水玻璃砂工艺

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1、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CO2吹气硬化法问世后就受到重视，水玻璃CO2吹气硬化法有气影法造型、制芯的各种优点。但传统的CO2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CO2吹气硬化法的1/2～1/3，特别

2、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。3.2.1CO2吹气硬化水玻璃砂3.2.1.1CO2吹气硬化水玻璃砂的原理水玻璃砂CO2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CO2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

3、（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。CO2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CO2的化学反应可用下式表示：Na2O·mSiO2·nH2O+xCO2(1-x)Na2O·mSiO2·nH2O+xNa2CO3（反应后水玻璃模数M＝m/1-x）或Na2O·mSiO2·nH2O+xCO2(1-2x)Na2O·mSiO2（n-1）H2O+2xNaHCO3（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CO2露点为－30℃，是一种

4、干燥剂，因此吹CO2有脱水作用。传统的水玻璃CO2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CO2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CO2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

5、吹CO2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。3.2.1.2CO2硬化砂的配比及混砂工艺我国水玻璃CO2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CO2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，以便于与今年开发成功的新工艺进行比较。表3－16水玻璃CO2硬化砂的配比及性能序号配比（质量比）性能用途新砂水玻璃W（NaOH）=15%～20%溶液重油膨润土或高岭土W（水）（％）湿透气性湿压

6、强度/kPa硬化后抗压强度/MPa 粒度（筛号）加入量1－1008～90.7－4～54～5>10025～30>1.5大型铸钢件型（芯）面砂240/701006.5～7.5－－－4.5～5.5>3005～15－铸钢件型(芯) 3－10070.75～1.00.5～1.034.5～5.5>20017～23> 450/1001004～4.5LK－2溃散剂3水0.4～0.5－>3.5>150－> 540/70100易溃水玻璃5水1～1.5溃散剂1.0－－－5.5> 640/70100ZNM－2该性水玻璃7－－－3.5～4.2>24507> 7再生砂30708－－1～23

7、.8～4.4>1008～12> 铸钢件型砂8新砂50/100504.5～5.5 － －1～24～6>8025～40－<1t铸铁件型砂旧砂50 9新砂50/100505.5～6.5－ 煤粉2～41～24～6>8025～40－旧砂5010新砂40/70605～6－ －2～44～6>10030～50－1～5t铸铁件型砂旧砂4011新砂40/70605.5～6.5 －木屑1.0～1.52～34～6>10030～50 1～5t铸铁件芯砂旧砂40 这些早期开发的CO2硬化水玻璃砂大多数都要求有一定的湿压强度，以适应先起模后硬化的工艺要求，因而不得不加一定量的粉状材料，导致

8、水玻璃加入量居高不下，型砂易烧结，溃散