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一、注(zhu)漿成(cheng)型(xing)(xing)用模型(xing)(xing)的三要素(su)
注漿(jiang)成型(xing)用(yong)(yong)模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)(yao)功能(neng)是(shi)(shi)從泥(ni)漿(jiang)中吸(xi)取(qu)水(shui)份，使(shi)泥(ni)漿(jiang)由流體(ti)狀(zhuang)(zhuang)經觸變狀(zhuang)(zhuang)態為具有(you)(you)可(ke)(ke)塑性的(de)(de)(de)(de)固態泥(ni)坯(pi)。由開始(shi)的(de)(de)(de)(de)含水(shui)近30%的(de)(de)(de)(de)泥(ni)漿(jiang)，變為含水(shui)17%的(de)(de)(de)(de)泥(ni)坯(pi)。盡管在(zai)吸(xi)收水(shui)分(fen)的(de)(de)(de)(de)同(tong)時，也(ye)有(you)(you)種種復雜(za)的(de)(de)(de)(de)諸如離子交換的(de)(de)(de)(de)反應(ying)，但主要(yao)(yao)(yao)是(shi)(shi)吸(xi)收水(shui)分(fen)，使(shi)泥(ni)漿(jiang)失水(shui)13%左右而形(xing)成泥(ni)坯(pi)。當(dang)(dang)然，形(xing)成的(de)(de)(de)(de)泥(ni)坯(pi)應(ying)當(dang)(dang)有(you)(you)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)形(xing)狀(zhuang)(zhuang)，這也(ye)是(shi)(shi)模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)(de)功能(neng)之一(yi)。因(yin)此，不(bu)(bu)論(lun)是(shi)(shi)什么材質的(de)(de)(de)(de)模(mo)型(xing)具備三(san)(san)個(ge)要(yao)(yao)(yao)素(su)就(jiu)能(neng)用(yong)(yong)以注漿(jiang)成型(xing)。這三(san)(san)個(ge)要(yao)(yao)(yao)素(su)是(shi)(shi)：一(yi)能(neng)吸(xi)入(ru)并(bing)能(neng)容納(na)一(yi)定量的(de)(de)(de)(de)水(shui)。如不(bu)(bu)能(neng)吸(xi)水(shui)，并(bing)且(qie)不(bu)(bu)能(neng)容納(na)一(yi)定量的(de)(de)(de)(de)水(shui)，都不(bu)(bu)能(neng)使(shi)泥(ni)漿(jiang)成為坯(pi)體(ti)。同(tong)時也(ye)就(jiu)有(you)(you)將容納(na)的(de)(de)(de)(de)水(shui)釋(shi)放出去的(de)(de)(de)(de)能(neng)力。二具有(you)(you)適(shi)當(dang)(dang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)水(shui)速度(du)。這種吸(xi)水(shui)速度(du)可(ke)(ke)用(yong)(yong)擴散系數(shu)Dg表(biao)示（Dg 在(zai)后(hou)面(mian)有(you)(you)詳細說明），Dg太大或太小都不(bu)(bu)利于坯(pi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)形(xing)成。三(san)(san)具有(you)(you)理想的(de)(de)(de)(de)強度(du)。應(ying)當(dang)(dang)有(you)(you)適(shi)應(ying)不(bu)(bu)同(tong)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)強度(du)，能(neng)承受搬(ban)運(yun)、安(an)裝和使(shi)用(yong)(yong)中腐(fu)蝕、磨損(sun)和沖(chong)擊。因(yin)此應(ying)當(dang)(dang)有(you)(you)抗(kang)折、抗(kang)壓，表(biao)面(mian)硬度(du)耐水(shui)性、耐堿性等(deng)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)。
