概述
金属型锻造又称硬模锻造，它是将液体金属浇入金属铸型，以获得铸件的一种锻造体例。铸型是用金属制成，可以一再使用多次（几百次到几千次）。
金属到锻造与砂型锻造斗劲：在手艺上与经济上有良多利益。
（1）金属型出产的铸件，其机械机能比砂型铸件高。同样合金，其抗拉强度平均可提高约25％，屈就强度平均提高约20％，其抗蚀机能和硬度亦显著提高；
（2）铸件的精度和概况光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸不变;
（3）铸件的工艺收得率高，液体金属耗量削减，一般可节约15～30％；
（4）不用砂或者少用砂，一般可节约造型材料80～100％；
此外，金属型锻造的出产效率高；使铸件发生缺陷的原因削减；工序简单，易实现机械化和自动化。金属型锻造虽有良多利益，但也有不足之处。如：
(1) 金属型制造成本高；
(2) 金属型欠亨气，而且无退让性，易造成铸件洗不足、开裂或铸铁件白日等缺陷;
(3) 金属型锻造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇居处度，铸件在铸型中勾留的时刻，以及所用的涂料等，对铸件的质量的影响甚为敏感，需要严酷节制。
金属型锻造今朝所能出产的铸件，在重量和外形方面还有必然的限制，如对黑色金属只能是外形简单的铸件；铸件的重量不成太年夜；壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。是以，在抉择采用金属型锻造时，必需综合考虑下列各身分：铸件外形和重量巨细必需合适；要有足够的批量；完成出产使命的刻日许可。
金属型铸件形成过程的特点
金属型和砂型，在机能上有显著的区别，如砂型有透气性，而金属型则没有；砂型的导热性差，金属型的导热性很好，砂型有退让性，而金属型没有等。金属型的这些特点抉择了它在铸件形成过程中有自己的纪律。
型腔内气体状况转变对铸件成型的影响：金属在充填时，型腔内的气体必需迅速排出，但金属又无透气性，只要对工艺稍加疏忽，就会给铸件的质量带来不良影响。
铸件的浇注位置直接关系到型芯和分型面的数目、液体金属的导入位置，冒口的补缩效不美观，排气的畅达水平以及金属型的复杂水平等。选择浇注位置的原则如下：
铸件凝固过程中热交流的特点：金属液一旦进入型腔，就把热量传给金属型壁。液体金属经由过程型壁散失踪热量，进行凝固并发生缩短，而型壁在获得热量，升高温度的同时发生膨胀，结不美观在铸件与型壁之间形成了“间隙”。在“铸件一间隙一金属型”系统未达到统一温度之前，可以把铸件视为在“间隙”中冷却，而金属型壁则经由过程“间隙”被加热。
金属型阻碍缩短对铸件的影响：金属型或金属型芯，在铸件凝固过磋甲无退让性，阻碍铸件缩短，这是它的又一特点。
金属型锻造工艺
1金属到的预热
未预热的金属型不能进行浇注。这是因为金属型导热性好／液体金属冷却决，流动性强烈降低，轻易使铸件呈现冷隔、浇不足同化、气孔等缺陷。未预热的金属型在浇注时，铸型，将受到强烈的热击，应力倍增，使其极易破损。是以，金属型在起头工作前，应该先预热，适宜的预热温度（即工作温度），随合金的种类、铸件结构和巨细而定，一般经由过程试验确定。一般情形下，金属型的预热温度不低于1500C。
金属型的预热体例有：
（1）用喷灯或煤气火焰预热；（2）采用电阻加热器；（3）采用烘箱加热，其利益是温度平均，但只合用于小件的金属型；（4）先将金属型放在炉上烘烤，然后浇注液体金属将金属型烫热。这种体例，只合用于小型铸型，因它要华侈一些金属液，也会降低铸型寿命。
