新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用
新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用
摘要：本文对目前国内铸钢件用造型制芯工艺及材料进行了具体的论述，对各种工艺的优缺点进行了分析，以为酯硬化水玻璃自硬砂工艺是铸钢件生产中最为合适的工艺，我单位在原酯硬化工艺的基础上，对水玻璃砂粘结剂体系进行活化改性架接，成功地研制出新型水玻璃自硬砂工艺及材料。通过对新工艺的工艺性能试验、经济技术分析，以及多个生产应用厂家的生产应用表明，新型水玻璃自硬砂工艺具有水玻璃加进量低(≤3%)，型砂强度高，(抗拉0.5-1.4Mpa),型砂硬透性好，硬化速度可调，型砂溃散性好，旧砂易于干法再生回用，回用率≥80%，生产本钱低，无毒无污染，浇注出的铸伯无裂纹及气孔缺陷，铸件质量和尺寸精度可与呋喃树脂砂工艺相媲美。因此，该工艺是一种先进可靠的工艺，预计会在国内铸造行业推广应用，将会取得明显的经济及社会效益。
前言
造型制芯工艺在铸件生产过程中占有十分重要的地位，它直接影响铸件的质量，生产本钱，生产效率及环境污染。随着机械产业的发展，对外经济贸易的扩大，以及环境污染、能源紧张、材料涨价等题目的日益严重，对铸造生产和铸件质量提出了更高的要求，尤其是跨进二十一世纪的今天。
为了适应二十一世纪绿色、集约化铸造的需要，符合可持续发展战略，新一代造型制芯工艺必须满足下述几个方面的要求：
1.生产的铸件质量好，铸造缺陷少。
2.劳动条件好，对生态环境污染少。
3.最大限度地利用自然资源，节省能源。
4.生产本钱低，生产效率高。
我单位开发的新型水玻璃自硬砂工艺在这方面具有很大的上风，是符合可持续发展模式的绿色环保型造型制芯工艺。混砂机
目前国内铸钢件生产用造型制芯工艺及材料现状
目前，国内铸钢件用造型制芯工艺主要有两大类，无机类粘结剂系统以水玻璃砂工艺，有机类粘结剂系统以呋喃树脂砂工艺为主，两种工艺上前的使用现状主发展远景如下。
一.水玻璃砂工艺
水玻璃砂工艺具有设备简单，操纵方便、无毒味、本钱底廉等特点，从50年代开始广泛地用于国内铸钢件的生产，尤其是CO2水玻璃砂工艺。
CO2水玻璃砂工艺使用过程长期存在的主要题目：型砂强度低，冬季硬透性差，型(芯)溃散性差，铸件清理困难，旧砂废弃造成生态环境污染大等，这些题目严重制约了水玻璃砂工艺的应用及发展，为了最大限度地改善水玻璃砂工艺存在的题目，国内外铸造工作者付出了艰辛的努力，经过了几十年的开发研究，先后开发出很多新的材料和工艺，如水玻璃的物化改性或特殊添加材料制成的改性水玻璃或溃散剂，清理采用水爆(浴)清砂，七零砂(石灰石砂)，这些方法在一定程度上满足了当时的生产急需，并且很多工艺沿用至今，但是未能在根本上解决题目，水玻璃加进量居高不下，溃散性的解决受到限制，旧砂再生还未解决，铸件质量较差。
八十年代以来，水玻璃砂工艺相继出现了很多新工艺，如酯硬化法，VRH-CO2法，微波硬化法等，这些工艺在进步水玻璃的粘结力，降低加进量，改善溃散性方面对玻璃砂工艺的发展起了明显的作用，但是这些工艺在大量生产使用过程中也存在很多题目。
1.普通酯硬化水玻璃砂工艺粘结剂和固化剂配套性差，型砂硬性能较差，冬季硬化时间长、硬透性差、旧砂回用率低，再生砂综合性能差，难以实现生产线的批量生产。
2.VRH法工艺：设备投资大，维修用度高，对铸件批量生产有一定限制。
这些题目限制了水玻璃砂新工艺的大面积推广应用。
二.呋喃树脂砂工艺
八十年代后期，随着对铸件质量要求的进步，树脂砂工艺在国内外得到了大面积推广及应用，尤其是呋喃树脂砂工艺，呋喃树工艺具有铸件质量好，尺寸精度高，型芯溃散好，旧砂回用方便，回用率高等特点，这些优点备受铸造工作者的青睐，但是，该工艺在使用过程中出现了很多新题目，铸件表面渗硫和型(芯)
高温退让性差引起铸件出现裂纹，尤其是薄壁类铸钢件，加上生产本钱高，环境污染严重，虽经广泛地开发研究，但是至今未能彻底解决这些题目，使得该工艺在铸钢件及球铁件的应用受到限制。
近几年，树脂工艺在铸造上生产过程中出现的铸年质量题目，加上生产本钱、环境保护等方面的压力，使无机类的水玻璃砂系统再度成为人们关注的热门，水玻璃砂工艺只有解决了多年存在的老大难题目，解决了水玻璃加进量的题目，粘结强度的题目，型砂综合性能的题目旧砂回用的题目，才能更好地在铸件生产中推广应用。
因此，只要开发一种新的工艺，兼顾树脂砂和水玻璃砂的上风，才能适应目前高质量，低本钱铸钢件生产的需求，尤其是市场经济条件下，企业追求效益、本钱、质量、环保的今天。
新工艺的特点
我们针对目前铸钢件生产用造型制芯工艺的现状，结合国内生产工艺的需求，经过多年的开发研究，成功地研制出了铸造用新型水玻璃自硬砂工艺及材料，新工艺是我们在原水玻璃砂工艺的基础上开发研制出的新一代自硬砂工艺，它采用了我们研制的高强度、低粘度的新型水玻璃和专用酯类固化剂，通过对水玻璃粘结体系进行离子活化处理，使水玻璃砂树脂化，进步了型砂的工艺性能，改善了型(芯)砂的溃散性，实现了旧砂的干法再生回用，改善回用砂的工艺性能，旧砂回用率接近树脂砂的水平。
新工艺的工艺特点：粘结剂加进量低(≤3%)，型砂工艺性能良好，冬季硬透性好，硬化速度通过粘结剂和固化剂种类依生产及环境条件可调(5-80分钟)，型芯砂溃散性好，铸件出砂清理轻易，旧砂易干法再生回用，回用率≥80%，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂相媲美，型砂热塑性好，发气量低，可防止铸件产生裂纹及气孔缺陷，在所有自硬砂工艺中生产本钱最低，环境污染少。
新工艺的工艺性能
1、新工艺用原辅材料
1.原砂：新工艺对原砂的要求与树脂砂类似，但比树脂对原砂的敏感性小，并且原砂适用范围广，可以用硅砂，铬铁矿砂，镁橄榄石砂等多种砂，其要求指标：粒度：40-140;角形系数，<1.30;微粉及含泥量
<1.0%;含水量<0.8%;化学成分依铸件材质砂种而定。
2.新型水玻璃：我单位研制的粘结剂指标，见表一。
表一粘结剂指标
3.专用酯类固化剂：我单位研制的固化剂指标，见表二。表二自硬酯类固化剂性能指标
二.新工艺的型砂配制
1.型(芯)砂的配比，见表三。
表三推荐配比
以上为新砂对型(芯)砂的配比。若批量生产采用旧砂回用时，可适当降低粘结剂及酯化剂的加进量。
2.混砂设备和工艺
1)推荐采用高效树脂砂混砂机
用量较小时，宜采用间隙式碗形树脂砂混砂机或双搅拌强碾混砂机;用量较大时，宜采用叶片式连续混砂机。
混砂工艺
原砂+酯固化剂――粘结剂――出砂
2)也可采用碾轮式混砂机(无树脂砂设备)
双砂三混工艺
一半砂与固化剂，一半砂与粘结剂，混碾1-1.5分钟，最后依生产情况将二部分砂放混砂机中一起混碾1-1.5分钟。
原砂+酯固化剂混拌1.5-2分钟+粘结剂混拌1-1.5分出砂
采用碾轮混砂机混自硬砂时，应将碾轮抬高30-5毫米。
采用碾轮式混砂机时，型(芯)砂的可使用时间和终强度比高效树脂砂混砂机要低得多。
3) 型(芯)砂可以采用双砂制，即面背砂，也可以采用单一砂制。
三.新工艺砂硬化性能的调整
型砂的硬化性能受原砂质量，粘结剂和固化剂的种类及加进量、外界环境条件、混砂工艺设备等因素影响，使用厂可根据现场原砂的种类、状态，型(芯)砂的生产工艺要求，外界条件(温度、湿度)选择相应的粘结剂、固化剂的种类及加进量来调整型砂的硬化性能，满足铸件生产的要求。
1.新型水玻璃自硬砂工艺的硬化性能
原砂
(1)原砂的状态对型砂硬化性能的影响。
(2)砂温对型硬化性能的影响。
(3)原砂的含水量对型砂硬化性能的影响。
水玻璃
水玻璃加进量对性能的影响，不同原砂推荐的加进量如表
表四不同原砂，不同水溶性粘结剂加进量对型砂工艺性能影响
(2)不玻璃种类对性能的影响，见表五
表五不同粘结剂种类对型砂强度的影响
从表可知
▲新型水玻璃粘结剂的自硬砂24H抗拉强度比普通水玻璃自硬砂高30%左右。