除三要素外，還應當(dang)考慮到(dao)模(mo)型的制造周(zhou)期，制造工藝和制造成本應符合"短(duan)、簡(jian)、低"的要求(qiu)。如(ru)石膏模(mo)型就應當(dang)考慮到(dao)初凝和終凝的時間、石膏的價格等(deng)等(deng)。
無論什么材質(zhi)，只(zhi)要具備三要素(su)都可(ke)(ke)以(yi)制作模型，因此(ci)我們可(ke)(ke)以(yi)據此(ci)而調節石(shi)膏模型的(de)性能，也(ye)可(ke)(ke)以(yi)利用石(shi)膏以(yi)外(wai)的(de)材質(zhi)來制作模型。
二、提高石膏模型強度的(de)途徑
為適應(ying)新工藝的(de)(de)(de)需(xu)要(yao)，必(bi)須將石(shi)膏(gao)(gao)(gao)模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)干后抗折(zhe)強度(du)(du)由通常的(de)(de)(de)2.6MPa左右提高(gao)(gao)(gao)到5MPa以(yi)上(shang)，許多新的(de)(de)(de)材料和添加(jia)劑的(de)(de)(de)出現，成(cheng)型(xing)機械化(hua)的(de)(de)(de)實現為高(gao)(gao)(gao)強度(du)(du)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)制作和應(ying)用(yong)(yong)奠定了(le)基礎。因此可以(yi)采取多種途徑(jing)提高(gao)(gao)(gao)強度(du)(du)：1、使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)純度(du)(du)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)粉(fen)(fen)；2、使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)強度(du)(du)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)粉(fen)(fen)；3、使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)真空脫氣(qi)攪拌；4、使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)合(he)適的(de)(de)(de)添加(jia)劑；5、使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)處理后的(de)(de)(de)水攪拌成(cheng)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)漿(jiang)；6、使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)加(jia)強筋或加(jia)強纖維；7、使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)若干種材質的(de)(de)(de)復合(he)層模(mo)型(xing)；8、降(jiang)低石(shi)膏(gao)(gao)(gao)漿(jiang)的(de)(de)(de)加(jia)水量，使(shi)(shi)(shi)模(mo)型(xing)致密；9、對制作的(de)(de)(de)模(mo)型(xing)進行合(he)理的(de)(de)(de)烘(hong)干；10、使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)模(mo)型(xing)時的(de)(de)(de)溫度(du)(du)和濕度(du)(du)應(ying)適當(dang)；11、攪后的(de)(de)(de)石(shi)膏(gao)(gao)(gao)漿(jiang)注模(mo)前過(guo)篩；12、石(shi)膏(gao)(gao)(gao)粉(fen)(fen)的(de)(de)(de)細度(du)(du)應(ying)當(dang)越(yue)細越(yue)好。
