水玻璃砂理论研究的六大成果
我国砂型铸造工艺与造型材料技术发展回顾_黄天佑
纪念《铸造》创刊50年收稿日期:2002-04-16。
作者简介:黄天佑(1946-),男,福建莆田人,教授,博士生导师,长期从事铸造工艺及造型材料的科研及教学工作。
我国砂型铸造工艺与造型材料技术发展回顾黄天佑(清华大学北京100084)摘要:本文对《铸造》杂志创刊以来50年中所刊登的有关砂型铸造工艺和造型材料技术方面的主要文章进行了回顾,分析了粘土砂、水玻璃砂、自硬树脂砂、涂料、砂型铸造工艺、浇注系统设计、金属液过滤技术、铸造工艺CA D /CAE以及铸件缺陷与防止等各种技术在我国的发展过程。
文章还对今后我国砂型铸造工艺和造型材料技术的发展进行了展望。
关键词:砂型铸造工艺;造型材料;综述中图分类号:TG24;TG221 文献标识码:A 文章编号:1001-4977(2002)05-0257-05Retrospect of Sand Molding Casting Technology and MoldingMaterials in ChinaHU AN G Tian -you(Tsinghua U niversity ,Beijin g 100084,China )Abstract :In this paper ,the san d molding casting tech nology and m olding materials in China for 50yearssince the start publication of the FOU NDR Y Journal are reviewed .The developing progress of clay bon ded san d ,sodium silicate sand ,resinbonded sand ,coating ,sand m olding process ,gating system design ,fil -trating technique of liquid metal ,C AD /CAE for foundry technology ,castin gs defects an d its prevention are analyzed .In addition ,a prospect for sand casting technology and molding materials of China is also pre -sented .Keywords :sand casting process ;m olding materials ;review 《铸造》杂志从1952年10月1日创刊到今年已经走过50个年头,在此期间刊登了大量有关砂型铸造工艺和造型材料方面的文章,对我国的砂型铸造工艺和造型材料技术进步起了重要的作用。
水玻璃砂型铸造技术研究及应用新进展
华 中科技大 学材料 成形与模 具技术 国家重点 实验室 （湖北 武汉 ４３００７４） 樊 自田 汪华方
【摘 要 】 概 述 了国 内外 水玻 璃砂 型铸 造 技 术 研 究 及应 用 的最 新 进展 。主 要 内容 包括 ：水玻 璃砂 微 波加 热硬 化 技 术 、 水玻 璃 粘 结 剂抗 吸 湿 改 性技 术 、 水玻 璃 砂 型 质 量控 制 技 术 、水玻 璃 粘结 剂 成 分 自动 测 定技 术 、 水玻 璃 旧砂 再 生 回 用技 术 等 。 笔 者 认 为 ，随 着 水玻 璃砂 的抗 湿性 、 ｌＥＴ砂 再 生砂 循环 等 难 题 的逐 步 解 决 ，新 型 水玻 璃 粘 结 剂 材料 、水玻 璃砂 微 波加 热硬 化 工 艺方 法 及装 备 等 的研 发成 功 ，实现 基 于 水玻 璃砂 的 绿 色清 洁 生 产是 完 全可 能 的 。
２．水 玻璃砂微 波加热硬 化技 术 水 玻 璃 硬 化 方式 经 历 了普 通 加 热 硬 化 、二 氧 化 碳硬化 、粉末硬化 、液态有机脂硬化及微波硬化等 阶 段 。微 波 硬 化 水 玻璃 砂 具 有加 热 速 度 快 ，加 热均 匀 ，节能高效 ，以及易于控制等优 点 ，能充分 发挥 水 玻璃 的 粘 结 潜 力 ，较 大 地 降 低水 玻璃 的 加 入 量 ， 旧砂 的溃 散 性 和 回用能 力也 很 好 ，具 有 较 好 的 发 展 前景。但微波硬化水 玻璃砂实际应 用的难题是 ：模 具 材料 要 求 高 ，硬化 后 水 玻璃 砂 型 芯 的 吸湿 性 大 。 国内的重庆大学 、内蒙古工业大学和华中科技 大 学 等先 后 进 行 了微 波 硬化 水 玻 璃 砂 工艺 的研 究 。 重 庆 大学 的李 华 基 等 对水 玻 璃 砂 微 波加 热 工 艺 及 工 程应用方案进行 了初步研究 ；内蒙古工业大学的车 广 东 等对 水 玻 璃 砂 微 波 硬化 特 性 及 溃 散性 进 行 了 初 步试验 ，研究了水玻璃的加入量 、微波加热时 间和 加 热 功率 等 工 艺 因素 对 砂 型试 样 抗 拉 强 度 的影 响 。 华 中 科技 大学 在 国家 自然 科 学 基金 资 助 下 构 建 了实用化的水玻璃砂微波硬化 系统 ，对微波硬化水 玻璃砂的性能进行 了较系统的研究 。除系统研究影 响水玻璃砂微波加热硬化强度的工艺因素及性能特 征外 ，还重点研 究了微波硬化后水玻璃砂型芯的吸 湿性 问题及其影 响因素 、环境湿度 与微波硬化水玻 璃 砂 存 放 强 度之 关 系 ，以 及 克服 微 波 硬 化 水玻 璃 砂 模 具 材 料 要 求 高 的方 法 等 ，提 出 了二 次 微 波 硬化 水 玻璃砂新方法 ，系统研究 了二次微波硬化水玻璃砂 的性能特征 。二次微波加热水玻璃砂新方法的模具 受热 时 间短 ，可 采用 普 通 木 模 和 塑料 模 ，大 大减 低 了微波加热对模具材料 的要求 ，可以解决微波硬化 水 玻 璃 砂 模具 材 料 要 求 高 的 问题 。 波 兰 Ｗ ｒｏｃｌａｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ的
新型水玻璃自硬砂技术的最新进展和应用现状
新型水玻璃自硬砂技术的最新进展和应用现状沈阳汇亚通铸造材料有限公司：刘洪涛、尹德英前言：水玻璃自硬砂（即液态有机酯自硬水玻璃砂）开始于上世纪70年代的美国，上世纪80年代后逐步在我国推广应用。
近年来该工艺在广大铸造界同仁的不懈努力下，无论在基础理论研究、还是原辅材料、工艺技术和装备制造几个方面都取得了突破性的进展，基本上解决了水玻璃砂工艺：溃散性差、旧砂再生困难两大难题，使新型水玻璃自硬砂工艺成为实现绿色清洁铸造生产的型砂工艺之一。
一、新型水玻璃自硬砂技术的发展新型水玻璃自硬砂是在普通酯硬化水玻璃自硬砂基础上发展起来的，是水玻璃砂的换代产品，是第三代水玻璃砂的代表。
这里简略说明一下，依工艺性能的优劣对三代水玻璃砂的划分：第一代水玻璃砂：以CO2硬化水玻璃砂为代表，包括为改善水玻璃砂的溃散性加入各种溃散剂的水玻璃砂、CO砂、以粉状硬化剂为主体的自硬砂（硅酸二钙、硅铁粉、赤泥、铬矿渣、各种水泥、氟硅酸钠……）、加热硬化水玻璃砂。
第二代水玻璃砂：普通酯硬化水玻璃自硬砂微波硬化水玻璃砂真空CO2硬化水玻璃砂第三代水玻璃砂：以新型水玻璃自硬砂为代表，包括个别酯硬化改性水玻璃自硬砂。
近年来，随着我国铸造界的科技人员对水玻璃砂基础理论(水玻璃老化、增强改性、旧砂再生)研究的突破，对解决水玻璃砂两大难题（溃散性差、旧砂再生难）的理论认识有了重大进展。