▲型砂的硬化性能优于普通水玻璃的自硬砂，尤其是气温较低的冬季，型砂硬透性、硬化速度远优于普通水玻璃砂，可以满足正常生产要求。
▲不同的粘结剂，型砂具有不同的硬化性能，即通过调整粘结剂种类来调整硬化性能满足生产要求。
酯类固化剂对型砂硬化工艺性能的影响
(1) 酯类固化剂种类对型砂强度的影响，见表六
表六酯类固化剂种类对型砂强度的影响
注：原砂(标准砂)100%+ZCS粘结剂3%+固化剂045%
由表六可知▲我公司生产的专用有机酯比市场售的有机酯在相同条件下有较佳的硬化性能，尤其是冬季，终强度进步30%左右。▲在相同的条件下，不同的固化剂、型砂的硬化速度有很大差别，终强度也有差别。▲在不同的外界条件下，同种固化剂具有不同的硬化性能，通过调整固化剂种类，可以调整型砂的硬化性能。
(2)酯类固化剂加进量对型砂工艺性能的影响，见表七
表七酯类固化剂加进量对型砂工艺性能的影响
酯类固化剂作为一个反应组份参与整个体系的反应，因此，必须达到一定的量，加进量较低，反应不完全，粘结剂作用不充分，随着加进量增加，固化剂提供的活性离子增多，反应越来越激烈充分，硬化速度进步，强度增加，达到一定量后，有部分固化剂未参与反应，残留于粘结剂结构中，降低型砂的终强度，因此，综合考虑型砂的硬化性能，终强度和本钱两个方面因素，酯类固化剂的加进量为≤20%。
外界条件对型砂工艺性能的影响
(1)气温
表八不同气温对型砂强度的影响
注：1粘结剂加进量3%;2 固化剂加进量 0.45%
(2) 相对湿度
表九不同相对湿度对型砂强度的影响
由表八九、可知▲新工艺在不同的气温、湿度条件下具有良好的性能。在气温较低的季节，型砂也具有较好的性能。▲根据不同的外界条件，通过调整粘结剂种类。固化剂种类可以调整型砂的硬化性能。
型砂的溃散性
型砂的残留强度与温度的关系：新型水玻璃粘结剂自硬砂的残留度在温度≥400℃以上时≤0.5MPa，均比CO2水玻璃砂低，尤其是温度≥800℃以上，残留度约为CO2水玻璃砂的1/10，其主要原由于对粘结剂体系进行复合有机改性，400℃以上时，有机物分解，破坏了粘结膜的连续性，降低了为粘结剂的残留强度，改善了型砂的溃散性。
型砂的发气性
新工艺的旧砂及再生回用
新工艺的粘结剂加进量少(≤3%)，型砂浇注受热后溃散性明显改善，介于水玻璃砂和树脂砂之间，接近树脂砂，旧砂易破碎成单个砂粒，这为旧砂再生创造了条件，型(芯)砂浇注受热后，旧砂表面的残留膜脆性较大，并且成不连续状态，易于通过机械再生除往，同时通过工艺材料配套机械再生处理保证回用砂的综合性能。克服和减轻旧砂残留粘结剂膜对回用砂性能(可使用时间、工艺强度等)的影响。
1.旧砂再生回用的工艺方法
新工艺的旧砂回用可以采取两种再生方法，即干法再生回用和干热联合再生回用，两种工艺再生回用率为75-90%，其工艺流程见图。
◆ 干法再生回用
旧砂-砂块破碎-机械干法再生(2-3 级硬)--风选--砂温调节
◆ 干热联合再生回用
旧砂-砂块破碎-低温加热(150--250℃)--机械干法再生(1-2级硬再生)--风选--砂温调节
2.再生砂质量控制指标
残留NA2≤O1%微份含量(150目以下)≤1%;砂温≤35%℃;回用砂工艺性能控制。
3.再生回用砂的工艺性能，见表十。
表十再生砂的工艺性能
新型水玻璃自硬砂在铸钢生产中的应用
新型水玻璃自硬砂工艺在铸钢生产中的应用 一．前言 目前国内外冷凝自硬砂工艺主要分为二大类-无机类粘结剂以水玻璃砂工艺为主，有机类粘结剂以呋喃和碱性酚醛树脂砂工艺为主。以上二大类自硬砂工艺在二十世纪下半期至今在全世界铸造业应用并不断成熟完善。但此二种工艺在性能上各有特点，也存在问题。特别在铸钢、合金钢件的铸造时有明显工艺上的不足。CO2硬化水玻璃加入量高(一般为7%~8％),砂的残留强度高，溃散性差，旧砂再生回用困难。有机粘结剂树脂砂工艺的出现，在一定程度上解决了CO2水玻璃砂的固有缺陷，但碱性酚醛树脂成本高，呋喃树脂砂易出现铸件裂纹、气孔等缺陷。水玻璃“新三法”(VRH、微波烘硬、有机脂)的问世，使水玻璃的加入量降低了一半，溃散性大有改善，但新“三法”在工艺上存在着一定的缺陷，VRH法因设备投资大及铸件尺寸受真空室限制；微波烘硬法因铸型吸湿性强及电微波转化率低；回用砂率综合性能差等缺点，严重制约了水玻璃砂的发展。 随着水玻璃基础理论研究的不断进展，水玻璃砂溃散性差和旧砂再生困难等缺点并非水玻璃的固有特性。它来源于对水玻璃化学和胶体化学认识不足和使用不当(1)。目前国内以沈阳汇亚通铸造材料有限责任公司等单位在这方面的研究取得了领先。他对普通水玻璃进行一系列化学和物理改性及电离子架接，研制开发了新型水玻璃和专用酯类固化剂自硬砂工艺，为水玻璃砂的第三次中兴产生了质的飞跃。 二．新型水玻璃酯硬砂工艺的应用 我公司年产阀门承压铸钢件2000余吨，产品以单价小批量为主，壳体主要壁厚10~60mm,且薄件居多。材质牌号有普通碳素钢，耐热耐高温铬钼钢、铬钼钡钢及各种耐酸不锈钢。其中有30％是电站阀门铸件，有20％左右是出口阀门配套铸件。因此，对造型工艺及材料要求相当苛刻。我们于2000年下半年开始对原粘土砂工艺进行技术改造，要求采用新工艺、新材料，以低成本高质量满足当前生产及市场竞争的需要，在选择工艺方案阶段，我们对普通水玻璃自硬砂，呋喃树脂自硬砂及新型水玻璃自硬砂三种砂型工艺，分别在不同材质、不同品种的阀门铸钢件上进行了工艺试验，试验用原砂为福建平潭优质擦洗硅砂，粒度为40／70目，SiO2含量≥96％，含泥量和含水量分别≤0.5％，角形系数≤1.25％，试验及技术经济分析结果如表1所示。 表1三种自硬砂工艺技术经济对比 工艺 普通水玻璃自硬砂 呋喃树脂自硬砂 新型水玻璃自硬砂 硬透性好，硬化时间可调 工艺配比 4％ 1.0%~1.2％ 1.8%~ 2.5％ 占粘结剂量12%~15％ 占粘结剂量50%~60％ 占粘结剂量15%~20％ 材料单价(元／吨) 水玻璃-800 固化剂-1700 树脂-12600
水玻璃旧砂再生工艺
酯硬化水玻璃旧砂再生工艺 1工作前准备 按酯硬线水玻璃砂热法再生设备操作规程，检查维护设备。 2 旧砂再生工艺 2.1 工艺流程图 浇注后铸型落砂机振动输送机斗提机旧砂斗机械振动再生机旧砂斗旧砂焙烧炉斗提机 双级磨盘再生机振动提升沸腾冷却去灰机永磁分离滚筒 斗提机再生砂斗气力输送装置旧砂斗砂温调控 2.2 旧砂再生工艺 2.2.1 落砂后的旧砂经过悬挂式磁选机，去除铁磁物质，对铁磁物质定时清除。 2.2.2 在振动破碎机内，将砂块破碎成单颗粒，同时进行筛分，去除粉尘，并 进行初级再生，排渣时人工将卸渣门（左侧）打开，用耙子将渣子扒 出清理。 2.2.3 进入立式焙烧炉，旧砂加热到300o C以上，去除游离水，结晶水和部分 有机酯，使水玻璃膜脆化，焙烧炉出砂口温度300o C~320o C，焙烧炉 燃烧器工作不得有熄火现象，注意报警提示。 2.2.4 焙烧后的旧砂进入双级磨盘离心再生机，利用强力的搓擦，去除已经脆 化的水玻璃膜。 2.2.5 旧砂再生后进入风选机，将脱下的膜、粉尘等去除，合格的砂子下流至 一面砂斗内再流出，砂粒过细的下限砂从另一面砂斗流出。流出的细 砂、粉尘要及时清理。调节风选机的灌录插板阀，控制风量的大小， 以此控制微粉的颗粒度。 2.2.6 进入立式振动沸腾冷却器冷却，而且具有再生去粉尘和提升功能，冷却 器进砂口砂温180o C~250o C，出砂口砂温为室温±5o C，一般控制在 40o C以下。 2.2.7 冷却后过入第二级磁选。 2.2.8 除尘CHDF-Ⅲ型脉动定位回转反吹扁袋除尘器，对含尘气流，除尘排 放，除尘器反吹时间可调，到设定反吹时间后，停止，一般反吹一周 时间为150秒。 2.2.9 及时清理粉尘。 3.再生线测试与分析 3.1 残留Na2O含量，每抽检一次，含量<0.5％（一般0.25±0.05％）3.2 粉尘含量每周一次，含量<0.5%(一般0.1％±0.05％)
自硬砂造型工艺研究.
