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石膏應用技術每日問答:石膏模具對模具質量有何影響?

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石膏應用技術每日問答:石膏模具對模具質量有何影響?

發布日期:2018-04-13 作者: 點擊:

石膏模具

石膏模具對模具質量有何影響?

答:在實際工作中發現單用α-半水石膏製成的模具強度高,密度大,但氣孔率低,致使毛細管吮吸能力減弱;單用β-半水石膏製成的模具有吸水率高的優點,但由於其強度低而縮短了使用壽命,不能適用於壓力較大的滾壓成形。根據不同的用途可以按不同的比例混合α-半水石膏和β-半水石膏來提高模具質量,這樣在保證模具具有足夠氣孔率的前提下提高強度,比如用30%的α-半水石膏與70%的β-半水石膏混合製成的滾壓成形模具,在相同的條件下,其使用次數較β-半水石膏模具提高了一倍以上。

此外石膏模具的細度對模具也有較大的影響,太粗會使模具氣孔率提高,強度降低,縮短使用壽命並使吃漿過快。同時由於粗顆粒會導致模具表麵太粗糙,也會使產品質量下降。當細度增加時,其比表麵積也相應增加,使石膏模具強度提高,但吸水率相應降低,當細度增加到使其比表麵積達到15000~18000cm2/g時,由於產生較大的結晶應力,強度反而下降,在實際生產中考慮生產成本,石膏細度一般控製在160目左右為宜。

石膏模具的製作中對工藝參數有何要求?

答:為了獲得強度高、使用周期長、吃漿性能好的模具,除了要選擇好石膏粉外,還要講究模具的澆注方法,把握好關鍵性的工藝參數。這些工藝參數包括膏水比、攪拌時間及方法、真空脫氣及水溫的控製、脫模時間及脫模劑的選擇、減小模具厚度等等。 

①膏水比

在其他工藝條件不變的情況下,膏水比越大,石膏漿的凝結速度越快,模具的強度越高,吸水率越小。膏水比的最佳範圍因半水石膏的種類不同而有所不同,使用-半水石膏應當比-半水石膏大一些。過去傳統的工藝方法一般認為膏水比在(1.25~1.28) :1的範圍為最佳。近年來,隨著國外先進技術的引入和國內α型高強石膏粉的使用,以及成形方法由單麵吃漿多塊粘結向組合澆注一次成形的方向發展,模具的膏水比也隨之增大,許多廠使用(1.3~1.5) :1的膏水比澆注出了強度高、壽命長、吃漿性能好的模具。因此可以通過適當提高膏水比來提高模具的強度,延長使用壽命。

②攪拌與抽真空 

石膏漿的充分攪拌可以使石膏與水混合均勻,氣孔分布均勻,有利於提高模具強度和改善吃漿性能。但延長攪拌時間會使石膏漿的凝固速度顯著加快,這一點又不利於澆注操作。石膏漿的攪拌工藝除了包括攪拌時間還包括攪拌機的轉數、葉輪的形狀、角度等,一般的攪拌機都有固定的轉數(300~400r/min)和葉輪形狀,所以隻要控製好攪拌時間即可。采用高速攪拌或延長攪拌時間,可將正在生成的結晶攪成更小的結晶,有利於提高模具的表麵硬度。

過去攪拌時間一般控製在1~2min,但現在可以采用凝結速度較慢的熟石膏或加入緩凝劑可使攪拌時間延長為3~5min,這樣對提高模具質量十分有利。

在石膏漿攪拌的過程中進行抽真空處理,是模具澆注中的又一項技術。真空攪拌可以抽出混入石膏漿內的氣泡,使模具內氣孔分布均勻,從而提高了模具強度和吃漿性能。不用真空攪拌澆注的模型內部,往往夾雜大批氣泡,模型使用到中期以後,其內部的氣泡顯露,從而造成修坯困難,產品缺陷增多,有時甚至造成模型提前報廢,而使用真空攪拌澆注的模型則從根本上解決了這一老大難問題。

③水的純度和溫度控製

製作石膏模具一般用自來水,很少對水的純度加以控製,其實水中往往含有大量的雜質,除少部分參與了水化反應外,大部分留在了模具中,會與石膏發生反應,損害模具,因此盡可能選用純度較高的水可提高模具質量。水溫對石膏漿的凝結速度、模具強度及膨脹率都有影響,尤其對凝結速度的影響較大。據有關資料介紹,在其他條件不變的情況下,使用20℃的水比使用8℃的石膏漿的初凝時間縮短1/3以上。

④脫模時間的控製及脫模劑的選擇

脫模時間也是一個重要的工藝參數,過去一般都是憑借操作工人的經驗來控製,其實這樣做是不科學的,提前脫模因為石膏漿未達到終凝,內部的結構還比較脆弱,會破壞其內部結構,造成強度下降甚至出現裂紋;同樣脫模時間延長也不利,因為石膏在固化時要產生體積膨脹,並同時放熱,如果不及時脫模,模具的膨脹和放熱效應會對母模造成損害,也會造成脫模困難。正確的方法應是,根據本批次石膏模具的終凝時間作為脫模時間的參考,在生產中認真執行。

關於脫模劑的選擇,國內一般用植物油或化學脫模劑,這兩種脫模劑的脫模效果良好,但有時會因為塗層不均勻而造成模具表麵的波紋狀紋斑,現在的新工藝傾向於使用鉀皂液作為脫模劑,鉀皂液的主要優點是塗層較薄,可以避免脫模劑塗層的不均勻而造成的模具表麵缺陷,而且鉀皂液會與石膏發生化學反應生成油酸鈣,這種生成物不溶於水,在提高模具表麵硬度的同時又不影響吃漿性能。

⑤減薄模具的厚度、設計合理的外型(非工作麵)

普通石膏模具的厚度較厚,一般在65~90mm左右。究其原因,是由於石膏的強度太差,易破損,有的達到100mm,既浪費了石膏,增加成本,又造成搬運困難。加大工人的勞動強度,並且不易幹燥,也加大所占用的空間。根據經驗值,如用高強度、氣孔率在36%左右的模具,單麵吃漿可設計成厚度為40~50mm,雙麵吃漿可設計成厚度為25~35mm,因而可減少1/3~1/2的石膏粉用量,並可降低成本和重量。

⑥模具的幹燥

模具的幹燥溫度一般不應超過55℃,超過此範圍會造成二水石膏脫水,使模具粉化、報廢。在生產中一般采用自然晾曬的方法進行幹燥,在冬天氣溫較低或模具急需使用的情況下也可以采用強製幹燥的方法,將模具加熱到70℃,待半幹後(含水率在15%~20%),再移至50℃以下的環境中進行幹燥。這樣做是因為模具在含水較多的情況下,所吸收的熱量大都被蒸發的水氣帶走,模具本身的溫度並不高,不致使二水石膏脫水。此外模具在幹燥的過程中會產生微量的體積收縮,容易變形,因此在幹燥的過程中不要分塊放置,要把模具放平、墊實、上緊夾具,避免磕碰,在室外晾曬的模具要避免淋雨。


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