第七章石膏型铸造

1、第七章石膏型铸造7.1 概述定义：石膏性铸造是以石膏为主要造型材料的一种铸造工艺方法。从本质上来说是一种以石膏为胶凝材料的实体熔模铸造法。 7.1.1 工艺简介 其基本工艺过程如图7-1所示。石膏型铸造按脱模方法分类可分为熔模石膏型铸造和起模石膏型铸造两类，前者是加热熔模使其从石膏模中流出，后者是通过人力机械方法将模样从型中拔出。起模石膏型铸造又可分为普通石膏型和发泡石膏型。 石膏型铸造的特点： 1）石膏浆料的流动性很好，凝结时有轻微的膨胀，所制铸型轮廓清晰、花纹精细。 2）石膏型溃散性好，易于清除。 3）石膏型的导热性很差，金属浇入后散热缓慢，流动性好，适于生产薄壁铸件。 4）石膏型的透气性

2、极差，铸件易产生气孔、浇不足等缺陷。 5）石膏型耐火度低，适于生产铝、锌、铜、金、银等合金铸件。图7-2 石膏型的工艺过程示意 7.2 石膏型铸造工艺7.2.1 制备石膏型的各种原材料 （1）石膏 制作石膏型常用型半水石膏，也可用型半水石膏，前者混水量少，铸型强度高，后者则相反。两种石膏在微观结构上基本相似，但宏观性能上却差别较大，如表7-1。表7-1 铸造用石膏粉的主要性能要求 石膏类型抗压强度MPa凝结时间min标准稠度混水量粒度0.075mm（200目筛余1）初凝 终凝158101218405857712505 （2）填料 单纯使用型石膏并不能用于铸型制作，须加入耐火材料的填料。其主要目

3、的是减小石膏型的线收缩和裂纹倾向。常用填料的种类较多，其中以SiO2-Al2O3系材料应用较广泛。各种填料对石膏型性能的影响见表7-2表7-4。表7-2 填料类型对石膏混和料抗弯强度的影响 填料硅石粉硅线石莫来石高岭土高铝矾土工业氧化铝灌浆后2h0.250.400.750.801.000.80灌浆后7d0.501.502.302.402.602.00烘干904h1.302.803.403.804.603.50700焙烧后0.200.650.800.860.850.65表7-3 填料类型对石膏混和料裂纹倾向的影响填料半水石膏100硅石粉硅线石高岭土莫来石高铝矾土工业氧化铝锆英粉石英玻璃300 空

4、冷微裂极轻微裂不裂不裂不裂不裂不裂不裂不裂700 空冷碎裂微裂不裂极轻微裂或不裂极轻微裂极轻微裂轻微裂轻微裂不裂表7-4 填料类型对石膏混和料浆体胶凝时间的影响 填料硅石粉硅线石高岭土莫来石高铝矾土工业氧化铝锆英粉半水石膏100初凝时间7.08.58.010.012.09.010.08终凝时间10.010.510.012.013.511.012.010 （3）添加剂及其他 石膏型铸型的添加剂一般有促凝剂、缓凝剂和增强剂等，它们的盐类，常用的有NaSiF6、NaCl、NaF、MgCl2、MgSO4、NaNO3、KNO3等；缓凝剂主要有三类： （a）磷酸盐、碱金属硼酸盐、硼砂、硼酸等。 （b）有机

5、酸及可溶性盐，如柠檬酸及其盐、琥珀酸钠、乙基酸钠、甲基酸钠、草酸等。其中琥珀酸钠的缓凝作用很强，只需要加入千分之几就有明显的效果。 （c）蛋白胶、皮胶、硅溶胶、纸浆废液等。 增强剂用来增加石膏型的湿强度、干强度、焙烧后强度以及高温强度。一般用某些硫酸盐如Na2SO4、K2SO4、NiSO4、MgSO4等，其中以MgSO4的效果最好。 （4）模样材料 可制作石膏型模样材料的有金属、硬质木材、橡胶、塑料等，除橡胶外，其它材料制作的模样为了起模方便，均需要涂脱模剂，常用的有变压器油、凡士林、肥皂液、经煤油稀释的石蜡硬脂酸等。7.2.2 石膏混合浆料的制备及灌浆 （1）石膏混合浆料的配比 石膏混合浆料

6、的配制应根据铸件的要求和石膏原材料性能来决定。有关手册列出了比较常用的混合浆料的配比，可供参考。 （2）石膏混合浆体的搅拌、灌注 石膏混合料吸附大量的气体，在浆料搅拌时又会卷入大量的气，致使浆料中有大量的气泡，影响石膏型腔表面的质量。除发泡石膏型希望有大量孔洞可以在大气下搅拌及灌注外，普通石膏型浆料应该在真空下搅拌，使浆料中所含的气体能够顺利外排。常用的工艺参数为：真空度0.050.06MPa，搅拌时间23min，搅拌速度250300rmin。灌浆时搅拌室的真空度应该等于或略低于灌浆室，以加强浆体的充填能力，但是压差不能太大以免造成浆体喷射。 （3）石膏型的干燥、焙烧及浇注 石膏型需经一定的时

7、间自然干燥后才能人炉加热干燥和焙烧。宜在炉气可循环的炉中干燥焙烧，也可以在箱式电炉中进行；对一般石膏其工艺如下。 起模石膏： （80100）8h1504h2502h3502h 熔模石膏： （80100）8h1504h2502h3502h 4501h5501h（680700）2h 石膏型需随炉冷却，当温度降至300时才可以出炉，否则石膏型容易开裂，对复杂型温度应低些。 （4）石膏型的浇注 焙烧好的石膏型在空气中很容易受潮，必须尽快浇注。考虑到石膏型透气性低，导热性低的特点，可采取一些措施如如加压或负压浇注。浇注时石膏型温不高于200，合金液的温度在保证流动性的情况下，尽可能的低。如铝合金控制在650左右，加压压力0.07MPa左右。7.2.3 石膏型应用实例 图9-6是铝合金轮胎样件模具的石膏型铸造实例。该样件从三维实体造型，制造LOM原型（图9-6a）、硅橡胶模（图9-6b）、石膏型（图9-6c）到