金屬型鑄造（一）
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）。
寧波精密鑄造廠惠政特鋼認為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，在鑄件凝固過程中無退讓性，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。