2金属型的浇注
金属型的浇注温度，一般比砂型锻造时高。可按照合金种类、如化学成分、铸件巨细和壁厚，经由过程试验确定。下表中数据可供参考。
各类合金的浇注温度
锌合金 450～480 锡青铜 1100～1150
合金种类 浇注温度℃ 合金种类 浇注温度℃
铝锡合金 350～450 黄铜 900～950
铝合金 680～740 铝青铜 1150～1300
镁合金 715～740 铸铁 1300～1370
因为金属型的激冷和欠亨气，浇居处度应做到先慢，后快，再慢。在浇注过程中应尽量保证液流平稳。
3铸件的出型和抽芯时刻
如不美观金属型芯在铸件中勾留的时刻愈长，因为铸件缩短发生的抱紧型芯的力就愈年夜，是以需要的抽芯力也愈年夜。金属型芯在镜件中最适宜的勾留时刻，是当铸件冷却到塑性变形温度规模，并有足够的强度时，这时是抽芯最好的机缘。铸件在金属型中勾留的时刻过长，型壁温度升高，需要更多的冷却时刻，也会降低金属型的出产率。
最合适的拔芯与铸件出型时刻，一般用试验体例确定。
4金属型工作温度的调节
要保证金属型铸件的质量不变，出产正常，首先要使金属型在出产过程中温度转变恒定。所以每浇一次，就需要将金属型打开，停放一段时刻，待冷至划定温度时再浇。如靠自然冷却，需要侍旧讼长，会降低出产率，是以常用强制冷却的体例。冷却的体例一般有以下几种：
为掏出金属型芯和铸件，在铸件的出芯和出型标的目的应取恰当斜度，对各类分歧合金铸件的锻造斜度参阅有关手册。
（1）风冷：即在金属型外围吹风冷却，强化对流散热。风冷体例的金属型，虽然结构简单，轻易制造，成本低，但冷却效不美观不十分理想。
（2）借居水冷：在金属型后背或某一局部，镶铸水套，其冷却效不美观比风冷好，适于浇注铜件或可锻铸铁件。但对浇注薄壁灰铁铸件或球铁铸件，激烈冷却，会增添铸件的缺陷。
4．金属型材料的晶粒要藐小。
（3）直接水冷：在金属型的后背或局部直接制出水套，在水套内通水进行冷却，这首要用于浇注钢件或其它合金铸件，铸型要求强烈冷却的部位。因其成本较高，只合用于多量量出产。
如不美观铸件壁厚薄悬殊，在采用金属型出产时，也常在金属型的一部门采用加温，另一部门采用冷却的体例来调节型壁的温度分布。
5金属型的涂料
在金属型锻造过程中，常需在金属型的工作概况喷刷涂料。涂料的浸染是：调节铸件的冷却速度；呵护金属型，防止高温金属液对型壁的冲蚀和热击；操作涂料层蓄气排气。
按照分歧合金，涂料可能有多种配方，涂料根基由三类物质组成：1．粉状耐火材料（如氧化锌，滑石粉，锆砂粉、硅藻土粉等）；2．粘结剂（常用水玻璃，糖浆或纸浆废液等）；3．溶剂（水）。具体配方可参考有关手册。
涂料应合适下列手艺要求：要有必然粘度，便于喷涂，在金属型概况上能形成平均的薄层；涂料干后不贰生龟裂或脱落，且易于断根；具有高的耐火度；高温时不会发生年夜量气体；不与合金发生化学纺暌钩（非凡要求者除外）等。
6复砂金属型(铁模复砂)
涂料虽然可以降低铸件在金属型中的冷却速度，但采用刷涂料的金属型出产球墨铸铁件（例如曲轴），若有必然坚苦，因为铸件的冷速仍然过年夜，铸件易呈现白口。若采用砂型，铸件冷速虽低，但在热节处又易发生缩松或缩孔，在金属型概况复以4－8mm的砂层，就能铸出对劲的球墨铸铁件。
复砂层有用地调节了铸件的冷却速度，一方面使铸铁体不出白口，另一方面又使冷速年夜于砂型锻造。金属型无溃散性，但很薄的复砂却能恰当削减铸件的缩短阻力。此外金属型具有精采的刚性，有用地限制球铁石墨化膨胀，实现了无冒口锻造，消弭松散，提高了铸件的致密度。如金属型的复砂层为树脂砂，一般可用射砂工艺复砂，金属型的温度要求在180～200℃之间。复砂金属型可用于出产球铁，灰铁或铸钢件，其技生效不美观显著。
