水玻璃砂工艺
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CO 2 吹气硬化法问世后就受到重视，水玻璃CO 2 吹气硬化法有气影法造型、制芯的各种优点。但传统的CO 2 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CO 2 吹气硬化法的1/2 ～1/3 ，特别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。
3.2.1 CO 2 吹气硬化水玻璃砂
3.2.1 .1 CO 2 吹气硬化水玻璃砂的原理
水玻璃砂CO 2 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CO 2 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（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。CO 2 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CO 2 的化学反应可用下式表示：
Na 2O · mSiO 2 · nH 2O+xCO 2 (1-x)Na 2O· mSiO 2· nH 2O+xNa 2CO 3（反应后水玻璃模数M＝m/1-x）
或Na 2O · mSiO 2 · nH 2O+xCO 2 (1-2x)Na 2O· mSiO 2（n-1）H 2O+2xNaHCO 3（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CO 2 露点为－30 ℃，是一种干燥剂，因此吹CO 2 有脱水作用。
传统的水玻璃CO 2 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CO 2 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CO 2 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，结合科学的吹CO 2 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 .2 CO 2 硬化砂的配比及混砂工艺
我国水玻璃CO 2 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CO 2 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 CO 2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 湿压强度 /kPa 硬化后抗压强度
/MPa 粒度（筛号） 加入量 1 － 100 8 ～ 9 0.7 － 4 ～ 5 4 ～ 5 >100 25 ～ 30 >1.5 大型铸
钢件型
（芯）面
砂
2 40/70 100 6.5 ～ 7.5 － － － 4.5 ～ 5.5 >300 5 ～ 15 － 铸钢件
型 (芯 )
3 － 100 7 0.75 ～ 1.0 0.5 ～ 1.0 3 4.5 ～ 5.5 >200 17 ～ 23
>
4 50/100 100 4 ～ 4.
5 LK － 2溃散剂 3 水 0.4～
0.5
－ >3.5 >150 － >
5 40/70 100 易溃水玻璃 5
水 1～ 1.5 溃散剂 1.0 － － －
5.5 > 6 40/70 100 ZNM － 2该
性水玻
璃 7
－ － － 3.5 ～
4.2 >2450 7 > 7 再生砂 30 70 8 － － 1 ～ 2 3.8 ～ 4.4 >100 8 ～ 12 > 铸钢件
型砂
8 新砂 50/100 50 4.5 ～ 5.5 － － 1 ～ 2 4 ～ 6 >80 25 ～ 40 － <1t 铸
铁件型
砂
旧砂 50 9 新砂 50/100 50 5.5 ～ 6.5 － 煤粉 2～ 4 1 ～ 2
4 ～ 6 >80 2
5 ～ 40 －
旧砂 50
10 新砂 40/70 60 5 ～ 6 － － 2 ～ 4 4 ～ 6 >100 30 ～ 50 － 1 ～ 5t
铸铁件型砂 旧砂 40 11 新砂 40/70 60 5.5 ～ 6.5 － 木屑 1.0～ 1.5 2 ～ 3 4 ～ 6 >100 30 ～ 50 1 ～ 5t
铸铁件
芯砂
旧砂 40
这些早期开发的 CO 2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，导致水玻璃加入量居高不下，型砂易烧结，溃散性差，旧砂再生困难。
2 、近年新开发的 CO 2硬化水玻璃砂工艺
新型 RC 系该性水玻璃砂：该工艺采用济南赛特科技贸易公司生产的 RC 系列双组分硅铝复合水玻璃， RC 复合物是以可溶性铝酸钠为基础，再加适量第 3组分的固体粉末，在 Na － Si 系水玻璃中引入 RC 相，组成了 Na －（ RC ）－ Si 水玻璃系型砂。两种配砂（均为质量比）工艺简介如下：
1 ）砂（新砂 10＋旧砂 90）＋水（ 1）＋复合物 RC （ 1） 预混 2min ＋水玻
璃（ 3～ 4） 混砂 2min 卸砂
该配比工艺适用于间隙式混砂机。
2 ）水玻璃（ 100）＋复合物 RC （ 25）＋水 (25) 搅拌均匀 将此混合液按常规水玻璃加入砂中使用。
采用 RC 系该性水玻璃砂工艺，型砂中水玻璃的加入量为砂重量的 3.5％时，吹 CO 2硬化后 24h 终抗压强度可达到 2.5Mpa 。
由于 RC 为高熔点 ，对硅砂的侵蚀性弱，残留强度第二峰值被抑低和推迟，浇注后具有较好的溃散性（参见图 2－ 26）。
（ 2）强力 2000多重变性水玻璃砂：强力 2000多重变性水玻璃砂是沈阳铸造材料厂和上海华源精细化工有限公司下属的星火化工厂的产品。该产品以钠钾或钠钾锂水玻璃为基础，通过物理和化学该性，添加有机－无机助粘结剂，再经多重变性处理，其粘结强度较普通钠水玻璃提高 70％左右，因而水玻璃加入量可以降低。目前该产品已成系列，有 21个品种可供选用。 CO 2硬化的强力 2000多重变性水玻璃与普通钠水玻璃配比、性能对比见表 3－ 17。
（ 3） CO 2硬化 Solosil-433该性水玻璃砂：
表 3－ 17 CO 2硬化强力 2000多重变性水玻璃砂与普通水玻璃砂的配比和性能对比 序号 质量比 吹 CO 2时间 /S 抗压强度 /MPa
即时 1h 2h 3h 1000 ℃ ,20min
1 福建水洗海砂 100 市售水玻璃 ① 6
75
0.5 0.85 1.28 1.67 1.7 2 福建水洗海砂 100 强力 2000 ②
3
45 0.4 1.34 1.81 2.4 0.86 ～ 0.92
市售水玻璃中硅酸钠的质量分数为 42％，模数为 2.3。
强力 2000多重变性（春秋季适用）水玻璃中硅酸钠的质量分数为 42％，模数为 2.3。 1000 ℃ 残留强度似乎偏高，但试样呈脆性，冲击即溃，溃散功很低。
Solosil-433 是 Foseco 公司生产的该性水玻璃的商品名，它与普通水玻璃对比试验的数据见第二张表 2－ 54。
（ 4） CO 2硬化有机该性硅酸复盐水玻璃：有机该性硅酸复盐水玻璃是沈阳市汇亚通铸造材料有限责任公司的产品。采用该水玻璃， CO 2硬化的配比和性能见表 3－ 18。
表 3－ 18 CO 2硬化有机该性硅酸复盐水玻璃砂配比和性能
序号 配比（质量比） 24h 抗拉强度 /MPa 对原砂的要求
原砂 水玻璃
1 100 3 ～ 3.5 0.3 ～ 0.5 ω（泥） ≤ 0.4 ％，
ω（水） ≤ 0.5 ％，
角形因数 ≤ 1.25
2 100 3.
3 ～3.8 0.3 ～0.5 ω（泥）≤ 0.8 ％，
ω（水）≤ 0.5 ％，
角形因数≤ 1.35 （5）脉冲CO 2硬化水玻璃砂:华中科技大学研制成功一种CO 2吹气控制器，可以对CO 2预热、稀释，并控制吹CO 2的压力、流量、时间，实现定时、定量、间断或脉冲吹CO 2。能够有效的防止CO 2过吹，充分地发挥水玻璃砂地粘结强度，降低型砂重水玻璃加入量约30％，也适用于VRH法和各种该性水玻璃，是一种投入少，见效快的措施。表3－19是脉冲VRH法与普通VRH法抗压强度对比。
表3－19 脉冲VRH法与普通VRH法的抗压强度对比(单位:Mpa)
0.02 0.04 0.06 0.08 备注
CO 2 气压力
硬化方法
VRH 0.133 0.20 0.23 0.18 型砂配比（质量脉冲VRH 0.15 0.27 0.33 0.45
比）：大林标准
砂100，水玻璃
（M＝ 2.3～
2.5）2，真空
度98kPa
脉冲吹气是指CO 2气体按一定的时间间隔吹入型砂（芯），例如吹5s，停5s，再吹5s……，如此反复进行，能够提高硬化效能和节约原材料。
表3－20为此型砂采用脉冲吹气与连续吹气水玻璃砂的抗压强度比较。
表3－20脉冲吹气与连续吹气的抗压强度比较(单位:Mpa)
吹气方式①σ 10min σ 24h σ 48h σ w ②
1.346 6.208 5.977
2.103
间隔5s，总时间
20s
1.621 3.824 4.397
2.705
间隔5s，总时间
40s
连续吹20s 1.891 2.383 1.730 2.155
连续吹40s 2.455 0.951 0.632 2.014
CO 2 吹气流量2.5m 3 /h。
σ w为砂芯800 ℃时的残留强度。
新开发的CO 2硬化水玻璃除了应用复合该性水玻璃外，还有一个共同的特点，就是型砂中不加粉状材料，没有湿强度，采用先硬化后模的操作工艺。
3.2.1 .3 造型制芯要求
砂型（芯）要舂实，尤其对于先吹CO 2硬化后起模的砂型（芯），如果砂型的紧实度低，则浇注后易产生冲砂和机械粘砂等缺陷。
对于先起模后硬化的砂型（芯），硬化前要用细钢钎多扎气眼，利于CO 2渗透，以提高硬化强度，也有利于浇注时排除气体，减少铸件气孔缺陷。
对于再CO 2硬化前需要调动的砂芯，必须用结构适当的芯骨；对CO 2硬化后吊运的砂芯，芯骨可
以简化或不用。
对于尺寸较大、铸件收缩阻力较大的砂芯，舂砂时要外紧内松，或在砂芯内部放受热收缩的材料，增加退让性。
对于排气困难的、大部分被铁液包围的复杂砂芯，应设排气道。排气道应与砂型排气道相通，使砂芯内产生的气体顺利排出型外。
在铸件热量集中、砂型（芯）散热条件差部位采用耐高温的型砂，如烙铁矿砂和锆砂。 为提高铸件表面质量，砂型 (芯 )硬化后，可在砂型（芯）表面涂适当厚度的快干涂料。 制造好的型芯要及时合型浇注，避免受潮变质。
3.2.1 .4
传统的吹 CO 2的方法有以下几种：
在砂型或砂芯上扎一些 ф 6～ф 10mm 的吹气孔，将吹气管插入并吹 CO 2，硬化后起模，如图 3－ 20所示。
在砂型上盖罩吹 CO 2，如图 3－ 21所示。
图 3－ 20插管法吹 CO 2示意图
硬化砂型 b ）硬化砂芯
1 －胶皮管 2－砂箱 3、 6－砂芯 4－芯盒 5－吹气管 7－芯盒
图 3－ 21 盖罩法吹 CO 2示意图
砂型硬化 b)砂芯硬化 c)空心砂芯硬化
1 －吹气罩 2－砂箱 3－掏空块 4、 6－芯盒 5－砂芯
通过模样上的吹气孔 CO 2，如图 3－ 22所示
图 3－ 22 通过模样吹 CO 2硬化示意图
1 －砂箱 2－模样 3－芯盒
近年来在传统的吹 CO 2的基础上又有如下改进：
CO 2 预热后再吹入砂型（芯），增加 CO 2扩散能力，提高硬化效果。
