塑料模和菱苦土模的应用禁忌

时间：2023-06-15 理论教育 版权反馈

【摘要】：制备菱苦土模的禁忌1）采用菱苦土模时，其混合料配方中不可不加卤水。因此，它是菱苦土模用混合料中不可或缺的组分。2）混制好的菱苦土混合料必须尽快用完。在室温20～30℃下，通常硬化4h以后，混合料已逐渐变成凝胶体，但此时的菱苦土模尚未建立起足够的强度，不宜对其进行加工或施加外力，否则会使菱苦土模走样。所以，用环氧塑料模取代形状复杂、不便机械加工的金属模及木模，对缩短制造周期、降低成本，具有极为显著的效果。

塑料模和菱苦土模的应用禁忌

（1）制备菱苦土模的禁忌

1）采用菱苦土模时，其混合料配方中不可不加卤水。在2.3.1之1.（1）第2）条目中，对菱苦土模的优越性及所采用骨架结构形式作了介绍，这里再对菱苦土混合料配方及配方中各组分的作用加以阐述。菱苦土模用混合料通常由菱苦土、木屑、卤水、滑石粉等组成，其中卤水在混合料中既可起润湿、调和作用，配好的混合料贴敷于成型的骨架表面后，在化学反应过程中起硬化剂作用。因此，它是菱苦土模用混合料中不可或缺的组分。表2-46是国内几家工厂使用过的配方的综合，分为面料、背料、修饰料和统一料四种类型。面料用于菱苦土模的工作表面，约为其总厚度的20%～30%；背料也称填料，用于菱苦土模工作面的里层，其厚度约为总厚度的70%～80%；修饰料用于修补及圆角处；而统一料是不分面料、背料，全部用一种料，其特点是所用木屑应经过加工成为细的木粉。在表2-46所示配方中，菱苦土是混合料中的主要材料，它是由以碳酸镁（MgCO₃）为主要成分的菱镁矿经800℃焙烧后，破碎、磨细而成。其粒度为200目左右，MgO含量≥80%，最好≥85%。而卤水是卤块（MgCl₂·6H₂ O）加水溶解而成，它与菱苦土的MgO反应凝结硬化：MgO+MgCl₂+H₂ O→2Mg（OH）Cl卤水的浓度在夏季室温高于20℃时，浓度宜为18～22波美度；当冬季室温低于20℃时，宜为22～30波美度。木屑是锯木料时的副产品，细木屑过40号筛，用作面料的填料；粗木屑过20号筛，用作背料的填料。除木屑外，也可将刨床的刨花进行粉碎、过筛后应用。对木屑来说，使用红松的为最好。木屑在混合料中既起填料的作用，也能改善混合料的强韧性和加工性。滑石粉也是配方中的填料，能增加光滑度，也可不用。在制定配方中，除注意各组分的技术规格外，各种组分的加入量也要适量，不可过多或太少。例如菱苦土加入量增多，菱苦土模的强度、硬度增加，但韧性、加工性能变差，也增加菱苦土模的质量；菱苦土的MgO含量多，硬化速度快，强度高；卤水浓度高，也有利增加硬化速度、提高强度，但膨胀系数及裂纹趋向增加，甚至有可能灼伤操作工人皮肤；木屑加入量多，虽然可增加韧性，改善加工性能，但降低强度，也易使菱苦土模表面质量欠佳；水分要适当，过多，虽然混合料强度仍属满意，但恶化其加工性能和表面质量，也加大菱苦土模的膨胀系数及裂纹趋向。

表2-46 菱苦土混合料的配方

注：力学性能值是用制出的100mm×100mm×30mm试块，硬化20天后测定的结果。

2）混制好的菱苦土混合料必须尽快用完。混制菱苦土模用混合料时，一般先将菱苦土、木屑、滑石粉（如果有的话）干混均匀，再加入卤水湿混，卤水加入量以手握混合料能从指缝中挤出浆水为最好。混匀后，混合料应尽快用完，以免其粘度增加（因菱苦土与卤水一接触就开始产生化学反应），影响充填，恶化强度等性能。通常夏季为1h，冬季为2～3h内必须用完。

3）制作菱苦土模时，工作应细致，不可在混合料还未很好硬化前就进行加工或对其施加外力。混合料开始向骨架的木质或铁质基体铺料前，应将菱苦土粉加卤水调成的稀浆，涂刷在木质或铁质基体上，使随后铺填的混合料能与基体牢固粘合。当将背料铺填在栅箅上时，宜施加适当压力，使背料能进入木板条或钢板条的缝隙中；背料铺填的厚度，约为总厚度的70%～80%，并拍平。然后铺填面料，同样拍平并让其略高于边缘，以便用直尺或样板能更细致地进行刮平、修光，然后静置硬化。在室温20～30℃下，通常硬化4h以后，混合料已逐渐变成凝胶体，但此时的菱苦土模尚未建立起足够的强度，不宜对其进行加工或施加外力，否则会使菱苦土模走样。随着硬化时间的延长，铺填的混合料的水分逐渐蒸发，化学反应更加深化，菱苦土模的强度也随之增加，直至成为坚硬的结晶体，此时其表面呈石状的白色，这也是全部硬化的标志。整个硬化时间，夏季需要4～5天，春、秋季为5～6天，冬季为10天左右。硬化完成后，应将模表面的碎木屑及凸出边缘的部分用砂纸磨光。当其尺寸、表面质量合格后，可再喷涂造型、制芯所需的分型剂。

