鑄造用砂常識(shí)

1、.鑄造用砂常識(shí)潮模砂、粘土砂、水玻璃、覆膜砂、樹脂砂 都屬于鑄造中的砂鑄，不過是不同的粘結(jié)劑的區(qū)別。潮模砂、粘土砂、濕型砂是一樣的，粘結(jié)劑都是普通粘土或膨潤(rùn)土，由于在混砂過程中要加入水，所以就叫潮模砂。水玻璃砂的粘結(jié)劑是鈉水玻璃，一般通過吹二氧化碳硬化或加硬化劑自硬化。覆膜砂的粘結(jié)劑一般是酚醛樹脂，有微毒，一般用來說砂芯用。樹脂砂的粘結(jié)劑為呋喃樹脂，樹脂砂造型在澆注后發(fā)氣量比較大。目前用樹脂砂造型的鑄件質(zhì)量在砂鑄中是最好的。水玻璃砂是用來做型殼的一種材料，也可做粘結(jié)劑，并非一種獨(dú)立的鑄造方法主要有兩種使用方法：1，石英砂+水玻璃（做粘結(jié)劑用）做好砂型，通入二氧化碳快速固化2，失蠟鑄造制殼工序時(shí)

2、，加入水玻璃做粘結(jié)劑水玻璃的蠟很軟的，硅溶膠的蠟很硬。硅溶膠的產(chǎn)品表面比水玻璃的好。兩者只是在制造型客質(zhì)量上有差別，硅溶膠制造出來的型客更適合精密鑄造，制造出來的產(chǎn)品表面光滑度好 ，變形小 ，縮水比率小，且尺寸精密 不需要二次加工。但是硅溶膠做的基本都是小產(chǎn)品，水玻璃消失模做的產(chǎn)品相對(duì)較大。兩者只是在制造型客質(zhì)量上有差別，硅溶膠制造出來的型客更適合精密鑄造，制造出來的產(chǎn)品表面光滑度好 ，變形小 ，縮水比率小，且尺寸精密 不需要二次加工。水玻璃的蠟很軟的，硅溶膠的蠟很硬。硅溶膠的產(chǎn)品表面比水玻璃的好。原理都是一樣的 兩者用的蠟、面砂、粘接劑 都不一樣產(chǎn)品的質(zhì)量有明顯區(qū)別的。國(guó)外基本都是硅溶膠工藝

3、，水玻璃工藝應(yīng)該國(guó)內(nèi)更多一些。還有水玻璃清砂比較麻煩，因?yàn)樗Ａ?huì)燒結(jié)在鑄件表面硅酸鈉的水溶液俗名水玻璃好像也叫泡花堿，水玻璃砂具有價(jià)格低、強(qiáng)度高、無毒等優(yōu)點(diǎn),在鑄造生產(chǎn)中獲得廣泛應(yīng)用,但是由于其潰散性差,因此不能完全取代其它粘結(jié)劑。改善水玻璃砂潰散性的措施有多種,但均不能達(dá)到令人滿意的效果。二氧化碳水玻璃砂由于造型效率高，鑄型不用烘烤即能澆注等特點(diǎn)，因而在鑄鋼件及部分鑄鐵件生產(chǎn)上得到較廣泛的應(yīng)用。但長(zhǎng)期以來，這種型砂存在潰散性差和舊砂再生麻煩二大難題，從而大大限制了其更廣泛的應(yīng)用。近年，隨著技術(shù)的進(jìn)步，出現(xiàn)了水玻璃改性及改善潰散性的添加劑等方法，使?jié)⑸⑿圆畹膯栴}正在逐步解決；舊砂再生問題也出

4、現(xiàn)了若干解決辦法，筆者采用濕法再生技術(shù)，能少投資，高再生回收率，環(huán)保性好,低成本解決這一難題。特點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)，投資少，再生回收率高，環(huán)保性好,成本低.1：設(shè)備簡(jiǎn)：簡(jiǎn)易磁選，破碎，攪拌水洗機(jī)，清水池，污水池，污水處理池各一個(gè)，水泵兩臺(tái)。2：投資少：年產(chǎn)千噸鑄件廠，只須投資數(shù)萬元。3：再生回收率高：舊砂再生回收率大于90%。4:環(huán)保性好:洗砂污水經(jīng)處理后循環(huán)使用,實(shí)現(xiàn)污水零排放.舊砂再生過程為濕法操作,環(huán)境基本無粉塵.5：成本低：每噸舊砂再生回收成本低于30元。水玻璃固化砂工藝最近十多年來，人們對(duì)于水玻璃的基本組成和“老化”現(xiàn)象實(shí)質(zhì)的認(rèn)識(shí)深化和新型硬化工藝的開發(fā)等兩方面均取得了突破性進(jìn)展，在型芯砂保