将 CO 2用空气或氮气稀释，改善硬化效果，节省 CO 2
间断或脉冲吹 CO 2。
定压、定时、定量吹 CO 2(用于定型产品 )。
用测定水玻璃吹 CO 2时的电位变化控制吹气时间，能避免欠吹或过吹而降低 CO 2的消耗。 VRH 法（见 3.2.1 .5）
CO 2 的压力、流量和 CO 2的时间对硬化强度的影响如图 3－ 23所示（型砂配比及吹 CO 2工艺见表 3－ 21）。从图 3－ 23可以看到，当初强度达 0.4～ 0.5Mpa 时，即应停止吹 CO 2，起模后在贮放中强度明显升高。若吹 CO 210～ 15s ，起模强度达到 0.8Mpa 时，贮放后强度仅 0.8Mpa 左右。若吹 CO 220s 以上，已明显过吹，起模后贮放中强度反而下降。 图 3－ 23吹 CO 2工艺参数对水玻璃砂强度的影响
图中曲线编号所对应的型砂配比见表 3－ 21
2. 实线为初强度，虚线为终强度
表 3－ 21 试验用型砂配比及吹 CO 2工艺
图 3－ 23中曲线编号 型砂配比（质量比） 吹 CO 2工艺
新砂（ 40/70筛号） 水玻璃 (ρ＝ 1.42g /cm 3 水 压力 /MPa 流量 /m 3· h
-1
1 100 （普通 M=2.25） 5 1
0.2 1.0 2 100 （普通 M=2.74） 5 1
0.2 1.0 3 100 （普通 M=2.74） 5 1
0.15 0.5
3.2.1 .5 真空置换硬化 (VRH)法
真空置换硬化（VRH）法是近年来开发成功并已应用于生产的先进水玻璃砂工艺之一。砂型（芯）在真空室内经真空脱水后，再吹CO 2硬化。
VRH 法工艺的主要特点
水玻璃加入量少：当型砂中水玻璃占原砂重量的2.5％～3.5%时，抽真空后吹CO 2，2min 后的砂型强度可达1～2Mpa，可以立即进行浇注。
能显著改善砂型的溃散性：尽管VRH法型砂比树脂砂死亡溃散性差些，但溃散性及旧砂再生性能比普通CO 2吹气水玻璃砂均能明显改善，可采用干法再生，再生回收率可达90％以上。
能提高铸件质量：VRH法实行先硬化后起模的工序，而且由于水玻璃加入量少，砂型（芯）在高温下变形减少，有利于提高铸件尺寸精度，同时硬化后的砂型（芯）水分含量低，铸件的气孔、针孔等缺陷相应减少。
能降低造型材料费用，提高经济效益。
缺点是设备投资大，固定尺寸的真空室不能适应过大或过小的砂箱或芯盒。
由于水玻璃加入量减少，CO 2消耗量降低，旧砂回用率提高，降低新砂耗量等因素，VRH 法与普通水玻璃CO 2工艺相比，每吨铸件可节约型砂费用15％～20％。
VRH 法的主要工序及相关要求
抽真空：将紧实的砂箱或芯盒置于真空室内抽真空，要求真空度至少在4kPa以下，最好在2.6kPa以下。但低于1kPa时型砂强度反而下降。因此，每个真空室必须配置一台真空泵，真空泵的排气量必须与真空室的容量相匹配，计算公式如下
V p=2.3Vi/lg(p1/p2)
式中V p-----真空泵排气量（m 3/min）；
V i----- 真空室容积（m 3）；
P 1----- 大气压（Pa）；
P 2----- 真空箱预期达到的真空度(Pa)；
t----- 达到预期真空度的时间（min）；
抽真空应强力迅速在数分钟内达到所需真空度，此时型砂处于过冷状态。若抽真空的速度不够快，水分缓慢释出，水的蒸气压抵消部分真空度，使真空度难以达到规定要求。
往真空室导入CO 2：VRH法水玻璃砂型（芯）吹CO 2是在真空室内进行的，因为CO 2在抽真空的砂型（芯）里运动没有障碍，扩散迅速，与水玻璃反应快而均匀，因此CO 2耗量减少。CO 2通气压力，视真空室剩余空间的大小而增或减，一般在40kPa左右。
打开真空室：导入CO 2一定时间后（夏季1～2min，冬季2～3min）即可打开真空室导入空气，然后型（芯）砂即可浇注。
典型工艺配比
日本テサ公司的生产工艺及配比（质量比）：
面砂：原砂97，水玻璃3；
背砂：再生砂98，水玻璃3；
テサ公司VRH法造型的标准真空度为 2.7kPa以下，CO 2气体导入压力为40kPa，吹气时间为30～60s，放入空气到常压后打开真空室。起模时砂型抗压强度为0.5～ 1.0Mpa，24h后达2.0Mpa,造型4h后砂型表面安定性在90％以上。由于砂型中水玻璃加入量少，改善了型砂的溃散性，旧砂回用率达到92％。
宝鸡桥梁厂工艺配比：宝鸡桥梁厂采用VRH法铸造高锰钢辙叉，以镁橄榄石砂为原砂，型砂配比(质量比)为：
原砂：水玻璃＝100：（3.5～ 3.7）
原砂为镁橄榄石砂，粒度为50/100号筛，ω（水）≤ 0.5%,堆密度≥ 1.5gcm 3.
水玻璃模数 M 为 2.1～ 2.3，波美度为 48～ 50o Be′（ 1.5～ 1.53g /cm 3。
砂型抗压强度达到 1.5Mpa 。
砂型振动落砂时间为 4～ 5min ，砂型出砂率达 85％以上。
采用干法再生，旧砂回用率达 97％。但再生砂存在一定量残碱而影响型砂溃散性。
应该说明的是，将 VRH 法与复合该性水玻璃或 CO 2的预热、稀释、脉冲吹气工艺结合起来，粘结强度将得到进一步提高。
试验配比（质量比）为：
原砂 :水玻璃＝ 100： 2
原砂为大林标准砂，粒度为 50/100筛号
水玻璃为铸造用水玻璃，模数为 2.3～ 2.5。
混砂工艺：
原砂＋水玻璃 混輾 1～ 2min 卸砂
图 3－ 24是 VRH 脉冲装置示意图。
图 3－ 24VRH 脉冲装置示意图
1 － CO 2气瓶 2－流量计 3－脉冲装置 4、 7－阀门 5－真空计 6－真空瓶 8－真空泵 表 3－ 22是脉冲 VRH 法与普通 VRH 法的型砂抗压强度比较。
表 3－ 22 脉冲 VRH 法与普通 VRH 法的型砂抗压强度比较 （单位： Mpa ） 方法 通 CO 2压力
0.02 0.04 0.060 0.080
普通 VRH 法 0.133
0.200 0.230 0.180 脉冲 VRH 法 0.150
0.270 0.330 0.450 注：真空室的真空度为 0.098Mpa 。
3.2.1 .6 水玻璃 CO 2硬化对原材料的要求
水玻璃 CO 2硬化对原材料的要求，像其它型砂一样，要有利于减少混合料中水玻璃的加入量，又能保证型砂有足够的使用强度。
1 、水玻璃 CO 2硬化对原砂的要求 CO 2硬化水玻璃砂对原砂的适应性很强，不论是中性砂、酸性砂或碱性砂均能适用，如硅砂、锆砂、烙铁矿砂、镁砂、橄榄石砂、石灰石砂、刚玉砂等均可适用。
水玻璃 CO 2硬化砂除了对原砂中水的质量分数可以放宽到 0.5%外，对原砂的其它性状如粒形、比表面积、含泥量等与树脂自硬砂应有同样严格要求，因为这些参数直接影响型砂中水玻璃加入量，乃至型砂的使用强度盒残留强度。表 3－ 23盒图 3－ 25显示了 5种不同性状的原砂采用 VRH 法工艺硬化后的抗压强度对比。数据充分说明，提高原砂质量是降低水玻璃加入量的重要途径之一。
表 3－ 23 5种不同性状的原砂
序号 砂源 粒形 角形因数 比表面积 /cm 2g -1 含泥量（质量分
数，％）
a 大林标准砂 ○ － 1 ． 2
0.3 b 水洗郑庵砂 □ 1.36 1 ． 35
0.4
c 郑庵砂 〇－□ － 1 ． 36
1.1 d 水洗新会砂 △ 1.64 1 ． 42
0.6 e 新会砂 △－□ - －
2.05 注：序号 a ～ e 见图 3－ 25
图 3－ 25 5种不同性状的原砂采用 VRH 法硬化后的抗压强度
注： a ～ e 原砂的砂源和性状见表 3－ 23
2 、 CO 2硬化水玻璃砂对水玻璃的要求 铸造用水玻璃除了应符合 JB/T8835-1999标准外，还应注意以下几点要求 :
尽可能使用新鲜水玻璃，避免采用老化水玻璃。
尽可能使用抗老化能力强的水玻璃，例如钠钾复合水玻璃，方便产生管理。
尽可能使用已经开发应用成功的该性水玻璃。
在使用强度许可的条件下用较高模数的水玻璃。
在混砂工序之前增加水玻璃物理该性的措施，如在输送管道上增添磁化处理装置等。 3 、 CO 2硬化水玻璃砂对其他辅助材料的要求应有助于降低水玻璃加入量为原则，且尽可能不采用粉状材料。
3.2.1 .7 水玻璃 CO 2硬化砂可能产生的缺陷及防止措施（见表 3－ 24）
表 3－ 24 水玻璃 CO 2硬化砂可能产生的缺陷及防止措施
序号 产生问题 产生原因 防止措施
1 可使用时间太短 原砂烘干后没有冷却到室温 水玻璃的模数及密度过高 混砂时间过长 出砂后型砂保存不好 烘干的原砂应冷却到室温后使用
夏季应用低模数水玻璃
混砂时间应尽量短，混匀即可
混砂时加水 0.5％～ 1.0％（质量分
数）
出輾后型砂应在容器中保存，并用湿
麻袋盖好
2 吹不硬（常在冬季、温度低于 10℃时发生） 型砂出輾后水的质量分数过高 水玻璃的模数和密度低 室温及砂温过低 选用模数和密度较高的水玻璃
将原砂烘干后使用
冬季原砂预热到 30℃左右
在混砂时加入硫酸亚铁（ω（ FeSO 4）
=0.5％左右）
适当提高水玻璃的模数和密度
3 粘模 型砂中含水量过高 模样表面的起模漆不适合 原砂应烘干后使用
水玻璃的密度应合适
模样表面涂耐碱的保护漆，如过氯乙
烯漆、外用磁漆、聚氯酯漆
在起模漆表面再涂脱模剂
4 表面稳定性差（表面粉化） 水玻璃的密度低 原砂的含水量过高 吹 CO 2时间过长 水玻璃加入量太少 选用模数和密度和使的水玻璃
将含水量过高的原砂烘干后使用
控制吹 CO 2的压力和流量
适当增加水玻璃加入量
5 铸件气孔 型砂的残留水分高 砂型的出气孔扎得少或扎得太浅 采用经烘干的原砂
尽量降低水玻璃加入量
多扎出气孔或采取其他有利排气的措
施
必要时将砂型（芯）烘干 6 铸件粘砂 砂型表面没有舂实 原砂粒度太粗 涂料质量不好和涂刷操作不当 选用粒度较细的原砂
砂型（芯）要舂实
采用优质涂料或涂膏并注意涂刷质量
厚壁铸钢件采用烙铁矿砂或锆砂做面
砂并刷涂料
6 铸件粘砂 砂型表面没有舂实 原砂粒度太粗 涂料质量不好和涂刷操作不当 选用粒度较细的原砂
砂型（芯）要舂实
采用优质涂料或涂膏并注意涂刷质量
厚壁铸钢件采用烙铁矿砂或锆砂做面
砂并刷涂料
7 出砂困难
水玻璃加入量过高 原砂得 SiO 2含量低，微粉含量和泥含量偏高 采用符合要求的原砂
尽量降低水玻璃加入量
采用溃散性好的该性水玻璃
加入合适的溃散剂
采用石灰石砂做原砂
采用烙铁矿砂、锆砂配置面砂
采用优质涂料或涂膏
3.2.2 水玻璃自硬砂
水玻璃砂在混砂时加入硬化剂，在室温下能够自硬；砂型（芯）在硬化后起模，称之为自硬砂。早期的水玻璃自硬砂的硬化剂多以粉状材料为主，如β硅酸二钙（赤泥、炉渣或合成β硅酸二钙）、硅铁粉、氟硅酸钠等。使用这些粉状材料，使水玻璃加入量居高不下，导致型砂溃散性变差。
有机酯水玻璃自硬砂以液体材料为硬化剂，相对于粉状硬化剂，水玻璃加入量降低了 1/2～ 1/3，比强度提高一倍以上， 1000℃残留强度降低了 90％左右。表 3－ 25是有机酯水玻璃自硬砂与固体硬化剂自硬砂配比及性能对比。图 3－ 26是混合料的配比（质量比）为原砂（福建水洗海砂） 100，有机酯 0.28，水玻璃 2.8时的有机酯硬化水玻璃砂在不同温度下的残留强度值
图 3－ 26 有机酯水玻璃砂不同温度下的残留强度
表 3－ 25有机酯水玻璃自硬砂与固体硬化剂水玻璃自硬砂配比
序号 配比（质量比） 性能
原砂 水玻璃 硬化剂 其他 终强度 /MPa 1000 ℃ 残
留强度（抗压
强度） /MPa
1 100 7 赤泥 4～ 5 － ＞ 0.9 －
2 100 6 ～ 7 电炉渣 5～ 7
水 1～ 2 0.4 ～ 0.7 －
3 100 5 ～ 6 硅铁粉 1～ 2 ω（ NaOH ）＝ 10％溶液
0.5～ 1.0
－ －
4 100 2.