三、通過提(ti)高(gao)石膏模(mo)型致密度(du)來(lai)提(ti)高(gao)模(mo)型強度(du)是可行的(de)
通常認為注漿(jiang)用模(mo)型(xing)的(de)(de)氣(qi)孔率(lv)(lv)應45~55%之間，制模(mo)時(shi)的(de)(de)膏(gao)水(shui)比為1：0.8：0.9。但是隨著人們認識的(de)(de)發展(zhan)，實驗和生產都證明膏(gao)水(shui)比1：< 0.8。氣(qi)孔率(lv)(lv)<40%時(shi)，如果模(mo)型(xing)中加(jia)(jia)入(ru)(ru)適(shi)當(dang)的(de)(de)添加(jia)(jia)劑，模(mo)型(xing)的(de)(de)吸(xi)漿(jiang)性能反而優于膏(gao)水(shui)比1：0.85的(de)(de)模(mo)型(xing)。同樣(yang)的(de)(de)環境，同樣(yang)的(de)(de)泥漿(jiang)形成(cheng)(cheng)同樣(yang)厚(hou)度(du)的(de)(de)坯(pi)體(ti)，前(qian)者只需45分(fen)鐘(zhong)，后(hou)者則需60分(fen)鐘(zhong)模(mo)型(xing)抗折強度(du)：干時(shi)前(qian)：后(hou)=2：1，濕時(shi)前(qian)：后(hou)=3：1。由(you)此可見(jian)，選用合適(shi)的(de)(de)石(shi)膏(gao)粉加(jia)(jia)入(ru)(ru)適(shi)當(dang)的(de)(de)添加(jia)(jia)劑。致密(mi)的(de)(de)模(mo)型(xing)更有(you)利于良(liang)好的(de)(de)坯(pi)體(ti)形成(cheng)(cheng)。由(you)于模(mo)型(xing)致密(mi)，強度(du)也隨之提高。我們的(de)(de)實驗證明：膏(gao)水(shui)比為1：0.6時(shi)制成(cheng)(cheng)模(mo)型(xing)也是適(shi)用的(de)(de)。
四、提高致(zhi)密度有(you)利于石膏模型使用后期吸漿速度的穩定
實(shi)驗(yan)和(he)生產(chan)都證(zheng)明這(zhe)樣一個事實(shi)：模型經幾十次的(de)使(shi)用(yong)后，由(you)于(yu)受水、電解質、泥(ni)料的(de)侵(qin)蝕和(he)表面的(de)磨損，變薄了，也變得疏松了。疏松容重變小意味著模型內的(de)毛細客直徑變大(da)了。氣(qi)孔(kong)率增加了，相當于(yu)膏(gao)水比變小了，與此(ci)同(tong)時(shi)強度下(xia)降，或坯速度變慢，同(tong)時(shi)這(zhe)也是模型后期易(yi)損壞的(de)原因之一。
在(zai)一定范圍內，成(cheng)坯(pi)速(su)度(du)與膏水比(bi)呈如圖（a）關系：
如新(xin)(xin)模型開(kai)始(shi)膏(gao)水(shui)比為B，則后(hou)期(qi)移(yi)向C，成坯(pi)速度Wp呈下降趨勢(shi)；如新(xin)(xin)模型開(kai)始(shi)膏(gao)水(shui)比為A，后(hou)期(qi)向B移(yi)動，Wp呈穩定趨勢(shi)。
由上可以看(kan)出模型適當致密是有利的。
五(wu)、石膏(gao)模型的Dg與Wp的關系
擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數表示在單位時(shi)間內液體在多孔材料中(zhong)擴(kuo)散(san)(san)的面積。石膏模型的擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數表示為： Dg=X2 / t。其中(zhong)：t為時(shi)間（秒），X為水上升的高度(du)（厘(li)米）。WP為一定時(shi)間內形成坯(pi)體厚(hou)度(du)（厘(li)米）。
Dg和(he)WP的(de)關系(xi)如圖(tu)（b）所示。
在(zai)(zai)(zai)一定范圍(wei)內Dg大，WP的反而小，在(zai)(zai)(zai)一定范圍(wei)在(zai)(zai)(zai)Dg 變(bian)化，WP不變(bian)；在(zai)(zai)(zai)一定范圍(wei)內Dg增大，WP也增大。
