提高石膏模具质量的方法

1、提高石膏模具质量的方法一、影响石膏模具质量的主要因素以及提高模具质量的主要途径影响石膏模具质量的因素很多，矿石类型及其结构特征，CaSO42H2O含量及其纯度，脱水方式和温度，煨烧时间、颗粒度、水的pH值、膏水比数、模种质量、脱模剂的好坏、浇注工艺及操作技术，以及外界环境都直接或间接地影响模具质量，所以改进模具质量的途径也是多种多样的。根据我们的体会，认为半水石膏的性能、模种质量、浇注工艺是影响石膏模具的重要因素，因此着重从以下三个方面开展工作。1. 半水石膏的性质3半水石膏目前景德镇陶瓷工业生产中使用的3半水石膏粉，是由甘肃兰州石膏矿石加工而成的，半水石膏的工艺性能较差，初凝时间偏短，一般5

2、7分钟，强度较低（二小时抗折强度只1420公斤/厘米2,干燥抗折强度也只有37.12公斤/厘米2左右），制成模具的均一性不高，加上手工搅拌浇注，模具气孔较多（显气孔率一般50%）,模具表面易起糙面，致使坯体表面不平整，在注浆和滚压成型中尤其突出，严重者呈荔枝皮”的糙面。针对这种情况，我们对现用的矿石进行全面了解和分析：兰州石膏矿石是由青石膏、雪花石膏、块状灰黑色硬质石膏组成，呈块状、粒状和少量纤维状结构，硬度较大。由于杂质所致，颜色极不一致，白色、青灰色、黑灰色均有，其化学成份列于表1。CaS042H2O平均含量在75%左右，杂质较多，主要是粘土、砂、碳酸盐。根据光谱分析表明，主要杂质除Mg、

3、Al、Si外，还含有微量的Mn、Ti、V。在上述分析基础上，我们认为要提高半水石膏的质量，首先必须提高矿石中的CaS042H2O百分含量和纯度，为此我们对兰州石膏矿进行拣选，CaS042H2O的含量由7075%提高到8085%。根据热谱分析指示的温度和石膏脱水动力学曲线方程（dE/dt=KC）特性，炒制温度稍加提高适当控制颗粒度。因此，半水石膏的工艺性能及其强度都有显著提高，其结果列于表2。矿石类型成分（%）雪花石膏青石膏灰黑色块右高综合样（料盆取样）CaO32.7832.0639.4329.37SO346.4939.4951.5037.54H2O20.3417.870.7815.92酸不溶物

4、0.230.511.228.03Al2O3、Fe2O3微微1.650.06其它9.14MgO一0.511.6CaSO4-2H2O（由化学成分中H2O推97.1885.3813.7376.06用SM-1半水石膏，经真空脱泡搅拌浇制的尺二鱼盘模，在真空脱泡压力注浆线上试用，注浆压力2.5公斤/厘米2,连续使用6个月，共用了三百次左右，耐压强度高，脱*II效果好。1980年7月份，宇宙瓷厂赶制对美出口米卡沙瓷，为适应加大注浆压力成型对模具提出的更高要求，为该厂浇制200只尺四鱼模具，每天注浆34次，压力2.5公斤/厘米2,其使用次数比该厂同品种增加一倍以上。10.5英寸荷叶边平盘模，在宇宙瓷厂205

5、组阳模滚压试用，其使用次数也比该厂同品种模具使用次数高出一倍上。用SM-1半水石膏浇制的尺二、尺四鱼盘模和10.5英寸荷平盘模在大生产作业线上投产试用，普遍反映耐压、耐磨、强度大、不易破损，工艺性能符合要求，是一种质量较理想的石膏模具。“半水石膏据研究，天然二水石膏加热脱水成间水石膏，因加热条件不同，得到晶形大小、光学性质、结构特征及其它性质不同的a、3两种变体，由于其结构的差异，尽管两种化学成分相同的物质，而它们的性能也存在着明显的差异：a半水后高3一半水后高折射率Ng=1.583Ng=1.556Np=1.559Np=1.550比重（克/厘米3）2.722.732.672.68水化速度（分）

