铜合金铸件铸造技术石膏型造型实施焙烧温度对石膏型组织及性能影响

时间：2020-09-08 16:19:31　来源：勤学考试网本文已影响人

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PAGE 4 铜合金铸件铸造技术课程

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铜合金铸件铸造技术课程教案

焙烧温度对石膏型组织及性能的影响

制作人：刘振华

陕西工业职业技术学院

烧结温度对石膏型组织及性能的影响

一、前言

为使石膏型在浇注前为强度较高的无水石膏型，必须对脱模后的石膏型进行干燥和焙烧。焙烧温度对石膏型的组织及性能影响较大，因此了解焙烧温度对石膏型的影响非常必要。本节课以高岭土（56%）作为石膏混合料的填料，来说明石膏型焙烧温度对组织及性能的影响。

二、焙烧温度对石膏混合料组织的影响

焙烧过程中，当温度较低时（80℃），石膏未发生相变，石膏颗粒的轮廓比较分明，呈柱状，与填料之间属于机械结合，如图1所示。随着焙烧温度升高，石膏不断脱水相变，经720℃焙烧后石膏型的显微结构如图2所示。石膏颗粒因相变而碎裂，由于出现液相，石膏颗粒轮廓变得圆滑呈珠串状结构，填料与石膏交接处发生反应，出现低共熔物，冷却后结合增强。

图2 720℃

图2 720℃焙烧后石膏混合料显微结构（×4000）

图1 80℃烘干石膏混合料显微结构

（×4000）

三、焙烧温度对石膏混合料强度的影响

石膏混合料在80℃时的强度不到纯α-半水石膏的40%，随着焙烧温度升高，前者的强度不断增加，两者之间的强度差逐渐减小，至840℃时互相接近。石膏混合料的强度与所加石膏应产生强度的比值随焙烧温度升高而增大。当600℃时其比值不到1；在660℃时比值增至1.24；840℃时为2.24。可见当焙烧温度较高时，混合料中的填料在强度方面所起的作用逐渐增大，此时试样的强度由石膏和填料共同建立。

表1 焙烧温度对石膏及其混合料强度的影响

焙烧温度（℃）

抗弯强度（MPa）

石膏混合料强度与纯石膏强度之比

混合料中所加石膏应产生的强度

石膏混合料强度和其所加石膏应产生强度之比

纯石膏

石膏混合料

3.69

1.39

0.37

1.40

0.98

600

2.70

1.04

0.38

1.02

0.99

660

1.88

0.88

0.46

0.70

1.24

720

1.36

0.91

0.66

0.50

1.82

780

1.50

1.04

0.69

0.55

1.90

840

1.59

1.42

0.89

0.64

2.24

经过高温焙烧后，高岭土填料在强度方面发挥作用有如下原因：

第一：随着温度升高，填料的线膨胀较小，促使含有填料的混合料在高温焙烧过程中线膨胀率明显减小。

第二：高岭土经高温煅烧，体积稳定，在焙烧温度范围内不发生相变。

上述两个因素使混合料在焙烧过程中裂纹倾向明显减小，有利于强度的提高。

第三：在焙烧温度较高时，填料中的杂质与石膏、高岭石等形成低熔点共熔物，促进了混合料的烧结，使混合料出现轻度烧结，有利于强度的提高。

表2 高岭土的化学成分

名称

Al2O3

SiO2

Fe2O3

TiO2

MgO

CaO

K2O

Na2O

重量%

39.87

52.09

2.44

1.00

0.50

0.35

0.19

0.13

三、焙烧温度对石膏混合料线膨胀率的影响

石膏的线膨胀率在80-300℃和600-720℃两个温度范围内变化较大，前者是由于二水石膏脱水，后者是由于石膏发生结晶性转变。混合料在80-300℃及600-660℃两个温度范围内线膨胀率变化也较大，这与石膏的脱水相变有关。但在720-840℃之间石膏的线膨胀率变化较小、混合料稍大。

混合料中加入高岭土，在焙烧过程中其线膨胀率下降幅度要远小于纯石膏。图3表示混合料及纯石膏的线膨胀率随温度变化的规律。

图3 石膏及其混合料的线膨胀率

总之，混合料中加入高岭土，在不同温度焙烧后，其线收缩率明显减小，改善了石膏型在高温焙烧后变形严重、裂纹倾向大的缺陷。由高岭土作填料的混合料，当焙烧温度为600-840℃时，随着温度升高，填料在增加强度方面的作用也逐渐增大，主要原因是填料中所含杂质与基体材料形成低熔点共熔物，促进混合料烧结有关。

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