自硬砂造型工艺研究 随着机械行业的发展，对外经济贸易的扩大，以及环境污染、能源紧张、材料涨价等问题的日益严重，对铸造生产和铸件质量提出了更高的要求，要能满足这些要求，特别是造型制芯工艺的选择上更应满足这些要求，先进造型制芯工艺应具备以下基本条件： ①生产的铸件质量好、尺寸精度高、铸造缺陷少； ②劳动条件好、环境污染少； ③生产成本低、生产效率高； ④最大限度地利用自然资源、节省能源。 传统的型砂工艺已经不能满足以上的条件，这就要求选用适合自己的先进型砂工艺。近几年来，主要使用的先进型砂工艺有：新型水玻璃自硬砂工艺、碱性酚醛树脂自硬砂工艺和呋喃树脂自硬砂工艺等自硬砂型砂工艺。下面以我们公司为例对型砂工艺进行简单阐述： 一．型砂工艺的选用 1．现用型砂工艺性能分析 1.1现用造型材料及造型方式 （1）面砂、芯砂——CO 硬化水玻璃砂、“70”砂、铬铁矿砂 2 （2）背砂——粘土砂 （3）手工造型 （4）烘干窑烘干小型砂型及坭芯，移动烘干大型砂型 （5）表面刷醇基涂料 1.2现造型材料的生产特点 （1）人工加砂，劳动强度大，生产效率低，砂型、坭芯的紧实度主要靠人工打风锤，硬化主； 要吹CO 2 （2）水玻璃加入量高（≥9%），造成成本高，型（芯）砂溃散性差，铸件清理难度大，效率低； （3）旧砂直接破碎再生，再生后只能作背砂，不能作面砂，回用率低，新砂耗量高，型砂成本高，废砂大量排放，严重污染环境； （4）铸件尺寸精度低，表面粗糙度差，铸件综合质量不高，后道工序工作量增大，工作效率就低； （5）型（芯）砂冬季硬透性差，CO 耗量大。 2 1.3铸件质量情况 铸件尺寸精度低，表面粗糙，多气孔、砂眼，产生裂纹多，导致后道工序修理大，成本高，效率低。 2、新型水玻璃自硬砂工艺性能分析 2.1原辅材料 （1）原砂：新工艺对原砂要求较高，尽可能选取泥份、微粉含量少，颗粒形貌好的原砂（2）改性水玻璃 （3）有机酯固化剂 2.2工艺优势及特点： （1）水玻璃加入量大大降低（2.5--3.5％）； （2）型砂溃散性大大改善，铸件清砂容易； （3）旧砂可干法再生回用，回用率≥80％； （4）系列化水玻璃与固化剂配套使用，型砂综合工艺性能优良，冬季硬透性好，硬化速度可调（10-90 min），可实现大批量机械化生产；
四种自硬砂地选择
四种自硬砂的选择 随着我国机械工业产品质量的升级及出口铸件市场的不断扩大，在铸造车间技术改造中，有越来越多的企业首选自硬砂工艺替代原有粘土砂干型铸造工艺。在本企业技改中如何根据自身的产品特点选择合适的自硬砂工艺及相应设备是技改中普遍关心的核心问题。笔者结合近几年的实践就这一问题提出一点个人观点与同仁们共同探讨。 1．自硬砂工艺的选择 自硬砂工艺是指在常温下，型砂能自行硬化并获得浇注要求强度的造型工艺的统称。近几年得以较快发展的自硬砂主要有：呋喃树脂自硬砂、碱酚醛脂硬化自硬砂、脲脘树脂自硬砂（Pep—set自硬砂）、脂硬化改性水玻璃自硬砂。这些自硬砂各有优缺点，应根据各企业不同的生产及产品特点择优选用。1．1呋喃树脂自硬砂：这是应用最多、最广、工艺最成熟的自硬砂，而且相对铸件成本较低、旧砂利用率高、旧砂再生简单，是技术改造的首选自硬砂工艺。呋喃树脂砂在灰铁、球铁、铸钢、有色等铸造中都得到极其广泛地应用。但是由于呋喃树脂砂高温退让性差，树脂中含有较高的N，固化剂中含有S，因此一些壁厚不匀的铸钢件容易造成热裂，厚大铸钢件易造成N气孔，一些高牌号球铁件易造成球化衰退，一些低碳铸钢件还易造成增碳，在选用工艺及选用树脂种类时应引起足够重视。这种工艺一般用于单件小批量生产性质的铸铁生产中。 1．2碱酚醛脂硬化树脂自硬砂：其是为克服呋喃树脂自硬砂的一些缺点发展起来的，国外称α—set 工艺。由于其完全不含N，固化剂不含S，用于铸钢、合金钢铸件不会产生N气孔、针孔缺陷。由于碱酚醛树脂砂常温下只有部分树脂发生交联反应，在浇注金属受热时还有一个再硬化的过程，因此这种树脂砂的高温尺寸稳定性好，铸件尺寸精度高，因此在铸钢特别是合金钢件、大型铸钢件的生产上应用愈来愈广。但碱酚醛树脂砂常温强度较低，树脂加入量较大，铸件成本较高。碱酚醛树脂砂的硬化剂是有机脂，调节硬化时间只能用脂的品种而不能用加入量调节。另外酚醛树脂粘度较大，可存放期短，使用中需要注意。 1．3酚脲烷树脂自硬砂（Pep—set工艺）：Pep—set工艺在近两年发展较快，其综合了呋喃树脂与碱酚醛树脂和特点，进一步提高了工艺适应性，其具有优越的硬化特性的同时也具有较好的高温退让性。硬化时间可以在0.5~15分钟内调整，生产效率高，有利用造型线批量生产。通过三种粘结剂组元比例的调整，可以保证足够长的可使用时间，一旦开始固化又能迅速达到浇注强度，具有较好的浇注性能及工作时间/起模时间比特性。由于高温退让性好，可以生产薄壁复杂件而不必担心铸件裂纹，既适应铸件、铸钢，也广泛用于有色合金铸件的生产，克服了呋喃树脂砂的性能缺陷，工艺适应性较强。同时对涂料要求较低，一般铸铁件不刷涂料而通过一些添加剂也能生产出表面光洁的铸件。对再生设备的要求及回收率与前两种工艺基本相同，而混砂设备需要增加一套液料系统且流量控制要求精确度较高。 Pep—set工艺一般用于薄壁复杂铸件（铸铁、铸钢、铸铝）的生产，也适宜于自动化造型线作业。对多材质、小批量生产性质也有一定适应性。 1．4脂硬化改性水玻璃砂工艺：这是为克服CO2水玻璃砂的两大难题（溃散性差、旧砂再生难）而开发的新一代水玻璃自硬砂。其基本原理是通过加入一定量的改性剂以提高水玻璃的粘结强度、降低型砂中水玻璃加入量，采用这种工艺能使水玻璃加入量降低到2.5~3.0%，溃散性接近树脂砂。该自硬砂继承了CO2水玻璃砂高温退让性好的优点，而且环保效果较好，因而在铸钢生产上得到应用。铁路提速而取消水爆清砂后，在铁路系统广泛用于摇枕、侧架铸件（薄壁复杂件）的生产。 该种工艺的粘结剂价格较之碱酚醛及Pep—set相对低一点，但一般机械再生的砂回收率只能达到80%左右，再生成本也相对较高，据一些用户反映其工艺稳定性相对差一点，可使用时间及强度随循环次数变化较大，再生砂做面砂使用时必须加入大量新砂。因此，该种工艺一般用于有特殊要求的铸钢件生产上，规模生产时应慎重选择。 2．关于自硬砂再生设备
水玻璃砂工艺
