Представиться системе:

Разделы


Свойства формовочных материалов для изготовления гипсовых форм


  1. Свойства гипсового связующего.

К формовочным материалам относятся все материалы, используемые для изготовления форм.

Различают три группы формовочных материалов: огнеупорная основа (наполнитель); связующее, обеспечивающее прочность связи частиц наполнителя; специальные добавки, придающие смесям особые свойства (например, увеличение времени живучести, уменьшение времени затвердевания, податливости, увеличению газопроницаемости и т.п.); совокупность перечисленных материалов составляет формовочную смесь, которая и служит материалом будущей литейной формы

Связующим в этих смесях выступает гипс. Гипс - это порошкообразный материал белого цвета, который получают в результате термической обработки природного гипсового камня с последующим измельчением продукта обжига (обжиг производят в специальных мельницах).

При затворении водой гипс быстро схватывается и твердеет. Процесс схватывания протекает при повышенной температуре. Практически гипс за 10-12 мин превращается в камневидное состояние [1].

Залежи природного гипса встречаются вместе с глинами, известняками, каменной солью. Химический состав природного гипса определяется формулой CaS04*2Н2О — двуводный сульфат кальция. Образование гипса происходит в результате выпадения его в осадок в озёрах и лагунах из водных растворов, богатых сульфатными солями. Залежи гипса обычно содержат примеси кварца, пирита, карбонатов, глинистых и битумных веществ. Плотность гипса равна 2,2-2,4 г/см3. Растворимость его в воде составляет 2,05 г/л при 20°С.

Формовочный гипс получают в результате обжига природного гипса. При этом двуводный сульфат кальция теряет часть кристаллизационной воды и переходит в полуводный (полугидрат) сульфат кальция. Процесс обезвоживания наиболее интенсивно протекает в температурном интервале от 120 до 190° С.

2(CaS04*20) — (CaS02)220 + 3Н20

В зависимости от условий термической обработки полуводный гипс может иметь две модификации — α- и β-полугидраты, которые отличаются физико-химическими свойствами (табл. 1):

  • α-гипс получают при нагревании двуводного гипса под давлением 1,3 атм., что заметно повышает его прочность. Этот гипс называют супергипсом, автоклавным, каменным гипсом;
  • β-гипс получается нагреванием двуводного гипса при атмосферном давлении.

Гипс после обжига размалывают, просеивают через особые сита и фасуют в мешки из специальной бумаги или в бочки. При замешивании полугидрата гипса с водой происходит образование двугидрата, причём вся смесь затвердевает.

(CaS04)220 + 3H20 = 2(CaS02*20)

Эта реакция экзотермическая, т. е. сопровождается выделением тепла. Схватывание гипса протекает очень быстро. Сразу же после смешивания с водой становится заметным загустение массы, но в этот период гипс ещё легко формуется. Дальнейшее уплотнение уже не позволяет проводить формовку. Процессу схватывания предшествует кратковременный период пластичности гипсовой смеси. Замешанный до консистенции сметаны, гипс хорошо заполняет формы и даёт чёткие её отпечатки. Пластичность гипса и последующее быстрое затвердевание делают возможным его применение для получения оттисков, в том числе с челюстей и зубов. Однако процесс нарастания прочности гипса ещё продолжается некоторое время, и максимальная прочность гипсового оттиска и гипсовой модели достигается при высушивании его до постоянной массы в окружающей среде.

Таблица 1. Основные физические свойства гипса (по М. Piynanelli, 1974)

 

Физические свойства

β - гипс

α - гипс

Соотношение воды/порошка

0,5

0,32 – 0,35

Расширение при кристаллизации

0,3 – 0,5

0,1 – 0,2

Твёрдость по Роквеллу, Мпа

20

80

Сопротивление сжатию влажного гипса, кг/см2

85

210

Сопротивление сжатию сухого гипса, кг/см2

280

560 – 630

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

Формовочный гипс – быстросхватывающее вяжущее, и по ГОСТу начало схватывания должно наступать не ранее, чем через 4 минуты с момента затворения гипсового теста, а твердеет гипс не ранее, чем через 6 минут, но не позднее, чем через 30 минут [3].