（2）制备塑料模的禁忌

1）在铸造生产用模具中，不可忽视塑料模的应用。塑料模是以环氧树脂塑料为主要原材料的模样，一般叫环氧塑料模，也叫玻璃钢模，它是以环氧树脂为粘结剂，以玻璃纤维及其制品、粉状填料、木质和金属骨架结构件等为增强材料，借助硬化剂的作用，在室温或加热的条件下，使环氧树脂由线型大分子交联起来，变为网络结构的不熔不溶的物质，从而把增强材料牢固地粘结在一起，制成一种复合材料的铸造用模。由于它具有接近金属模的使用质量，又有制作木模那样短的生产周期和较低的成本，所以铸造生产中得到广泛的应用。以下更深入地对这种塑料模的优缺点加以说明。主要优点是：

①强度高，质量轻：环氧塑料模的密度约为1.6g/cm³，但抗拉强度达294～461N/mm²，与做金属模常用的铸铁及铸铝比较如表2-47。它的相对密度只为铸铁的22%左右；为铸铝的54%～60%；但抗拉强度却为灰铸铁的1.5～2.3倍，约为铝合金的2.1～3.3倍。这就是说，环氧塑料模强度良好，质量轻，很适于手工造型、制芯。

②易于成型，制造周期短，成本低：制造环氧塑料模，主要是用一些辅助工具，手工操作，就能制出形状较为复杂的模具，能节省大量机械加工设备。所以，用环氧塑料模取代形状复杂、不便机械加工的金属模及木模，对缩短制造周期、降低成本，具有极为显著的效果。

③尺寸精度高，互换性好：环氧塑料线收缩率低，约为0.05%～0.10%；线膨胀系数也很小，约为5～8×10^-6/℃；导热系数低，仅为金属的1/100～1/1000。所以制成的环氧塑料模尺寸精确，不易变形，维修工作量小。而对金属模来说，在大批量生产条件下，它应有两套以上，以便生产上正在使用的金属模要报废或出现问题时，可随时更新，而不会影响生产的正常进行。因为金属模制造周期长，缺乏备用模，将导致工厂一段时期停产，会造成巨大损失。而且赶制的金属模，在机械加工中也易出现偏差，不易保证互换性。而用环氧塑料模，不论几套模具都可用同一阴模制造，其尺寸精度可保证在0～0.5mm以内，模具间具有良好的互换性。

表2-47 环氧塑料模与金属模常用的灰铸铁等材料的密度、抗拉强度对比

④表面光洁，耐磨性好：环氧塑料模表面光滑、粗糙度值低，造型时不易粘模；模的表面层加有刚玉粉或碳化硅粉，因此耐磨性好，其使用寿命比木模高很多，与铝模近似，用于机器造型，一般可达万次以上。

⑤采用塑料模，可节约木材、铝合金，并且在长期保存中，不需防腐、防潮、防锈和防虫蛀等。

但环氧塑料模也存在一些缺点，主要是：

①耐高温性差，不能用于制造热芯盒法、壳法用模具。

②弹性模量较低：弹性模量是指材料在弹性限度内应力与应变的比值。材料的弹性模量越大，受力时越不易变形。环氧塑料的弹性模量比木材高，但比结构钢小10倍，比铸铝也小，也就是其脆性较大，这样模的尖棱尖角处易损坏。

③制模操作工艺较落后，全靠手工，有的原材料（胺、苯、酮类）毒性较大，必须采取有效的安全防护措施。因此，主要用于制造成批或大量生产的各种模样（芯盒），特别适用于几何形状复杂，难于进行机加工的模样（芯盒）。

2）作为铸造工作者，尤其是有可能自己动手制作环氧塑料模的，不可不知制作塑料模所需要的主要原材料及其作用。制造塑料模用原材料有：

①环氧树脂：起粘结作用，对金属和非金属都有良好的粘附力，常用牌号有6101（E—44）、634（E—42）、618（E—51）。它们是含有环氧基的高分子聚合物，其种类繁多，以双酚A型环氧树脂的产量最大，用途最广。对环氧树脂来说，应注意其环氧值，也就是100g环氧树脂中含有的环氧基的物质的量，即

环氧值=[（每个分子含环氧基的个数）/（环氧树脂相对分子质量）]×100如果单分子环氧树脂相对分子质量为340，每个分子含两个环氧基，则环氧值=[2/340]×100≈0.59。环氧值是鉴定环氧树脂质量的主要技术指标，是计算硬化剂用量的唯一数据。

