水玻璃砂型介绍
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。
改性水玻璃砂型(芯)温度场的计算机模拟和出砂性研究
布 ， 拟 结 果 表 明 改 性 水 玻 璃 砂 有 好 的 出砂 性 ， 注 实验 证 实 了计 算机 模 拟 分 析 结 果 。 模 浇
关 键 词 ： 性 水 玻 璃 ； 度 场 ； 算机 模 拟 ； 改 温 计 出砂 性
中圈 分 类 号 ： Ｇ２ １ Ｔ ３ Ｉ Ｔ ２ ； Ｐ ９ 文 献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０８ ６ （ ０ ８ ０—８ ００ １０ —３ ５ ２ ０ ）６０ １—４
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摘 要 ： 据 Ｌ ｐａｅ 热 方 程 ， 立 了各 节 点 的 数 值 方 程 以及 求 解 条 件 ， 用计 算 机 编 程 对 圆 筒 彤 铸 件 及 其 砂 芯 、 型 进 行 从 根 ａｌｃ 导 建 使 铸
水玻璃砂的配比及混制工艺和性能指标表格
水玻璃砂的配比及混制工艺和性能指标铸钢常用水玻璃技术参数注：夏季用下限，冬季用上限冶炼碳钢的合理供电制度铸钢件生产通用操作检验规程（试行稿）配砂操作检验规程造型操作检验规程上箱造型检验规程制芯操作检验规程冶炼作业指导书装配、合箱、浇注操作检验规程浇冒口切割操作检验规程清铲操作检验规程铸钢件缺陷焊补操作检验规程铸钢件热处理操作检验规程说明1.本操作检验规程是铸钢件生产各工序在进行工作时必须遵守的主要工艺文件之一。
也是生产组长、班长、副主任技术人员和检查人员在指导生产时的主要依据。
2.在操作检验规程所规定之项目如与工艺文件夹抵触时按专用工艺文件执行。
3.对设备的使用按设备安全技术操作规程进行。
4.本规程的解释和修订为公司技术部。
5.本规程自下发之日执行。
配砂操作检验规程一.旧砂的准备1.旧砂必须经过处理，不能有碎的耐火砖块、杂草、木块、铁块等。
2. 旧砂块度不能大于50×50毫米。
二. 砂型的配制与运送1. 混砂前首先检查混砂机运转和润滑情况是否良好，称重装置是否准确，出砂装置是否灵活。
2. 各种型砂的配比，见表1：水玻璃砂的配比及混制工艺和性能指标铸钢常用水玻璃技术参数注：夏季用下限，冬季用上限。
3. 加料不能超过混砂机的负荷，机器启动后方可按顺序加入原材料。
4. 加料量力求准确，并尽量做到一次加入。
5. 面砂和背砂要用专用的混砂机混制，不能共用一台机器。
6. 送砂前砂斗要清理干净，各种型砂要装入指定砂斗，不能混杂。
三. 型砂的检验1. 质检员对加料成分、加料顺序、混压时间情况进行检查，对违反工艺的现象要及时纠正。
2. 型砂试验员每天对面砂要进行干拉强度、水分和透气性进行测定，对背砂要测定水分、通气性，每天抽检两次。
3. 型砂试验员对测定结果进行记录，发现不合格及时通知操作者，每天整理记录报告组长，每月统计一次。
造型操作检验规程一.造型前的准备1. 熟悉铸件工作图纸和有关文件，有异议及时和相关部门沟通。
水玻璃工艺二
水玻璃砂工艺二3.2.2 水玻璃自硬砂水玻璃砂在混砂时加入硬化剂，在室温下能够自硬；砂型（芯）在硬化后起模，称之为自硬砂。
早期的水玻璃自硬砂的硬化剂多以粉状材料为主，如β硅酸二钙（赤泥、炉渣或合成β硅酸二钙）、硅铁粉、氟硅酸钠等。
使用这些粉状材料，使水玻璃加入量居高不下，导致型砂溃散性变差。
有机酯水玻璃自硬砂以液体材料为硬化剂，相对于粉状硬化剂，水玻璃加入量降低了1/2～1/3，比强度提高一倍以上，1000℃残留强度降低了90％左右。
表3－25是有机酯水玻璃自硬砂与固体硬化剂自硬砂配比及性能对比。
图3－26是混合料的配比（质量比）为原砂（福建水洗海砂）100，有机酯0.28，水玻璃 2.8时的有机酯硬化水玻璃砂在不同温度下的残留强度值图3－26 有机酯水玻璃砂不同温度下的残留强度表3－25有机酯水玻璃自硬砂与固体硬化剂水玻璃自硬砂配比及性能对比序号配比（质量比）性能原砂水玻璃硬化剂其他终强度/MPa 1000 ℃残留强度（抗压强度）/MPa1 100 7 赤泥4～5 －＞0.9 －2 100 6 ～7 电炉渣5～7 水1～2 0.4 ～0.7 －3 100 5 ～6 硅铁粉1～2 ω（NaOH）＝－－10％溶液0.5～1.04 100 2.5 ～2.8 有机酯0.22～－≈ 2 ≈ 0.20.343.2.2.1 有机酯水玻璃自硬砂的硬化机理有机酯水玻璃自硬砂的硬化可分为如下三个阶段;第一阶段，有机酯在碱性水溶液中发生水解，生成有机酸或醇。
