|
金屬材料性能ffice ffice" />
5 r3 W0 E1 D$ G為更合理使用金屬材料，充分發揮其作用，必須掌握各種金屬材料制成的零、構件在正常工作情況下應具備的性能（使用性能）及其在冷熱加工過程中材料應具備的性能（工藝性能）。
材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔點、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性等）、化學性能（耐用腐蝕性、抗氧化性），力學性能也叫機械性能。
材料的工藝性能指材料適應冷、熱加工方法的能力。
（一）、機械性能
機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現出來的特性。
1 、強度：材料在外力（載荷）作用下，抵抗變形和斷裂的能力。材料單位面積受載荷稱應力。
2 、屈服點（ бs ）：稱屈服強度，指材料在拉抻過程中，材料所受應力達到某一臨界值時，載荷不再增加變形卻繼續增加或產生 0.2%L 。時應力值，單位用牛頓 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。
3 、抗拉強度（ бb ）也叫強度極限指材料在拉斷前承受最大應力值。單位用牛頓 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。
4 、延伸率（ δ ）：材料在拉伸斷裂后，總伸長與原始標距長度的百分比。
5 、斷面收縮率（ Ψ ）材料在拉伸斷裂后、斷面最大縮小面積與原斷面積百分比。
6 、硬度：指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力，常用硬度按其范圍測定分布氏硬度（ HBS 、 HBW ）和洛氏硬度（ HKA 、 HKB 、 HRC ）
7 、沖擊韌性（ Ak ）：材料抵抗沖擊載荷的能力，單位為焦耳 / 厘米 2 （ J/cm2 ） .
（二）、工藝性能
指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。
8 、鑄造性能：指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能，主要包括流性能、充滿鑄模能力；收縮性、鑄件凝固時體積收縮的能力；偏析指化學成分不均性。
9 、焊接性能：指金屬材料通過加熱或加熱和加壓焊接方法，把兩個或兩個以上金屬材料焊接到一起，接口處能滿足使用目的的特性。
10 、頂氣段性能：指金屬材料能承授予頂鍛而不破裂的性能。
11 、冷彎性能：指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程度一般用彎曲角度 α （外角）或彎心直徑 d 對材料厚度 a 的比值表示， a 愈大或 d/a 愈小，則材料的冷彎性愈好。
12 、沖壓性能：金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進行沖壓叫冷沖壓。檢驗方法用杯突試驗進行檢驗。
13 、鍛造性能：金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。
（三）、化學性能
指金屬材料與周圍介質掃觸時抵抗發生化學或電化學反應的性能。