并在如下关键技术上取得了重大突破或进展：①新型高性能改性水玻璃黏结剂的产生和商品化通过使用高质量的原材料来生产高品质的水玻璃黏结剂（纯度高、杂质少），并对水玻璃黏结剂进行物理或化学改性，研制出强度高、性能好且稳定（抗湿性好、砂型的表面稳定性高，不易老化等）、适应范围广、可调节性强的新型水玻璃黏结剂。
如我公司自主研制开发的HYT-S系列六种牌号的新型改性水玻璃可满足不同生产条件下的工艺要求，使用该水玻璃生产时，水玻璃的加入量为1.8％-3.0％。
现已在国内几十家铸造企业中应用并得到广泛好评。
水玻璃砂型铸造技术研究及应用新进展
水玻璃砂型铸造技术研究及应用新进展摘要：本文分析了水玻璃砂铸造技术在国内外应用与研究的最新进程。
研究的内容有水玻璃粘结剂抗吸湿改性技术、水玻璃砂微波加热固化技术，以及水玻璃砂的发展前景等。
通过逐步解决水玻璃砂的旧砂的回收利用和抗潮性等问题，成功研制出硅酸钠砂微波加热固化工艺方法、新型水玻璃粘结剂材料，使水玻璃砂的绿色清洁生产成为可能。
关键词：水玻璃砂；铸造技术；应用新进展自1947年捷克引入水玻璃砂以来，砂的脱模、硬化、压缩和混合都比粘土砂简单，大大提高了生产效率、尺寸精度和砂的强度。
我国从50年代开始采用，铸钢的主要砂型很快成为重要。
固化后脱模、固化速度快、注射时不产生有害气体、货源方便、价格低廉、强度高、不污染环境、铸造精度高是水玻璃砂的主要优点。
旧砂回用困难、铸件清理困难、分散性差、残余强度高是水玻璃砂主要缺点。
人们曾对崩解剂进行过广泛研究，以改善水玻璃砂的崩解，但收效甚微。
树脂砂具有优异的崩解性能，但在高温下会产生有害气体污染环境，而且其成本是水玻璃砂的10～20倍。
所以，水玻璃砂的研究又被广大铸造工作者重新关注，包括水玻璃砂的真空置换硬化方法、改性处理、“老化”现象，及其有机酯水玻璃不燃砂的研究。
一、水玻璃砂微波加热硬化技术微波固化水玻璃砂也具备需要优点，例如易于控制、节能高效、加热均匀、升温速度快等。
水玻璃固化方法经过了很多阶段，例如微波固化、液态有机油脂固化、二氧化碳固化、普通热固化、粉末固化等，有很好的开展前景。
然而，水玻璃砂的微波固化很难投入实际使用，由于水玻璃砂芯固化后吸湿性高，模具材料要求高。
以此，华中科技大学、内蒙古工业大学、重庆大学等，研究了微波固化水玻璃砂技术。
初步研究了水玻璃砂的工程应用方案及微波加热技术，以及初步试验了水玻璃砂的崩解性能和微波固化性能。
在国家自然科学基金的支持下，华中科技大学微波固化水玻璃砂的特性进行了系统分析，对水玻璃砂微波固化的实用系统进行了构建。
水玻璃调研报告
水玻璃调研报告水玻璃是一种无色、无味的液体，由硅酸钠制成。
它具有良好的固化性、抗水、抗酸、抗碱、抗高温等性质，因此在许多工业领域有广泛的应用。
本调研报告旨在了解水玻璃的用途、优点和局限性等方面的信息。
一、水玻璃的用途水玻璃在建筑、农业、医药等领域有广泛的应用。
在建筑领域，水玻璃可以用作建筑材料的粘合剂和防水剂，能够有效地增强建筑材料的强度和耐久性。
在农业领域，水玻璃可以用来浸种子和植物根部，促进种子发芽和植物生长。
在医药领域，水玻璃可以用来制作药片和胶囊，延长药效的持续时间。
二、水玻璃的优点1. 环保友好：水玻璃的制备过程使用的是天然材料，不会产生污染物，符合环保要求。
2. 抗水性好：水玻璃具有良好的抗水性，可以有效地防止水的渗透和侵蚀。
3. 抗酸碱性好：水玻璃具有一定的耐酸碱性，能够在酸碱环境中长期稳定使用。
4. 热稳定性好：水玻璃具有优异的热稳定性，可以在高温环境下保持稳定的性能。
5. 透明度高：水玻璃具有很高的透明度，可以用于制备透明材料或者涂料。
三、水玻璃的局限性1. 固化时间长：水玻璃的固化时间较长，需要一定的时间才能完全固化，不适用于需要快速固化的场合。
2. 物理强度较低：水玻璃具有较低的物理强度，不适用于一些对强度要求较高的场合。
3. 施工难度大：水玻璃在使用过程中，需要控制好粘度和温度等参数，施工难度较大。
4. 不耐冻融：水玻璃在低温环境中容易发生冻融破坏，不适用于寒冷地区的应用。
综上所述，水玻璃作为一种具有广泛应用前景的材料，具有许多优点，但也存在一定的局限性。
在今后的研发中，我们可以通过改进制备工艺、增强物理强度等方面的工作，进一步提升水玻璃的性能，拓宽其应用领域。
实验二 水玻璃砂型(芯)性能测试
实验二水玻璃砂型（芯）性能测试
一、实验目的
1．熟悉水玻璃砂混砂制芯工艺流程
2．熟悉吹气硬化工艺参数的设置
3．掌握制芯、吹气实验操作
二、实验内容
1．利用“8”字型木模制备抗拉试样，并吹气硬化
2．根据硬化结果分析CO2流速和吹气时间对砂芯性能的影响
三、实验步骤
1．称取原砂800g，加入占砂量15%（生产上一般加入量为7%-8%）的水玻璃，混砂2．利用“8”字型木模制备抗拉试样
3．吹气硬化：打开气瓶上压力表总阀，调整流速，5L/min、10L/min、15L/min、20L/min、25L/min，分别选取20L/min，吹气2min、10min；25L/min，吹气5min；
生产上用2.5m3/h，即40L/min（实验室气瓶压力不够）
4．分析实验结果
（1）低流速短时间（20L/mi n×2min）吹气与高流速长时间（25L/min×5min）吹气对型砂性能的影响
（2）低流速(20L/min)短时间（2min）吹气与长时间（10min）吹气对型砂性能的影响。
四、实验结果及分析。
水玻璃砂的新进展及发展前景
做到“强脱水、少反应”。微波烘硬法是“强脱水、无反 应”, 得出的强度最高, 但缺少硅凝胶隔离层, 硬化后 吸湿性太强, 使用不便。 可以考虑在 CO 2 气氛下烘 硬, 或烘到一定程度后往型砂内通入控量的稀释 CO 2 解决问题。V RH 法先真空强制脱去一部分水, 然后导入控量的 CO 2, 使酸化反应仅发生在水玻璃 膜表层, 一般在 15% 以下。它符合“强脱水、少反应” 的要求, 但设备投资大, 对不同尺寸铸件的适应性 差, 制约了它的扩大应用。 水玻璃砂用有机酯硬化和CO 2 硬化达到0. 5 M Pa 可脱模强度时, 二者的反应率基本相等, 为什 么有机酯法得出的强度比 CO 2 法高 2～ 3 倍。 这是 因为有机酯的反应率是均一的; CO 2 法在水玻璃膜 表层吸收率最高, 由表及里逐渐降低, 造成水玻璃膜 的表层强度很低。 两个砂粒的粘结颈恰巧是低强度 的交汇点, 并且 N a2CO 3, 特别是 N aHCO 3 易生成粗 大片晶, 水玻璃粘结膜被割裂, 所以强度明显降低。
3 水玻璃的反应率和旧砂再生 一个加 4% 水玻璃 (m = 2. 5, 含固 43. 6% ) 的试 样, 以 42mL s 吹 CO 2, 达到 0. 5M Pa 可脱模强度 时, CO 2 吸收率 3% , 按化学计算量需 8. 87% , 反应 率 34% , 所以硬化水玻璃的模数平均上升到 215 (1 - 0. 34) = 3179; m = 213、含固 42% 的水玻璃化学计 算量需 30% 乙二醇二醋酸酯, 实际加入量仅 10% , 所以反应率 33% , 硬化时水玻璃的模数升高到 213