这个阶段时间的长短取决于有机酯与水玻璃的互溶性和水解速度，它决定了型砂的可使用时间的长短。
化学反应通式如下：RCOOR ˊ +xH 2O OH- RCOOH+Rˊ OH第二阶段，有机酯和水玻璃反应，使水玻璃模数升高，且整个反应过程为失水反应，当反应时水玻璃的粘度超过临界值，型砂便失去流动性而固化。
化学反应通式如下：Na 2O ·mSiO 2·nH 2O+xRCOOH （1－x/2）Na 2O·mSiO 2·(n+x/2)H2O+xRCOONa以上两步总的反应式为:xRCOOH ˊ + Na 2O· mSiO 2· nH 2O+xH 2O （1－x/2）Na 2O· mSiO 2· (n+x/2)H2O+xRˊ OH+xRCOONa第三阶段，水玻璃进一步失水强化。
水玻璃砂的配比及混制工艺和性能指标表格
H:\精品资料\建筑精品网原稿ok（删除公文）\建筑精品网5未上传百度水玻璃砂的配比及混制工艺和性能指标铸钢常见水玻璃技术参数注: 夏季用下限, 冬季用上限冶炼碳钢的合理供电制度H:\精品资料\建筑精品网原稿ok（删除公文）\建筑精品网5未上传百度铸钢件生产通用操作检验规程( 试行稿)配砂操作检验规程造型操作检验规程上箱造型检验规程制芯操作检验规程冶炼作业指导书装配、合箱、浇注操作检验规程浇冒口切割操作检验规程清铲操作检验规程铸钢件缺陷焊补操作检验规程铸钢件热处理操作检验规程说明1.本操作检验规程是铸钢件生产各工序在进行工作时必须遵守的主要工艺文件之一。
也是生产组长、班长、副主任技术人员和检查人员在指导生产时的主要依据。
2.在操作检验规程所规定之项目如与工艺文件夹抵触时按专用工艺文件执行。
3.对设备的使用按设备安全技术操作规程进行。
4.本规程的解释和修订为公司技术部。
5.本规程自下发之日执行。
配砂操作检验规程一.旧砂的准备1. 旧砂必须经过处理, 不能有碎的耐火砖块、杂草、木块、铁块等。
2. 旧砂块度不能大于50×50毫米。
二. 砂型的配制与运送1. 混砂前首先检查混砂机运转和润滑情况是否良好, 称重装置是否准确, 出砂装置是否灵活。
2. 各种型砂的配比, 见表1:水玻璃砂的配比及混制工艺和性能指标铸钢常见水玻璃技术参数注: 夏季用下限, 冬季用上限。
3. 加料不能超过混砂机的负荷, 机器启动后方可按顺序加入原材料。
4. 加料量力求准确, 并尽量做到一次加入。
5. 面砂和背砂要用专用的混砂机混制, 不能共用一台机器。
6. 送砂前砂斗要清理干净, 各种型砂要装入指定砂斗, 不能混杂。
三. 型砂的检验1. 质检员对加料成分、加料顺序、混压时间情况进行检查, 对违反工艺的现象要及时纠正。
2. 型砂试验员每天对面砂要进行干拉强度、水分和透气性进行测定, 对背砂要测定水分、通气性, 每天抽检两次。
《造型材料》05章_水玻璃砂
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直接吹CO2法
(3) 残留水分:
CO2法硬化砂的强度与 型砂硬化后水分残留量有 很大关系，见图5.7。
图5.7 残留水分对强度的影响
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直接吹CO2法
(3) 残留水分:
在直接吹CO2后再将型 （芯）烘干，这时应
注意直接吹CO2法的时 间不应过长。根据试
验，直接吹CO2时间不 同，待烘干后型砂强
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强度
(2)水玻璃的模数
水玻璃的模数对强度的影 响见图5.10。高模数水玻 璃砂的湿强度较高，而硬 化后干强度较低。
图5.10 水玻璃模数对强度的影响
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强度
(3)水玻璃的加入量 水玻璃加入量多，强度上升，但
也增加型（芯）浇注后的残留强 度，使清理困难。目前，国内水 玻璃砂中水玻璃加入量一般在 6%~9%，而国外先进水平一般为 3%~5%，甚至更低，水玻璃加入 量对强度的影响见图5.11。