14 、耐腐蝕性：指金屬材料抵抗各種介質侵蝕的能力。
15 、抗氧化性：指金屬材料在高溫下，抵抗產生氧化皮能力。 7 X; [5 z0 r/ {- O& o+ |- H. R
3 j% k$ a. U: s0 r3 r$ _金屬材料的檢驗
9 T9 \5 Z- p+ V, @0 ^/ m金屬材料屬于冶金產品，從事金屬材料生產、訂貨、運輸、使用、保管和檢驗必須依據統一的技術標準 -- 冶金產品標準。對從事金屬材料的工作人員必須掌握標準的有關內容。
我國冶金產品使用的標準為國家標準（代號為 " 國標 "GB"" ）、部標（冶金工業部標準 "YB" 、一機部標準 "JB" 等、）企業標準三級。
（一） 包裝檢驗
根據金屬材料的種類、形狀、尺寸、精度、防腐而定。
1 ． 散裝：即無包裝、揩錠、塊（不怕腐蝕、不貴重）、大型鋼材（大型鋼、厚鋼板、鋼軌）、生鐵等。
2 ． 成捆：指尺寸較小、腐蝕對使用影響不大，如中小型鋼、管鋼、線材、薄板等。
3 ． 成箱（桶）：指防腐蝕、小、薄產品，如馬口鐵、硅鋼片、鎂錠等。
4 ． 成軸：指線、鋼絲繩、鋼絞線等。
對捆箱、軸包裝產品應首先檢查包裝是否完整。
（二） 標志檢驗
標志是區別材料的材質、規格的標志，主要說明供方名稱、牌號、檢驗批號、規格、尺寸、級別、凈重等。標志有；
5 ． 涂色：在金屬材料的端面，端部涂上各種顏色的油漆，主要用于鋼材、生鐵、有色原料等。
6 ． 打印：在金屬材料規定的部位（端面、端部）打鋼印或噴漆的方法，說明材料的牌號、規格、標準號等。主要用于中厚板、型材、有色材等。
7 ． 掛牌：成捆、成箱、成軸等金屬材料在外面掛牌說明其牌號、尺寸、重量、標準號、供方等。
金屬材料的標志檢驗時要認真辨認，在運輸、保管等過程中要妥善保護。
（三） 規格尺寸的檢驗
規格尺寸指金屬材料主要部位（長、寬、厚、直徑等）的公稱尺寸。
8 ． 公稱尺寸（名義尺寸）：是人們在生產中想得到的理想尺寸，但它與實際尺寸有一定差距。
9 ． 尺寸偏差：實際尺寸與公稱尺寸之差值叫尺寸偏差。大于公稱尺寸叫正偏差，小于公稱尺寸叫負偏差。在標準規定范圍之內叫允許偏差，超過范圍叫尺寸超差，超差屬于不合格品。
10 ． 精度等級：金屬材料的尺寸允許偏差規定了幾種范圍，并按尺寸允許偏差大 小不同劃為若干等級叫精度等級，精度等級分普通、較高、高級等。
11 ． 交貨長度（寬度）：是金屬材料交貨主要尺寸，指金屬材料交貨時應具有的長（寬）度規格。
12 ． 通常長度（不定尺長度）：對長度不作一定的規定，但必須在一個規定的長度范圍內（按品種不同，長度不一樣，根據部、廠定）。
13 ． 短尺（窄尺）：長度小于規定的通常長度尺寸的下限，但不小于規定的最小允許長度。對一些金屬材料，按規定可交一部分 " 短尺 " 。
14 ． 定尺長度：所交金屬材料長度必須具有需方在訂貨合同中指定的長度（一般正偏差）。
15 ． 倍尺長度：所交金屬材料長度必須為需方在訂貨合同中指定長度的整數倍（加鋸口、正偏差）。
規格尺寸的檢驗要注意測量材料部位和選用適當的測量工具。
（四） 數量的檢驗
金屬材料的數量，一般是指重量（除個別例墊板、魚尾板以件數計），數量檢驗方法有：
17 ．按實際重量計量：按實際重量計量的金屬材料一般應全部過磅檢驗。對有牢固包裝（如箱、合、桶等），在包裝上均注明毛重、凈重和皮重。如薄鋼板、硅鋼片、鐵合金可進行抽檢數量不少于一批的 5% ，如抽檢重量與標記重量出入很大，則須全部開箱稱重。
