关于金属型铸造模具技术发展趋势探讨

练天宝 吕金道

摘要：当前铸造模具业技术逐步发展与创新，人们也极为重视复杂的压铸模具，但是却忽略了其他的铸造模具。压铸无法生产高力学与大型的有色金属铸件，这类铸件均由金属铸造生产的。压铸模具在铸造过程中工艺复杂，生产效率较高，并且外观质量良好，具有较高的产品精度，在质量形成过程中复杂程度较高，但是压铸模具在制造过程中却无法制造出个体较大以及壁厚等各项铸件。所以必须要对这类技术进行不断的探究和创新，才能够进一步推动金属型铸造模具技术的有效发展。所以本文从以下几方面探讨金属型铸造模具技术的发展趋势，提出如何增强模具设计人员的知识水平以及制造工艺。

关键词：金属型铸造模具，铸造技术，模具生产

引言

在压铸模具之外的模具制造中，金属型铸造模具发展需求较高，制作工艺十分复杂，由于金属型铸造模具是有色金属铸造的。通过低压与差压进行制造，金属模具具有导热性能高，能够快速的冷凝成生产效率较高。所以基于技术角度来看，金属型模具能够对模具温度进行部位和时间的控制调节，能够满足模具高难度与高性能的相关要求。为了进一步促进现代机械制造行业的不断发展，铸造产品质量要求也逐步升高，所以必须对金属型铸造模具的技术发展方向进行深入探讨：

一、顺序凝固精准控温技术

当前现有的模具温度控制技术主要是凭感觉和经验进行控温的，通过吹一吹、捂一捂等方式进行调节，施工人员的操作水平与施工经验在施工工艺中起着极为重要的作用，但是产品的稳定性与质量一致性、生产效率无法达到相关的标准要求。社会不同行业发展过程中进行深度推广的前提下，信息技术与现代控制技术能够有效，促进金属型模具制造行业的可持续发展，例如在金属型模具部位设计过程中可以设置元件与温度传感器。基于机械的控制下，能够有效实现在不同时间与多个部位的精准控制。通过此项技术有助于满足顺序凝固，并且进行有序补缩，进一步控制晶粒定向生长，从而达到相关的标准要求，如金属模具制造的力学性能与物理性能。国外发达国家已经选用了顺序凝固精准控温技术，并且制造出京方向耐热疲劳，并且符合受力方向，具有较强的耐腐蚀性与抗高温性的铸件，例如如涡轮发动机叶片。

二、快速凝固技术

金属型铸造冷却速率约在50k每秒之下，冷凝时间约为十几秒至几十秒，由于晶粒生长粗大所以极容易出现偏析，对于性能较高的零件必须进行热处理，所以应当加快速度进行模温降低，但是降低模温便会影响浇注，所以无法改变模具技术，是难以有效解决这些矛盾的。国外发明的模具及塑胶加热系统，能够将模具在15秒之内加热到300摄氏度，或者是冷却降温到20摄氏度。该项工序并不复杂，将该项技术方案应用于金属模具制造中，能够有效降低模具的制造成本，并且省去了热处理工序能够达到相关的性能要求，所以模具材料必须要具有抗热疲劳性。

三、复合材料铸造技术

当前机械产品性能逐步提高，铸件力学性能要求也进一步增加，金属材料中可以增加短纤维与颗粒、晶须等各项非连续性增强材料以及其他的特殊成分，有助于增强金属材料性能。在施工过程中，机械制造行业对于复合材料要求较高，需求量较大，制造行业要求在组织中根据相关的方式进行排列，国外公司通过顺序凝固生产出希望的分布方式排列的特殊性能相比较普通的单向组织材料性能有所不同，能够在所需方向上具有高强疲劳性以及高强度和低裂纹敏感性等等，所以必须要需要顺序凝固控制技术。该项技术能够有效减少生产环节，进一步降低加工余量，并且模具的使用寿命较长，形成温度较低，是最具发展前途的模具技术。所以必须要认真探究复合材料铸造技术，在此基础上设计企业所需要的挤压铸造模具以及金属型模具。