5 ～ 2.8 有机酯 0.22～ 0.34
－
≈ 2 ≈ 0.2
3.2.2.1 有机酯水玻璃自硬砂的硬化机理
有机酯水玻璃自硬砂的硬化可分为如下三个阶段 ;
第一阶段，有机酯在碱性水溶液中发生水解，生成有机酸或醇。这个阶段时间的长短取决于有机酯与水玻璃的互溶性和水解速度，它决定了型砂的可使用时间的长短。化学反应通式如下：
RCOOR ˊ +xH 2O OH- RCOOH+R ˊ OH
第二阶段，有机酯和水玻璃反应，使水玻璃模数升高，且整个反应过程为失水反应，当反应时水玻璃的粘度超过临界值，型砂便失去流动性而固化。化学反应通式如下：
Na 2O · mSiO 2· nH 2O+xRCOOH （ 1－ x/2） Na 2O· mSiO 2· (n+x/2)H 2O+xRCOONa 以上两步总的反应式为 :
xRCOOH ˊ + Na 2O· mSiO 2· nH 2O+xH 2O （ 1－ x/2） Na 2O· mSiO 2· (n+x/2)H 2O+xR ˊ OH+xRCOONa
第三阶段，水玻璃进一步失水强化。
由于反应产物的有机酸盐一般为结晶水化物，而生成的醇也要吸收溶剂水，再加上挥发失水，与机酯能使水玻璃模数－浓度升高到临界值以上，即可促进固化。有机酯加入量一般为水玻璃重量的 10％～ 12％、
由上可知，有机酯水玻璃自硬砂的硬化剂再型砂中是反应物，必须具备一定的数量使反应达到一定的程度，砂型才能硬化。这个数量不但与水玻璃加入量有关，还与水玻璃的模数、浓度及有机酯的种类有关。硬化剂加入量过多，会使反应过度，型砂强度下降；硬化剂加入量不足，硬化反应不充分，砂型强度也低。通常认为的“有机酯的加入量是水玻璃加入量的 1/ 10 ” 这仅仅是常用比值，实际上还应根据水玻璃模数、浓度及有机酯品种和纯 度等因素做必要的调整。对厚大型（芯）应适当增加酯的加入量并推迟起模时间。
3.2.2 .2 有机酯的选择
有机酯的性能影响有机酯水玻璃自硬砂工艺性能，尤其对型砂可使用时间和砂型起模时间有重要影响，使用时应正确选择。
选择有机酯首先根据铸件的结构特点及所需要的操作时间来确定型砂的使用时间，然后在这个基础上，经过严格的工艺试验（包括与之配合的水玻璃），确定选用快酯、中酯或慢酯，或根据工厂的具体情况，再用调节酯进行调节。
3.2.2 .3 混砂和造型工艺特点
1 、混砂工艺 典型工艺配比（质量比）：原砂（福建水洗海砂， 40/70筛号） 100，水玻璃
2.8，有机酯 0.28。
混砂工艺：原砂 +有机酯 混匀 ＋水玻璃 混匀 卸砂。
混砂要求速度快，混合均匀。
有机酯硬化水玻璃特种砂的配比性能见表 3－ 26。
表 3－ 26有机酯硬化水玻璃特种砂的配比及强度性能
配比（质量比） 初期强度 /MPa
终强度 环境条件 锆砂 烙铁矿砂 有机酯 ① 水玻璃
M ＝
2.3 32min 45min 1h 1.5h 3h 温度 /℃ 相对温度（％）
100 － 0.2 1.5 0.11 0.16 0.20 0.58 0.86 4.27 7.5 64 － 100 0.2 1.7 0.02 0.07 0.18 0.33 0.77 4.10 7.5 64 ① MDT － 902 3份， MDT － Q 调节酯 1份。
2 、造型工艺特点 主要有以下几点：
型砂流动性好，容易紧实，便于实现机械化操作。
型砂透气性好，浇注时排气通畅。
型砂不粘模（木模表面不可涂刷能在有机酯中溶解的油漆），造型时模具表面不必涂脱模剂。 砂型硬化后起模，尺寸稳定，可提高铸件精度。但对模具质量、结构要求较高，需要有一定的
起模斜度。
型砂硬化后强度高，有利于吊砂造型，减少砂芯，也有利于简化芯骨。
新配制的型砂具有粘附性，能较好的粘附在已硬化的砂型（芯）上，这一性能有助于修型。当砂型（芯）局部损坏时，只要去除浮砂，挖一沟槽或钉几只圆钉，覆上新配制的型砂，待其硬化后即可使用。
为改善铸件表面质量，砂型（芯）表面应刷涂料。涂料以快干涂料为好。如刷水基涂料，必须待到砂型（芯）硬化后再涂刷，并及时烘干。
砂型（芯）在防止吸湿的条件下方可贮存，不然会发生如 CO 2硬化砂型（芯）那样的反碱现象。
砂型水分含量低，但砂型有一定的吸湿性，气候干燥时，硬化后可直接合型浇注；如气候潮湿，应经热风干燥后浇注，避免铸件产生气孔缺陷。
3.2.2 .4 使用中可能出现的缺陷及防止措施
有机酯水玻璃自硬砂使用中可能出现的缺陷及防止措施见表 3－ 27。
表 3－ 27 有机酯水玻璃自硬砂使用中可能产生的缺陷及防止措施
序号 产生缺陷 产生原因 防止措施
1 可使用时间（常在夏季，气温高时发生），砂型强度低，表面发酥 水玻璃的模数太高 所用有机酯不合适 混砂时间过长 原砂温度高 采用较低模数的水玻璃
采用硬化速度慢的有机酯
缩短混砂时间
调整生产组织，在可使用时间内完成
造型（芯）
不使用热砂（即不使用高于当时气温
的原砂）
2 硬化太慢（常在冬季，气温太低时发生） 型砂配比不合适，硬化反应不完全 原砂水分过高 原材料定量不准，定量失控 水玻璃、硬化剂质量失控，
如水玻璃模数偏低，有机酯
加入量不足
采用较高模数水玻璃
采用硬化速度快的有机酯
预热原砂及水玻璃
创造气温较高的小环境
3 砂型（芯）产生蠕变、塌落 模具表面油漆不适合 起模时砂芯强度太低 调整配比，增加有机酯量，或适当调
高水玻璃模数
加强对原材料的检测、监控，不用不
合格的原材料
加强对混砂机定量监控系统，保证原
材料定量准确
注意小试样强度性能的假相（受空气中CO 2和风干影响）
4 粘模浇注系统设置不当
砂型（芯）强度太低
浇道及砂型中有浮砂模具表面涂刷不被有机酯重溶的油漆，如树脂漆
待砂型（芯）硬化强度高一些再起模
5 铸件冲砂、夹砂涂料质量差
砂型紧实度低
砂型强度低，表面发酥
造型材料耐火度不高设置浇注系统时不使金属液直冲砂型（芯），在直浇道底部垫耐火砖片大、中铸件浇注系统采用耐火砖
调整型砂配比，加强造型操作管理合型时吹净浇道和型腔中的浮砂
6 铸件表面粘砂原砂水分含量高
型砂混合不均匀，局部水分
高
砂型吸湿选用质量好的涂料，涂刷到规定厚度提高砂型紧实度，舂砂操作在型砂可使用时间内完成
加强配砂和造型工序的质量控制
在铸件热节大，散热条件差的部位使用特种砂（如烙铁矿砂）
7 铸件气孔水玻璃加入量过高
原砂质量不合格加强原材料质量检测，严禁使用湿原砂
加强设备维修管理，确保运转正常选用混砂功能好的设备
采取防砂型（芯）吸湿措施，采用热风烘干工艺
8 残留强度偏高采用高质量的原砂，尽量降低水玻璃
的加入量
采用该性水玻璃
加溃散剂
3 ．2．3 烘干硬化水玻璃砂
烘干硬化水玻璃砂的硬化原理是通过加热去除水玻璃中的水分，使水玻璃中硅酸钠聚合成由胶粒构成的立体网状骨架的含Na ＋硅酸胶。当加热到180～200℃以上脱水得到水玻璃凝胶比由硅溶胶生成的硅酸凝胶更致密，具有较高的强度。其强度比CO 2硬化砂高10倍左右。烘干硬化砂水玻璃加入质量分数可降到2％～3％，因而溃散性有显著改善。烘干硬化水玻璃除传统的远红外炉烘干外，现已发展了在芯盒内吹热风硬化、热芯盒内电加热硬化、微波烘干硬化等新的制芯工艺，这些新的制芯工艺主要适用于制中、小砂芯。
烘干硬化的水玻璃砂最大的缺点是吸湿性太强，可能因吸湿而完全失去强度。但这一缺点也具有两重性，如果对于某些特定的产品，砂型（芯）烘干后在可控条件下浇注，浇注后在潮湿环境里能自溃，旧砂再次加水后可以利用，可实现良性循环。
1 、过热蒸气硬化法过热蒸气硬化法是将粉末状水玻璃混合在砂中，吹入芯盒，然后导入过热蒸气，短时间内即可硬化。
2 、微波烘干法微波烘干法是一项正在开发中的新工艺，它的特点是利用微波加热快而均匀的特点，充分发挥水玻璃脱水硬化粘结强度高的优势，使型砂中水玻璃加入量降到最低限度。
微波烘干硬化的水玻璃砂在不同湿度条件下抗拉强度随时间变化的强度情况见图3－27。如果为了适应通常的生产环境，要求提高烘干水玻璃砂的抗吸湿性，通常可以采用以下几种
措施：①采用该性水玻璃，如钠－锂复合水玻璃。②烘干硬化加化学硬化，如在烘干硬化后期通一定量的CO 2或在型砂中加入少量慢酯。③加入少量Li 2CO 3。图3－28是碳酸锂该性水玻璃和未该性的钠水玻璃采用不同硬化方法24h后强度变化情况。现将一些铸造工作者试验的有关结论介绍如下：
在一定范围内，微波烘干水玻璃砂的强度与水玻璃加入量成正比。图3－29是模数M＝2的粉末状硅酸钠配成质量分数为33.4％的水溶液，按不同加入量配制成型砂，试样经微波烘30min，测定的抗拉强度。
图3－27 微波烘干硬化试样抗拉强度、存放时间和湿度的关系
水玻璃模数M＝2.88，水固比＝1.34
图3－28 Li 2CO 3该性水玻璃和未该性水玻璃试样强度随湿度变化情况
注：图中实线为未该性水玻璃虚线为Li 2CO 3该性水玻璃
1 －水玻璃质量分数3.4％，Li 2CO 30.25％，热空气硬化
2 －水玻璃质量分数3.4％，Li 2CO 30.25％微波硬化
3 －水玻璃质量分数3.4％，无添加物，热空气硬化
4 －水玻璃质量分数3.4％，无添加物，微波硬化
（2）在临界功率以上时微波烘硬时间与微波炉功率成正比。所谓临界功率是在此功率以下微波烘硬速度非常缓慢，高过临界功率时才能达到实用烘硬速度。
微波烘干的水玻璃砂的抗拉强度与水玻璃液水固比以及水玻璃模数的关系，如图3－30所示。
图3－29 型砂抗拉强度与模数M＝2粉状水玻璃加入量关系图
图3－30抗拉强度与水玻璃水固比和模数的关系
从图3－30可以看到模数M＝2.0的强度最低，这与它胶凝化能力较低有关，M＝ 3.22的强度较M＝ 2.4低的原因是它的Na ＋含量较低。
（4）微波硬化不能使用金属模，因为金属能反射微波，也不能使用水模，因水模在微波下能脱水变形，目前使用较多的是环氧强化橡胶模或合成高分子模。
3.2.4 水玻璃旧砂的再生
