有機(jī)酯自硬水璃砂工藝

1、百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平等地提升自我有機(jī)酯自硬水玻璃砂工藝湖北省機(jī)電研究設(shè)計(jì)院 馮勝山1前言/造型制芯工藝在鑄件生產(chǎn)過(guò)程中占有十分重要的地位， 、它直接影響鑄件的質(zhì)量， 生產(chǎn)成 本，生產(chǎn)效率及環(huán)境污染。隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易的擴(kuò)大，以及環(huán)境污染、能 源緊張、材料漲價(jià)等問(wèn)題的日益嚴(yán)重，對(duì)鑄造生產(chǎn)和鑄件質(zhì)量提出了更高的要求，尤其是跨入二十一世紀(jì)的今天。為了適應(yīng)二十一世紀(jì)綠色、集約化鑄造的需要，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，新一代造型制芯 工藝必須滿足下述幾個(gè)方面的要求：.生產(chǎn)的鑄件質(zhì)量好，鑄造缺陷少。.勞動(dòng)條件好，對(duì)生態(tài)環(huán)境污染少。.最大限度地利用自然資源，節(jié)省能源。.生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高。新型酯硬

2、化水玻璃自硬砂工藝在這方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，是符合可持續(xù)發(fā)展模式的綠色環(huán)保型造型制芯工藝。2目前國(guó)內(nèi)鑄鋼件生產(chǎn)用造型制芯工藝現(xiàn)狀目前，國(guó)內(nèi)鑄鋼件用造型制芯工藝主要有兩大類，無(wú)機(jī)類粘結(jié)劑系統(tǒng)以水玻璃砂工藝，有機(jī)類粘結(jié)劑系統(tǒng)以吠喃樹脂砂工藝為主，兩種工藝上前的使用現(xiàn)狀主發(fā)展前景如下。CO 2水玻璃砂工藝水玻璃砂工藝具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便、無(wú)毒味、成本低廉等特點(diǎn)，從50年代開始廣泛地用于國(guó)內(nèi)鑄鋼件的生產(chǎn)，尤其是CO水玻璃砂工藝。CO水玻璃砂工藝使用過(guò)程長(zhǎng)期存在的主要問(wèn)題：型砂強(qiáng)度低，冬季硬透性差，型（芯）潰散性差，鑄件清理困難，舊砂廢棄造成生態(tài)環(huán)境污染大等，這些問(wèn)題嚴(yán)重制約了水玻璃 二砂工藝的應(yīng)用及發(fā)

3、展， 為了最大限度地改善水玻璃砂工藝存在的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外鑄造工作者付出了艱辛的努力，經(jīng)過(guò)了幾十年的開發(fā)研究，先后開發(fā)出許多新的材料和工藝，如水玻 璃的物化改性或特殊添加材料制成的改性水玻璃或潰散劑，清理采用水爆（?。┣迳?，七 零砂（石灰石砂），這些方法在一定程度上滿足了當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)急需，并且許多工藝沿用至 今，但是未能在根本上解決問(wèn)題，水玻璃加入量居高不下，潰散性的解決受到限制，舊砂 再生還未解決，鑄件質(zhì)量較差。吠喃樹脂砂工藝八十年代后期，隨著對(duì)鑄件質(zhì)量要求的提高， 樹脂砂工藝在國(guó)內(nèi)外得到了大面積推廣及 應(yīng)用，尤其是吠喃樹脂砂工藝，吠喃樹工藝具有鑄件質(zhì)量好，尺寸精度高，型芯潰散好，舊 砂回用方便，

4、回用率高等特點(diǎn)，、這些優(yōu)點(diǎn)備受鑄造工作者的青睞，但是，該工藝在使用過(guò)程中出現(xiàn)了許多新問(wèn)題，鑄件表面滲硫和型（芯）高溫退讓性差引起鑄件出現(xiàn)裂紋，尤其是薄壁類鑄鋼件，加上生產(chǎn)成本高，環(huán)境污染嚴(yán)重，雖經(jīng)廣泛地開發(fā)研究，但是至今未能徹底解決這些問(wèn)題，使得該工藝在鑄鋼件及球鐵件的應(yīng)用受到限制。近幾年，樹脂工藝在鑄造上生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的鑄年質(zhì)量問(wèn)題，加上生產(chǎn)成本、環(huán)境保護(hù)等方面的壓力，使無(wú)機(jī)類的水玻璃砂系統(tǒng)再度成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，水玻璃砂工藝只有解決了多年存在的老大難問(wèn)題， 解決了水玻璃加入量的問(wèn)題，粘結(jié)強(qiáng)度的問(wèn)題，型砂綜合性能的問(wèn)題舊砂回用的問(wèn)題 ，才能更好地在鑄件生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平等地

