）金属型的热导率和热容量大，冷却速度快，铸件组织致密，力学性能比砂型铸件高15%左右。

2）能获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度值的铸件，并且质量稳定性好。

3）因不用和很少用砂芯，改善环境、减少粉尘和有害气体、降低劳动强度。

（2）缺点

1）金属型本身无透气性，必须采用一定的措施导出型腔中的空气和砂芯所产生的气体。2）金属型无退让性，铸件凝固时容易产生裂纹

3）金属型制造周期较长，成本较高。因此只有在大量成批生产时，才能显示出好的经济效果。

1.4金属型铸件的一般要求

金属型铸件最小壁厚(单位：mm)

铸件外廓尺寸

铸钢

件灰铸铁件

（含球墨铸铁）

可锻铁件

铝合金铸

件

镁合金铸

件

铜合金铸

件

<70×70 5 4 2.5-3.5 2-3 —— 3 70×70－

150×150

—— 5 —— 4 2.5 4-5 >150×150 10 6 —— 5 ——6-8

金属型铸件内孔的最小尺寸(单位：mm)

铸造合金孔的最小直径d 孔深

不通孔通孔

铸钢>12 >15 >20

铸铁>12 >15 >20

锌合金6~8 9~12 12~20

镁合金6~8 9~12 12~20

铝合金8~10 12~15 15~20

铜合金10~12 10~15 15~20

2.铸件工艺设计

2.1基准面的选择

基准面决定铸件各部分相对的尺寸位置。所以选择铸造基面时，必须和铸件机械加工的加工基准面统一，其选择原则为：

1）非全部加工的铸件，应尽量取非加工面作为基面。因为加工面在加工过程中，尺寸会因加工而变动，所以可能将造成相对尺寸位置的变动。而且铸件经过加工后，去掉的加工余面也不便检查。

2）采用非加工面作基面时，应该选尺寸变动最小、最可靠的面作基面。用活块形成的铸件表面最好不选为基面。

3）基面应尽可能平整和光洁，不应当有残余浇冒口、毛刺、飞翅等。

4）全部加工的零件，应取加工余量最小的面作为基面，以保证机械加工时不至因加工余量不够而造成废品。

5）为了检验尺寸方便，最好是选择较大的平面作为基面，尽量避免选取弯曲的面，或是有铸造斜度的面为基面。

2.2铸件在金属型中的位置

原则：①便于安放浇注系统，保证合金液平稳充满铸型

②便于合金顺序凝固，保证补缩。

③使型芯（或活块）数量最少、安装方便、稳固、取出容易。

④力求铸件内部质量均匀一致，盖子类及碗状铸件可水平安放。

⑤便于铸件取出，不致拉裂和变形。

2.3分型面的选择

原则：①简单铸件的分型面应尽量选在铸件的最大端面上

②矮的盘形和筒形铸件的分型面应尽量不选在轴心上

③分型面应尽可能地选在同一个平面上

④应保证铸件分型方便，尽量用或不用活块

⑤分型面的位置应尽量使铸件避免做铸造斜度，而且容易取出铸件

⑥分型面应尽量不选在铸件的基准面上，也不要选在精度要求高的表面上

⑦应便于安放浇冒口和便于气体从铸型中排出

2.4铸件工艺性设计

2.4.1铸件工艺性设计原则铸件工艺性设计应在尽量满足产品结构要求的前提下，通过调整

机械加工余量、增大铸造斜度、增加工艺余量和工艺肋及工艺凸台等方法，使铸件结构更加合理，从而获得优质铸件。铸件工艺性设计原则：

①为了简化金属型结构，提高铸件质量，产品中需要机械加工的小孔（螺纹孔、安装孔）一般不铸出来

②产品中局部厚大处，当不便于设置冒口补缩时，有些小孔也应铸出来，以加快厚大部位的冷却速度，避免产生缩松。

③为了便于设置冒口以对整体铸件进行补缩，有些大孔也不应该铸出，同时还要调整加工余量，满足铸件顺序凝固的要求

④为了防止铸件在生产过程中变形，对一些形的铸件应增加防变形肋，待最后工序

加工去掉。

⑤加工过程中装卡定位性能差的铸件，可以根据需要设计定位装卡凸台，其位置应有利于铸件补缩。

⑥在不影响产品性能的前提下，可以局部加大铸造斜度，避免设计活块。

2.4.2铸件工艺性设计参数的选择

（1）加工余量：与砂型铸件相比，金属型铸件的加工余量可以适当减少。铸件加工余量的选择应考虑下列原则：

①零件尺寸精度要求高、表面粗糙度值要求低的加工面，可适当放大加工余量。

②加工面越大，加工余量应相应加大。

③加工面距加工基准面越远，加工余量应相应增加。

④用砂芯形成的铸件表面，应比用金属芯形成的表面给予较大的加工余量。

⑤浇冒口开设的加工面应予较大的加工余量。

（2）工艺余量：为了保证铸件的顺序凝固，有时需要将铸件某一局部余量加大，这种超过了机械加工余量规定的额外部分，称为工艺余量。

（3）铸件尺寸公差：见GB/T6414-1999

（4）铸造圆角：铸造圆角半径R（mm）一般可以按以下公式计算：

式中、’为铸件相邻壁的厚度

对于铸铁件，为避免铸件表层白口，铸造圆角半径R(mm)可按下式计算：

（5）铸造斜度：铸件铸造斜度的大小，与铸件表面和金属型间的相对位置有关。凡是在铸件冷却时与金属型表面有脱离倾向的面，应给予较小的铸造斜度，凡是铸件冷却时趋向于包紧金属型或芯的面，应给予较大的斜度。例：铸件的孔及凹进部分，其铸造斜度应大些，一般可取2°-7°,对不加工面可取2°-3°,加工表面可取3°-7°

2.4.3铸件图的绘制

绘制铸件图的过程就是铸造与零件设计、机械加工等部门将铸件的基准面、加工余量位置及数值、特殊位置的铸造斜度等铸造工艺因素及技术要求，以图加以说明。铸件图既是设计、制造金属型和铸件验收的技术依据，也是机械加工、设计制造工装夹具的技术文件之一。

2.5浇注系统

2.5.1浇注系统的设计原则

设计和计算可以参照砂型铸造的方法，但应考虑金属型铸造冷却快、排气条件差、浇注位置受到限置等特点，具体原则如下：

①浇注系统尺寸的大小应保证金属液在规定的时间内能良好的充满金属型。

②金属液应平稳流入型腔，不直接冲击芯和型壁，避免产生涡流和飞溅。

③金属液应顺序地充填铸型，以利于金属型腔中气体的排除。

④铸型的热分布应合理，有利于铸件金属凝固，以便于铸件得到充分的补缩。

⑤浇注系统结构设计应简单、体积小、在保证铸件质量的前提条件下，金属液消耗尽可能