过去，由于水玻璃砂工艺落后，型砂中水玻璃加入量多，导致其溃散性差，旧砂再生困难，出现水玻璃砂使用量减少的现象。近年来，由于广大工作者的努力，情况发生了很大的变化，主要是：①水玻璃砂工艺的改进，使型砂中水玻璃加入量大幅度下降，改善了型砂的溃散性，降低了旧砂再生的难度。②各种旧砂再生新工艺、新设备的研究开发成功，为水玻璃旧砂再生提供了前所未有的有利条件。③对水玻璃基础理论研究的深入，为水玻璃旧砂的再生和再生砂的应用提供了理论指导，使各种物理再生和化学再生方法有机的结合起来，旧砂再生的过程得到简化。干法再生砂已用于大型铸钢件的背砂和中小型铸钢和铸铁件的单一砂。旧砂回用率的提高，使生产成本降低，环境污染减少。
1 、砂块的破碎传统的水玻璃砂工艺，由于水玻璃加入量多，浇注后砂型残留强度高，有些型砂的残留抗压强度可达10Mpa左右，尤其是生产大型铸钢件浇注后的砂型，在长时间高温作用下，硅砂和水玻璃被烧结成整体，几乎不能破碎，勉强破碎也只能是大块变小块，很难获得接近原砂的粒度。水玻璃溃散性差、再生难的问题长期困扰着铸造工作者。
与传统的水玻璃砂工艺相比，今年开发的水玻璃砂工艺，型砂中水玻璃加入量显著降低，型砂溃散性明显改善。表3－28是今年开发的几种水玻璃砂的残留强度。
表3－28 近年开发的几种水玻璃砂的残留强度
序号型砂种类1000 ℃残留强度（抗压）
/MPa
1 CO
2 硬化RC系该性水玻璃砂≈ 1
2 CO 2 硬化强力2000多重变性水玻璃砂0.06 ～0.92，但呈脆性，溃散
功很小
3 CO 2 硬化Solosil－433该性水玻璃砂0.097 ～0.26 ①
4 有机酯水玻璃自硬砂≈ 0.2
5 普通CO 2硬化水玻璃砂≈ 2
为800℃加热20min时的残留强度。
从表3－28中型砂残留强度数据可以看出，近年开发的水玻璃砂工艺中，水玻璃砂的残留强度降低很多，溃散性有了很大的提高。但对于受热影响较小的部分，砂型仍保留较高的残留强度，接近浇注前的型砂终强度，用一般振动破碎机、颚式破碎机、对锟式破碎机、捶击式破碎机等均能进行破碎，而且可以直接破碎成砂粒，供后续的再生处理。
2 、湿法再生由于旧砂中的残留水玻璃能够溶于水，所以水玻璃旧砂可以用湿法再生。
湿法再生的特点：①旧砂中的Na 2O去除率高，一般可达80％以上，有的甚至可超过90％。
②再生砂回用率高，可达95％以上。③再生砂可作为造型的面砂和单一砂使用。④对于酯硬化水玻璃旧砂，能有效去除残留酯，延长再生砂混砂后的可使用时间。
不同硬化工艺的水玻璃旧砂，湿法再生的难易程度不同。旧砂表面的失水高模数水玻璃可溶于水，但速度缓慢，特别是CO 2法水玻璃表层的不溶性硅凝胶自动溶解的过程更长，为了加速其溶解，往往必须采取搅拌或超声振荡。烘干硬化为主的水玻璃旧砂吸湿型强，失水的水玻璃膜最容易溶解于水；有机酯硬化的水玻璃旧砂湿法再生比较困难。
以往的湿法再生系统结构复杂、庞大。机械化程度较低，耗水量大，污水处理难以解决。近几年，华中科技大学与险峰机床厂合作开发成功一种新型水玻璃旧砂湿法再生系统，其工作流程见图3－31。该湿法再生系统较好地解决了污水处理问题，并实现了水的循环使用。废水处理的原理是“中和－凝
絮－过滤”。污水处理器是该系统水的循环应用的基本设施（见图3－22）。
图3－31 新型水玻璃旧砂湿法再生系统的工艺流程图
3 、干法再生干法再生的原理是用机械的撞击和摩擦去除残留在旧砂表面的水玻璃膜，由于砂粒表面的水玻璃膜在通常湿度条件下具有强的韧性，靠撞击和摩擦很难去除。为了提高脱模效率，可采用热法再生，即将旧砂加热到180～200℃（酯硬化水玻璃旧砂加热到300～350℃，以利去除残留有机酯），使水玻璃膜失水脆化，再进行撞击或摩擦，可使Na 2O去除率显著提高。干法再生后的砂一般可用于混制造型的背砂，不宜作为面砂或芯砂。
可用于水玻璃砂干法再生的设备有立式逆流摩擦式、气流撞击式、机械离心式、卧式离心搅拌摩擦设备等，其中采用间歇式摩擦原理的设备脱膜效果较好。图3－33为逆流摩擦式再生机原理示意图，顺时针旋转的筒体和逆时针旋转的转子（叶轮）驱动反向运动的砂流互相摩擦，达到去除砂粒表面水玻璃膜的目的。图3－34是德国GFA公司的卧式搅拌摩擦装置，水平放置的砂槽中有两个带叶片的长轴，旧砂被由槽低孔洞吹入的压缩空气吹起而沸腾，同时被反向运动的叶片带动而互相摩擦，达到擦去水玻璃膜的目的，每批旧砂需要摩擦的时间可以由人工设定。图3－35是日本太阳RC型机械离心撞击式再生机原理图，主要用于树脂砂的再生，也可用于水玻璃的再生。旧砂通过高速旋转的转子获得很高的离心速度，砂粒打在周围的硬质冲击环圈上，达到去除水玻璃膜的作用。图3－36是日本新东公司PNR 型一种气流冲击再生机的结构原理图，这种设备主要用于树脂砂的再生，也可用于水玻璃砂的再生。
图3－31 新型水玻璃旧砂湿法再生系统的工艺流程图
3 、干法再生干法再生的原理是用机械的撞击和摩擦去除残留在旧砂表面的水玻璃膜，由于砂粒表面的水玻璃膜在通常湿度条件下具有强的韧性，靠撞击和摩擦很难去除。为了提高脱模效率，可采用热法再生，即将旧砂加热到180～200℃（酯硬化水玻璃旧砂加热到300～350℃，以利去除残留有机酯），使水玻璃膜失水脆化，再进行撞击或摩擦，可使Na 2O去除率显著提高。干法再生后的砂一般可用于混制造型的背砂，不宜作为面砂或芯砂。
可用于水玻璃砂干法再生的设备有立式逆流摩擦式、气流撞击式、机械离心式、卧式离心搅拌摩擦设备等，其中采用间歇式摩擦原理的设备脱膜效果较好。图3－33为逆流摩擦式再生机原理示意图，顺时针旋转的筒体和逆时针旋转的转子（叶轮）驱动反向运动的砂流互相摩擦，达到去除砂粒表面水玻璃膜的目的。图3－34是德国GFA公司的卧式搅拌摩擦装置，水平放置的砂槽中有两个带叶片的长轴，旧砂被由槽低孔洞吹入的压缩空气吹起而沸腾，同时被反向运动的叶片带动而互相摩擦，达到擦去水玻璃膜的目的，每批旧砂需要摩擦的时间可以由人工设定。图3－35是日本太阳RC型机械离心撞击式再生机原理图，主要用于树脂砂的再生，也可用于水玻璃的再生。旧砂通过高速旋转的转子获得很高的离心速度，砂粒打在周围的硬质冲击环圈上，达到去除水玻璃膜的作用。图3－36是日本新东公司PNR 型一种气流冲击再生机的结构原理图，这种设备主要用于树脂砂的再生，也可用于水玻璃砂的再生。
图3－33逆流摩擦式再生机原理图
1 －筒壁（顺时针转动）
2 －转子（逆时针自转，轴心位置固定）
3 －刮板（固定）
图3－34 德国GFA公式卧式搅拌摩擦装置
1 －驱动电机
2 －轴
3 －叶片
4 －砂槽
图3－35 日本太洋RC型机械离心撞击式再生机原理图
1 －转子2－连轴器3－冲击环圈4－壳体5－导管
图3－36 日本新东公司PNR型气流冲击再生机原理图
1 －气流入口2－喷嘴3－喷砂筒4－挡板5－靶盘6－旧砂人口
水玻璃旧砂干法再生系统的优点是设备的结构和系统布置较简单，投资较少，二次污染较易解决。干法再生的缺点是Na 2O的去除率低，一般不超过30％，采取增加撞击次数或摩擦时间的办法可提高Na 2O去除率，但砂粒容易破碎和粉化。采用加热旧砂的办法，同样存在增加设备投资和能源消耗，存在热砂冷却等问题。
化学再生旧砂表面的残留高模数水玻璃在重新获得水和碱后可恢复到液态，从而加以利用。即在对旧砂进行再生处理时，加入NaOH水溶液或低模数、低浓度的水玻璃，使残留的高模数水玻璃模数降低并溶于水，使它恢复到液体水玻璃状态。
水玻璃旧砂化学再生法具体做法，是将新加入的水玻璃的模数和浓度进行调整，使新、旧水玻璃反应后的体系处于模数－浓度临界值以下，以确保足够的可使用时间进行混砂和造型。确定再生砂Na 2O允许残留量的高低，使化学再生法的关键，也是选择再生设备，影响生产成本的重要因素。
采用化学再生工艺时，必须加强型砂的分析和检测。首先控制好旧砂中残留Na 2O的总量，测得再生残留Na 2O的含量和含水率，然后根据后两个数据计算出新加水玻璃的模数和浓度，使新旧水玻璃相互反应后的模数－浓度低于临界值。
水玻璃旧砂化学再生法不应单独使用，应与物理（干法）再生法联合使用，这样即可以避免
旧砂循环使用过程中 Na 2O 的无限积累，又可以降低对再生砂 Na 2O 去除率的要求，提高再生砂回用率，
降低成本，增加效益，减少废物排放，提高资源利用率的综合效益。
3.3 以水泥为粘结剂的型砂和芯砂
3.3.1 以水泥为粘结剂的型（芯）砂的特性
水泥因具有自行凝结硬化的特性，因此以它为粘结剂的型（芯）砂属于自硬砂的范畴。水泥的种类很多，目前用于铸造生产中的有普通硅酸盐水泥和早强水泥（包括双快水泥和特快硬水泥）。
以水泥为粘结剂的型（芯）砂其硬化原理主要是由于水泥遇水后起水化反应生成各种水化物所致。对早强水泥来说，由于在矿物组成中含有快凝成分，例如氟氯酸钙，该组成遇水后在 1h 内与水反应完毕、迅速生成数量较多的硫铝酸钙针状晶体和铝胶，产生一定的强度，接着其它组分在大量的硫酸钙的作用下，也很快进行水化反应，生成的水化物迅速成长，获得快硬的效果。
普通硅酸盐水泥由于水化物中存在较多的氢氧化钙，在高温作用下，体积收缩和强度下降较为明显，故主要用于铸铁件和铁合金铸件。早强水泥因具有快凝快硬的特性，其初凝强度高，而且在矿物组成中不像硅酸盐水泥那样存在较多的氢氧化钙，故常用于铸铁和铸钢件。 以水泥为粘结剂的型 (芯 )砂，为了控制它的硬化反应速度和改善型（芯）砂的工艺性能，可采用加入附加物的方法来调节或控制其硬化速度。普通硅酸盐水泥自硬砂，由于水泥形成凝胶比较缓慢，硬化过程需很长时间，为加速水泥硬化，可加入一些促硬剂，例如：氯化钙、铝酸钠、铝氧熟料、有机盐三乙醇胺等。其速凝作用是将水泥水化时生成的硫酸钙与促凝剂起化学反应，使水泥组分中硅酸三钙、铝酸三钙等加速进入溶液析出水化物。早强水泥由于早期硬化速度很快，型（芯）砂可使用时间很短，给造型、制芯操作带来一定的困难，故常加入一些缓凝剂。经常使用的一些缓凝剂有硼酸、柠檬酸等，其缓凝作用主要是通过消耗游离 Ca(OH) 2或水化生成的 Ca(OH) 2而产生。为了降低水泥型（芯）砂的表面稳定性，可加入适量的减水剂，例如，木质素磺酸钙、甲基双萘磺酸钠（ NNO ）等。其减水作用主要是使水泥颗粒表面形成的双电层电动电位增高，促使水泥粒子相斥而分散，从而改善与水接触和水化反应条件。
水泥自硬砂中采用加入不同的附加物，大大改善了型（芯）砂的性能，这为铸造生产中应用推广以水泥为粘结剂的型（芯）砂创造了条件。