5、提升自我因此，只要開發(fā)一種新的工藝，兼顧樹脂砂和水玻璃砂的優(yōu)勢(shì)，才能適應(yīng)目前高質(zhì)量， 低成本鑄鋼件生產(chǎn)的需求，尤其是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，企業(yè)追求效益、成本、質(zhì)量、環(huán)保的今 天。酯硬化水玻璃自硬砂新工藝新型酯硬化水玻璃自硬砂工藝是在原水玻璃砂工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)研制出的新一代自硬 砂工藝，它采用高強(qiáng)度、低粘度的新型水玻璃和專用酯類固化劑，通過(guò)對(duì)水玻璃粘結(jié)體系進(jìn)行離子活化處理，使水玻璃砂樹脂化，提高了型砂的工藝性能:改善了型（芯）砂的潰散性, 實(shí)現(xiàn)了舊砂的干法再生回用，改善回用砂的工藝性能，舊砂回用率接近樹脂砂的水平。新工藝的工藝特點(diǎn)：粘結(jié)劑加入量低（w4%）,型砂工藝性能良好，冬季硬透性好，硬化速度通過(guò)

6、粘結(jié)劑和固化劑種類依生產(chǎn)及環(huán)境條件可調(diào)（5-80分鐘）型芯砂潰散性好，鑄件出砂清理容易，舊砂易干法再生回用，回用率 80%鑄件質(zhì)量和尺寸精度可與樹脂砂 相媲美，型砂熱塑性好， 發(fā)氣量低，可防止鑄件產(chǎn)生裂紋及氣孔缺陷，在所有自硬砂工藝中生產(chǎn)成本最低，環(huán)境污染少。新工藝的主要原材料和型砂配制方法新工藝用原砂新工藝對(duì)原砂的要求與樹脂砂類似，但比樹脂對(duì)原砂的敏感性小，并且原砂適用范圍廣， 可以用硅砂，銘鐵礦砂，鎂橄欖石砂等多種砂，其指標(biāo)要求如下：粒度 40-140角形系數(shù)含水量%化學(xué)成分依鑄件材質(zhì)砂種而定。新工藝的型砂配制型（芯）砂的配比，見表 1。表1推薦配比原砂新型水玻璃有機(jī)酯原砂要求100%（占

7、水玻璃）含泥豆，含水0,角形系數(shù)0100%（占水玻璃）含泥豆，含水0,角形系數(shù)0100%（占水玻璃）含泥豆，含水0,角形系數(shù)0（注：也可在普通水玻璃中加入10-20%的改性劑，以代替新型水玻璃。）以上為新砂對(duì)型 （芯）砂的配比。若批量生產(chǎn)采用舊砂回用時(shí)，可適當(dāng)降低粘結(jié)劑及酯化劑的加入量?；焐霸O(shè)備和工藝推薦采用高效快速混砂機(jī)。/? 用量較小時(shí)，宜采用間隙式碗形樹脂砂混砂機(jī)或雙攪拌混砂機(jī)；用量較大時(shí)，宜采 用葉片式連續(xù)混砂機(jī)。? 混砂工藝/? 原砂+酯固化劑混砂+粘結(jié)劑混砂 出砂型（芯）砂可以采用雙砂制，即面背砂，也可以采用單一砂制。3新工藝砂硬化性能的調(diào)整型砂的硬化性能受原砂質(zhì)量， 粘結(jié)劑和固化

8、劑的種類及加入量、外界環(huán)境條件、混砂工藝設(shè)備等因素影響，使用廠可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)原砂的種類、狀態(tài)，型（芯）砂的生產(chǎn)工藝要求，外界條百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平等地提升自我件（溫度、濕度）選擇相應(yīng)的粘結(jié)劑、固化劑的種類及加入量來(lái)調(diào)整型砂的硬化性能，滿足 鑄件生產(chǎn)的要求。4型砂的潰散性/新型水玻璃粘結(jié)劑自硬砂的殘留強(qiáng)度在溫度a 400c以上時(shí)W,均比 CO水玻璃砂低， 尤其是溫度800c以上，殘留強(qiáng)度約為CO水玻璃砂的 1/10 ,其主要原因?yàn)閷?duì)粘結(jié)劑體系進(jìn)行復(fù)合有機(jī)改性，400c以上時(shí)，有機(jī)物分解，破壞了粘結(jié)膜的連續(xù)性，降低了為粘結(jié)劑 的殘留強(qiáng)度，改善了型砂的潰散性。5新工藝的舊砂及再生回用新工藝的粘結(jié)劑加入量