18 ．按理論換算計量：以材料的公稱尺寸（實際尺寸）和比重計算得到的重量，對那些定尺的型板等材都可按理論換算，但在換算時要注意換算公式和材料的實際比重。
（五） 表面質量檢驗
表面質量檢驗主要是對材料、外觀、形狀、表面缺陷的檢驗，主要有：
19 ．橢圓度：圓形截面的金屬材料，在同一截面上各方向直徑不等的現象。橢圓度用同一截面上最大與最小的直徑差表示，對不同用途材料標準不同。
20 ．彎曲、彎曲度：彎曲就是軋制材料。在長度或寬度方向不平直、呈曲線形狀的總稱。如果把它們的不平程度用數字表示出來，就叫彎曲度。
21 ．扭轉：條形軋制材料沿縱軸扭成螺旋狀。
22 ．鐮刀彎（側面彎）：指金屬板，帶及接近矩形截面的形材沿長度（窄面一側）的彎曲，一面呈凹入曲線，另一面對面呈凸出曲線，稱為 " 鐮刀彎 " 。以凹入高度表示。
23 ．瓢曲度：指在板或帶的長度及寬度方向同時出現高低起伏的波浪現象，形成瓢曲形，叫瓢曲度。表示瓢曲程度的數值叫瓢曲度。
24 ．表面裂紋：指金屬物體表層的裂紋。
25 ．耳子：由于軋輥配合不當等原因，出現的沿軋制方向延伸的突起，叫作耳子。
26 ．括傷：指材料表面呈直線或弧形溝痕通常可以看到溝底。
27 ．結疤：指不均勻分布在金屬材料表面呈舌狀，指甲狀或魚鱗狀的薄片。
28 ．粘結：金屬板、箔、帶在迭軋退火時產生的層與層間點、線、面的相互粘連。經掀開后表面留有粘結痕跡，叫粘結。
29 ．氧化鐵皮：氧化鐵皮是指材料在加熱、軋制和冷卻過程中，在表面生成的金屬氧化物。
30 ．折疊：是金屬在熱軋過程中（或鍛造）形成的一種表面缺陷，表面互相折合的雙金屬層，呈直線或曲線狀重合。
31 ．麻點：指金屬材料表面凹凸不平的粗糙面。
32 ．皮下氣泡：金屬材料的表面呈現無規律分布大小不等、形狀不同、周圍圓滑的小凸起、破裂的凸泡呈雞爪形裂口或舌狀結疤，叫作氣泡。
表面缺陷產生的原因主要上由于生產、運輸、裝卸、保管等操作不當。根據對使用的影響不同，有的缺陷是根本不允許超過限度。有些缺陷雖然不存在，但不允許超過限度；各種表面缺陷是否允許存在，或者允許存在程度，在的關標準中均的明確規定。
（六） 內部質量檢驗的保證條件
金屬材料內部質量的檢驗依據是根據材質適應不同的要求，保證條件亦不同，在出廠和驗收時必須按保證條件進行檢驗，并符合要求，保證條件分；
33 ．基本保證條件：對材料質量最低要求，無論是否提出，都得保證，如化學成份，基本機械性能等。
34 ．附加保證條件：指根據需方在訂貨合同中注明要求，才進行檢驗，并保證檢驗結果符合規定的項目。
35 ．協議保證條件：供需雙方協商并在訂貨合同中加以保證的項目。
36 ．參改條件：雙方協商進行檢驗項目，但僅作參考條件，不作考核。
金屬材料內部質量檢驗主要有機械性能、物理性能、化學性能、工藝性能、化學成分和內部組織檢驗。機械性能、工藝性能第一部分已介紹，這里只對化學成分和內部組織的檢驗方法的原理及簡單過程做概括介紹。
（七） 化學成分檢驗
化學成分是決定金屬材料性能和質量的主要因素。因此，標準中對絕大多數金屬材料規定了必須保證的化學成分，有的甚至作為主要的質量、品種指標。化學成分可以通過化學的、物理的多種方法來分析鑒定，目前應用最廣的是化學分析法和光譜分析法，此外，設備簡單、鑒定速度快的火花鑒定法，也是對鋼鐵成分鑒定的一種實用的簡易方法。