8 . 5 % N aO H 和有机酯, 2 4h 抗压强度0. 0 3～ 0. 3 M Pa, 此实验说明废水玻璃只要处置得当, 可以部 分再生而获得粘结强度。水玻璃旧砂不经处理, 加入 同样数量的新水玻璃, 新旧两种水玻璃 的反应混合 物据推测 m = 2. 8～ 2. 9, 硅酸钠 55% , 远高于临界 值, 所以没有可用时间。 如果根据第三部分残留N a2O , 认真调节好新加 入水玻璃的数量、模数和浓度, 力求使反应混合物的 模数2浓度处于临界值以下, 旧砂便可以顺利地进行 混砂和造型, 具有足够的可用时间, 运用此原理可实 现水玻璃旧砂的“化学再生”。 当然化学再生法不能 单独使用, 否则 N a2O 会在系统内不断积累, 必须与 物理再生法或面背砂制结合使用。据估算, 旧砂除去
水玻璃砂铸造工艺全面解析
水玻璃砂铸造工艺全面解析一、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畦酸溶液,最后成为睢酸凝胶。
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,p=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%；低模数水坡璃(M=2.44,p=1.41g∕cm3)贮放7、30、60和90天后，干拉强度分别下降45%、5%、7.3%和11%。
水坡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15~2OM.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，单正硅酸和高聚成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。
对久存的水玻璃可以采用多种方法的改性处理，以消除“老化'使水玻璃恢复到新鲜水玻璃的性能：1、物理改性水玻璃老化是缓慢释放能量的自发过程，用物理改性处理“老化”的水玻璃就是用磁场、超声波、高频或加热等办法,向水玻璃体系提供能量，促使高聚合的聚硅酸胶粒重新解聚，促使聚硅酸的分子量重新均匀化,从而消除了老化现象.这就是物理改性的机理，例如,用磁场处理后，水玻璃砂的强度提高了20~30M,减少水玻璃加入量30~40⅜,节约CO2,改善溃散性，有较好的经济效益。
水玻璃黏结砂概要
水玻璃黏结砂概要中国铸造协会李传栻工业生产中用水玻璃作黏结剂，大约已有150多年的历史。
铸造生产中用水玻璃作黏结剂，最早的应该是Hargreaves和Paulson的工作，他们曾用吹C02的方法使水玻璃黏结砂硬化，并于1898年获得英国的专利。
所以，在铸造行业中，开启“化学硬化工艺”之先河的，应该是水玻璃黏结砂。
但是，他们两位很快就转而注意水玻璃在其他方面的应用，这项工艺当时未能在铸造生产中推广、应用。
上世纪40年代后期，东欧各国和原苏联率先采用水玻璃黏结砂（以下简称水玻璃砂）。
1948年捷克的L.Petrzela博士研发的水玻璃砂吹C02硬化工艺获得了英国的专利。
此项专利的发布，在英国受到了极大的关注，很快就得到推广。
到上世纪50年代初，水玻璃砂曾一度风靡世界。
铸造生产中采用水玻璃砂，可不是一件小事，应将其看作铸造工艺方面的一项突破性的进展。
在此以前，不能用黏土湿型砂造型的中、大型铸件，只能用黏土砂干型生产。
这种传统的老工艺，不仅生产效率很低、能耗高，砂型的质量也不好。
水玻璃砂的应用，导入了“化学硬化”的新观念，为造型材料的发展开拓了新的途径。
其直接效果是：使用了几千年之久的黏土砂干型工艺很快就退出了铸造界，铸造生产进入了黏土湿型砂和化学黏结砂并用的新时期。
水玻璃砂的应用，在改变铸造生产的面貌及提高技术水平方面起了至关重要的作用。
与此同时，在实际应用的过程中，我们也逐步认识到，水玻璃砂确实也存在不少问题。
面对这些问题，认真地分析、研究，探求解决的方案，就是创新和技术进步的体现。
一、水玻璃砂的优点和当前存在的问题任何事物，都要以一分为二的态度去观察、应对。
‘扬长避短’只不过是做好工作的第一步。
对事物的‘短’有了全面的认识，还可以做到化‘短’为‘长’，这就是创新和发展。
水玻璃砂的优点很多，但存在的问题也不少。
要用好水玻璃砂，对这两方面都应该有比较深入的了解。
1、水玻璃砂的优点水玻璃砂的优点很多，以下是主要的几点。
水玻璃研究报告
水玻璃研究报告1. 导言水玻璃，也被称为硅酸钠溶液，是一种重要的化学物质。
它具有广泛的应用领域，包括建筑材料、涂料、防水剂等。
本报告旨在对水玻璃进行研究，探究其物理性质、化学性质以及应用领域，并提供相关数据和研究成果。
2. 水玻璃的物理性质2.1 外观与质地水玻璃呈无色或淡黄色的液体，具有黏稠的质地。
在常温下，水玻璃为溶液状态，密度略高于水。
2.2 热性质水玻璃在加热过程中，会发生分解，生成无定型的二氧化硅和水蒸气。
加热至高温时，水玻璃会熔化成透明的玻璃状物质，并具有一定的粘度。
2.3 溶解性水玻璃可溶于水，并能与许多金属离子形成络合物。
溶液中的水玻璃呈碱性反应，pH 值通常在9-11之间。
3. 水玻璃的化学性质3.1 硅酸钠的化学结构水玻璃的主要成分是硅酸钠（Na2SiO3），其化学结构中含有硅氧键和钠离子。
这种结构使得水玻璃具有一定的耐酸性和耐碱性。
3.2 反应性由于水玻璃中含有活泼的氧原子，它具有较高的反应活性。
水玻璃可与酸反应，生成二氧化硅和相应的盐类。
此外，水玻璃还能与金属离子形成络合物，起到一定的防腐、防水和粘接作用。
3.3 硫化性质水玻璃可以和硫化物反应生成水玻璃硫化物，这种化合物在一些工业用途中具有重要的应用，如橡胶增强剂、火炬头材料等。
4. 水玻璃的应用领域4.1 建筑材料水玻璃可以作为建筑材料的一种粘合剂，用于固化混凝土或石材。
其优点在于耐候性好，不易被水侵蚀。
4.2 防水剂水玻璃作为防水剂可以涂在建筑物表面，形成一层防水膜，起到防水、防潮和防腐的作用。
4.3 涂料将水玻璃和颜料混合后，可以制成水玻璃涂料。
这种涂料具有良好的耐候性和耐酸碱性，可用于室内外墙面的涂装。
4.4 土壤改良剂将水玻璃溶液浇灌到土壤中，可增加土壤的粘结性和保水性，改善土壤结构，提高农作物的产量。
5. 结论水玻璃是一种重要的化学物质，具有广泛的应用领域。
它的物理性质包括外观与质地、热性质和溶解性；化学性质主要体现在化学结构、反应性和硫化性质上。
有机酯水玻璃砂工艺试验研究
液体有机酯硬化剂早在1967年美国已应用于水玻璃自硬砂，而在近10年才得到推广应用，发展至今日已成为90年代的新型铸造工艺。
我国是从70年代开始这方面的研究，并逐步得到应用，目前已引起愈来愈多的铸造厂家的关注。
其主要原因是，硬化强度高，是CO2法、粉状硬化剂自硬砂的1～2倍，从而可明显降低水玻璃加入量，改善型、芯砂溃散性，旧砂再生回用已成为可能，大大改善了CO2水玻璃砂的工艺性能。
因此，在铸钢件上具有广阔的应用前景，被描述成为“本世纪将是酯硬化水玻璃砂与树脂砂激烈竟争的年代”。
武汉一大型铸钢厂多年来一直采用赤泥自硬水玻璃砂工艺生产大型铸钢件，水玻璃加入量高达10%。
混砂时赤泥粉尘污染严重，铸件清理十分困难，铸件表面品质也不尽人意，且每年近万吨的废砂排放，耗资巨大。
为了提高铸件表面光洁度，降低成本，增强产品的市场竟争能力，工厂决定进行技改。
第一期目标是用有机酯水玻璃砂工艺取代原来的赤泥自硬工艺，最大限度的降低水玻璃加入量，并为第二期实现旧砂再生回用创造条件。
本文根据工厂的实际情况从有机酯水玻璃砂选用原材料着手，讨论了相关因素对有机酯水玻璃砂性能的影响，提出了原材料的选用原则和用于实际生产的最佳配方。
1 试验材料及方法1.1 试验材料试验用原砂及性能，如表1所示。