3.3.2 几种水泥自硬砂的配比剂性能（见表 3－ 29）
表 3－ 29几种水泥自硬砂的配比和性能
型砂名称 配比（质量比） 性能
原砂 硅酸盐水泥 早强水泥 膨润土 附加物 水 抗压强度 /Mpa(24h) 卸砂时含水量（质量分数，％） 残留含水
量（质量
分数，％）
硅酸盐水泥自硬砂
100 10 ～ 12 3 ～ 4 糖浆 0.5～ 1 8 ～ 12 0.8 6 ～ 8 ＜ 4
水玻璃旧砂再生工艺
酯硬化水玻璃旧砂再生工艺 1工作前准备 按酯硬线水玻璃砂热法再生设备操作规程，检查维护设备。 2 旧砂再生工艺 2.1 工艺流程图 浇注后铸型落砂机振动输送机斗提机旧砂斗机械振动再生机旧砂斗旧砂焙烧炉斗提机 双级磨盘再生机振动提升沸腾冷却去灰机永磁分离滚筒 斗提机再生砂斗气力输送装置旧砂斗砂温调控 2.2 旧砂再生工艺 2.2.1 落砂后的旧砂经过悬挂式磁选机，去除铁磁物质，对铁磁物质定时清除。 2.2.2 在振动破碎机内，将砂块破碎成单颗粒，同时进行筛分，去除粉尘，并 进行初级再生，排渣时人工将卸渣门（左侧）打开，用耙子将渣子扒 出清理。 2.2.3 进入立式焙烧炉，旧砂加热到300o C以上，去除游离水，结晶水和部分 有机酯，使水玻璃膜脆化，焙烧炉出砂口温度300o C~320o C，焙烧炉 燃烧器工作不得有熄火现象，注意报警提示。 2.2.4 焙烧后的旧砂进入双级磨盘离心再生机，利用强力的搓擦，去除已经脆 化的水玻璃膜。 2.2.5 旧砂再生后进入风选机，将脱下的膜、粉尘等去除，合格的砂子下流至 一面砂斗内再流出，砂粒过细的下限砂从另一面砂斗流出。流出的细 砂、粉尘要及时清理。调节风选机的灌录插板阀，控制风量的大小， 以此控制微粉的颗粒度。 2.2.6 进入立式振动沸腾冷却器冷却，而且具有再生去粉尘和提升功能，冷却 器进砂口砂温180o C~250o C，出砂口砂温为室温±5o C，一般控制在 40o C以下。 2.2.7 冷却后过入第二级磁选。 2.2.8 除尘CHDF-Ⅲ型脉动定位回转反吹扁袋除尘器，对含尘气流，除尘排 放，除尘器反吹时间可调，到设定反吹时间后，停止，一般反吹一周 时间为150秒。 2.2.9 及时清理粉尘。 3.再生线测试与分析 3.1 残留Na2O含量，每抽检一次，含量<0.5％（一般0.25±0.05％）3.2 粉尘含量每周一次，含量<0.5%(一般0.1％±0.05％)
水玻璃砂工艺
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CO 2 吹气硬化法问世后就受到重视，水玻璃CO 2 吹气硬化法有气影法造型、制芯的各种优点。但传统的CO 2 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CO 2 吹气硬化法的1/2 ～1/3 ，特别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。 3.2.1 CO 2 吹气硬化水玻璃砂 3.2.1 .1 CO 2 吹气硬化水玻璃砂的原理 水玻璃砂CO 2 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CO 2 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（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。CO 2 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CO 2 的化学反应可用下式表示： Na 2O · mSiO 2 · nH 2O+xCO 2 (1-x)Na 2O· mSiO 2· nH 2O+xNa 2CO 3（反应后水玻璃模数M＝m/1-x） 或Na 2O · mSiO 2 · nH 2O+xCO 2 (1-2x)Na 2O· mSiO 2（n-1）H 2O+2xNaHCO 3（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CO 2 露点为－30 ℃，是一种干燥剂，因此吹CO 2 有脱水作用。 传统的水玻璃CO 2 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CO 2 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CO 2 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，结合科学的吹CO 2 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 .2 CO 2 硬化砂的配比及混砂工艺 我国水玻璃CO 2 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CO 2 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，
新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用
新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用 摘要：本文对目前国内铸钢件用造型制芯工艺及材料进行了具体的论述，对各种工艺的优缺点进行了分析，以为酯硬化水玻璃自硬砂工艺是铸钢件生产中最为合适的工艺，我单位在原酯硬化工艺的基础上，对水玻璃砂粘结剂体系进行活化改性架接，成功地研制出新型水玻璃自硬砂工艺及材料。通过对新工艺的工艺性能试验、经济技术分析，以及多个生产应用厂家的生产应用表明，新型水玻璃自硬砂工艺具有水玻璃加进量低(≤3%)，型砂强度高，(抗拉0.5-1.4Mpa),型砂硬透性好，硬化速度可调，型砂溃散性好，旧砂易于干法再生回用，回用率≥80%，生产本钱低，无毒无污染，浇注出的铸伯无裂纹及气孔缺陷，铸件质量和尺寸精度可与呋喃树脂砂工艺相媲美。因此，该工艺是一种先进可靠的工艺，预计会在国内铸造行业推广应用，将会取得明显的经济及社会效益。 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，生产本钱，生产效率及环境污染。随着机械产业的发展，对外经济贸易的扩大，以及环境污染、能源紧张、材料涨价等题目的日益严重，对铸造生产和铸件质量提出了更高的要求，尤其是跨进二十一世纪的今天。 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.生产本钱低，生产效率高。 我单位开发的新型水玻璃自硬砂工艺在这方面具有很大的上风，是符合可持续发展模式的绿色环保型造型制芯工艺。混砂机 目前国内铸钢件生产用造型制芯工艺及材料现状
大吨位酯硬化水玻璃砂热法再生线
大吨位酯硬化水玻璃砂热法再生线 摘要：本文主要介绍了无锡市锡南铸造机械厂在国内率先制造并已投放市场的酯硬化水玻璃砂热法再生线。该线已通过由江苏省组织的科技鉴定。来自清华、东大、上海交大、华中理工大、沈阳铸造所、上海沪东造船厂、戚机厂等单位的著名专家、学者对该线进行了现场考察和测试，并作出了高度的评价，对我国铸造旧砂再生技术的这一突破性的进展给予了充分肯定。 主题词：水玻璃砂旧砂热法再生线酯硬化 一．水玻璃砂正面临着一次新的发展机遇 自1947年水玻璃砂CO2吹气硬化方法问世以来，一度由于水玻璃加入量过多（6"8%），导致水玻璃砂溃散性差、旧砂再生困难等问题，使其应用受到很大限制。 近年来，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，随着水玻璃有机酯自硬法、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，特别是近年来在水玻璃硬化机理方面深入研究所取得的进展，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进展，这主要表现在：1．水玻璃砂工艺的改进，使型砂中水玻璃加入量大幅度下降，改善了型砂的溃散性，降低了旧砂再生的难度。例如：有机酯硬化工艺已经可以使水玻璃加入量降到1.8%"2.8%以下。 2．旧砂再生新工艺、新设备的研究开发成功，为水玻璃旧砂再生提供了前所未有的有利条件。 3．对水玻璃基础理论研究的深入，为水玻璃旧砂的再生和再生砂的应用提供了理论指导，使各种物理再生和化学再生方法有机地结合起来，旧砂再生的过程得到简化。干法再生砂已用于大型铸钢件的背砂和中小型铸钢和铸铁件的单一砂。旧砂回用率的提高，不但使生产成本降低，而且有利铸件质量提高。使水玻璃砂膨胀小，高温退让性好和环境污染少的特点得以充分发挥。 目前国内水玻璃砂再生方法一般是干法采用较多，其次是湿法。热法则由于设备的问题，几乎处于空白。“锡南”铸机在热法再生设备方面经过十多年的研究，终于研制出一套可行的高效热法再生系统，为水玻璃砂的再生开辟了一条可靠、经济而实用的崭新途径。 至此，水玻璃砂应用的两大难题：溃散性和再生回用的突破性进展，加上其自身的环保优势，使水玻璃砂真正面临着一次新的发展机遇。 二．热法再生的理论基础 热法再生的理论依据是：对酯硬化的水玻璃旧砂，将其焙烧到300"350℃[1]、[2]，除去水玻璃膜中的自由水、结晶水和残留的有机酯（残留酯的分解温度在300℃以上），使水玻璃膜脆化；为防止脆化膜的回韧，必须在焙烧后立即用机械的撞击和搓擦或气力的冲刷去除残留在旧砂表面已经脆化的水玻璃膜。
有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂的生产工艺特性