На скорость схватывания гипса влияет ряд факторов: температура, степень измельчения (дисперсность), способ замешивания, качество гипса и присутствие в гипсе примесей. Повышение температуры смеси до +30 — +37°С приводит к сокращению времени схватывания гипса. При увеличении температуры от +37 до +50°С скорость схватывания начинает заметно падать, а при температуре свыше 100°С схватывания не происходит. Степень измельчения (тонкость помола) также оказывает влияние на скорость затвердевания: чем выше дисперсность гипса, тем больше его поверхность, а увеличение поверхности двух химически реагирующих веществ, как известно, приводит к ускорению процесса. На скорость схватывания полугидрата влияет также способ его перемешивания. Чем энергичнее будет замешиваться смесь, тем полнее станет контакт между гипсом и водой и, следовательно, тем быстрее схватывание. Отсыревший гипс затвердевает значительно медленнее, чем сухой. Такой гипс лучше всего просушить при температуре +150 — +170°С. Во время просушивания необходимо постоянно помешивать гипс, так как вследствие его плохой теплопроводности возможно неравномерное нагревание, что приводит к частичному образованию таких продуктов, как нерастворимый ангидрид и т. п.

В работе также важно соблюдать правила хранения гипса. Полуводный гипс обладает значительной гигроскопичностью, поглощая атмосферную влагу, он портится, и схватывание его становится хуже. Поэтому рекомендуется хранить гипс в хорошей упаковке (металлических бочках, плотных бумажных мешках), желательно в сухом и теплом месте и не на полу. Это препятствует его отсыреванию. Длительное хранение гипса даже в хорошо укупоренной таре и без доступа влаги делает его непригодным, так как гипс слёживается в комки, а иногда вовсе не схватывается. Объясняется это тем, что полугидрат является нестойким соединением и между его частицами происходит перераспределение воды, в результате чего образуется более устойчивое соединение — двугидрат и ангидрид.

2(CaS04)*Н20 =  CaS04*20 + CaS04 

К достоинствам гипса следует отнести то, что он позволяет получать чёткий отпечаток поверхности, доступен и дёшев, безвреден, не обладает неприятным вкусом и запахом, практически не даёт усадки, не набухает при смачивании водой и легко отделяется от модели при употреблении простейших разделительных средств (вода, мыльный раствор и т. п.).

Высокая текучесть обеспечивает хорошую способность заполнения формы, а также высокое сопротивление на сжатие и твёрдость [2].

Общее правило - гипса в смеси должно быть около 30-35 процентов. Если больше - смесь теряет огнеупорность, если меньше - теряет прочность. Обязательно в составе смеси должны быть мелкие (пылевидные) и более крупные фракции наполнителя. Мелкие передают тонкие рельефы, крупные повышают прочность и стойкость к растрескиванию [4]. В качестве затворителя (для приготовления суспензии и её затвердевания) применяют дистиллированную воду из расчёта 0,32...0,42 л на 1 кг смеси [5].

 2. Наполнители для гипсовых форм

Это главным образом динасовые и кварцевые (из плавленого кварца) огнеупоры. Их основу составляет кремнезём, содержание которого в зависимости от назначения и сорта изделия колеблется в пределах 93-98 %.

Кремнезём в природе существует в виде кварцевого песка, кварцитов, горного хрусталя, песчаников, примеси в глинах и каолинах и в виде составной части многих изверженных пород [6]. В качестве огнеупорной основы наибольшее распространение получили кварцевые пески. По происхождению они относятся к осадочным горным породам, которые получаются в результате разрушения изверженных или первичных горных пород (гранита, диабаза, базальта и др.). важнейшей их характеристикой является время отложения и кратность переноса. Наиболее округлые и равные по величине зерна имеют пески, которые в течении длительного времени подвергались многократным переносам и повторным отложениям. Основой кварцевых песков является кремзём или оксид кремния, SiO2. Минерал кварц имеет плотность 2,65 г/см3, твёрдость 7 (по шкале Мооса), температуру плавления 1713ºС. При нагреве кварц претерпевает несколько аллотропических превращений, которые сопровождаются изменением объёма.

При заливке металла в форму зерна кварцевого песка нагревают до различной температуры и претерпевают объемные изменения. В результате зерна частично растрескиваются и разрушаются.

Формовочный песок состоит из зерновой части и глинистой составляющей. В соответствии с ГОСТ 2138-91 к зерновой части относятся зерна размером более 22мкм, к глинистой составляющей - менее 22мкм.