水玻璃砂的保存性较差，而且与水玻璃的模数、 含水量及气温、大气湿度等相关，水玻璃砂最好 贮存在料斗中，表面覆以湿麻袋以防失水硬化。
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3. 粘膜性
水玻璃砂易粘模，故使用的模型、芯盒表 面要光滑，木质模具要涂以硝基清漆，造 型和制芯时，在模具表面喷煤油或在型砂 中加0.5%~1.0%的重油可减轻粘模。
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5.3.2水玻璃砂吹CO2硬化的方法
目前，水玻璃砂的CO2硬化主要采用： 1. 直接吹CO2法 2. VRH法
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1. 直接吹CO2法
直接吹CO2的方法主要有以下几种：
① 在砂型或砂芯上扎一些直径6~10mm的吹气孔，将吹 气管插入并吹CO2，硬化后起模，见图5.3；
水玻璃改性剂、改性水玻璃砂型及其制备工艺、应用[发明专利]
![水玻璃改性剂、改性水玻璃砂型及其制备工艺、应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ae65bb2791c69ec3d5bbfd0a79563c1ec5dad7ab.png)
专利名称：水玻璃改性剂、改性水玻璃砂型及其制备工艺、应用
专利类型：发明专利
发明人：何泽洪,张鑫,杨清国,王飞,廖芳俊,吴昌颖,袁庭,岳诚申请号：CN202210060942.3
申请日：20220119
公开号：CN114436558A
公开日：
20220506
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了水玻璃改性剂、改性水玻璃砂型及其制备工艺、应用，该水玻璃改性剂通过将多聚磷酸钠加入水溶性聚丙烯酸钠溶液中反应获得；该改性水玻璃砂型为将水玻璃改性剂与水玻璃混合获得。
通过该水玻璃改性剂对水玻璃进行复合改性处理，能够提高水玻璃的粘结能力、降低残留强度、改善水玻璃砂的溃散性；本发明的制备工艺采用整体造型，无需多块型板间的粘结剂、烘干工序；采用本发明所述工艺制备的改性水玻璃砂型与普通水玻璃砂型相比：提高了水玻璃的粘结能力，降低了残留强度，改善了水玻璃砂的溃散性。
并且，本发明制备的改性水玻璃砂型无毒，无刺激性气味，配制工艺简单，不改变车间现行的工艺规范；配制的改性水玻璃均匀性及稳定性好。
申请人：都江堰瑞泰科技有限公司
地址：610000 四川省成都市都江堰市蒲阳镇太阳岛路4号
国籍：CN
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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。
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。
造型材料_水玻璃砂PPT课件
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
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水玻璃状态和胶 凝
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粘结模结构
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硬化强度
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18
盖罩法硬化
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吹气硬化
20
VRH－CO2硬 化
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液体硬化剂
22
残强度
23
24
25
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
钠氧键离解
Si O Na H2O
Si
O
Na
H 2O