有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂的生产工艺特性 瞿建银刘风雷 ［摘要］本文着重介绍了温州市开诚机械有限公司有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂生产工艺特性。 关键词：有机酯硬化、CO2硬化、复合硬化、旧砂再生。 一、前言 有机酯硬化水玻璃砂造型工艺是近几年发展起来的一种新型绿色环保的铸造工艺方法，相较于有机粘结剂的树脂砂，具有以下特点： 1. 造型成本低。水玻璃粘结剂价格低廉，市场价格波动小，从2003年至今，价格波动没有超出15%，而呋喃树脂砂中树脂的价格波动很大，导致型砂成本波动大，给企业营销增加困难。 2. 具有绿色环保的特点。由于水玻璃是一种无机粘结剂，因此在造型、浇注过程中，不会产生SO2、苯、甲醛和二恶英等有害气体污染环境，是所有砂型铸造工艺中最理想的环保型的造型工艺。 3. 适宜采用干法再生，解决了传统水玻璃砂旧砂再生处理难的问题，进一步降低了造型生产成本。 二、水玻璃的硬化机理 1. 水玻璃有机酯硬化剂的硬化原理。 水玻璃硬化机理分为化学硬化和物理硬化，有机酯硬化剂的硬化原理既含有化学硬化，也含有物理硬化，主要分为三个阶段： 第一阶段，有机酯在碱性水溶液中发生水解，生成有机酸或醇。 化学反应式如下：R-COOR’+XH2O O H－RC00H+R’OH
第二阶段，有机酯和水玻璃反应，使水玻璃模数升高，且整个反应过程为失水反应，当反应时水玻璃的粘度超过临界值，水玻璃便固化，化学反应式如下： Na2O?mSiO2?n H2O+XRCOOH?（1-X/2）Na2O?mSiO2?（n+X/2）H2O+XRCOONa 以上两步总的反应式为： XRCOOR’+Na2O?mSiO2?n H2O+XH2O?（1-X/2）Na2O?mSiO2?（n+X/2）H2O+XR’OH+XRCOONa 第三阶段，水玻璃进一步失水硬化。由于反应产物的有机盐一般为结晶水化物，而生成的醇也要吸收溶剂水，再加上挥发失水，因此有机酯能使水玻璃模数、浓度升高到临界值以上，即可促进水玻璃的固化。 有机酯水玻璃型砂可使用时间的长短、取决于第一阶段反应过程中有机酯与水玻璃的互溶性和水解速度。因此，调整水玻璃模数、浓度、有机酯的种类、纯度、加入量均可显著影响型砂的可使用时间和铸型的脱模时间。 2. CO2气体硬化水玻璃砂的机理： 目前大多数学者赞成CO2硬化水玻璃过程中，既有化学硬化反应，又有物理硬化作用。水玻璃与CO2反应会生成硅酸凝胶，属于化学硬化；同时，CO2又是一种干燥性很强的气体，其露点约为-30℃，它可以加速水玻璃的干燥过程，当气体从砂粒周围流过，CO2与水玻璃粘结剂的接触面积大，使水玻璃失水造成这部分水玻璃模数升高而硬化。 三、有机酯硬化水玻璃砂在我公司的生产应用 我公司选用造型原砂为福建产30～50目海砂，水玻璃为玻美度51°，
水玻璃砂的吸湿特性及抗湿性研究_
1 绪论 1.1 课题来源、背景和意义 二十一世纪是绿色制造的世纪，节能减排、清洁生产已成为新世纪工业发展的必然趋势[1]。党的十六届四中全会提出“要适应我国社会的深刻变化，把和谐社会建设摆在重要位置”，并要求不断提高构建社会主义和谐社会的能力。人与自然的和谐是构建和谐社会的重要组成部分，“十一五”规划就明确提出：要坚定不移地走科学发展的道路，建设资源节约型、环境友好型社会，把经济社会发展切实转入到全面协调可持续发展道路上面来[2-3]。机械制造业是制造业的龙头，而铸造工业又是机械制造业中不可或缺的重要组成部分，所以，实现绿色铸造已经成为时代发展的潜在要求。在铸造工业生产中，砂型铸造占据了80～90％，要解决铸造工业中的绿色制造问题，主要任务就是实现砂型铸造的绿色制造[4]。 砂型铸造所用型砂有3大类：粘土型砂、树脂型砂、水玻璃型砂。粘土砂由石英砂、粘土、煤粉等构成，在浇注过程中，高温下煤粉燃烧和分解产生的有害气体导致较严重的空气污染。树脂砂通常由石英砂、树脂（呋喃树脂、酚醛树脂等）粘结剂、固化剂（对甲苯磺酸、磷酸等）组成，生产现场的空气中游离着许多有机废气（SO2、甲醛、苯、甲苯等），浇注后会产生大量的有害气体，对人体的健康非常有害。水玻璃砂由石英砂、无机水玻璃粘结剂等组成，采用 CO2气体或有机酯（如乙二醇二乙酸酯等）作固化剂，生产环境好，很少产生有害气体，生产中出现的粉尘也较少。特别是酯硬化的水玻璃砂工艺，既有型砂强度高、溃散性好等优势，又有劳动条件好、有害气体少等优点，还克服了CO2硬化普通水玻璃砂溃散性差、旧砂再生难、CO2排放增加温室效应等缺点。因此，国内外的铸造专家们普遍认为，与粘土砂产生的粉尘污染、黑色污染和树脂砂产生的化学污染相比，属无机粘结剂的水玻璃砂工艺是最有可能实现绿色清洁铸造生产的型砂工艺[5-6]。 水玻璃砂型铸造以其无色、无味、无毒，在混砂、造型、浇注和落砂过程中没有刺激性气体和有毒气体产生，对人体没有危害，以及铸造性能好等特点，在铸造
水玻璃砂环境污染问题的解决
水玻璃砂环境污染问题的解决2001年5月22-23日签署的《关于持久性有机污染的斯德哥尔摩公约》，决定在世界范围内禁用或严格限用12种有机污染物。这12种持久性污染物是：艾氏剂、氯丹、狄氏剂、异狄氏剂、七氯、灭蚁灵、毒杀芬、滴滴涕（DTT）、六氯合苯（六六六）、多氯联苯、二恶英和呋喃。所谓“持久性”，是指一些有机化合物一但生成，便永久地在地球上，不会被自然或生物降解。DTT、六六六被大量使用后，便进入全球动植物食物链中，影响动物生殖系统；艾氏剂、狄氏剂、二恶英和其它一些化合物，被发现会损害动物的免疫系统和具有致癌作用；尤其是二恶英和呋喃被称作“环境激素”，更确切地称其为“外因性分泌干扰物质”。 树脂砂的环境污染已被所有铸造工作者认识，因为它在浇铸过程中有刺激气体释出，如SO3、SO2、P2O5、甲醛和苯酚等，还有没有气味甚至微带芳香的二恶英和呋喃树。 我公司铸造使用水玻璃砂。水玻璃无色、无臭、无毒。在混砂造型、硬化和浇铸过程中都没有刺激性或有毒气体溢出。但过去水玻璃的加入量高达7％—8％，或者更多。溃散性太差，在清砂现场，风镐齐动，硅尘飞扬，造成硅尘污染。旧砂再生困难，大量被废弃，造成环境的碱性污染。 提高水玻璃溃散性的首要措施，在于减少水玻璃的加入量。一方面要提高砂的质量，另一方面要提高水玻璃的比粘结强度。其措施是对水玻璃进行多重改性。我们对水玻璃进行了以下改性方法： 一、物理改造。水玻璃在贮放中会不断老化，使他的粘接强度下降多达30％，是凝胶比值下降（1立方毫升水玻璃形成凝胶所需1MBL毫升数）。 1、使用新鲜的水玻璃。要求定点选购厂家每周送一车。
2、用超声、磁场、电场、加热等消除老化。 二、化学改性。 1、阳离子改性：往钠水玻璃中渗入K+、Li、NR+4等。 2、阴离子改性：往硅氧链中插入ACO+3 3、PO+35等阳离子。 3、高分子改性：往水玻璃内渗入聚丙烯环，聚STMA等粘接剂。 4、多元醇改性：渗入山梨醇、木糖醇、赤藓糖醇或四醇等。 使水玻璃的比粘接强度提高50％—70％. 目前，有机脂硬化水玻璃加入量已能降低到（2.0±0.2）％的水平，在这样低的加入量下，溃散性差的问题便自然而然解决了，基本上可以震动落砂。 关于水玻璃旧砂再生问题，若采用湿法再生，残留NA2O的去除率虽然可达90％，但设备繁多，步骤繁多，湿砂要烘干，废水要处理后才能排放。再生费用几乎与新砂持平，难于被铸造所接受。若采用干法再生，水玻璃旧砂经用机械摩擦、撞击或高频振动，残留NA2O的去除率最多也不可能超出30％.此时动力消耗，机体磨损和砂粒粉碎都超出了能被接受的范围。后来有人提出将旧砂瞬时加热到300—350℃，将旧砂吸收的水分烘掉，还水玻璃粘接膜的脆性，然后进行干法再生，残留NA2O去除率可达50％，一般可稳定在40％. 若水玻璃加入量（2.0±0.2）％和残留NA2O去除率40％相结合，使再生砂的残留NA2O保持 0.26％以下，对于中小型铸钢件，再生砂已可使用作为单一型砂。旧砂除自然损耗外，已能全额再生回收，不在有废砂排放。吨钢铸件耗砂比降到1:1.这样的生产线已成功地试运行一年多，目前正在总结经验，继续提高的过程中，率先解决环境保护的问题。 我们应该认识到，铸造行业通过ISO14000和ISO18000《环境保护和生产现场
水玻璃铸造工艺
水玻璃铸造工艺守则 文件编号：RMZZ/QG-JS-01 版本：A 修改状态：O 受控状态： 编制：吴光来日期：2004－3－1 蜡料制备 1.工艺要求： 1.1 蜡液温度：70-90℃，严禁超过90℃。 1.2 稀蜡温度：65-80℃。 1.3 蜡膏保温缸水温：48-50℃。 1.4 蜡膏应搅拌均匀呈糊状，温度控制在45-48℃，其中不允许有颗 粒状蜡料。 1.5 蜡料配方
1.5.1 正常生产采用3、4两种配方，配方5用于压制浇口棒。 1.5.2 在生产过程中必须根据蜡模质量分析结果，适量增加或减少硬 脂酸量，冬季的酸值取下限，夏季的酸值取上限。 2操作程序 2.1 启动设备，检查运转是否正常，是否漏水、漏气、漏蜡，有问题应 及时排除。检查保温缸水温是否符合工艺要求。 2.2 按蜡料配比把石蜡、硬脂酸和回收蜡分别称好，加入化蜡槽内，加 热至全熔状态，其温度不得超过90℃。 2.3 把蜡液送到蜡膏搅拌机盛蜡槽内。 2.4 将搅蜡缸内加入三分之二的蜡片，启动搅拌机进行搅蜡直至呈糊状 蜡料为止。 3注意事项 3.1 稀蜡需用100目筛过滤，去掉杂质后方能使用。 3.2 不允许有影响质量的空气和水分混入蜡膏中。 3.3 化蜡槽和盛蜡槽每月清理两次。
3.4 蜡膏保温缸、搅蜡缸属于压力容器，应定期检查有关紧固件及密封 机构的使用情况，发现问题应及时处理，正常工作压力严禁超过 0.50MPa。 4检查项目 每班必须测量蜡液温度和保温水温度3-4次，控制在工艺要求范围内并做好原始记录。 蜡模制造 1 工艺要求 1.1 室温：16-28℃（最高不超过30℃）。 1.2 蜡膏压注温度：45～48℃，压力：0.3～0.5 MPa,保压时间:3～ 10秒。 1.3 压蜡冷却水温，14~24℃，冷却时间：20~100秒。 1.4蜡模冷却水温，14~24℃，冷却时间：10~60min。 1.5蜡模清洗液温度，20~28℃，清洗液中加入0.01% JFC。 1.6 脱模剂：ZF201.
