有机酯自硬水玻璃砂工艺

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1、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

2、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。2.1CO2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

3、）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

4、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

5、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。5因此，只要开发一种新的工艺，兼顾树脂砂和水玻璃砂的优势，才能适应目前高质量，低成本铸钢件生产的需求，尤其是市场经济条件下，企业追求效益、成本、质量、环保的今天。2.3酯硬化水玻璃自硬砂新工艺新型酯硬化水玻璃自硬砂工艺是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

6、行离子活化处理，使水玻璃砂树脂化，提高了型砂的工艺性能，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：粘结剂加入量低（≤4%），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，铸件出砂清理容易，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成本最低，环境污染少。2.4新工艺的主要原材料和型

7、砂配制方法2.4.1新工艺用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，其指标要求如下：粒度40--140角形系数<1.45含水量<0.5%化学成分依铸件材质砂种而定。2.4.2新工艺的型砂配制2.4.2.1型（芯）砂的配比，见表1。表1推荐配比　原砂新型水玻璃有机酯原砂要求100%3.0-4.0%10-15%（占水玻璃）含泥≤0.5，含水≤0.5％，角形系数≤1.25100%3.5-4.5%10-15%（占水玻璃）含泥≤1.0，含水≤0.5％，角形

8、系数≤1.35100%4.0-5.0%10-15%（占水玻璃）含泥≤1.5，含水≤0.5％，角形系数≤1.45（注：也可在普通水玻璃中加入10-20%的改性剂，以代替新型水玻璃。）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