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成都水玻璃在铸造工艺中的运用

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成都水玻璃在铸造工艺中的运用

发布日期:2019-12-11 作者: 点击:

  几十年来国内外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。

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  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%。

  水玻璃存放时间对酯硬化水玻璃自硬砂初期强度影响不大,但对后期强度影响明显,据测定,对于高模数水玻璃下降60%左右,对于低模数水玻璃下降15~20%。残留强度也随存放时间的延长而降低。

  水玻璃在存放过程中聚硅酸的缩聚反应和解聚反应同时进行着,分子量发生了歧化,最终生成单正硅酸和胶粒并存的多重分散体系,也就是在水玻璃的老化过程中,聚硅酸的聚合度发生了歧化,单正硅酸和高聚硅酸的含量均随存放时间的延长而增多。水玻璃在存放中缩聚、解聚反应的结果,使粘结强度下降了,即产生“老化”现象。

  影响水玻璃“老化”的因素主要有:存放时间、水玻璃的模数和浓度。存放时间越长,模数越高,浓度越大,则“老化”越严重。


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关键词:成都水玻璃,水玻璃,水玻璃厂家

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