陶瓷型铸造是在砂型熔模铸造的基础上发展起来的一种新工艺,其工艺过程如图25所示。这种铸造方法浇出的铸件具有较高的尺寸精度和表面光洁度,因而又被称做陶瓷型精密铸造。此法广泛用于制造大型、形状复杂的成型模、拉深模的凸模和凹模。
(1)制作母模。常用优质木材或石膏以及钢筋水泥制作母模。如尺寸精度和表面粗糙度要求较好,结构形状复杂,型腔工作表面不再做机加工时,则可用金属母模。
(2)砂套造型。其目的是使母模和砂套间留有一层约10毫米的间隙,即陶瓷层,用以浇注陶瓷浆。
(3)耐火材料的选择。在铸造尺寸和光洁度要求高的合金钢锻模、压铸型、玻璃器皿模具时,应采用耐高温、热稳定性好的刚玉粉、钻砂粉或碳化硅作为陶瓷型浆料的耐火材料。对于铸铁件或铝铸件可采用价格较便宜的铝矾土或石英粉作为耐火材料,并正确选择耐火材料的粒度组成。
(4)配制陶瓷浆。陶瓷层由耐火材料、黏结剂和催化剂组成。黏结剂可用硅酸乙酯水解液;催化剂有氢氧化钙、氧化镁、氢氧化钠以及氧化钙等。刚玉粉浆料配方参见表17。配制陶瓷浆时,须先将催化剂粉末与耐火材料拌匀放入容器中,再将甘油、双氧水加入水解液后摇匀,一并倒入容器内并立即搅匀。双氧水能提高陶瓷层的透气性,甘油则可防止陶瓷层开裂。
(5)灌陶瓷浆。灌浆过迟过早都不好。开始结胶的时间可通过预配小样测定。灌浆时,浆料倒入速度不应过快,以防卷入空气。最好边灌浆边振动,以排除浆料中的气体。
(6)拔模(起模)。灌浆后,从浇口可观察结胶过程。但在结胶开始后尚不能立即起模,一般结胶后5~15分钟,待陶瓷层消去弹性时,起模效果最好。起模时先将浇注系统、通气棒取出,然后垂直取出母模(不可敲动)。
(7)喷烧和焙烧。起模后应立即进行点火喷烧,否则易产生裂纹。空气不易进入的凹处须吹入氧气,让各处均匀燃烧,使水和乙醇等迅速、均匀地从型腔中排出,使陶瓷型的表面有一定的强度和硬度。陶瓷型的火焰自行熄灭后则可焙烧,进一步去除铸型中的水分、乙醇及其他有机物质。焙烧温度通常为300℃~500℃。
(8)浇注与清理。陶瓷型浇注时一定要注意挡渣。浇注温度与浇注速度可比同类型的砂型铸件稍高。陶瓷型铸件最好待冷却至室温时再打箱,这样可防止铸件裂纹与变形。