6、1720712混水率（）40456065晶形晶面整齐碎屑晶形完整在水蒸汽压条件下加热脱水制得a-半水石膏，它是针状的晶体组成，晶形较完整，折射率较高，晶体很少裂纹和孔隙，密度较大，与水调合时需水量较少，在标准稠度下有较高的膏水比从而提高了它的强度，所以a-石膏一般称为高强度石膏。目前日本陶瓷生产都以a-石膏与3-石膏的各种不同比例，制成机压模具。加工条件及物化浇性能注工艺半水石膏r石CaSO4炒处-2H2O制温理k土(%)度(C)况主要化学成分（）SM1(试佥)手工搅拌稍加拣选CaO808517017531.87SO341.77H2O二小时强度（公斤/厘米2）七于（干）强度（公斤/厘米2)抗抗

7、抗抗抗拉折拉折压12.9029.2523.3C50.9(015(分)013.6硬度搅拌时间体积密度（克/厘米2)01.0吸水率（%）748.6517.23酸不溶物2.75市石膏模具厂未选7075160170CaO29.37SO337.54H2O15.92酸不溶物8.036.7518.6016.6544.0411115.70.9956.85市宇宙厂9.3018.7216.3037.20一14.801.0747.35SM-1（试验）直空脱泡搅拌稍加拣选8085170175CaO31.87SO341.77H2O17.23酸不溶物2.751.514.7033.5823.8C一15813.001.114

8、3.85市石膏模具厂未选7075160170CaO29.37SO337.54H2O15.92酸不溶物8.031.510.2024.9218.2549512215.000.9954.70市红旗瓷厂1211.2529.95一50.08一一一一*硬度是采用BatgC2硬度计测定，在0.5公斤压力下顶针压入试样表面深度进行计算，所以数字越大，则硬度越小，以下类同影响半水石膏质量的主要因素是蒸汽压力、蒸压时间、蒸压温度、干燥时间和温度，为了取得合理的蒸压工艺，从蒸汽压力、蒸压时间和温度对口-半水石膏性能的影响进行了类似芷交法”试验，在变更一个因素时，将其它因此加以固定，然后对蒸压产品的主要性能进行测定（

9、表3）。“一半水石膏3-半水石膏相比，在标准稠度下，有较高的膏水比，加上其晶形较完整，因此耐磨性及强度都较高，强度高的原因，一方面是由于调水量少，另一方面其纤维状结晶错综交错一体。用30%的a-半水石膏3-半水石膏混和制作的5英寸碟模具，在同样使用的条件下，比生产模使用次数提高1倍以上。5英寸萌芽盘阴模滚压模，在为民瓷厂红外线自动干燥线上（207组）试用，采用80只模具周转，每天压坯43次，连续使用次数（6080次）相比，高达5倍以上，使用400次以后不能压坯的原因，在都是机械和人为损伤造成的伤痕，如果加强这方面的管理，其使用次数还可继续提高。用50%-半水石膏与50哪-半水石膏混和浇制的9英

10、寸荷叶边平盘模，在宇宙瓷厂210组试用，其使用次数也达到300次。条烝撒件及性能石膏汽压力公斤/厘米2）以八、压时间（小时）M-以八、压温（C）干燥温度（小时）干燥时间（小时）粉量（克/100毫升）初疑（分）终凝（分）抗拉（公斤厘米2）抗折（公斤/»2抗压（公斤/厘米2）硬度吸水率（%）真比重（克/厘米3）a试35128130150165615012.00>3041.6560.4014015810.2038.8a山东1.33.056一15016056一16.0016.0030.0028.7244.5710515.1547.602.833蒸压工艺与a-半水石膏性能的关系表32.模

