鑄造工藝學(xué)第二篇第二章

2-2無(wú)機(jī)化學(xué)粘結(jié)劑砂型（芯）—化學(xué)硬化砂

1、無(wú)機(jī)化學(xué)粘結(jié)劑的種類

鈉水玻璃——最廣泛水泥——其次

磷酸鹽聚合物——近年新開發(fā)分類鈉水玻璃水泥磷酸鹽聚合物2、化學(xué)硬化砂的優(yōu)點(diǎn)(5方面）1）砂流動(dòng)性好，易緊實(shí)，故造型勞力強(qiáng)度低。2）可簡(jiǎn)化造型工藝—縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)率。3）提高鑄件質(zhì)量—減少缺陷。4）型芯尺寸精度高，可在型硬化后起模。5）取消或縮短烘烤時(shí)間，降低能耗，工作環(huán)境和工作條件改善。3、鈉水玻璃砂的硬化方法1）二氧化碳法2）自硬法（粉狀硬化劑或液態(tài)硬化劑）3）加熱硬化法4.缺點(diǎn)：缺點(diǎn)潰散性差保存性差強(qiáng)度局限性再生性差5、應(yīng)用的局限性及發(fā)展方向?qū)δ承╄T件，硬化后強(qiáng)度還不夠理想,應(yīng)用受限，但從環(huán)保，成本，材料來(lái)源方面占優(yōu)勢(shì)。2-2-1鈉水玻璃及鈉水玻璃砂的硬化機(jī)理一、鈉水玻璃及其質(zhì)量要求水玻璃—各種聚硅酸鹽水溶液的通稱。種類：鈉水玻璃鉀水玻璃季銨鹽水玻璃的水溶液鈉水玻璃的化學(xué)式—Na2O﹒mSiO2﹒nH2O成分—根據(jù)氧化鈉與二氧化硅之比和結(jié)晶水的分子數(shù)分為：①原硅酸鈉（Na4SiO4）一水原硅酸鈉(Na3HSiO4·1H2O)二水原硅酸鈉(Na3HSiO4·2H2O)五水原硅酸鈉(Na3HSiO4·5H2O)②偏硅酸鈉（Na2SiO3）一水偏硅酸鈉(Na2HSiO3·1H2O)五水偏硅酸鈉(Na2HSiO35·H2O)六水偏硅酸鈉(Na2HSiO3·6H2O)八水偏硅酸鈉(Na2HSiO3·8H2O)九水偏硅酸鈉(Na2HSiO3·9H2O)③二硅酸鈉(Na2Si2O5)

④四硅酸鈉水合物(Na6Si13O29·11H2O)

⑤焦磷酸鈉(Na6Si2O7)存在問(wèn)題：①鈉水玻璃中的硅酸鹽究竟以哪些化合物的形態(tài)存在于水溶液中還不太清楚？②盡管將偏硅酸鈉寫成Na2

SiO3,但簡(jiǎn)單的偏硅酸離子（SiO32-）并不存在。偏硅酸鈉的結(jié)構(gòu)實(shí)際為Na2(H2SiO4)和Na(H3SiO4)，因此水溶液中的負(fù)離子只有H3SiO4-和H2SiO42-特性：強(qiáng)堿性，PH=11～13直接影響它的化學(xué)和物理性質(zhì)的重要參數(shù)：模數(shù)，密度，含固量，粘度。㈠模數(shù)1、M=nSiO2/nNa2O=1.033wSiO2/wNa2O2、模數(shù)的意義M大小僅表示鈉水玻璃中二氧化硅和氧化鈉的物質(zhì)的量比。并不表示鈉水玻璃中硅酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；模數(shù)高的鈉水玻璃，其硅酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不一定高。3、常用M大小—2～3.34、改變M大小的化學(xué)方法1）降低M—加入適量NaOH，即提高氧化鈉的含量。2）提高M(jìn)—加入HCl、NH4Cl,即中和部分氧化鈉。