水解平衡偏向左方，水解产生的硅酸不稳定，可以缩 聚为多硅酸（向右进行），而多硅酸又会水解（向左进行）
Si O H H O Si
缩聚 解聚
Si O－Si H2O
Si O H O Si Si O－Si 璃硬 化
2
3
模数、粘度、水 分
4
硬化方 式
5
6
硅酸钠的钠－氧键水解（向右进行）和酸－碱反应
硬化（向左进行）
水解 反应
或 Si O Na H2O
Si O H Na OH
Na2O mSiO2 nH2O H2O 2NaOH mSiO2 nH2O
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。
水玻璃砂造型工艺
水玻璃砂造型工艺水玻璃砂造型工艺是一种能够使普通玻璃制品变得独具特色的工艺，一般应用于各种高档玻璃制品的加工中，如酒瓶、香水瓶、花瓶、饰品等。
水玻璃砂造型技术能够在玻璃表面形成漂亮的图案和文字，从而使制品更加高雅、精美，使产品增加一份艺术与文化含义。
水玻璃砂造型工艺，顾名思义，是将水和玻璃砂作为砂blasting混合的媒介，在玻璃表面上进行喷砂加工，从而获取所需的设计模样。
这种加工工艺也可以称之为防腐蚀玻璃工艺或砂喷雕。
这种工艺的主要原理是将玻璃表面喷砂打磨，使其呈现出一定的防腐蚀性能，从而延长产品的使用寿命。
水玻璃砂造型技术可以使用各种形状的砂粒，从而形成各种不同的造型。
同时，砂粒的大小和形状也可以控制，从而对产品表面的质感和颜色产生影响。
这样就可以制作出各种漂亮的图案，例如：树叶、花卉、动物、文字等，所以它在装饰加工中应用非常广泛。
1、设计图案：首先需要制作好想要的图案设计，包括图案大小、形状、位置等等。
2、制作油膜：将玻璃制品表面喷上一层脱着剂，即油膜，以免喷砂时玻璃表面被划伤。
这一步要非常仔细，因为任何轻微的瑕疵都可能对最终制品造成影响。
3、砂粒的准备：将相应的砂粒倒入喷砂机内准备进行喷砂加工。
这里需要注意的是砂粒的种类和大小需要根据具体需求进行选择。
4、喷砂加工：将准备好的砂粒在喷砂机中进行加工，以玻璃制品表面的油膜被完全喷砂为止。
根据需求可以喷出不同的纹路和厚度的花纹。
5、清洗：将制品表面的喷砂残留物清洗干净，最后进行质量检查和包装。
总之，水玻璃砂造型工艺是一种很重要的装饰加工技术，其应用范围广泛，能够对产品的质感、造型和外观产生极大的影响。
同时，也是一种应用于制品防腐蚀的重要技术，具有非常广泛的市场前景和应用价值。
型砂的主要成分
型砂的主要成分一、引言型砂是一种重要的工业材料，被广泛应用于铸造行业。
型砂的主要成分是什么，了解型砂的成分对于了解其性质和应用具有重要意义。
本文将深入探讨型砂的主要成分及其特性。
二、型砂的定义和分类型砂是一种用于制造铸型和铸模的材料，其主要作用是为金属熔体提供支撑、保持形状和便于铸造过程的进行。
根据成分和性能的不同，型砂可以分为多种类型，如石英砂、水玻璃砂、磨具砂等。
在这些型砂中，主要成分有所差异。
三、石英砂的主要成分石英砂是一种常见的型砂，其主要成分是二氧化硅（SiO2）。
二氧化硅是一种无色无味的晶体，具有高硬度、耐高温等特性，因此适用于制作型砂。
除了二氧化硅之外，石英砂中还含有少量的杂质，如氧化铝、氧化钠等。
1. 二氧化硅的性质•高硬度：二氧化硅的硬度较高，可以抵抗金属液体的冲击，不易磨损。
•耐高温：二氧化硅的熔点较高，可在高温下保持其结构稳定性。
•化学稳定性：二氧化硅对于大多数化学物质具有较好的稳定性，不易被腐蚀或溶解。
2. 杂质的影响石英砂中的杂质含量对其性质和应用具有一定影响。
例如，氧化铝的加入可以增加石英砂的耐热性和抗冲击能力，而氧化钠的存在会降低石英砂的耐高温性能。
因此，在制备石英砂型砂时，需要控制杂质的含量以达到所需的性能要求。
四、水玻璃砂的主要成分水玻璃砂是一种灰色或蓝灰色的型砂，其主要成分是硅酸钠（Na2SiO3）。
与石英砂相比，水玻璃砂含有较高比例的氧化钠，这使得其具有不同的特性和应用。
1. 硅酸钠的性质•高粘度：硅酸钠溶液的粘度较高，有助于型砂的粘结和造型。
•降低砂芯的硬化温度：硅酸钠可以降低砂芯的硬化温度，提高铸件的质量和铸造效率。
2. 氧化钠的影响水玻璃砂中含有较高比例的氧化钠，这使得其具有相对较低的耐高温性能。
因此，水玻璃砂适用于一些低温铸造和简单的铸造过程。
五、不同型砂的应用领域根据型砂的成分和特性，不同的型砂适用于不同的铸造过程和材料。