7 金属型的寿命
提高金属型寿命的路子为：
1．选用导热系数年夜，热膨胀系数小，而且强度较高的材料制造金属型；
2．合理的涂料工艺，严酷遵守工艺规范；
3．金属型结构合理，制造毛坯过程中应注重消弭残存应力；
金属型铸件的工艺设计
按照金属型锻造工艺的一些特点，为了保证铸件质量，简化金属型结构，充实阐扬它的手艺经济效益，首先必需对铸件的结构进行剖析，并制订合理的铸件工艺。
1铸件结构的工艺性剖析
金属型锻造结构工艺性的口角，是保证铸件质量，阐扬金属型锻造利益的先决前提。合理的锻造构应遵循下列原则：
1）锻造结构不应阻碍出型，防碍缩短；2）厚差不能太年夜，以免造成各部门温差悬殊，年夜而引起铸件缩裂和缩松；3）限制金属型铸件的最小壁厚。
此外，对铸件非加工面的精度和光洁度应要求恰当。
2 铸件在金属型中的浇注位置
1．保证金属液在充型时流功平稳，排气便利，避免液流卷气和金属被氧化；
2. 有利于挨次凝固，补缩精采，以保证获得组织致密的铸件；
4．有利于金属型结构简化，铸件出型便利等。
3．型芯数目应尽量削减，安放便利、不变、而且易于出型；
金属型铸件精度一般比砂型铸件高，所以加工裕量可较小，一般在0.5～4mm之间。
3 铸性分型面的选择
分型面形式一般有垂直、水安然安祥综合分类（垂直、水平同化分型或曲面分型）三种。选择分型面的原则如下：
1．为简化金属型结构，提高稿件精度，对外形教简单的铸件最好都安插在半型内，或年夜部门安插在半型内；
2．分型面数目应尽量少，保证铸件外形美不美观，铸件出型和下芯便利；
4．分型面不灯揭捉在加工基准面上；
5，尽量避免曲面分型，削减拆卸件及活决数目。
4 浇铸系统设计
按照金属型锻造的某些特点，在设计浇注系统时须注重以下几点：金属浇居处度年夜，跨越砂型的约20％。其次，在液体金属充型时，型腔里的气体要能顺遂解除，其流向应尽可能与液流标的目的一致，顺遂的将气体挤向冒口或出气冒口；此外，应注重使液体金属在充型时流动平稳，不发生涡流，不冲击型壁或型芯，更不成发生飞溅。
金属型的浇注系统一般分为顶注式底注式和侧注式三类。
1）顶注式，其热分布较合理，有利于挨次凝固，可削减金属液的耗损，但金属液流动不服稳，易抨击袭击，铸件高时，易冲击型胶底部或型芯。若用于浇注铝合金件，一般只合用于铸件高度小于100毫米的简单件；
2）底注式，金属液流动较平稳，有利于排气，但温度分布不合理，晦气于铸件顺遂凝固；
3）侧注式，兼有上述两者的利益，金属液流动平稳，便于集渣，排气等，但金属液耗损年夜，浇口
清理工作量年夜。
金属型浇注系统的结构与砂型锻造基秘闻似，但因为金属型壁欠亨气，导热能力强，是以要求浇注系统结构，能有利于降低金属液流速，流动平稳，削减其对型壁的冲刷。除应保证型腔内气体有丰裕的侍旧蒜除外，还保证在充型过程中不得发生喷溅。
当用金属型浇注黑色金属时，因为铸件冷速年夜，液流的粘度急剧增添，是以多采用封锁式浇口，其各部门截面积比例为：F内：F横：F直＝1：1.15：1.25
5 冒口设计
金属型锻造的冒口和砂型锻造时具有齐截的浸染：即为补缩、集渣和排气。它的设计原则也与砂型用冒口不异。因为金属型冷却速度年夜，而冒口又常采用保温涂料或砂层，是以金属型的冒口尺寸可比砂型的冒口小。
4.4.6 金属型铸件的工艺参数
因为金属型工艺的特点，其铸件的工艺参数与砂型铸件略有区别。金属型铸件的线缩短率不仅与合金的线缩短有关，还与铸件结构、铸件在金属型中缩短受阻的情形、铸件出型温度，金属型受热后的膨胀及尺寸转变等身分有关，其取值还要考虑在试浇过程中留有改削尺寸的余地。