㈡鈉水玻璃密度、含固量和粘度1、密度ρ和含固量S1）密度ρ取決于鈉水玻璃中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，而不是它的模數(shù)。常用ρ=1.32～1.68g/cm3或波美度35～54的鈉水玻璃。2）水分和含固量的測(cè)定將已知重量的鈉水玻璃同煅燒硫酸鈣或干凈石英砂混合，再將混合物在104℃左右烘至恒重，計(jì)算水分。ωH2O=[(W+G-W’’-G’’)/W]××100%式中中：：W——混混合合物物中中鈉鈉水水玻玻璃璃的的質(zhì)質(zhì)量量；；G——混混合合物物中中顆顆粒粒材材料料的的質(zhì)質(zhì)量量；；G’’——單單獨(dú)獨(dú)將將同同樣樣顆顆粒粒材材料料烘烘干干后后損損失失的的質(zhì)質(zhì)量量；；W’’——混混合合物物烘烘至至恒恒重重的的質(zhì)質(zhì)量量；；含固固量量S=100-ωH2O2、、粘粘度度:隨隨鈉鈉水水玻玻璃璃的的水水分分、、密密度度和和模模數(shù)數(shù)而而定定。。1））水水分分一一定定，，模模數(shù)數(shù)↑↑，，粘粘度度↑↑——P132表2-2-12））模模數(shù)數(shù)一一定定，，水水分分↑↑，，ρρ↓↓，，粘粘度度↓↓——P132表2-2-23、、硬硬化化方方式式與與鈉鈉水水玻玻璃璃模模數(shù)數(shù)、、密密度度的的關(guān)關(guān)系系—P132表2-2-3二、、鈉鈉水水玻玻璃璃砂砂的的硬硬化化機(jī)機(jī)理理1、、硅硅酸酸鈉鈉水水溶溶液液體體系系≡Si-O-Na++H2O≒≡Si-O-H+Na++OH-2、、水水解解平平衡衡方方向向及及水水解解度度——P133式（（2-2-9，，2-2-10)縮聚聚≡Si-O-H+H-O-Si≡≒≡Si-O-Si≡+H2O解聚聚或≡Si-O-+H-O-Si≡≒≡Si-O-Si≡+OH-水解解產(chǎn)產(chǎn)生生的的硅硅酸酸不不穩(wěn)穩(wěn)定定可可以以縮縮聚聚為為多多硅硅酸酸，，硅硅氧氧烷烷鏈鏈沿沿線線性性方方向向生生長(zhǎng)長(zhǎng)形形成成高高聚聚物物。。進(jìn)進(jìn)一一步步形形成成凝凝膠膠導(dǎo)導(dǎo)致致硬硬化化。。目前前，，鑄鑄造造生生產(chǎn)產(chǎn)中中常常用用的的一一些些硬硬化化方方法法，，都都是是基基于于加加入入能能直直接接或或間間接接影影響響上上述述反反應(yīng)應(yīng)平平衡衡點(diǎn)點(diǎn)的的氣氣態(tài)態(tài)、、液液態(tài)態(tài)或或粉粉狀狀硬硬化化劑劑，，以以與與氫氫氧氧根根離離子子作作用用，，并并降降低低PH值值，，或或靠靠失失水水，，或或靠靠上上述述二二者者的的復(fù)復(fù)合合作作用用來(lái)來(lái)達(dá)達(dá)到到硬硬化化。。㈠失失水水發(fā)發(fā)生生由由液液態(tài)態(tài)向向固固態(tài)態(tài)的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變1、去除除鈉水玻玻璃中水水分的方方法：烘烘、吹熱熱空氣或或干燥的的壓縮空空氣，真真空脫水水，微波波照射以以及加入入產(chǎn)生放放熱反應(yīng)應(yīng)的化合合物等，，都可使使鈉水玻玻璃硬化化。2、P133圖2-2-2為為氧化鈉、、二氧化化硅和水水三元系系統(tǒng)的常常溫狀態(tài)態(tài)圖。