1. 石英砂的应用由于石英砂具有较高的耐高温性能和抗冲击能力，广泛应用于铁、钢、合金等金属的高温铸造过程。
水玻璃有机酯自硬砂工艺简介
目录第一部分水玻璃基础水玻璃有机酯自硬砂工艺简介 (1)关于水玻璃的几个基本概念 (1)第二部分改性水玻璃改性水玻璃自硬砂的主要性能参数 (3)酯硬化水玻璃硬化机理 (4)影响水玻璃自硬砂硬化特性的主要因素 (5)改性水玻璃自硬砂的材料 (6)改性水玻璃和有机酯固化剂的使用方法 (7)混砂、造型注意事项 (8)常见问题诊断及解决方案 (9)第三部分再生砂水玻璃再生砂的特性 (11)再生砂工艺要点 (11)再生砂水玻璃材料及工艺 (12)常见问题诊断及解决方案 (13)关于水玻璃残留Na2O (14)第一部分水玻璃基础一、水玻璃有机脂自硬砂工艺简介改性水玻璃有机酯自硬砂工艺是一种先进的造型工艺，它克服了传统水玻璃砂加入量高、溃散性差、旧砂回用率低等缺点，是一种符合二十一世纪可持续发展的绿色环保工艺。
我公司顺应时代发展潮流，契合铸造厂家的实际需要，发展和完善了这一重要而先进的生产技术。
水玻璃作为一种铸造粘结剂，引进中国铸造车间已有几十年的历史，其应用工艺也从早期的二氧化碳硬化，发展到固化剂硬化。
二氧化碳硬化法硬化速度快，但硬化过程中稳定性欠佳，常使型砂过吹，厚大砂芯内部难以硬透，导致铸件产生较多的缺陷。
粉状硬化剂硬化法虽然比二氧化碳法有了较大进步，但由于水玻璃容量高达8%以上，浇铸后型砂残留强度高，溃散性差，这使其应用受到限制。
液体硬化剂的使用，由于其水玻璃加入量少、溃散性好、工艺简单等特点，至今已发展成为一种有强大生命力的新型砂型。
它具有以下的工艺特点：1）水玻璃加入量低而砂型强度高。
改性水玻璃的加入量为砂重的2.2~3.0%，型砂抗压强度达2.0~3.6MPa。
2）型砂综合工艺性能好。
冬季硬透性好，硬化性能可调性好。
通过调整水玻璃和固化剂的种类及加入量，容易适应外界环境、铸件生产要求的变化，可完全满足不同工厂造型制芯的工艺要求，能建成生产线大批量生产。
3）可实现水玻璃砂的干法再生回用，回用率≥80%，可以消除水玻璃砂废砂和废水对生态环境的污染。
水玻璃基本知识简介
硅酸钠基本知识简介英文名:Sodium silicate, Water glass.硅酸钠是无色固体,密度2.4g/cm3，熔点1321K(1088℃)。
溶于水成粘稠溶液，俗称水玻璃、泡花碱。
是一种无机粘合剂。
固体硅酸钠南方多称水玻璃，北方多称泡花碱，硅酸钠的水溶液通称水玻璃.纯固体硅酸钠为无色透明固体,市售硅酸钠多含有某些杂质，略带浅蓝色.硅酸钠俗称水玻璃，液体硅酸钠为无色、略带色的透明或半透明粘稠状液体。
固体硅酸钠为无色、略带色的透明或半透明玻璃块状体.形态分为液体、固体、水淬三种。
理论上称这类物质为“胶体”.普通硅酸钠为略带浅蓝色块状或颗粒状固体,高温高压溶解后是略带色的透明或半透明粘稠液体.市面上出售的AR分析纯水玻璃为Na2SiO3·9H2O，放置在空气中吸潮、结块。
在水中的极易溶解。
泡花碱也就是硅酸钠（Na2SiO3），溶于水后形成的粘稠溶液，通称水玻璃，呈碱性。
它的用途非常广泛，往往根据其粘结性强的特点，被用做硅胶，而且耐酸、耐热.有毒，但对一般的接触没有影响,误食则会对人体的肝脏造成危害分类介绍1、硅酸钠分两种,一种为偏硅酸钠，化学式Na2SiO3，式量122.00。
另一种为正硅酸钠,化学式Na4SiO4,式量184。
04。
2、正硅酸钠是无色晶体，熔点1291K(1088℃)，不多见。
水玻璃溶液因水解而呈碱性（比纯碱稍强).因系弱酸盐所以遇盐酸，硫酸、硝酸、二氧化碳都能析出硅酸.保存时应密切防止二氧化碳进入,并应使用橡胶塞以防粘住磨口玻璃塞。
工业上常用纯碱与石英共熔制取Na2CO3+SiO2→Na2SiO3+CO2↑，制品常因含亚铁盐而带浅蓝绿色。
用为无机粘接制剂（可与滑石粉等混合共用)，肥皂填充剂，调制耐酸混凝土，加入颜料后可做外墙的涂料，灌入古建筑基础土壤中使土壤坚固以防倒塌。
3、偏硅酸钠是普通泡化碱与烧碱水热反应而制得的低分子晶体,商品有无水、五水和九水合物，其中九水合物只有我国市场上存在,是在上世纪80年代急需偏硅酸钠而仓促开发的技术含量较低的应急产品，因其熔点只有42℃，贮存时很容易变为液体或膏状，正逐步被淘汰，但由于一些用户习惯和一些领域对结晶水不是很在意,九水偏硅酸钠还是有一定市场。