水玻璃砂工艺 3.2. 以水玻璃砂为粘结剂的型砂和芯砂 水玻璃砂在1947 年CO 2 吹气硬化法问世后就受到重视，水玻璃CO 2 吹气硬化法有气影法造型、制芯的各种优点。但传统的CO 2 吹气硬化型砂中水玻璃加入量过多，导致溃散性差、旧砂再生困难等问题。因机理研究的滞后，存在问题在相当长的时间内未解决，使其应用受到限制。 随着现代社会对环境的质量要求越来越高，水玻璃砂在环保方面的优势重新引起铸造工作者的重视，20 世纪70 年代随着水玻璃有机脂自硬法，真空置换硬化（VRH ）法、微波烘干法等新工艺相继开发成功并应用于生产，型砂中水玻璃的加入量减少到CO 2 吹气硬化法的1/2 ～1/3 ，特别是近年来在水玻璃硬化机理方面深入研究所取得的发展，加上各种改性水玻璃和溃散剂的开发和应用，在解决水玻璃砂溃散性、旧砂再生和回用方面取得了突破性的进展。水玻璃砂成本低，高温退让性好，有利于环保的优势受到铸造工作者欢迎。因此水玻璃砂完全有可能成为21 世纪铸造生产的持续发展发挥重要作用。 3.2.1 CO 2 吹气硬化水玻璃砂 3.2.1 .1 CO 2 吹气硬化水玻璃砂的原理 水玻璃砂CO 2 硬化是气、液两相反应，其硬化原理见2.2.2 .2 节水玻璃的硬化。传统的CO 2 吹气硬化水玻璃砂强度低的主要原因是反应的不均匀性，大部分反应只发生在水玻璃膜的表层（图3 －17 ）中的A-B 间），越往深层（图3 －17 中从A 向 E ）反应越少。往往是表层过吹，而内层水玻璃反应不完全或完全未反应。CO 2 硬化水玻璃膜模数与相对厚度关系的例子如图 3 －18 所示。 水玻璃与CO 2 的化学反应可用下式表示： Na 2O · mSiO 2 · nH 2O+xCO 2 (1-x)Na 2O· mSiO 2· nH 2O+xNa 2CO 3（反应后水玻璃模数M＝m/1-x） 或Na 2O · mSiO 2 · nH 2O+xCO 2 (1-2x)Na 2O· mSiO 2（n-1）H 2O+2xNaHCO 3（反应后水玻璃模数M＝m/1-2x） 上面第二式为不良反应，x 值约为0.3~0.4 。反应后水玻璃的模数有所提高。同时因CO 2 露点为－30 ℃，是一种干燥剂，因此吹CO 2 有脱水作用。 传统的水玻璃CO 2 硬化法，水玻璃的粘结作用不能完善的发挥，配比中不得不多加水玻璃，导致型砂易烧结，溃散性差，旧砂再生困难。水玻璃加入量对砂型残留强度的影响如图3 －19 所示，残留强度越高，溃散性越差。如果希望改善CO 2 硬化砂工艺性能，就必须采取措施挖掘水玻璃的粘结潜力，降低水玻璃的加入量，如CO 2 的预热，间断，脉冲，稀释，定量和真空置换法或综合应用这些方法 图3 －19 水玻璃加入量对残留强度的影响 1 －水玻璃加入量是原砂重量的2.5 ％ 2 －水玻璃加入量是原砂重量的3.5 ％ 3 －水玻璃加入量是原砂重量的4.5 ％ 因此，采用该性水玻璃，结合科学的吹CO 2 工艺，就可以实现低水玻璃加入量，提高溃散性，达到再生方便降低成本提高效率的目的。 3.2.1 .2 CO 2 硬化砂的配比及混砂工艺 我国水玻璃CO 2 硬化砂工艺正处于变革过程中，传统的水玻璃加入量很高的落后工艺仍在许多工厂应用；另一方面，优质该性水玻璃和新的吹CO 2 工艺法也在一部分工厂成功的应用。 1 、传统工艺配比现将早年开发、现尚在一些企业应用的传统配比列于表3 －16 供参考，
大吨位酯硬化水玻璃砂热法再生线
大吨位酯硬化水玻璃砂热法再生线 摘要：本文主要介绍了无锡市锡南铸造机械厂在国内率先制造并已投放市场的酯硬化水玻璃砂热法再生线。该线已通过由江苏省组织的科技鉴定。来自清华、东大、上海交大、华中理工大、沈阳铸造所、上海沪东造船厂、戚机厂等单位的著名专家、学者对该线进行了现场考察和测试，并作出了高度的评价，对我国铸造旧砂再生技术的这一突破性的进展给予了充分肯定。 主题词：水玻璃砂旧砂热法再生线酯硬化 一．水玻璃砂正面临着一次新的发展机遇 自1947年水玻璃砂CO2吹气硬化方法问世以来，一度由于水玻璃加入量过多（6"8%），导致水玻璃砂溃散性差、旧砂再生困难等问题，使其应用受到很大限制。 近年来，随着现代社会对环境的质量要求越来越高，水玻璃砂在环保方面的优势重新引起铸造工作者的重视。20世纪70年代，随着水玻璃有机酯自硬法、真空置换硬化（VRH）法、微波烘干法等新工艺相继开发成功并应用于生产，型砂中水玻璃的加入量减少到CO2吹气硬化法的1/2"1/3，特别是近年来在水玻璃硬化机理方面深入研究所取得的进展，加上各种改性水玻璃和溃散剂的开发和应用，在解决水玻璃砂溃散性、旧砂再生和回用方面取得了突破性进展，这主要表现在：1．水玻璃砂工艺的改进，使型砂中水玻璃加入量大幅度下降，改善了型砂的溃散性，降低了旧砂再生的难度。例如：有机酯硬化工艺已经可以使水玻璃加入量降到1.8%"2.8%以下。 2．旧砂再生新工艺、新设备的研究开发成功，为水玻璃旧砂再生提供了前所未有的有利条件。 3．对水玻璃基础理论研究的深入，为水玻璃旧砂的再生和再生砂的应用提供了理论指导，使各种物理再生和化学再生方法有机地结合起来，旧砂再生的过程得到简化。干法再生砂已用于大型铸钢件的背砂和中小型铸钢和铸铁件的单一砂。旧砂回用率的提高，不但使生产成本降低，而且有利铸件质量提高。使水玻璃砂膨胀小，高温退让性好和环境污染少的特点得以充分发挥。 目前国内水玻璃砂再生方法一般是干法采用较多，其次是湿法。热法则由于设备的问题，几乎处于空白。“锡南”铸机在热法再生设备方面经过十多年的研究，终于研制出一套可行的高效热法再生系统，为水玻璃砂的再生开辟了一条可靠、经济而实用的崭新途径。 至此，水玻璃砂应用的两大难题：溃散性和再生回用的突破性进展，加上其自身的环保优势，使水玻璃砂真正面临着一次新的发展机遇。 二．热法再生的理论基础 热法再生的理论依据是：对酯硬化的水玻璃旧砂，将其焙烧到300"350℃[1]、[2]，除去水玻璃膜中的自由水、结晶水和残留的有机酯（残留酯的分解温度在300℃以上），使水玻璃膜脆化；为防止脆化膜的回韧，必须在焙烧后立即用机械的撞击和搓擦或气力的冲刷去除残留在旧砂表面已经脆化的水玻璃膜。
水玻璃砂的吸湿特性及抗湿性研究_
1 绪论 1.1 课题来源、背景和意义 二十一世纪是绿色制造的世纪，节能减排、清洁生产已成为新世纪工业发展的必然趋势[1]。党的十六届四中全会提出“要适应我国社会的深刻变化，把和谐社会建设摆在重要位置”，并要求不断提高构建社会主义和谐社会的能力。人与自然的和谐是构建和谐社会的重要组成部分，“十一五”规划就明确提出：要坚定不移地走科学发展的道路，建设资源节约型、环境友好型社会，把经济社会发展切实转入到全面协调可持续发展道路上面来[2-3]。机械制造业是制造业的龙头，而铸造工业又是机械制造业中不可或缺的重要组成部分，所以，实现绿色铸造已经成为时代发展的潜在要求。在铸造工业生产中，砂型铸造占据了80～90％，要解决铸造工业中的绿色制造问题，主要任务就是实现砂型铸造的绿色制造[4]。 砂型铸造所用型砂有3大类：粘土型砂、树脂型砂、水玻璃型砂。粘土砂由石英砂、粘土、煤粉等构成，在浇注过程中，高温下煤粉燃烧和分解产生的有害气体导致较严重的空气污染。树脂砂通常由石英砂、树脂（呋喃树脂、酚醛树脂等）粘结剂、固化剂（对甲苯磺酸、磷酸等）组成，生产现场的空气中游离着许多有机废气（SO2、甲醛、苯、甲苯等），浇注后会产生大量的有害气体，对人体的健康非常有害。水玻璃砂由石英砂、无机水玻璃粘结剂等组成，采用 CO2气体或有机酯（如乙二醇二乙酸酯等）作固化剂，生产环境好，很少产生有害气体，生产中出现的粉尘也较少。特别是酯硬化的水玻璃砂工艺，既有型砂强度高、溃散性好等优势，又有劳动条件好、有害气体少等优点，还克服了CO2硬化普通水玻璃砂溃散性差、旧砂再生难、CO2排放增加温室效应等缺点。因此，国内外的铸造专家们普遍认为，与粘土砂产生的粉尘污染、黑色污染和树脂砂产生的化学污染相比，属无机粘结剂的水玻璃砂工艺是最有可能实现绿色清洁铸造生产的型砂工艺[5-6]。 水玻璃砂型铸造以其无色、无味、无毒，在混砂、造型、浇注和落砂过程中没有刺激性气体和有毒气体产生，对人体没有危害，以及铸造性能好等特点，在铸造