鑄鑄造用區(qū)區(qū)域陰影影部分——M=2.0～3.3，，ρ=1.2～1.7g/cm33、失水水機(jī)理解解釋鈉水玻璃璃中的硅硅酸鈉溶溶于水，，產(chǎn)生溶溶劑化作作用，使使其周圍圍形成水水化膜，，水化膜膜將硅酸酸鈉質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)隔離，，使鈉水水玻璃呈呈穩(wěn)定狀狀態(tài)，鈉鈉水玻璃璃的粘結(jié)結(jié)性能和和強(qiáng)度的的增長(zhǎng)，，源于水水分降低低，水化化膜被破破壞，致致使其粘粘度迅速速增加所所致，其其最高強(qiáng)強(qiáng)度，在在變?yōu)槊撁撍后w體區(qū)域內(nèi)內(nèi)就可以以得到。。產(chǎn)生主主要是無(wú)無(wú)水玻璃璃狀多聚聚硅酸鈉鈉。㈡化學(xué)反反應(yīng)、形形成新的的產(chǎn)物1、鈉水水玻璃的的穩(wěn)定性性鈉水玻璃璃在PH＞10以以上很穩(wěn)定;PH＜10穩(wěn)定性下下降。2、PH值對(duì)鈉鈉水玻璃璃膠凝時(shí)時(shí)間的影影響曲線線—P134圖2-2-3呈呈N字形PH在6.8～9.1之之間，膠膠凝速度度最快；；PH在3.2～3.9和10以上，，膠凝速速度最慢慢，鈉水水玻璃最最穩(wěn)定。。膠凝時(shí)間間的測(cè)定定方法：：用50ml鈉鈉水玻璃璃置于250ml涂蠟蠟燒杯內(nèi)內(nèi)，恒速速攪拌，，用滴定定管加入入50ml酸液液。膠凝時(shí)間間：從兩兩種液體體開始混混合完畢畢到所形形成的溶溶膠失去去流動(dòng)性性為止所所經(jīng)歷的的時(shí)間。。3、硅酸酸在溶液液內(nèi)的聚聚合作用用機(jī)制(尚無(wú)定定論）1）戴戴安邦觀觀點(diǎn)（兩兩種不同同機(jī)制））以原硅酸酸鈉為例例，硅酸酸離子的的逐步酸酸化過(guò)程程：H+H+H+H2SiO42-→H3SiO4-→H4SiO4→H5SiO4+①在堿性、、中性和和微酸性性溶液中中的縮聚聚作用；；H4SiO4+H3SiO4-→(HO)3Si—O—Si(HO)3+OH-②在濃酸溶溶液內(nèi)的的聚合作作用；主要是中中性分子子與一價(jià)價(jià)陽(yáng)離子子的聚合合作用，，在溶液液PH=1.5～4.5之之間，兩兩種作用用同時(shí)并并進(jìn)。2）水解解單聚物物化合觀觀點(diǎn)在H+作用下，，鈉水玻玻璃水解解成中性性硅酸分分子，它它是單聚聚物，不不穩(wěn)定。。會(huì)與另另一單聚聚物化合合成二硅硅酸，二二硅酸又又與另一一單聚物物反應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生三硅硅酸，如如此下去去形成高高聚物。。3）混雜雜觀點(diǎn)上述幾種種縮聚反反應(yīng)均存存在。4、硅酸酸凝膠中中水分的的保持極極其與強(qiáng)強(qiáng)度的關(guān)關(guān)系硅酸凝膠膠帶有6個(gè)分子子水時(shí)具具有最大大強(qiáng)度。。無(wú)水硅硅膠較脆脆，強(qiáng)度度很低。。5、鈉水水玻璃砂砂的CO2硬化機(jī)制制砂粒表面面有很薄薄的水玻玻璃膜（（3.8um）），如吹吹CO2硬化，CO2是一種脫脫水能力力相當(dāng)強(qiáng)強(qiáng)的氣體體，從砂砂粒周圍圍流過(guò)，，CO2與粘結(jié)劑劑接觸面面積大，，使鈉水水玻璃部部分失水水，同時(shí)時(shí)CO2與鈉水玻玻璃中的的水作用用形成碳碳酸：CO2+H2O→2H++CO32-從而使表表層鈉水水玻璃的的PH值值不斷降降低，并并達(dá)到迅迅速硬化化。CO2硬化既有有鈉水玻玻璃的物物理脫水水作用，，也有化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)，二種種機(jī)理難難以截然然分開。。