水玻璃黏结砂概要

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1、水玻璃黏结砂概要中国铸造协会李传栻工业生产中用水玻璃作黏结剂，大约已有150多年的历史。铸造生产中用水玻璃作黏结剂，最早的应该是Hargreaves和Paulson的工作，他们曾用吹C02的方法使水玻璃黏结砂硬化，并于1898年获得英国的专利。所以，在铸造行业中，开启“化学硬化工艺”之先河的，应该是水玻璃黏结砂。但是，他们两位很快就转而注意水玻璃在其他方面的应用，这项工艺当时未能在铸造生产中推广、应用。上世纪40年代后期，东欧各国和原苏联率先采用水玻璃黏结砂（以下简称水玻璃砂）。1948年捷克的L.Petrzela博士研发的水玻璃砂吹C02

2、硬化工艺获得了英国的专利。此项专利的发布，在英国受到了极大的关注，很快就得到推广。到上世纪50年代初，水玻璃砂曾一度风靡世界。铸造生产中采用水玻璃砂，可不是一件小事，应将其看作铸造工艺方面的一项突破性的进展。在此以前，不能用黏土湿型砂造型的中、大型铸件，只能用黏土砂干型生产。这种传统的老工艺，不仅生产效率很低、能耗高，砂型的质量也不好。水玻璃砂的应用，导入了“化学硬化”的新观念，为造型材料的发展开拓了新的途径。其直接效果是：使用了几千年之久的黏土砂干型工艺很快就退出了铸造界，铸造生产进入了黏土湿型砂和化学黏结砂并用的新时期。水玻璃砂的应用，

3、在改变铸造生产的面貌及提高技术水平方面起了至关重要的作用。与此同时，在实际应用的过程中，我们也逐步认识到，水玻璃砂确实也存在不少问题。面对这些问题，认真地分析、研究，探求解决的方案，就是创新和技术进步的体现。一、水玻璃砂的优点和当前存在的问题任何事物，都要以一分为二的态度去观察、应对。‘扬长避短’只不过是做好工作的第一步。对事物的‘短’有了全面的认识，还可以做到化‘短’为‘长’，这就是创新和发展。水玻璃砂的优点很多，但存在的问题也不少。要用好水玻璃砂，对这两方面都应该有比较深入的了解。1、水玻璃砂的优点水玻璃砂的优点很多，以下是主要的几点。

4、（1）水玻璃是‘价廉物美’的环境友好型材料水玻璃的组成是复合的硅酸钠水溶液，由硅砂和工业碳酸钠配制而成，价格低廉。虽然硅酸钠的生成是化学反应，但制造过程和所用设备都非常简单，而且，制造过程中除释放CO2外不排放任何有害物料，储存、运输过程中也都安全而无害。（2）水玻璃砂可以多种方式硬化水玻璃砂既可以用物理方式硬化，也可以用化学反应的方式硬化，还可以同时兼用两种方式硬化。早期应用的工艺有：加热硬化、真空脱水硬化、吹CO2、真空置换硬化、加入硅铁粉硬化、加入硅酸二钙之类材料硬化、酯硬化等。近年来，微波硬化颇受关注，德国多家企业还联合开发了“吹热

5、空气硬化工艺”。因而，水玻璃砂可以适应不同的生产条件：可用于大型企业，也可用于小型企业；可用于生产小型铸件，也可用于生产中、大型铸件；可用于造型，也可用于制芯。（3）不影响劳动环境铸造厂采用水玻璃砂作为造型材料，在生产过程的各个环节（包括造型、制芯，浇注和落砂等），都不散发有害气体。一般情况下，对工人的皮肤也没有刺激作用，这是各种树脂黏接剂无法与之相比的。尽管随着树脂的不断地改进，用树脂砂时气味也可以很小，但铸型浇注后，因树脂热解而排放的气体依然是环保方面的大问题。（4）可以和湿型砂配合使用38用水玻璃砂时，可以只用它作面砂而用黏土湿型砂作

6、背砂。背砂中的水分不会影响水玻璃面砂的硬化，两者可以结合得很好。用树脂砂时，就不能用黏土湿型砂作背砂，因为湿型砂中的水会严重影响树脂砂的硬化。（5）不含氮用水玻璃砂生产铸钢件，不会因铸型释放氮而使铸件产生气孔的问题。（6）常温强度高、高温强度低水玻璃砂型的常温强度比黏土砂干型高得多，生产大型铸件时，能保持铸型的刚度和铸件尺寸的稳定性。铸件冷却过程中，铸件-铸型界面处温度上升到800℃以上，硬化了的水玻璃膜就会熔融而使该处铸型的强度降低。因此，用于生产铸钢件时，产生热裂的可能性很小。2、水玻璃砂的问题水玻璃砂虽然有上述许多优点，但确也存在不少

7、问题。（1）落砂困难水玻璃砂的落砂性能不好，是个老、大、难的问题。对水玻璃砂落砂性能影响最大的是水玻璃用量，水玻璃加入量越多，落砂就越困难。目前，我国采用吹CO2硬化工艺的铸造厂，水玻璃砂中水玻璃加入量大都是6％左右，甚至更高一些，落砂当然很困难；采用有机酯硬化工艺的，水玻璃砂的用量则在3％左右，落砂问题小一些，但仍然不太理想。加入改性剂、溃散剂以改善水玻璃砂的落砂性能，已引起了广泛的兴趣。国内、外不少单位进行了研究，可以说已经成为这一领域中的“热点”。笔者认为，改善水玻璃砂的落砂性能，要以切实了解水玻璃的黏结作用和采取正确的措施降低水玻璃

8、用量为基础，只有在此前提下，才能有效地发挥有机加入剂的作用。指望依赖“溃散剂”立奏奇效，是不切实际的。（2）旧砂的再生困难水玻璃是硅酸盐的一种，是由硅砂和碱合成的，能很牢固地附着