Требования к гипсовым формам

Технология пластического формования и литья изделий требует от форм высокой прочности при достаточной способности их к всасыванию воды, поэтому основными требованиями к качеству гипсовых форм являются:
водопоглощение должно быть в пределах 33-35% при пластическом формовании и 35- 40 % при формовании методом литья;
воздухопроницаемость должна составлять 0,5 л/с;
влажность должна равняться 4- 6 %;
предел прочности форм при сжатии должен составлять в среднем 14 МПа, при изгибе 2,8-8 МПа и при растяжении до 3,5 МПа;
конфигурация и размеры должны соответствовать чертежам;
отдельные части формы должны быть тщательно собраны;
на рабочей поверхности не должно быть царапин, щербин, неровностей и затвердений, отбитостей и т. п.;
должны быть обеспечены соосность посадочных конусов с рабочими поверхностями и точность посадки их в гнезда формовочных станков и машин, что способствует плавному (без эксцентриситета) вращению форм в процессе формования.

Удовлетворение этих требований достигается применением доброкачественного гипса, точным соблюдением технологии приготовления гипсового раствора, технологии литья, сушки и последующей обработки гипсовых отливок.

Пористость и размер пор (средний размер диаметра пор составляет 1,6-1,8 мкм, а максимальный - 4-7 мкм) определяют величину капиллярных сил, обеспечивающих всасывающую способность формы. Чем больше пористость при меньшем размере пор, тем выше скорость образования слоя массы на поверхности формы; чем крупнее размер пор, тем меньше скорость набора стенки полуфабриката необходимой толщины.

На количество поглощенной формой воды влияют также влажность гипсовой формы и свойства (дисперсность, влажность, температура) шликера. При слишком быстром поглощении воды у поверхности формы образуется плотная корка, вследствие чего на изделии могут возникнуть складки; кроме того, изделие может преждевременно отстать от формы. При медленном поглощении воды гипсовой формой изделие плотно прилегает к ней и не образуется четкой границы уплотненного слоя массы у поверхности формы. Нормальная скорость поглощения воды 0,3- 0,2 г/(см² · мин). Наибольшая всасывающая способность гипсовых форм наблюдается при 15-20 ºC.

Количество свободной воды в гипсовых формах должно быть не более 5-6 %. При повышении влажности форм до 17-19 % их направляют на сушку. Температура сушки не должна превышать 70 °С во избежание разрушения гипса. Наиболее интенсивно сушка проходит в начальный период; по достижении влажности форм 5% этот процесс замедляется.

Рабочую поверхность новых гипсовых форм протирают губкой, смоченной в 2-5 %-ном растворе соды, так как в выделяющейся в процессе сушки свободной воде кристаллизуется двуводный гипс, который откладывается на поверхности пор в виде тончайшего налета тонкодисперсных кристаллов; кроме того, возможно загрязнение поверхности форм мыльно-масляной эмульсией (смазкой).

Все формы из гипса одной партии должны обладать одинаковыми свойствами, иначе отлитые в них изделия будут иметь разную толщину, деформироваться и давать трещины при сушке вследствие неравномерного отсасывания влаги. Гипсовые формы хорошего качества долины выдерживать при пластическом формовании изделий следующее количество циклов: чашек, чайников, полукружек и приставных деталей к ним - 50-80; тарелок, блюдец, полоскательниц, крышек, солонок, бомз, тарелочных капселей, блюдечных бандур - 80-100; при изготовлении литьем крупных изделий - 50- 60. При литье гипсовые формы изнашиваются быстрее, чем при пластическом формовании. Продолжительность эксплуатации готовых гипсовых форм зависит также от механической прочности их в сухом и увлажненном состоянии, от состояния рабочих поверхностей, плотности, абразивности масс, шликеров и разрушающего действия электролитов.

При вводе в шликер соды образуется карбонат кальция и сульфат натрия по реакции: CaSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + Na₂SO₄. Ионы сульфата натрия продвигаются к наружной поверхности формы и кристаллизуются. Растущие кристаллы сульфата натрия разрыхляют гипсовый слой у поверхности. При использовании силиката натрия образуется силикат кальция, а при использовании фосфата натрия - легкорастворимый фосфат кальция. Шликеры, разжиженные фосфатом натрия, имеют склонность прилипать к гипсовым формам. Для снижения вредного влияния электролитов гипсовые формы пропитывают раствором полиакриловой кислоты.

Качество изделий сложной формы во многом зависит от правильной конструкции гипсовой формы. Так, при литье изделий из фаянса такой дефект, как посечки, может быть вызван неравномерностью толщины формы, малыми радиусами закруглений, недостаточной конструктивной жесткостью отдельных участков формы.

Недостатки гипсовых форм: небольшой срок их эксплуатации, значительная масса, ограниченное регулирование скорости образования стенок изделия при повторном использовании форм, трудность извлечения изделий сложной конфигурации из формы, повреждение поверхности форм при чистке, низкая производительность труда при литье изделий в формах, трудоемкость изготовления и невозможность скоростной сушки форм при высоких температурах.