Литье в керамические формы: 
традиции и новаторство

В мире новых литейных технологий по-прежнему живут и развиваются способы, которые давно известны и проверены. Им удается не только адаптироваться к обстоятельствам, но и доказать свою ценность в новых условиях. К таким технологиям относится и литье в керамические формы. Оно сочетает в себе свойства двух способов традиционного литья: в гипсовые формы и по выплавляемым моделям.   

Суть метода заключается в том, что для создания формы, в которую заливается металл, используют керамический материал. На первый взгляд процесс может показаться сложным и трудоемким, но многие предприятия по-прежнему выбирают его  из-за универсальности и высокой эффективности. 

От гипса к керамике

“Предком” керамического литья действительно считается гипсовое. Мастера-литейщики пользовались им с давних времен. Сначала они вырезали из воска или другого легкоплавкого материала точную копию будущей детали. Затем помещали модель в жидкий гипс. Когда он застывал, образуя твердую форму, - убирали модель, а в гипсовую оболочку заливали металл. После затвердевания было достаточно разбить гипс и освободить отливку.    

Но гипсовые формы всегда вызывали много нареканий, так как имели невысокую прочность и не выдерживали термической нагрузки при литье высокотемпературных металлов. Их более эффективным заменителем и стала  керамика – материал, способный выдержать гораздо более экстремальные температуры и даже химические воздействия.

Сегодня литье в керамику активно применяется там, где нужны детали со сложными геометрическими формами и максимально ровной поверхностью.  

Основные этапы литья в керамические формы

Первым шагом этой комплексной и сложной процедуры становится составление и подготовка модели: восковой или пластиковой, но всегда очень точной, так как все ее черты отражаются на конечном продукте. Модель “обволакивают” слоем керамического материала, который после нанесения затвердевает. Этот процесс может повторяться несколько раз: для достижения необходимой толщины и прочности керамической оболочки. Слои наносят вручную или при помощи специального оборудования.

Когда керамическая оболочка затвердевает, форму помещают в печь, где при высоких температурах происходит выжигание восковой или пластиковой модели. В результате в оболочке остается точный рельеф, соответствующий форме и размерам оригинала. 

Ключевой шаг литья в керамические формы гост - заливка расплава. После его полного затвердевания керамику удаляют вибрацией или ударным способом. После извлечения требуется не только очистка от остатков формы, но и доводка: шлифование, полировка или иные методы обработки.

Типы керамического литья

Существуют две основные методики литья в керамические формы: процесс Шоу и одноадресный процесс. Обе эффективны для определенных типов литейных работ, но имеют ряд ключевых различий.

Процесс Шоу назван в честь его разработчиков, братьев-британцев, запатентовавших изобретение в 1936 году. При этом способе используются керамические формы, для дополнительной прочности усиленные стальной сеткой или проволокой. Технология идеально подходит для производства сложных изделий с тонкими стенками и с высокими требованиями к точности размеров.

Основные этапы процесса Шоу включают:

• изготовление модели, 
• ее “облачение” в керамический материал с последующим усилением стальной сеткой, 
• выжигание,
• заливку металла. 

Благодаря усилению структура формы становится более прочной, способной выдерживать высокие температуры и давление металла при заливке.

Одноадресный процесс керамического литья - более прямой и быстрый метод, при котором для каждой отливки производится новая форма. Это экономически выгодно при производстве небольших партий изделий или когда необходима высокая гибкость в их изготовлении. Особенность технологии - в ее способности быстро адаптироваться под выпуск разных изделий без временных и финансовых потерь. 

Оба метода позволяют достигать высокой детализации и точности, однако процесс Шоу больше подходит для рельефных и изящных отливок, одноадресный - для простых. 

Технологические требования
к керамическим формам

Качество и надежность форм при литье в керамику решают если не всё, то почти всё. Поэтому особые требования предъявляются к выбору материалов. Они должны быть:

• стойкими к высоким температурам. Форма должна выдерживать температуру расплавленного металла и “выдавать” стабильную отливку без трещин или других повреждений;
• устойчивыми к термическому шоку, который возникает из-за резких температурных перепадов во время заливки и охлаждения металла, а также к многократным циклам нагрева и охлаждения;
• химически инертными, то есть не вступающими в реакции с расплавленными металлами или сплавами. Это предотвращает загрязнение и изменение состава отлитых деталей и гарантирует чистоту конечного продукта;
• воздухо- и газопроницаемыми. Форма должна позволять газам, образующимся в процессе литья, свободно уходить, чтобы в отливке не было пор и дефектов.

Чаще всего для литья в керамические формы гост в качестве сырья для форм используют материалы на основе силиката алюминия: муллит, кордиерит или высокоалюминиевый шамот. В состав смеси также могут добавлять разные усилители и добавки. Например, цирконий для повышения термостойкости.

Сложности работы с керамическими формами

Это тип литья обеспечивает превосходную точность и отличное качество изделий, но, как и любой технологический процесс, имеет нюансы. Этап подготовки формы может быть очень трудоемким. Чтобы она получилась аккуратной, ей иногда требуются несколько этапов нагрева и охлаждения. Следует учесть и то, что материалы, используемые для ее производства, обычно дороже, чем более традиционные. 

Коэффициенты термического расширения керамики отличаются от используемых металлов. Следовательно, важнейшим для сохранения размеров и формы деталей становится контроль температуры. Кроме того, литье в керамические формы требует более длительных сроков производства. 

Участники нашего проекта, работающие по этой технологии, не только добиваются качественных результатов, но и минимизируют затраты на изготовление отливок. Таким образом, даже заказывая им сложные в исполнении детали, вы можете быть уверены, что услугу вам окажут не только профессионально, но и недорого. Обращайтесь!

Типы отливок			Стоимость, руб./кг
Отливки до 1 кг			от 1000
Отливки до 10 кг			от 800
Отливки до 50 кг			от 600
Отливки со сложным рельефом			от 1500
Отливки из цветных металлов			+20% к базовой цене
Отливки из тугоплавких металлов			+50% к базовой цене