铸造厂的制模

用于金属铸造的蜡或木纹

在金属铸造中，模型是用于制造一次性模具的对象。一个图案最多可以组成数千个模具。

有不同类型的模型，但它们分为两种主要的子类型：用于砂或石膏铸造的可重复使用的模型，它们在许多模具中留下印痕，或者用于熔模铸造的消耗性模型，它们在制造模具的过程中在铸造前被破坏。对于任何一种类型的图案，制版师关心的不仅仅是复制所需的对象，还要帮助将金属以正确的速度和正确的位置引导到模具中。金属冷却是一个结晶过程，模具的填充方式会影响凝固的方向，这对最终物体的强度很重要。

每个铸造模式都需要支持

将金属送入铸件所有部分的通道系统是支持基础设施，如果设计得当，将减少铸件缺陷。这些元素包括：

• 浇注杯是进入模具的锥形入口。它有助于控制金属的流动，以及在浇注过程中捕获熔渣。
• 浇道，有时称为“下浇道”，是从浇注杯进入模具的主要通道。铸件充满金属的河流。
• 流道是允许液态金属从模具的一个区域流向另一个区域的通道。
• 门或“门内”是铸件本身的入口空间。快速冷却金属需要大浇口，缓慢冷却金属需要使用较小的浇口。
• 冒口是液体金属的大容量容器，它是模具的一部分，但不是铸件的一部分。它们可以是“盲冒口”，完全埋在模具中，为铸件的棘手区域提供补料，也可以是填充金属的开放冒口——有助于向铸造工人表明模具已满。冒口的金属体积比铸件的任何部分都多，因此它们保持热的时间最长。利用重力，冒口将液态金属连续送入冷却铸件，以帮助防止孔洞或收缩。

熔模铸造模型

熔模铸造模型通常以单件形式出现，与最终的金属产品非常相似——尽管流道可能会内置以便在铸造后移除。

这些图案是二次成型的。复制图案用于用橡胶、金属或树脂制作模具。从这个模具中，用一种可以熔化或蒸发的材料（通常是蜡）铸造出一个图案。这些铸模涂有树脂或陶瓷骨料，由沙子和粘合剂制成，硬化成外壳。

壳模完全固化后，通过熔化或蒸发去除铸模。现在空的模具可以填充液态金属。铸件冷却后就会脱落。

砂型铸造

砂型铸造模式有一些变化，但它们的共同点是它们都由硬质材料制成，当压入铸造用砂时可用于制造数百个模具。木材是大多数砂型铸造图案的基础，通常来自能够承受铸造厂高温和潮湿的硬木。这些可用于数百个铸件，但最终会开始变形或分裂。但是，它们的制造成本相对较低，并且可以制造非常大的铸件。

如果木制图案本身变形太快，则可以使用它来制作模具，以获得更坚固的图案，随着时间的推移不太可能翘曲。纤维增强树脂或铸造金属图案可以由原始木纹制成。金属图案也可以通过机械加工制成。这些工艺成本较高，而且铸件尺寸会受到限制，因此仅在某些情况下使用。

无论是木头、树脂还是金属，砂型铸造模型在创建模具后都不会融化。制版师需要知道如何在不损坏他们创建的空心形状的情况下提取它们。

平底图案可以压入砂模的下模或底部。通常，未成型的上模或模具的上半部分被夹在下模上，提供铸件的“平背”以帮助浇注和冷却；它将包含用于引导金属的浇道。

没有平背的图案通常是“分裂”的。这使得图案的每个部分都被压入砂模的顶部和底部，然后在不损坏模具的情况下完整地移除。将模具的不同部分放在一起并紧紧夹紧，形成中空形状，从而制成铸件。

松散的图案看起来最像他们将要创建的对象，即使在拆分时也是如此：它们捕获了他们正在铸造的对象的细节，但它们不包含模具的金属进料系统。在这种情况下，成型商将用手将冒口、浇口和浇口切割成沙子。如果模式包含这些通道，则称为门控模式。

图案的部分也可以连接到板的任一侧，以便同时压制模具的两侧。这被称为匹配板图案，它对生产率高的工厂非常有帮助。有时，自动化工厂会将图案的各个部分安装到自己的板上，从而有单独的上模和下模。

砂铸图案也可用于雕刻沙子，而不是在其中留下形状。扫掠图案围绕轴旋转具有成形轮廓的刀片，从而挖空模具。将扫描模式想象成一个塑造负空间的车床是有帮助的：它们制造的铸造物体将围绕中心轴对称。

