使用菱苦土制作的钢锭模样及其优势分析

菱苦土模样是在骨架模的表面充填以菱苦土为主要材料的模样。它多用于大、中型铸件的单件小批量生产，能够节约大量的木材。例如17t的钢锭模，长度为2000mm，内径为1450mm，采用木模需用木材9.5m³，而采用菱苦土模样只需2.5m³木材。又如300MW汽轮机的气缸，采用菱苦土模样，不但可节省大量木材，而且模样表面的型线部分可用菱苦土直接做出，从而降低加工难度并节省加工工时。由于菱苦土模样具有硬度高、表面平整、变形小、不粘砂等特点，因此其在中、大件模样的制造中得到了广泛的应用。

1.菱苦土模样的原材料

菱苦土模样的原材料是菱苦土、木屑、卤水和部分木材。

（1）菱苦土 全称为苛性菱苦土，是一种建筑材料。菱苦土是由天然的碳酸镁（MgCO₃）所组成的菱镁矿，经750～850℃温度焙烧后磨细而成。它的主要成分为氧化镁（MgO），其次含有少量的氧化钙（CaO）和二氧化硅（SiO₂）。据试验，MgO的质量分数为80%～85%，而CaO及SiO₂的质量分数小于2.5%的菱苦土适用于菱苦土模样的制作。菱苦土通常有白色、米黄色和灰白色三种粉末，其成分及性能见表2-3。其密度为3.1kg/dm³，堆密度为800～900kg/m³，标号有400、500及600等。

菱苦土的耐水性较差，容易吸潮，故在储存时应避免受潮，否则会使菱苦土活性降低。

表2-3 菱苦土的成分和性能

（2）木屑 在菱苦土中加拌木屑，可以改善它的脆性，提高强度，并能与木材一样进行锯削、刨削和铣削等加工。木屑是木材加工的废料经进一步粉碎处理成的粉末。

（3）卤水（MgCl₂） 卤水是用卤块加水溶制成的水溶液。卤块是制盐工业的副产品，颜色呈灰色和白色。卤水的成分和性能见表2-4。

表2-4 卤水的成分和性能

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（4）木材 常用的木材，如东北红松、落叶松等，都能制作菱苦土模样的骨架。骨架上的木条可以用较次的木材。

2.菱苦土模样的制作

菱苦土之所以能作为制模样材料，是因为它与木屑、卤水按一定比例拌和后，经自然硬化变成坚硬的物质，其抗拉强度大于1.5MPa，并具有良好的加工性能。

菱苦土模样的硬化反应式为

MgO+MgCl₂+H₂O=2Mg（OH）Cl

反应生成物碱性氯化镁具有硬度高、变形膨胀小的特点，并能牢固地黏附在木质骨架上。

菱苦土混合料的性能与原材料的配比关系很大。若菱苦土过多，则硬化后质脆易裂；若木屑过多，则强度不够；若卤水中氧化镁含量过高，则不仅强度降低，而且吸湿性增加，表面出现白霜。因此，三者比例应适当，见表2-5。

表2-5 常用菱苦土模样料的配比 （体积分数，%）

制作菱苦土模样的工艺过程基本上和制造木模样相同。先按照模样的基本形状，做一个有足够强度和刚度的骨架，再在骨架上用木板做出模样轮廓，作为菱苦土填敷和修整的基准面，然后在基准面上铺钉已在水中浸透的填衬木条（其间距为5～10mm，比模样表面低20mm左右），并在木条上斜钉一些露头圆钉，用于防止菱苦土层脱落。涂敷模样料后，待胶凝成弹性状态时，可进行修整。当气温在25℃以上时，菱苦土模样可以自然干燥硬化。为了提高菱苦土模样表面质量，可用菱苦土加滑石粉和卤水配制成稀糊状液体，涂刷一遍，待其干燥后，用细砂纸打磨光。