熔模精密铸造工艺最大的特点是能制造形状结构复杂，难以用其他工艺成型的各种金属零件。
但在铸件生产中仍常遇到以下情况，让铸造工程师们束手无策。
1.铸件内腔比外廓的表面光洁度要求更高
2.铸件内腔结构复杂，或者铸件内腔比内腔口大，无法用蜡模模具制作出蜡模
3.铸件内部有小而深的孔，或者有薄而长的槽，无法通过6-7层制壳来完成的铸件结构
此时就需要用到我们熔模精密铸造的秘密武器——陶瓷芯
陶瓷芯是熔模铸造工艺中使用的一种陶瓷型芯的简称，作为形成铸件空腔的转接体，其作用是：形成铸件的内腔结构，与外型模及模壳共同保证铸件对空腔的尺寸精度要求。用通俗的话来说，陶瓷芯就相当于提前完成的制壳工序。
陶瓷芯铸件的生产工序就是将陶瓷芯放在蜡模模具中，注入蜡，蜡模冷却后形成内部是陶瓷芯，外部是铸件外廓的蜡模。然后将蜡模流转到正常的组树，制壳的工序中，而蜡模内部的陶瓷芯就相当于提前完成的制壳工序。下图中，白色的是陶瓷芯，红色的是蜡模。
下面陶瓷芯注蜡视频中，内部灰色的是陶瓷芯，红色的是蜡模。
因为陶瓷芯特殊的功能，它会最终应用在被高温液态金属的包围之中。目前用得最多的金属是要求很高的不锈钢，铁基，镍基，钴基等合金。陶瓷芯的承受高温的条件是和制壳后的铸件模壳一起被加热到900-1050℃，而在浇注时，受1500-1700℃液态金属包围，要求确保强度和尺寸稳定性，因此陶瓷芯的质量尤为关键。我们百赛铸造在20年的铸件生产经验中，踩过大大小小的陶瓷芯的坑，严重的造成过批次性的模壳漏钢水，也有造成较高的报废率，大多是因为陶瓷芯的质量不过关。
以下是陶瓷芯的质量要求和使用注意事项
1.高温稳定性，其中包括高温强度和高温稳定性。
高温强度是指陶瓷芯在高温下必须具有足够的强度。这个指标特别对长而薄的陶瓷芯，必须保证在重力作用下不变形，受钢水冲击不变形，不位移，不断裂，否则铸件百分百报废。
同时还要防止高温时陶瓷芯颗粒过分烧结，致使大量瓷化而变形，最终浇铸后清理出这些陶瓷芯也就非常困难了，甚至无法清理干净，造成铸件报废。
高温稳定性的检查方法：因为陶瓷芯形状各不相同，适用的金属材料各不相同，因此无法有统一检测的方法。所以采用模拟金属浇铸时陶瓷芯受高温状态，将焙烧合格的陶瓷芯按它在铸造件中的位置安放，按照铸件加热温度升温，保温，然后升温至浇铸状态温度，并保持2-4分钟，不稳定的陶瓷芯会发生严重变形。
2.不应和金属起反应
陶瓷芯在浇铸时不发气，但要和铸件模壳未焙烧好而发气区别开来。不和金属发生熔融反应。要满足上述要求必须对陶瓷芯材料和材料中的微量杂质如铅，锌，铁等严格控制，选择和金属不发生反应的材料。
发气的解决方法：带陶瓷芯的模壳，在焙烧时会因缺氧造成最后铸件内壁产生气孔。原因是陶瓷芯低温强化剂酚醛清漆强化，焙烧时若炉内缺氧低温强化剂未充分燃烧排除，以炭化物形式存在，浇注时会产生大量气体。解决办法是模壳焙烧过程中，到高温时拉开炉门数分钟，使炉内充分进氧，即可避免铸件气孔的产生。
3.室温强度
室温强度是指陶瓷芯在压蜡时的强度，它之所以重要，是因为在制作蜡模时必须承受注蜡压力，室温陶瓷芯一般较脆，压力过大就会使其断裂。采用较低的压力，蜡模表面容易缩凹。提高焙烧温度使陶瓷芯室温强度提高，也可减少断裂，但给清理出砂的工序带来了极大困难。为解决该性能，采用陶瓷芯表面浸涂酚醛清漆提高室温强度，陶瓷芯经浸涂后室温强度可以提高3-4倍，从而压制蜡模时，只要把芯子放好，陶瓷芯断裂缺陷就不易产生。
下图中右侧是陶瓷芯，左侧是铸件，内部腔体是空的，内部腔体结构是陶瓷芯结构，中间是红色的是包裹陶瓷芯的蜡模。
4.热膨胀系数
热膨胀系数要低。由于陶瓷芯在脱蜡，焙烧及浇铸工序，常常是迅速加热，使陶瓷芯受到热冲击，陶瓷芯和模壳膨胀不同，陶瓷芯在模壳内部，它的加热速度不同，陶瓷芯往往已预烧好，而模壳仍在继续挥发水分或化学变化，最终可使陶瓷芯变形，断裂。
5.陶瓷芯的脱除性
陶瓷芯的脱除性是指陶瓷芯从铸件内是否容易清除。清除还必须不损伤铸件，这也是选择陶瓷芯材料时必须考虑的重要因素。脱芯一般可用化学及机械方法，若形状简单，尺寸较大，芯子材料是刚玉粉，可用机械法如震动敲打。尺寸细小形状复杂，芯子材料是石英玻璃管或石英玻璃粉，要用化学法去除。
6.陶瓷芯的表面粗糙度
采用陶瓷芯形成零件内腔，一般来说是能达到图纸上规定公差，其公差为正负0.3毫米。
光洁度一般可达Ra3.2-6.3
部分铸件内腔结构复杂，或者铸件内腔比内腔口大，无法用蜡模模具制作出蜡模。在这种情况下，铸造厂也会使用水溶性蜡型芯或尿素芯来代替陶瓷芯。水溶性蜡型芯和尿素芯顾名思义就是用水溶性蜡和尿素制作而成的型芯，将这种型芯放入蜡模模具中，注入蜡，压制形成内有水溶性蜡型芯或尿素型芯的蜡模，再将蜡模放入水中，将内部的水溶性蜡型芯和尿素型芯溶于水，得到了原本模具开不出来的蜡模内部结构。
下面视频是水溶性蜡型芯或尿素芯注蜡过程，可以看到最终水溶性蜡型芯或尿素芯会消失。
使用水溶性蜡型芯或尿素芯来代替陶瓷芯，一方面是成本低，另一方面是因为铸造厂内部的制壳工序会比外协采购的陶瓷芯质量稳定且一致性高。
但是由于近年来逐步提高的环保要求，在处理水溶性蜡和尿素芯的废水方面成本也提高了，因此在成本优势方面，并不能拉开与陶瓷芯成本的差距。也是因为这个原因，水溶性蜡型芯或尿素芯的普及受到了限制。
百赛铸造是一家有着20年精密铸造经验的工厂，我们擅长复杂结构的铸件开发与生产，目前已开发4000多款不同结构，应用于不同行业的精密铸件，其中超过200款铸件应用了陶瓷芯，水溶性蜡/尿素芯。如果您有类似的复杂铸件的采购需求，可以随时与我们联系咨询。