37 ．化學分析法：根據化學反應來確定金屬的組成成分，這種方法統稱為化學分析法。化學分析法分為定性分析和定量分析兩種。通過定性分析，可以鑒定出材料含有哪些元素，但不能確定它們的含量；定量分析，是用來準確測定各種元素的含量。實際生產中主要采用定量分析。定量分析的方法為重量分析法和容量分析法。
重量分析法：采用適當的分離手段，使金屬中被測定元素與其它成分分離，然后用稱重法來測元素含量。
容量分析法：用標準溶液（已知濃度的溶液）與金屬中被測元素完全反應，然后根據所消耗標準溶液的體積計算出被測定元素的含量。
38 ．光譜分析法：各種元素在高溫、高能量的激發下都能產生自己特有的光譜，根據元素被激發后所產生的特征光譜來確定金屬的化學成分及大致含量的方法，稱光譜分析法。通常借助于電弧，電火花，激光等外界能源激發試樣，使被測元素發出特征光譜。經分光后與化學元素光譜表對照，做出分析。
39 ．火花鑒別法：主要用于鋼鐵，在砂輪磨削下由于摩擦，高溫作用，各種元素、微粒氧化時產生的火花數量、形狀、分叉、顏色等不同，來鑒別材料化學成分（組成元素）及大致含量的一種方法。
（八）內部質量檢驗
常見的內部組織缺陷有：
40 ．疏松：鑄鐵或鑄件在凝固過程中，由于諸晶枝之間的區域內的熔體最后凝固而收縮以及放出氣體，導致產生許多細小孔隙和氣體而造成的不致密性。
41 ．夾渣：被固態金屬基體所包圍著的雜質相或異物顆粒。
42 ．偏析：合金金屬內各個區域化學成分的不均勻分布。
43 ．脫碳：鋼及鐵基合金的材料或制件的表層內的碳全部或部分失掉的現象。
另外，汽泡、裂紋、分層、白點等也是常見的內部組織缺陷，對內部組織（晶粒、組織）及內部組織缺陷的檢驗辦法常用有：
44 ．宏觀檢驗：利用肉眼或 10 倍以下的低倍放大鏡觀察金屬材料內部組織及缺陷的檢驗。常用的方法有斷口檢驗、低倍檢驗、塔形車削發紋檢驗及硫印試驗等。
主要檢驗氣泡、夾渣、分層、裂紋晶粒粗大、白點、偏析、疏松等。
45 ．顯微檢驗：顯微檢驗又叫作高倍檢驗，是將制備好的試樣，按規定的放大倍在相顯微鏡下進行觀察測定，以檢驗金屬材料的組織及缺陷的檢驗方法。一般檢驗夾雜物、晶粒度、脫碳層深度、晶間腐蝕等。
46 ．無損檢驗：無損檢驗有磁力探傷、螢光探傷和著色探傷。磁力探傷用于檢驗鋼鐵等鐵磁性材料接近表面裂紋、夾雜、白點、折疊、縮孔、結疤等。螢光探傷和著色探傷用于無磁性材料如有色金屬、不銹鋼、耐熱合金的表面細小裂紋及松孔的檢驗。
47 ．超聲波檢驗：又叫超聲波探傷。利用超聲波在同一均勻介質中作直線性傳播。但在不同兩種物質的界面上，便會出現部分或全部的反射。因此，當超聲波迂到材料內部有氣孔、裂紋、縮孔、夾雜時，則在金屬的交界面上發生反射，異質界面愈大反射能力愈強，反之愈弱。這樣，內部缺陷的部位及大小就可以通過探傷儀螢光屏的波形反映出來。常用的超聲波探傷有 X 光和射線探傷。 , E' I' q: z L
8 o6 ]: `; C- \/ Q) C7 }7 R
金屬型鑄造 ) w8 T7 `" |0 N5 F6 l( C) H1 H& a
金屬型鑄造又稱硬模鑄造，它是將液體金屬澆入金屬鑄型，以獲得鑄件的一種鑄造方法。鑄型是用金屬制成，可以反復使用多次（幾百次到幾千次）。
金屬到鑄造與砂型鑄造比較：在技術上與經濟上有許多優點。
（ 1 ）金屬型生產的鑄件，其機械性能比砂型鑄件高。同樣合金，其抗拉強度平均可提高約 25 ％，屈服強度平均提高約 20 ％，其抗蝕性能和硬度亦顯著提高；
（ 2 ）鑄件的精度和表面光潔度比砂型鑄件高，而且質量和尺寸穩定 ;