В формовочных песках помимо кварца присутствует и другие минералы: полевые шпаты, слюды, гидраты оксидов железа и т.д. Наиболее качественной является та огнеупорная основа (кварцевый песок), которая содержит минимальное количество пылевидной фракции и минеральных примесей, которые при взаимодействии с расплавом могут образовывать легкоплавкие соединения.

В целях повышения качества формовочных песков их обогащают путём водной обработки, потоки воды удаляют пылевидную фракцию, инородные оксиды.

Классификация формовочных песков по составу в соответствии с ГОСТ 1238-91 представлена в таблице 2, из которой следует, что наиболее качественным являются обогащённые пески.

Фракционный состав песка определяют путём просеивания через 11сит с размерами ячеек от 2,5 до 0,005 мм. Остаток песка, расположенный на трёх смежных ситах, называют основной фракцией песка. Её содержание не должно быть менее 70 % (таблица 3).

Наиболее крупные пески (группа 04 и 0315) применяют для приготовления стержневых смесей. Пески группы 02 – 01 входят в состав формовочных смесей. Пески групп 0063 и 005 используют для приготовления противопригарных красок.

В зависимости от распределения на ситах основной зерновой фракции пески разделяют на категории А и Б. Если остаток на верхнем из трёх смежных сит больше, чем на нижнем, пески относят к категории А, если меньше - к категории Б.

Таблица 2. Классификация формовочных песков по составу

Песок

Класс

Содержание глинистой составляющей, %

содержание кремнезёма, SiO2, %

Содержание вредных примесей, % не более

Оксиды щелочных и щёлочноземельных металлов

Оксиды железа

Обогащённый кварцевый

об 1 К

0,2

98,5

0,40

0,20

об 2 К

0,5

98,0

0,75

0,40

об 3 К

1,0

97,5

1,00

0,60

Кварцевый

1 К

2,0

97,0

1,20

0,75

2 К

2,0

96,0

1,50

1,00

3 К

2,0

94,0

2,00

1,50

4 К

2,0

90,0

не регламентируется

не регламентируется

Глинистый: тощий полужирный жирный

очень жирный

 

Т

П

Ж

ОЖ

 

2,0-10,0

 10,0-20,0

 20,0-30,0

 30,0-50,0

не регламентируется

В маркировке песка на первом месте стоит обозначение класса, на втором - зерновой группы, на третьем - категории. Например, маркировка об 1К02А означает: обогащённый кварцевый песок класса об 1К зерновой группы 0,2 категории А [7].

Таблица 3. Классификация формовочных песков по размеру зёрен.

Песок

Группа

Размер зёрен основной фракции, мм

Грубый

063

1,000-0,400

Очень грубый

04

0,630-0,315

Крупный

0315

0,400-0,200

Средний

02

0,315-0,160

Мелкий

016

0,200-0,100

Очень мелкий

01

0,160-0,063

Тонкий

0063

0,100-0,005

Пылевидный

005

0,063 и менее

Кремнезём может существовать при атмосферном давлении в виде нескольких кристаллических и одной аморфной модификации. Полиморфные превращения кремнезёма предопределяют как технологию, кремнезёмистых изделий, так и их свойства. Кремнезём известен в следующих восьми модификациях: α-кварц, β-кварц, а-тридимит, β-тридимит, γ-тридимит, а-кристобалит, β-кристобалит, кварцевое стекло. Модификация, стабильная при наивысших температурах, обозначается через α. Следующая модификация, возникающая по мере охлаждения, обозначается через β. β-кварц, стабильный при обычной температуре, при температуре 573°С переходит в α-кварц. α-кварц при обычных температурах не существует, устойчив только в интервале температур 573—870°С. При температуре 870°С α-кварц медленно и только в присутствии сильного плавня-минерализатора (Na2WO4) переходит в α-тридимит. В присутствии обычных минерализаторов, применяемых в заводской практике, α-кварц переходит в α-тридимит через промежуточную фазу — метакристобалит — при температуре 1200—1470°С, если в массе нет плавней, то при температуре 1300—1450°С. При достаточно быстром нагреве до температуры выше 1600°С можно расплавить кварц, минуя переход его в другие модификации.

α-тридимит в природе не встречается, так как область его стабильности 870—1470°С. При охлаждении через промежуточную фазу (β-тридимит) переходит в γ-тридимит. Выше 1470°С переходит в α -кристобалит.

β-тридимит является промежуточной модификацией, не существующей ниже 117 и выше 163°С. γ-тридимит, хотя и является неустойчивой модификацией, существует при обычных температурах в течение неограниченного времени.

