陶瓷型鑄造

陶瓷型鑄造，是指用陶瓷漿料制成鑄型生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。

陶瓷漿料由硅酸乙酯水解液和質(zhì)地較純、熱穩(wěn)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(nèi)結(jié)膠，常加入氫氧化鈣或氧化鎂作為催化劑。由于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(fā)展起來的一種新工藝。

陶瓷型有兩種類型：①陶瓷型全由陶瓷漿料澆灌而成。其制作過程是先將模樣固定于型板上，外套砂箱，再將調(diào)好的陶瓷漿料倒入砂箱，待結(jié)膠硬化后起模,經(jīng)高溫焙燒即成為鑄型。②采用襯套,在襯套和模樣之間的空隙澆灌陶瓷漿料制造鑄型。襯套可用砂型，也可用金屬型。用襯套澆灌陶瓷殼層可以節(jié)省大量陶瓷漿料，在生產(chǎn)中應用較多。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(chǎn)周期短，金屬利用率高。最大鑄件可達十幾噸，主要用于鑄造大型厚壁精密鑄件和鑄造單件小批量的沖模、鍛模、塑料模、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制成的模具相媲美，而制造成本則比用機械加工方法制成的模具低。

生產(chǎn)上應用最廣泛的是CO2水玻璃砂底套陶瓷型。CO2水玻璃套有強度高，透氣性好制作簡便道優(yōu)點。其次作過程如圖所示。其特殊之處，在于事先要準備兩個模型，一個用于灌陶瓷漿料的鑄件模（A模），另一個用于制造底套（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，但由于本身工藝的限制，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(chǎn)快，生產(chǎn)準備周期短。

缺點是原材料價格昂貴，由于有灌漿工序，不適于澆注批量大，重量輕，形狀較復雜的鑄件，且生產(chǎn)工藝過程難于實現(xiàn)機械化和自動化。

陶瓷型鑄造是在砂型熔模鑄造的基礎上發(fā)展起來的一種新工藝。陶瓷型是利用質(zhì)地較純、熱穩(wěn)定性較高的耐火材料作造型材料；用硅酸乙酯水解液作粘結(jié)劑，在催化劑的作用下，經(jīng)灌漿、結(jié)膠、起模、焙燒等工序而制成的。

采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。

陶瓷型的制造方法可分為兩大類：一類是全部采用陶瓷漿料制造鑄型法；另一類就是采用底套（相當于砂型的背砂層）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，常采用全部以陶瓷漿料制造的陶瓷型，其造型過程如圖所示。首先將模型固定于模板上

（a），再套上砂箱

（b），然后將預先調(diào)好的陶瓷漿料倒入砂箱

（c），將上表面刮平，等待結(jié)膠硬化

（d），待漿料一旦出現(xiàn)彈性即可進行起模

（e）。隨即點火噴燒（吹壓縮空氣助燃）

（f），待火熄滅后，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(chǎn)中常采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，而其余部分用砂套或金屬套代替。

（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(jié)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(zhì)少，熔點高和高溫熱膨脹系數(shù)小。可作陶瓷型的耐火材料有剛玉粉、鋁礬土、碳化硅及鋯砂粉等。

2．粘結(jié)劑，陶瓷型常用的粘結(jié)劑是硅酸乙酯水解液。

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、有機硅油及凡士林等。

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）陶瓷漿料的配制及灌漿

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，應采用耐高溫的、熱穩(wěn)定性好的剛玉粉、鉆砂粉或碳化硅作為陶瓷型漿料的耐火材料。對于鑄鐵件或鋁鑄件可采用價格較便宜的鋁礬土或石英粉作為耐火材料，并正確選擇耐火材料的粒度組成。

2．漿料的配制與灌漿

耐火材料與硅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(jié)膠的時間與灌漿的時間對陶瓷型質(zhì)量有很大的影響。催化劑含量和室溫對結(jié)膠時間也有影響。灌漿過遲過早都不好。開始結(jié)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，以防卷入空氣，zuihao邊灌漿邊振動，以排除漿料中的氣體。

（三）起模

灌漿后的陶瓷型經(jīng)結(jié)膠，固化等階段。但在結(jié)膠開始后尚不能立即起模，一般在結(jié)膠后5~15min，待陶瓷層消有彈性時，起模效果zuihao。起模時先將澆注系統(tǒng)、通氣棒取出，然后垂直取出母模（不可敲動），起模后應立即進行點火噴燒，否則易產(chǎn)生裂紋。

（四）噴燒

起模后應立刻點火并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(nèi)殘存的乙醇、水分和少量的有機物燒去，并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(chǎn)生裂紋。

帶有水玻璃套的陶瓷型，焙燒溫度（烘干）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zuihao待冷卻至室溫時再打箱，這樣可防止鑄件裂紋與變形。