水玻璃砂铸造工艺汇总水玻璃砂 _工艺

水玻璃砂(水玻璃砂铸造工艺概述)
水玻璃砂的硬化可分为三大类:热硬化法、空气硬化法和自硬法，包括多种。但是，目前常用的硬化有两种:
1.普通CO2气体硬化法
这种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，已广泛应用于国内外大多数铸钢件的生产中。
CO2气硬水玻璃砂的主要优点是:硬化速度快，强度高；淬硬后的模具铸造精度高。
普通CO2气硬水玻璃砂的缺点是:型(芯)砂强度低，水玻璃含量(质量分数)往往高达7~8%以上；含水量高，易吸潮；冬季硬透气性差；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
该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:型(芯)砂强度高，水玻璃的加入量可降至3.5%以下；冬季硬度和渗透性好，硬化速度可根据生产和环境条件(5 ~ 150 min)通过改变粘结剂和固化剂的种类进行调整；该型(芯)砂溃散性好，铸件易于清砂，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成本，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容易出现的裂纹、气孔等缺陷。它能克服CO2水玻璃砂砂型表面稳定性差、易过吹等工艺难题，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂媲美。在所有自硬砂工艺中，生产成本更低，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，例如在短时间吹CO2达到脱模强度后，先脱模，再吹热空气，或烘干，或用有机酯自硬，或自然脱水烘干，以获得更大的最终强度，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？如何消除硅酸钠的“老化”？
新制备的硅酸钠是真正的溶液。然而，在储存过程中，水玻璃中的硅酸会发生缩聚反应，从而与水分离
真实溶液逐渐浓缩成大分子硅酸溶液，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。
在储存过程中，硅酸钠分子发生缩聚形成凝胶，其粘结强度随着储存时间的延长而逐渐降低。这种现象被称为硅酸钠的“老化” 。
“老化”现象可以用以下两组试验数据来解释:高模数水玻璃(M=2.89，ρ=1.44g/cm3)存放20、60、120、180和240天后，经CO2吹气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，高模数水玻璃的降低率约为60%，低模数水玻璃的降低率约为15～20% 。残余强度也随着储存时间的延长而降低。
水玻璃在储存过程中，聚硅酸的缩聚和解聚同时进行，分子量发生歧化，最终形成单正硅酸和胶体粒子共存的多重分散体系。也就是说，在水玻璃的老化过程中，聚硅酸的聚合度发生歧化，单正硅酸和聚硅酸的含量都随着储存时间的延长而增加。由于存放过程中硅酸钠发生缩聚和解聚，导致粘结强度下降，即发生“老化”现象。
影响硅酸钠“老化”的主要因素是存放时间、模数和硅酸钠浓度。存放时间越长，模量和浓度越高，“老化”越严重。
长期存在的水玻璃可以通过各种进行改性，以消除“老化”并恢复新鲜水玻璃的性质:
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。用物理改性的处理“老化”的水玻璃，是通过磁场、超声波、高频或加热等方式给水玻璃系统提供能量。，促进高度聚合的聚硅酸盐胶体颗粒的解聚和聚硅酸盐分子量的再均化，从而消除老化现象，这是物理改性的机理。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再次下降，适合铸造厂处理后尽快使用。尤其是M>2.6的水玻璃，硅酸分子浓度高，经过物理改性和解聚后，处理后立即使用更好。
2.化学修饰
化学改性是在水玻璃中加入少量的化合物，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。，并通过氢键或静电将其吸附在硅酸分子或胶体颗粒表面，改变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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