Dg大(da)，則(ze)吸水(shui)能力大(da)，Dg太大(da)，泥(ni)漿在模型表面最(zui)初形(xing)(xing)成(cheng)太密，從而影響(xiang)進一(yi)步吸水(shui)，妨妨礙坯(pi)(pi)體(ti)(ti)繼續(xu)形(xing)(xing)成(cheng)；Dg太小(xiao)，吸力小(xiao)，也不利于坯(pi)(pi)體(ti)(ti)的形(xing)(xing)成(cheng)；Dg適當，可(ke)使坯(pi)(pi)體(ti)(ti)初形(xing)(xing)成(cheng)層保持多孔性，不影響(xiang)內(nei)層水(shui)的通過(guo)，使坯(pi)(pi)體(ti)(ti)形(xing)(xing)成(cheng)快而均勻，使坯(pi)(pi)體(ti)(ti)內(nei)外(wai)層密度相(xiang)差(cha)不太大(da)，也減少坯(pi)(pi)體(ti)(ti)收(shou)縮時的缺陷發生，那么(me)如何使Dg適中呢？請看下文(wen)。
六、影響石膏模型(xing)Dg的因素及其調節
影響石膏(gao)模型Dg因(yin)素的(de)有：1、石膏(gao)粉(fen)的(de)種(zhong)類和(he)純度；2、膏(gao)水比；3、攪拌(ban)時間(jian)；4、是(shi)否真空(kong)脫(tuo)氣攪拌(ban)；6、添加劑的(de)種(zhong)類和(he)數量(liang)；7、石膏(gao)粉(fen)的(de)細度。
如果采(cai)(cai)用(yong)θ石膏(gao)粉，純度(du)較(jiao)高(gao)，膏(gao)水比、攪拌時間和速度(du)適中，使(shi)用(yong)真空脫氣均能使(shi)Dg提高(gao)，而采(cai)(cai)用(yong)合適的(de)添加劑則可使(shi)Dg提高(gao)，也可以使(shi)Dg下降(jiang)。據目前了(le)解：有(you)機的(de)、水溶性較(jiao)強的(de)、粘(zhan)度(du)大的(de)可使(shi)Dg下降(jiang)；而粘(zhan)度(du)小(xiao)的(de)、無機的(de)、水溶性差(cha)的(de)可以使(shi)Dg不(bu)變或者使(shi)Dg提高(gao)。因(yin)為Dg太大太小(xiao)均不(bu)好，而Dg又受諸因(yin)素(su)共同(tong)(tong)影響，因(yin)而要依據不(bu)同(tong)(tong)的(de)條件和需要進行調節，對Dg也難以規定確切的(de)數(shu)值(zhi)，比如泥(ni)漿(jiang)組(zu)成不(bu)同(tong)(tong)則需要不(bu)同(tong)(tong)的(de)Dg值(zhi)。
七、真空攪拌(ban)和(he)注模前過篩有利強度、光潔度和(he)硬度的提高(gao)
真空攪(jiao)拌有利于(yu)提高模(mo)型的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)已成為(wei)共識。但是作(zuo)(zuo)用不僅如此，它還有利于(yu)光(guang)潔度(du)(du)(du)(du)和(he)(he)(he)硬(ying)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)提高。由于(yu)真空攪(jiao)拌，減(jian)少了許多氣泡，使(shi)模(mo)更(geng)加致密，從而(er)(er)增(zeng)加了模(mo)型表面的(de)(de)(de)硬(ying)度(du)(du)(du)(du)和(he)(he)(he)光(guang)潔度(du)(du)(du)(du)。由于(yu)大(da)批(pi)量生(sheng)產的(de)(de)(de)石膏(gao)粉中(zhong)難(nan)免(mian)有粗顆粒，大(da)批(pi)量制作(zuo)(zuo)模(mo)型時難(nan)免(mian)攪(jiao)不均勻，攪(jiao)拌桶和(he)(he)(he)管道中(zhong)也(ye)許有殘(can)存的(de)(de)(de)渣子(zi)，這些雜質進(jin)入模(mo)型中(zhong)，必定(ding)影響強(qiang)度(du)(du)(du)(du)、光(guang)潔度(du)(du)(du)(du)和(he)(he)(he)表面硬(ying)度(du)(du)(du)(du)。