α -кристобалит устойчив в интервале 1470—1713°С и при 1713°С плавится. При температуре ниже 1470°С α -кристобалит неустойчив и при 230°С полностью переходит в β-кристобалит.

β-кристобалит, хотя и является неустойчивой модификацией, но подобно γ-тридимиту может существовать при обычных температурах неопределённо долго. В природе встречается редко. При нагревании в интервале 180 — 270° С быстро переходит в α -кристобалит [8].

При переходе из одной модификации в другую происходит значительное изменение объёма, что необходимо учитывать при разработке технологии производства и условий эксплуатации огнеупора.

Схематически переход можно представить так: (рис. 1)

По горизонтали отложены стабильные модификации, по вертикали – нестабильные и температуры превращения одной модификации в другую, указаны также изменения объёма при превращениях.

Горизонтальные превращения протекают медленно и практически необратимо, превращения в пределах одной модификации (вертикальные) протекают сравнительно легко и являются обратимыми. Как видно, примерно при 600ºС протекают все превращения в метастабильных фазах.

Кремнезём широко распространён в природе (примерно 60% земной коры состоит из SiO2), однако значительные его части находятся в соединении с другими оксидами, образуя минералы с низкой огнеупорностью[6].

Динас — огнеупорный материал с содержанием SiO2 не менее 95%, изготовленный из кварцевого сырья на известковой или иной связке и обожжённый при температуре, обеспечивающей полиморфное превращение кремнезёма в тридимит и кристобалит (в любом случае она должна быть выше 870°С) [8].

Породы, используемые для изготовления динаса тоже состоят из кварца (т.н. кварциты; укр. – овруч). Но в них он находится в виде мелких кристаллов, сцементированных тонкодисперсным кремнезёмом. Это так называемые кварциты. Для изготовления динаса используется также песок с высоким содержанием SiO2, некоторые минералы, например, маршалит и др [6].

По микроструктуре кварциты делятся на цементные и кристаллические. Для производства динаса применяют кристаллические кварциты. Они сохраняют достаточно плотную структуру и после обжига, однако скорость фазовых превращений в них незначительна. В качестве включений в кварцитах встречаются слюда, анортит, щелочные полевые шпаты, кальцит, глинистые и углеродистые частицы, железный колчедан и др. Содержание значительного количества примесей (например, слюды, анортита) может вызвать при обжиге появление выплавок. Для производства динаса имеют значение свойства кварцита: макро — и микроструктура, огнеупорность, пористость, механическая прочность и отношение к обжигу (изменение плотности и пористости при обжиге).

В кристаллических кварцитах зерна кварца непосредственно сцеплены между собой и содержат незначительное количество природного (SiO2) цемента. По характеру сцепления зёрен различают кристаллические кварциты с зубчатой и мозаичной структурой. Цементные кварциты представляют конгломерат кварцевых зёрен различных размеров, сцементированных кремнезёмистым веществом — цементом, относительное содержание которое в них составляет 15—85%. Цементирующее вещество имеет скрытнокристаллическое строение. Зерна кристаллов кварца в цементных кварцитах не соприкасаются между собой, они как бы погружены в цементирующее вещество.

Для изготовления динасов применяют кварциты и пески, которые для удаления глинистых фракций промывают водой. Составляют шихту требуемого химического состава, куда входит и бой динаса, и подвергают её помолу и рассеву. В этом материале не должно быть более 1%Al2O3 и 0,3 % (Na2O + K2O). После помола и рассева готовят смесь с зерновым составом 45% крупной фракции (не более 3мм), 10% средней и 45% мелкой (0,09-0,50мм) фракции. В эту смесь добавляют пластификатор (гашеную известь) в количестве не более 3,5% CaO, минерализаторы (оксиды щёлочноземельных металлов и закись железа – по 1,5%) и ССБ. ССБ играет роль клеящей добавки, обеспечивающей сырцу необходимую прочность.

Полученные заготовки медленно сушат при температуре не более 150-180ºС в течение 8-10 часов.

Обжиг изделий ведут по сложному режиму с предварительным подогревом. В процессе обжига происходит расширение сырца в результате полиморфных превращений, образование силикатов, тридимита и кристобалита.