（ 3 ）鑄件的工藝收得率高，液體金屬耗量減少，一般可節約 15 ～ 30 ％；
（ 4 ）不用砂或者少用砂，一般可節約造型材料 80 ～ 100 ％；
此外，金屬型鑄造的生產效率高；使鑄件產生缺陷的原因減少；工序簡單，易實現機械化和自動化。金屬型鑄造雖有很多優點，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，易造成鑄件洗不足、開裂或鑄鐵件白日等缺陷 ;
(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，對鑄件的質量的影響甚為敏感，需要嚴格控制。
金屬型鑄造目前所能生產的鑄件，在重量和形狀方面還有一定的限制，如對黑色金屬只能是形狀簡單的鑄件；鑄件的重量不可太大；壁厚也有限制，較小的鑄件壁厚無法鑄出。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；完成生產任務的期限許可。
金屬型鑄件形成過程的特點
金屬型和砂型，在性能上有顯著的區別，如砂型有透氣性，而金屬型則沒有；砂型的導熱性差，金屬型的導熱性很好，砂型有退讓性，而金屬型沒有等。金屬型的這些特點決定了它在鑄件形成過程中有自己的規律。
型腔內氣體狀態變化對鑄件成型的影響：金屬在充填時，型腔內的氣體必須迅速排出，但金屬又無透氣性，只要對工藝稍加疏忽，就會給鑄件的質量帶來不良影響。
鑄件凝固過程中熱交換的特點：金屬液一旦進入型腔，就把熱量傳給金屬型壁。液體金屬通過型壁散失熱量，進行凝固并產生收縮，而型壁在獲得熱量，升高溫度的同時產生膨脹，結果在鑄件與型壁之間形成了 “ 間隙 ” 。在 “ 鑄件一間隙一金屬型 ” 系統未到達同一溫度之前，可以把鑄件視為在 “ 間隙 ” 中冷卻，而金屬型壁則通過 “ 間隙 ” 被加熱。
金屬型阻礙收縮對鑄件的影響：金屬型或金屬型芯，在鑄件凝固過磋甲無退讓性，阻礙鑄件收縮，這是它的又一特點。
金屬型鑄造工藝
1 金屬到的預熱
未預熱的金屬型不能進行澆注。這是因為金屬型導熱性好／液體金屬冷卻決，流動性劇烈降低，容易使鑄件出現冷隔、澆不足夾雜、氣孔等缺陷。未預熱的金屬型在澆注時，鑄型，將受到強烈的熱擊，應力倍增，使其極易破壞。因此，金屬型在開始工作前，應該先預熱，適宜的預熱溫度（即工作溫度），隨合金的種類、鑄件結構和大小而定，一般通過試驗確定。一般情況下，金屬型的預熱溫度不低于 1500C 。
金屬型的預熱方法有：
（ 1 ）用噴燈或煤氣火焰預熱；（ 2 ）采用電阻加熱器；（ 3 ）采用烘箱加熱，其優點是溫度均勻，但只適用于小件的金屬型；（ 4 ）先將金屬型放在爐上烘烤，然后澆注液體金屬將金屬型燙熱。這種方法，只適用于小型鑄型，因它要浪費一些金屬液，也會降低鑄型壽命。
2 金屬型的澆注
金屬型的澆注溫度，一般比砂型鑄造時高。可根據合金種類、如化學成分、鑄件大小和壁厚，通過試驗確定。下表中數據可供參考。
各種合金的澆注溫度
合金種類 澆注溫度 ℃ 合金種類 澆注溫度 ℃
鋁錫合金 350 ～ 450 黃銅 900 ～ 950
鋅合金 450 ～ 480 錫青銅 1100 ～ 1150
鋁合金 680 ～ 740 鋁青銅 1150 ～ 1300
鎂合金 715 ～ 740 鑄鐵 1300 ～ 1370
由于金屬型的激冷和不透氣，澆注速度應做到先慢，后快，再慢。在澆注過程中應盡量保證液流平穩。
3 鑄件的出型和抽芯時間
