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    有机酯改性水玻璃自硬砂工艺的配制与性能控制
        有机酯硬化的水玻璃砂用原材料有:原砂、水玻璃和液体有机酯。这些材料的质量和合理选用将直接影响工艺成败、铸件质量和生产成本。
    生产中应在以下几个方面严格控制。
    1、原砂 
        对酯硬化改性水玻璃工艺来说,尽管对硅砂的要求不像树脂砂那么严格,但是,为了降低水玻璃加入量,硅砂应满足如下要求:粒形系数<1.35,含水量<0.5%,含泥量≤1.0%,化学成分依铸件材质、砂种而定。
       (1)因有机酯改性水玻璃自硬砂是水解反应,型砂中含有少量水时,可加速型砂硬化速度,后期强度还稍有提高,但原砂水分不能过高,否则强度会下降。原砂中水分含量在0.5%以下,24h终强度随水分的增加而提高。但是水分大于1.5%以后终强度明显下降。对于模数较高、黏度较低的水玻璃来说,水分影响更为明显,如M2.6、ρ1.5g/cm3水玻璃,当原砂中含水量为1.0%时抗压强度下降约20%;含水量为1.5%时,强度下降50%。因此,在生产中应将原砂的含水量控制在0.5%以下。
       (2)酯硬化改性水玻璃砂24h终强度与原砂含泥量和粒形系数的而关系为:粒形系数和含泥量越低,则终强度越高。
       (3)原砂砂温超过40℃后,混砂时就开始硬化,可使用时间极短,表面稳定性很差。因此,对经烘干或回用的原砂必须冷却后才能使用。
    2、控制改性水玻璃模数
        严格控制水玻璃的模数是成功应用改工艺的关键。在生产条件下,根据季节和室温的变化,建议按下述指标选用水玻璃的模数和密度:

          春、秋季节     模数2.4-2.6,波美度46-48;
          冬季           模数2.6-2.8,波美度40-42;
          夏季           模数2.2-2.4,波美度50-52。

    3、控制有机酯固化剂
       (1)注意季节温度:酯硬化水玻璃砂的硬化速度随气温的变化而变化,温度越高则反映速度越快,轻度越高;温度低则硬化速度慢,轻度较低。
       (2)注意和型芯及水玻璃的匹配与配比:应根据型、芯的大小和水玻璃的模数,合理选用不同型号(快酯、慢酯或混合中速酯)的有机酯。
       (3)当批量生产且对旧砂进行再生回用时,可适当降低水玻璃和有机酯固化剂的加入量。

     4、混砂工艺
        有机酯水玻璃自硬砂推荐采用高效快速混砂机。用量较小时,宜采用间隙式碗型树脂砂混砂机或双搅拌混砂机;用量较大时,宜采用叶片式连续混砂机。与呋喃树脂工艺的主要差别是:因为水玻璃粘结剂黏度较大,所以定量泵可选择齿轮泵、螺杆泵或隔膜泵。
        混砂工艺如下:
        原砂+有机酯→混砂→+改性水玻璃→混砂→出砂
        型(芯)砂可以采用双砂制(即分面砂、背砂),也可以采用单一砂制。


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    5、砂型(芯)性能要求 
        酯硬化水玻璃砂主要应控制如下性能:起模强度、终强度、可使用时间和残留强度等,建议如下表:

        
    工艺性能 技术指标
    大件>20T 中件5-20T 小件<5T
    24h抗压强度/MPa >2.5 2.0-2.5 1.5-2.0
    起模抗压强度/MPa >0.6 >0.5 >0.4
    可使用时间/min >30 >20 >10
    残留抗压强度(800℃)/MPa ≤1.0 ≤0.8 ≤1.0
     

        水玻璃砂工艺硬化特征和树脂砂的硬化特性相仿,属于强度逐渐提高的硬化过程,6h以前的硬化速度比较快,硬化6h后砂型就基本满足合箱操作要求,24h左右达到峰值终强度。

     

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     6、造型制芯过程控制
        (1)应掌握好型(芯)砂的可使用时间,一般以观察型(芯)砂开始发黏,呈黏连状时即认为超过了可使用时间。超过可使用时间的型(芯)砂,流动性恶化,充型能力变差,造型(芯)后的强度大大降低,表面稳定性差,很容易造成塌箱及冲砂、砂眼等缺陷。所以刚混制好的型(芯)砂要尽快成型,务必在可使用时间之内完成造型制芯操作。
        (2)水玻璃有机酯自硬砂流动性好,容易紧实,但不能因此而忽视紧实作业。紧实得好,可显著减少铸件表面粘砂,尤其对难以舂到的部位及拐角要注意紧实。
        (3)掌握好起模时间,要等砂型硬化到适当强度后才能起模。过早起模砂型强度低,不能支撑自重而变形,甚至塌箱;过迟起模砂型强度高,起模阻力大而造成砂型损坏,模具损伤。一般在型(芯)砂抗压强度>0.4MPa(或抗拉强度>0.14MPa)后即可起模。
        (4)因水玻璃有机酯自硬砂一般不需要烘烤,且水玻璃吸水强度变低,所以一般选用醇基涂料。


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         采用有机酯水玻璃自硬砂,型(芯)溃散性好,铸件出砂容易,旧砂易再生,可以降低
    CO2气硬水玻璃工艺和呋喃树脂砂工艺造成的废品,提高铸件质量,降低生产成本,且对环境无污染。有机酯水玻璃自硬砂工艺无论在型砂工艺性能、铸件质量,还是生产成本、环保等方面,都是目前铸钢件生产的优选造型制芯工艺之一。

     

        成都科深节能材料有限公司专注于改性水玻璃系列产品十余年,产品种类齐全,适用范围广;并积累了大量酯硬化改性水玻璃生产控制和旧砂回用处理经验。我公司将为贵单位量身定制合适的产品和技术支持方案,诚邀您的垂询。
       
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