铸造用水玻璃标准
铸造用水玻璃标准
铸造用水玻璃的标准可能因不同的应用和地区而有所不同。
一般来说，铸造用水玻璃需要满足以下要求：
外观：无色透明或半透明玻璃状液体。
模数：3.2±0.5。
密度（20℃）：1.37—1.42g/cm3。
婆美度：40°。
Na2O含量：≥8.2%。
SiO2含量：≥28.0%。
粘度（25℃）：100—250 mPa·S。
此外，铸造用水玻璃的检测项目可能包括砂性能、模数、砂残钠、氧化钠、浓度、密度、二氧化硅、双液浆、黏度等。
具体标准可能因不同的行业和地区而有所不同。
因此，建议在选择铸造用水玻璃时，应参考当地或行业的具体标准，并咨询相关专家或专业机构的意见。
CO2吹气硬化水玻璃砂工艺的特点
CO2吹气硬化水玻璃砂工艺的特点普通CO2吹气硬化水玻璃砂工艺是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺。
其优点主要有：
（1）设备简单，操作方便，使用灵活。
（2）粘结剂无毒无味，成本低廉。
（3）砂型高温退让性好，铸件的收缩应力小。
（4）粘结剂系统不含S、P、N，铸件表面无增硫现象。
CO2吹气硬化水玻璃砂工艺在国内外大多数的铸钢件生产中得到了广泛的应用，主要用于中、小型铸钢件生产。
但是，CO2吹气硬化水玻璃砂工艺的缺点也非常明显：
（1）砂型（芯）强度低，水玻璃加入量高。
（2）含水量大，易吸潮，冬季硬透性差。
（3）砂型（芯）溃散性差，旧砂再生困难，大量旧砂被废弃。
过去由于溃散性和旧砂回用问题未很好解决，在一定程度上影响了水玻璃砂的扩大应用。
近年来，人们对于水玻璃的基本组成和“老化”现象实质的认识深化和新型硬化工艺（如真空置换CO2气体硬化水玻璃砂工艺）等两方面均取得了突破性进展，在型芯砂保持足够的工艺强度的条件下，采用低含泥量的优质天然硅砂，水玻璃加入量可降至4.0%，从而使水玻璃砂长期存在的
溃散性差、旧砂不能回用的问题，得到了较好的解决。
水玻璃旧砂再生成套设备也趋于成熟，水玻璃砂出现了良好的发展势头。
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水玻璃是各种聚硅酸盐水溶液的通称，别名泡花碱 应用最广泛
钠水玻璃（Sodium silicate, water glass），价格便宜，来源充足；其次为 钾水玻璃，此外还有锂水玻璃、钾钠水玻璃、季铵盐水玻璃等。 钠水玻璃的化学式: Na2O· mSiO2· 2O。 nH 通过发生物理-化学反应达到硬化的。
（4）温度是大多数化学反应的重要影响因素，高温季节多用慢酯；低 温季节多用快酯。
（5）有机酯钠水玻璃砂可用于单件和成批生产钢铁及其他合金铸件， 小的型、芯用单一砂，而大、中型砂型则用它作面砂。
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
水玻璃砂用液体催化剂
名 称 化 学 组 成 C3H5(OH)2OOCCH3 C3H5(OH)- (OOCC H3)2 C3H5 (OOCC H3)3 上述醋酸酯的混合物 (CH3COOCH2)2 (CH3COO?/FONT>CH2CH3)2O (C2H5COOCH2)2 CH3CHOCOOCH2 H2SiF6
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
CO2的作用
物理脱水作用——CO2从砂粒表 面流过时， CO2与粘结剂的接 触面积大，使钠水玻璃部分脱 水； 化学反应——形成碳酸，使钠 水玻璃的PH值不断降低，迅速 硬化。 CO2 + H2O→2H+ + CO32-
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
插管法硬化方法
图2-14 插管法硬化示意图 a）硬化砂型 b）硬化砂芯
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
盖罩法硬化方法
吹气方式
通过模样吹气法-使 CO2在模样与砂型 界面发生反应
脉冲吹气法-吹CO2 时吹吹停停，总时 间不变，节约气。
图2-15 盖法硬化示意图
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
造芯（型）的方法
