前面我們介紹了《企業(yè)技術(shù)改造中如何正確選擇自硬砂工藝》，對(duì)水玻璃自硬砂工藝有了一定的了解，本文我們來探討一種新型水玻璃自硬砂工藝的相關(guān)信息。
目前國(guó)內(nèi)外冷凝自硬砂工藝主要分為二大類：無機(jī)類粘結(jié)劑以水玻璃砂工藝為主，有機(jī)類粘結(jié)劑以呋喃和堿性酚醛樹脂砂工藝為主。以上二大類自硬砂在性能上各有特點(diǎn)，也存在問題。特別在鑄鋼、合金鋼件的鑄造時(shí)有明顯工藝上的不足。
制約水玻璃砂發(fā)展的原因主要是：
1、VRH法因是由于設(shè)備投資大及鑄件尺寸受真空室限制;
2、微波烘硬法因鑄型吸濕性強(qiáng)及電微波轉(zhuǎn)化率低;
3、回用砂率綜合性能差。
隨著水玻璃基礎(chǔ)理論研究的不斷進(jìn)展，目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)研究出了一種新型水玻璃和專用酯類固化劑自硬砂工藝，為水玻璃砂的第三次中興產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。
新型水玻璃酯硬砂工藝的應(yīng)用問題
新型水玻璃酯硬砂工藝的優(yōu)點(diǎn)：
對(duì)普通水玻璃自硬砂，呋喃樹脂自硬砂及新型水玻璃自硬砂三種砂型工藝的技術(shù)對(duì)比，如下表：
| 工藝項(xiàng)目 | 普通水玻璃自硬砂 | 呋喃樹脂自硬砂 | 新型水玻璃自硬砂 |
| 鑄件質(zhì)量 | 較好 | 好 | 好 |
| 潰散性 | 差 | 最易 | 易 |
| 硬化性能冬季 | 硬透性較差硬化時(shí)間可調(diào)性差 硬透性好 | 硬化時(shí)間可調(diào) 硬透性好 | 硬化時(shí)間可調(diào) |
| 熱裂傾向 | 中 | 易裂 | 小 |
| 操作環(huán)境 | 無毒 | 無氣味 氣味大 無毒 | 無氣味 |
| 舊砂再生回用率 | ≥60% | ≥90% | ≥85% |
| 工藝配比粘結(jié)劑 | 4% | 1.0%~1.2% | 1.8%~2.5% |
| 固化劑 | 占粘結(jié)劑量12%~15% | 占粘結(jié)劑量50%~60% | 占粘結(jié)劑量15%~20% |
| 材料成本(元/噸型砂) | 288 | 245.04 | 214.3 |
| 材料單價(jià)(元/噸) | 水玻璃：800 固化劑：1700 | 樹脂：12600 固化劑：3400 | 水玻璃：2100 固化劑：1700 |
從表中我們可以了解到，新型水玻璃自硬砂工藝具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、成本低，操作方便，
2、鑄件表面質(zhì)量好，
2、無毒無污染，發(fā)氣量低，
3、熱裂傾向小，
4、舊砂回用率高，
5、特別對(duì)單件小批量、薄壁易裂的合金鋼件，更具有突出的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
輔料的物理性能對(duì)新型水玻璃自硬砂硬化特性的影響
1.原砂
雖然新型水玻璃自硬砂工藝對(duì)原砂的要求相對(duì)樹脂砂的敏感性要小，但必須象對(duì)待樹脂砂一樣，選用優(yōu)質(zhì)原砂。選擇粒形好、粉塵少的原砂是降低水玻璃加入量是關(guān)鍵，因舊砂能再生回用，原砂成本可在再生中扣除。
2.新型水玻璃
新型水玻璃是在普通水玻璃的基礎(chǔ)上通過一系列的化學(xué)和物理改性和電離子架接而成。它具有高強(qiáng)度、低粘度的特性，它比普通水玻璃的強(qiáng)度提高30%左右。
新型水玻璃采用不同的物化改性，硬化性能優(yōu)于普通水玻璃自硬砂，尤其是氣溫較低的冬季，型砂硬透性、硬化速度遠(yuǎn)優(yōu)于普通水玻璃。
新型水玻璃硬化特性
| 牌號(hào) | 粘度(MPa.s) | 密度(g/cm3) | 硬化速度(℃) | 適用溫度(℃) | 型砂抗拉強(qiáng)度(MPa)24h |
| Zcs101 | 150~350 | 1.3~1.6 | 中速 | 35~25 | 0.5~1.2 |
| Zcs102 | 150~350 | 1.3~1.6 | 特速 | -5~-15 | 0.4~1.2 |
| Zcs103 | 150~350 | 1.3~1.6 | 快速 | 5~10 | 0.4~1.2 |
| Zcs104 | 150~350 | 1.3~1.6 | 特慢 | 40~30 | 0.4~1.0 |
| Zcs105 | 150~350 | 1.3~1.6 | 慢速 | 35~25 | 0.4~1.0 |