如果金屬型芯在鑄件中停留的時間愈長，由于鑄件收縮產生的抱緊型芯的力就愈大，因此需要的抽芯力也愈大。金屬型芯在鏡件中最適宜的停留時間，是當鑄件冷卻到塑性變形溫度范圍，并有足夠的強度時，這時是抽芯最好的時機。鑄件在金屬型中停留的時間過長，型壁溫度升高，需要更多的冷卻時間，也會降低金屬型的生產率。
最合適的拔芯與鑄件出型時間，一般用試驗方法確定。
4 金屬型工作溫度的調節
要保證金屬型鑄件的質量穩定，生產正常，首先要使金屬型在生產過程中溫度變化恒定。所以每澆一次，就需要將金屬型打開，停放一段時間，待冷至規定溫度時再澆。如靠自然冷卻，需要時間較長，會降低生產率，因此常用強制冷卻的方法。冷卻的方式一般有以下幾種：
（ 1 ）風冷：即在金屬型外圍吹風冷卻，強化對流散熱。風冷方式的金屬型，雖然結構簡單，容易制造，成本低，但冷卻效果不十分理想。
（ 2 ）間接水冷：在金屬型背面或某一局部，鑲鑄水套，其冷卻效果比風冷好，適于澆注銅件或可鍛鑄鐵件。但對澆注薄壁灰鐵鑄件或球鐵鑄件，激烈冷卻，會增加鑄件的缺陷。
（ 3 ）直接水冷：在金屬型的背面或局部直接制出水套，在水套內通水進行冷卻，這主要用于澆注鋼件或其它合金鑄件，鑄型要求強烈冷卻的部位。因其成本較高，只適用于大批量生產。
如果鑄件壁厚薄懸殊，在采用金屬型生產時，也常在金屬型的一部分采用加溫，另一部分采用冷卻的方法來調節型壁的溫度分布。
5 金屬型的涂料
在金屬型鑄造過程中，常需在金屬型的工作表面噴刷涂料。涂料的作用是：調節鑄件的冷卻速度；保護金屬型，防止高溫金屬液對型壁的沖蝕和熱擊；利用涂料層蓄氣排氣。
根據不同合金，涂料可能有多種配方，涂料基本由三類物質組成： 1 ．粉狀耐火材料（如氧化鋅，滑石粉，鋯砂粉、硅藻土粉等）； 2 ．粘結劑（常用水玻璃，糖漿或紙漿廢液等）； 3 ．溶劑（水）。具體配方可參考有關手冊。
涂料應符合下列技術要求：要有一定粘度，便于噴涂，在金屬型表面上能形成均勻的薄層；涂料干后不發生龜裂或脫落，且易于清除；具有高的耐火度；高溫時不會產生大量氣體；不與合金發生化學反應（特殊要求者除外）等。
6 復砂金屬型 ( 鐵模復砂 )
涂料雖然可以降低鑄件在金屬型中的冷卻速度，但采用刷涂料的金屬型生產球墨鑄鐵件（例如曲軸），仍有一定困難，因為鑄件的冷速仍然過大，鑄件易出現白口。若采用砂型，鑄件冷速雖低，但在熱節處又易產生縮松或縮孔，在金屬型表面復以 4 － 8mm 的砂層，就能鑄出滿意的球墨鑄鐵件。
復砂層有效地調節了鑄件的冷卻速度，一方面使鑄鐵體不出白口，另一方面又使冷速大于砂型鑄造。金屬型無潰散性，但很薄的復砂卻能適當減少鑄件的收縮阻力。此外金屬型具有良好的剛性，有效地限制球鐵石墨化膨脹，實現了無冒口鑄造，消除疏松，提高了鑄件的致密度。如金屬型的復砂層為樹脂砂，一般可用射砂工藝復砂，金屬型的溫度要求在 180 ～ 200℃ 之間。復砂金屬型可用于生產球鐵，灰鐵或鑄鋼件，其技術效果顯著。
7 金屬型的壽命
提高金屬型壽命的途徑為：
1 ．選用導熱系數大，熱膨脹系數小，而且強度較高的材料制造金屬型；
2 ．合理的涂料工藝，嚴格遵守工藝規范；
3 ．金屬型結構合理，制造毛坯過程中應注意消除殘余應力；
4 ．金屬型材料的晶粒要細小。
金屬型鑄件的工藝設計
根據金屬型鑄造工藝的一些特點，為了保證鑄件質量，簡化金屬型結構，充分發揮它的技術經濟效益，首先必須對鑄件的結構進行分析，并制訂合理的鑄件工藝。
1 鑄件結構的工藝性分析