11、种质量石膏模具外观质量，如表面光洁度、平整度、器形规整度，很大程度上，取决于模种的质量。当前生产中所使用的模种材质，主要是采用硫磺，称硫磺模种硫磺在熔制冷却过程中，易于析晶，由于各向析晶速度的差异，产生各向应力的差异，易发生龟裂花纹，同时发生不易被肉眼观察到的变形度，甚至发生挠曲变形。为了防止上述情况的发生，常加入各种填充料，如砂、石墨、滑石主、氧化铝及其它硅酸盐材料。其性能虽然稍有改善，但改变不了龟裂和难以控制的变形度。同时燃炼时，散发出使人难以忍受的恶臭，污染工作环境。用SM-1型材质制作的盘类、盅子类、碗类模种，经半年来的使用，证明具有以下特点： 能精确地复制原样； 复制尺寸误差小； 适

12、用常温下进行操作； 易于脱模； 表面光滑，平整； 。合理条件下，物化性能稳定； 重量轻，价格便宜； 平均使用次数达到600次以上。SM-1型模种制作工艺过程大致如下：选用优质半水石膏，加0.3%的糅性减水剂，使膏水比数提高到2:1,脱模后洗去表面的脱模剂油膜，阴干24小时，使其充分水化、凝固、稳定，然后在60C左右温度下干燥，当其水分达到1015%时，便可涂复盖层，厚度以0.03毫米为宜，待干后，先用500#水沙纸打磨，然后用过万孔筛的软质抛光悬浮进行抛光，使其光洁度过到89,便可投入使用。其主要物化性能列于表4。3.浇注工艺要想制作高质量的模具，除了要有符合工艺要求的半水石膏和模种外，还必须

13、有先进的浇注工艺，才能制作出高质量的石膏模具。传统方法是采用手工搅拌浇注，用这种方法复制的模具气孔多，显气孔率高达5060%,致密性差模具在成型过程中，易起荔枝皮”糙面，严重的呈蜂窝状，由于可溶盐不断积储在孔隙中，使模具发生粉化”现象，导致模具强度降低。针对这种情况，我们采用高速搅拌真空脱泡离心浇注新工艺，用这种方法浇制的模具，不仅断面致密，显气孔率降至48%以下，硬度提高15%左右，而且模具表面质体均匀、光滑、轮廓清楚，采用离心浇注，还可提高模具表面的硬度，而且器形更加规整、饱满。我们认为高速搅真空脱泡离心浇注法是一种理想的浇注方法。目前我们采用浙江瑞安县陶瓷机械厂生产的JBJ-200型石膏

14、真空搅拌机，它具有重量轻，结构紧凑、操作方便、性能稳定的特点国。真空度、搅拌速度、叶片形状、容器形状、搅拌时间，对搅拌效果起着重要的影响。为了录求最佳搅拌工艺参数，分别做了真空度、搅拌速度、容器形状对强度的影响，其结果分别列于表5、6、7。要此基础上，选择最佳的真空度、速度、固定容器形状、叶片形式，并结合我们现有的设备条件，在膏水比、水温、搅拌时间多种因此，利用芷交优选法”求出机压模具，注浆模具所需的膏水比、水温及搅拌时间，其结果列于表8。根据设备条件，注注浆和机压模具分别控制在下述范围：膏水比数空心注浆1.11.3实心注浆>1.5机压>1.5搅拌速度>300车专/分真空度&

15、gt;700毫米汞柱搅拌时间12注模离心速度80120转/分SM-1材质模种与硫磺质模种性能比较性能材质抗拉强度（公斤/厘米2）抗折强度（公斤/厘米2）抗压强度（公斤/厘米2）硬度光洁度反复使用性能浇制条件表面性能硫磺14.5326.56241.50458差tWj温恶臭龟裂SM136.4083.07233.005.6>9好常温无臭平滑规整真空度对强度、硬度、吸水率的影响表5水：石一膏水温(C)搅拌速度转/分）初凝时间（分）终凝时间（分）一小时抗拉强度（公斤/厘米2）一小时抗拉强度（公斤»2）硬度（干）吸水率（%）2001:1.523300520一21.0214.9142.504

16、001:1.5233005188.7227.2612.7540.606001:1.5233005169.8327.9312.0040.207201:1.5233007.51510.0528.9312.3042.00搅拌对强度、硬度、吸水率的影响表6条件及水：石'水温搅拌真空度（毫抗拉强度抗折强度硬度:吸水性能搅拌速度（转/分）膏(C)时间米水柱）（公斤/厘米2）（公斤/厘米2）（干）率(%)3501:1.5211分15秒7209.824.571956.55501:1.5211分15秒72011.2527.201639.77501:1.5211分15秒72011.2728.161539.