在确定铸件工艺参数之后，就可绘制金属型铸件工艺图，该图与砂型铸件的工艺图根基不异。
金属型的设计
铸件工艺图绘制之后，就可进行金属型设计。设计内容首要搜罗确定金属型的结构、尺寸、型芯、排气系统和顶杆机构等。
对设计的金属型应力争结构简单，加工便利，选材合理，平安靠得住。.金属型的结构形式
1金属型的结构形式
金属型的结构取决于铸件外形、尺寸巨细；分型面数目；合金种类和出产批量等前提。按分型面位置，金属型结构有以下几种形式：
1．整体金属型，铸型无分型面，结构简单，但它只合用于外形简单，无分型面的铸件；
2．水平钒胪攫属型，它合用于薄壁轮状铸件。
3．垂直钒胪攫属型，这类金属型便于开设浇冒口和排气系统，开合型便利，轻易实现机械化出产；多用于出产简单的小铸件；
4．综合钒胪攫属型：它由两个或两个以上的分型面组成，甚至由活块组成，一般用于复杂铸件的出产。操作便利，出产中普遍采用。
2 金属型主体设计
金属型主系统指组成型腔，用于形成铸件外形的部门。主体结构与铸件巨细，其在型中的浇注位置，分型面以及合金的种类等有关。在设计时应力争使型腔的尺寸切确；便于开设浇注系统和排气系统，铸件出型便利，有足够的强度和刚度等。
3 金属型芯的设计
按照铸件的复杂情形和合金的种类可采用分歧材料的型芯。一般浇注薄壁复杂件或高熔点合金（如锈钢、铸铁）时，多采用砂芯，而在浇注低熔点合金（如铝、镁合金）时，年夜多采用金属芯。在统一铸件上也可砂芯和金属芯并用。
4 金属型的排气
在设计金属型时就必需有排气行动措施，其排气的体例有以下几种：
1．操作分型面或型腔零件的组号缦沔的间隙进行排气。
2．开排气槽。即在分型面或型腔零件的组号缦沔上，芯座或顶杆概况上做排气槽。
3．设排气孔。排气孔一般开设在金属型的最高处。
4.排气塞是金属型常用的排气行动措施
5 顶出铸件机构设计
金属型腔的凹凸部门，对铸件的缩短会有阻碍，铸件出型时就会有阻力，必需采用顶出机构，方可将铸件项出。在设计顶出机构时，须注重下面几点：防止顶伤铸件，即防止铸件被顶变形或在铸件概况顶出凹坑；防止顶杆卡死，首先是顶杆与顶杆孔的配合间隙要恰当。如不美观间隙过年夜易钻入金属，过小则可能造成卡死的现象。按照经验最好采用D4／dC4级配合。
6 金属型的定位、导向及锁紧机构
3．选择的分型面应保证设置浇冒口便利，金属充型时流动平稳，有利于型腔里的气体排出；
金属型合型时，要求两半型定位切确，、一般采用两种法子，即定位销定位和“止口”定位。对于上下分型，而分型面为圆形时，可采用“止口”定位，而对于矩形分型面年夜多采用定位销定位。定位销应设在分型面轮廓之内，当金属型自己尺寸较年夜，而自身的重量也较年夜时，要保证开合型定位便利，可采导向形式。
7金属型材料的选择
年夜金属型的破损原因剖析可以看到，制造金属型的材料，应消足下列要求：耐热性和导热性好，一再受热时不变形，不破损；应具有必然的强度、韧性及耐磨性，机械加工性好。
铸铁是金属型最常用的材料。其加工机能好，价廉，一般工场均能廉价，而且它又耐热、耐磨，是一种较合适的金属型材料。只是在要求高时，才使用碳钢和低合金钢。
采用铝合金制造金属型，在国外已引起注重，铝型概况可进行阳极氧化措置，而获得一层由Al2O3及Al2O3·H2O组成的氧化膜，其熔点和硬度都较高，而且耐热、耐磨。据报导这种铝金属型，如采用水冷法子，它不仅可锻造铝件和铜件，同样也可用来浇注黑色金属铸件。
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