陶瓷型鑄造制造方法

陶瓷型鑄造是在砂型熔模鑄造的基礎(chǔ)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(dāng)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，其造型過程如下：

首先將模型固定于模板上

（a），再套上砂箱

（b），然后將預(yù)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(jìn)行起模

（e）。隨即點(diǎn)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(fù)會(huì)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。

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(yīng)用較多。陶瓷型鑄件表面粗糙度可達(dá)Ra10～1.25微米,尺寸精度高達(dá)3～5級(jí),能達(dá)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(dá)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(jī)械加工方法制成的模具相媲美，而制造成本則比用機(jī)械加工方法制成的模具低。

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(xì)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(shí)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(chǔ)上發(fā)展起來的一種新工藝。

生產(chǎn)上應(yīng)用最廣泛的是CO2水玻璃砂底套陶瓷型。CO2水玻璃套有強(qiáng)度高，透氣性好制作簡(jiǎn)便道優(yōu)點(diǎn)。其特殊之處，在于事先要準(zhǔn)備兩個(gè)模型，一個(gè)用于灌陶瓷漿料的鑄件模（A模），另一個(gè)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(dá)十幾噸。

4．投資少，投產(chǎn)快，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短。

缺點(diǎn)是原材料價(jià)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(fù)雜的鑄件，且生產(chǎn)工藝過程難于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。

（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(diǎn)高和高溫?zé)崤蛎浵禂?shù)小?？勺魈沾尚偷哪突鸩牧嫌袆傆穹邸X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(jī)油、有機(jī)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(shí)，應(yīng)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(duì)于鑄鐵件或鋁鑄件可采用價(jià)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(dāng)，不同耐火材料所需水解液的比例也不同。開始結(jié)膠的時(shí)間與灌漿的時(shí)間對(duì)陶瓷型質(zhì)量有很大的影響。催化劑含量和室溫對(duì)結(jié)膠時(shí)間也有影響。灌漿過遲過早都不好。開始結(jié)膠的時(shí)間可通過預(yù)配小樣測(cè)定。

灌漿時(shí)，漿料倒入速度不應(yīng)過快，以防卷入空氣，最好邊灌漿邊振動(dòng)，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(shí)，起模效果最好。起模時(shí)先將澆注系統(tǒng)、通氣棒取出，然后垂直取出母模（不可敲動(dòng)），起模后應(yīng)立即進(jìn)行點(diǎn)火噴燒，否則易產(chǎn)生裂紋。

（四）噴燒

起模后應(yīng)立刻點(diǎn)火并吹壓縮空氣進(jìn)行噴燒，而使陶瓷型的表面有一定的強(qiáng)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(jī)物燒去，并使陶瓷層的強(qiáng)度增加。

全部由陶瓷漿料灌制的陶瓷型，焙燒溫度可高達(dá)800℃，焙燒時(shí)間2~3h，出爐溫度應(yīng)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(shí)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(shí)再打箱，這樣可防止鑄件裂紋與變形。

宮克強(qiáng)主編：《特種鑄造》，機(jī)械工業(yè)出版社，北京，1982。

陶瓷型鑄造

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(xì)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(shí)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(chǔ)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(yīng)用較多。陶瓷型鑄件表面粗糙度可達(dá)Ra10～1.25微米,尺寸精度高達(dá)3～5級(jí),能達(dá)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(dá)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(jī)械加工方法制成的模具相媲美，而制造成本則比用機(jī)械加工方法制成的模具低。

砂型鑄造

在全部鑄件產(chǎn)量中，60～70%的鑄件是用砂型生產(chǎn)的，而且其中70%左右是用粘土砂型生產(chǎn)的。主要原因是砂型鑄造較之其它鑄造方法成本低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短。所以像汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件都是用粘土濕型砂工藝生產(chǎn)的。當(dāng)濕型不能滿足要求時(shí)再考慮使用粘土砂表干砂型、干砂型或其它砂型。粘土濕型砂鑄造的鑄件重量可從幾公斤直到幾十公斤，而粘土干型生產(chǎn)的鑄件可重達(dá)幾十噸。

一般來講，對(duì)于中、大型鑄件，鑄鐵件可以用樹脂自硬砂型、鑄鋼件可以用水玻璃砂型來生產(chǎn)，可以獲得尺寸精確、表面光潔的鑄件，但成本較高。

當(dāng)然，砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件精度、表面光潔度、材質(zhì)的密度和金相組織、機(jī)械性能等方面往往較差，所以當(dāng)鑄件的這些性能要求更高時(shí)，應(yīng)該采用其它鑄造方法，例如熔模（失蠟）鑄造、壓鑄、低壓鑄造等等。

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