17、59501:1.5211分15秒72012.1728.681439.3注：试料是石膏模具厂大生产的3-半水石膏容器形状对强度、硬度、吸水率的影响表7水/右高生能"器M状1:1.31:1.41:1.5抗拉强度（公斤/厘米2）抗折强度（公斤/厘米2）硬度吸水率（%）抗拉强度（公斤/厘米2）抗折强度（厘米2）硬度吸水率（%）抗拉强度（公斤/厘米2）抗折强度（厘米2）硬度吸水率（%）六角小桶12.5415.4421.7053.9013.6617.2019.7049.0016.3022.8218.5048.00园锥1甬_9.8012.6428.0066.2014.6015.3618.0045.

18、6019.0622.9016.5042.00注：试验固定条件:水温21C搅拌速度石膏模具厂3半水石膏；搅拌时间1分钟真空度720毫米汞柱；以2公斤水配料进行搅拌试验用正交法进行石膏真空脱泡搅拌试验表8因素水平搅拌时间（分）水bn(C)抗拉强度（公斤/厘米2）（干）抗压强度（公斤/厘米2）（干）硬度（干）吸水率（%）显气孔率（%）体积密度（克/厘米2）初凝终凝I11.251.51017.8010320.4054.5655.421.029分55秒30分9秒21.252.02017.159525.4057.4456.660.997分56秒23分23秒31.252.53014.658823.1657.

19、1656.430.9910分20秒28分11秒41.351.52018.6312522.2850.3653.111.0610分32秒27分10秒n51.352.03018.0511320.8453.0554.711.038分4秒22分28秒61.352.51019.7512124.8551.0452.951.049分11秒25分8秒71.51.53025.9315116.1240.9347.191.154分43秒15分17秒m81.52.01024.9516314.4041.6247.0(1.135分18秒17分34秒91.52.52027.7016615.1440.9547.151.156分

20、35秒16分16秒注：试验固定条件：搅拌速度300转/分；真空度760毫米汞柱；石膏模具厂3-半水石膏；自来水，没有任何添加剂。二.结语和讨论1 .提高模具质量，首先必须提高现有石膏矿石的石膏含量和纯度。日本由摩洛哥进口块状石膏，其CaSO42H2O含量高达97%以上，是一级全优石膏，从中国进口应城纤维状石膏，因夹杂灰绿色的粘土层，制成的石膏是甘肃兰州石膏。CaSO42H2O含量只有7075%,个别还达不到这个数字，属于三级石膏，所以与日本相比，这方面的差距甚大，加上矿石中的杂质过多，不断改变和影响着石膏的某些性能，由于炒制工艺欠佳，因此半水石膏的工艺性能达不到应有的要求，普遍水化速度较快，经

21、不起充分的搅拌。因为半水石膏的水化速度很大程度上取决于石膏的脱水温度、煨烧时间和石膏的细度，要提高模具的强度，首先必须提高膏水比数，要提高膏水比例，必须解决天然二水石膏的纯度和CaSO42H2O含量，提高半水石膏的工艺性能。在二水石膏的含量和纯度提高的前提下，炒制温度也要作相应的提高。因为二水石膏愈纯，其稳定性愈高，同时脱水的温度也愈高。所以在合理炒制工艺、适当控制颗粒度的前提下，提高CaSO42H2O含量和纯度，改进半水石膏的工艺性能，尽是提高膏水比数，增加搅拌时间，并根据不同品种，工艺要求、适量参入“一半水石膏，是提高模具强度的关键。2 .采用高速搅拌真空脱泡浇注工艺，可以消除模具内的大量气孔，提高模具