津贴的精心制作

模式与设计的初始模型不同。它们是反映金属制造动态的生产原型。

橱柜制造商和细木工通常是那些最终在铸造厂制作木纹的人。虽然他们主要是木工，但他们需要了解金属的行为。一个好的制版师知道如何调整他们的图案以补偿金属冷却的方式以及零件可能需要什么样的精加工步骤。

收缩余量是一种补偿金属在冷却过程中的凝固收缩和收缩的修正。这些余量因金属类型和铸件尺寸而异。铸铁的典型公差为 1/10 到 5/32 in/ft；对于钢，1/8 到 1.4 in/ft；对于铝，1/16 到 5/32 英寸/英尺。这些余量还包括工艺尺寸公差，以便铸件尺寸正确。

蜡模制造商还必须注意蜡模成型过程还需要有收缩余量。模型、浇道和机器蜡在标准浇注温度下都有不同的收缩率。因此，蜡模制作者必须制造一种模具，可以同时调整蜡和金属的收缩率，而用于砂型铸造的木模制作者只需要担心金属。

如果铸件在抖出后要进行精炼，则需要机加工余量（“机加工余量”）。余量必须提供足够的材料，使加工不会使物体变得太小。有时，知道将进行机器精加工有助于木纹设计师决定在哪里放置冒口：在加工铸件时可以夹住金属坯料。

变形余量是一种巧妙的调整，当使用的金属在冷却时会变形时对图案进行调整。如果位移角已知，则可以制作图案进行补偿。这种修改称为“弧度”，可以使原始图案看起来变形。

拔模余量是只需要对砂型铸造模型进行修改，而不是投资模型。图案制作者需要确保他们的图案可以从沙子上移除，而不会破坏他们留下的形状。这是通过使模具壁逐渐变细来完成的，就像沙堡的桶通常是锥形的一样。当图案从成型材料中去除时，尖角和直边更容易碎裂。

画木纹

经常画木制图案。临时图案可能只涂一层，但永久性图案通常需要三层油漆。虫胶或漆有助于图案从模具中滑出，这就是为什么即使对于只使用一次的图案也有帮助的原因。现代的石墨涂料让这个过程更加顺畅。

油漆还有助于保护图案免受热和湿气的影响，尤其是在要储存时。图案上的油漆必须滴落且无裂纹：图案表面的任何凹凸都将被捕捉到铸件中。油漆滴落到错误的地方可能会导致模具碎裂。

传统上，铸模上的油漆是用颜色编码的，颜色表示铸件所需的精加工步骤。尽管这些标准不再普遍适用，但仍有一些代工厂使用这种基本颜色系统。

红色 - 表示最终铸件的此表面不需要加工。
黄色 - 表示要在最终铸件上加工此表面。
黑色 - 表示表面需要型芯，并且型芯的位置可能位于.
清漆或未上漆——表示铸件上的分型线或接合处。

存储和重用模式

一个模型在铸造厂中可以有很长的寿命，用于制造成百上千个铸件。通常，这些模式存储在生产运行之间，而保持模式“库”的必要性和组织性是铸造厂关注的问题之一。图案必须存放在通风良好的干燥地方，但储存和保险的费用意味着如果生产运行量小且不频繁，则可能更容易破坏图案并重新制作它们 - 或者将它们发送到原件设计师。存放在铸造厂外的模型可能没有得到妥善处理，因此可能永远无法再次制作出坚​​固的铸件。从历史上看，破坏模式是一个冒险的过程，因为模式可能是对设计的最忠实捕捉。

因此，模式存储问题一直是关注的平衡。生产运行的规模和频率必须与零件随时间的一致性进行权衡。快速原型设计和计算机设计的兴起改变了这种动态。图案以数字方式设计和存储，原型可以 3D 打印，因此破坏它们的风险较小。因此，代工厂和他们的客户将在确定哪个更经济后做出决定：长期存储图案还是在需要时重新创建。

不为人知的艺术

制版师是技术人员和工匠，他们制作原型并根据生产要求和金属特性仔细调整它们。凭借专业经验，他们能够提出调整建议以提高设计效率。使用 CAD 程序和预测算法有助于现代制模师确定金属铸件中可能存在的缺陷，从而有助于降低缺陷率，但制模师仍然需要人眼和稳定的手来处理流程。

无论项目是沙子还是熔模，它的生命都是作为一种模式开始的。