尽管我们觉得将水泥和混凝土用于塑料成型金属模具这一构思有点过于异想天开。但它们已经在一些事例中作为型板等的一部分来使用了。特别是混凝土,其压缩强度高,对于桥梁和大厦来说是不可或缺的材料。若能利用压缩强度高这一点,那么从道理上来说,也可用于型板。但也并非可用于一切金属模具。对于其适用,需要进行切实的概念设计。
那么,希望能了解一下平时我们很少能接触到的水泥和混凝土的基础知识。
水泥(cement)是以粘土质的原料(SiO2,Al2O3,Fe2O3等)和石灰质原(CaO等)为微粉末,并将它们混合,然后在1,400~1,500℃的高温下焚烧,由此制成名为水泥熟料(clinker)的物质。而且,是在这些熟料中加入3%左右的石膏,并将其制成微粉后所形成的物质。这些物质被称为硅酸盐水泥(Portland cement)。
硅酸盐水泥由以下4种矿物组成。
(1) | 硅酸三钙 | 3CaO・SiO2 |
(2) | 硅酸二钙 | 2CaO・SiO2 |
(3) | 铝酸三钙 | 3CaO・Al2O3 |
(4) | 铁铝酸四钙 | 4CaO・Al2O3・Fe2O3 |
还有,人们将在水泥中加入沙子、砂石(骨料)后所形成的物质称为混凝土(concrete)。混凝土在用于骨料的砂石和钢筋的作用下,可提高其强度。混凝土的固化一般需数天时间,受固化时的气温和湿度影响,强度会出现很大变化。可以说,保持住直至固化为止的环境是一个大的技术要点。在此,在硅酸盐水泥中加水(H2O)后,就会出现令人惊讶的化学变化。这种现象被称为水合。在水合作用下,成分会凝固,从而失去流动性,并得到固化。而且硬度还不断上升。(1)~(4)的成分各自在水合时间上存在有差别。可根据这些成分的调配比例来调整固化时间和硬度。
作为被用于金属模具的示例,有以下对象。
(1)活动侧型板
(2)固定侧型板
(3)支撑块
(4)型腔的芯材
参考文献:门间改三,大学基础机械材料,实教出版(株) (Jikkyo Shuppan Co., Ltd.)