图2 自制稠度仪[6]

　　Fig.2 Consistometer 3.2 胶凝时间的测试

　　胶凝时间指石膏混合浆料从石膏混合粉料与水拌合开始的时间到初凝，再到终凝结束时间的整个时期。所谓初凝时间，指此浆料开始失去流动能力的时间;终凝时间是指石膏凝结结束，开始具有强度的时间。

　　为保证混合浆料能充分搅拌均匀并在真空下除气，较合适的初凝时间为7至8min。为使混合浆料在浇灌充型后防止产生比重偏析，缩短制型周期，较合适的终凝时间为16至18min。

　　图3 石膏胶凝时间测试法

　　Fig.3 Gelation time test of gypsum plaster

　　胶凝时间的测试可参考JC/T 727-2005，测试仪器包括维卡仪(其针头和芯轴重量共120g)[6]、烧杯、搅拌工具、秒表、电子称。

　　测试时，先将石膏混合料加水后置于烧杯中搅拌3min，后观察其流动性变化，当浆料失去自然流动能力时定为初凝时间，把从初凝2min后，每隔0.5min使用维卡仪测试一次针入度，当针入度值小于30的时间作为终凝时间。

　　3.3 强度的测试

　　石膏铸型的强度主要来源于石膏的粘结力,包括石膏硬化体的湿强度、烘干后和焙烧后的干强度以及浇入合金液后石膏铸型的高温强度、铸件凝固后的残余强度。实际多测量其焙烧后的抗拉、抗弯或抗压强度。测量湿态和焙烧以后的强度,可以确定其能否承受搬运、装配及金属液的动、静压力。

　　抗弯强度的测试可使用抗折强度仪，试样的制作参考JC/T 726-2005的试样模具[8]，浆料制备工具。

　　测试采用三点压弯实验，将试样自下面外侧用两支点予以支撑，再自上面中心第三点向下施力，根据试样压断时所施加压力计算出试样抗折强度。

　　测试时，首先清理试样模具，并在型腔表面涂分型剂;实验试样室温制样,实验过程按照GB/T 17669.3-1999执行。称取适量石膏混合料并混制好浆料后，将混合浆料倒入试样模具内，同时敲打试样模使浆料密实充满模具。30min后将试样从模具中取出。后将试样在室温下干燥至少12h后，即可测试试样湿强度。测高温强度实验前先将试样放入强度仪炉腔,升温至所需测量温度，启动仪器压断试样得出该温度下试样的抗弯强度数据。[9]测残留强度时将试样按该配方升温曲线升温至700℃后随炉冷却至350℃左右测量其残留强度。

　　3.4 热膨胀性能的测试

　　石膏线膨胀率的大小与铸件的尺寸精度和石膏铸型的抗裂能力有着密切的关系。纯石膏硬化体在干燥、焙烧过程中又会随着温度的升高,体积急剧收缩,这又会使石膏型产生较大的尺寸变化与裂纹倾向。因此,石膏混合料具有合适的热膨胀率非常重要。

　　膨胀率的测试可使用线热膨胀仪(参考标准GB/T16535-2008)[10]。

　　热膨胀测试试样长度方向的线膨胀量,灌浆成型后试样经过干燥12h，后放入热膨胀仪以5℃/min的升温速度加热，同时炉腔温度每升高或降低2℃记录一次试样尺寸变化，人工记录则每隔25℃至少记录1次。升温到700℃时开始降温，降温至300℃实验结束。根据记录绘制石膏热膨胀收缩曲线图。

　　3.5石膏浆料胶凝膨胀的测试

　　石膏材料在凝结硬化时会发生体积膨胀，因此能填充模样的微小细部，可复制间隔0.2mm的凸凹，因此石膏浆料的胶凝膨胀性能将影响石膏型腔的复印性能与铸件的表面粗糙度[11]。

　　测试仪器如图4所示。

　　图4 胶凝膨胀测定仪[12]

　　Fig.4 expansion determinator

　　A.内边长为30mm，互呈90°角的等边凹槽。凹槽的最小尺寸为：长度140mm，厚度为4 mm，槽的一端用固定端板(F)挡住。 B.0.1 mm～0.2 mm厚的聚四氟乙烯薄膜。C.边长约30 mm，质量为200±10g的立方体挡块。D.刻度计支座。E.刻度计或者当测量时施加的外力不超过0.1N(98g)时，能测定0.01 mm以内位移的装置。F.端板。注：仪器的全部材料应为不腐蚀和不吸水的。

　　测试前将试样模具清理干净，涂好分型剂;混制能浇灌满试样模的石膏浆料;将浆料浇满试样模，边浇边敲打试样模，使料浆完全充满槽并从刻度计中测得长度。在试样上放一片橡胶薄膜，尽量减少水分蒸发。移动支架使千分表头接触玻璃板，并调整表盘的指针对零;在终凝前1分钟读取最初值，令试样的一端无约束地膨胀2h，读取最后的读值，并测得其长度的变化，精确至0.01mm，计算凝固膨胀率，以原始测量长度的百分数表示。

　　3.6其他测试

　　为深入了解石膏混合料流动性与标准稠度水固比的影响因素，还可进行混合料成份比表面积的测试，混合料比表面积越小则浆料流动性越好。对于石膏混合料强度与热膨胀性能，则可使用组合筛网或激光粒度分析仪进行混合料粒度分布的测试;以及混合料堆积密度与紧实密度的测试。一般情况下混合料粒度级配适宜，紧实密度高则石膏型的强度较高。

　　3 结语

　　(1)石膏型熔模精密铸造的发展离不开优质的石膏混合料的供应。企业在生产中需要对石膏混合料的质量状况进行必要的检验和控制。

　　(2)浆料的流动性、胶凝特性、强度和膨胀特性是反映石膏混合料性能的重要指标，采取合适的测量方式进行检测控制对于保障石膏混合料的质量，以致控制铸件质量具有现实意义。

　　参考文献

　　[1] 佟天夫. 熔模铸造工艺学[M ]. 北京: 机械工业出版社, 1991

　　[2] 罗启全.铝合金石膏型精密铸造[M].广州:广东科技出版社,2005:140

　　[3] 张永红,蒋玉明,杨屹.石膏型熔模特种铸造工艺[J]. 铸造技术，2002.23.347-348

　　[4] 成丹, 刘天模, 江涛, 等. 石膏型熔模铸造用铸粉的研究和实践[J]. 科技资讯，2008(07): 27-28.

　　[5] GB/T 17669.4-1999 中华人民共和国国家标准 建筑石膏净浆物理性能的测定

　　[6] JC/T 727-2005 中华人民共和国建材行业标准 水泥物理检验仪器 净浆标准稠度与胶凝时间测定仪

　　[7] GB /T 17669.1-1999 中华人民共和国国家标准 建筑建筑石膏一般试验条件

　　[8] JC/T 726-2005 中华人民共和国建材行业标准 水泥胶砂试模

　　[9] GB/T 17669.3-1999 中华人民共和国国家标准 建筑石膏 力学性能测试

　　[10] GB /T 16535-2008 中华人民共和国国家标准 工程陶瓷线热膨胀系数试验方法

　　[11] 李传栻.石膏材料和石膏型制造工艺 [J].机械工人(热加工)，2006(09)55-57

　　[12] EN ISO 6873-2000 Dental gypsum products 牙科用石膏制品标准

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