技术指导

改善co2水玻璃砂溃散性的技术与材料

一、前言
  由於CO2水玻璃砂具有硬化速度快、操作简便、成本低、环保性好等特点,因此在铸造领域,特别在铸钢件生产上占有很大的比例;但因存在溃散性差、旧砂回收难,造成铸件清砂费力费时,不仅增加铸造生产,而且旧砂排放会导致污染环境,这样就大大限制了其应用范围。
      近年来,笔者针对实际生产需要,从摸索、借鉴、实践中,获得了若干改善co2水玻璃砂溃散性的有效而价廉简易方法,并找到了一条可全部回收旧砂的低成本便易路径,从而使co2水玻璃砂工艺不仅在铸钢件生产企业得到更多欢迎,而且在铸铁及有色合金件铸造厂正逐步扩大应用和推广。下面就改善其溃散性的一些方法及材料作一介绍。

  二、改善水玻璃砂溃散性的机理 
  由於水玻璃砂在高温状态下,水玻璃粘结膜会逐渐烧结、熔化而变成液体,其会润湿、侵蚀砂粒,导致高温的水玻璃和石英砂混为一体,在水玻璃熔融物和砂粒间会形成坚固的陶质联结键,冷却后结成板块,其间甚至连孔隙都没有,因此造成砂块残留强度很高,使其难以从铸件上清除下来。笔者采用一种含有多种有机及无机物组分的溶液,在室温下加至一定规格的水玻璃中,使其改性,由於改性溶液中各组分兼有粘结及表面活性等作用,并在水玻璃中形成高分散度的骨架结构,因而在其固化时,限制了凝胶胶粒的长大,使其细小,从而提高了型砂的粘结强度,这样,就在保证型砂相同强度要求的情况下,可大幅度减少水玻璃的加入量,即从通常量的8%左右降至改性后的4.5%左右;当在高温时,改性溶液中的有机组分因浑发、燃烧使粘结膜中产生气泡、缝隙,而当型砂冷却时,改性溶液中的无机组分会析出对粘结膜产生破坏、割裂作用的晶相,而且其热膨胀系数远大於硅酸盐玻璃,从而产生较大应力,导致粘结膜开裂;综合以上几方面的作用,使型砂的溃散性得到了很大改善。
  另外,笔者还采用一种由有机及无机物混合组成的粉状物质,在使用上述改性水玻璃时,提前外加到原砂中,由於外加混合粉状物中的有机和无机组分在常温下具有提高粘结性的效能,故可进一步减少水玻璃的加入量。而在高温下,其有机组分因燃烧产生的气泡、灰分会加剧割裂水玻璃粘结膜,其残留灰分还能降低熔融水玻璃对砂粒的润湿性;其无机组分会与水玻璃化合生成新相,此新相也因与硅酸盐玻璃的膨胀系数不同产生应力,从而进一步改善了型砂的溃散性。
  三、改善水玻璃砂溃散性的材料、工艺和特点
  1、材料
   
  2、水玻璃改性工艺
  
  <2>、操作:

   
  3、改性水玻璃砂混制工艺
   

  4、改性水玻璃特点
   <1>、型(芯)砂溃散性好。
   <2>、型(芯)砂砂透气性高,铸(芯)型不需烘烤,合型浇注可不必设置出气冒口,铸件无气孔,内外质量好。
   <3>、铸型刚性强,能有效提高铸件的尺寸精度,并可实现普通球铁及灰铸铁件的无冒口铸造,从而提高铁水利用率。
   <4>、旧砂水溶即散,很适合湿法回收。
   <5>、手工造型效率高,如配置顶漏模机构,能明显超出手工潮型的生产速度。
   <6>、冬季能避免吹不硬及铸(芯)型蠕变现象。
   <7>、抗吸湿性好,制作的铸(芯)型可长时间放置。
   <8>、水玻璃改性材料及溃散剂各组分均环保性好。
   <9>、改性水玻璃可现场配制,即配即用,放置半年也不会老化。溃散剂可长期放置。
   <10>、由於材料成本不高过原工艺、造型硬化快、co2省、清砂时间大幅度减少等,因而能明显降低铸件生产成本。
  四、后语
   由于铸件生产过程涉及到从工艺、材料、温度、环境至物理、化学等许多因素的影响,因而易产生很多问题,这些问题往往要采用实践更多于理论的办法去解决,笔者就是沿着这条路径来探索解决co2水玻璃砂溃散性差的问题。本文介绍了自己在这个过程中的一些成功感受和体会,以与对此感兴趣的同行们进行交流,并希望与其有心的人们共同努力,使co2水玻璃砂溃散性更进一步得到改善,而且在方法上能不断创新。

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