（1）流动性好，制芯时可用手工或靠微震紧实，也可采用 吹射制芯（型）。 （2）大的砂芯为增加容让性和便于排气，砂芯内部放块度 为30－40mm的焦碳块、炉渣或干砂，并在中心挖出气 孔，上部通至箱口。 （3）型和芯一般要扎通气孔，使CO2气体可以通过，加速 硬化。
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
（2）密度、含固量和粘度
密度低，水的质量分数高，含固量少，不宜用作型（芯）砂粘结
剂；反之，密度过大，粘稠，也不便定量和不利与砂子混合。铸造上 通常采用密度ρ=1.32～1.68 /cm3或波美度30～54的水玻璃。
水分和含固量比密度更能直接反映水玻璃的粘结力和价值。
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
液态有机酯固化剂-钠水玻璃砂
（1）通常市售的铸造用有机酯大都是多种酯以不同比例混合而成，以 满足生产上所需不同的使用时间和硬化速度的要求。用酯硬化钠水玻璃， 酯水解产物之一的丙三醇在浇注时被烧掉，有助改善型芯的出砂性。
（2）铸造用有机酯至今尚无产品质量标准。通常验收条件强调产品主 成分酯质量分数大于98％和有害杂质的质量分数小于0.5％ ，工艺也相 对稳定。 （3） 应根据本厂铸件的结构特点所需要的操作实践来确定型砂工艺的 可操作实践。
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
2.2 CO2-钠水玻璃砂
芯（型）砂
（1）目前广泛采用的CO2钠水玻璃砂，大都由石英砂加入 4.5～8.0％的钠水玻璃配制而成。 （2）对几十吨大型铸钢件，全部面砂或局部采用镁砂、铬 铁矿砂、橄榄石砂、锆砂等特种砂代替石英砂较为有利。 （3）可使用各种混砂机混制。混好的砂最好放在有盖的容器 中，或者覆以湿的麻袋，以免砂中水分蒸发和与空气中 CO2接触。
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
VRH-CO2法的主要工序及相关要求
（1）抽真空 将紧实的砂箱或芯盒置于真空室内抽真空，要求真空度至少在 4000Pa之下，最好2600Pa之下。 (2) 往真空室导入CO2 VRH法水玻璃砂型（芯）吹CO2是在真空室内进行的，因为CO2在 抽真空的砂型（芯）里运动没有障碍，扩散迅速，与水玻璃反应快而均 匀，CO2耗量减少。注意CO2压力随室温变化而变化，冬天应比夏天压 力高。
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
（二）钠水玻璃砂硬化机理
钠水玻璃砂强度形成过程中的物理-化学反应，即钠水玻璃由液 态变为固态的硬化机理，至今尚无定论。
硬化反应：
（1）硅酸钠（≡Si-O-Na）的钠-氧键水解（→）和酸碱反应（←）： ≡Si-O-Na + H2O → ← Si-O-H + Na+ + OH（2-6） 或 Na2O· mSiO2· 2O + H2O → ← 2NaOH+mSiO2· 2O （2-7） nH nH （2）钠-氧键离解： ≡Si-O-Na （≡Si-O-）- + Na+ （2-8） （3）水解产生的硅酸不稳定，可以缩聚为多硅酸（→），而多硅酸 又会进行水解（←）： ≡Si-O-H + H-O-Si → ← ≡Si-O-Si≡ + H2O （2-9） ≡Si-O-H-O-Si → ← ≡Si-O-Si≡ + OH（2-10）
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
CO2硬化方法
常 用 方 法
插管法-通过砂型中插入的空心金属杆吹入CO2
盖罩法-向扣在修好的砂型上的罩盖中通入CO2
真空硬化(VRH-CO2)法-砂型（芯）在真空
室内经真空脱水后，再经CO2硬化大量 节约气，硬化效果好。
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
钠水玻璃模数与粘度的关系
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
钠水玻璃水分与粘度的关系
水分增大，密度、粘度减小
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