鈉水玻璃璃膜：①膜由兩兩層組成成表層Ⅰ:主要成成分是硅硅酸膠體體以及碳碳酸鈉、、碳酸氫氫鈉結(jié)晶晶。里層Ⅱ:主要成成分硅酸酸鈉膠體體。②兩層的的相對(duì)厚厚度取決于鈉鈉水玻璃璃的化學(xué)學(xué)反應(yīng)程程度，受受硬化工工藝，鈉鈉水玻璃璃模數(shù)等等因素的的影響。。6、各種種硬化方方法所得得鈉水玻玻璃砂的的強(qiáng)度—P136表2-2-42-2-2二二氧化碳碳-鈉水水玻璃砂砂及砂型型（芯））的制造造工藝一、芯（（型）砂砂及芯盒盒（模樣樣）1、二氧氧化碳——鈉水玻玻璃砂組組成2、鈉水水玻璃砂砂的混制制（可使使用各種種混砂機(jī)機(jī)，放有有蓋的容容器中或或覆以濕濕的麻袋袋）3、造型型模樣要要求（起起模難，，拔模斜斜度大，，木模采采用活塊塊，氣化化模，組組芯造型型，易粘粘模砂中中加重油油，）二、制芯芯（型））及吹二二氧化碳碳硬化1、制芯芯緊實(shí)方方法—手手工、微微震、吹吹射2、吹二二氧化碳碳方法——據(jù)型（（芯）的的大小和和形狀選選擇吹二氧化碳方法插管法脈沖吹氣法真空二氧化碳硬化法模樣通氣法蓋罩法3、吹二二氧化碳碳時(shí)鈉水水玻璃的的溫度20～30℃為宜。。常用促促硬劑劑：酸酸性鹽鹽如硫硫酸亞亞鐵。。硫酸亞亞鐵可可發(fā)生生水解解，增增加[H+]濃度度，使使鈉水水玻璃璃不穩(wěn)穩(wěn)定，，再吹吹二氧氧化碳碳，就就可以以很快快強(qiáng)化化。4、吹吹氣流流速和和吹氣氣時(shí)間間的影影響1)流流速2)時(shí)時(shí)間對(duì)即用用型芯芯—高高V流，長(zhǎng)ττ吹長(zhǎng)達(dá)一一星期期內(nèi)使使用——低V流，短ττ吹3）吹吹氣壓壓力——0.15～0.2MPa。。4）據(jù)據(jù)砂箱箱面積積定吹吹氣時(shí)時(shí)間一般10秒秒～幾分鐘鐘。P140表2-2-55）計(jì)計(jì)算法法確定定Q氣（吹氣氣量））①按件件重：：1t鑄件件用二二氧化化碳量量，Q氣=10～12kg②按水水玻璃璃量：：QCO2=1/9W水玻璃璃重（理論論）QCO2=1/2W水玻璃璃重（實(shí)際際）QCO2=2%鈉水水玻璃璃砂重重（實(shí)際際）③據(jù)QCO2確定ττ吹5、二二氧化化碳節(jié)節(jié)約標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)（QCO2：W水玻璃璃重）＜0.75最最好0.75～1.0良良好＞1.0不不好6、二二氧化化碳的的硬化化深度度一般可可達(dá)20～30mm以以上。。2-2-3自自硬鈉鈉水玻玻璃砂芯（（型））是由由砂內(nèi)內(nèi)硬化化劑致致硬的的。由原砂砂、鈉鈉水玻玻璃；；粉狀狀或液液態(tài)有有機(jī)酯酯硬化化劑，，以及及為改改善砂砂芯（（型））的保保持性性、出出砂性性、減減少鑄鑄件缺缺陷、、提高高件表表面質(zhì)質(zhì)量的的附加加物所所組成成。一、粉粉狀硬硬化劑劑的自自硬砂砂要求：：具有有潛伏伏性，，能延延緩鈉鈉水玻玻璃的的膠凝凝反應(yīng)應(yīng)。1、硅硅鐵粉粉—75Si-Fe,140目，，加入入1～2%1）自自硬反反應(yīng)是是基于于硅與與氧的的親和和力很很強(qiáng)，，硅-鐵中中的硅硅與鈉鈉水玻玻璃水水解的的氫氧氧化鈉鈉和水水反應(yīng)應(yīng)。2）粘粘結(jié)形形成機(jī)機(jī)制由于脫脫水以以及二二氧化化硅與與氧化化鈉的的摩爾爾比即即M變變化引引起的的粘度度改變變。