新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用
新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用 摘要：本文对目前国内铸钢件用造型制芯工艺及材料进行了具体的论述，对各种工艺的优缺点进行了分析，以为酯硬化水玻璃自硬砂工艺是铸钢件生产中最为合适的工艺，我单位在原酯硬化工艺的基础上，对水玻璃砂粘结剂体系进行活化改性架接，成功地研制出新型水玻璃自硬砂工艺及材料。通过对新工艺的工艺性能试验、经济技术分析，以及多个生产应用厂家的生产应用表明，新型水玻璃自硬砂工艺具有水玻璃加进量低(≤3%)，型砂强度高，(抗拉0.5-1.4Mpa),型砂硬透性好，硬化速度可调，型砂溃散性好，旧砂易于干法再生回用，回用率≥80%，生产本钱低，无毒无污染，浇注出的铸伯无裂纹及气孔缺陷，铸件质量和尺寸精度可与呋喃树脂砂工艺相媲美。因此，该工艺是一种先进可靠的工艺，预计会在国内铸造行业推广应用，将会取得明显的经济及社会效益。 前言 造型制芯工艺在铸件生产过程中占有十分重要的地位，它直接影响铸件的质量，生产本钱，生产效率及环境污染。随着机械产业的发展，对外经济贸易的扩大，以及环境污染、能源紧张、材料涨价等题目的日益严重，对铸造生产和铸件质量提出了更高的要求，尤其是跨进二十一世纪的今天。 为了适应二十一世纪绿色、集约化铸造的需要，符合可持续发展战略，新一代造型制芯工艺必须满足下述几个方面的要求： 1.生产的铸件质量好，铸造缺陷少。 2.劳动条件好，对生态环境污染少。 3.最大限度地利用自然资源，节省能源。 4.生产本钱低，生产效率高。 我单位开发的新型水玻璃自硬砂工艺在这方面具有很大的上风，是符合可持续发展模式的绿色环保型造型制芯工艺。混砂机 目前国内铸钢件生产用造型制芯工艺及材料现状
有机酯自硬水璃砂工艺
有机酯自硬水玻璃砂工艺 湖北省机电研究设计院冯胜山 1 前言 造型制芯工艺在铸件生产过程中占有十分重要的地位，它直接影响铸件的质量，生产成本，生产效率及环境污染。随着机械工业的发展，对外经济贸易的扩大，以及环境污染、能源紧张、材料涨价等问题的日益严重，对铸造生产和铸件质量提出了更高的要求，尤其是跨入二十一世纪的今天。 为了适应二十一世纪绿色、集约化铸造的需要，符合可持续发展战略，新一代造型制芯工艺必须满足下述几个方面的要求： 1．生产的铸件质量好，铸造缺陷少。 2．劳动条件好，对生态环境污染少。 3．最大限度地利用自然资源，节省能源。 4．生产成本低，生产效率高。 新型酯硬化水玻璃自硬砂工艺在这方面具有很大的优势，是符合可持续发展模式的绿色环保型造型制芯工艺。 2 目前国内铸钢件生产用造型制芯工艺现状 目前，国内铸钢件用造型制芯工艺主要有两大类，无机类粘结剂系统以水玻璃砂工艺，有机类粘结剂系统以呋喃树脂砂工艺为主，两种工艺上前的使用现状主发展前景如下。2.1 CO2水玻璃砂工艺 水玻璃砂工艺具有设备简单，操作方便、无毒味、成本低廉等特点，从50年代开始广泛地用于国内铸钢件的生产，尤其是CO2水玻璃砂工艺。 CO2水玻璃砂工艺使用过程长期存在的主要问题：型砂强度低，冬季硬透性差，型（芯）溃散性差，铸件清理困难，旧砂废弃造成生态环境污染大等，这些问题严重制约了水玻璃砂工艺的应用及发展，为了最大限度地改善水玻璃砂工艺存在的问题，国内外铸造工作者付出了艰辛的努力，经过了几十年的开发研究，先后开发出许多新的材料和工艺，如水玻璃的物化改性或特殊添加材料制成的改性水玻璃或溃散剂，清理采用水爆（浴）清砂，七零砂（石灰石砂），这些方法在一定程度上满足了当时的生产急需，并且许多工艺沿用至今，但是未能在根本上解决问题，水玻璃加入量居高不下，溃散性的解决受到限制，旧砂再生还未解决，铸件质量较差。 2.2 呋喃树脂砂工艺 八十年代后期，随着对铸件质量要求的提高，树脂砂工艺在国内外得到了大面积推广及应用，尤其是呋喃树脂砂工艺，呋喃树工艺具有铸件质量好，尺寸精度高，型芯溃散好，旧砂回用方便，回用率高等特点，这些优点备受铸造工作者的青睐，但是，该工艺在使用过程中出现了许多新问题，铸件表面渗硫和型（芯）高温退让性差引起铸件出现裂纹，尤其是薄壁类铸钢件，加上生产成本高，环境污染严重，虽经广泛地开发研究，但是至今未能彻底解决这些问题，使得该工艺在铸钢件及球铁件的应用受到限制。 近几年，树脂工艺在铸造上生产过程中出现的铸年质量问题，加上生产成本、环境保护等方面的压力，使无机类的水玻璃砂系统再度成为人们关注的热点，水玻璃砂工艺只有解决了多年存在的老大难问题，解决了水玻璃加入量的问题，粘结强度的问题，型砂综合性能的问题旧砂回用的问题，才能更好地在铸件生产中推广应用。
水玻璃铸造工艺
水玻璃铸造工艺守则 文件编号：RMZZ/QG-JS-01 版本：A 修改状态：O 受控状态： 编制：吴光来日期：2004－3－1 蜡料制备 1.工艺要求： 1.1 蜡液温度：70-90℃，严禁超过90℃。 1.2 稀蜡温度：65-80℃。 1.3 蜡膏保温缸水温：48-50℃。 1.4 蜡膏应搅拌均匀呈糊状，温度控制在45-48℃，其中不允许有颗 粒状蜡料。 1.5 蜡料配方
1.5.1 正常生产采用3、4两种配方，配方5用于压制浇口棒。 1.5.2 在生产过程中必须根据蜡模质量分析结果，适量增加或减少硬 脂酸量，冬季的酸值取下限，夏季的酸值取上限。 2操作程序 2.1 启动设备，检查运转是否正常，是否漏水、漏气、漏蜡，有问题应 及时排除。检查保温缸水温是否符合工艺要求。 2.2 按蜡料配比把石蜡、硬脂酸和回收蜡分别称好，加入化蜡槽内，加 热至全熔状态，其温度不得超过90℃。 2.3 把蜡液送到蜡膏搅拌机盛蜡槽内。 2.4 将搅蜡缸内加入三分之二的蜡片，启动搅拌机进行搅蜡直至呈糊状 蜡料为止。 3注意事项 3.1 稀蜡需用100目筛过滤，去掉杂质后方能使用。 3.2 不允许有影响质量的空气和水分混入蜡膏中。 3.3 化蜡槽和盛蜡槽每月清理两次。
3.4 蜡膏保温缸、搅蜡缸属于压力容器，应定期检查有关紧固件及密封 机构的使用情况，发现问题应及时处理，正常工作压力严禁超过 0.50MPa。 4检查项目 每班必须测量蜡液温度和保温水温度3-4次，控制在工艺要求范围内并做好原始记录。 蜡模制造 1 工艺要求 1.1 室温：16-28℃（最高不超过30℃）。 1.2 蜡膏压注温度：45～48℃，压力：0.3～0.5 MPa,保压时间:3～ 10秒。 1.3 压蜡冷却水温，14~24℃，冷却时间：20~100秒。 1.4蜡模冷却水温，14~24℃，冷却时间：10~60min。 1.5蜡模清洗液温度，20~28℃，清洗液中加入0.01% JFC。 1.6 脱模剂：ZF201.