表1 试验用几种硅砂的性能Tab.1 The property of some experimental silicate sands原砂筛孔尺寸/mm 含泥量/%角形系数大林标准砂0.300/0.150.25 1.14湖南溆浦砂0.425/0.2120.08 1.19湖南长沙砂0.425/0.2120.30 1.23湖南岳阳砂0.425/0.2121.31 1.31有机酯：MDT901；密度ρ=1.04 g/cm3水玻璃：模数M=2.53；密度ρ=1.45 g/cm3 1.2 试验方法混砂工艺：原砂+有机酯混20 s+水玻璃混20 s。
混砂机为S2004高速混砂机制样及强度测试：手工制作50 mm×50 mm标准圆柱试样，用SWY强度试验机及高压附件测试抗压强度。
水玻璃有机脂自硬砂的研究.(DOC)
水玻璃有机脂自硬砂的研究一、前言：在单件小批量的铸件生产中，我国应用自硬型砂工艺来改善手工造型工人的劳动条件，提高劳动效率，改善铸件质量，取得了积极的成果，我国从七十年代初期开始，便对水玻璃自硬砂着手研究开发。
根据我国长期来在铸钢生产中应用这种自硬砂的体会，认为水玻璃有机脂没有呋喃树脂砂所存在的那么严重的环保，价格，气孔缺陷，铸钢增碳等问题，而且适应性强。
二、影响硬化反应的因素：水玻璃有机脂自硬砂是以石英砂（或其它特种砂）为原砂，水玻璃为粘结剂，易水解的液状有机脂为硬化剂的自硬性型砂。
影响水玻璃有机脂硬化反应的因素很多，其中主要有三个因素，有机脂的种类、水玻璃模数、环境温度。
1、脂的种类的影响有机脂的种类很多，它们的化学性又大不相同，与水玻璃之间硬化反应的速度相差悬殊，据有关资料介绍可以快到几分钟，慢到几小时，这样就可以根据生产需要，选用不同速度的硬化剂搭配。
为了解决冬季MDT-901硬化反应过慢的问题，在MDT-901中加入适量的1#调节脂，硬化反应速度显著加快，表1是采用2.6模数水玻璃的对比试验数据。
2、水玻璃模数的影响试验证明水玻璃模数越高，硬化反映速度越快。
表2是不同模数的水玻璃硬化反应的数据。
混合脂和MDT-901硬化反映速度对比（其它条件相同）表13、环境温度的影响系统温度是大多数化学反应的条件之一，造型是在敞开的条件下操作，所以环境温度——气温对硬化反应速度的影响很大，为适应生产需要，低温季节必须使用硬化调节脂（见表1）表3数据说明温度对硬化反应的影响。
表2：不同模数的水玻璃硬化反应速度对比表3：不同季节相同配方的型砂硬化反应速度对比三、原材料及配方工艺原材料及配方工艺（一）原材料1、原砂水玻璃有机脂自硬砂对原砂的要求不象树脂砂那样苛刻，当然粒形比较好、灰、粉少，粒度分布好的原砂，水玻璃加入量可经减少，我们原则上规定，作为面砂的石英砂，其成分级别在2S以上粒度为5#（40/70或45/75目），水分含量＜1，过去在生产中应用江、浙一带的人工石英砂、粒形和灰、粉含量均不够理想，因而水玻璃加入量较多，一般为原砂量的 1.5%左右，采用粒形好，粉尘少的海砂，水玻璃加入量为原砂的.3%。
水玻璃砂工艺原理及应用技术
水玻璃砂工艺原理及应用技术
水玻璃砂工艺是一种常见的表面处理工艺，它通过在物体表面喷涂水玻璃和砂粒，形成一层坚固的、耐磨的表面涂层。
这种工艺在工业生产和艺术装饰中都有广泛的应用。
本文将介绍水玻璃砂工艺的原理和应用技术。
水玻璃砂工艺的原理是利用水玻璃的粘结性和硬化性，将砂粒牢固地粘合在物体表面上。
水玻璃是一种无机胶凝材料，具有较高的粘结强度和耐磨性，因此可以有效地保护物体表面。
在工艺过程中，首先将水玻璃溶液均匀地喷涂在物体表面，然后再将砂粒喷涂在水玻璃表面，通过特殊的工艺处理，使水玻璃和砂粒形成坚固的结合，从而形成一层耐磨的表面涂层。
水玻璃砂工艺具有许多优点，首先是耐磨性强，可以有效地保护物体表面不受磨损。
其次，水玻璃砂工艺可以制造出各种不同的纹理和图案，因此在艺术装饰领域有着广泛的应用。
此外，水玻璃砂工艺也具有防腐蚀、防火和耐高温的特性，因此在工业生产中也有着重要的应用价值。
在实际应用中，水玻璃砂工艺可以用于金属制品、玻璃制品、
陶瓷制品等各种材料的表面处理。
例如，汽车零部件、建筑装饰材料、工艺品等都可以通过水玻璃砂工艺进行表面处理，从而提高其
耐磨性和美观性。
此外，水玻璃砂工艺也可以用于防火门、防腐蚀
设备等特殊领域，提高产品的使用寿命和安全性。
总之，水玻璃砂工艺是一种具有广泛应用前景的表面处理工艺，它通过水玻璃和砂粒的结合，可以有效地提高物体表面的耐磨性和
美观性，具有重要的工业和艺术装饰价值。
随着材料科学和工艺技
术的不断发展，相信水玻璃砂工艺在未来会有更广泛的应用。
水玻璃砂造型工艺在中国的应用
水玻璃砂造型工艺在中国的应用1. 引言1.1 水玻璃砂造型工艺的定义水玻璃砂造型工艺，是一种传统的手工艺技艺，利用水玻璃和砂粒进行模具制作和制品成型的工艺。
水玻璃，即硅酸钠，是一种无色透明的液体，具有粘合力强、易于硬化的特点。
砂粒则是一种常见的颗粒状材料，可以用于制作各种形状的模具。
在水玻璃砂造型工艺中，首先在模具内涂抹水玻璃，然后将砂粒均匀撒在水玻璃上，待水玻璃硬化后，取出模具，即可得到精美的砂型制品。
水玻璃砂造型工艺具有悠久的历史和丰富的文化内涵，是中国传统工艺中的重要组成部分。
通过水玻璃砂造型工艺，可以制作出各种精美的工艺品、雕塑艺术品和建筑装饰品，展现出中国传统文化的独特魅力。
水玻璃砂造型工艺也在现代创意设计中得到广泛应用，为传统工艺注入了新的活力和时尚元素。
随着社会的发展和人们对文化传统的重视，水玻璃砂造型工艺在中国的传承和发展愈发重要和值得关注。
1.2 水玻璃砂造型工艺的意义水玻璃砂造型工艺是一种传统的手工艺技术，通过将水和玻璃砂混合制成糊状，然后涂抹在模具上，经过一定的时间后，可以得到精美的玻璃制品。
这种工艺具有深厚的文化底蕴和艺术价值，不仅可以传承古代工艺的精髓，还可以为现代设计领域提供灵感和可能性。
水玻璃砂造型工艺通过其独特的材料和制作方法，赋予了作品独特的质感和光泽，使其在艺术表现力和观赏性方面都得到了提升。
水玻璃砂造型工艺的意义在于，它不仅是一种工艺技术，更是一种文化传承和创新的载体。
在当代社会，人们对传统工艺的重视程度逐渐增加，水玻璃砂造型工艺正是其中之一。
它不仅可以让人们了解古代工艺的魅力和精湛技艺，还可以为当代设计带来新的灵感和可能性。
通过学习和传承水玻璃砂造型工艺，可以促进文化交流，拓展创作思路，提高艺术品的品质和附加值。
水玻璃砂造型工艺的意义不仅在于保护传统文化，更在于为当代艺术和设计注入新的活力和变革。
2. 正文2.1 水玻璃砂造型工艺在文化遗产保护中的应用许多古代建筑中的壁画、浮雕等装饰都是用水玻璃砂造型技艺制作而成的。
水玻璃砂理论研究的六大成果
(MRS) , ed. G. Ohira , T. Kusakawa , E. Niyama. 1990 : 433 ～440 14 李文珍. 铸件凝固过程微观组织及缩孔松形成的数值模拟研究. 清华大学博士学位论文 1995. 9 15 Li Wenzhen , Liu Baicheng. Microstructure Simulation and Property
水玻璃加入量 ( %)
普通 CO2 硬化法 无机粉末硬化剂 普通炉子烘硬
5 %～7 % 5 %～6 % 3 %～4 %
新硬化工艺
真空置换硬化 有机液态酯 微波烘硬
水玻璃加入量
( %)
215 %～315 % 215～315 % 115 %～215 %
第二是物理改性和化学改性的开发以及有机 、无 机共粘结剂的应用 , 可使水玻璃加入量减少 30 %左 右。
