第四讲 新工艺的发展与旧砂再生

1新工艺发展与旧砂再生的关系砂型铸造方面的新工艺与自硬砂的发展密切相关。众所周知，自硬砂是用特殊粘结剂代替粘土混制的型（芯）砂。这种特殊粘结剂可以有有机的与无机的两大类，前者以各种合成树脂为主，后者则首推水玻璃。六十年代以来发展的自硬树脂砂，不仅可常温自硬，且清散性好，再生容易。由于是化学硬化，型砂易紧实，生产效率较高。七十年代以来由于树脂砂价格昂贵还有有害气体及环境污染，水玻璃砂又有新的突破，发展出有机酯水玻璃自硬砂和真空吹COZ硬化水玻璃砂两种新工艺。水玻璃加入量可减少20～50％，位散性大有改善…     

水玻璃粘结剂改性技术的现状及发展趋势

结合酯硬化水玻璃砂应用特点,介绍了水玻璃粘结剂改性技术的现状及发展方向.水玻璃粘结剂改性的本质可概括为提高纯净度（降低杂质含量）、减少老化现象（加入抗老化物质）、提高水玻璃砂的强度、溃散性、抗湿性、操作性等.水玻璃的模数是水玻璃砂性能的主要性能控制指标,调整水玻璃的模数是调整水玻璃砂硬化速度和强度的主要手段.普通干法再生砂能实现循环使用的关键技术之一是采用模数为1.6～2.0的超低模数的水玻璃.目前,水玻璃砂的抗湿性问题、干法再生砂循环使用后溃散性快速恶化问题、酯硬化水玻璃砂厚大砂型的硬透性问题等还有待进一步解决,这些问题的深入研究及其实用技术的开发是水玻璃粘结剂改性技术的发展方向.     

PAA（聚丙烯酸）系列水溶性树脂的合成和铸造造型工艺的研究

1.概述有机粘结剂系炭氢化合物,其化学组成与无机粘结剂(如水玻璃)完全不同。高温时,碳氢化合物被破坏,故有机粘结剂可克服CO_2水玻璃砂溃散性性差、清砂困难的缺点。美国在六十年代推出了第一种有机粘结剂—液体酚醛树脂和异氰酸脂,用三乙胺气体硬化。此后,法国、英国、日本等又发明了不少有机粘结剂的气硬工艺,但往往因用SO_2,三乙胺等有毒气     

聚氧化乙烯改性水玻璃粘结剂的研究

确定了聚氧化乙烯改性水玻璃粘结剂的基本组分,测试了有机酯自硬和CO2气硬型砂的常温粘结强度和高温残留强度。研究发现,在水玻璃中加入聚氧化乙烯树脂能改善水玻璃的老化现象,充分发挥其粘结效率;粘结剂加入量相同时,型砂强度是普通水玻璃砂的1.5倍,800～1000℃时,型砂残留强度≤0.5MPa。结果表明,聚氧化乙烯改性水玻璃粘结剂加入量低,型砂工艺性能良好,浇注后出砂容易,有利于旧砂进一步干法回用。     

典型方法和材料对水玻璃的改性效果与机制

研究比较了超声处理、纳米粉末改性、复合材料改性等水玻璃粘结剂改性方法及材料对水玻璃粘结剂的改性效果;分析了水玻璃的改性机制。试验结果表明,超声处理虽然提高了水玻璃砂的常温强度,却也恶化了溃散性;水玻璃经过纳米氧化物粉末改性后,适量纳米氧化物粉末可以在一定程度上改善水玻璃砂的溃散性,但常温强度却不能得到较大幅度的提高,作者开发的复合改性剂,既可提高水玻璃砂的常温强度,又可改善水玻璃砂的溃散性。借助XPS和SEM微观分析的方法,探讨了水玻璃粘结剂改性方法及材料对水玻璃粘结剂的改性机理。     