水玻璃固化砂工艺
水玻璃固化砂工艺 树脂固化砂的应用实践表明，呋喃的价格较高，环境污染较大，在未来21世纪人们对于自身生存条件和环境的要求日趋严格的条件下，由于车间劳动保护和生产环境卫生方面的投资很大，从而使树脂砂的应用受到一定限制，许多国家又对水玻璃固化砂极为重视。最近十多年来，人们对于水玻璃的基本组成和“老化”现象实质的认识深化和新型硬化工艺的开发等两方面均取得了突破性进展，在型芯砂保持足够的工艺强度的条件下，水玻璃加入量（质量分数）可降至2.5%.～3.5%.，从而使水玻璃砂长期存在的溃散性差、旧砂不能回用的问题得到了较好的解决。水玻璃砂的硬化方法可分为：CO2气硬法和自硬法两种，热硬法已很少采用。 1.CO2气硬法 此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于操作方便、使用灵活、无毒无味、在国内外大多数的铸钢件生产中，得到了广泛的应用。 （1）硬化原理和特点水玻璃的出现已有三百多年历史，由于它的成分十分复杂、多变，它的基本组成一直没有搞清楚，对水玻璃的研究主要停留在宏观的层次上。近年来，多种先进测试手段的开发，可深入到分子范畴进行分析和研究，并发现，新制备的水玻璃是一种真溶液；但是在存放过程中，水玻璃中硅酸要进行缩聚，将从真溶液逐步缩聚成大分子的硅酸溶液，最后成为硅酸胶粒。因此，水玻璃实际上是一种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长短的影响。 水玻璃砂吹人CO2气体硬化时，水玻璃的表层因吸收COz而其模数升高和脱水，在酸化和脱水两重作用下，迅速硬化而形成初强度。已固化的表层水玻璃阻碍了CO2往深层渗透，内层水玻璃只能靠脱水而继续增加强度。此法缺点是：型芯砂强度低，含水量大，易吸潮，溃散性差，目前大多用于中、小型铸钢件生产。 （2）水玻璃的改性水玻璃在存放过程中分子产生缩聚，形成胶粒，可使其粘结强度下降20%～30%.，这一现象称为水玻璃老化。为了消除老化，必须对水玻璃进行改性，目前改性的方法有物理改性和化学改性两种。物理改性是用磁场、超声波、高频或加热等办法，往水玻璃中供给能量，使已聚合的胶粒解聚，聚硅酸分子重新均匀化。这种改性对高模数水玻璃有效，但是存在重新老化的问题。
水玻璃铸造工艺
水玻璃铸造工艺守则1 蜡料制备 1. 工艺要求： 1.1 蜡液温度：70-90℃，严禁超过90℃。 1.2 稀蜡温度：65-80℃。 1.3 蜡膏保温缸水温：48-50℃。 1.4 蜡膏应搅拌均匀呈糊状，温度控制在45-48℃，其中不允许有颗粒状蜡料。 1.5.1 正常生产采用3、4两种配方，配方5用于压制浇口棒。 1.5.2 在生产过程中必须根据蜡模质量分析结果，适量增加或减少硬脂酸量，冬季的酸值取下限，夏季的酸值取上限。 2 操作程序 2.1 启动设备，检查运转是否正常，是否漏水、漏气、漏蜡，有问题应及时排除。检查保温缸水温是否符合工艺要求。 2.2 按蜡料配比把石蜡、硬脂酸和回收蜡分别称好，加入化蜡槽内，加热至全熔状态，其温度不得超过90℃。 2.3 把蜡液送到蜡膏搅拌机盛蜡槽内。 2.4 将搅蜡缸内加入三分之二的蜡片，启动搅拌机进行搅蜡直至呈糊状蜡料为止。 3 注意事项 3.1 稀蜡需用100目筛过滤，去掉杂质后方能使用。 3.2 不允许有影响质量的空气和水分混入蜡膏中。 3.3 化蜡槽和盛蜡槽每月清理两次。 3.4 蜡膏保温缸、搅蜡缸属于压力容器，应定期检查有关紧固件及密封机构的使用情况，发现问题应及时处理，正常工作压力严禁超过0.50MPa。 4 检查项目 每班必须测量蜡液温度和保温水温度3-4次，控制在工艺要求范围内并做好原始记录。
蜡模制造 1 工艺要求 1.1 室温：16-28℃（最高不超过30℃）。 1.2 蜡膏压注温度：45～48℃，压力：0.3～0.5 MPa,保压时间:3～10秒。 1.3 压蜡冷却水温，14~24℃，冷却时间：20~100秒。 1.4蜡模冷却水温，14~24℃，冷却时间：10~60min。 1.5蜡模清洗液温度，20~28℃，清洗液中加入0.01% JFC。 1.6 脱模剂：ZF201. 1.7蜡模表面光洁度，形状完整，轮廓清洗，尺寸合格，不允许有缩陷，凸包裂纹等缺陷。 2 操作程序 2.1 手工制模 2.1.1检查压型的分型面、型腔、脱模机构、定位销、紧固件应完整清洁。涂擦分型剂，装配并紧固压型。 2.1.2注蜡：把蜡抢嘴对准压型的注蜡孔，旋开阀门使蜡膏注入型腔并保压3~10s，关闭阀门，移走蜡枪。 2.1.3冷却：把注满蜡膏的压型濅入水内或放在工作台上冷却，冷却时间视蜡模形状与质量要求具体掌握，一般冷却20~100s。 2.1.4取模：拆开冷却过的压型，取出蜡模并及时放入水中继续冷却。有特殊要求的蜡模应放在专用夹辅具上冷却。 2.1.5清型：用压缩空气吹除型腔、型芯上的水和蜡渣，视取模状况涂擦脱模剂。 2.1.6合型：装配清理干净的压型，按 3.1.2~3.1.5的程序再次制模。 2.1.7交班：工作完毕应把压型清理干净，打扫工作环境后交班，若不在生产时，压型应及时交还压型库保管。 2.2 机械制模 2.2.1检查压蜡机的润滑，电器、气动系统是否正常，调整限位，顶模机构，调节循环水系统和蜡膏输送系统。根据不同产品的压型注蜡孔，调整固定压蜡抢嘴的位置。 2.2.2用压缩空气吹除压型型腔内的水和蜡渣，吹刷分形剂，启动压蜡机。 2.2.3压蜡机按自控程序完成：取出蜡模，按要求放置冷却。 2.2.4按 3.2.2~3.2.4的程序连续制模。 2.2.5工作完毕应用压缩空气清除压蜡和压型上的水和蜡渣，水槽中的蜡渣和注蜡道必须清理干净，打扫工作环境后交班，并作好交接班记录。 2.3蜡模修整 2.3.1用修模刀除去分型面上的披缝和其他不应有的凸起（包括注蜡残余），用稀蜡填补缺陷并修饰光滑。 2.3.2修整合格的蜡模在清洗槽中用清洗液进行清洗，清除分型剂，用压缩空气吹除蜡模表面上的蜡屑和水分。 2.3.3清洗干净的蜡模按品种整齐摆放在规定的器具中交检查员进行验收。 3 注意事项 3.1压型应定期用煤油清洗，进行必要的保养。 3.2蜡模在运输、贮存中应轻拿轻放，不得整盘倾倒，防止变形和碰伤。 3.3蜡模贮存、时间不得超过15天，超时间的蜡模应重新检查。
有机酯水玻璃砂硬化剂的开发与研究
有机酯水玻璃砂硬化剂的开发与研究 摘要：利用化工厂生产副产品（甘油醋酸酯、乙二醇醋酸酯）改良成有机酯硬化剂，应用于铸造企业。 关键词：有机酯；副产品；甘油醋酸酯 多元醇醋酸酯（甘油醋酸酯、乙二醇醋酸酯）现已广泛用于自硬化碱性酚醛树脂和改性水玻璃砂的固化剂，其中甘油二醋酸酯、甘油三醋酸酯、乙二醇一醋酸酯和乙二醇二醋酸酯是较为常用固化剂，它们的固化脱模时间一般在5～30 min，其中甘油二醋酸酯固化速度比甘油三醋酸酯快，而乙二醇一醋酸酯固化速度比乙二醇二醋酸酯快，它们基本能满足大部分自硬化碱性酚醛树脂与改性水玻璃砂固化时间要求。如果固化速度需要更快或更慢，也可将它们与固化速度更快或更慢的酯进行复配，以期到达所需固化时间要求。一般固化速度更快的酯主要有碳酸丙烯酯或γ-丁内酯，而更慢的酯主要是多元酸酯。如甘油与醋酸酯化，可生成三种不同醋酸酯，其中固化速度快慢顺序是：甘油二醋酸酯（脱模时间12～15 min）>甘油三醋酸酯（脱模时间20～25 min）>甘油一醋酸酯（脱模时间60～65 min）。对于碱性酚醛树脂，固化速度主要是通过固化剂种类来调节，也可通过调节树脂分子量来调节，但后者调整幅度较小，另外，碱性酚醛树脂分子量太小，则影响树脂砂终强度；而对于改性水玻璃来说，在某一季节里，除了可通过固化剂种类外，更主要的是通过水玻璃模数来调节，一般将水玻璃模数与固化剂种类二者结合起来控制固化速度。目前生产碱性酚醛树脂与改性水玻璃的铸造材料生产厂家生产与之相配套固化剂的还较少。 市场上有机酯产品无色、低气味、外观较好，但价格高，而作为铸造材料用有机酯固化剂的外观与少量醋酸气味不会影响树脂砂或水玻璃砂性能，因此利用化工副产品三醋酸甘油酯自己生产，可降低生产成本，增加利润空间。本研究提出简易生产甘油醋酸酯硬化剂方法，分析醋酸甘油酯酯硬化剂生产过程，及实际铸造验证，为中小型铸造材料厂生产有机酯固化剂及化工厂副产品处理及资源再利用提供参考。 1.基本情况 某机械厂铸钢车间生产中，铸件重0.5t～2t，普通碳素钢。由于铸件结构复杂，品种多，要求根据实际情况调配快速硬化剂、中速硬化剂、慢速硬化剂，且大多数铸型要在12h以内浇注。 2.工艺试验 2.1控制型砂的强度 根据造型操作、翻箱起模和浇注的实际要求，型砂的抗拉强度控制在以下范围：0.5h时≥0.1MPa；2h时≥0.30MPa；6h时≥0.50MPa。0.5h强度控制可使用时
水玻璃砂铸造应注意的N个问题特别是铸铁
水玻璃砂铸造应注意的Ｎ个问题特别是铸铁 国内外几十年来对树脂砂铸造工艺的应用实践表明：树脂砂虽然具有铸件尺寸精度高， 表面光洁，造型效率高，可以制造形状复杂和内部质量要求严格的铸件，旧砂回收再生容易等优点；但是，树脂砂的生产成本高，环境污染严重，在人们对于自身生存条件和环境的要求日趋严格的条件下，由于车间劳动保护和生产环境卫生方面的投资很大，树脂砂的应用受到一定限制。而水玻璃无色、无臭、无毒，在混砂造型、硬化和浇铸过程中都没有刺激性或有毒气体溢出。故近年来许多国家对水玻璃砂重新重视起来。 水玻璃砂的硬化方法可分为热硬法、气硬法和自硬法三大类，包括很多种方法。但目前 常用的硬化方法主要有以下两种： 1、普通CO2气硬法 此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于设备简单，操作方便， 使用灵活，成本低廉，在国内外大多数的铸钢件生产中得到了广泛的应用。 CO2气体硬化水玻璃砂的主要优点是：硬化速度快，强度高；硬化后起模，铸件精度高。 普通CO2气体硬化水玻璃砂的缺点是：型（芯）砂强度低，水玻璃加入量（质量分数）往往高达7~8%或者更多；含水量大，易吸潮；冬季硬透性差；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 此法是采用液体的有机酯代替CO2气体作水玻璃的硬化剂。 这种硬化工艺的优点是：型（芯）砂具有较高的强度，水玻璃加入量可降至3.5%以下；冬季硬透性好，硬化速度可依生产及环境条件通过改变粘结剂和固化剂种类而调整（5~150min）；型（芯）砂溃散性好，铸件出砂清理容易，旧砂易干法再生，回用率≥80%，减少水玻璃碱性废弃砂对生态环境的污染，节约废弃砂的运输、占地等费用，节约优质硅砂资源；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；可以克服CO2水玻璃砂存在的砂型表面稳定性差、容易过吹等工艺问题，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂相媲美；在所有自硬砂工艺中生产成本最低，劳动条件好。
原砂净化处理对水玻璃砂强度的影响
原砂净化处理对水玻璃砂强度的影响 本文采用水洗对原砂进行表面处理，测试了净化后的原砂所配制的水玻璃砂，在VRH-CO2法不同的吹气压力条件下的抗拉强度。研究结果表明，经过水洗净化后的原砂，加入 5.0wt%水玻璃，在真空度为-48.5KPa，CO2吹气压力0.02MPa的条件下硬化，保压5min后，水玻璃砂的抗拉强度可达到最大值0.180MPa。可见，通过对原砂进行水洗，降低了微粉、泥分含量，满足了铸型起模对水玻璃砂的强度要求。 标签：水玻璃砂VRH-CO2法净化处理 绿色清洁生产是工业发展的刚性需求，而水玻璃砂被认为是最有可能实现绿色铸造生产的型砂。但在生产过程中出现了水玻璃加入量高，造成落砂性能差和再生困难等难题。而减少水玻璃的加入量的关键问题是必须采用含微粉、泥分量低的原砂。廖秋玲等人[1]认为，砂中泥粉含量和微粉含量较高，为保证砂型的工艺性能，必须增加粘结剂的加入量。罗丹等[2]人认为，原砂含泥量、细粉含量高时，因其无效占有大量粘结剂，使砂粒上的粘结剂减少而强度降低。樊自田认为[3]，提高水玻璃砂溃散性的最有效的方法是提高水玻璃的粘结强度、降低型砂中水玻璃的加入量。刘向东等人[4]研究了表面处理工艺对溃散性的影响。结果表明，对原砂进行表面处理可以提高粘结剂的粘结效率，提高覆膜砂的强度。通常为改善原砂的物理组成，可采用预先净化处理，即水洗、过筛及烘干等方法，尽量除去这些机械夹杂物。本文研究对原砂进行水洗表面处理后，吹气压力对VRH-CO2法硬化水玻璃砂抗拉性能的影响规律。 1 试验过程 1.1 试样的制备 试验用原砂选取达拉特旗擦洗砂，颗粒度70/100目。在原砂中加入适量水将原砂调成70%-80%的砂浆，搅拌20-30min，静置后倒去上部的洗液，反复洗涤3-5次，然后将处理后的原砂进行自然干燥。试验中所用水玻璃模数为2.5，密度为1.54g/cm3。 将干燥后的水洗砂与5.0wt%水玻璃加入混砂机内，混碾3-5min出砂后制样。将混好的水玻璃砂添加到“8”字型标准试样木模中，手工紧实并刮平后，放入自制的VRH-CO2法硬化装置内硬化后脱模。 1.2 试样的性能测试 每次制备3个试样，试样脱模后立即放入自制的VRH-CO2法硬化装置内抽真空，真空度为-48.5KPa，之后通入CO2气体，到一定时间取出试样，以3个试样的算术平均值作为测试结果。
