Требования к гипсовым формам

Технология пластического формования и литья изделий требует от форм высокой прочности при достаточной способности их к всасыванию воды.

Гипсовые формы должны придавать изделиям в негативном виде особенности рельефа своих рабочих поверхностей, равномерно адсорбировать влагу из изделий, сохранять неизменными собственные размеры и форму в процессе длительной эксплуатации, не загрязняться коллоидными частицами глинистого вещества и хорошо противостоять действиям электролитов, всегда имеющихся в массе.

Такие требования к гипсовым формам во многом объясняются условиями их эксплуатации: непосредственный контакт с влажной средой, выщелачивающее воздействие дисперсионной среды шликера и содержащихся в ней электролитов, частая смена температурных условий, особенно при эксплуатации форм на поточных автоматизированных линиях.

Требования к качеству гипсовых форм зависят также от способа формования изделий: формы, предназначенные для литья, должны обладать хорошей водопоглощаемостью и иметь удовлетворительную прочность, формы для пластического формования изделий — повышенной прочностью при удовлетворительном водопоглощении.

Пористость гипсовых форм для пластического формования составляет 30—40%, для литья изделий — 35— 65%, водопоглощение 30—40%, воздухопроницаемость 0,05 л/с. Средний гидравлический диаметр пор 1,6— 1,8 мкм, максимальный диаметр 4—7 мкм. Средний размер пор в форме из гипса β-модификации с повышением температуры схватывания увеличивается за счет укрупнения кристаллов двугидрата гипса. Встречаются отдельные поры размером до 200 мкм. Средняя плотность гипсовой формы 0,95 г/см³.

Размер пор определяет величину капиллярных сил, обеспечивающих всасывающую способность формы. Чем больше пористость при меньшем размере пор, тем больше скорость образования слоя массы на поверхности формы; чем больше размер пор, тем меньше скорость образования черепка изделий.

Рис. 36. Зависимость прочности при сжатии (1) и коэффициента диффузии (2) от водогипсового отношения

На величину поглощения формой воды влияет также толщина слоя массы, отложившейся на поверхности формы, влажность гипсовой формы, свойства шликера и его дисперсность, влажность и температура шликера. При слишком быстром поглощении воды из отливки на поверхности формы образуется твердая корка, вследствие чего на изделии могут возникнуть складки. Кроме того, изделие может преждевременно отставать от формы. При медленном поглощении воды гипсовая форма несколько размягчается и изделие пристает к ней. Нормальная скорость поглощения воды 0,2—0,3 г/см²-мин. Наибольшая поглощающая способность гипсовых форм наблюдается при температуре 15—20° С. Зависимость прочности форм при сжатии и коэффициента диффузии от водогипсового отношения приведена на рис. 36.

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 форм не должна превышать 70° С во избежание частичной дегидратации гипса. Предел прочности форм при растяжении в 5—8 раз меньше предела прочности их при сжатии и составляет в среднем при растяжении до 3,5 МПа, а при сжатии 14 МПа. Предел прочности при изгибе 2,5—8 МПа, твердость по Бринеллю 15,3 МПа. Прочность гипсовых форм, высушенных при температуре 60—70° С, в 2—2,5 раза выше прочности влажных после изготовления.

Рабочую поверхность новых форм протирают губкой, смоченной в 2— 5%-ном растворе соды, так как выделяющаяся в процессе сушки свободная вода растворяет в себе гипс, который откладывается на поверхности пор в виде тончайшего налета тонкодисперсных кристалликов. Кроме того, возможно загрязнение поверхности форм мыльно-масляной смазкой.

Гипсовые формы должны выдерживать при пластическом формовании чашек, чайников, полукружек и приставных деталей к ним 50—80 оборотов (циклов); тарелок, блюдец, полоскательниц, крышек, солонок, бомз, капселей тарелочных, блюдечных бандур — 80— 100; крупных изделий, изготовляемых способом литья, — 50—60 оборотов.

Недостатками гипсовых форм являются небольшой срок их эксплуатации, значительная масса (для тарелок 1,6—1,8 кг, чашек 0,9—1,1 кг), ограниченное регулирование скорости образования стенок изделий, уменьшение скорости образования стенок изделий 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 высокотемпературной скоростной сушки форм.