| Zcs106 | 150~350 | 1 1.3~1.6 | 中速偏慢 | 25~10 | 0.4~1.0 |
新型水玻璃的加入量高，硬化速度快，終強(qiáng)度提高。但型砂中Na離子含量增加，潰散性變差，嚴(yán)重地惡化舊砂的再生回用，因此在使用中不要片面地追求型(芯)砂的強(qiáng)度，只要強(qiáng)度滿足生產(chǎn)工藝的前提下，盡可能降低新型水玻璃的加入量。
3.酯類固化劑
新工藝配有6種牌號(hào)的不同硬化速度的有機(jī)脂專用固化劑ZCG130-135系列，它與新型水玻璃發(fā)生作用，具有反應(yīng)均一，強(qiáng)失水、低失堿的特性，硬透性比普通有機(jī)酯要好，特別在低溫、高濕，硬化性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通酯。酯類固化劑的性能和適用溫度見表。
牌號(hào) | 密度(g/cm3) | 粘度(MPa.s) | 殘酸量(%) | 適用濃度(℃) |
ZCG130 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 特慢≥40 |
ZCG131 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 慢速≥25 |
ZCG132 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 中速-25 |
ZCG133 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 中速偏快-10 |
ZCG134 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 快速-10 |
ZCG135 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 特快≤5 |
水玻璃自硬砂工藝在使用中應(yīng)注意的問題
1.型(芯)砂的可使用時(shí)間。應(yīng)掌握好型(芯)砂的可使用時(shí)間，一般是觀察型(芯)砂開始發(fā)粘，呈粘連狀時(shí)即認(rèn)為超過了可使用，時(shí)間超過可使用時(shí)間的型(芯)砂，流動(dòng)性惡化，充型能力變差，造型(芯)后的強(qiáng)度大大降低，表面穩(wěn)定性差，很容易造成塌箱及沖砂、砂眼等缺陷。所以剛混制好的型(芯)砂要盡快成型，務(wù)必在可使用時(shí)間之內(nèi)完成造型制芯操作。
2.型砂緊實(shí)度
型砂要緊實(shí)，新型水玻璃自硬砂流動(dòng)性很好，容易緊實(shí)，但不能因此而忽視緊實(shí)作業(yè)。砂型緊實(shí)程度對(duì)鑄件表面質(zhì)量有重要影響。
3.起模時(shí)間
要等砂型硬化到適當(dāng)強(qiáng)度后才能起模，砂型強(qiáng)度隨時(shí)間延長(zhǎng)而增大。
4.修型方法
修型方法一般有兩種：一種是砂型整塊斷裂，采用型(芯)粘合劑粘接;另一種是砂型粉碎性，
5.涂料
涂料選擇，因新型水玻璃自硬砂一般不需烘烤，所以最好選用醇基涂料。
水玻璃自硬砂的舊砂再生與回用
1、舊砂循環(huán)再生回用的條件
要使水玻璃舊砂循環(huán)再生回用必須滿足以下三個(gè)必備條件.
第一,每次循環(huán)水玻璃的加入量應(yīng)≤4%，此為工藝必備;
第二，再生設(shè)備的再生效率，即每次循環(huán)使舊砂中Na2O含量減少值≥30%;此為設(shè)備必備;
第三，每次循環(huán)新砂加入量不少于15-20%，此為材料必備。
2.再生砂的性能控制
影響再生砂的使用性能(可使用時(shí)間，再粘結(jié)強(qiáng)度)有砂中水份，殘留Na2O含量及粉塵含量，因此，我們對(duì)再生砂的質(zhì)量控制指標(biāo)為殘留Na2O≤0.8%;粉塵含量(150目以下)≤0.5%;水份≤0.6%;砂溫≤35℃。
3.再生砂的回用
目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)再生砂的造型制芯有兩種工藝，即單一砂制和面背砂制，單一砂制即新砂按一定配比混合使用，這種工藝在造型工藝對(duì)所有砂箱造型及制芯時(shí)一律采用，此工藝易于管理，便造型效果稍差，對(duì)再生砂的質(zhì)量要求較高;面背砂制，即新舊砂單獨(dú)使用，對(duì)造型工藝型腔表面則全用新砂，型腔背面則全用再生砂，制芯工藝則全用新砂，這種工藝使用比較可靠，性能優(yōu)良，對(duì)再生砂質(zhì)量要求不高，但新砂用量大，型砂成本稍高，管理較復(fù)雜。