Freezing of Cast Iron. ASM Transactions , 1996 , 59 : 945～959 18 R. Vijayaraghavan , F. J . Bradley. On t he development of a Sim2
ple System Micro2model of Ductile Iron Solidification for Ap2
·55 ·
代表2OSi (CH3) 3 , 则正硅酸转变成 Si T4 , 二硅酸转 变成 T3 SiOSi T3 , 依此类推 。醚化物不易发生解聚或 缩聚反应 , 可用精密分馏或气相色谱分离 。由此可以 描绘出硅酸的聚合过程 , 以 “ ●”代表一个硅酸单 元 , 以粗黑 “ τ ”表示钠水玻璃的主要聚合途径 。胶 粒粒径为 1～2nm 的硅酸 , 其聚合度为 15～150 , 即 2～20 个立方八硅酸单元 。在 p H = 2 时 ,
水玻璃砂的发展
水玻璃砂的发展
刘伟华;关键;朱纯熙;卢晨;戴跃
【期刊名称】《铸造》
【年(卷),期】2001(050)003
【摘要】越来越严格的环保法规要求，必将给污染最少的水玻璃砂带来大发展的
机遇。
水玻璃砂理论和技术的进步，使得CO2法的水玻璃加入量有可能降低到
2.5%～
3.0%,有机酯法为2.0%～2.5%,微波法为0.5%～0.8%，再加上水玻璃旧砂化学再生法的发明,在不久几年内,水玻璃砂的溃散性和旧砂回用将接近或达到树脂
砂的水平，水玻璃砂第三次大发展的条件日趋成熟。
【总页数】4页(P125-128)
【作者】刘伟华;关键;朱纯熙;卢晨;戴跃
【作者单位】沈阳铸造研究所，辽宁沈阳110022;沈阳铸造研究所，辽宁沈阳110022;上海交通大学，上海200030;上海交通大学，上海200030;大连工业学校，辽宁大连116020
【正文语种】中文
【中图分类】TG221
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1.新型水玻璃砂的发展 [J], 朱纯熙
2.CO2-高模数水玻璃砂国内外发展现状 [J], 谢华生;李汉锟;吕德志;罗昊;刘加军;
黄旦忠;周静一
3.铸造用水玻璃砂技术讲座：第十讲两种水玻璃砂新工艺的发展与展望及问题解答 [J], 郭景纯
4.铸造用水玻璃砂技术讲座第六讲用于水玻璃砂的混砂机 [J], 郭景纯;宋开富
5.铸造用水玻璃砂技术讲座——第八讲真空吹CO_2硬化水玻璃砂生产工艺装备[J], 张国清
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水玻璃砂工艺与材料研究的新进展
水玻璃砂工艺与材料研究的新进展发布时间：2022-09-26T03:23:36.734Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷10期作者：仲涛陈军利[导读] 自1947年捷克引入水玻璃砂以来，水玻璃砂的压缩、脱模、混砂和硬化都比粘土砂简单，仲涛陈军利中车大连机车车辆有限公司铸锻分公司摘要：自1947年捷克引入水玻璃砂以来，水玻璃砂的压缩、脱模、混砂和硬化都比粘土砂简单，大大提高了尺寸精度、砂型的强度和生产效率，正在迅速普及和应用。
我国在50 年代开始水玻璃砂，很快成为铸钢的主要砂种。
强度高、铸造精度高、固化速度快、无有害气体和环境污染、固化后脱模、价格低廉、来源方便等，是水玻璃砂的主要优点。
主要缺点是难以清理铸件、崩解性差、回用旧砂难、残余强度高，因此，限制了水玻璃砂的应用。
人们曾对崩解剂进行过广泛研究，以改善水玻璃砂的崩解，但研究的效果却不高。
树脂砂具有很好的崩解性，但在高温下会产生有害气体污染环境，而且其成本是水玻璃砂的10～20倍，于是，广大铸造工作者将研究重心重新转向了水玻璃砂的研究，在水玻璃改质工艺、水玻璃旧砂再生等方面取得了突破，取得了新的进展。
本文总结了水玻璃砂技术和材料研究与应用的最新进展，水玻璃砂的崩解性接近树脂砂，选择改性水玻璃粘结剂的酯硬化工艺，可使水玻璃的添加量从2.0%降低到3.0%，再生是目前最经济、最理想的选择，基本可以解决旧水玻璃砂再生困难的问题。
关键词：水玻璃砂；工艺与材料；材料研究；新进展一、水玻璃砂工艺问题研究的新进展水玻璃砂具有制造工艺简单、低成本、高强度、制造环境优良等优点。
然而，水玻璃砂工艺的两大问题困扰铸造工人数十年，例如旧砂再生困难、解体率低，在铸造行业中被认为是全球性问题之一。
人们为解决崩散不良的问题，研制了多种水玻璃砂崩散剂。
不同的崩散剂对不同的铸件有一定的效果，但水玻璃砂崩散不足的问题不能从根本上解决。
有研究表明，改善水玻璃砂崩散的好方法是减少水玻璃添加量。
第5章 水玻璃砂
②减少水玻璃用量。水玻璃用量对残留强度影响很 大，减少水玻璃用量可似降低型砂残留强度．但这 应该以不减少水玻璃砂的常温强度为前提，这点普 通水玻璃是达不到的。目前国内外都在研制高粘结 力的改性水玻璃，使水玻璃的用量减少到3％～4 ％．而不降低型砂的常温强度。国外曾报导水玻璃 用量可低达3％，在国内用聚丙烯酰胺对水玻璃改性。 加入量可减少到4％左右，而具有普通水玻璃砂的强 度。
CO2水玻璃砂存在的问题及解决途径
1、粘砂 铸铁件粘砂非常严重；中小铸钢件和薄 壁铸钢件不粘砂，但厚大铸钢件也粘砂。 为什么？ 为什么？ 请解释
2.表面粉化 2.表面粉化 原因: 原因: 空气中的CO2和水易与水玻璃粘结剂形成如 下发应
碳酸氢钠与水迁移到表面形成，严重破坏 了水玻璃的粘结强度。 措施: 措施: 解决的方法是控制型砂水分不要偏高，吹气 时间不宜过长；在水玻璃砂中加入1％左右、 密度为1.3的糖浆可以有效的防止产生“白 霜”。
璃除传统的远红外炉烘干 远红外炉烘干外，现已发展了在芯盒内吹 远红外炉烘干 吹 热风硬化、热芯盒内电加热硬化、微波烘干硬化 微波烘干硬化等新 热风硬化、热芯盒内电加热 微波烘干硬化 的制芯工艺，这些新的制芯工艺主要适用于制中、小 砂芯。
烘干硬化的水玻璃砂最大的缺点是吸湿性太强， 烘干硬化的水玻璃砂最大的缺点是吸湿性太强， 可能因吸湿而完全失去强度。但这一缺点也具有两 可能因吸湿而完全失去强度。
微波硬化的工艺原理及型砂性能
微波加热的原理是具有极性的物质在交变的微波 电场作用下， 电场作用下，分子产生高频振荡而形成分子间强烈的 内摩擦，系统内能增加，温度升高。 内摩擦，系统内能增加，温度升高。这种加热方式与 普通辐射、传导、对流换热方式有本质差别。微波加 热不同于一般的由外部热源通过辐射由表及里的传导 式加热，它是材料在电磁场中由于介质损耗而引起体 积加热。作为一种节能、高效、清洁、便捷 节能、 节能 高效、清洁、便捷的加热方 式，微波加热已在民用和一些工业领域中得到应用。 这种加热方式具有一系列显著优点：加热效率高 加热效率高节省 加热效率高 能源；加热速度 加热速度快，能适应现代化大生产需要；“体 加热速度 积加热”和“湿度拉平效应”使得型芯内外受热均匀 型芯内外受热均匀； 型芯内外受热均匀 能量在清洁的环境和状态下转化，对环境无污染；加 热设备简单，易于操作和维护。
水玻璃砂生产制备工艺及其应用技术11页
