金属型铸造工艺DieCasting,PermanentMoldCasting第一节概述一、概述（1）金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。（2）铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳定；（3）金属型可方便采用各种工艺措施控制凝固顺序、充填平稳度等，保证获得优质铸件。（4）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一般可节约15～30％；（5）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料80～100％；环境好；（6）工序简单，便于实现生产管理；易实现机械化和自动化，生产效率高；金属型铸造的不足之处：（1）最小壁厚不小于2mm；（2）金属型不透气，必须采取一定措施导出气体；（3）无退让性，易产生裂纹和变形，不适合热裂倾向大的合金；（4）金属型制造成本高；铸件外形不宜太复杂。不能生产大型铸件，必须在批量较大时才能显出经济效益；（5）金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速度，铸件在铸型中停留的时间，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严格控制。三、金属型铸造的应用范围第二节金属型铸件成形特点由金属型材料的导热性能所引起的铸件成型特点金属液浇入型腔，就把热量传递给金属型壁。型壁有两方面变化(1)蓄热：把热量积蓄起来，温度升高，发生膨胀(2)传热：把热量散发到周围介质中去系统发生的变化(1)液体金属通过型壁散失热量,凝固、收缩(2)铸型获得热量，升高温度产生膨胀结果在铸件与型壁之间，形成了间隙。形成铸件—间隙—金属型散热系统1.1金属型传热模型为使热交换问题讨论简化起见，现对板型铸件进行分析。假定：（1）系统是稳定传热（2）系统中各组元温度均呈直线分布（3）在热交换过程中，通过系统中各组元的比热流（单位时间、单位面积通过的热量）q都相同根据付立叶定律，q值可用下述三式表示：分析：（1）比热流q与铸件断面中心温度和金属型表面温度之差（t0-t3）成正比，而与热阻之和（）成反比.（2）比热流愈大，铸件冷却强度愈大.（3）铸件材质、尺寸一经确定，其热阻、t0即为定值。此时比热流q的大小就取决于、和t3的大小，下面分析它们对q的影响。1.2金属型对传热的影响1.2.2型壁厚度x3的影响如果型壁x3愈大，其热阻愈大，按公式q愈小，这不符合实际情况。这是因为在热交换过程中，除了导热外，还兼有蓄热作用，而公式中却未反应型壁的蓄热能力。由于金属型蓄热和导热能力是相互依赖的λ3很大，的增加为其蓄热量的增加创造了条件，这样型壁能迅速从间隙吸收大量热量，从而提高了铸件的冷却速度。但当超过一定值时，铸件的冷却速度变化不大，这主要由于铸型的热传导性能决定了型壁中离工作表面较远的地方温度不能升得太高，该处的金属型壁也就起不到蓄热作用。1.2.3t3的影响在其他条件相同时，t3很小的时候，对冷却速度十分有利，此时应尽可能减少热阻，即减小型壁厚度，提高其导热系数，以充分发挥型壁外的介质强化冷却作用。铸件和金属型在K1《1，K2《1时的温度分布1-金属型2-间隙3-铸件4－铸件中心对于金属型铸造，属于第一种情况。即金属液及金属型中的温差与间隙的温差比可忽略，间隙成为铸件冷却的控制环节。金属型铸造时，型壁与铸件间是有涂料的，涂料可以认为是间隙的一部分。涂料和空气的导热系数都很小，且间隙层都很薄。可以用改变涂料的热物理性能和厚度的方法来控制铸件的凝固。2、由金属型材料的无退让性所引起的铸件的凝固收缩特点金属型阻碍铸件的凝固收缩。在金属液冷却，尤其是进入结晶区间，开始有凝固收缩，当收缩受到阻碍，就可能形成热裂、冷裂等缺陷。ε=a1(T缩-T1)其中a1—在(T缩-T1)范围内的线收缩率；T缩—铸件合金开始线收缩的温度；T1—凝固到某一时刻铸件的温度若ε大于铸件本身在该温度下的塑性变形极限，就出现热裂—有热节时，就在热节处集中出现裂纹。2.2冷裂当温度降至再结晶温度以下时，合金处于弹性状态，金属型芯阻碍铸件收缩将产生应力。σ=Ea2（T弹-T2）其中E—（T弹-T2）范围内的弹性模量；a2—（T弹-T2）范围内的线收缩率；T弹—开始产生弹性形变的温度；T2—某一时刻铸件的温度σ超过T2温度下的强度极限时，铸件就会出现冷裂2.3防止收缩裂纹的措施综上所述，由于金属型无退让性，为防止铸件产生裂纹，并顺利取出型芯和铸件需采用一些专门的措施：（1）设计专门抽芯，顶出机构；（2）尽早拔取铸件，取出型芯；（3）严重阻碍收缩的孔采用砂芯；（4）增大金属型拔模斜度，涂层厚度增大，据各件不同而定。金属型铸件无退让性引起的铸件成形特点3.由金属型无透气性引起的铸件成型特点3.1气体来源：（1）型内气体；（2）铁锈产生；（3）芯和涂料未干