无机粘结剂的现状与未来

在过去的二十多年里,化学粘结剂型砂在型芯制造中占绝对优势。虽然有机粘结剂的使用特别好,但是在混砂、硬化和存放时会发散出臭气和有毒的蒸汽,浇注和落砂时会产生烟气和分解产物以及成本较高。这就使得人们有兴趣去发展无机粘结剂。最常用的无机粘结剂是以水玻璃和磷酸盐为基的水基材料。它们在混砂、浇注和落砂操作时不会产生苯酚、甲醛等有机蒸汽,但是其缺点是强度较低以及落砂和再生问题,已经阻碍了无机粘结剂的广泛使用。水玻璃粘结剂在1898年作为英国专利。1950年以前还没有在铸造厂广泛的应用。1960年初,研究了许多不用二氧化碳气体来硬化水     

4#复合改性水玻璃粘结剂试验及分析

介绍了４ ＃ 复合改性水玻璃粘结剂的配方及特点;通过试验和分析,确定出取代合脂芯砂的配方和性能; 讨论了代替树脂热芯盒法制芯的可能性及芯砂配方;探讨了该粘结剂的改性机理。     

国内外水玻璃无机粘结剂在铸造生产中的应用及最新发展

水玻璃无机粘结剂是一种无公害的环保型芯砂粘结剂,近年来,从硬化理论和应用实践方面都取得了重大的发展.文中简要地回顾了半个世纪以来国内外水玻璃无机粘结剂在铸造生产应用中的发展历程,着重介绍了它在机车车辆铸件和汽车铸件上的应用及其取得的重大成就.     

VRH造型机

目前,铸造界在造型中为节约资源、降低公害,大多数已使用以呋喃树脂为主的有机系粘结剂。但是,在铸钢和球铁生产中使用这类有机粘结剂,容易引起增碳和球化不良等问题。此外,砂温对铸型的硬化情况影响很大,而砂温的控制又很复杂,因此至今在铸钢、不锈钢铸件以及一般中小铸件的铸造厂中依然使用着硅酸钠(即水玻璃)等无机系粘结剂。但是,过去采用这种CO_2造型法,型砂中须加入5～6％水玻璃,粘结剂用量要比有机系粘结剂用得多,而且型砂的溃散性也较差。日本铸造技术普及协会等研制的VRH(真空置换硬化)法,是把加有2～3％水玻璃的混合砂放在气密室内密闭,用真空泵抽空减压后再充入CO_2     

甘油对铸造水玻璃砂保质期及其性能的影响

水玻璃砂在混制后等待造型时因表面水分散失而导致粘结强度降低,严重时不能使用。用甘油对水玻璃进行改性,测试了改性水玻璃和未改性水玻璃配制砂样的保质期,同时探讨了改性剂对型砂强度、吸湿性及800℃时残留强度的影响。结果表明,用3%的甘油改性的水玻璃作为粘结剂的型砂保质期是未改性水玻璃砂的2倍;在加入0～3%甘油范围内,水玻璃中每加入1%的甘油可提高水玻璃砂干抗拉强度约7%,相应地可以减少水玻璃砂的粘结剂用量,但型砂残留强度并没有因粘结剂含量的减少而明显变化;用甘油改性水玻璃,没有明显改善或恶化水玻璃砂的吸湿性。因此,用甘油对水玻璃砂改性可有效延长其保质期。     

有机膨润土在水玻璃旧砂湿法再生污水处理中的应用研究

湿法再生水玻璃旧砂具有残留粘结剂去除率高、再生砂质量好等优点,但湿法再生中的污水处理、循环利用问题一直没得到较好的解决。本文以湖北鄂州梁子湖地区的膨润土原矿为原料,制备了有机膨润土,将该有机膨润土与聚合氯化铝配合,用于水玻璃旧砂湿法再生的污水处理中,获得了满意的处理效果。论文探讨了污水的pH值、有机膨润土的浓度、有机膨润土和聚合氯化铝的配比等对污水处理效果的影响,通过正交试验,得出了用有机膨润土处理水玻璃旧砂湿法再生污水的较佳工艺参数。     