3）負(fù)負(fù)作用用—目目前較較少用用鐵-硅粉粉。氫氣易易爆炸炸，加加入高高錳酸酸鉀之之類的的氯化化劑可可使氫氫氣濃濃度降降低。。2、含含硅酸酸二鈣鈣的粉粉末及及硅酸酸鹽水水泥廣泛采采用。。由于于赤泥泥、鉻鉻鐵渣渣、堿堿性電電爐爐爐渣、、熔煉煉氧化化鎂鋁鋁的還還原渣渣等殘殘?jiān)蚧驈U料料中存存在大大量的的硅酸酸二鈣鈣，實(shí)實(shí)際生生產(chǎn)中中廣泛泛用作作鈉水水玻璃璃硬化化劑。。1）赤赤泥：：鋁釩釩土提提取氧氧化鋁鋁后的的殘?jiān)?，?jīng)經(jīng)過(guò)水水洗去去堿，，在800～850℃焙燒和和磨細(xì)細(xì)而成成的粉粉末，，因含含氧化化鐵而而呈紅紅色而而得名名。主要成成分：：氧化化鈣——50～60%二氧化化硅——20～30%熔點(diǎn)：：1200～1250℃體積密密度：：0.47～0.58g/cm3粒度：：95%通通過(guò)140目篩篩。2）硅硅酸二二鈣的的硬化化機(jī)理理①水化化脫水水說(shuō)認(rèn)為硅硅酸二二鈣是是一種種水溶溶性物物質(zhì)，，具有有良好好的水水化性性質(zhì)，，水化化時(shí)放放出水水化熱熱并吸吸出Ga2+，促使使水玻玻璃水水解和和硅酸酸膠體體脫水水而凝凝膠化化。②硅酸酸凝膠膠說(shuō)在硬化化過(guò)程程中，，硅酸酸二鈣鈣與鈉鈉水玻玻璃反反應(yīng)生生成含含鈣和和鈉的的含水水硅酸酸鹽，，而使使型砂砂獲得得一定定強(qiáng)度度。③水解解生成成氫氧氧化鈣鈣說(shuō)硅酸二二鈣水水解生生成氫氫氧化化鈣與與鈉水水玻璃璃反應(yīng)應(yīng)生成成硅酸酸鈣和和硅酸酸膠體體，然然后變變成凝凝膠體體，再再變成成凝膠膠使型型砂硬硬化。。較公認(rèn)的說(shuō)說(shuō)法：赤泥顆粒細(xì)細(xì)，表面積積大，具有有吸水特性性，造成鈉鈉水玻璃脫脫水，粘度度增加，產(chǎn)產(chǎn)生粘結(jié)。。另外，由由氧化鈣和和氧化硅組組成硅酸二二鈣加入到到由氧化鈉鈉和氧化硅硅組成的鈉鈉水玻璃中中，充分混混合有可能能反應(yīng)成為為類似軟玻玻璃的組分分。新的產(chǎn)產(chǎn)物和任何何未反應(yīng)的的鈉水玻璃璃一樣，也也能在這一一過(guò)程中變變得高度粘粘稠并產(chǎn)生生粘結(jié)力。。3）赤泥等等加入量①赤泥占砂砂質(zhì)量的3～6%②水玻璃加加入量為砂砂質(zhì)量的5.5～8%③水量（型型砂總含量量）為4～6%4）型砂的的混制首先：（原原砂+硬化化劑+其它它粉狀物））在混砂機(jī)機(jī)中干態(tài)混混勻其次：[（（原砂+硬硬化劑+其其它粉狀物物）+鈉水水玻璃]濕濕混勻勻5）制芯（（型）填砂后隔40～180分鐘鐘就可脫模模。24小時(shí)后后，抗壓強(qiáng)強(qiáng)度達(dá)0.6MPa以上。原砂：30/50～40/706）粉狀硬硬化劑自硬硬砂的優(yōu)缺缺點(diǎn)簡(jiǎn)單、方便便，但不易易混勻，活活性不穩(wěn)定定，受爐渣渣成分、粒粒度、貯存存期間吸水水等因素的的影響，粘粘結(jié)劑的粘粘結(jié)強(qiáng)度得得不到充分分發(fā)揮。二、液態(tài)有有機(jī)酯硬化化劑自硬砂砂1、液態(tài)硬硬化劑——P142表2-2-6。2、硬化機(jī)機(jī)理:類似似于二氧化化碳硬化法法,也基于于消耗羥基基陰離子。。3、酯硬化化特點(diǎn):混合均勻，，型、芯所所有部分以以相同速度度建立強(qiáng)度度,改善出砂性性。減少鈉水玻玻璃用量，，存放性好好。4、酯的水水解（在硬硬化時(shí)）酯在堿性鈉鈉水玻璃中中水解，產(chǎn)產(chǎn)生醇和酸酸。