5、持足夠的工藝強(qiáng)度的條件下，水玻璃加入量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）可降至2.5%.3.5%.，從而使水玻璃砂長(zhǎng)期存在的潰散性差、 舊砂不能回用的問題得到了較好的解決。水玻璃砂的硬化方法可分為：CO2氣硬法和自硬法兩種，熱硬法已很少采用。 1.CO2氣硬法 此法是水玻璃粘結(jié)劑領(lǐng)域里應(yīng)用最早的一種快速成型工藝，由于操作方便、使用靈活、無毒無味、在國(guó)內(nèi)外大多數(shù)的鑄鋼件生產(chǎn)中，得到了廣泛的應(yīng)用。 （1）硬化原理和特點(diǎn) 水玻璃的出現(xiàn)已有三百多年歷史，由于它的成分十分復(fù)雜、多變，它的基本組成一直沒有搞清楚，對(duì)水玻璃的研究主要停留在宏觀的層次上。近年來，多種先進(jìn)測(cè)試手段的開發(fā)，可深入到分子范疇進(jìn)行分析和研究，并發(fā)現(xiàn)，新制備

6、的水玻璃是一種真溶液；但是在存放過程中，水玻璃中硅酸要進(jìn)行縮聚，將從真溶液逐步縮聚成大分子的硅酸溶液，最后成為硅酸膠粒。因此，水玻璃實(shí)際上是一種由不同聚合度的聚硅酸組成的非均相混合物，易受其模數(shù)、濃度、溫度、電解質(zhì)含量和存放時(shí)間長(zhǎng)短的影響。 水玻璃砂吹人CO2氣體硬化時(shí)，水玻璃的表層因吸收COz而其模數(shù)升高和脫水，在酸化和脫水兩重作用下，迅速硬化而形成初強(qiáng)度。已固化的表層水玻璃阻礙了CO2往深層滲透，內(nèi)層水玻璃只能靠脫水而繼續(xù)增加強(qiáng)度。此法缺點(diǎn)是：型芯砂強(qiáng)度低，含水量大，易吸潮，潰散性差，目前大多用于中、小型鑄鋼件生產(chǎn)。 （2）水玻璃的改性 水玻璃在存放過程中分子產(chǎn)生縮聚，形成膠粒，可使其粘結(jié)

7、強(qiáng)度下降20%30%.，這一現(xiàn)象稱為水玻璃老化。為了消除老化，必須對(duì)水玻璃進(jìn)行改性，目前改性的方法有物理改性和化學(xué)改性兩種。物理改性是用磁場(chǎng)、超聲波、高頻或加熱等辦法，往水玻璃中供給能量，使已聚合的膠粒解聚，聚硅酸分子重新均勻化。這種改性對(duì)高模數(shù)水玻璃有效，但是存在重新老化的問題?；瘜W(xué)改性是往水玻璃中加人少量化合物，這些化合物均含有羧基、酰胺基、羰基、羥基、醚基、氨基等極性基團(tuán)，通過氫鍵或靜電將其吸附在硅酸分子或膠粒表面，改變其表面位能和溶劑化能力，提高聚硅酸穩(wěn)定性，從而阻止老化進(jìn)行。例如往水玻璃中加人聚丙烯酰胺、改性淀粉、聚磷酸鹽等，均取得了較好的效果。 （3）發(fā)展前景 采用水玻璃改性來提高