9、少 （W4% ,型砂澆注受熱后潰散性顯著改善，介于水玻璃砂和樹脂 砂之間，接近樹脂砂，舊砂易破碎成單個(gè)砂粒，這為舊砂再生創(chuàng)造了條件。型（芯）砂澆注受熱后，舊砂表面的殘留膜脆性較大，并且成不連續(xù)狀態(tài)，易于通過(guò)機(jī)械再生除去，同時(shí)通過(guò)工藝材料配套機(jī)械再生處理保證回用砂的綜合性能，克服和減輕舊砂殘留粘結(jié)劑膜對(duì)回用砂性能（可使用時(shí)間、工藝強(qiáng)度等）的影響。舊砂再生回用的工藝方法新工藝的舊砂回用可以采取兩種再生方法，即干法再生回用和干熱聯(lián)合再生回用，兩種工藝再生回用率為 75-90%,其工藝流程為：干法再生回用舊砂-砂塊破碎-機(jī)械干法再生（2-3級(jí)）-風(fēng)選-砂溫調(diào)節(jié)干熱聯(lián)合再生回用舊砂-砂塊破碎-低溫加熱（

10、150- 250 C -機(jī)械干法再生（1-2級(jí)）-風(fēng)選-砂溫調(diào)節(jié) 再生砂質(zhì)量控制指標(biāo)殘留NS2OC %微:粉含量（150目以下） 1%砂溫V 35Co6新工藝及材料的生產(chǎn)用設(shè)備情況八十年代以來(lái)，吠喃樹脂自硬砂工藝已在國(guó)內(nèi)大面積推廣應(yīng)用，為滿足國(guó)內(nèi)樹脂工藝應(yīng)用和發(fā)展的需要，國(guó)家部委，研究所和有關(guān)鑄機(jī)廠，通過(guò)技貿(mào)結(jié)合等方式，在消化、測(cè)繪引 進(jìn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，吸收國(guó)外樹脂砂設(shè)備的先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)研制出符合國(guó)內(nèi)需要的樹脂砂專用設(shè)備，經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，樹脂砂設(shè)備的整體水平、設(shè)備的元器件、備件的配套性得到大幅 度提高，產(chǎn)品水平已達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品水平，新工藝用生產(chǎn)設(shè)備與樹脂砂工藝的設(shè)備基本類似?；焐霸O(shè)備 TO

11、C o 1-5 h z 混砂量較小時(shí)推薦采用間隙式碗形混砂機(jī)或雙攪拌混砂機(jī)。/混砂量較大時(shí)推薦采用連續(xù)式混砂機(jī)（與吠喃樹脂工藝的主要差別是：粘結(jié)劑粘度較大，定量泵可選擇齒輪泵、螺桿泵、雙隔膜泵 ）。/造型制芯設(shè)備/與樹脂砂工藝相同。舊砂再生設(shè)備近幾年，國(guó)內(nèi)外在水玻璃砂舊砂再生回用方面從再生機(jī)理、再生工藝及再生設(shè)備等進(jìn)行了系統(tǒng)的開發(fā)研究，相繼開發(fā)出一系列水玻璃砂舊砂再生工藝及設(shè)備，并已有部分投入生產(chǎn)應(yīng)用。這些設(shè)備為水玻璃砂工藝尤其是新型水玻璃自硬砂工藝的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件。7新工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平等地提升自我?guī)追N型砂工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，見表2.綜合社會(huì)效益采用新型水玻璃自硬砂工

12、藝及材料，可以降低CO水玻璃砂工藝和吠喃樹脂砂工藝造成的廢品，提高鑄件的質(zhì)量，減少水玻璃堿性廢棄砂對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，節(jié)約廢棄砂的運(yùn)輸、占地等費(fèi)用，節(jié)約優(yōu)質(zhì)硅砂資源，具有深遠(yuǎn)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 .Z / 8結(jié)論/新型水玻璃自硬型砂工藝性能、鑄件質(zhì)量和尺寸精度可與樹脂砂相媲美，生產(chǎn)成本低，比樹脂自硬砂每噸型砂降低成本30蛆上，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，勞動(dòng)條件好，型（芯）砂潰散性良好，鑄件出砂容易，可以克服吠喃樹脂砂生產(chǎn)鑄鋼件（閥門、泵類薄壁件）時(shí)易出現(xiàn)的裂 紋、氣孔等缺陷，克服CO水玻璃砂存在的工藝問(wèn)題和鑄件質(zhì)量缺陷。因此，新型水玻璃冷 硬砂工藝無(wú)論型砂工藝性能、鑄件質(zhì)量，還是生產(chǎn)成本、環(huán)保等方面比其它三種工藝更具競(jìng)爭(zhēng)力，是目前鑄鋼件生產(chǎn)最佳的造型制芯工藝。表2 幾種自硬砂工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比水玻璃砂吠喃樹脂堿性樹脂自硬CO硬化自硬砂自硬砂硬化方式自硬氣硬自硬自硬硬化時(shí)間5-150min數(shù)十S5-80min5-80min硬化性能冬季硬透性好冬季硬透性差 易過(guò)吹冬季硬透性好 硬化時(shí)間可調(diào)冬季硬透性最 好，硬化速度 可調(diào)24h抗拉強(qiáng)度高溫?zé)崴苄?大大小中發(fā)九里 小較大大中 ,型砂落砂及 再生回用性潰散性較好，較 難清理，可十法 回用，回用性較 好，回用率40-60%潰散性差，難清 理，不能干