收录水玻璃砂相关专利原文55项[001]-水玻璃砂溃散剂[002]-水玻璃砂添加剂[003]-水玻璃砂溃散剂[004]-铸造水玻璃砂型硬化新工艺及供气控制装置[005]-水玻璃砂型液体燃料喷洒燃烧固化法[006]-水玻璃砂型液体固化剂喷雾固化新工艺[007]-真空置换－酯固化水玻璃砂联合硬化法[008]-一种新型水玻璃砂溃散剂及其制备方法[009]-改性水玻璃砂温芯盒制芯工艺[010]-水玻璃砂型固化气体密封罩[011]-水玻璃砂硬化的气体发生装置[012]-覆膜砂和水玻璃砂复合造型芯法[013]-水玻璃砂的再生回用方法[014]-测量钠水玻璃砂的旧砂或再生砂中氧化钠含量的方法[015]-一种CO<sub>2</sub>硬化水玻璃砂添加剂及其造型工艺[016]-水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法[017]-一种改性水玻璃砂制作方法[018]-水玻璃砂CO<sub>2</sub>硬化控制装置[019]-快干铸铁涂料[020]-快干铸钢涂料[021]-铸造用型（芯）砂的辅助材料[022]-搪瓷浴缸铸坯水玻璃复砂造型工艺[023]-内燃机铝活塞复合型铸造工艺及其自动生产线[024]-自硬转移涂料法[025]-铸造粘结剂及其制备方法[026]-一种铸钢用浇口杯及其浇注管[027]-木质素溃散剂及其应用[028]-二氧化碳硬化树脂砂[029]-硅酸乙酯自硬砂陶瓷型工艺[030]-二氧化碳脉冲供气自动控制仪脉冲供气新方法及附加装置[031]-镁合金陶瓷型精密铸造方法[032]-实模铸造甘蔗压榨辊壳的方法[033]-滚筒破碎筛砂机的内转子[034]-行星转子混砂机[035]-振动破碎球磨再生机[036]-熔模铸造复合芯盒[037]-倾斜浮动床流化加热器[038]-二氧化碳气体加热器[039]-二氧化碳集中加热供气自动控制装置[040]-应用于可控制性低强度回填材料的骨材及其处理方法[041]-稀土陶瓷型壳钛合金熔模精密铸造技术[042]-水玻璃旧砂再生方法[043]-100T以上青铜洪钟的制备方法[044]-由铸造树脂砂再生粉尘制备的铸造涂料及其方法[045]-一种铸钢件的铸造方法[046]-一种水玻璃复合改性的方法以及改性水玻璃在型砂配置中应用的方法[047]-一种水玻璃旧砂的回收再利用方法[048]-用于大型铸件的锆英粉醇基涂料[049]-双搅拌混砂机[050]-立式沸腾式砂焙烧炉[051]-多回程滚筒加热机[052]-多回程滚筒冷却机[053]-集中供气系统加接装置[054]-一种铸造轮边减速器壳的复合铸型[055]-一次性坩锅收录水玻璃砂相关期刊文献401项[001]_1_改性水玻璃砂微波硬化特性及溃散性的研究[002]_3t_h水玻璃砂旧砂再生生产线[003]_501厂_水玻璃砂的使用情况[004]_AK_型CO_2水玻璃砂溃散剂的研究及应用[005]_Al_2O_3对水玻璃砂高温溃散性作用机理的探讨[006]_Al_2_O_3_对改善水玻璃砂溃散性的作用[007]_BY粘结剂对水玻璃砂溃散性的影响[008]_CO_2_Na_2SiF_6水玻璃砂的研究[009]_CO_2_Na_2SiF_6水玻璃砂工艺参数的确定[010]_CO_2_高模数水玻璃砂国内外发展现状[011]_CO_2_酯联合硬化水玻璃砂试验研究[012]_CO_2法复合硅酸钾钠水玻璃砂特性的实验研究[013]_CO_2改性水玻璃砂的出砂性[014]_CO_2改性水玻璃砂的热强度_高温强度和发气性[015]_CO_2钠水玻璃砂吹气控制器及工艺的研究[016]_CO_2钠水玻璃砂粘结膜的微观结构分析[017]_CO_2气冲紧实硬化水玻璃砂的实验研究[018]_CO_2水玻璃砂吹气硬化工艺的应用[019]_CO_2水玻璃砂吹气硬化装置的设计与制造[020]_CO_2水玻璃砂机械法再生及再生砂性能研究[021]_CO_2水玻璃砂夹砂缺陷的解决措施[022]_CO_2水玻璃砂芯形变的控制[023]_CO_2水玻璃砂硬化机理的认识过程[024]_CO_2水玻璃砂再生线的实际应用[025]_CO_2水玻璃砂在模具制作上的应用[026]_CO_2水玻璃砂真空置换硬化法[027]_CO_2水玻璃砂真空置换硬化法的研究[028]_CO_2硬化改性水玻璃砂粘结强度的研究[029]_CO_2硬化工艺对改性水玻璃砂性能的影响[030]_CO_2硬化水玻璃砂芯在铸造中的应用[031]_CO_2硬化水玻璃砂中的附加物及铸型涂料赴日本研修报告[032]_CO_2在钠水玻璃砂中的硬化行为[033]_D_1型水玻璃砂溃散剂的研制[034]_Ezk水玻璃砂溃散剂的研究和应用[035]_GB_T19000标准与水玻璃砂质量控制[036]_K05水玻璃砂改性溃散剂[037]_LF型水玻璃砂快干脱模剂的研制及应用[038]_LGG型滚筒式水玻璃砂机械法再生机[039]_LK_3改性水玻璃砂的应用[040]_LK溃散剂在水玻璃砂中的应用[041]_LK系列水玻璃砂溃散剂及其应用工艺在沪通过鉴定[042]_MDT有机酯水玻璃砂的应用试验[043]_MDT有机酯水玻璃砂在铸铁件上的试验初探[044]_MIXUT_1型水玻璃砂溃散剂的特性和应用[045]_OMC改性水玻璃砂[046]_PE_01型水玻璃砂溃散剂的研制与应用[047]_PLC在水玻璃砂CO_2吹气控制系统中的应用[048]_QGK_2水玻璃砂溃散剂的试验研究[049]_QHZN_1高溃散性水玻璃砂[050]_QQK_1水玻璃砂溃散剂的试验研究[051]_VRH_CO_2法对水玻璃砂性能的影响[052]_VRH_CO_2法水玻璃砂的再生[053]_VRH_CO_2法水玻璃砂性能的研究[054]_VRH_CO_2水玻璃砂工艺研究[055]_VRH_CO_2水玻璃砂制型工艺在铸钢阀门中的应用[056]_VRH法水玻璃砂在铸钢生产中的应用[057]_VRH法在铸钢水玻璃砂中的应用[058]_VRH法在铸铁水玻璃砂中的应用[059]_WK型溃散剂对CO_2法水玻璃砂性能影响的探讨[060]_WK型水玻璃砂溃散性的研究及其在热芯盒上的应用[061]_W_84型溃散剂在水玻璃砂中的应用[062]_YK_1水玻璃砂的性能及应用[063]_采用含食盐水的石墨作水玻璃砂芯的涂料[064]_采用水玻璃砂串注工艺的铸钢无箱射压造型线[065]_采用水玻璃砂造型怎样防止型砂粘木模[066]_采用有机酯硬化水玻璃砂生产大型铸钢件[067]_超声改性水玻璃砂的初步研究[068]_船用螺旋桨水玻璃砂型与石墨型低压铸造[069]_磁场处理可改善水玻璃砂的易溃性[070]_大搞水玻璃砂粗芯铸造力争铸造车间大面积丰产[071]_大型管件酯硬化水玻璃砂生产线设计和改造[072]_大型铸钢件水玻璃砂溃散性研究八五年十二月在沈阳通过鉴定[073]_当前改善水玻璃砂出砂性能的方向[074]_低温区水玻璃砂自溃散的研究[075]_电极电位法监测水玻璃砂CO_2硬化过程的探讨[076]_电位法控制水玻璃砂CO_2硬化过程的研究及分析[077]_冬季水玻璃砂改性催硬剂的应用[078]_冬季用水玻璃砂CO_2催硬剂[079]_对混合有机酯水玻璃砂硬化速度控制的研究[080]_对水玻璃和水玻璃砂性状参数的新认识[081]_对水玻璃砂及其溃散性问题的几点看法[082]_二氧化碳改性水玻璃砂的研究与应用[083]_二氧化碳硬化水玻璃砂[084]_二氧化碳硬化水玻璃砂射芯工艺[085]_二氧化碳硬化水玻璃砂在精密铸造中的应用[086]_发泡石膏_水玻璃砂复合型铸造铜浮雕[087]_防止水玻璃砂粘模的方法[088]_防止水玻璃砂铸钢件表面粘砂的试验[089]_腐植酸水玻璃砂溃散剂的研究和应用[090]_复合淀粉对铸铁件水玻璃砂溃散性的影响[091]_复合磷酸盐改性水玻璃砂的研究[092]_附加物对水玻璃砂出砂性的影响[093]_改善CO_2水玻璃砂工艺性能的试验研究[094]_改善CO_2水玻璃砂溃散性的