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水玻璃砂铸造工艺汇总 水玻璃砂

水玻璃砂(水玻璃砂铸造工艺综述)
水玻璃砂的硬化方法可分为三大类:热硬化法、空气硬化法和自硬法，包括多种方法 。但是，目前常用的硬化方法有两种:
1、普通CO2气体硬化法
这种方法是水玻璃粘结剂领域最早的快速成型技术 。由于其设备简单、操作方便、使用灵活、成本低廉，在国内外大多数铸钢件上得到了广泛应用 。
CO2硬化水玻璃砂的主要优点是:硬化速度快，强度高；硬化后模具成型，铸造精度高 。
普通CO2气硬水玻璃砂的缺点是:型(芯)砂强度低，水玻璃的用量(质量分数)往往高达7~8%以上；含水量大，易吸潮；冬天硬度差；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
该方法采用液态有机酯代替CO2气体作为水玻璃的硬化剂 。
这种硬化工艺的优点是:造型(芯)砂强度高，水玻璃加入量可降至3.5%以下；冬季硬度好，硬化速度可根据生产和环境条件，通过改变粘结剂和固化剂的种类进行调整(5 ~ 150min)；造型(芯)砂溃散性好，铸造用砂易于清理，旧砂易于干法再生，回用率≥80%，减少了水玻璃碱性废砂对生态环境的污染，节约了废砂的运输和占地费用，节约了优质硅砂资源 。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 。它能克服CO2水玻璃砂砂型表面稳定性差、易过吹等技术难题 。，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂媲美 。所有自硬砂工艺生产成本最低，劳动条件好 。
这种硬化工艺的主要缺点是:硬化速度慢，芯砂流动性差 。
目前在铸造生产中，有时采用复合硬化工艺，如短时间吹CO2达到型强，再吹热空气，或烘干，或有机酯自硬，或自然脱水烘干，以获得较大的最终强度，提高生产效率 。
铸造水玻璃砂时，应注意以下主要问题:
1影响硅酸钠“老化”的因素有哪些？如何消除水玻璃的“老化”？
新的硅酸钠是一种真正的溶液 。但是，在储存过程中，水玻璃中的硅酸会发生缩聚，它会从
真溶液逐渐凝结成大分子硅酸溶液，最后变成硅酸凝胶 。因此，水玻璃实际上是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的影响 。
水玻璃在储存过程中，分子凝聚形成凝胶，其粘结强度随着储存时间的延长而逐渐降低 。这种现象被称为水玻璃的“老化” 。
“老化”现象可以用以下两组实验数据来解释:高模数水玻璃(M=2.89，ρ=1.44g/cm3)存放20、60、120、180和240天后，吹CO2硬化的水玻璃砂的干抗拉强度分别下降9.9%、14%、23.5%、36.8%，低模数水玻璃(M=2.44，ρ=1.41g/cm3)的干抗拉强度下降4.5%
水玻璃存放时间对酯硬化水玻璃自硬砂的初期强度影响不大，但对后期强度影响明显 。据测定，高模数水玻璃降低约60%，低模数水玻璃降低约15～20% 。剩余强度也随着储存时间而降低 。
水玻璃在贮存过程中，聚硅酸的缩聚和解聚同时发生，分子量发生歧化，形成单硅酸和胶体粒子的多重分散体系，即在水玻璃的老化过程中，聚硅酸的聚合度发生歧化，单硅酸和高聚硅酸的含量随贮存时间的延长而增加 。由于水玻璃在储存过程中发生缩合和解聚，导致粘结强度下降，即出现“老化”现象 。
影响水玻璃“老化”的主要因素有:存放时间、水玻璃的模数和浓度 。存放时间越长，模量越高，浓度越大，“老化”就越严重 。
长期使用的水玻璃可以通过各种方法进行改性，以消除“老化”并恢复新鲜水玻璃的性能:
1.物理修饰
水玻璃的老化是一个自发的缓慢释放能量的过程 。物理改性处理“老化”的水玻璃是通过磁场、超声波、高频或加热等方式向水玻璃系统提供能量 。，以促进高度聚合的聚硅酸胶体粒子的解聚和聚硅酸分子量的均匀化，从而消除老化现象 。这就是物理改性的机理 。如磁场处理后，水玻璃砂强度提高20~30%，水玻璃加入量减少30~40%，节约CO2，溃散性提高，取得了良好的经济效益 。
物理改性的缺点是不耐用，处理后存放后结合强度会下降，适合铸造厂处理后尽快使用 。特别是M>2.6的水玻璃，硅酸分子浓度高，经过物理改性和解聚后会迅速缩聚 。治疗后最好立即使用 。
2.化学修饰
化学改性是在水玻璃中加入少量化合物，这些化合物都含有羧基、酰胺基、羰基、羟基、醚基、氨基等极性基团，通过氢键或静电吸附在硅酸分子或胶体颗粒表面，改变其表面势能和溶剂化能，提高聚硅酸的稳定性，从而防止“老化” 。


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