②硬化剂：环氧树脂本身不会硬化，必须加硬化剂才能硬化。硬化剂种类繁多，国外有数千种，我国也研制出多种新型低毒硬化剂，其中，有的硬化剂分子参与环氧树脂的交联反应；有的硬化剂则只促进环氧树脂本身的交联反应，而不参与环氧树脂的交联。目前采用的硬化剂主要还是胺类硬化剂，是参与交联的伯胺和仲胺，常用的是乙二胺（NH₂C₂H₄NH₂）、β—羟乙基乙二胺（NH₂C₂H₄NHC₂H₄OH）。其中，乙二胺别名1，2—二氨基乙烷，为无色碱性液体，有氨臭，有毒，易燃，挥发性强，硬化速度快，使用期短，但操作方便，可室温硬化，也可加温硬化；β—羟乙基乙二胺属改性的胺类，其毒性比乙二胺小六倍，硬化后塑料的抗拉强度、冲击强度较高，但粘度较大，凝胶时间短，易吸潮。它们的用量，可按下式计算：

G=（M/H_n）×E

式中 G——每100g环氧树脂所需硬化剂胺的克数；

M——所采用硬化剂胺的相对分子质量；

H_n——所采用硬化剂每一个分子中胺基上活泼氢的总数；

E——环氧树脂的环氧值。

以乙二胺为例，如果采用6101环氧树脂，其环氧值为0.44，乙二胺的相对分子质量为60.1，含四个活泼氢，代入上式，则乙二胺用量=（60.1/4）×0.44=6.6g，即100g6101环氧树脂需加入6.6g乙二胺硬化剂；如果采用β—羟乙基乙二胺，其相对分子质量为104.15，含三个活泼氢采用的6101环氧树脂的环氧值为0.42，则β—羟乙基乙二胺用量=（104.15/3）×0.42=14.58g，也即100g6101环氧树脂，需加入β—羟乙基乙二胺14.58g。但实际硬化剂用量常比计算值要高10%左右。

③增塑剂：只有环氧树脂和硬化剂，则粘度高，不易操作，使用时间短，性脆、易裂。加入增塑剂可提高硬化后塑料的韧性，减少脆性，并降低硬化速度。由于增塑剂粘度小，兼有稀释剂作用，可增加流动性，便于制模操作。但加入量过多，会降低强度。常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯[简称DBP，其结构式为C₆H₄（CO₂C₄H₉）2]、邻苯二甲酸二辛酯[简称DOP，其结构式为C₆H₄（CO₂C₈H₁₇）2]等，也有采用活性增韧剂的，例如采用相对分子质量低的聚酰胺树脂、丁腈橡胶及聚酯树脂等，其中聚酰胺树脂是由二聚或三聚的植物油不饱和脂肪酸与芳香族或脂环族的多元胺缩聚而成，既能作环氧树脂的增韧剂，又能作硬化剂，其加入量：当聚酰胺的胺值为200时，一般用量为树脂质量的80%左右；当胺值为300时，用量为45%左右。采用聚酰胺时，如加热150℃进行硬化，只需30min；65℃时，需3h；大件可常温硬化。

④稀释剂：用以降低树脂的粘度，提高其流动性、浸润性，便于操作。常用的有非活性稀释剂和活性稀释剂，前者不含活性基团，不参加硬化反应，仅与环氧树脂机械混合，例如采用的丙酮、无水乙醇、环己酮、二甲苯、香焦水等，其用量占树脂质量的10%～20%。加入量过多，会显著影响塑料的强度，降低耐热性，并使膨胀系数增加；后者，也就是活性稀释剂，含活性基团，参加树脂硬化反应，采用的有环氧丙烷丁基醚、环氧氯丙烷、环氧丙烷苯基醚、乙二醇二缩水甘油醚等，其用量占树脂质量的5%～20%。采用活性稀释剂时，应相应增加硬化剂用量，其增加量按环氧基每摩尔消耗1摩尔硬化剂计算（与环氧树脂需用硬化剂量计算方法相同）。

⑤填料：主要是改善塑料的性能，节约环氧树脂用量，降低成本。所采用填料既有无机物，也有有机物，既有金属，也有非金属。其中，为了改善塑料的性能而采用的粉状填料见表2-48。采用的粉状填料的粒度要细，应不含油脂和结晶水，必须是中性或弱碱性，与环氧树脂的硬化剂及其他辅料不发生化学反应，加入量也不能太多。为了改善塑料的性能而采用有纤维状填料，常用的为玻璃纤维制品，主要有玻璃纤维纱和玻璃纤维布，它们是环氧塑料模的一种重要增强材料。应注意的是：

a.玻璃纤维在拉丝、纺织加工工艺中，为了集束、润滑、清除静电等，常涂一层纺织型浸润剂，其组分多为蜡类物质，它极大地妨碍玻璃纤维纱及玻璃纤维布与树脂之间的粘结强度，严重地影响环氧塑料模的性能。因此，必须对玻璃纤维纱及玻璃纤维布进行表面化学处理后才能应用。常用的表面化学处理剂见表2-49。不过，目前用户可不必自己处理，只需采购时向生产厂提出要求即可。

b.玻璃纤维的耐磨性、耐曲折性及耐扭曲性均较差，这是一很大缺点。

⑥其他常用辅助材料：

表2-48 粉状填料的选择

表2-49 常用表面化学处理剂

a.发泡剂：配制环氧泡沫塑料时，应加入能起发泡作用的发泡剂。常用发泡剂有碳酸铵（NH₄）₂CO₃和偶氮二异丁腈C₈H₁₂N₄。采用碳酸铵时，要求其NH₃含量应不小于30%。它不稳定，常渐渐地分解成碳酸氢铵NH₄HCO₃并放出氨气，其反应式如下：