8、其粘結(jié)能力，往往增加了生產(chǎn)成本和工藝復(fù)雜化。近年來，日本又開發(fā)了VRH法，此法是先把砂粒間空隙中的空氣抽去，再吹入CO2氣體，使鑄型迅速硬化成型。此工藝可使水玻璃加入量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）降至 3.0%.以下，而CO2用量?jī)H為原來的1/10。最近又有作者提出往水玻璃砂中加入一種無機(jī)物，經(jīng)高溫作用后，在常溫時(shí)粘結(jié)橋上會(huì)形成大量孔洞，使型芯砂在不受外力作用下，自行潰散的新工藝。 2酯硬化法 （1）硬化原理和特點(diǎn) 此法是采用液體的有機(jī)酯作水玻璃的硬化劑。有機(jī)酯在強(qiáng)堿性水玻璃溶液的作用下，水解為醇與酸。醇有很強(qiáng)的親水性，它可奪去水玻璃的水分，構(gòu)成它的溶劑化水。酸與水玻璃反應(yīng)，析出醋酸鈉，它也有一定的親水

9、性，能奪取水玻璃的水分，構(gòu)成它的結(jié)晶水。在酸化和脫水雙重作用下，使水玻璃砂硬化。這種硬化工藝可使型芯砂具有很高的強(qiáng)度，不僅水玻璃加入量可降至3.0%以下，而且硬透性和抗?jié)裥跃茫m用于各種大型鑄鋼件的生產(chǎn)。缺點(diǎn)是型芯砂硬化速度慢、脆性大和流動(dòng)性較差。 （2）主要原材料及型砂的工藝控制 酯硬化的水玻璃砂用原材料有硅砂、水玻璃和液體有機(jī)酯，這些材料的質(zhì)量和合理選用將直接影響工藝成敗、鑄件質(zhì)量和生產(chǎn)成本。對(duì)酯硬化水玻璃砂來說，盡管對(duì)硅砂的要求不像樹脂砂那樣嚴(yán)格，為了降低水玻璃加入量，硅砂應(yīng)滿足如下要求：泥的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%.，細(xì)粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%.和角形系數(shù)1.3。水玻璃應(yīng)達(dá)

10、到國(guó)家專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBJ3100388的要求。嚴(yán)格控制水玻璃的模數(shù)是成功應(yīng)用此工藝的關(guān)鍵，應(yīng)根據(jù)季節(jié)和室溫加以調(diào)整：夏季，M=2.22.4，其余季節(jié)，M=2.42.6，有條件時(shí)，最好對(duì)水玻璃進(jìn)行改性，消除老化現(xiàn)象。目前用于鑄造生產(chǎn)的有機(jī)酯有：丙三醇醋酸酯、乙二醇醋酸酯、二甘醇醋酸酯和丙二醇碳酸酯等，加入量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）占水玻璃的8%12%。有機(jī)酯是決定酯硬化水玻璃砂的工藝性能和生產(chǎn)成本的關(guān)鍵材料，必須嚴(yán)加選擇，即應(yīng)根據(jù)型、芯的大小和水玻璃的模數(shù)，合理選用不同型號(hào)（快酯、慢酯或混合酯）的有機(jī)酯。大型鑄件的混砂可采用連續(xù)式混砂機(jī)，造型、制芯均為手工操作。 （3）發(fā)展前景加入某些附加物，形成復(fù)合水玻璃，起

11、著助粘結(jié)劑作用，能進(jìn)一步提高水玻璃的粘結(jié)性能，如加入磷酸鹽、硼酸鹽或鋁酸鹽等附加物。另外，應(yīng)用較廣泛的有機(jī)酯硬化劑，因其價(jià)格高而影響了該工藝的推廣應(yīng)用，有人又提出了一種無機(jī)酸和有機(jī)物配制成的硬化劑，其主要成分為磷酸、磷酸鹽和尿素，這種新型硬化劑不僅生產(chǎn)成本低，而且，型芯砂具有較好的潰散性。水玻璃的化學(xué)成分 水玻璃是由堿金屬氧化物和二氧化硅結(jié)合而成的可溶性堿金屬硅酸鹽材料，又稱泡花堿。水玻璃可根據(jù)堿金屬的種類分為鈉水玻璃和鉀水玻璃，其分子式分別為Na2O.nSiO2和K2O.nSiOz.式中的系數(shù)n稱為水玻璃模數(shù)，是水玻璃中的氧化硅和堿金屬氧化物的分子比（或摩爾比）。水玻璃模數(shù)是水玻璃的重要參數(shù)，一般在1.5-3.5之間。水玻璃模數(shù)越大，固體水玻璃越難溶于水，n為1時(shí)常溫水即能溶解，n加大時(shí)需熱水才能溶解， n大于3時(shí)需4個(gè)