Обжиг производится по сложному температурному режиму, учитывающему полиморфные превращения и предусматривающему соответствующие температурные остановки:

Подогрев              (tº<700ºC)                              22 ч

Подогрев              700 – 1000ºC                          24 ч

Обжиг                   1000 - 1400ºC и выдержка   30 ч

Охлаждение         1400 - 300ºC                          27 ч

Охлаждение         300 - 50ºC                              25 ч

                                        Итого                           128 ч

 

Термостойкость динаса плохая и не превышает 1 – 2 водяных теплосмен вследствие кристобаллитного эффекта (β кристобалит переходит в α - кристобалит при температуре 180-270°С , +2.8% ΔV) и превращения β кварца в α кварц при 500-600°С, + 0.82% ΔV. Поэтому динас нельзя охлаждать ниже температуры 600-700ºС. Выше этого предела динас демонстрирует хорошую термостойкость. При содержании в динасе 95-98% SiO2 его огнеупорность достигает 1710-1730ºС, температура начала деформации под нагрузкой колеблется в пределах 1650-1670ºС [6].

Маршалит — пылевидный кварц (горная мука, кварцевый мелит, пылевидный кремнезём) — мучнистая масса тонкодисперсного кварца, обычно безукоризненно белого цвета. Состоит из угловатых зёрен кварца с примесью халцедона, опала, карбонатов и глинистых минералов. Потери при прокаливании 0,55—1,42%. Маршалит отличается высокой дисперсностью и низким содержанием окислов железа. Преобладающей фракцией (св. 80%) являются зерна меньше 0,01 мм. Объём пустот в природном маршалите достигает 60%. Удельная поверхность 1130—1500см2/г, огнеупорность 1650—1710°С [9].

Кристобалит встречается в составе всех фирменных формовочных масс на основе гипса. Это огнеупор - близкий родственник кварца, но с уникальными свойствами, делающими его практически незаменимым. При нагревании до 300-450 градусов гипс начинает быстро терять воду (не ту, которая мокрая, а ту, которая в составе его молекулы) и сжиматься. Все наполнители, кроме кристобалита, при этой температуре ещё не начинают расширяться, и не могут компенсировать сжатие гипса. (Кварц, например, начинает расширение при 500-550 градусах). Кристобалит же расширяется уже при 270-300 градусах, и компенсирует усадку гипса. В результате, наличие кристобалита в составе других наполнителей лучше всего препятствует растрескиванию формовочной массы [4].

Применение кристобалита даёт возможность при литье в горячую форму (температура около 350 - 400°С) получить её расширения до 1,85%, что компенсирует усадку сплавов с относительно небольшой усадкой во время твердения (сплавы на основе золота и др.). Формовочные массы на основе кристобалита имеют определённые преимущества по сравнению с кварцевыми. Кристобалит расширяется больше, чем кварц, и может полностью компенсировать усадку сплавов на основе золота. Для более полной компенсации усадки отливка расплавленный металл заливают в формы до температуры, при которой кристобалит находится в β-форме. Таким образом, форма с кварцевого песка должна быть нагрета до 700°С, а с кристобалитом - всего до 450°С.

Методом смешения в разных пропорциях кварца и кристобалита получают формовочные смеси с различной величиной термического расширения (в пределах от 0,9 до 1%). Кварц может придать формовочному материалу термического расширение до 1,4%, а кристобалит - до 1,6%. Формовочные смеси на основе кварца имеют наименьшее отличие в температурном интервале 100 - 125°С и 770 - 830° С (переход кварца с α-формы в β-форму).

Материалы из кристобалита проявляют наименьшую прочность при температуре 210 - 260°С. Поэтому расплавленный металл надо заливать в форму, нагретую до температуры, которая выше температуры, когда прочность формовочного материала минимальна [1].

Шамот — огнеупорная глина или каолин, обожжённые до потери пластичности, удаления химически связанной воды и той или иной степени спекания.

Шамот получают обжигом (преимущественно при 1300—1500 °С) во вращающихся, шахтных или других печах исходного сырья в виде естественных кусков или брикетов, приготовленных на ленточных, вальцевых и других прессах. Степень спекания шамота характеризуется водопоглощением, которое обычно составляет от 2—3 до 8—10 % (для «низкожжённого» шамота 20—25 %) [10].