水玻璃砂的研究应用与进展
水玻璃砂的研究应用与进展
摘要：本文主要概述了国内外水玻璃砂型铸造技术研究及应用的最新进展，以及在分析水玻璃旧砂特性及其再生性能差异的基础上，概述了现有的干法和湿法再生及其进展，分析了不同再生方法的机理和适用性。随着水玻璃砂的抗湿性、旧砂再生砂循环等难题的逐步解决，新型水玻璃粘结剂材料、水玻璃砂微波加热硬化工艺方法及装备等的研发成功，实现基于水玻璃砂的绿色清洁生产将成为可能。 关键词：水玻璃砂旧砂进展应用 水玻璃是目前应用最成功的无机化学粘结剂，长期使用对人体无害，用水玻璃砂造型，不仅价格便宜，流动性好，硬化快，而且型芯的尺寸精度高，在混砂、造型、浇注和落砂过程中均无刺激性气味以及有毒气体产生，无黑色污染。在环保标准日益严格的今天，水玻璃砂被认为是最可能实现绿色铸造的型砂种类。 1.水玻璃砂的铸造技术 水玻璃砂铸造技术的研究应用内容，包括了：硬化方式改进、粘结剂改性、工艺质量控制、原料成分测试、旧砂再生与回用等方面。 ⑴微波加热硬化技术 水玻璃硬化经历了普通加热硬化、二氧化碳硬化、粉末硬化、液态有机脂硬化及微波硬化等阶段。微波硬化水玻璃砂具有加热速度快，节能高效，加热均匀，以及易于控制等优点，能充分发挥水玻璃的粘结潜力，较大幅度地降低水玻璃的加入量，旧砂的溃散性，并且回用能力也很好，具有较好的发展前景。但微波硬化水玻璃砂实际应用具有难度，因为其模具材料要求高，硬化后水玻璃砂型芯的吸湿性大，所以今后研究与应用的重点将集中于如何改善该砂型的抗吸湿的性能。 ⑵粘结剂抗吸湿改性技术 研究应用表明，改性水玻璃可以提高水玻璃砂的性能。改性水玻璃实质是提高纯净度、减少老化现象、提高水玻璃砂某些特殊性能(例如强度、溃散性、抗湿性等)，通常有化学改性和物理改性两种方法。 化学改性是往水玻璃中添加一种或数种改性剂，以阻缓水玻璃老化，减少粘结强度的损失。改性剂的加入，能使硬化后的水玻璃胶粒细化，起增强作用，有利于改善溃散性。改性剂在水玻璃粘结剂中的作用包括：阻缓老化，限制硅酸凝胶胶粒的长大；增加分子结构中极性官能团的密度和极性官能团的活性，以获得更高的粘结强度；改善水玻璃旧砂的溃散性；提高水玻璃砂的抗湿性等。 物理改性是往老化的水玻璃中输入能量（例如磁场作用、加热搅拌等），以促使硅酸的聚合度重新均匀化，经物理改性后的水玻璃，可将损失掉的粘结强度恢复过来，降低型芯砂中水玻璃的加入量。 ⑶质量控制技术 水玻璃砂型的性能质量与水玻璃粘结剂的种类、质量和性能有关，而铸件质量又与砂型质量密切相关。实践表明，砂型的性能可以通过一系列的参数和回归模型来预测。适用于砂型性能预测分析的回归模型包括DOE（Design of Experiment，试验设计）和RSM（Response Surface Methodology，响应面方法）等。 ⑷成分自动测定技术 水玻璃的性能参数主要包括组成、粘度、密度等。水玻璃的粘度、密度都有现成的仪器可以测定，但其组成和模数的测定没有现成的仪器，目前普遍采用的手工测定误差较大。 ⑸旧砂再生回用技术 水玻璃旧砂通常采用“加热＋干法”和湿法再生。“加热＋干法”再生系统相对简单，投资少，容易实现，但是干法再生水玻璃旧砂的再生砂质量较差，一般只能做背砂使用，作为单一砂循环使用时，旧砂溃散性恶化。由于水玻璃旧砂残留粘结剂溶于水的特征，使得
水玻璃法精密铸造工艺规程
水玻璃氯化铵法精密铸造工艺规程 1.目的为了便于操作者熟悉和掌握水玻璃法精密铸造的工艺特点、技术特 性，更好的在生产中加以应用，生产出优质的产品，特制定本规程。 2.适用范围本工艺规程适用于从蜡模配制到模壳浇注的全过程。 3.职责 3.1 技术部是本规程的制定和归口部门。 3.2 各工序工作人员均应按此规程进行操作。 4.工艺规程 4.1 制作蜡模 4.1.1 压制蜡模的模具应符合产品的图纸要求，经检验合格后使用。 4.1.2 蜡料应按石蜡：硬脂酸1:1进行配料，融化后加蜡屑机械搅拌成 糊状，加入压蜡机内往模具中注蜡。 4.1.3 蜡型要在模具中保压冷却才可取模，并及时对变形蜡模进行校 正，放入冷水冷却，待完全冷却后方可进行取出毛刺、修整等工 作。 4.1.4 修整好的蜡模经检验合格后，清洗表面油脂，方可与浇冒口组焊。 4.1.5 组焊好的模组，需将内外面的蜡屑清除干净后送涂挂制壳。 4.2 制壳 4.2.1 选料面层料浆用320目锆英粉，加固层料浆用200目以上的 高铝粉或焦宝石粉和石英粉，粘结剂用模数3.1~3.4，密度为 1.30~1.40的40#水玻璃。 4.2.2 选砂面层用80~100目的棕刚玉，二层用40~70目的石英砂， 三层用20~40目的石英砂，四层以后选用10~20目的石英砂。 4.2.3 料浆的配制面层与二层：将水玻璃加水稀释到密度为 1.28~1.30，然后加锆英粉，其比例为1:1.1~1.2（要注意根据 气温变化调节比例），进行机械搅拌，再加入清洗剂0.05%，消 泡剂0.05%，继续搅拌，时间不少于6小时，静置4小时熟化， 再搅拌均匀方可使用。三层过渡层用密度为1.30~1.32的水玻 璃加高铝粉和石英粉，比例为1:0.5:0.5。加固层同三层，比例略 为调厚一点。 4.2.4 料浆的粘度测定用100Ml的流量杯来测定，面层、二层及三层 为28~35秒，加固层为45~50秒。 4.2.5 挂浆将检验合格后的模组浸入搅拌均匀的料浆中，上下移动两 次，然后提出，用毛刷将字和死角处的气泡刺破并刷浆，把多余
水玻璃砂铸造应注意的几个问题
水玻璃砂铸造应注意的几个问题 国外几十年来对树脂砂铸造工艺的应用实践表明：树脂砂虽然具有铸件尺寸精度高，表面光洁，造型效率高，可以制造形状复杂和部质量要求严格的铸件，旧砂回收再生容易等优点；但是，树脂砂的生产成本高，环境污染严重，在人们对于自身生存条件和环境的要求日趋严格的条件下，由于车间劳动保护和生产环境卫生方面的投资很大，树脂砂的应用受到一定限制。而水玻璃无色、无臭、无毒，在混砂造型、硬化和浇铸过程中都没有刺激性或有毒气体溢出。故近年来许多国家对水玻璃砂重新重视起来。 水玻璃砂的硬化方法可分为热硬法、气硬法和自硬法三大类，包括很多种方法。但目前常用的硬化方法主要有以下两种： 1、普通CO2气硬法 此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于设备简单，操作方便，使用灵活，成本低廉，在国外大多数的铸钢件生产中得到了广泛的应用。 CO2气体硬化水玻璃砂的主要优点是：硬化速度快，强度高；硬化后起模，铸件精度高。 普通CO2气体硬化水玻璃砂的缺点是：型（芯）砂强度低，水玻璃加入量（质量分数）往往高达7~8%或者更多；含水量大，易吸潮；冬季硬透性差；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 此法是采用液体的有机酯代替CO2气体作水玻璃的硬化剂。 这种硬化工艺的优点是：型（芯）砂具有较高的强度，水玻璃加入量可降至3.5%以下；冬季硬透性好，硬化速度可依生产及环境条件通过改变粘结剂和固化剂种类而调整（5～150min）；型（芯）砂溃散性好，铸件出砂清理容易，旧砂易干法再生，回用率≥80%，减少水玻璃碱性废弃砂对生态环境的污染，节约废弃砂的运输、占地等费用，节约优质硅砂资源；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；可以克服CO2水玻璃砂存在的砂型表面稳定性差、容易过吹等工艺问题，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂相媲美；在所有自硬砂工艺中生产成本最低，劳动条件好。 该硬化工艺的主要缺点是：型芯砂硬化速度较慢，流动性较差。 目前铸造生产中，有时采用复合硬化工艺，例如短时吹CO2达到起模强度后先起模，再吹热空气，或烘干，或利用有机酯自硬，或自然脱水干燥，以获得较大的终强度，提高生产效率。 水玻璃砂铸造时，应重点注意以下几个主要问题： 1 影响水玻璃“老化”的因素有哪些？如何消除水玻璃“老化”？ 新制备的水玻璃是一种真溶液。但是在存放过程中，水玻璃中硅酸要进行缩聚，将从真溶液逐步缩聚成大分子的硅酸溶液，最后成为硅酸凝胶。因此，水玻璃实际上是一种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。 水玻璃在存放过程中分子产生缩聚，形成凝胶，其粘结强度随着贮存时间的延长而逐渐降低，这一现象称为水玻璃“老化”。 “老化”现象可由下述两组试验数据来说明：高模数水玻璃（M＝2.89，ρ＝1.44g/cm3）贮放20、60、120、180、240天后，吹CO2硬化的水玻璃砂干拉强度相应下降9.9%、14%、23.5%、36.8%和40%；低模数水玻璃（M＝2.44，ρ＝1.41g/cm3）贮放7、30、60和90天后，干拉强度分别下降4.5%、5%、7.3%和11%。
水玻璃现场施工方法
精心整理 水玻璃耐酸 施 渗和耐水性能较差，养护期较长。 二、编制依据 1、建筑防腐工程施工及验收规范.（GB5012-91）. 2、现行建筑材料规范大全.1998.
3、建筑施工手册.2003. 4、相关规范标准。 5、我公司从事该行业多年经验。 三、材料要求 1、水玻璃材料 1.1 1.2 2 2.1 2.2 3 3.1 3.2 4 4.1 4.2一般工程中也可用黄砂，但需经严格筛洗。 5耐酸粗骨料 常用石英石、花岗石、碎瓷片等，耐酸率不应小于95%。
四、施工准备 “常备不懈，决胜千里”，充分的思想准备和物质准备是决定按照工期要求，创优质工程的先决条件。所以施工前必须做好一切必要的准备工作。 1.施工前所有机械设备必须提前进现场，并经严格检修、多次调试、试车的过检，保证机械能在施工中正常使用。 2.根据甲方设计和规范要求，拟设具体施工计划，并落实进厂的技术管理人员， 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.各种原材料运达施工现场，必须现场建立工程师认可，且材料的型号及性能满足甲方的设计要求，必要时进行小样试涂，无误后方可使用。 13.准备好防尘口罩、面罩、防护衣、手套等劳保用品。 14.施工前技术人员进行详细认真的技术交底工作，使所有施工人员明白承担的施工项目和施工内容，由班长领取施工所需图纸和技术措施。 15.工作帽、防静电工作服、防护眼镜、防护手套、砂衣绝缘鞋、等工具准
备齐全。 16.施工人员需经安全考试合格，且进行安全技术交底后，方可进入施工现场。 17、材料方面 17.1原材料进场后应放在防雨的干燥库房内。 17.2原材料应按技术要求进行检验、鉴定并按选定的配合比进行试配。 17.3 18 18.1 18.2 18.3 1 2、， 1、机械搅拌将细骨料、粉料、氟硅酸钠、粗骨料依次加入搅拌机内，干搅均匀，然后加入水玻璃温拌1min以上，直至均匀。 2、人工搅拌先将粉料和氟硅酸钠混合均匀，再加入细骨料、粗骨料，在铁板上干拌均匀，最后加入水玻璃，湿拌不少于3次，直至均匀为止。 七、基层处理 1、混凝土基层必须坚固、密实、平整，不应有起砂、起壳、裂缝、蜂窝、嘛面