[发明专利]纤维增强石膏型壳强度的方法

说明书

本发明公开纤维增强石膏型壳强度的方法，包括如下步骤：(1)混料：将石膏粉和莫来石粉混合均匀，得混合料；(2)掺混：掺入纤维，搅拌所述混合料使纤维分散均匀，加入占所述混合料质量45.0‑50.0wt％的蒸馏水，在型砂搅拌机上进行搅拌制浆，得混合料浆；(3)制样：将所述混合料浆倒入模具中，刮平模具上表面，静置，脱模取样；(4)称重：取样后使用电子天平对试样称重并记录；(5)干燥：在空气中静置干燥；(6)焙烧：使用箱式电阻加热炉对干燥的试样进行焙烧，焙烧后冷却至室温，所得物即为纤维增强石膏型壳。本发明所得到的石膏型壳试样的常温抗弯强度和抗拉强度比较高，焙烧后的抗弯强度和抗拉强度增强幅度较小。

技术领域

本发明涉及型壳制备方法。更具体地，涉及纤维增强石膏型壳强度的方法。

背景技术

熔模铸造产业规模随着航空市场需求的增加不断扩大，大部分产品为具有高附加值的铝合金铸件，例如：航空发动机整体机匣等。此背景下，对石膏型壳的性能提出更高的要求。特别是在生产结构复杂、尺寸较大的薄壁铝合金铸件时，对石膏型壳的常温强度及焙烧强度及透气性的要求更高。石膏型壳强度不足，运输过程中易破损；石膏型壳强度过高，则不利于浇注后铸件表面的清理；透气性不佳，则铸件易产生针孔等缺陷。因此，在兼顾透气性的前提下提高石膏型壳的强度是获得高质量铸件的基础。

近年来，建筑行业应用纤维增强工艺制备水泥基、混凝土基复合材料逐渐成为研究热点。有文献报道，水泥、混凝土以及建筑石膏等材料中掺入不同种类纤维后，无序大量的纤维分布于复合材料基体中，可以有效抑制裂纹的产生及扩展，进而能够明显改善其脆性较大的缺陷，对石膏型壳的增强而言，这些技术成果值得借鉴和吸收。聚丙烯纤维弹性好，强度较高，同时其熔点较低(65～173℃)，经过高温焙烧后，纤维烧尽的同时在基体上形成孔洞，能够改善型壳的透气性。另外，聚丙烯纤维应用广泛，成本低廉，是目前复合材料中常用的增强用纤维。因此，用聚丙纤维作为石膏型壳的增强纤维是首选。但是，聚丙烯纤维的长度、直径、掺混方法、改性处理等因素如何影响熔模铸造石膏型的增强以及增强理论的相关研究却比较少见。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种常温强度高、焙烧后强度较低的纤维增强石膏型壳强度的方法。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：纤维增强石膏型壳强度的方法，包括如下步骤：

(1)混料：将石膏粉和莫来石粉混合均匀，得混合料；

(2)掺混：掺入纤维，搅拌所述混合料使纤维分散均匀，加入占所述混合料质量45.0-50.0wt％的蒸馏水，在型砂搅拌机上进行搅拌制浆，得混合料浆；

(3)制样：将所述混合料浆倒入模具中，刮平模具上表面，静置，脱模取样；

(4)称重：取样后使用电子天平对试样称重并记录；

(5)干燥：在空气中静置干燥；

(6)焙烧：使用箱式电阻加热炉对干燥的试样进行焙烧，焙烧后冷却至室温，所得物即为纤维增强石膏型壳。

上述纤维增强石膏型壳强度的方法，在所述步骤(1)中，所述石膏粉和所述莫来石粉的质量比为(2-4)：(6-8)；在所述步骤(2)中，所述型砂搅拌机的转速为120r/min，搅拌时间为2min；在所述步骤(3)中，静置时间为1h-2h；在步骤(5)中，静置干燥时间为24h。