3. Добавки, регулирующие свойства гипсовых смесей

Особое значение при работе с гипсом имеют соли-катализаторы. Они обычно ускоряют процесс схватывания гипса. Наиболее эффективными являются такие ускорители, как сульфат калия или натрия, хлорид калия или натрия. При увеличении концентрации свыше 3% они, наоборот, замедляют схватывание. Также в качестве ускорителя применяют 2-3% раствор поваренной соли. Ингибиторами затвердевания гипса являются сахар, крахмал, глицерин.

Катализаторы — вещества, ускоряющие химические реакции.

Ингибиторы — вещества, замедляющие протекание химических реакций или прекращающие их.

Между скоростью твердения гипса и его прочностью имеется, как правило, обратная зависимость: чем быстрее протекает схватывание, тем меньше прочность полученного изделия, и наоборот, чем медленнее смесь твердеет, тем она прочнее. Например, замешивание гипса на растворе буры даёт ощутимое замедление твердения, в результате чего образуется очень прочный продукт [2].

Для затворения в качестве растворов-ингибиторов применяют 5-10%-ный столярный клей, а также некоторые растворы: 2-3%-ный – буры; 5-6%-ный – сахара; 5%-ный – этилового спирта.

Придаёт крепость гипсу пропитка его изделий в течение суток раствором 5%-ного борнокислого аммония, нагретого до 30 градусов. Заметим, что борнокислый аммоний необходимо правильно приготовить. И делают это так. Сначала в тёплый раствор борной кислоты в воде добавляют при помешивании небольшими порциями нашатырный спирт до тех пор, пока лакмусовая бумажка не начнёт окрашиваться в синий цвет (жидкость имеет рН = 6-7). После чего жидкости дают постоять.

С увеличением количества воды, добавляемой для затворения гипса, прочность последнего снижается, так как избыток воды испаряется, в результате чего в гипсе образуются поры. [3].

Для замедления сроков схватывания в гипс также вводят специальные добавки: известь, поверхностно-активные вещества, являющиеся отходами химической промышленности (мылонафт, омылённые остатки синтетических жирных кислот, композиции этих веществ с сульфатно-дрожжевой бражкой). При применении в качестве замедлителя мездрового (столярного) клея (0,2-2% от массы гипса) схватывание его происходит через 40 мин после затворения водой. Чтобы замедлить процесс схватывания в два-три раза (15-20 мин), добавляют столярный клей (0,3-0,5%), обработанный известью. Для этого 1 мас. ч. клея замачивают в 5 мас. ч. воды в течение 15 ч, после чего добавляют 1 мас. ч. известкового теста и кипятят 5-6 ч, постоянно помешивая. Полученный клей не загнивает при хранении [11].

В целях регулирования процессов термического расширения и скорости схватывания в формовочные смеси вводят добавки в количестве до 2% (натрия хлорид, ортоборатная кислота и др.). Так, добавка буры увеличивает время схватывания и уменьшает термическое расширение. Добавляя порошок сырого гипса, можно уменьшить время схватывания и увеличить терм. расширение [12].

Добавка асбеста в гипс резко уменьшает количество трещин при высушивании и прокаливании формы. Асбест — волокнистый минерал. Формула его химического соединения 3MgO•2SiO2•2H2O (гидросиликат магния). Особенностью асбеста является его способность разделяться на более мелкие волокна. Асбест не горит, но при нагреве до 800°С теряет кристаллизационную воду 2Н2O и рассыпается в порошок [13].

Таблица 4. Добавки и их действие на гипсовую формовочную смесь.

Добавки

Процентное содержание добавки в растворе, %

Воздействие

Сульфат калия K2SO4

<3

ускоряет процесс схватывания

Сульфат калия Na2SO4

<3

ускоряет процесс схватывания

Хлорид калия, KCl

<3

ускоряет процесс схватывания

Хлорид натрия NaCl

<3

ускоряет процесс схватывания

Бура

2 – 3

замедляет процесс твердения и уменьшает термическое расширение

Сульфат калия K2SO4

>3

замедляет процесс твердения

Сульфат калия Na2SO4

>3

замедляет процесс твердения

Хлорид калия, KCl

>3

замедляет процесс твердения

Сахар

5 – 6

замедляет процесс твердения

Крахмал

замедляет процесс твердения

Глицерин

замедляет процесс твердения

Столярный клей

5-10%

замедляет процесс твердения

Этиловый спирт

5

замедляет процесс твердения

Порошок сырого гипса

 

ускоряет процесс схватывания и увеличивает термическое расширение

Борнокислый аммоний

5

Придаёт крепость гипсу

Асбест

 

Уменьшает растрескивание гипсовой формы при сушке и прокалке

 

  1. 4. Особенности гипсовых смесей

Формовочные материалы, в которых связующим веществом является гипс, называются гипсовыми. Особенностями гипсовых смесей является хорошая текучесть при добавлении в смесь воды, а также низкая теплопроводность по сравнению с известными формовочными материалами. Это позволяет медленно заполнять форму и создавать направленное затвердевание. Прочность гипсовой формы можно изменить введением различных добавок.

