常见石膏型造型材料

[大][中][小] 2013-05-14 21:52

 1.石膏
    天然石膏为CaS0。。2Hz0,又称二水石膏。,二水石膏有七种变体,其变化如图2-4所不。其中硬石膏不能配成石膏浆料,故不能用于石膏型铸造中;二水石膏含水量过多,所制石膏型强度低,也不熊用于石膏型铸造。石膏型常用的石膏为半水石膏,半水石膏有仪型和IB型两种,它们的微观结构基本相似,但在宏观性能上却有较大的差异。d型半水石膏具有致密、完整而粗大的晶粒,故比表面积小。p型半水石膏因多孔,表面不规律,似海绵状,其比表面积大,致使两种半水石膏比表面积差别悬殊。在配成两种相同流动性的石膏浆
    半水石霄与水制成浆料后,会进行下述凝结反应
    CaS04’1/gH20+3/2H20=CaS04·2H20+(17166_84)j/mol    (2。1 1
    此反应生成的GaS0。‘2H:0(二水石膏)在水中溶解度很小,以细长针状晶体析出;随着二水石膏晶体的不断析出和长大,浆料的粘性上升,失去流动性,与此同时体积膨胀。最后相互搭接的二水石膏使石膏表现出硬化并具有一定强度的状态。这一过程可持续数十小时。a半水石膏在此全部反应过程中的膨胀量可达0.4%~0。6%。全部凝结后的石膏组织为含有水分的二水石膏晶体网络组织。图2—5是加水量对石膏型强度的影响,可以看出。加水量越多,石膏型的干态和湿态强度就越低。影响石膏型强度的除石膏型种类、水固比外.还有水温、搅拌时间等因素。

石膏浆的胶凝速度随混水曩的增加而放慢,随加入水的温度(<50。C)提高而加快, 随后减慢。
    石膏型成形后,由于其中还有水分,而且强度的潜力还没充分发挥,所以要对半水石膏进行加热干燥和脱水。在不同的加热温度范围区间,石膏会发生中的变化。
    石膏的分解开始温度还与所接触的金属有关。如铜、铁与石膏高温接触时,能使石膏有一定程度的还原,并生成Ca0和金属氧化物。铜可使石膏分解开始温度降至l220~1240℃,而纯铁和铸铁则
  使石膏热分解开始温度降至900。G和1020~1030。C。因此石膏型可浇注铜合金,但不能用来浇注铸铁和钢。锡、锌、镁、铝在高温时与石膏接触后发生放热反应,可使石膏进一步还原,产生硫化钙和金属氧化物。由于被降低的石膏分解开始温度远高于这些金属的浇注温度,故石膏型仍可浇注这些金属的合金。
    2.填料
    为使石膏型具有良好的强度,减小其收缩和裂纹倾向,需要在石膏中加入填料。填料应有合适的熔点和耐火度、良好的化学稳定性、合适的线膨胀系数等性能,且应发气量少,吸
湿性小。石膏型用填料及性能
    3.改性剂    改性剂是指能显著改变石膏胶凝膨胀和随后干燥收缩性能的物质,如硫酸钾、氯化钡、氧化钙、水泥、石棉等一般用量较少。改性剂一般都可使石膏的胶凝膨胀量降低。制备石膏浆时,用水量的增加和加入水温度的升高都可降低石膏的胶凝膨胀率。一般希望把石膏型型腔尺寸变化控制在±5%的范围内。
    4.缓凝剂和促凝剂
    碳酸钠、柠檬酸钠、硼砂、骨胶、硅溶胶、淀粉、酒精等都能延缓石膏浆料的胶凝速度,称为缓凝剂。而温水、氧化镁、食盐、硫酸钾、硫酸钠、硫酸铝则能起促进胶凝的作用,称为促凝剂。其中硫酸盐可成为石膏(CaS0。)的形核剂。它们的用量应控制在不损害铸型强度和型腔尺寸精度的范围内。使用食盐、硫酸盐时应注意,它们在干燥石膏型时会迁移到铸型表面,使表面粉化或产生硬点,破坏铸型表面质量,需注意控制。在配制浆料选用水时,应注意水的硬度,因硬水中含有这些盐类,也会影响石膏浆的胶凝速度。
    5.增强剂
    为提高石膏型的强度,可在浆料中加入质量分数1%~2%、直径为几十微米、长度为1~3ram的玻璃纤维、陶瓷纤维或碳纤维等耐火纤维材料。它们还可抑制石膏在凝胶、干燥时的膨胀和收缩,而且对石膏的胶凝时问也有影响,在发泡石膏制备时会阻碍气泡的生成。
    6。透气剂
    为提高石膏型的透气性,可在石膏浆中加入长纤维滑石(石膏型需在800。C保温数小时)、木素粉(石膏型加热时碳化缩小或汽化)。也可在石膏浆中加酒石酸、金属镁粉、碳酸钙等,它们能在石膏型成形过程中产生气体,形成气泡,使石膏型的透气性提高。硅藻土也可提高石膏型的透气性。前面已提到过的压蒸石膏型和发泡石膏型也是一种提高石膏型透气性的措施。
    7。提高铸型导热性的材料
    石膏的热导率很低,只有0.22W/(m·K),会降低铸件的力学性能。为改善石膏型的导热性,可在石膏中加入铁粉。当石膏型的成分组成(质量分数)为石膏95%+铁粉5%时,其热导率可提高1倍多,达0.46W/(1/1·K)。石膏型中混合硅砂,也可提高其热导率。
    8.发泡剂和消泡剂
    在石膏浆料中加入表面活性剂(发泡剂),如烷基磺酸钠,可使石膏浆内充满气泡,浆料体积增大50%~l50%,改善石膏型的透气性,但铸型强度降低。为增强铸型强度、消除气泡的削弱作用,可在浆料中加入消泡剂正辛醇。

 

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