酯硬化水玻璃砂的质量控制

1、酯硕化水玻璃砂的质虽控制水玻璃加入量局（6%8%）、型砂的残留强度局、溃散性差、 铸件出砂清理及旧砂再生回用困难、 型芯存放性差、硬不透、铸件外 观质量差和型芯表面易粉化等。CO 2硬化水玻璃砂工艺存在着上述不 足，限制了铸件质量的进一步提高，急需解决。1. 脂硬化水玻璃砂工艺优点1）水玻璃加入量低，一般在 2.5%3.5%,型砂强度高。2）型砂工艺性能优良，冬季硬透性好，硬化速度可通过粘结剂 和固化剂种类进行调整。3）型芯砂溃散性好，铸件出砂清理容易；旧砂易于干法再生， 回用率 80%。4）铸件质量和尺寸精度可与树脂砂工艺生产的铸件相媲美。5）型芯砂热塑性好，发气量较低，可防止铸件产生裂纹和

2、气孔等缺陷。6）原砂的适用范围广，可以用硅砂、铭铁矿砂及镁橄榄石砂等。7）在各种白硬砂工艺风吹草动生产成本低，劳动环境最好。2. 脂硬化水玻璃砂的硬化机理有机酯水解后析出酸和醇，酸促使聚硅酸钠转变成硅溶胶，有利 于水玻璃砂迅速固化；醇对水有很强的亲和力，能起到容积化的作用 使水玻璃脱水，脱水后的水玻璃具有强而韧的特征， 是型砂获得强度 的主要原因。由此可以看出有机脂水玻璃砂是典型的物理硬化， 而非化学硬化。它是以未反应的水玻璃脱水的物理硬化为主，使型砂获得所需要的强度，而以生成硅溶胶的化学硬化为辅， 物理硬化与化学硬 化是相辅相成的过程。3. 脂硬化水玻璃砂用原材料及要求1) 原砂 高质量的原

3、砂有利于以较小的水玻璃和脂的加入量获得 较高强度和溃散性好的型芯砂。硅砂的含水量、含泥量、SiO2含量及角形系数等如表1。原砂中含水量过高，会延缓硬化速度，降低强度; 原砂中的含泥量、微粉过高，会增加水玻璃有机脂的加入量；对于经 烘干或回用的原砂必须冷却后方能使用，原砂温度不超过42 C,否则会减少型芯砂的可使用时间。表1原砂技术要求SiO2 (%)水分(%)含泥量(%)粒度分组代号角形系数微粉含量(%)> 98< 0.5< 0.330< 1.30< 0.52) 有机酯 用于铸造生产的有机脂有醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、二醋酸乙二醇脂、二醋酸二甘醇脂及三醋酸甘油酯等

4、。沈阳汇亚通生 产的醋酸甘油酯固化剂，其主要性能指标见表 2。这些专用有机酯与 新型水玻璃发生作用，具有强失水、 低碱性、反应均一的特性，硬透 性比有机脂要好，特别在低温、高温及高湿情况下的硬化性能优于普 通有机脂。表2有机酯固化剂性能指标牌号密度/ (g/cm3)粘度/ (MPa s)游离酸/ (%)脂含量/ (% )使用温度/CZCG-1301.11.2< 100< 270特慢速 30ZCG-1311.11.2< 100< 280慢速A 25ZCG-1321.11.2< 100< 285中速1525ZCG-1331.11.2< 100< 29

5、0快速1015ZCG-1341.11.2< 100< 294快速510ZCG-1351.11.2< 100< 298特快速 03）新型水玻璃 新型水玻璃是在普通水玻璃的基础上通过一系列化学和物理改性与电离子嫁接而成，具有强度高、粘度低的特性，比普通水玻璃砂的强度提高30%左右。水玻璃的粘度决定着粘结剂在砂粒 表面流动的难易程度，在模数、密度及温度相同的条件下，水玻璃的 粘度越低，它的润湿角越大，表面张力越小，使得水玻璃的加入量越 少。另外，水玻璃的粘度低，配比时定量准确，容易组织流水线生产。新型水玻璃可根据铸件大小、 气温、湿度及砂子种类与固化剂匹 配，任意地调节型芯砂

6、的硬化速度和可使用时间，因此型砂的硬化性 能优于普通水玻璃白硬沙，尤其是气温较低的冬季，型砂硬透性及硬 化速度优于普通水玻璃。新型水玻璃的加入量增加，硬化速度快，终 强度提高。但型砂中的Na离子含量增加，溃散性变差，严重恶化了 旧砂的再生回用性能。因此在使用中不能片面的追求型芯砂强度， 而 应在强度满足生产工艺的前提下，尽可能减少新型水玻璃的加入量。4）涂料 使用涂料是提高铸件表面质量的有效措施之一，但是对于 脂硬化水玻璃砂型（砂芯），如采用水基涂料会产生一些困难，因为 它对水分十分敏感，涂料中的水分渗入型芯中，会降低它的表面强度。 新型水玻璃砂的型芯一般不需要烧烤，因此最好选用醇基快干涂料。