Гипсовые формовочные смеси находят применение при литье сплавов, имеющих температуру плавления до 1100ºC. При литье сплавов с более высокой температурой плавления пользоваться такими смесями не следует. Уже при температурах свыше 400-500°С наступает частичное разложение гипса с образованием сернистого газа, сероводорода и других газообразных продуктов. Однако при температурах плавления сплавов до 1100 º C применение гипса для связи, огнеупорных наполнителей допустимо, так как действие высокой температуры за очень короткое время практически не успевает вызвать разрушение оболочки и на качестве небольшой по массе отливки не сказывается. Следует учитывать некоторые особенности гипсовых формовочных материалов, связанных со свойствами гипса [14]:

Во время твердения формовочная масса расширяется (вследствие уменшения плотности массы, обусловленной задержкой воды между кристаллами огнеупорного наполнителя). Когда заполненную опоку в начальной стадии затвердения погрузить в воду, то происходит насыщение формовочной массы водой, что приведёт к ещё большему её расширению. Суммарная величина гигроскопичного расширения может достигать 1-2%.

Во время термической обработки опоки, проводимой с целью выжигания воска, наблюдается дегидратация гипса, и он даёт усадку (до 2%).

Низкая теплопроводность гипсовых форм затрудняет получение плотных отливок из алюминиевых сплавов с широким интервалом кристаллизации. Поэтому основной задачей при разработке литниково-прибыльной системы для гипсовых форм является предотвращение образования усадочных раковин, рыхлот, оксидных плёнок, горячих трещин и недоливов тонких стенок. Это достигается применением расширяющихся литниковых систем (Fст:Fшл:Fпит=1:2:4), обеспечивающих низкую скорость движения расплавов в полости формы, направленным затвердеванием тепловых узлов в сторону прибылей с помощью холодильников, увеличением податливости форм за счёт повышения содержания кварцевого песка в смеси. Заливку тонкостенных отливок ведут в нагретые до 100-200 °С формы методом вакуумного всасывания, что позволяет заполнять полости толщиной до 0,2 мм. Толстостенные (более 10 мм) отливки получают заливкой форм в автоклавах. Кристаллизация металла в этом случае ведётся под давлением 0,4—0,5 МПа [15].

 

 

 

Список литературы

[1] – лекции по зубному протезированию

[2] – http://stom-portal.ru/materialovedenie/tverdie-ottisknie-materiali

[3] – http://www.dokatorg.com/gips.htm

[4] – http://angelusvenefica.ru/forum/49-71-1

[5] – http://uvelir.info/articles/26660/

[6] – http://uas.su/books/refrectory/41/razdel41.php

[7] – http://www.86352-69097.ru/lite_formovochnye_materialy/

[8] – http://arxipedia.ru/teploizolyacionnye-i-ogneupornye-materialy/proizvodstvo-dinasa.html

[9] – http://www.bibliotekar.ru/spravochnik-181-2/289.htm

[10] – http://www.ogneupor-plus.com.ua/index.php/shamot.html

[11] – http://www.lepnina.plasterstudio.ru/gips/gips/

[12] – http://stomatolog-umsa.poltava.ua/kafedra/metodicheskie_razrabotki_dlya_samostoyatelnoy_roboti_3-go_kursa_modul_2/dublirovanie_modeley_podgotovka_k_dublirovaniyu_dubliruyushchie_massi.html

[13] – http://delta-grup.ru/bibliot/17/96.htm

[14] – http://article-factory.ru/medicina/zubotehnicheskoe-materialovedenie/209-gipsovye-formovochnye-materialy.html

[15] – http://works.tarefer.ru/82/100204/index.html


Информация представлена на сайте исключительно для ознакомления.
Организаторы сайта не несут ответственности за последствия использования данных, указанных на сайте. Авторские права на статьи принадлежат их авторам. Мнения авторов статей необязательно совпадают с мнением и точкой зрения организаторов сайта.