四、半固态金属铸造技术

当前我国铸造行业不断发展，在发达国家半固态金属铸造技术已经进入了广泛的工业应用过程中，半固态金属铸造技术能够在金属凝固过程中进行强烈搅拌，相比较普通的铸造而言更容易成型，形成的树枝晶网络骨架。通过搅拌能够打散成分散的颗粒状态，对于此类半固态金属液进行铸造，是在铸造过程中由于具有较强的流动性，所以相比较固态锻造而言，变形抗能力较小及容易制作成复杂的工件，所以具有锻造优良性能。此种铸造方式摒弃了传统的模具制造产生的气孔与裂缩、收缩量大于晶粒粗大等各项缺点。由于模具寿命较长，有助于改善生产条件，延长模具的使用寿命，成型温度较低，所以最具发展前途。

五、快速制造铸造与铸模快速验证技术

根据当前的金属型模具制造情况来看，通常采用铸铁方式进行机械加工，但是此种方式费时费力，并且使用成本较高，所以可以选用蠕墨铸铁进行铸造，蠕墨铸铁具有较强的刚度以及抗拉强度相比较灰铸铁而言，具有75%的优势，并且是灰铸铁的抗拉强度两倍之多。此外蠕墨铸铁相比较球墨铸铁而言，具有较强的导热性，能够进行调温控温，同时导热率较高，也会导致蠕墨铸铁模具的内外温度差逐步降低，通过温度差减少能够降低膨胀插，所以热应力也会逐步减少进一步延长模具的使用寿命。所以在模具制造之前必须要根据系数进行分析，在此基础上制作模具，然后制作出陶瓷型，在此基础上制作出蠕墨铸铁模具通过打磨与修整便可投入使用。例如应用陶瓷模具制造，能够降低制造成本，进一步节省约40～%80%的成本，并且大大缩减了50%的制造周期。在同一次投入的情况下能够进行多套模具重复使用，如果生产批量较大，可以进行模具同时铸造，所以体现出该种方法的优势。由于模具在使用过程中会出现反复的刮碰，属于费时费力的工序。由于金属型复杂模具必须要经过完全拆除，才能够进行花盆，必须进行加热处理，所以具有较强的人工技术依赖性。当前国外选用了热喷涂材料，摒弃传统的手工喷涂具有较强的效果，并且涂料的使用寿命周期较长，有助于提高生产效率并且提高注线表面质量，切实降低劳动强度。

六、快速制造铸件与铸模验证技术

产品设计与验证工作中必须要有铸造零件，根据当前的技术进行零件铸造，通常有两种方式，第1种方式便是应用翻砂法进行模型制造，第2种则是将整块的配料进行切削加工，此种方式费时费力，并且浪费成本较高，而第2种方式只可能获得一个零件，但是零件的材料与组织可能会与未来制造的铸件存在不相符问题。但是应用快速原型机能够将无法呈现的金属零件制造成蜡制模型，然后在应用熔模铸造法进行零件铸造，此种方式周期较长，但是并不是所有的快速原型机能够进行蜡型模具制造。可以应用快速原型机进行无砂砂型烧制，制造出多种样品，但是此种方法是能够进行快速烧制的原型机数量较少，并且覆膜砂可能会对机械设备产生较大的磨损。应用快速原型机进行发行和制造应用，发行和制作出砂型，便能够在较短的时间内生产出多种铸件，也可以进行小批量的生产。应用此类方式能够验证捕捉系统设计是否科學合理，根据当前的模拟软件，虽然能够进行浇注过程模拟，但是由于计算机操作模拟难免会存在问题，所以问题的准确性仍然待加强。

结束语

综上所述，我们能够看出，金属模具制造过程中必须要加强相关技术的研究与创新，能够将信息技术与自动化技术、控制技术有效融合，并且降低人为因素干扰。切实提高工艺的精准率，进一步确保生产出来的产品具有异质性与高效性，能够满足不同行业对于铸件的多元化要求，进一步促进产业技术有效发展。

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（作者单位：宁波强盛机械模具有限公司）