水玻璃固化砂工艺
水玻璃固化砂工艺 树脂固化砂的应用实践表明，呋喃的价格较高，环境污染较大，在未来21世纪人们对于自身生存条件和环境的要求日趋严格的条件下，由于车间劳动保护和生产环境卫生方面的投资很大，从而使树脂砂的应用受到一定限制，许多国家又对水玻璃固化砂极为重视。最近十多年来，人们对于水玻璃的基本组成和“老化”现象实质的认识深化和新型硬化工艺的开发等两方面均取得了突破性进展，在型芯砂保持足够的工艺强度的条件下，水玻璃加入量（质量分数）可降至2.5%.～3.5%.，从而使水玻璃砂长期存在的溃散性差、旧砂不能回用的问题得到了较好的解决。水玻璃砂的硬化方法可分为：CO2气硬法和自硬法两种，热硬法已很少采用。 1.CO2气硬法 此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于操作方便、使用灵活、无毒无味、在国内外大多数的铸钢件生产中，得到了广泛的应用。 （1）硬化原理和特点水玻璃的出现已有三百多年历史，由于它的成分十分复杂、多变，它的基本组成一直没有搞清楚，对水玻璃的研究主要停留在宏观的层次上。近年来，多种先进测试手段的开发，可深入到分子范畴进行分析和研究，并发现，新制备的水玻璃是一种真溶液；但是在存放过程中，水玻璃中硅酸要进行缩聚，将从真溶液逐步缩聚成大分子的硅酸溶液，最后成为硅酸胶粒。因此，水玻璃实际上是一种由不同聚合度的聚硅酸组成的非均相混合物，易受其模数、浓度、温度、电解质含量和存放时间长短的影响。 水玻璃砂吹人CO2气体硬化时，水玻璃的表层因吸收COz而其模数升高和脱水，在酸化和脱水两重作用下，迅速硬化而形成初强度。已固化的表层水玻璃阻碍了CO2往深层渗透，内层水玻璃只能靠脱水而继续增加强度。此法缺点是：型芯砂强度低，含水量大，易吸潮，溃散性差，目前大多用于中、小型铸钢件生产。 （2）水玻璃的改性水玻璃在存放过程中分子产生缩聚，形成胶粒，可使其粘结强度下降20%～30%.，这一现象称为水玻璃老化。为了消除老化，必须对水玻璃进行改性，目前改性的方法有物理改性和化学改性两种。物理改性是用磁场、超声波、高频或加热等办法，往水玻璃中供给能量，使已聚合的胶粒解聚，聚硅酸分子重新均匀化。这种改性对高模数水玻璃有效，但是存在重新老化的问题。
新型水玻璃自硬砂工艺在铸钢生产中的应用
新型水玻璃自硬砂工艺在铸钢生产中的应用 作者：浙江永嘉兰开铸造公司刘建强黄云天 .、八、- 一?刖言 目前国内外冷凝自硬砂工艺主要分为二大类：无机类粘结剂以水玻璃砂工艺为主，有机类粘结剂以呋喃和碱性酚醛树脂砂工艺为主。以上二大类自硬砂工艺在二十世纪下半期至今在全世界铸造业应用并不断成熟完善。但此二种工艺在性能上各有特点，也存在问题。特别在铸钢、合金钢件的铸造时有明显工艺上的不足。C02硬化水玻璃加入量高（一般为7%-8%）,砂的残留强度高，溃散性差，旧砂再生回用困难。有机粘结剂树脂砂工艺的出现，在一定程度上解决了CO2水玻璃砂的固有缺陷，但碱性酚醛树脂成本高，呋喃树脂砂易出现铸件裂纹、气孔等缺陷。水玻璃“新三法” （VRH微波烘硬、有机脂）的问世，使水玻璃的加入量降低了一半，溃散性大有改善，但新“三法”在工艺上存在着一定的缺陷，VRH法因设备投资大及铸件尺寸受真空室限制；微波烘硬法因铸型吸湿性强及电微波转化率低；回用砂率综合性能差等缺点，严重制约了水玻璃砂的发展。 随着水玻璃基础理论研究的不断进展，水玻璃砂溃散性差和旧砂再生困难等缺点并非水玻璃的固有特性。它来源于对水玻璃化学和胶体化学认识不足和使用不当 （1）0目前国内以沈阳汇亚通铸造材料有限责任公司等单位在这方面的研究取得 了领先。他对普通水玻璃进行一系列化学和物理改性及电离子架接，研制开发了 新型水玻璃和专用酯类固化剂自硬砂工艺，为水玻璃砂的第三次中兴产生了质的飞跃。 二.新型水玻璃酯硬砂工艺的应用 我公司年产阀门承压铸钢件2000余吨，产品以单价小批量为主，壳体主要壁厚 10~60mm且薄件居多。材质牌号有普通碳素钢，耐热耐高温铬钼钢、铬钼钡钢及各种耐酸不锈钢。其中有30%是电站阀门铸件，有20%左右是出口阀门配套铸件。因此，对造型工艺及材料要求相当苛刻。我们于2000年下半年开始对原粘土砂工艺进行技术改造，要求采用新工艺、新材料，以低成本高质量满足当前生产及市场竞争的需要，在选择工艺方案阶段，我们对普通水玻璃自硬砂，呋喃树脂自硬砂及新型水玻璃自硬砂三种砂型工艺，分别在不同材质、不同品种的阀 门铸钢件上进行了工艺试验，试验用原砂为福建平潭优质擦洗硅砂，粒度为40 / 70 目, SiO2含量》96%，含泥量和含水量分别w 0.5 %，角形系数w 1.25 %，
水玻璃工艺二
水玻璃砂工艺二 3.2.2 水玻璃自硬砂 水玻璃砂在混砂时加入硬化剂，在室温下能够自硬；砂型（芯）在硬化后起模，称之为自硬砂。早期的水玻璃自硬砂的硬化剂多以粉状材料为主，如β硅酸二钙（赤泥、炉渣或合成β 硅酸二钙）、硅铁粉、氟硅酸钠等。使用这些粉状材料，使水玻璃加入量居高不下，导致型 砂溃散性变差。 有机酯水玻璃自硬砂以液体材料为硬化剂，相对于粉状硬化剂，水玻璃加入量降低了1/2～ 1/3，比强度提高一倍以上，1000℃残留强度降低了90％左右。表3－25是有机酯水玻璃 自硬砂与固体硬化剂自硬砂配比及性能对比。图3－26是混合料的配比（质量比）为原砂（福建水洗海砂）100，有机酯0.28，水玻璃 2.8时的有机酯硬化水玻璃砂在不同温度下的 残留强度值 图3－26 有机酯水玻璃砂不同温度下的残留强度 表3－25有机酯水玻璃自硬砂与固体硬化剂水玻璃自硬砂配比及性能对比 序号配比（质量比）性能 原砂水玻璃硬化剂其他终强度/MPa 1000 ℃残留 强度（抗压强 度）/MPa 1 100 7 赤泥4～5 －＞0.9 － 2 100 6 ～7 电炉渣5～7 水1～2 0.4 ～0.7 － 3 100 5 ～6 硅铁粉1～2 ω（NaOH）＝ －－ 10％溶液 0.5～1.0 4 100 2. 5 ～2.8 有机酯0.22～ －≈ 2 ≈ 0.2 0.34 3.2.2.1 有机酯水玻璃自硬砂的硬化机理 有机酯水玻璃自硬砂的硬化可分为如下三个阶段; 第一阶段，有机酯在碱性水溶液中发生水解，生成有机酸或醇。这个阶段时间的长短取决于 有机酯与水玻璃的互溶性和水解速度，它决定了型砂的可使用时间的长短。化学反应通式如下： RCOOR ˊ +xH 2O OH- RCOOH+Rˊ OH 第二阶段，有机酯和水玻璃反应，使水玻璃模数升高，且整个反应过程为失水反应，当反应 时水玻璃的粘度超过临界值，型砂便失去流动性而固化。化学反应通式如下： Na 2O ·mSiO 2·nH 2O+xRCOOH （1－x/2）Na 2O·mSiO 2·(n+x/2)H 2O+xRCOONa 以上两步总的反应式为: xRCOOH ˊ + Na 2O· mSiO 2· nH 2O+xH 2O （1－x/2）Na 2O· mSiO 2· (n+x/2)H 2O+xRˊ OH+xRCOONa 第三阶段，水玻璃进一步失水强化。