（NH₄）2CO₃→NH₄HCO₃+NH₃↑

碳酸氢铵遇热，约在60℃分解为氨、二氧化碳和水：

NH₄HCO₃→H₂O+CO₂↑+NH₃↑

市上所售碳酸铵，实际上常是碳酸铵和碳酸氢铵的混合物。

b.稳定剂：配制环氧泡沫塑料时，为使发泡剂缓慢分解出气体，以形成细小的气泡，即形成细小均匀分散的蜂窝状塑料，提高制品强度，需采用稳定剂。常用稳定剂有对苯二酚（也叫氢醌C₆H₆O₂）和醌氢醌（对一苯醌C₆H₄O₂与对苯二酚的分子化合物）。

c.着色剂：为使表面层塑料和分型剂（脱模剂）在刷（或喷）涂时，避免漏涂，一般均在分型剂和表面层塑料中加入适量不与硬化剂起反应的染料或填料。常用的染料有：甲基橙——橙色、甲基红——红色、太青绿——绿色、太青蓝——蓝色；常用的有色填料有：氧化镁粉——玉色、金刚砂粉——淡绿色或浅褐色、银粉——银灰色、铜粉——古铜色、氧化钛粉——白色。

d.清洗剂：为除去模具表面油污、分型剂，以及清洗操作工具、容器等，常用甲苯、酒精、丙酮等作清洗剂。

e.封闭剂：为使母模、阴模及塑料模等表面光洁，应采用封闭剂对它们表面上的微孔进行封孔处理。常用的封闭剂有：漆片（虫胶）、调合漆、过氯乙烯清漆、硝基喷漆及汽车蜡等。

f.分型剂：在制阴模或塑料模前，必须在母模或阴模工作表面涂分型剂，以便在硬化后容易脱模，并使制出的模具表面光洁，尺寸精确，提高母模及阴模使用寿命。因此，合理选择制塑料模工艺过程中用的分型剂极为重要。常用的有溶液型和油蜡型两种，见表2-50。

表2-50 常用分型剂的配方及用途

（续）

3）进行塑料模结构设计时，不可不论模样大小及使用特点而只采用一种结构形式。根据模样大小和使用特点，一般塑料模不是一种结构形式，而是可设计成三种结构形式：薄壳框架结构模样、实体结构模样和复合塑料模样；也可区分为全塑结构和塑-金结构。这样做的目的，是为适应不同的要求，作到以最少的投入，争取取得最大效益。其中，全塑结构可分为薄壳式、薄壳填充式、实体填充式、实体浇注式和夹心式，分别如图2-202的a～e所示。图中，2-202a和b这两种薄壳结构塑料模，其表面层指塑料模的表面层，厚度只1～1.5mm；层叠层也叫增强层，是涂一层环氧塑料胶液贴一层玻璃布，重复贴着若干层至一定厚度。在全塑结构中，根据模样的大小，层叠层的厚度为5～10mm；填充层是指在环氧塑料胶液中加有一定填料（如石英砂、锯末粉等），使在层叠层基础上填充至一定厚度，以增加模样强度。这两种薄壳式全塑结构，其强度较低，但很轻，便于手工操作；图2-202c和d所示为实体结构塑料模，其中2-202d图中的浇注层，是指由环氧塑料胶液加入一定量的填料后，直接浇注成型的塑料层。由于图2-202c和d所示均为实体模，强度虽然高，但较重；而图2-202e所示带有木质夹心结构，其浇注层的厚度，视模样的大小为5～16mm。这种结构，既可节省塑料，也较轻，强度也高。这几种全塑结构形式（只一种带有木质夹心），既适用于中、小批量生产小型铸件采用手工操作的模样及芯盒，也可用于成批、大量生产中、小铸件机器造型用装配模板。而塑-金结构则分为金属骨架、金属胎、局部镶嵌金属及金属表面喷镀等几种形式，分别如图2-203～206所示。在图2-203所示的具有金属骨架的塑-金结构中，既有填充式，也有泡沫塑料式，还有浇注式和带木质夹心的。图中有覆盖层，是指在环氧塑料胶液中加有可机械加工的填料，用于模样背面的填充，以便硬化后可将其加工成一平面。这几种结构的强度均高，但实体的较重，空心的较轻，采用泡沫塑料的也较轻，用木质夹心的，还可节省塑料。此类结构适用于成批、大量生产中、大型铸件的模样或装配式模板的制造，既可用于手工也可用于机器造型。而图2-204所示则使用有金属胎，其层叠层厚度可降为1～3mm，浇注层厚度也只5～7mm。为此，金属内胎应基本与模样随形。此种塑-金结构适用于制作形状复杂、高度较高、要求也较高的中、大件模具（模样内腔呈凹入式）或芯盒，可用于机器造型大批量生产。图2-205所示结构是为提高塑料模局部的强度、耐磨性，防止其损坏而采用的局部镶嵌金属的作法。适用于模样或芯盒局部凸出、易磨损、易碰坏的搭子、肋及尖棱尖角等处，有的则是为了满足某些塑料模安装在金属模板上的需求，准备的金属镶嵌件，以便安装时在镶嵌件上攻螺纹孔和钻定位销孔。而图2-206所示结构则是在塑料模表面喷镀厚度1～1.5mm金属，用以提高表面耐磨性、韧性以及使表面光洁，但必须有一套喷镀金属的设备，而且工艺较复杂，成本较高。适用于大批生产中、小型形状简单的筒类、板类及箱体类铸件模样，而不能用于窄而凹深形状的模具。

