水玻璃砂铸造工艺汇总水玻璃砂( 三 ) _工艺

吹气时间取决于砂型(芯)的大小、形状、气体流速和排气塞的面积。一般吹气时间控制在15~40s 。
吹硬砂型(芯)后，即可取出模具。砂型(芯)的强度迅速上升。取后半小时内涂模，4小时后倒入盒中。
该复合工艺特别适用于没有树脂砂再生设备，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。
CO2吹气硬化水玻璃砂也可与CO2吹气硬化聚丙烯酸钠树脂砂复合，生产各种高质量铸件。
CO2-有机酯复合硬化水玻璃砂工艺的优缺点？
近年来，水玻璃砂的CO2-有机酯复合硬化工艺有扩大应用的趋势。工艺流程如下: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后放置3 ~ 6小时，即可合上砂型浇注。
硬化机制如下:
当用CO2吹水玻璃砂时，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气体与水玻璃接触后，立即与水玻璃反应形成凝胶。由于扩散，反应总是由外向内，先在外层形成凝胶膜，阻止CO2气体和水玻璃继续反应。因此，无论采用什么，都不可能在短时间内控制CO2气体并使其与所有水玻璃反应。据分析，当型砂达到更佳吹砂强度时，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。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。
随着水玻璃加入量的增加，砂型的最终强度会增加，但其残余强度也会增加，这使得清理砂变得困难。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。在实际生产中，硅酸钠的加入量一般控制在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硅酸钠用量的8~15% 。然而，当采用组合硬化时，估计当吹CO2时，大约一半的水玻璃已经硬化，大约一半的水玻璃还没有硬化。因此，有机酯的加入量占硅酸钠加入量的4~6%为宜。
该复合硬化既能发挥CO2硬化和有机酯硬化的双重优势，又能充分发挥水玻璃的粘结作用，达到硬化速度快、脱模早、强度高、溃散性好、成本低的综合效果。
但CO2-有机酯复合硬化工艺需要比单纯的有机酯硬化法多添加0.5~1%的水玻璃，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。在浇注液态金属时产生的水玻璃砂和氧化铁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易熔的无定形玻璃体，这层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中SiO2含量高，FeO、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，产生粘砂。
用水玻璃砂生产铸铁件时，由于铸铁件铸造温度低，含碳量高，铁、锰不易氧化，且粘砂层为晶体结构，铸铁件与粘砂层之间难以建立合适的氧化铁层厚度。不像树脂砂在生产铸铁件时能产生光亮的碳膜，粘砂层不易去除。
为了防止水玻璃砂粘到铸铁件上，可以使用合适的涂料。如果使用水性涂料，涂刷后需要干燥表面，所以更好使用醇基快干涂料。
一般铸铁件的水玻璃砂中也可加入适量的煤粉(如质量分数为3%~6%)，使煤粉热解在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？
水玻璃无色无味无毒，沾到皮肤和衣服上后用水冲洗就可以了，但一定要避免溅到眼睛里。在混砂、造型、硬化、浇注过程中无性或有害气体释放，无黑酸污染。但如果工艺不当，水玻璃加入量过多，水玻璃砂的溃散性就不好，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加入量降低到2%以下，基本上可以起到振砂的作用。当水玻璃的加入量减少时，旧砂中残留的Na2O也减少。通过简单的干法再生可以将再生砂中的残余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，即使使用过的水玻璃砂不是通过昂贵复杂的湿法再生，而是通过相对简单廉价的干法再生，也可以充分回收利用，基本没有废砂排放，砂铁比可以降到1∶1以下。

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