金屬型鑄造結構工藝性的好壞，是保證鑄件質量，發揮金屬型鑄造優點的先決條件。合理的鑄造構應遵循下列原則：
1 ）鑄造結構不應阻礙出型，防礙收縮； 2 ）厚差不能太大，以免造成各部分溫差懸殊，從而引起鑄件縮裂和縮松； 3 ）限制金屬型鑄件的最小壁厚。
另外，對鑄件非加工面的精度和光潔度應要求適當。
2 鑄件在金屬型中的澆注位置
鑄件的澆注位置直接關系到型芯和分型面的數量、液體金屬的導入位置，冒口的補縮效果，排氣的通暢程度以及金屬型的復雜程度等。選擇澆注位置的原則如下：
1 ．保證金屬液在充型時流功平穩，排氣方便，避免液流卷氣和金屬被氧化；
2. 有利于順序凝固，補縮良好，以保證獲得組織致密的鑄件；
3 ．型芯數目應盡量減少，安放方便、穩定、而且易于出型；
4 ．有利于金屬型結構簡化，鑄件出型方便等。
3 鑄性分型面的選擇
分型面形式一般有垂直、水平和綜合分類（垂直、水平混合分型或曲面分型）三種。選擇分型面的原則如下：
1 ．為簡化金屬型結構，提高稿件精度，對形狀教簡單的鑄件最好都布置在半型內，或大部分布置在半型內；
2 ．分型面數目應盡量少，保證鑄件外形美觀，鑄件出型和下芯方便；
3 ．選擇的分型面應保證設置澆冒口方便，金屬充型時流動平穩，有利于型腔里的氣體排出；
4 ．分型面不得選在加工基準面上；
5 ，盡量避免曲面分型，減少拆卸件及活決數量。
4 澆鑄系統設計
根據金屬型鑄造的某些特點，在設計澆注系統時須注意以下幾點：金屬澆注速度大，超過砂型的約 20 ％。其次，在液體金屬充型時，型腔里的氣體要能順利排除，其流向應盡可能與液流方向一致，順利的將氣體擠向冒口或出氣冒口；此外，應注意使液體金屬在充型時流動平穩，不產生渦流，不沖擊型壁或型芯，更不可產生飛濺。
金屬型的澆注系統一般分為頂注式底注式和側注式三類。
1 ）頂注式，其熱分布較合理，有利于順序凝固，可減少金屬液的消耗，但金屬液流動不平穩，易進法，鑄件高時，易沖擊型膠底部或型芯。若用于澆注鋁合金件，一般只適用于鑄件高度小于 100 毫米的簡單件；
2 ）底注式，金屬液流動較平穩，有利于排氣，但溫度分布不合理，不利于鑄件順利凝固；
3 ）側注式，兼有上述兩者的優點，金屬液流動平穩，便于集渣，排氣等，但金屬液消耗大，澆口
清理工作量大。
金屬型澆注系統的結構與砂型鑄造基本相似，但由于金屬型壁不透氣，導熱能力強，因此要求澆注系統結構，能有利于降低金屬液流速，流動平穩，減少其對型壁的沖刷。除應保證型腔內氣體有充裕的時間排除外，還保證在充型過程中不得產生噴濺。
當用金屬型澆注黑色金屬時，由于鑄件冷速大，液流的粘度急劇增加，因此多采用封閉式澆口，其各部分截面積比例為： F 內： F 橫： F 直＝ 1 ： 1.15 ： 1.25
5 冒口設計
金屬型鑄造的冒口和砂型鑄造時具有同等的作用：即為補縮、集渣和排氣。它的設計原則也與砂型用冒口相同。由于金屬型冷卻速度大，而冒口又常采用保溫涂料或砂層，因此金屬型的冒口尺寸可比砂型的冒口小。
4.4.6 金屬型鑄件的工藝參數
由于金屬型工藝的特點，其鑄件的工藝參數與砂型鑄件略有區別。金屬型鑄件的線收縮率不僅與合金的線收縮有關，還與鑄件結構、鑄件在金屬型中收縮受阻的情況、鑄件出型溫度，金屬型受熱后的膨脹及尺寸變化等因素有關，其取值還要考慮在試澆過程中留有修改尺寸的余地。
為取出金屬型芯和鑄件，在鑄件的出芯和出型方向應取適當斜度，對各種不同合金鑄件的鑄造斜度參閱有關手冊。
金屬型鑄件精度一般比砂型鑄件高，所以加工裕量可較小，一般在 0.5 ～ 4mm 之間。