图2-202 全塑结构环氧塑料模的几种典型结构形式示意图

1—表面层 2—层叠层 3—填充层 4—加强肋 5—浇注层 6—木质夹心 7—覆盖层

图2-203 采用金属骨架结构的环氧塑料模的几种典型结构形式示意图

1—表面层 2—层叠层 3—金属骨架 4—填充层 5—覆盖层 6—泡沫塑料 7—浇注层

4）当拟自行设计制造环氧塑料模时，不可忽视其制造工艺流程。当有产品图、铸件图以后，如果决定采用环氧塑料模，通常可按下述制作工艺流程进行制作：塑料模样设计→制造母模→制造阴模→层敷或浇注塑料模样→硬化、起模、修整→装配塑料模→检验和进行生产验证→得到合格铸件。另外，在准备制作塑料模的同时，还需准备必要的金属和木质辅具，包括金属镶嵌件、金属骨架、金属胎、木质夹心、起模装置等。工艺流程中所指母模，是环氧塑料模的原始模样，可为木模、石膏模等，其形状和尺寸与环氧塑料模完全相同，阴模和塑料模的精度和表面粗糙度，主要取决于母模。因为阴模是由母模翻制的，用它直接制造环氧塑料模，故它的尺寸与环氧塑料模相同，而形状（凹凸）恰相反。阴模的类型、特点及适用条件，见表2-51。

图2-204 采用金属胎结构的环氧塑料模的典型结构形式示意图

1—表面层 2—层叠层 3—浇注层 4—金属内胎

图2-205 局部镶嵌金属的环氧塑料模的几种典型结构形式示意图

图2-206 表面喷镀金属的环氧塑料模结构形式示意图

1—金属喷镀层 2—层叠层 3—填充层

表2-51 阴模的类型、特点及适用条件

5）为较顺利配制出环氧塑料模各层所采用的塑料，不可忽视借鉴已在生产中使用过的部分配方及配制工艺。表2-52～54为环氧塑料模各层塑料常用配比，可供参考。

2-52 氧塑料模表面层、层叠层用塑料的常用配比（按质量）

注：1.25%丁腈橡胶液的配制是：将丁腈橡胶切成碎片，溶于丙酮溶剂中，使其浓度为25%，放入密封的容器内，并应经常搅拌，待丁腈橡胶溶胀后，倒去上部的混浊液体，再加入新的丙酮，继续浸泡，使胶液粘度与环氧树脂粘度相似时即可应用。

2.填料粒度：刚玉粉、碳化硅、硅石粉、玻璃粉、滑石粉的粒度均为320目，相当于粒径0.045mm；铁粉200目，相当于粒径0.071mm。

3.表面层要求耐磨，所用耐磨填料宜根据具体情况选定。

4.层叠层所示第一个配方作粘胶用；第2～3个配方作层敷料。

表2-53 环氧塑料模浇注层、泡沫塑料层、填充层、覆盖层用塑料的常用配比（按质量）

（续）

注：1.环氧树脂为6101。

2.填料粒度：刚玉粉、硅石粉、玻璃粉、滑石粉的粒度均为320目，相当于粒径0.045mm；铁粉80目，相当于粒径0.180mm；硅砂70/140或50/100；玻璃毛0.5～1mm。

3.泡沫塑料为浇注料，其组分中还应加增塑剂亚邻酸三苯酯5%，稳定剂对苯二酚0.2%～0.5%。

表2-54 环氧塑料模填充尖角凹陷处及修补料用塑料的常用配比（按质量）

其配制工艺，对泡沫塑料以外的各层塑料来说为：

①将容器清洗洁净（无水、无油），干燥。

②将环氧树脂预热至40～50℃或加入适量稀释剂。

③将增塑剂例如邻苯二甲酸二丁酯在水浴上预热至80～85℃，以排除其挥发物，然后加入环氧树脂中，搅拌均匀。

④将经过加热处理并过筛的填料（非金属常加热至200～250℃、保温2～4h，以除去水分及有机物，并过筛去除杂质，密封存放或及时应用；金属填料则在100～120℃、保温2～4h，清除水分及油脂，并过筛）加入，沿一个方向充分搅拌均匀，以防夹入气体，再放入80～90℃烘箱中脱气2～4h（或静置1～2天），用时再加硬化剂。(www.daowen.com)

⑤加硬化剂时，先将塑料搅匀，如为乙二胺，塑料温度应低于35℃才加入，如果为β—羟乙基乙二胺，塑料温度应低于45℃时才加入，并充分搅拌均匀。

⑥配制好的塑料，如果硬化剂为乙二胺，应在20min内用完；如果是β—羟乙基乙二胺，应在30min内用完。因此，配环氧塑料时，宜先配成中间料（即不加硬化剂的料），随用随加硬化剂，以免配多了，用不完即发粘而浪费。

