基本介紹
- 中文名：陶瓷型鑄造
- 外文名：ceramic mold casting
- 材料：陶瓷漿料
- 催化劑：氫氧化鈣或氧化鎂
- 基礎：普通砂型鑄造
定義,分類,主要特點,製造方法,操作方法,參考書目,
定義
陶瓷漿料由矽酸乙酯水解液和質地較純、熱穩定性較高的細耐火砂如電熔石英、鋯英石、剛玉等混合而成。為使陶瓷漿料在短時間內結膠，常加入氫氧化鈣或氧化鎂作為催化劑。由於使用的耐火材料成分及其外觀都與陶瓷相似，故稱為陶瓷型。陶瓷型鑄造是在普通砂型鑄造基礎上發展起來的一種新工藝。
分類
陶瓷型有兩種類型：①陶瓷型全由陶瓷漿料澆灌而成。其製作過程是先將模樣固定於型板上，外套砂箱，再將調好的陶瓷漿料倒入砂箱，待結膠硬化後起模,經高溫焙燒即成為鑄型。②採用襯套,在襯套和模樣之間的空隙澆灌陶瓷漿料製造鑄型。襯套可用砂型，也可用金屬型。用襯套澆灌陶瓷殼層可以節省大量陶瓷漿料，在生產中套用較多。陶瓷型鑄件表面粗糙度可達Ra10～1.25微米,尺寸精度高達3～5級,能達到少無切削加工的目的。陶瓷型鑄造生產周期短，金屬利用率高。最大鑄件可達十幾噸，主要用於鑄造大型厚壁精密鑄件和鑄造單件小批量的沖模、鍛模、塑膠模、金屬模、壓鑄模、玻璃模等各種模具。陶瓷型鑄造模具的使用壽命可與用機械加工方法製成的模具相媲美，而製造成本則比用機械加工方法製成的模具低。
主要特點
目前生產上套用最廣泛的是CO2水玻璃砂底套陶瓷型。CO2水玻璃套有強度高，透氣性好製作簡便道優點。其次作過程如圖所示。其特殊之處，在於事先要準備兩個模型，一個用於灌陶瓷漿料的鑄件模（A模），另一個用於製造底套（B模）其尺寸較（A 模）大．
1．鑄件的表面光潔度高；
2．鑄件的尺寸精度高；
3．可以鑄出大型精密鑄件
熔模鑄造雖能鑄出尺寸精確、光潔度高的鑄件，但由於本身工藝的限制，澆注的鑄件重量一般都較小，最大件只有幾十公斤；而陶瓷型鑄件最大可達十幾噸。
4．投資少，投產快，生產準備周期短。
缺點是原材料價格昂貴，由於有灌漿工序，不適於澆注批量大，重量輕，形狀較複雜的鑄件，且生產工藝過程難於實現機械化和自動化。
製造方法
陶瓷型鑄造是在砂型熔模鑄造的基礎上發展起來的一種新工藝。陶瓷型是利用質地較純、熱穩定性較高的耐火材料作造型材料；用矽酸乙酯水解液作粘結劑，在催化劑的作用下，經灌漿、結膠、起模、焙燒等工序而製成的。
採用這種鑄造方法澆出的鑄件，具有較高的尺寸精度和表面光潔度，所以這種方法又叫陶瓷型精密鑄造。
陶瓷型的製造方法可分為兩大類：一類是全部採用陶瓷漿料製造鑄型法；另一類就是採用底套（相當於砂型的背砂層）表面再灌陶瓷漿料以制陶瓷型的方法。底套又分砂套和金屬底套兩種；即
小型陶瓷型鑄件，常採用全部以陶瓷漿料製造的陶瓷型，其造型過程如圖所示。首先將模型固定於模板上
（a），再套上砂箱
（b），然後將預先調好的陶瓷漿料倒入砂箱
（c），將上表面刮平，等待結膠硬化
（d），待漿料一旦出現彈性即可進行起模
（e）。隨即點火噴燒（吹壓縮空氣助燃）
（f），待火熄滅後，移入高溫爐中噴燒即成所需的陶瓷型。
另一類就是帶底套的陶瓷型。生產中常採用帶底套的復會鑄型，即與液體金屬直接接觸的面層，灌注陶瓷漿料，而其餘部分用砂套或金屬套代替。
操作方法
（一）、陶瓷型所用的造型材料
陶瓷型所用的造型材料包括耐火材料、粘結劑、催化劑、脫模劑、透氣劑等。
1．耐火材料，陶瓷型所用的耐火材料要求雜質少，熔點高和高溫熱膨脹係數小。可作陶瓷型的耐火材料有剛玉粉、鋁礬土、碳化矽及鋯砂粉等。
2．粘結劑，陶瓷型常用的粘結劑是矽酸乙酯水解液。
3．催化劑，陶瓷漿料所用的催化劑有氫氧化鈣、氧化鎂、氫氧化鈉以及氧化鈣等。
4．脫膜劑，常用的脫模劑有上光臘，變壓器油，機油、有機矽油及凡士林等。
5．透氣劑，在陶瓷漿料中加入透氣劑以改善陶瓷型的透氣性。常用的透氣劑是雙氧水，其加入量為耐火粉料重量的0．2～0．3%。
（二）陶瓷漿料的配製及灌漿
1．耐火材料的選擇
在鑄造尺寸和光潔度要求高的合金鋼鍛模、壓鑄型、玻璃器皿模具時，應採用耐高溫的、熱穩定性好的剛玉粉、鑽砂粉或碳化矽作為陶瓷型漿料的耐火材料。對於鑄鐵件或鋁鑄件可採用價格較便宜的鋁礬土或石英粉作為耐火材料，並正確選擇耐火材料的粒度組成。
2．漿料的配製與灌漿
耐火材料與矽酸乙醇水解液的配比要適當，不同耐火材料所需水解液的比例也不同。開始結膠的時間與灌漿的時間對陶瓷型質量有很大的影響。催化劑含量和室溫對結膠時間也有影響。灌漿過遲過早都不好。開始結膠的時間可通過預配小樣測定。
灌漿時，漿料倒入速度不應過快，以防捲入空氣，最好邊灌漿邊振動，以排除漿料中的氣體。
（三）起模
灌漿後的陶瓷型經結膠，固化等階段。但在結膠開始後尚不能立即起模，一般在結膠後5~15min，待陶瓷層消有彈性時，起模效果最好。起模時先將澆注系統、通氣棒取出，然後垂直取出母模（不可敲動），起模後應立即進行點火噴燒，否則易產生裂紋。
（四）噴燒
起模後應立刻點火併吹壓縮空氣進行噴燒，而使陶瓷型的表面有一定的強度和硬度。
（五）焙燒
焙燒的目的是使陶瓷型內殘存的乙醇、水分和少量的有機物燒去，並使陶瓷層的強度增加。
全部由陶瓷漿料灌制的陶瓷型，焙燒溫度可高達800℃，焙燒時間2~3h，出爐溫度應在250℃以下，以防止產生裂紋。
帶有水玻璃套的陶瓷型，焙燒溫度（烘乾）在350~550℃。
（六）澆注與清理
陶瓷型澆注時一定要注意擋渣。澆注溫度與澆注速度可比同類型的砂型鑄件稍高。陶瓷型鑄件最好待冷卻至室溫時再打箱，這樣可防止鑄件裂紋與變形。
參考書目
宮克強主編：《特種鑄造》，機械工業出版社，北京，1982。
