Литье в керамические формы , также неоднозначно известное как керамическое формование , [1] представляет собой группу процессов литья металлов , в которых в качестве материала формы используется керамика . Это комбинация литья в гипсовые формы и литья по выплавляемым моделям . [2] [3] Существует два типа литья в керамические формы: процесс Шоу и процесс Unicast . [4]
Эти процессы литья обычно используются для изготовления инструментов , особенно штампов для объемной штамповки , а также штампов для литья под давлением , литьевых форм, стекольных форм, штамповочных штампов и экструзионных штампов. [3]
TheПроцесс Шоу , также известный какПроцесс Осборна-Шоу использует смесьогнеупорногозаполнителя,гидролизованного этилсиликата,спиртаигелеобразующегоагента для создания формы. Эту шламовую смесь заливают в слегка коническуюколбуи используют многоразовый шаблон (т. е.предмет, используемый для создания формы формы). Шлам почти сразу затвердевает до резиноподобного состояния (консистенциявулканизированной резины). Затем колбу и шаблон удаляют. Затем используют горелку для поджигания формы, что приводит к выгоранию большинства летучих веществ и образованию керамическихмикротрещин(микроскопических трещин). Эти трещины важны, поскольку они позволяют газам выходить, не давая металлу течь; они также облегчаюттепловое расширениеи сжатие во времязатвердевания и усадки. После выжигания форма обжигается при температуре 1800 °F (980 °C) для удаления всех оставшихся летучих веществ. Перед заливкой металла форму предварительно нагревают для контроля усадки.[2][3]
Процесс Unicast очень похож на процесс Shaw, за исключением того, что он не требует прокаливания формы и последующего отверждения в печи. Вместо этого форма частично отверждается, чтобы можно было удалить шаблон, а затем она полностью отверждается путем обжига при температуре около 1900 °F (1040 °C). Если отливается металл с низкой температурой плавления, то обжиг можно пропустить, поскольку форма имеет достаточную прочность в «зеленом состоянии» (необожженная). [5]
Основные преимущества керамических форм: многоразовый шаблон (элемент, используемый для создания формы формы), отличная отделка поверхности , жесткие допуски размеров , тонкие поперечные сечения и возможность литья сложных форм. Для поднутрений и других трудноотливаемых деталей часть шаблона может быть изготовлена из воска в сочетании со стандартным шаблоном; по сути, с использованием методов литья по выплавляемым моделям и керамической формы вместе. Основные недостатки: это экономически эффективно только для небольших и средних производственных циклов, и керамика не подлежит повторному использованию. Черные и высокотемпературные цветные металлы чаще всего отливаются с помощью этих процессов; другие отливаемые материалы включают: алюминиевые, медные, магниевые, титановые и цинковые сплавы. [1] [2] [4]
Пределы веса составляют от 100 граммов до нескольких тысяч килограммов (от 3,5 унций до нескольких тонн). Возможны поперечные сечения толщиной до 1,3 мм (0,051 дюйма), без верхнего предела. Типичные допуски составляют 0,1 мм для первых 25 мм (0,005 дюйма для первого дюйма) и 0,003 мм на каждый дополнительный мм (0,003 дюйма на каждый дополнительный дюйм). Обычно требуется уклон в 1°. Типичная отделка поверхности составляет 2–4 мкм (75–150 микродюймов) RMS. [2]