对泡沫塑料，其配制工艺为：

①将环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、亚邻酸三苯酯和填料混和后，在50℃下干燥除气1h。

②加热至70℃，加入发泡剂（碳酸铵或偶氮二异丁腈）和稀释剂，搅拌均匀。

③降温至60℃，加入对苯二酚（稳定剂）和乙二胺及填料。

④边搅拌，边浇注，在1min内用完。

6）配制的层叠层塑料其粘度不宜过高。层叠层塑料简称胶液，其粘度以0.5～1Pa·s为宜，不宜过高。过高，既不易涂刷，也不易浸润玻璃布。为此，常用加稀释剂和加温的方法控制其粘度。

7）为顺利制造出环氧塑料模，以制作薄壳式塑料模工艺过程为例，指明既不可在阴模上漏涂分型剂；也不可在涂表面层塑料时造成局部堆积；涂层叠层塑料时还不能往复涂刷。制造塑料模时，以制造薄壳式塑料模工艺过程为例，应该是：

①将阴模修补完整，并用丙酮或甲苯溶剂清洗干净。

②涂分型剂：自上而下向阴模工作表面刷涂或喷涂分型剂，涂2～3层。涂的分型剂应均匀光滑，不可有纹路（否则会使制出的塑料模表面粗糙），更不可漏涂。如果漏涂，则由于阴模工作表面局部缺乏分型剂，表面层塑料与阴模之间将牢固粘着，造成脱模困难，有可能使阴模或制造的塑料模遭受破坏，因此，决不可漏涂。

③当分型剂干透后，可涂表面层塑料。涂时，要自上而下，先涂形状复杂处，后涂简单处。涂层厚度为1～1.5mm（见图2-207a）。对形状复杂、“死角”、凹陷处，应先刷一薄层，再刷至所要求的厚度。涂层应均匀、无气泡，防止局部堆积。为什么要避免局部堆积呢？这是因为环氧塑料的弹性模量低，脆性大，局部过厚，该处性脆，易损坏。当涂刷的表面层塑料达半硬化，即用手摸软而不粘时，可进行下一工序。

④在尖角、凹陷处，填充短切纤维塑料，沟槽处可填充玻璃纤维粗纱或预埋钢丝。

⑤贴玻璃布：在半硬化的表面层先刷一层胶液（层叠层塑料）后贴玻璃布，然后每刷一层，贴一层玻璃布，贴至要求厚度（根据模样大小和要求一般为4～10mm）为止（见图2-207b）。需指出的是：

a.第1、第2层，贴0.1或0.2mm厚的玻璃布，第3层以后贴0.3～0.5mm的玻璃布。

b.玻璃布接头处应搭接，层间接头不宜重叠。

c.涂胶液时，不能往复涂刷，应采用点刷，否则涂刷上层牵动下层玻璃布，不易消除气泡和皱褶。

d.排除气泡时，应从玻璃布的一端向另一端排除，或从中间向两侧排除，以免牵动下层玻璃布而导致其皱褶。

e.胶液用量不宜过多，以能渗透玻璃布即可。

f.需放加强肋及金属镶嵌件的，应在使用前用清洗剂除去其表面上的油污，并应在层贴玻璃布2～3层时开始放置。加强肋、金属镶嵌件与玻璃布之间间隙均用短切纤维塑料填实，再层贴玻璃布至要求厚度。

⑥硬化起模：薄壳式塑料模为小型模具，其在室温硬化时间一般为24～36h；如果温度为50～60℃，只需6～10h。硬化后，沿阴模基面铣平，即可起模。

⑦将起出的塑料模（见图2-207c）用清洗剂清洗分型剂、修补模表面可能存在的缺陷、砂光、喷漆、检查合格后备用。

图2-207 制造薄壳式环氧塑料模的典型工艺过程示意图

1—分型剂 2—表面层 3—短切纤维塑料 4—层叠层 5—加强肋 6—金属镶嵌件 7—薄壳式环氧塑料模

8）制作环氧树脂全塑结构填充式模样时，每次填充的塑料不宜过厚。制作环氧树脂全塑结构填充式模样的工艺过程如图2-208所示。它是在薄壳式模样制造的基础上加填充层塑料，可分为空心填充和实体（实心）填充。填充时，应在所制薄壳式模样表面玻璃布层呈半硬化时填入并捣实，要防止玻璃布产生位移。每次填充的塑料一般以30mm左右为宜，不宜过厚，因为一次填充填充料过多时，会因反应发热而变形。如需填充较多的填充料，可分次填充，即待前一次填充料发热高峰过后再填下一次料，或采取预埋木块等。当为实体模时，最后，在上平面填3～5mm的覆盖层塑料。这类塑料模多适用小件，其常温硬化时间一般为24～36h。硬化后，将其加工成与阴模面平齐，即可起模。

