陶瓷型铸造模具制造技术及工艺

陶瓷型铸造模具制造技术及工艺陶瓷型铸造模具的基本原理是：以耐火度高、热膨胀系数小的耐火材料为骨料，用经过水解的硅酸乙酯作为粘结剂配置而成的陶瓷型浆料在催化剂的作用下，经过灌浆、结胶、硬化、起模、喷烧和焙烧等一系列工序制成表面光洁度、尺寸精度高的陶瓷铸型，这种铸型又按不同的成型方法分为两大类；全部为陶瓷的整体型和带底套的复合陶瓷型。在基于快速原型技术的陶瓷型铸造造型工艺中，考虑到成本因素，带底套的复合陶瓷型是目前应用最广泛的一种工艺。由于陶瓷型具有很好的复制性，因此快速原型的表面质量将直接影响到陶瓷型的表面质量，进而影响铸件的表面光洁度。SLA原型生产的铸件具有最小的上表面粗糙度，而模具的工作面一般是模具的上表面，所以铸造金属模具时，采用SL工艺生产的RP原型是最佳选择。采用SL工艺生产的原型在斜面和竖直面具有台阶效应，粗糙度较大，必须对RP原型的斜面和竖直面进行表面处理。采用打磨、刮腻子等方法，使其达到一定的光洁度。陶瓷型铸造模具的工艺流程：基于RP的陶瓷型铸造模具工艺流程如图1.所示。

1—銅形术榛2—求模

砂箱 4-平板（bi“）模型淮备 （小砂箱及平板淮备“）埴砂 “）拔模后吹CE砸化Cb)“）欖型固定艮徐^脱模剂5）合辑（c）灌浆03.灌浆工序图團工 水班璃砂底套制作工序區］Cb)“）欖型固定艮徐^脱模剂5）合辑（c）灌浆03.灌浆工序图具体过程如下：（1）设计制作模具原型使用三维CAD软件进行模具零件的三维实体造型和面向RT的RP原型工艺设计，在LPS600激光快速成型机上制作模具原型。（2） 原型表面处理由于原型的表面质量将直接影响到陶瓷型的表面质量，进而影响铸件的表面光洁度，因此必须对原型进行表面处理。采用打磨、刮腻子等方法，使其达到一定的光洁度。（3） 砂箱及水玻璃砂底套的准备根据原型的大小选择合适的砂箱，对于小件，原型距砂箱内壁应为80〜100mm。选用CO2硬化的水玻璃砂底套具有强度高、透气性好、制作简便等特点，其制作工序见图1.2所示。先用木材做一个外廓尺寸比模具原型大8〜10mm的木模（如图2.a）所示，木模的尺寸精度和表面光洁度不做要求。将木模和砂箱放在平板上，调整好木模与砂箱内壁之间的间隙，在木模上放一个圆锥形木棒（参看图2.b）以便在底套上做出灌浆用的直孔，然后填水玻璃砂、捣实、起模，经吹CO2硬化后便得到水玻璃砂套。

（4）灌浆过程为防止灌浆时模具原型上浮及移位，可利用平板中心预先开成的小孔和模型分型面上的起模螺钉将原型固定在平板上。在清洁的原型表面上均匀地涂上脱模剂，并在原型四周的平板上也涂上少许机油以防止浆料粘附于平板上。合箱之前将砂套中的砂粒及灰尘吹干净，合箱后将配好的浆料通过灌浆孔浇入模具原型与砂套的空腔。如图3.所示。（5）凝胶与脱模陶瓷型的脱模时间必须严格控制，起模太早浆料还没结胶完毕，强度低，容易损坏铸型并对尺寸精度有较大影响。起模太晚，则浆料同原型吸附的太牢，并且浆料坚硬，起模困难。一般应在陶瓷型凝胶后弹性状态的后期。拔模时应该使原型垂直向上拔起，注意不要左右敲动，以防损坏铸型及影响它的精度。（6）喷烧及焙烧陶瓷型拔模后，用煤气喷灯对铸型表面均匀喷烧10分钟左右，然后放入电炉烘箱中焙烧，温度控制在450C，焙烧时间控制在4~5小时。干燥方式对陶瓷型的尺寸精度有较大影响，应严格控制。（7）合箱及浇注在上箱中设计好浇注系统，合箱之前，吹干净陶瓷型中的砂粒及灰尘。由于陶瓷型的表层遇到高温金属后会烧结，强度增加很快，可以防止冲砂缺陷，有利于金属液充型和减少金属的氧化，因此合箱后将熔炼好的金属液尽快地浇入陶瓷型。工艺如图4.所示1-陶艇2—压边式浇口3-浇口杯4一金雇液■一垃竭图4.浇注工艺團（8）开箱及后处理铸件冷却到室温后开箱进行清砂后处理，清砂一般都用手工而不用风铲或清理滚筒，从而可以防止铸件表面产生损伤、划痕，影响尺寸精度和表面光洁度。（9）质量检测及参数优化对铸件的尺寸精度、表面光洁度等性能