水玻璃法精密铸造工艺规程
水玻璃氯化铵法精密铸造工艺规程 1.目的为了便于操作者熟悉和掌握水玻璃法精密铸造的工艺特点、技术特 性，更好的在生产中加以应用，生产出优质的产品，特制定本规程。 2.适用范围本工艺规程适用于从蜡模配制到模壳浇注的全过程。 3.职责 3.1 技术部是本规程的制定和归口部门。 3.2 各工序工作人员均应按此规程进行操作。 4.工艺规程 4.1 制作蜡模 4.1.1 压制蜡模的模具应符合产品的图纸要求，经检验合格后使用。 4.1.2 蜡料应按石蜡：硬脂酸1:1进行配料，融化后加蜡屑机械搅拌成 糊状，加入压蜡机内往模具中注蜡。 4.1.3 蜡型要在模具中保压冷却才可取模，并及时对变形蜡模进行校 正，放入冷水冷却，待完全冷却后方可进行取出毛刺、修整等工 作。 4.1.4 修整好的蜡模经检验合格后，清洗表面油脂，方可与浇冒口组焊。 4.1.5 组焊好的模组，需将内外面的蜡屑清除干净后送涂挂制壳。 4.2 制壳 4.2.1 选料面层料浆用320目锆英粉，加固层料浆用200目以上的 高铝粉或焦宝石粉和石英粉，粘结剂用模数3.1~3.4，密度为 1.30~1.40的40#水玻璃。 4.2.2 选砂面层用80~100目的棕刚玉，二层用40~70目的石英砂， 三层用20~40目的石英砂，四层以后选用10~20目的石英砂。 4.2.3 料浆的配制面层与二层：将水玻璃加水稀释到密度为 1.28~1.30，然后加锆英粉，其比例为1:1.1~1.2（要注意根据 气温变化调节比例），进行机械搅拌，再加入清洗剂0.05%，消 泡剂0.05%，继续搅拌，时间不少于6小时，静置4小时熟化， 再搅拌均匀方可使用。三层过渡层用密度为1.30~1.32的水玻 璃加高铝粉和石英粉，比例为1:0.5:0.5。加固层同三层，比例略 为调厚一点。 4.2.4 料浆的粘度测定用100Ml的流量杯来测定，面层、二层及三层 为28~35秒，加固层为45~50秒。 4.2.5 挂浆将检验合格后的模组浸入搅拌均匀的料浆中，上下移动两 次，然后提出，用毛刷将字和死角处的气泡刺破并刷浆，把多余
水玻璃现场施工方法
精心整理 水玻璃耐酸 施 渗和耐水性能较差，养护期较长。 二、编制依据 1、建筑防腐工程施工及验收规范.（GB5012-91）. 2、现行建筑材料规范大全.1998.
3、建筑施工手册.2003. 4、相关规范标准。 5、我公司从事该行业多年经验。 三、材料要求 1、水玻璃材料 1.1 1.2 2 2.1 2.2 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2一般工程中也可用黄砂，但需经严格筛洗。 5耐酸粗骨料 常用石英石、花岗石、碎瓷片等，耐酸率不应小于95%。
四、施工准备 “常备不懈，决胜千里”，充分的思想准备和物质准备是决定按照工期要求，创优质工程的先决条件。所以施工前必须做好一切必要的准备工作。 1.施工前所有机械设备必须提前进现场，并经严格检修、多次调试、试车的过检，保证机械能在施工中正常使用。 2.根据甲方设计和规范要求，拟设具体施工计划，并落实进厂的技术管理人员， 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.各种原材料运达施工现场，必须现场建立工程师认可，且材料的型号及性能满足甲方的设计要求，必要时进行小样试涂，无误后方可使用。 13.准备好防尘口罩、面罩、防护衣、手套等劳保用品。 14.施工前技术人员进行详细认真的技术交底工作，使所有施工人员明白承担的施工项目和施工内容，由班长领取施工所需图纸和技术措施。 15.工作帽、防静电工作服、防护眼镜、防护手套、砂衣绝缘鞋、等工具准
备齐全。 16.施工人员需经安全考试合格，且进行安全技术交底后，方可进入施工现场。 17、材料方面 17.1原材料进场后应放在防雨的干燥库房内。 17.2原材料应按技术要求进行检验、鉴定并按选定的配合比进行试配。 17.3 18 18.1 18.2 18.3 1 2、， 1、机械搅拌将细骨料、粉料、氟硅酸钠、粗骨料依次加入搅拌机内，干搅均匀，然后加入水玻璃温拌1min以上，直至均匀。 2、人工搅拌先将粉料和氟硅酸钠混合均匀，再加入细骨料、粗骨料，在铁板上干拌均匀，最后加入水玻璃，湿拌不少于3次，直至均匀为止。 七、基层处理 1、混凝土基层必须坚固、密实、平整，不应有起砂、起壳、裂缝、蜂窝、嘛面
水玻璃在铸造生产中的应用
水玻璃在铸造生产中的应用 1、概述 （1）水玻璃别名泡花碱，是硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂和硅酸季铵盐在水中以离子、分子和硅酸胶粒并存的分散体系。 （2）纯净的水玻璃外观为无色透明的粘稠液体，当含有铁、锰、铝、钙的氧化物时，则带有黄、绿、青灰和乳白等各种颜色。 （3）一般的水玻璃指钠水玻璃，铸造中使用的水玻璃的模数通常为2＜M＜4。（4）水玻璃砂加热到800℃以上时具有良好的退让性，能减少铸件的热裂缺陷，但加入量偏高时，浇注后型砂的残留强度高，溃散性差。 2、特点 （1）硬化和强化：水玻璃的粘度超过浓度-模数相结合的临界值时便开始趋向硬化，硬化的水玻璃依赖进一步失水而增强，称为强化阶段。人们采取加热烘 气体硬化法、硅铁粉自硬砂等方法促使水玻璃硬化。 干、微波烘干、CO 2 （2）水玻璃粘结剂的硬化采取强脱水、少反应的原则，来增加粘结强度。（3）模数的调整：降低水玻璃的模数时，加入NaOH水溶液（质量分数为 Cl水溶液（质量分数为10%）或无定10%-20%）；升高水玻璃模数时，加入NH 4 。也可按比例将高、低模数的水玻璃混合获得一种中间模数的水玻璃。型SiO 2 （4）浓度的调整：加热脱水或增水即可。铸造行业中习惯用密度来反映水玻璃的浓度，常用波美度°Be’来表示。 （5）老化与物理改性：老化指水玻璃存放过程中，其粘度和粘结强度显著下降，凝聚胶化速度加快，其实是内部能量缓慢释放的过程。通过磁场处理、超声振荡、回流加热、热压釜加热等物理改性消除水玻璃的老化情况。 （6）水玻璃砂溃散剂：多糖类、树脂类、油类、纤维素类、碳质类、无机物类、矿石类等。 ）、固体（硅铁粉等）、液体（丙烯酸碳酸酯）。（7）水玻璃硬化剂：气体（如CO 2 我国供应嘴普通的MDT系列有机酯为MDT-901（慢酯）、MDT-903（快酯）、MDT-800（极慢）、MDT-Q（极快）。 3、以水玻璃为粘结剂的型砂和芯砂 吹气硬化水玻璃砂：根据不同的配比可适用于铸钢件型（芯）砂、铸（1）CO 2