研究[095]_改善水玻璃砂的落砂性能[096]_改善水玻璃砂溃散性的基础研究[097]_改善水玻璃砂溃散性的几种试验[098]_改善水玻璃砂溃散性的新方法[099]_改善水玻璃砂溃散性的研究[100]_改善水玻璃砂溃散性的研究和生产实践[101]_改善水玻璃砂溃散性及旧砂回用[102]_改善水玻璃砂溃散性专题讨论会纪要[103]_改善水玻璃砂易溃性的方法[104]_改善烟机类铸铁件水玻璃砂溃散性[105]_改善酯硬化水玻璃砂性能的研究[106]_改性水玻璃砂CO_2硬化工艺性能的研究[107]_改性水玻璃砂溃散性的研究[108]_改性水玻璃砂型_芯_温度场的计算机模拟和出砂性研究[109]_改性水玻璃砂性能研究[110]_概述改善水玻璃砂溃散性的方法[111]_干法再生酯硬化水玻璃砂的可行性及条件[112]_工艺参数对微波硬化水玻璃砂溃散性影响的试验研究[113]_固体硬化剂和二氧化碳联合硬化水玻璃砂新工艺[114]_关于水玻璃砂热法_机械再生工艺探讨与总结[115]_关于水玻璃砂使用中一些问题的看法[116]_硅溶胶_水玻璃砂复合型壳工艺的研究[117]_硅砂表面高温改性提高水玻璃砂强度的机理[118]_硅酸钠_钾_铝三元复合水玻璃砂的试验研究[119]_国内改善水玻璃砂溃散性的研究概况[120]_国内外水玻璃砂发展概况[121]_国内外水玻璃砂溃散问题研究的现状和发展[122]_国外动态_真空吹CO_2硬化水玻璃砂及其再生[123]_活性酯硬化水玻璃砂的研究[124]_机床类铸铁件水玻璃砂芯温度场的测定及溃散性的改善[125]_加热硬化水玻璃砂的强化与溃散性改善的探讨[126]_钾钠系水玻璃砂性能的研究[127]_简易模板在水玻璃砂造型中的应用[128]_降低CO_2瞬硬水玻璃砂用气成本的几种设施[129]_进一步改善水玻璃砂溃散性刍议[130]_糠醛渣对铸钢水玻璃砂性能的影响[131]_控制水玻璃砂碾压质量的函数式的研究[132]_快速测定水玻璃砂中水玻璃含量的方法(1)[133]_快速测定水玻璃砂中水玻璃含量的方法[134]_矿车轴架水玻璃砂脱箱平做立浇铸造[135]_溃散性好的水玻璃砂[136]_溃散性好的水玻璃砂鉴定会[137]_冷却方式对水玻璃砂残留强度值测定的影响[138]_零排放_低成本的水玻璃砂湿法再生技术[139]_流水线用水玻璃砂VRH_CO_2法的研究[140]_炉渣对CO_2水玻璃砂性能的影响[141]_逆流式再生水玻璃砂的研究[142]_戚墅埝厂试用氮与二氧化碳混合气体硬化水玻璃砂成功[143]_七_水玻璃砂在我厂大型铸钢件上的应用[144]_强磁场对水玻璃砂性能的影响[145]_热芯盒法水玻璃砂[146]_热芯盒射芯用SGD型水玻璃砂改性剂[147]_热硬法普通水玻璃砂和SGD型改性水玻璃砂的扫描电镜观察[148]_热硬法水玻璃砂抗潮性的研究[149]_热硬法水玻璃砂溃散性的试验研究[150]_熔模铸造用CO_2水玻璃砂芯工艺[151]_如何提高冬季CO_2水玻璃砂瞬硬速度[152]_上海中?钢铁厂_使用水玻璃砂组芯造型法的经验[153]_射制水玻璃砂芯实践[154]_石英砂高温改性对酯硬化水玻璃砂性能的影响[155]_实现水玻璃砂绿色清洁生产的若干关键技术[156]_使用二氧化碳硬化法处理水玻璃砂型的理论与实践[157]_世界各国应用水玻璃砂的情况[158]_试论水玻璃砂在铸铁上的应用[159]_双金属复合榨轴水玻璃砂型铸造工艺[160]_水玻璃磁化改性对水玻璃砂性能的影响[161]_水玻璃的超声改性及水玻璃砂性能的改善[162]_水玻璃的磁化改性对水玻璃砂性能的影响[163]_水玻璃的强化与水玻璃砂溃散性的改善[164]_水玻璃改性对水玻璃砂再生循环使用性能的影响[165]_水玻璃砂CO_2法用新型溃散剂[166]_水玻璃砂CO_2加热硬化装置[167]_水玻璃砂LR_G低温促硬剂和DR_500常温促硬剂[168]_水玻璃砂PVA_HS型复合溃散剂的研究[169]_水玻璃砂PVA_n型复合溃散剂的研究[170]_水玻璃砂VRH_CO_2_硬化法的研究[171]_水玻璃砂VRH_CO_2法的研究[172]_水玻璃砂VRH_CO_2硬化工艺试验[173]_水玻璃砂_铝合金铸件热水浴清砂的探讨[174]_水玻璃砂_未来化学粘结剂砂的主力军[175]_水玻璃砂残留强度的形成及改善途径[176]_水玻璃砂串铸工艺的应用[177]_水玻璃砂吹气硬化法的促硬[178]_水玻璃砂垂直分型生产法兰盘铸钢件(1) [179]_水玻璃砂垂直分型生产法兰盘铸钢件(2) [180]_水玻璃砂垂直分型生产法兰盘铸钢件[181]_水玻璃砂促硬剂的研究[182]_水玻璃砂存在的问题和解决办法探讨[183]_水玻璃砂带式输送机清扫装置[184]_水玻璃砂的超声波湿法再生[185]_水玻璃砂的发展[186]_水玻璃砂的发展概况[187]_水玻璃砂的干法再生[188]_水玻璃砂的化学机械干法再生及应用(1) 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水玻璃砂溃散性差和回用困难等问题已困扰铸造 作者达半个世纪之久 , 但下述三方面的贡献给问题的 解决带来了曙光 。
第一是三种新硬化工艺的开发成功 , 使水玻璃的 加入量减少了 50 %左右 , 如表 1 所示 。
表 1 三种新硬化工艺
硬化工艺
and Nickel on t he Pearlitic and Martensitic Hardenabilit y of Ductile Cast Irons. AFS Transactions , 1988 : 811～822 27 S. 2M. Yoo , A. Kleine , A , Luding , P. R. Sahm. Numerical
(编辑 : 田秀全)
水玻璃砂理论研究的六大成果
上海交通大学 (上海 200030) 朱纯熙 卢 晨 季敦生 邹忠桂 温文鹏
【提要】近年来 , 水玻璃砂理论研究的成果主要体现在以下六个方面的进展和贡献 : ①水玻璃中 硅酸的聚合过程 、族组成的定量测定和它的主要成分 ; ②水玻璃的老化和物理改性机理 ; ③化学添加 剂的作用和分类 ; ④水玻璃砂硬化过程的机理 ; ⑤硬化水玻璃膜的力学性能与内部结构的关系 ; ⑥水 玻璃旧砂 “化学再生法”的开发及其原理 。文中还论述了改善水玻璃砂溃散性和回用性 , 使之达到或 接近树脂砂水平的期望 , 以适应 21 世纪生产的各种要求 。
21 水玻璃老化和物理改性机理分析 新鲜水玻璃无光散射的现象 , 属于真溶液 ; 在贮 放过程中 , 它会逐渐出现光散射的丁铎尔现象 , 说明 溶液中有胶粒不断生成 , 表现为水玻璃溶液的粘度和 粘结强度逐渐下降 , 凝胶化速度加快 。这是因为 , 水 玻璃中硅酸能自发进行聚合反应 , 缓慢释放能量 , 这 种现象被称作 “水玻璃的老化”〔1〕。
plication to t he Control of Motlen Metal Processing. Modeling of Casting , Welding and Advaced Solidification Processes Ⅶ ( TMS) . ed. M. Cross , J . Campbell. 1995 : 705～712 19 Ch. Charbon , M. Rappaz. 3D Stochastic Modelling of Nodular Cast iron Solidification. Physical Metallurgy of Cast Iron Ⅴ ( MRS) , ed. G. Lesoult , J . Lacaze. 1997 : 453～460 20 Y. Zhang , S. V. Subramanian , G. R. Purdy. Graphite Growt h
