铜合金铸件铸造技术 石膏的分类及特性 石膏.pptx

石 膏;1;1.前 言;石膏最早用在建筑、牙骨医疗等行业。随后开始在铸造行业应用，用于铸造形状不太复杂的铝、锌等中小型铸件。石膏型熔模铸造首先在发达国家得到推广，用来生产大型、薄壁、复杂的铸件。尤其在航空航天等部门发展很快，使石膏在精密铸造领域内的应用取得突破性进展，但对石膏本身的性能也提出更高的要求，作为石膏型的基体材料，其性能的优劣直接决定石膏型的质量。;天然石膏矿有天然二水石膏（CaSO4·2H2O）和天然无水石膏（CaSO4）两种。天然二水石膏是所有石膏相中最常???的一种，简称石膏，也称为原生二水石膏。因其质地软，又称为软石膏。在不同条件下加热，可以制成半水石膏及无水石膏等。天然无水石膏是质地较硬的石膏矿，简称硬石膏。;二水石膏的晶型;（2）无水石膏 无水石膏主要由无水硫酸钙组成，纯无水石膏的化学组成为CaO—41.2%，SO3—58.8%；属于正交晶系，晶体结构中Ca2+和SO42-在（100）和（010）面上呈层状分布，而在（001）面上SO42-为非层状。Ca2+处于四个SO42-之间而为八个O2-所包围。;每个天然无水石膏的晶格是由每个网格内4个分子组成的单元结构，晶格紧密，故较其它类型的硫酸钙晶格有较高的稳定性。单元体呈等轴状或厚板状，而集合体则常呈块状或粒状，有时呈纤维状。天然无水石膏质地纯净者为透明体，无色或白色，常因含有杂质而呈暗灰色、红褐色或蓝色。;3.石膏的变种形成及转化条件;二水石膏有七种变体，工业生产时的相变过程如图所示。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能用于石膏型铸造。常用石膏型的石膏为半水石膏，半水石膏有α型和β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。与β型相比，α型晶粒微宽，粗大，密度较大，总比表面积较小，在配制相同流动度的石膏浆料时，α型半水石膏的水固比相对较小，且浆料凝固后制成石膏型强度较高。;二水石膏的结晶结构;α型半水石膏的形成机理及制备方法 一般地，α型半水石膏是在加压水蒸气下通过溶解析晶过程形成。研究表明， α型二水石膏的形成分为两阶段，先是按局部化学反应机理进行，后则按溶解析晶机理进行。 对α型半水石膏的制备，通常采用以下三种方法： （1）加压水蒸气法；即将一定粒径的天然二水石膏块料放置于密闭容器，在一定温度下进行一定时间的脱水处理（热处理），而后在干燥设备进行干燥，得到α型半水石膏。;（2）陈化法；指在水蒸气压力较低的条件下，二水石膏先生成CaSO 4Ⅲ’，经过陈化转变为α型半水石膏。 （3）水溶液法；指在含有某些盐和其它物质的水溶液中，处理天然二水石膏使其脱水成为α型半水石膏。该法分为常压水溶液法和加压水溶液法。;4.铸造用石膏性能;1、流动性 流动性是浆体在重力作用下充填型腔的能力。型腔的形状越复杂对流动性的要求越高。因此，对铸型石膏的流动性有严格要求。在考虑流动性时必须和水固比结合，一般加水量多流动性就好，但石膏型的强度则下降，所以必须选择加水量少而流动性又较好的主要用石膏。;2、凝结时间 凝结时间是指石膏浆体从石膏与水拌和开始起至初凝、终凝的整个时间。初凝时间是浆体开始失去流动能力的时间，终凝时间是指石膏凝结终了开始具有强度的时间。 凝结时间对石膏浆体的制备和充型有密切关系，为使浆体能充分搅拌，一般初凝时间约5-7min，浆体充型完毕后为防止比重偏析，缩短生产周期，希望终凝时间为10min左右。;3、强度 石膏型的强度来源于石膏，对石膏型要求的各种强度如湿强度、烘干强度、焙烧后强度、高温强度等对铸造石膏也有同样要求。湿强度一般应大于3MPa,这样才能防止石膏型在搬运及脱蜡等工序中损坏。石膏焙烧后的残留强度要大于3MPa以防止合金充填时石膏型变形或破裂。;4、线膨胀率 线膨胀率大小与铸件的尺寸精度、石膏型的裂纹倾向有密切关系。铸造用石膏在凝结过程中具有体积膨胀的特点，这对提高石膏浆料的复模性极为重要。石膏硬化体在焙烧过程中随着温度的升高，收缩急剧增加，大的收缩可达必然引起石膏型较大的尺寸变化及裂纹倾向，故铸造石膏的最大收缩率不宜超过5%。;5、抗裂纹能力 石膏的导热性差，在加热过程中又多次相变，伴生体积的较大变化，故铸造用石膏必须有较强的抗裂纹能力。一般，石膏型在300℃左右出炉浇注，为保证石膏型不开裂，要求铸造石膏在300℃激冷时不开裂或仅有极轻微裂纹。;6、发气性 石膏型的透气性极差，浇筑过程中型腔内的气体难以排除，常引起浇不足及气孔等铸造缺陷，因此要求铸造石膏的发气性要小。实践表明：铸造石膏在合金浇注温度范围内，发气量应小于5.0ml/g。