0H-RCOOR’+H2O→RCOOH+R’OHRCOOH→RCOO-+H+氫離子與氫氫氧根離子子結(jié)合，醋醋酸根與鈉鈉離子結(jié)合合，均有利利于酯的進(jìn)進(jìn)一步水解解，并促使使生成大的的凝聚的硅硅酸分子，，由溶膠變變成凝膠，，使水玻璃璃砂的強(qiáng)度度增加。也有人認(rèn)為為后期生成成的醋酸鈉鈉凝結(jié)成晶晶體，最后后形成高強(qiáng)強(qiáng)度的整體體凝膠。5、使用對(duì)對(duì)象：?jiǎn)渭?，成批生生產(chǎn)鋼鐵及及其它合金金鑄件。小的型、芯芯：?jiǎn)我灰簧按蟆⒅行蜕吧靶停好嫔吧?、典型配配方(質(zhì)量量分?jǐn)?shù)）：：石英砂：95.6～97%鈉水玻璃：：3～4.4%有機(jī)酯為鈉鈉水玻璃質(zhì)質(zhì)量的8～12.5%要求：鈉水水玻璃M=2.3～2.87、酯的加加入量：酯酯一定，M增大，反反應(yīng)加快酯%<8%，鈉水玻玻璃砂硬化化不足。酯%>15%，不會(huì)會(huì)加快硬化化時(shí)間，反反而有可能能降低σ拉。成本提高高。8、存放性性—比二氧氧化碳硬化化好，受制制芯（型））工藝過(guò)程程的影響。。2-2-4鈉水水玻璃砂存存在的問(wèn)題題及其解決決途徑一、出砂性性差鈉水玻璃砂砂的主要缺缺點(diǎn)：潰散散性差，出出砂困難，，從而限制制了它在鑄鑄造上獲得得更廣泛的的應(yīng)用。圖2-2-9CO2鈉水玻璃砂砂的加熱溫溫度與殘留留強(qiáng)度關(guān)系系重點(diǎn)：1.殘強(qiáng)的的兩個(gè)峰值值一個(gè)谷值值產(chǎn)生的原原因?2.高溫強(qiáng)強(qiáng)度峰值在在400℃，與殘強(qiáng)不不同步，而而且在400℃以前幾乎所所有溫度下下的高溫強(qiáng)強(qiáng)度都大于于相應(yīng)模數(shù)數(shù)鈉水玻璃璃砂的殘強(qiáng)強(qiáng)？3.為什么么400～600℃，σ殘，σ高溫都顯著降低低？4.為什么么800℃左右σ殘出現(xiàn)第二峰峰值，σ高溫達(dá)最低到零零？5.800℃～1000℃，σ殘下降？大于于1200℃，σ殘上升？6.模數(shù)與與σ殘、σ高溫的關(guān)系？7.改善鈉鈉水玻璃出出砂性的途途徑及措施施？1)在鈉水水玻璃砂中中加入附加加物a、有機(jī)附附加物—糖糖類、樹脂脂類、油類類、纖維素素類。b、無(wú)機(jī)附附加物—二二價(jià)或三價(jià)價(jià)的金屬氧氧化物c、復(fù)合附附加物—無(wú)無(wú)機(jī)+有機(jī)機(jī)2)減少鈉水玻玻璃用量3)降低易易熔融物質(zhì)質(zhì)的含量二、鑄鐵件件粘砂1、常嚴(yán)重重粘砂：限限制了鈉水水玻璃砂在在鑄鐵件上上的應(yīng)用。。2、中小鑄鑄鋼：細(xì)粒粒砂，二氧氧化硅含量量高的石英英砂，提高高緊實(shí)率，，通常可獲獲得表面光光潔的鑄件件。3、重大鑄鑄鋼件：粘粘砂較嚴(yán)重重。4、粘砂形形式：機(jī)械械與化學(xué)并并存。5、粘砂機(jī)機(jī)制：氧化化鈉、二氧氧化硅等與與液態(tài)金屬屬在澆注時(shí)時(shí)產(chǎn)生的鐵鐵的氧化物物，形成低低熔點(diǎn)的硅硅酸鹽。（1）硅酸酸鹽結(jié)構(gòu)玻璃體—與與鑄件表面面的結(jié)合力力小，易清清除。結(jié)晶體—結(jié)結(jié)合牢固，，產(chǎn)生粘砂砂。（2）鑄鋼鋼T澆高，鋼水易易氧化，粘粘砂層中氧氧化鐵，氧氧化錳含量量高，粘砂砂層易于清清除。