水玻璃铸造工艺
水玻璃铸造工艺守则1 蜡料制备 1. 工艺要求： 1.1 蜡液温度：70-90℃，严禁超过90℃。 1.2 稀蜡温度：65-80℃。 1.3 蜡膏保温缸水温：48-50℃。 1.4 蜡膏应搅拌均匀呈糊状，温度控制在45-48℃，其中不允许有颗粒状蜡料。 1.5.1 正常生产采用3、4两种配方，配方5用于压制浇口棒。 1.5.2 在生产过程中必须根据蜡模质量分析结果，适量增加或减少硬脂酸量，冬季的酸值取下限，夏季的酸值取上限。 2 操作程序 2.1 启动设备，检查运转是否正常，是否漏水、漏气、漏蜡，有问题应及时排除。检查保温缸水温是否符合工艺要求。 2.2 按蜡料配比把石蜡、硬脂酸和回收蜡分别称好，加入化蜡槽内，加热至全熔状态，其温度不得超过90℃。 2.3 把蜡液送到蜡膏搅拌机盛蜡槽内。 2.4 将搅蜡缸内加入三分之二的蜡片，启动搅拌机进行搅蜡直至呈糊状蜡料为止。 3 注意事项 3.1 稀蜡需用100目筛过滤，去掉杂质后方能使用。 3.2 不允许有影响质量的空气和水分混入蜡膏中。 3.3 化蜡槽和盛蜡槽每月清理两次。 3.4 蜡膏保温缸、搅蜡缸属于压力容器，应定期检查有关紧固件及密封机构的使用情况，发现问题应及时处理，正常工作压力严禁超过0.50MPa。 4 检查项目 每班必须测量蜡液温度和保温水温度3-4次，控制在工艺要求范围内并做好原始记录。
蜡模制造 1 工艺要求 1.1 室温：16-28℃（最高不超过30℃）。 1.2 蜡膏压注温度：45～48℃，压力：0.3～0.5 MPa,保压时间:3～10秒。 1.3 压蜡冷却水温，14~24℃，冷却时间：20~100秒。 1.4蜡模冷却水温，14~24℃，冷却时间：10~60min。 1.5蜡模清洗液温度，20~28℃，清洗液中加入0.01% JFC。 1.6 脱模剂：ZF201. 1.7蜡模表面光洁度，形状完整，轮廓清洗，尺寸合格，不允许有缩陷，凸包裂纹等缺陷。 2 操作程序 2.1 手工制模 2.1.1检查压型的分型面、型腔、脱模机构、定位销、紧固件应完整清洁。涂擦分型剂，装配并紧固压型。 2.1.2注蜡：把蜡抢嘴对准压型的注蜡孔，旋开阀门使蜡膏注入型腔并保压3~10s，关闭阀门，移走蜡枪。 2.1.3冷却：把注满蜡膏的压型濅入水内或放在工作台上冷却，冷却时间视蜡模形状与质量要求具体掌握，一般冷却20~100s。 2.1.4取模：拆开冷却过的压型，取出蜡模并及时放入水中继续冷却。有特殊要求的蜡模应放在专用夹辅具上冷却。 2.1.5清型：用压缩空气吹除型腔、型芯上的水和蜡渣，视取模状况涂擦脱模剂。 2.1.6合型：装配清理干净的压型，按 3.1.2~3.1.5的程序再次制模。 2.1.7交班：工作完毕应把压型清理干净，打扫工作环境后交班，若不在生产时，压型应及时交还压型库保管。 2.2 机械制模 2.2.1检查压蜡机的润滑，电器、气动系统是否正常，调整限位，顶模机构，调节循环水系统和蜡膏输送系统。根据不同产品的压型注蜡孔，调整固定压蜡抢嘴的位置。 2.2.2用压缩空气吹除压型型腔内的水和蜡渣，吹刷分形剂，启动压蜡机。 2.2.3压蜡机按自控程序完成：取出蜡模，按要求放置冷却。 2.2.4按 3.2.2~3.2.4的程序连续制模。 2.2.5工作完毕应用压缩空气清除压蜡和压型上的水和蜡渣，水槽中的蜡渣和注蜡道必须清理干净，打扫工作环境后交班，并作好交接班记录。 2.3蜡模修整 2.3.1用修模刀除去分型面上的披缝和其他不应有的凸起（包括注蜡残余），用稀蜡填补缺陷并修饰光滑。 2.3.2修整合格的蜡模在清洗槽中用清洗液进行清洗，清除分型剂，用压缩空气吹除蜡模表面上的蜡屑和水分。 2.3.3清洗干净的蜡模按品种整齐摆放在规定的器具中交检查员进行验收。 3 注意事项 3.1压型应定期用煤油清洗，进行必要的保养。 3.2蜡模在运输、贮存中应轻拿轻放，不得整盘倾倒，防止变形和碰伤。 3.3蜡模贮存、时间不得超过15天，超时间的蜡模应重新检查。
水玻璃砂铸造应注意的N个问题特别是铸铁
水玻璃砂铸造应注意的Ｎ个问题特别是铸铁 国内外几十年来对树脂砂铸造工艺的应用实践表明：树脂砂虽然具有铸件尺寸精度高， 表面光洁，造型效率高，可以制造形状复杂和内部质量要求严格的铸件，旧砂回收再生容易等优点；但是，树脂砂的生产成本高，环境污染严重，在人们对于自身生存条件和环境的要求日趋严格的条件下，由于车间劳动保护和生产环境卫生方面的投资很大，树脂砂的应用受到一定限制。而水玻璃无色、无臭、无毒，在混砂造型、硬化和浇铸过程中都没有刺激性或有毒气体溢出。故近年来许多国家对水玻璃砂重新重视起来。 水玻璃砂的硬化方法可分为热硬法、气硬法和自硬法三大类，包括很多种方法。但目前 常用的硬化方法主要有以下两种： 1、普通CO2气硬法 此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于设备简单，操作方便， 使用灵活，成本低廉，在国内外大多数的铸钢件生产中得到了广泛的应用。 CO2气体硬化水玻璃砂的主要优点是：硬化速度快，强度高；硬化后起模，铸件精度高。 普通CO2气体硬化水玻璃砂的缺点是：型（芯）砂强度低，水玻璃加入量（质量分数）往往高达7~8%或者更多；含水量大，易吸潮；冬季硬透性差；溃散性差，旧砂再生困难，大量旧砂被废弃，造成环境的碱性污染。 2、有机酯自硬法 此法是采用液体的有机酯代替CO2气体作水玻璃的硬化剂。 这种硬化工艺的优点是：型（芯）砂具有较高的强度，水玻璃加入量可降至3.5%以下；冬季硬透性好，硬化速度可依生产及环境条件通过改变粘结剂和固化剂种类而调整（5~150min）；型（芯）砂溃散性好，铸件出砂清理容易，旧砂易干法再生，回用率≥80%，减少水玻璃碱性废弃砂对生态环境的污染，节约废弃砂的运输、占地等费用，节约优质硅砂资源；型砂热塑性好，发气量低，可以克服呋喃树脂砂生产铸钢件时易出现的裂纹、气孔等缺陷；可以克服CO2水玻璃砂存在的砂型表面稳定性差、容易过吹等工艺问题，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂相媲美；在所有自硬砂工艺中生产成本最低，劳动条件好。