如在石膏(gao)漿注入模(mo)型前經過(guo)一道30月左右篩(shai)網(wang)，就可以有效地(di)擋住雜質，從而(er)(er)提高模(mo)型的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)，光(guang)潔度(du)(du)(du)(du)和(he)(he)(he)表面硬(ying)度(du)(du)(du)(du)。過(guo)篩(shai)大(da)興安嶺有一個作(zuo)(zuo)用：即由于(yu)過(guo)篩(shai)緩沖了石膏(gao)漿的(de)(de)(de)入模(mo)速度(du)(du)(du)(du)，從而(er)(er)破壞了可能產生(sheng)的(de)(de)(de)沖擊氣泡，使(shi)模(mo)型更(geng)致密。
八(ba)、應(ying)當在提高(gao)強度的同時減(jian)薄石膏模型厚度
普(pu)通石膏模型(xing)的(de)厚度(du)(du)(du)都(dou)相(xiang)當厚：一(yi)般在65~90mm左(zuo)右，究其(qi)原因，主(zhu)要(yao)是(shi)由于(yu)石膏的(de)強(qiang)(qiang)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)太差，薄了不行(xing)，易破(po)損。結果有的(de)達到(dao)100mm。既費了石膏，增加了成本，又搬運困難，加大了工人(ren)(ren)的(de)勞(lao)動(dong)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)，并且也(ye)不容易干燥(zao)，同時也(ye)增大了所占(zhan)有空間，不利(li)于(yu)提高(gao)單(dan)位(wei)作業面積的(de)生產(chan)率。也(ye)許有人(ren)(ren)認為薄了會(hui)影響模型(xing)容納的(de)水量，是(shi)否真(zhen)的(de)這樣呢(ni)？減少(shao)到(dao)多少(shao)厚度(du)(du)(du)才合(he)格呢(ni)？本文暫不考慮強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)，而只從最小的(de)厚度(du)(du)(du)為多少(shao)進行(xing)一(yi)下分析計算：
通常注漿(jiang)用(yong)泥漿(jiang)比重(zhong)為1.8，干(gan)重(zhong)71.2%，可塑狀態(tai)的(de)濕坯(pi)比重(zhong)為2.07，干(gan)重(zhong)為83%；設形成(cheng)面(mian)積(ji)(ji)為1cm2厚度為1.3cm的(de)坯(pi)塊(kuai)，需要面(mian)積(ji)(ji)為1cm2氣(qi)孔(kong)率(lv)36%的(de)石膏模型(xing)厚度Xcm則有如下計(ji)算(suan)：
濕坯體(ti)重：2.07×1.3×1×1=2.691g
濕坯體含干物料2.691×0.83=2.2335g
濕(shi)坯(pi)體(ti)的(de)形成需泥漿2.2335÷ 0.712=3.317g
泥(ni)漿形(xing)成濕坯(pi)體失水3.317-2.691=0.446g
如(ru)認為所(suo)失水全為模型所(suo)吸收（實際(ji)并(bing)非如(ru)此）并(bing)且(qie)只占模型氣(qi)孔(kong)率(lv)的1 /3，即(ji)12%（實際(ji)也高于此值）
則(ze)有(you)：X×1×1×12%=0.446
所以(yi)，單(dan)面吃漿的(de)模(mo)型(xing)只需X=3.71cm厚(hou)即(ji)可，如(ru)果雙面吃漿，每面為2cm足夠了。可見，如(ru)用高強度，氣孔率在36%左右的(de)模(mo)型(xing)，單(dan)面吃漿可設計厚(hou) 40~50 mm，雙面吃漿可設計成(cheng)厚(hou)25~35mm ，按此數值(zhi)計算可以(yi)比目(mu)前的(de)模(mo)型(xing)少用1/3~1/2的(de)石膏粉，可以(yi)大(da)(da)大(da)(da)降(jiang)低成(cheng)本和重量。
九、石膏(gao)模型的外型（非工作面）設計應當重視
