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水玻璃砂铸造工艺汇总 水玻璃砂( 三 )


吹硬砂型(芯)后，即可取模 。砂型(芯)的强度迅速上升 。取后半小时内涂模，4小时后合箱浇注 。
这种复合工艺特别适用于没有树脂砂再生设备但需要生产高质量铸件的铸钢厂 。工艺操作简单，易于控制，生产的铸件质量与其他树脂砂铸件相当 。
二氧化碳吹硬化水玻璃砂也可以与二氧化碳吹硬化聚丙烯酸钠树脂砂结合生产高质量的铸件 。
5 CO2-有机酯复合硬化水玻璃砂工艺的优缺点？
近年来，CO2-有机酯复合硬化水玻璃砂技术有扩大应用的趋势 。工艺流程是:混砂时加入一定量的有机酯(一般为正常需要量的一半或水玻璃重量的4-6%)；成型后吹CO2硬化至脱模强度(一般抗压强度0.5MPa左右)；脱模后，有机酯继续硬化，型砂强度迅速增加 。吹CO2后静置3~6h，即可合上砂型浇注 。
其硬化机理是:
水玻璃砂吹CO2时，在气体压差和浓度差的作用下，CO2气体会试图向型砂的各个方向流动 。CO2气体与硅酸钠接触后，会立即与之反应形成凝胶 。由于扩散，反应总是由外向内，外层形成凝胶膜，阻碍了CO2气体和水玻璃继续反应 。因此，在短时间内，无论采用什么方法控制CO2气体，都不可能使其与所有水玻璃发生反应 。据分析，当型砂达到最佳吹砂强度时，约有65%的水玻璃与CO2气体反应，也就是说水玻璃没有充分发挥粘结作用，至少有35%以上的水玻璃没有反应 。而有机酯类硬化剂能与粘结剂形成均匀的混合物，能充分发挥粘结剂的粘结作用，芯砂各部分以同样的速度建立强度 。
随着水玻璃含量的增加，砂型的最终强度会增加，但其残余强度也会增加，导致清砂困难 。但是，当硅酸钠用量过少时，其最终强度太小，达不到使用要求 。实际生产中，硅酸钠的用量一般控制在4%左右 。
当单独使用有机酯进行硬化时，有机酯的用量一般为水玻璃用量的8~15% 。当使用组合硬化时，估计当吹入CO2时，大约一半的水玻璃已经硬化，而大约一半的水玻璃还没有硬化 。因此，有机酯的用量占硅酸钠用量的4~6%为宜 。
本发明可以充分发挥CO2硬化和有机酯硬化的双重优势，以及水玻璃的粘结作用，达到硬化速度快、起模早、强度高、溃散性好、成本低的综合效果 。
但是，CO2-有机酯复合硬化工艺需要比单纯的有机酯硬化工艺多添加0.5~1%的水玻璃，这会增加水玻璃旧砂再生的难度 。
6为什么用水玻璃砂工艺生产铸铁件容易产生粘砂？如何预防？
用水玻璃砂制作的砂型(芯)铸造铸铁件时，经常出现严重的粘砂现象，限制了其在铸铁生产中的应用 。
Na2O、SiO2等 。在水玻璃砂和铁氧化物中产生的液态金属在浇注过程中形成低熔点的硅酸盐 。如前所述，如果这种化合物中含有较多的易熔无定形玻璃体，那么这种玻璃体与铸件表面的结合力很小，收缩系数与金属不同，两者之间会有较大的应力，可以很容易地从铸件表面去除，不会粘砂 。如果铸件表面形成的化合物SiO2含量高，FeO和MnO含量低，其凝固组织基本具有晶体结构，会与铸件牢固结合，造成粘砂 。
用水玻璃砂生产铸铁件时，由于铸造温度低，含碳量高，铁、锰不易氧化，粘砂层为晶体结构 。此外，很难在铸铁件和粘结砂层之间建立合适厚度的氧化铁层 。与用于生产铸铁件的树脂砂不同，粘结砂层不容易去除 。
为了防止在用水玻璃砂生产铸铁件时粘砂，可以使用合适的涂料 。如果用的是水性漆，那么涂装后需要表面干燥，所以最好用醇基快干漆 。
一般可在铸铁件用水玻璃砂中加入适量的煤粉(如质量分数为3%~6%)，通过煤粉的热解，使铸件与粘砂层之间产生光亮的碳膜 。由于不被金属及其氧化物润湿，粘砂层很容易从铸件上剥落 。
水玻璃砂有望成为无废砂排放的环保型型砂吗？
硅酸钠无色无味无毒，粘在皮肤和衣服上后用清水冲洗没问题，但一定要避免溅到眼睛里 。水玻璃在混砂、造型、硬化和浇注过程中，无刺激性或有害气体释放，无黑色和酸性污染 。但如果工艺不当，水玻璃加入量过多，水玻璃砂的溃散性会不好，清砂时粉尘飞扬，也会造成污染 。同时旧砂再生困难，废砂排放对环境造成碱性污染 。
如果能克服这两个问题，水玻璃砂就可以成为一种基本无废砂排放的环保型型砂 。
解决这两个问题的根本措施是将水玻璃的用量降低到2%以下，基本可以抖落出砂 。当硅酸钠的量减少时，旧砂中残留的Na2O也减少 。通过使用简单的干法再生，可以将循环砂中的残余Na2O保持在0.25%以下 。这种再生砂可以满足中小型铸钢件单一型砂的使用要求 。此时，即使是用简单廉价的干法再生旧水玻璃砂，而不是用昂贵复杂的湿法，也可以充分回收利用，基本没有废砂排出，砂铁比可以降到1∶1以下 。


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