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 Ra10~1.25 微米,尺寸精度高達 3~5 級,能達到減少切削加工的目 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。
將熔融的金屬澆注到一次性的陶瓷鑄型或殼模中,以塑成復(fù)雜花紋和復(fù)雜幾何形狀的產(chǎn)品部 件,如渦輪葉片、武器配件、管道配件、鎖具部件、手動工具以及珠寶飾品等。典型的鑄造制程如 下顯示:
此制程要么使用涂覆了陶瓷漿料的蠟?zāi);蛘呦6纬傻娜勰hT型,要么就是如上所提的陶 瓷殼模。該鑄型由噴涂、浸漬或者澆注陶瓷漿料至模型上并經(jīng)過多重步驟處理而制成。第一步就是 涂覆呈一個光滑表面的細膩陶瓷底漆,以使復(fù)雜花紋印到完工成品件上。緊接著逐步增加粗糙陶瓷 灰泥形成適當?shù)谋隗w厚度,然后待硬化后起模并去除蠟?zāi)?消失模,再經(jīng)焙燒即可成為鑄型。一旦 陶瓷熔模從完工成品中剝離出來,這項技術(shù)就縮減了額外機械加工的必要。
陶瓷漿料的混合物可通過混合陶瓷原料粉末、水溶性丙烯酸粘合劑和水而獲得。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。其中,水溶性丙烯酸粘合劑的平均分子量大約從 10,000~ 500,000,并且在水中的慣性平方半徑不超過 100nm。陶瓷漿料混合物應(yīng)具有低粘性和陶瓷原料粉 末的良好分散性、良好的流動性和良好的個性態(tài)特征。并通過溶液粘度的減少可提供具有高密度和 優(yōu)異干燥特性的陶瓷生料數(shù)據(jù),分子量未見減少的水溶性丙烯酸粘合劑則表明包含了厭水性組分。
此制程非常耗費時間和人力。對于小體積的應(yīng)用,模型成本可能很高,并且由于強度低而容易 損壞或者變形。為了確保產(chǎn)品品質(zhì)始終一致,當做精密熔模的關(guān)鍵封裝時要求一致的陶瓷漿料粘度 和固體濃度。如果未施加預(yù)定配額的漿料,當燒制或者澆注熔融金屬時由于不恰當?shù)?a href="http://ydzhly.com/hydramotion/tag/%e7%b2%98%e5%ba%a6%e6%8e%a7%e5%88%b6/" title="View all posts in 粘度控制" target="_blank">粘度控制而產(chǎn) 生廢料和低的產(chǎn)品產(chǎn)量,從而陶瓷可能無法承受而導(dǎo)致失敗。也許直到熔融金屬澆注進熔模,或者 該制程完成了大約 85%以后,才可能讓人意識到漿料涂層的薄弱。
陶瓷漿料粘度控制的理想性,直接關(guān)系到陶瓷鑄型的質(zhì)量好壞和一致性。而后續(xù)熔融金屬澆注 進熔模成型成功與否的主要原因很大可能已經(jīng)不是設(shè)備的問題,而是現(xiàn)場涂料的粘度變化造成的。
絕大部分客戶現(xiàn)場是用涂料杯進行配料測試,而不進行噴涂過程的在線實時監(jiān)測和調(diào)整,因此 隨著溶劑的不斷揮發(fā),物料的粘度越來越高,涂層的厚度也會發(fā)生很大波動,他們可能會抱怨設(shè)備 沒有調(diào)整到最佳狀態(tài),從而不得不反復(fù)調(diào)試。
利用在線粘度計就可以完美解決這個問題,下圖中的曲線就是客戶用我們的在線粘度計進行實 時測量的結(jié)果。如果用粘度流出杯(涂料 4 號杯、福特杯、贊恩杯、Shell 杯、ISO 杯等)測試, 結(jié)果也就相差 1-2 秒,人工的誤差也很大。
Hydramotion XL在線粘度可以直接安裝在漿料槽上內(nèi)精確測量陶瓷漿料的粘度,并提供粘度高低報警繼電器輸出以進行簡單的調(diào)粘控制,實時測量結(jié)果在現(xiàn)場變送器上顯示(1秒1個讀數(shù)),也可通過4-20mA電流信號輸送到DCS室或者電腦屏幕、數(shù)據(jù)采集儀上,可以直觀地觀察到過程中物料當前粘度值以及粘度變化趨勢曲線,然后結(jié)合控制系統(tǒng)來實現(xiàn)無人自動監(jiān)測和調(diào)整漿料的粘度。
陶瓷熔模鍛造的應(yīng)用類型
? 航空配件
? 發(fā)電設(shè)備 – 渦輪機
? 自動化設(shè)備 – 搖桿臂、軸、閥類產(chǎn)品
? 制造廠商 – 設(shè)備、轉(zhuǎn)動槽廠家、陶瓷坯泥供應(yīng)商
? 輕武器 – 槍炮部件
? 醫(yī)療器械 – 重構(gòu)產(chǎn)品 (膝蓋、臀部以及牙移植物等)
優(yōu)越性
? 通過限制廢料,使用自動化技術(shù)來開始/停止開關(guān)泵,或者開啟電磁閥定時定量給料控制粘 度,從而了提高產(chǎn)品產(chǎn)量。
? 通過杯子法(排除了從槽到杯子的時間變化,等同于溫度和粘度的變化)消除測試中實際 粘度的變化。
? 通過自動調(diào)節(jié)粘度至設(shè)定點,最優(yōu)化漿料對模型的附著力。
? 針對不合格陶瓷漿料粘度的預(yù)警系統(tǒng)。
? 粘度和溫度的連續(xù) 4-20mA 信號, RS485 輸出信號。
? 單點控制器提供了粘度數(shù)據(jù)走勢和高/低報警。
? 如需進一步保存數(shù)據(jù),無控制器時也可與客戶端 DCS 進行聯(lián)接。