（3）鑄鐵鐵T澆低，鐵、錳錳不易氧化化，粘砂層層不易清除除。（4）厚大大鋼件熱作用時(shí)間間長(zhǎng)且強(qiáng)烈烈，鈉水玻玻璃嚴(yán)重?zé)裏Y(jié)，型表表面孔多，，鋼水侵入入造成嚴(yán)重重粘砂。6、防止措措施（1）刷涂涂料：最好好刷醇基涂涂料。（2）加煤煤粉（3～6%）。（3）加有有填料效能能的高嶺土土或粘土（（2%）。。三、型、芯芯表面粉化化（白霜））吹二氧化碳碳硬化后，，放一段時(shí)時(shí)間，有時(shí)時(shí)在型、芯芯表面會(huì)出出現(xiàn)象白霜霜一樣的物物質(zhì)，嚴(yán)重重降低該處處表面強(qiáng)度度，澆注時(shí)時(shí)易產(chǎn)生沖沖砂缺陷。。成分：碳酸酸氫鈉原因：鈉水水玻璃砂中中含水分或或二氧化碳碳過(guò)多而引引起的。NaCO3+H2O→NaHCO3+NaOHNaO+CO2+H2O→2NaHCO3碳酸氫鈉易易隨水分向向外遷移，，使型、芯芯表面出現(xiàn)現(xiàn)類似霜的的粉狀物。。防止措施：：控制水分分，吹二氧氧化碳時(shí)間間不宜過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)，型芯不不要久放，，加占砂重重1%、ρρ=1.3g/cm3的糖漿。四、砂芯抗吸吸濕差原因：在潮濕環(huán)境中中，由于鈉水水玻璃重新發(fā)發(fā)生水合作用用。鈉水玻璃粘結(jié)結(jié)劑基體中的的鈉離子與氫氫氧離子吸收收水分并侵蝕蝕基體，最后后使硅氧鍵斷斷裂重新溶解解，致使鈉水水玻璃砂粘結(jié)結(jié)強(qiáng)度猛降。。解決措施：（1）加入無(wú)無(wú)機(jī)附加物在鈉水玻璃中中加入：鉀水水玻璃、碳酸酸鋰、碳酸鈣鈣、碳酸鋅。。減少游離的的鈉離子，改改善鈉水玻璃璃粘結(jié)劑的抗抗吸濕性。（2）加起表表面活性劑作作用的有機(jī)物物粘結(jié)劑硬化時(shí)時(shí)，鈉水玻璃璃凝膠內(nèi)親水水的鈉離子和和氫氧離子或或?yàn)橛袡C(jī)憎水水基取代，或或相互結(jié)合，，外露的為有有機(jī)憎水基，，從而改善吸吸濕性。五、其它1、發(fā)起量大大—粘結(jié)劑本本身的蒸氣,要注意排氣氣。2、舊砂再生生和回用困難難舊砂再生的困困難—在于難難以去掉包覆覆在砂粒表面面的鈉水化合合物，這就增增加了砂中氧氧化鈉的含量量，降低其耐耐火度，同時(shí)時(shí)引起殘留強(qiáng)強(qiáng)度增加，惡惡化出砂性。。再生方法：再生方法干摩擦法超聲波處理法熱法+機(jī)械法化學(xué)法濕法①干摩擦法：：難以清除砂砂中堿分。②濕法：效果果較好，但增增加砂子的烘烘干工序。廢廢水的循環(huán)使使用也還存在在問(wèn)題，同時(shí)時(shí)也不能去掉掉砂粒表面的的鈉水玻璃膜膜。③化學(xué)法：熱熱水、酸化水水或者堿溶液液增加對(duì)鈉水水玻璃膜的溶溶解。④超聲波處理理法：用超聲聲波對(duì)砂漿（（含水40%面砂重）處處理，有學(xué)者者認(rèn)為可得到到近似新砂的的再生砂。去去掉舊砂表面面的鈉水玻璃璃膜；消除砂砂粒不平和凸凸起部分，圓圓整砂粒。最佳時(shí)間：20～30分鐘，過(guò)過(guò)長(zhǎng)破壞砂粒粒。⑤最有發(fā)展前前途的方法之之一：熱法+機(jī)械法。加加熱使膜脆化化，再用機(jī)械械搓擦破碎，，最后用抽風(fēng)風(fēng)方法將粉塵塵徹底去除。。