在確定鑄件工藝參數之后，就可繪制金屬型鑄件工藝圖，該圖與砂型鑄件的工藝圖基本相同。
金屬型的設計
鑄件工藝圖繪制之后，就可進行金屬型設計。設計內容主要包括確定金屬型的結構、尺寸、型芯、排氣系統和頂桿機構等。
對設計的金屬型應力求結構簡單，加工方便，選材合理，安全可靠。 . 金屬型的結構形式
1 金屬型的結構形式
金屬型的結構取決于鑄件形狀、尺寸大小；分型面數量；合金種類和生產批量等條件。按分型面位置，金屬型結構有以下幾種形式：
1 ．整體金屬型，鑄型無分型面，結構簡單，但它只適用于形狀簡單，無分型面的鑄件；
2 ．水平分型金屬型，它適用于薄壁輪狀鑄件。
3 ．垂直分型金屬型，這類金屬型便于開設澆冒口和排氣系統，開合型方便，容易實現機械化生產；多用于生產簡單的小鑄件；
4 ．綜合分型金屬型：它由兩個或兩個以上的分型面組成，甚至由活塊組成，一般用于復雜鑄件的生產。操作方便，生產中廣泛采用。
2 金屬型主體設計
金屬型主體系指構成型腔，用于形成鑄件外形的部分。主體結構與鑄件大小，其在型中的澆注位置，分型面以及合金的種類等有關。在設計時應力求使型腔的尺寸準確；便于開設澆注系統和排氣系統，鑄件出型方便，有足夠的強度和剛度等。
3 金屬型芯的設計
根據鑄件的復雜情況和合金的種類可采用不同材料的型芯。一般澆注薄壁復雜件或高熔點合金（如銹鋼、鑄鐵）時，多采用砂芯，而在澆注低熔點合金（如鋁、鎂合金）時，大多采用金屬芯。在同一鑄件上也可砂芯和金屬芯并用。
4 金屬型的排氣
在設計金屬型時就必須有排氣設施，其排氣的方式有以下幾種：
1 ．利用分型面或型腔零件的組合面的間隙進行排氣。
2 ．開排氣槽。即在分型面或型腔零件的組合面上，芯座或頂桿表面上做排氣槽。
3 ．設排氣孔。排氣孔一般開設在金屬型的最高處。
4. 排氣塞是金屬型常用的排氣設施
5 頂出鑄件機構設計
金屬型腔的凹凸部分，對鑄件的收縮會有阻礙，鑄件出型時就會有阻力，必須采用頂出機構，方可將鑄件項出。在設計頂出機構時，須注意下面幾點：防止頂傷鑄件，即防止鑄件被頂變形或在鑄件表面頂出凹坑；防止頂桿卡死，首先是頂桿與頂桿孔的配合間隙要適當。如果間隙過大易鉆入金屬，過小則可能造成卡死的現象。根據經驗最好采用 D4 ／ dC4 級配合。
6 金屬型的定位、導向及鎖緊機構
金屬型合型時，要求兩半型定位準確，、一般采用兩種辦法，即定位銷定位和 “ 止口 ” 定位。對于上下分型，而分型面為圓形時，可采用 “ 止口 ” 定位，而對于矩形分型面大多采用定位銷定位。定位銷應設在分型面輪廓之內，當金屬型本身尺寸較大，而自身的重量也較大時，要保證開合型定位方便，可采導向形式。
7 金屬型材料的選擇
從金屬型的破壞原因分析可以看到，制造金屬型的材料，應消足下列要求：耐熱性和導熱性好，反復受熱時不變形，不破壞；應具有一定的強度、韌性及耐磨性，機械加工性好。
鑄鐵是金屬型最常用的材料。其加工性能好，價廉，一般工廠均能自制，并且它又耐熱、耐磨，是一種較合適的金屬型材料。只是在要求高時，才使用碳鋼和低合金鋼。
采用鋁合金制造金屬型，在國外已引起注意，鋁型表面可進行陽極氧化處理，而獲得一層由 Al2O3 及 Al2O3·H2O 組成的氧化膜，其熔點和硬度都較高，而且耐熱、耐磨。據報導這種鋁金屬型，如采用水冷措施，它不僅可鑄造鋁件和銅件，同樣也可用來澆注黑色金屬鑄件。 | 
發表于 2006-10-20 22:19:51
QQ好友和群
QQ空間