硬化方式与水玻璃模数、密度的关系
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
不同产地水玻璃及性能
生产单位 北京红星泡花碱厂 北京市红星化工厂 二七机车车辆厂附属工厂 天津市泡花碱厂 天津碱厂服务公司 天津市合成化学厂 天津市酒精厂 秦皇岛耐火材料厂 产地 北京 北京 北京 天津 天津 天津 天津 河北 外观 浅灰色 浅灰 浑白色 青灰 青灰色 透明粘稠 乳白色 比重 51 1.52 40 1.54 1.54 1.55 1.38 模数 2.35 3.3 2.65 3.2 2.3 2.5 2.35 3.25 水不溶物 0.6 0.2 0.5 0.8 <0.8 二氧化硅 29.2 32.5 25.0 26 28.2 32.5 32.5 28 氧化钠 12.8 10.5 10.0 8.2 12.7 14.5 13.0 8.7 铁含量 0.027 0.02 0.5 -
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
无机化学粘结剂的种类
CO2法 CO2硬化法 VRH- CO 法 2 硅铁粉 粉状固化剂 硅酸二钙 水玻璃系 自硬法 有机酯 液态固化剂 无机酯 加热硬化法 硅酸盐水泥 水泥系(自硬型） 矾土水泥 双快水泥 自硬法 磷酸盐系 加热硬化法 其它粘结剂
无 机 化 学 粘 结 剂
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
几个重要参数：
（1）模数 水玻璃中SiO2和Na2O的摩尔百分比 M = nSiO2/mNa2O = 1.033ωSiO2/ωNa2O 式中：ωSiO2、ωNa2O——分别为硅酸钠中SiO2和Na2O的质 量百分数（%）。 模数越高，硬化速度越快，但模数过高，将使芯（型）砂 的保存性差，不适于造型和制芯。铸造生产中，吹CO2硬化常 用模数2的钠水玻璃。水玻璃的模数可以通过加入NaOH水溶液 (浓度10-20%)或NH4Cl水溶液(浓度10%)进行调整。调整计算： xNaOH=13.3ωSiO2/M-12.9ωNa2O xNH4Cl=1.73(ωNa2O-ωSiO2/M)
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
1、脱水硬化
加热烘干 吹热空气 干燥的压缩空气 真空脱水 微波照射 加入产生放热反应的化合物
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
2、酸性物质的催化作用
钠水玻璃在PH>10以上很稳定， 加入适量酸性或具有潜在酸性的物质 时，PH值降低，稳定性下降，式（26）-（2-10）的水解和缩聚过程加速 进行。例如吹CO2，钠水玻璃与之反 应，消耗Na2O，转变为不稳定的液态 凝胶。模数越高的水玻璃同CO2反应 愈快！ “N”字形曲线可知 PH=6.8-7.1时凝胶速度最快。 PH=3.2-3.9； PH>10时，稳定性最好、凝胶速度最慢。
VRH-CO2法硬化方法
1-液体CO2瓶 2-气化器 3-CO2气体储气罐 4-阀 5-真空室 6-芯盒 7-三通阀 8-水、粉尘分离器 9-真空泵
图2-16 VRH-CO2法硬化示意图
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
VRH-CO2法硬化方法工艺的主要特点
（1）水玻璃加入量少。当水玻璃加入量在3％～4％，真空吹CO2后2h， 砂型强度可达1～2MPa，终强度可达2MPa以上，完全满足生产工艺要求。 （2） 显著改善砂型的溃散性。尽管比树脂砂的溃散性差些，但落砂及 旧砂再生均能明显改善，可用干法再生，其再生回收率达80％左右。 （3）提高铸件质量。VRH法实行先硬化后起模的工序，而且由于水玻璃 加入量少，砂型（芯）在高温下变形减少，均有利于提高铸件尺寸精度， 同时硬化后的砂型（芯）水质量分数小，铸件的气孔、针孔等缺陷相应 减少。 (4) 降低造型材料费用，提高经济效益。由于水玻璃加入量减少，CO2 消耗量降低，旧砂回用率提高，节省新砂耗量等因素，VRH法与普通水 玻璃CO2硬化工艺相比，每吨铸件型砂费用可节约15％～20％。
材料成型质量控制 第二章 铸型（芯）制备技术
无机硬化砂的优点