7、4. 脂硬化水玻璃砂的工艺性能及其因素新型水玻璃白硬砂的工艺性能受原砂质量、固化剂、水玻璃种类 和加入量、环境湿（温）度、混砂供以及设备等多种因素的影响。因 此，应根据现有原砂的种类、状态、型芯砂的生产工艺要求及外界条 件（温度、湿度）选择相应的粘结剂种类及加入量，来调整型芯砂的 工艺性能，以满足铸件生产的要求。1） 强度 脂硬化水玻璃砂的湿强度几乎为零， 因此不适于立面 较高的刮板造型，用实样造型时在砂型具有一定强度时才能起模， 通 常情况下，脂硬化水玻璃砂的终强度可达 0.51.1MPa影响型砂终 强度的因素主要有原砂粒形、粒度、含泥量、微粉含量以及含水量、水玻璃加入量、有机脂种类与加入量

8、、空气温度与湿度等。2） 硬化速度型砂硬化速度过快，可使用时间缩短，终强度也 会降低；硬化速度过慢会降低生产率，也会导致终强度降低。影响硬 化速度的主要因素有空气温度、水玻璃模数、有机脂种类及加入量、 空气湿度和原砂水分等。3） 可使用时间决定可使用时间的主要因素是硬化速度，硬化速度越快，可使用时间越短，超过可使用时间的型芯砂流动性及充型 能力差，造型、制芯后的强度降低，表面稳定性差，容易造成冲砂、 砂眼等缺陷。混好的型芯砂应尽快使用，一般发现型芯砂开始发粘并 呈粘连状时即认为超过了可使用时间。4）可脱模时间 一般将型芯砂抗拉强度0.10.2MPa （抗压强度 0.20.5MPa）作为可起模强

9、度，将达到可脱模强度所需要的硬化时间称为可起模时间。在生产中起模时间一般是型芯砂可使用时间的24倍，也可用手指按压型芯，硬到按不动时即可起模。5） 发气性脂硬化水玻璃砂的发气性较酸固化味喃树脂砂、脂 硬性碱性酚醛树脂砂等都低，因此可有效减轻气孔缺陷的产生6）溃散性 在其他条件向同时，型芯砂的溃散性随水玻璃加入量的减少而改善。新型水玻璃白硬砂的残留强度在400 C以上只有CO2硬化水玻璃砂的一半左右，尤其是在 800C以上时，残留强度约 是CO2硬化水玻璃砂的1/10,溃散性大大提高，但比吠喃树脂砂稍 差。7） 型芯存放性 脂硬化水玻璃砂的型芯存放性较 CO2硬化水玻 璃砂好，基本没有返碱粉化现

10、象。但当空气湿度 80%寸应引起注意， 必要时增加烘干措施。5. 型砂配制及混砂工艺脂硬化水玻璃砂适合用连续式混砂机， 也可利用间歇式混砂机按 一定程序进行混制。混制程序由单砂双混法和双砂三混法两种，采用单砂双混法，型砂配比（览：原砂100,新型水玻璃33.5,有机脂 1015 （占水玻璃）。加料顺序及混制时间如下：混砂 1 1.5min 混制 1.5 2.0min原砂+有机脂 新型水玻璃*出砂6. 型芯质量的控制1）依据型芯的大小、复杂程度及造型工实际可以完成操作的时间，随时调整型芯砂的可使用时间， 以保证型芯的强度需要。2）提前做好操作前的准备工作，宁可人等砂不能砂等人，保证 在可使用时间内用完，以减少浪费。3）将型芯均匀捣实，特别是难以捣到的部位及拐角处，这是获得高质量铸件的前提条件4）型芯要多扎通气孔，且深度要够，以加强型内水分的逸出，也有利于浇注过程中的排气。5）充分考虑型芯的硬透性，尤其是在冬季，防止型芯产生变形。6）横、内浇道最好制造模样，以便造型直接成形。模样起模斜度应适当加大，芯盒尽量采用脱框结构，以便于起模，减少 修型。7. 结语1）采用脂硬化水玻璃砂工艺，可是水玻璃加入量大幅度降低， 型芯溃散性大为改善，铸件落砂清理容易，实现了旧砂的干法再生回 用，减少了废水、废砂对环境的污染。2） 脂硬化水玻璃砂工艺性能及冬季硬透性好，硬化速度可