3、熱膨脹問(wèn)問(wèn)題加熱溫度及時(shí)時(shí)間對(duì)鈉水玻玻璃砂熱膨脹脹的影響曲線線:0～250℃—脫水收縮250～800℃—膨脹增大800～1000℃—鈉水玻璃熔熔融，收縮1000℃—膨脹增大。。鈉水玻璃可改改變二氧化硅晶型型轉(zhuǎn)變：例：方石英不不是在1470℃迅速形成，而而是1018℃迅速形成。這些突變易引引起：型、芯芯開裂和砂粒粒裂開，導(dǎo)致致鑄件粘砂或或鑄件表面粗粗糙。防止措施：加加入4%高齡齡土粘土形式式的鋁(氧））土，可使上上述晶型轉(zhuǎn)化化降至最低限限度，甚至不不發(fā)生。2-2-5鈉鈉水玻璃璃—石灰石砂砂1、優(yōu)點(diǎn)出砂性好，無(wú)無(wú)硅肺病；可可就地取材。。2、缺點(diǎn)及防防止措施缺點(diǎn)

易粉化易產(chǎn)生“縮沉”、“蚯裂”舊砂再生較困難耐高溫和沖刷性差發(fā)氣量大型砂保存性差防止措施：①提高緊實(shí)度度；②涂料；③砂中摻附加加物—碳素材材料防氧化亞亞鐵生成數(shù)量量；④插釘—在型型壁立面中下下部。設(shè)計(jì)鑄造工藝藝時(shí)應(yīng)注意做做到：（8條條)1）澆道盡量量采用耐火磚磚材料；2）內(nèi)澆道盡盡量分散，并并盡量才用底底注法；3）控制面砂砂厚度，一般般偏薄，多為為50～100mm；；4）注意排氣氣。多排氣道道，以減少排排氣阻力；確確保背砂透氣氣性；在砂芯芯中填充爐渣渣塊等干、散散塊料，并注注意砂芯排氣氣道與外型排排氣道相互連連通。5）在鋼水流流盡頭或鋼水水交匯處，設(shè)設(shè)置集渣槽或或冒口。6）控制縮尺尺。對(duì)鑄鋼件件，模型縮尺尺比使用石英英砂時(shí)大0.5～1.0%，通通常為0.8～2.5%；鑄鑄孔為3.5～4.0%。這這是由于石灰灰石分解，體體積收縮，燒燒結(jié)層容讓性性好，致使鑄鑄件收縮阻力力小造成的。。7）反“縮沉沉”設(shè)計(jì)。對(duì)對(duì)厚壁鑄鋼件件或鑄件的厚厚壁部位。8）鋼水加鋁鋁脫氧和采取取低溫澆注。。4、芯、型砂砂配方及性能能特點(diǎn)1）不用粘土土用二氧化碳碳硬化：鈉水玻璃：（（M=2.2～2.6，ρ=1.48～1.5g/cm3）6～7%砂粒度：20/40(60Q)和40/70(30Q)各各46.5～47%水分：適量。。4.5～5.5%濕壓強(qiáng)度：＜0.01MPa濕透氣性：≥5002）加粘土：：鈉水玻璃：7～8%粘土（過(guò)200目）：2～3%→5.5～6%水分：粘土少少時(shí)：3.4～4.2%粘土多時(shí)：6.0～7.0%濕壓強(qiáng)度：σ=0.015～0.03MPa3）夏天：加加（0.1～0.5%的工工業(yè)用碳酸鈉鈉作緩凝劑。。4）背砂：：用回用砂，，只加適量粘粘土和水。5、造型制芯芯過(guò)程應(yīng)遵守守的五字原則則:1）“硬”2）“光”3）“通”4）“干”5）“凈”6、應(yīng)用局限限薄壁鑄件和不不太厚實(shí)鑄件件以及具有一一定深度的鑄鑄孔較合適。。2-2-6水水泥及水泥泥砂芯（型））水泥—與水混混合后可以膠膠凝、硬化，，因而可以作作為自硬砂的的粘結(jié)劑。一、硅酸鹽水水泥砂—又名名“波特蘭水水泥”或“普普通水泥砂””1、主要成分分：（硅酸酸鹽水泥）氧化鈣62～69%二氧化硅20～24%三氧化二鋁4～7%三氧化二鐵2～5%2、主要礦物物組成：硅酸三鈣3CaO??SiO2(簡(jiǎn)寫：C3S)37.5～60%硅酸二鈣2CaO??SiO2(簡(jiǎn)寫：C2S)15～37.5%鋁酸三鈣3CaO??Al2O3(簡(jiǎn)寫：C3A)7～15%鐵鋁酸四鈣4CaO??Al2O3?Fe2O3(簡(jiǎn)寫：C4