水玻璃砂和樹脂砂造型制芯工藝分析
一、新型無機粘結劑工藝
我們針對目前鑄鋼件生產用造型制芯工藝的現狀,結合國內生產工藝的需求,經過多年的開發研究,成功地研制出了鑄造用無機粘結劑自硬砂工藝及材料,新工藝是我們在原水玻璃砂工藝的基礎上開發研制出的新一代自硬砂工藝,它采用了我們研制的高強度、低粘度的新型水玻璃和專用酯類固化劑,通過對水玻璃粘結體系進行離子活化處理,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,實現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:粘結劑加入量低(≤2.8%),型砂工藝性能良好,冬季硬透性好,硬化速度通過粘結劑和固化劑種類依生產及環境條件可調(5-40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≥85%,鑄件質量和尺寸精度可與樹脂砂相媲美,型砂熱塑性好,發氣量低,可防止鑄件產生裂紋及氣孔缺陷,在所有自硬砂工藝中生產成本低,環境污染小。
二、新工藝的型砂配制
1、工藝配比:
1)、原砂使用原則:由于型砂在使用和再生過程中會因為鑄件的粘帶和再生除塵而損耗,建議在使用時采用混合砂作業,新砂加入量高潰散水玻璃建議控制在10%左右,一般改性水玻璃控制在15%左右,杜絕單純長時間單一使用舊砂作業?;旌仙白鳂I,適量的新砂補充既能保證用砂量平衡,同時可有效防止舊砂出現性能惡化的現象。
2)、液料配比原則:水玻璃加入量視鑄件的大小、原砂質量及工裝的情況來決定,建議中小件采用2.4—2.7%的加入量(占原砂的重量比),中大件采用2. 6-3. 0%。其中砂箱的強度和箱帶箱擋對加入量影響比較大,砂箱強度好、箱帶密實、箱擋設計合理可降低水玻璃的加入量。尤其是焊接砂箱沒有箱擋、強度不夠的砂箱會出現沉型或壞型的可能。水玻璃的加入量作業時可以根據現場實際情況進行一下微調。固化劑的加
入量通常為水玻璃重量的16-20%,反應速度根據環境溫度和砂溫的實際情況選擇不同型號的固化劑來實現調節,兩種固化劑可以實現快慢酯的混搭。
2、性能要求
型砂強度抗拉超過0. lMPa或者抗壓超過0.4MPa時可進行起模;強度抗拉超過0.3MPa或者抗壓超過lMPa時可進行涂料涂刷和合箱作業。
三、新工藝的舊砂及再生回用
新工藝的粘結劑加入量少(≤2.8%),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,1日砂易破碎成單個砂粒,這為舊砂再生創造了條件,型(芯)砂澆注受熱后,1日砂表面的殘留膜脆性較大,并且成不連續狀態,易于通過機械再生除去,同時通過工藝材料配套機械再生處理保證回用砂的綜合性能??朔蜏p輕舊砂殘留粘結劑膜對回用砂性能(可使用時間、工藝強度等)的影響。
1.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
◆干法再生回用
舊砂一砂塊破碎磁選一機械干法再生(2-3級硬)一風選一砂溫調節
◆干熱聯合冉生回用
舊砂一砂塊破碎磁選一低溫加熱(出砂口砂溫180--200℃)一機械干法再生(1-2級硬再生)一風選一砂溫調節
2.再生砂質量控制指標
四、新工藝的綜合社會效益
采用無機粘結劑工藝及材料,可以降低C02水玻璃砂工藝和呋喃樹脂砂工藝造成的廢品,提高鑄件的質量,減少水玻璃堿性廢棄砂對生態環境的污染,節約廢棄砂的運輸,占地等費用,節約優質硅砂資源,具有深遠的社會經濟效益。