某廠的(de)(de)模型(xing)外型(xing)幾乎全是凹凸不平的(de)(de)，有的(de)(de)類似(si)暖氣片(pian)狀。經思考良久受到啟示，認(ren)為(wei)設計相(xiang)當(dang)科(ke)學：1、模型(xing)的(de)(de)上(shang)沿、邊棱外較厚(hou)，其(qi)余處較薄(bo)，便于(yu)搬運；2、有薄(bo)有厚(hou)，厚(hou)處有加強(qiang)筋的(de)(de)作用，有助于(yu)提高整體強(qiang)度，符合材料力學的(de)(de)原(yuan)理；3、薄(bo)厚(hou)不一，可節省石膏(gao)粉(fen)減輕重量，但強(qiang)度不受影響(xiang)；4、增大水分蒸發的(de)(de)面積(ji)，有利(li)于(yu)模型(xing)的(de)(de)快速干(gan)燥。
這種設計如(ru)能(neng)和減薄(bo)模型的可行性結合起來將(jiang)更(geng)科學、更(geng)完善。
十(shi)、選用(yong)合(he)適的添加(jia)劑，可(ke)以提高石膏模型(xing)的開口(kou)氣孔率(lv)、耐水性(xing)能和韌性(xing)
注成的石(shi)膏(gao)塊(kuai)(kuai)脫模(mo)后立即(ji)稱重為(wei)W1（此時水(shui)份蒸發不多），干燥(zao)至(zhi)恒(heng)重后再以(yi)水(shui)充分浸泡至(zhi)恒(heng)重為(wei)W2。普通(tong)石(shi)膏(gao)粉制(zhi)成256cm3的試(shi)塊(kuai)(kuai)W1-W2= 25g，如用加(jia)(jia)(jia)入添加(jia)(jia)(jia)劑的石(shi)膏(gao)粉制(zhi)成的同(tong)樣的石(shi)膏(gao)塊(kuai)(kuai)，則W1-W2=10g，甚(shen)至(zhi)W1-W2=6g 。（這種實驗是在相同(tong)的條件下(xia)進行的，石(shi)膏(gao)塊(kuai)(kuai)的容(rong)重也相同(tong)）顯然加(jia)(jia)(jia)入某(mou)種添加(jia)(jia)(jia)劑可(ke)以(yi)使(shi)開口氣孔率提高(gao)5%以(yi)上，這無異有利于模(mo)型性(xing)能的改(gai)善和吸(xi)水(shui)能力的增加(jia)(jia)(jia)。
注漿(jiang)用石(shi)膏模(mo)型(xing)(xing)是(shi)在干(gan)(gan)濕(shi)交替(ti)的(de)(de)狀(zhuang)態下工作(zuo)的(de)(de)。石(shi)膏模(mo)型(xing)(xing)干(gan)(gan)時和(he)濕(shi)時的(de)(de)抗(kang)折強度(du)(du)、抗(kang)壓強度(du)(du)、表(biao)面硬(ying)度(du)(du)相(xiang)差很(hen)大。通常的(de)(de)石(shi)膏模(mo)型(xing)(xing)抗(kang)折強度(du)(du)干(gan)(gan)：濕(shi)=3：1，硬(ying)度(du)(du)干(gan)(gan)：濕(shi)>5：1。干(gan)(gan)時相(xiang)當硬(ying)的(de)(de)石(shi)膏塊浸(jin)濕(shi)后(hou)和(he)軟(ruan)木無(wu)異，模(mo)型(xing)(xing)在濕(shi)時也易斷、易表(biao)面脫落。要提(ti)高石(shi)膏模(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)壽命(ming)，增加(jia)濕(shi)太(tai)太(tai)下的(de)(de)強度(du)(du)和(he)硬(ying)度(du)(du)是(shi)重點，應當設法以(yi)添(tian)加(jia)劑(ji)增加(jia)石(shi)膏模(mo)型(xing)(xing)的(de)(de)耐水性。據資料和(he)實驗，我們發現加(jia)入添(tian)加(jia)劑(ji)可(ke)使抗(kang)折強度(du)(du)干(gan)(gan)，硬(ying)度(du)(du)和(he)耐磨度(du)(du)也有成(cheng)倍提(ti)高。
加(jia)(jia)入添加(jia)(jia)劑還可以增(zeng)加(jia)(jia)模型的(de)韌(ren)性(xing)，解(jie)決模型由于太脆而致使(shi)在使(shi)用中破損的(de)難題。
