7.2.3 石膏型应用实例
图9-6是铝合金轮胎样件模具的石膏型
铸造实例。该样件从三维实体造型，制造
LOM原型（图9-6a）、硅橡胶模（图9-
6b）、石膏型（图9-6c）到将烘干及焙烧
完毕的石膏型温度降低至180℃，浇注铝合
金制造出模具（图9-6d），总制造周期为4
天。
图9-6 石膏型成形的轮胎模具 a） 三维实体模型 b）LOM原型 c） 硅橡胶模 d） 石膏型 e） 非占位涂层铸型 f） 铝合金轮胎模具
• • • •
• •
• （4）石膏型的浇注
• 焙烧好的石膏型在空气中很容易受
潮，必须尽快浇注。考虑到石膏型透气性
低，导热性低的特点，可采取一些措施如
如加压或负压浇注。浇注时石膏型温不高
于200℃，合金液的温度在保证流动性的情 况下，尽可能的低。如铝合金控制在650℃ 左右，加压压力0.07MPa左右。
影响见表7-2～表7-4。
表7-2
填料类型对石膏混和料抗弯强度的影响 Nhomakorabea填料
硅石 粉
硅线 石
莫来 石
高岭 土
高铝矾 土
工业氧 化铝
灌浆后2h
灌浆后7d 烘干90℃ ／4h 700℃焙 烧后
0.25
0.50 1.30
0.40
1.50 2.80
0.75
2.30 3.40
0.80
2.40 3.80
1.00
第七章
石膏型铸造
7.1 概述 定义：石膏性铸造是以石膏为主要造型材料
的一种铸造工艺方法。从本质上来说是一 种以石膏为胶凝材料的实体熔模铸造法。
7.1.1 工艺简介
其基本工艺过程如图7-1所示。石膏型铸造 按脱模方法分类可分为熔模石膏型铸造和 起模石膏型铸造两类，前者是加热熔模使 其从石膏模中流出，后者是通过人力机械 方法将模样从型中拔出。起模石膏型铸造 又可分为普通石膏型和发泡石膏型。
图7-2 石膏型的工艺过程示意
7.2 石膏型铸造工艺
7.2.1 制备石膏型的各种原材料
• （1）石膏
• 制作石膏型常用α型半水石膏，也可 用β型半水石膏，前者混水量少，铸型强度 高，后者则相反。两种石膏在微观结构上 基本相似，但宏观性能上却差别较大，如 表7-1。
表7-1 铸造用石膏粉的主要性能要求
锆 英 粉
不 裂
石 英 玻 璃 不 裂
300℃ 空冷
700℃ 空冷
碎裂
不 裂
极轻 极 微裂 极轻 轻 或不 微裂 微 裂 裂
轻 微 裂
轻 微 裂
不 裂
表7-4 填料类型对石膏混和料浆体胶凝时间的影响 工业 氧化 铝 9.0 α－半水 锆英 石膏 粉 100％ 10.0 8
填 料
初 凝 时 间 终 凝 时 间
凝结时间 ／min 初凝 终凝 8～ 12～ 10 18 7～ 5～7 12 粒度 0.075mm （200目筛 余1％）
石膏类 型
抗压强度 ／MPa
标准稠 度混水 量／％
α
β
15
8
40
50
5
5
• （2）填料 • 单纯使用α型石膏并不能用于铸型制 作，须加入耐火材料的填料。其主要目的 是减小石膏型的线收缩和裂纹倾向。常用 填料的种类较多，其中以SiO2-Al2O3系材 料应用较广泛。各种填料对石膏型性能的
2.60 4.60
0.80
2.00 3.50
0.20
0.65
0.80
0.86
0.85
0.65
表7-3
填料类型对石膏混和料裂纹倾向的影响 工 业 氧 化 铝 不 裂
填料
α－ 半水 硅 石膏 硅石粉 线 100 石 ％ 微裂 极轻微 不 裂 裂 微裂
高 高岭 莫来 铝 土 石 矾 土 不裂 不裂 不 裂
要求和石膏原材料性能来决定。有关手册
列出了比较常用的混合浆料的配比，可供
参考。
• （2）石膏混合浆体的搅拌、灌注
• 石膏混合料吸附大量的气体，在浆料搅拌时又 会卷入大量的气，致使浆料中有大量的气泡，影响石 膏型腔表面的质量。除发泡石膏型希望有大量孔洞可 以在大气下搅拌及灌注外，普通石膏型浆料应该在真
空下搅拌，使浆料中所含的气体能够顺利外排。常用
的工艺参数为：真空度0.05～0.06MPa，搅拌时间2～ 3min，搅拌速度250～300r／min。灌浆时搅拌室的真 空度应该等于或略低于灌浆室，以加强浆体的充填能 力，但是压差不能太大以免造成浆体喷射。
• （3）石膏型的干燥、焙烧及浇注
• 石膏型需经一定的时间自然干燥后才能人 炉加热干燥和焙烧。宜在炉气可循环的炉中干燥焙 烧，也可以在箱式电炉中进行；对一般石膏其工艺 如下。 起模石膏： （80～100） ℃×8h→150℃×4h→250℃×2h→350℃×2h 熔模石膏： （80～100） ℃×8h→150℃×4h→250℃×2h→350℃×2h→ 450℃×1h→550℃×1h→（680～700）℃×2h 石膏型需随炉冷却，当温度降至300℃时才 可以出炉，否则石膏型容易开裂，对复杂型温度应 低些。
• •
• •
• （4）模样材料 • 可制作石膏型模样材料的有金属、 硬质木材、橡胶、塑料等，除橡胶外，其 它材料制作的模样为了起模方便，均需要 涂脱模剂，常用的有变压器油、凡士林、 肥皂液、经煤油稀释的石蜡硬脂酸等。
7.2.2 石膏混合浆料的制备及灌浆
• （1）石膏混合浆料的配比
• 石膏混合浆料的配制应根据铸件的
• 石膏型铸造的特点：
• 1）石膏浆料的流动性很好，凝结时有轻微 的膨胀，所制铸型轮廓清晰、花纹精细。 • 2）石膏型溃散性好，易于清除。 • 3）石膏型的导热性很差，金属浇入后散热 缓慢，流动性好，适于生产薄壁铸件。 • 4）石膏型的透气性极差，铸件易产生气孔、 浇不足等缺陷。 • 5）石膏型耐火度低，适于生产铝、锌、铜、 金、银等合金铸件。
硅石 硅线 粉 石
高岭 土
莫来 高铝矾 石 土
7.0
8.5
8.0
10.0
12.0
10.0
10.5
10.0
12.0
13.5
11.0
12.0
10
• （3）添加剂及其他
• 石膏型铸型的添加剂一般有促凝剂、缓凝 剂和增强剂等，它们的盐类，常用的有NaSiF6、 NaCl、NaF、MgCl2、MgSO4、NaNO3、KNO3 等；缓凝剂主要有三类： （a）磷酸盐、碱金属硼酸盐、硼砂、硼酸等。 （b）有机酸及可溶性盐，如柠檬酸及其盐、琥珀 酸钠、乙基酸钠、甲基酸钠、草酸等。其中琥珀 酸钠的缓凝作用很强，只需要加入千分之几就有 明显的效果。 （c）蛋白胶、皮胶、硅溶胶、纸浆废液等。 增强剂用来增加石膏型的湿强度、干强度、 焙烧后强度以及高温强度。一般用某些硫酸盐如 Na2SO4、K2SO4、NiSO4、MgSO4等，其中以 MgSO4的效果最好。