9）用封闭式浇注法制作全塑结构环氧塑料模时，不可无出气孔排气。全塑结构浇注式模样的制造，也是在薄壳式模样的基础上浇入浇注塑料或泡沫塑料制成的。浇注工艺过程如图2-209所示，可分为敞开式浇注和封闭式浇注。其中，敞开式浇注是用浇注塑料浇满薄壳式结构模样的空腔（见图2-209c），用刮板沿阴模基面刮平，或者硬化后加工成与阴模基面相平。而封闭式浇注除必须设置浇注系统外，出气孔也决不能少（见图2-209d和e）。因为不论是加盖板的单阴模浇注（见图2-209d），还是由上、下阴模组成的双阴模浇注（见图2-209e），如果在盖板及上阴模只开设有浇注系统而无出气孔，或出气孔太小、少，则浇入空腔的环氧塑料将无法将空腔内的气体赶走，必然使内腔无法浇满，塑料内将卷入大量气体，甚至产生喷溅，因此必须设置出气孔。而且开设出气孔时，如果无其他排气通道，出气孔的总截面积不能小于浇注系统最小截面积。

图2-208 制造全塑结构填充式环氧塑料模的工艺过程示意图

1—分型剂 2—表面层 3—短切纤维塑料 4—层叠层 5—填充层 6—覆盖层 7—金属镶嵌件

图2-209 全塑结构浇注式环氧塑料模的工艺过程示意图

1—分型剂 2—表面层 3—短切纤维塑料 4—金属镶嵌件 5—层叠层 6—盖板 7—出气孔 8—浇注系统

10）制作环氧塑料模，尤其是制作大、中件的环氧塑料模时，不可忽视起模装置。为使制作的环氧塑料模顺利起模，对某些模样，尤其是大、中件环氧塑料模的脱模应有起模装置。常用的起模装置有：

①顶杆起模装置：由顶杆1和垫块2组成，如图2-210所示。起模时缓慢锤击顶杆1，顶动垫块2，使模样4与阴模3脱开即可起模。适于小型模具的起模。

②螺栓起模装置：图2-211a所示为顶模，即旋转螺栓1，顶动垫块3，从而使模样5与阴模4脱开；图2-211b所示为螺栓导套起模装置，用法同螺栓顶模。根据模具大小d可取M12、M16、M20、M24。这类起模装置用于中、大型模样起模。

③气压起模装置：如图2-212所示，它是将起模垫块2、气嘴1埋于阴模3内，其数量视模样大小而异，可取3～6个，而气嘴与胶皮管相连接。当起模时，缓慢通入0.2～0.4MPa压力的压缩空气，由气压顶起模样4，便达到起模目的。通常气压起模法与螺栓起模法同时应用。对大型模样来说，这比单用螺栓起模法效果要好得多。应注意的是，起模的垫块（见图2-211、212）的A处应与母模随形，因为它要成为阴模的一部分，用来制出环氧塑料模。

图2-210 顶杆起模装置示意图

1—起模顶杆 2—垫块 3—阴模 4—母模或模样

图2-211螺栓螺母和螺栓导套起模装置示意图

1—螺栓 2—螺母 3—垫块 4—阴模 5—母模或模样 6—导套 7—销块

图2-212 气压起模装置示意图

1—气嘴 2—垫块 3—阴模 4—母模或模样

11）环氧塑料模板有整铸式和装配式，制造整铸式模板时，为适应不同大小铸件及造型设备和生产批量的要求，不可只采用一种单一结构。环氧塑料模板与普通金属模板一样，有双面模板、单面模板之分。双面模板的上、下模样在同一块模底板的两面，适用于采用脱箱造型成批大量生产小件；单面模板的上、下模样分别在两块模底板上，由上、下模板配成一套模板，广泛用于各种生产条件下批量生产大、中、小件。而这类环氧塑料模板的制造也与普通金属模板一样，有整铸式和装配式，整铸式模板的模样和模底板铸成一整体；而装配式模板的模样和模底板则为分别制造，然后装配在一起。可装配成可拆的或固定的。对环氧塑料整铸式模板来说，可制成全塑模板，也可制成金属板框、金属外框-环氧塑料模板，以适应不同大小铸件及造型设备和生产批量的要求，而不是只采用一种结构。图2-213所示为整铸式全塑模板的制造示意图，其制造工艺过程为：

