预热阶段是一项基本安全规程，而不仅仅是一个程序步骤。 使用箱式高温炉将超高性能混凝土 (UHPC) 模具加热到 300°C，对于使材料能够与熔融金属进行交互至关重要。此过程直接降低了结构故障的风险，并确保了铸造设备的寿命。
核心要点：预热 UHPC 模具具有两项关键功能：消除自由水以防止危险的蒸汽压力爆炸，并最大限度地减小模具与金属之间的温差以减少热冲击，从而延长模具的使用寿命。
除湿的物理学
消除自由水
混凝土在其多孔结构中自然会保留水分，称为自由水。如果在铸造过程中存在这种水分，熔融金属的引入会导致其瞬间汽化成蒸汽。
防止爆炸性压力
由于蒸汽的体积远大于液态水，这种相变会产生巨大的内部压力。如果不预热以去除水分，压力可能导致模具爆炸或危险地剥落。
箱式炉的作用
使用箱式炉可确保加热环境受控且一致。这使得整个模具能够均匀地达到 300°C 的目标温度，确保内部的孔隙中没有残留水分。
热力学管理
减小温差
室温模具与熔融金属之间存在巨大的温差。预热模具可以缩小这种差距，显著减小材料接触时经历的“热冲击”。
降低热应力
突然的温度变化会导致快速膨胀，从而在混凝土中产生应力裂缝。通过预热，材料已经处于膨胀状态，能够以较小的结构应力容纳熔融金属。
延长使用寿命
最大限度地减小热冲击的作用不仅仅是防止立即失效。通过减少 UHPC 材料上的累积应力循环，模具的整体使用寿命得到显著延长，从而为设备提供更好的投资回报。
关键风险和陷阱
欠加热的危险
如果模具未加热到完整的 300°C，自由水可能会残留在微孔中。即使少量残留水分也足以产生蒸汽压力，从而损坏模具表面或危及安全。
热冲击脆弱性
跳过或缩短预热周期会使模具容易受到极端温差的影响。这种疏忽几乎不可避免地会导致过早开裂，并大大减少模具能够生产的成功铸件数量。
为您的工艺做出正确选择
为了最大限度地提高铸造操作的安全性和效率，请考虑以下优先事项：
- 如果您的主要关注点是安全：确保每个模具都达到均匀的 300°C，以完全消除自由水并防止蒸汽引起的爆炸。
- 如果您的主要关注点是设备寿命：严格遵守预热规程，以最大限度地减少热冲击应力并防止过早开裂。
适当的热准备是保护您的人员和工具资产的最有效方法。
摘要表：
| 关键预热因素 | 目的 | 由此带来的好处 |
|---|---|---|
| 自由水去除 | 消除多孔结构中的水分 | 防止蒸汽压力爆炸 |
| 温差减小 | 缩小模具与熔融金属之间的差距 | 最大限度地减少热冲击和开裂 |
| 目标温度 | 通过箱式炉均匀加热至 300°C | 确保没有残留的水分 |
| 应力管理 | 适应材料膨胀 | 显著延长模具使用寿命 |
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参考文献
- Janna Link, Bernhard Middendorf. An Initial Study of Ultra High Performance Concrete as Reusable Mold Material for Aluminum Casting. DOI: 10.3390/ma18010153
本文还参考了以下技术资料 Kintek Furnace 知识库 .
