Введение
Гипсовые формы стали незаменимыми инструментами в литье керамики благодаря своей низкой стоимости, превосходной текучести и уникальным свойствам схватывания и водопоглощения. Традиционные методы изготовления форм заключаются в регулировании соотношения высокопрочного гипса и гипса с высокой водопоглощающей способностью, однако противоречивые свойства этих двух типов затрудняют одновременное достижение высокой прочности и низкого водопоглощения. Современное керамическое производство требует от форм одновременно высокой прочности, высокого водопоглощения, превосходной износостойкости и коррозионной стойкости для повышения эффективности производства и качества заготовок. Хотя механические свойства можно улучшить путем добавления армирующих агентов, это часто приводит к снижению водопоглощения.
Для получения высокоэффективных гипсовых форм, помимо выбора оптимального гипсового сырья, крайне важен точный контроль параметров процесса литья. К ним относятся соотношение пасты и воды, технология смешивания, вакуумная дегазация и температура воды. Оптимизация этих аспектов имеет решающее значение для преодоления существующих технических ограничений и продвижения керамической промышленности к высококачественному развитию.
Первое: соотношение воды и гипса.
Работоспособность гипсовых форм зависит от точного регулирования соотношения воды и гипса. Этот параметр напрямую определяет скорость схватывания суспензии и конечные свойства формы: увеличение соотношения эффективно повышает механическую прочность и продлевает срок службы, но снижает водопоглощение. В традиционных процессах обычно используется соотношение (1,25–1,28):1 для баланса между прочностью и водопоглощением. Благодаря внедрению высокопрочных гипсовых материалов и широкому распространению комбинированных одностадийных технологий формования, текущий диапазон соотношения пасты и воды в производстве был оптимизирован до (1,3–1,5):1. Эта корректировка значительно повышает прочность и долговечность формы, обеспечивая при этом достаточное водопоглощение. В каждом цехе по производству фарфора следует научно определять соотношение гипса и воды, исходя из специфических характеристик используемого типа гипса, для достижения оптимального баланса между прочностью и водопоглощением. |  |
Второй этап: Процесс смешивания
Процесс смешивания гипсовой суспензии является ключевым фактором, влияющим на качество формы. Тщательное перемешивание обеспечивает равномерное распределение гипса и воды, оптимизируя распределение внутренних пор в модели, тем самым повышая прочность формы и способность к впитыванию суспензии. Однако чрезмерное время перемешивания ускоряет схватывание суспензии, что негативно сказывается на процессе литья. Традиционно время перемешивания контролируется в пределах 1–2 минут. В настоящее время использование замедлителей или медленно схватывающегося гипса позволяет увеличить время перемешивания до 3–5 минут, что дополнительно улучшает твердость поверхности формы и общее качество.
Для эффективного удаления пузырьков воздуха из суспензии во время смешивания рекомендуется использовать технологию вакуумной дегазации. Это предотвращает дефекты формы, вызванные воздушными карманами, которые могут привести к затруднениям при финишной обработке формы или преждевременному браку, значительно продлевая срок службы формы. Последовательность смешивания также имеет решающее значение: гипсовый порошок следует равномерно рассыпать в отмеренном объеме воды. После тщательного увлажнения следует начать смешивание, контролируя скорость вращения, чтобы предотвратить образование вихрей и попадание воздуха. Вся подготовка суспензии должна быть завершена до начала схватывания, как правило, в течение 4 минут, чтобы обеспечить оптимальную текучесть и результаты литья.
Третий пункт: Контроль температуры
При литье в гипсовые формы температура воды является ключевым параметром, влияющим на скорость затвердевания раствора и качество готовой формы. Более высокие температуры воды значительно ускоряют затвердевание гипсового раствора — например, вода температурой 20°C сокращает время начального затвердевания более чем на треть по сравнению с водой температурой 8°C — а также влияют на прочность формы и скорость расширения. Кроме того, хотя водопроводная вода обычно используется в производстве, содержащиеся в ней примеси могут оставаться внутри формы, вступая в реакцию с гипсом и потенциально сокращая срок ее службы. Для повышения общей эффективности формы рекомендуется отдавать приоритет использованию воды более высокой чистоты, если позволяют условия процесса, и точно контролировать температуру воды. Это оптимизирует производственный процесс и улучшает качество готовой продукции. |  |
Четвертый этап: Процесс извлечения из формы
Технологические процессы, выполняемые после изготовления гипсовых форм, включая расчет толщины, время извлечения из формы и контроль сушки, имеют решающее значение для конечного качества.
1. Толщина формы: Традиционные формы часто превышают 65 мм из-за недостаточной прочности гипса, что приводит к громоздкости, высоким затратам и медленному высыханию. Использование высокопрочного гипса и оптимизация пористости позволяют уменьшить толщину однослойной формы до 40-50 мм, а двухслойной — до 25-35 мм. Такой подход позволяет сэкономить от 1/3 до 1/2 расхода гипса, значительно снизив вес и стоимость.
2. Контроль процесса извлечения из формы: Время извлечения из формы должно определяться научно обоснованным методом, исходя из окончательного времени затвердевания гипса, а не только на основе опыта. Преждевременное извлечение повреждает внутреннюю незатвердевшую структуру, снижая прочность; задержка в извлечении может повредить мастер-форму и вызвать трудности из-за экзотермического расширения затвердевающего гипса. В качестве разделительных агентов раствор калиевого мыла превосходит традиционные растительные масла или химические агенты, поскольку обеспечивает равномерное покрытие, повышает твердость поверхности и не влияет на водопоглощение.
3. Сушка и отверждение: Температура сушки должна строго контролироваться и не превышать 55°C, чтобы предотвратить обезвоживание и рассыпание гидратированного гипса. Рекомендуется сначала ускорить сушку до полусухого состояния при 70°C, а затем перенести изделие в среду с температурой ниже 50°C для медленной сушки до полного завершения процесса. Во время сушки формы будут сжиматься. Их необходимо устанавливать ровно, надежно закреплять, а зажимы затягивать, чтобы предотвратить деформацию, избежать ударов и защитить от воздействия дождя.
Современное производство гипсовых форм перешло от опоры на опыт к точному, научному контролю над материалами, составами и процессами. Только систематическая оптимизация этих важнейших параметров позволяет производить высокоэффективные и долговечные формы, отвечающие строгим требованиям современной керамической промышленности к эффективному, недорогому и высококачественному производству.