图2-213 整铸式全塑双面模板制造示意图

1—上模板阴模 2—下模板阴模 3—木质垫 4—金属镶嵌件 5—定位销

①将上、下模板阴模1、2分别喷涂或刷分型剂2～3层。

②对上、下模板阴模分别涂表面层塑料，其厚度为1～1.5mm，当硬化呈半干状态后进行下一工序。

③尖角、凹陷处填充短切纤维。

④层贴玻璃布4～6层。

⑤在下模板阴模2上放木质垫3，围成模板外轮廓尺寸。为减轻模板与砂箱间的磨损，可放金属镶嵌件4。将上、下模板阴模沿定位销5合模并夹紧，转90°，使木质垫开口朝上。

⑥浇注塑料。

⑦常温硬化24h。

⑧起模、清洗、修补缺陷处、砂光、涂封闭剂、检查合格，备用。

这种环氧全塑模板轻巧、操作方便、制造简单，适用于平面、凹凸面分型的小件用单、双面模板。而金属板框、金属外框-环氧塑料模板的制造工艺，除仍应采用上述全塑模板的一些制造工艺，不拟赘述以外，其中金属板框-塑料模板制造示意图如图2-214所示，分为立浇和平浇。采用立浇制作时（见图2-214a），将上、下模板阴模2和3及铸铝模板框1沿定位销5合模并用紧固螺钉4夹紧，倒转90°使浇注系统朝上，以便浇注塑料。用平浇制作时（见图2-214b），将上、下模板阴模2、3和铸铝模板框1沿定位销5合模并夹紧，然后浇注塑料。制造这种模板必须先铸造、加工好铝模板框。而金属外框-环氧塑料模板的制造示意图如图2-215所示。其中，2-215a为上、下模板阴模组合时的示意图，这种模板常为单面模板。以制造下模板为例（示意图见图2-215b），在下模板阴模1进行必要的制塑料模操作，且贴好层贴玻璃布后，可沿定位销3将金属下模板外框4与下阴模合模，再浇注塑料或填充塑料，从而制成实心下模板（见图2-215c）或夹心下模板（见图2-215d）。这种模板强度高、制造方法简单、制造周期短、成本较低，适于机械化或半机械化成批大量生产平面分型或曲面分型的中、大型铸件用单面模板。

图2-214 金属板框-环氧塑料双面模板制造示意图

1—铸铝模板框 2—下模板阴模 3—上模板阴模 4—紧固螺钉 5—定位销 6—浇注塑料

12）环氧塑料模采用装配式模板时，不可忽视模底板的制造工艺及模样与模底板的可能装配及定位形式。环氧塑料装配式模板的模样及模底板都是分别制造，然后装配在一起，构成完整模板。模样可由一个阴模中制造一个或多个；模底板可为金属模底板、金属框（板框或外框）-塑料模底板及木质模底板。具有制造较方便、缩短周期、降低成本等特点。图2-216所示为金属模板框-塑料模底板的制造示意图，其中图2-216a所示为平面模底板；图2-216b所示为凹凸面模底板。制造平面模底板时，只需在平板1上涂分型剂2～3层，就可将金属模板框2放于平板1上，然后按顺序刷表面层塑料、层贴玻璃布4～5层后，就可填充塑料并刮平，待常温硬化10～15h，即可脱模。制造凹凸模板时（见图2-216b），则为①将凸板4固定在平板1上；②在平板1及凸板4工作表面涂分型剂2～3层；③放金属模板框2及凹板5并以定位销6定位，以及在凹板5与塑料接触处涂分型剂；④层贴玻璃布4～5层；⑤填充塑料，刮平；⑥常温硬化10～15h，就可起模。这两种模底板的结构简单、制造方便、质量轻，适于小件采用单、双面模板成批大量生产。图2-217所示为适于中、大型单面模板的金属外框-塑料模底板的制造示意图。它结构简单，制造方便，强度也较高，是在涂有分型剂2～3层的平板1上放金属外框2；随之涂表面层塑料、层贴玻璃布4～5层、填充塑料20mm左右、常温硬化15～20h即可起模。而木质模底板的结构示意图如图2-218所示，可用普通木模加工方法制造，这种模底板的制造简单、成本低、周期短，但易变形。而金属模底板则常需要先用铸铝、铸铁制成铸件，并进行热处理以消除应力，然后进行机械加工。其强度高、制造周期长、造型过程中分型面被磨损，仍可再加工成平面继续使用，但成本高，适用于平面分型的大、中、小件生产。模板装配时，环氧塑料模在模板上的定位常采用定位销。有在模样与模底板直接钻孔，用定位销定位，如图2-219所示，这可用于小件单、双面模板；有利用塑料模的木质夹心，固定定位销或定位销孔板，如图2-220所示，这适用于具有木质夹心的单面小件模板；更多的是利用塑料模预埋的金属镶嵌件、金属内胎、金属骨架和金属外胎与模底板配钻定位销孔，用定位销定位，分别如图2-221所示，其中图2-221a所示适用于中、小件模板，图2-221b～d所示适用于中、大件模板。模样的定位一般用两个定位销，它应尽可能对称布置，应放在模样最大距离、最低高度和靠近紧固螺钉的位置；为使模样与模底板装拆方便，宜将定位销与较高模样用过盈配合（H7/U6），与模底板用间隙配合（H7/e6或H9/f9）；或将定位销与较低模样用间

图2-215 金属外框-环氧塑料模板制造示意图

1—下模板阴模 2—上模板阴模 3—定位销 4—下模板金属外框 5—木质夹心

图2-216 金属模板框-塑料模底板的制造示意图

1—平板 2—金属模板框 3—塑料 4—凸板 5—凹板 6—定位销

隙配合（H7/e8或H9/f9），与模底板用过盈配合（H7/U7）。表2-55为定位销孔及定位销的尺寸，材质为45钢，应热处理，硬度HRC40～45。装配式模板的模样在模底板上的紧固，则采用螺钉或螺栓，图2-222所示是利用沉头螺钉，这适用于薄板类和小件用塑料模在单、双面模底板上的紧固；图2-223所示则是利用螺栓将模样紧固在模底板上，其中图2-223a所示用于小件单面模板；图2-223b所示用于模样较高的单面模板；图2-223c～d所示用于中、大型单面模板。