11 水玻璃中硅酸的聚合过程 、族组成的定量测 定和水玻璃的主要成分
(1) 硅酸的聚合过程 已知水玻璃是聚硅酸的浓 溶液 , 但聚硅酸的聚合度和分子结构一直没能搞清 楚 , 原因是水玻璃的各组分均处于动态平衡中 , 无法 一一分离开来 , 因而无法测定其结构 。后来发现三甲 基硅烷化反应能将硅羟基转化成三甲基硅醚 。若以 T
Chemical Composition on t he Mechanical Properties of Ductile Iron. Physical Metallurgy of Cast Iron Ⅵ ( MRS) , ed. G. Ohira , T. Kusakawa , E. Niyama. 1990 : 321～328 26 S. K. Yu , C. R. Loper. The effect of Moly2bdenum , Copper
CO2 硬化法 , 后者具有设备和工艺简便及能够瞬时硬 化的特点 。能否将传统 CO2 法的硅酸钠加入量减少 到相当于普通水玻璃 215 ±015 % , 使它的溃散性与 树脂砂相当 。答案是可能的 , 但难度很大 。愿望促使 我们对水玻璃化学和水玻璃砂基础理论进行了深入的 研究 。
一 、水玻璃砂理论研究新成果
Freezing of Cast Iron. ASM Transactions , 1996 , 59 : 945～959 18 R. Vijayaraghavan , F. J . Bradley. On t he development of a Sim2
ple Lumped System Micro2model of Ductile Iron Solidification for Ap2
Simulation of Microstructure Evolution of Nodular Cast Iron2For t he
Case of Automobile Crankshaft by Croning Process. Modeling of Casting , Welding and Advanced Solidification Processes Ⅷ ( TMS) . ed. B. G. Thomas , C. Beckerman. 1998 : 519～526
≡SiO H + HOSi (CH3) 3 Ω ≡Si2O2Si (CH3) 3 反应过程如图 1 所示 。
图 1 硅酸聚合过程示意图
(2) 硅酸的族组成 硅原子与 O 、一 、二 、三或 四个 “ - OSi”相键合 , 分别称作零级 、一级 、二级 、 三级或四级硅原子 , 它们将出现在29 Si 核磁共振谱的 不同位置上 , 求出各吸收峰的相对积分面积 , 即可以 计算出各方框内族组成的含量 , 如表 2 所示 。
Microstructre Iron Castings. 6t h Symposium on Science and Process2
ing Cast Iron , Birmingham , AL . USA , Sep . 2820ct . 7 1998 17 W. Oldfield. A Quantitative Approach to Casting Solidification :
表 2 硅酸的族组成
试 样 零级 + 一级 + 二级直链
含固量 模数 一～六直链聚硅酸
25 210
21
25 215
16
20 313
11
20 410
6
二级环链 环状聚硅酸
48 42 34 25
三级 + 四级硅原子 笼状聚硅酸和胶粒 31 34 55 70
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为避免核磁共振谱的吸收峰间发生重叠 , 试样的含 固量仅为 20 %～25 % , 而市售水玻璃的含固量为 35 %～ 43 %。通过测定多个不同含固量的试样 , 用外推法或平 衡常数法可计算出市售水玻璃的族组成含量 。 (3) 水玻璃的主要成分 若仅考虑主要聚合途 径 , 立方八硅酸既是硅酸聚合的归宿 , 又是生成胶粒 的出发点 。它在市售水玻璃 ( 含固量 43 %～ 35 %) 中含量据推算应超过 50 % , 所以可以将它视为水玻 璃的基本成分 。
Simulating Solidification f Spherical Graphite Cast Iron of Fe2C2Si Sys2 tem. Mater. Trans. , J IM , 1995 , 36 : 1487～495 25 DEV Venugopalan , Al Alagarsamy Influence of Microstructure and
Prediction of Spheroidal Graphie Iron Castings. in Proceeding of 62nd World Foundry Congress , 23～26 April 1996 , 6 USA 16 B. C. Liu , H. D. Zhao , W. Y. Liu , D. T. Wang. As2cast
ed. B. G. Thomas , C. Beckerman. 1998 : 487～494 13 M. Castro et al. Microstructure and Soli2dification Kinetics of Cast
Iron : Experimental Study and Theoretical of quiaxed Solidification of S. G. and Grey Cast Iron. Physical Metallurgy of Cast Iron Ⅳ
第三是发现硬化的水玻璃具有可逆性 , 液态水玻 璃可因失水和失碱而固化 , 固化的水玻璃也可因复水 和复碱而恢复到液态 。由此开发水玻璃砂的化学再生
1999 年 6 月 17 日收到初稿 , 1999 年 8 月 25 日收到修改稿 。
《铸造》1999110
法”, 使旧砂回用趋向简化 。 但是 , 三种新硬化工艺并不能完全替代传统的
水玻璃加入量 ( %)
普通 CO2 硬化法 无机粉末硬化剂 普通炉子烘硬
5 %～7 % 5 %～6 % 3 %～4 %
新硬化工艺
真空置换硬化 有机液态酯 微波烘硬
水玻璃加入量
( %)
215 %～315 % 215～315 % 115 %～215 %
第二是物理改性和化学改性的开发以及有机 、无 机共粘结剂的应用 , 可使水玻璃加入量减少 30 %左 右。
(MRS) , ed. G. Ohira , T. Kusakawa , E. Niyama. 1990 : 433 ～440 14 李文珍. 铸件凝固过程微观组织及缩孔松形成的数值模拟研究. 清华大学博士学位论文 1995. 9 15 Li Wenzhen , Liu Baicheng. Microstructure Simulation and Property
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