有机酯自硬水玻璃砂研究与实践

本文就普通水玻璃砂与有机酯自硬水玻璃砂在铸钢件生产中的性能进行了比较，并对有机酯自硬水玻璃砂的工艺配比与性能关系进行了研究，通过实践得出：在粘结剂加入量为3－3．5％，硬化剂加入量为（粘结剂的）12％时，有机酯自硬水玻璃砂的性能对铸钢件生产比较适合。     

冷硬泥芯粘结剂在英国铸造业上的应用

当前英国使用的冷硬粘结剂材料大体分为三类:1、硅酸盐类,2、有机树脂类,3、无机树脂类。它们之中有的是直接与型砂,硬化剂混辗后自行硬化,有的是成型后经通气硬化。水玻璃砂:是使用最古老的冷硬工艺,近百年来中国一直使用这种材料。但英国最近26年开始引进,现已广泛使用。水玻璃的SiO_2/NaO比值在2～3:1之间。用海砂和风积砂。CO_2用量/粘结剂约为1:1。硬化时间低于20秒。型芯保存时间可达数星期。为改善出砂性,改进了一些硅酸盐粘结剂的配方,以丸状形式加入砂中获得较好效果。水玻璃自硬砂:作为硬化剂使用较普遍的有硅酸二钙、硅铁粉和有机酯。前二者的优点     

当前改善水玻璃砂出砂性能的方向

<正> 尽管现在水玻璃已能完全满足铸造工作者对粘结剂就技术、经济和生态学方面提出的要求,但改善水玻璃砂的出砂性问题仍未获解决,这妨碍了水玻璃在铸造上更广泛的使用。从长期积累的经验可以这样认为:改善出砂性最有效的方法是降低水玻璃在型砂中     

水玻璃砂工艺与材料研究的新进展

概述了水玻璃砂工艺与材料研究及应用方面取得的最新进展，笔者认为，采用改性水玻璃粘结剂的酯硬化工艺，可使水玻璃的加入量降为2.0%～3.0%，水玻璃砂的溃散性接近树脂砂；将水玻璃旧砂的回用与湿法再生结合起来，是目前最经济，最理想的选择，可以基本解决水玻璃旧砂再生难的问题。     

新型易溃散改性水玻璃砂的研究

介绍了水玻璃工艺研究取得的最新进展，研制的新型改性水玻璃是一种无机和有机相复合的铸造粘剂，具有常温强度高，残留强度低，抗吸湿性好等优点，生产实际表明，采用新型改性水玻璃粘结剂的酯硬化工艺，可使水玻璃的加入量降为2．5％－3．0％，水玻璃砂的溃散性显著改善。     

有机酯固化水玻璃砂在船用铜质螺旋桨铸件生产中的应用

介绍了有机酯固化水玻璃砂在船用铜质螺旋桨铸造生产中的应用实践;阐述了有机酯水玻璃砂原辅材料的选择原则,再生机理和再生设备的构成;通过与二氧化碳水玻璃砂铸造生产在技术经济指标以及环境保护等方面的比较,指出了有机酯固化水玻璃砂在船用铜质螺旋桨铸造中的应用前景.     

水玻璃改性对水玻璃砂再生循环使用性能的影响

水玻璃改性技术在提高水玻璃砂强度,改善其溃散性的同时,也对水玻璃旧砂经干法再生后循环使用的砂性能产生了影响。试验测试了水玻璃旧砂受热温度对其溃散性的影响,比较了普通水玻璃和改性水玻璃在水玻璃旧砂溃散性上的区别,测试研究了多次循环使用后水玻璃再生砂残留强度的变化,分析了所用改性水玻璃粘结剂对水玻璃旧砂再生回用后的性能产生影响的原因和机制。结果表明,水玻璃改性有利于水玻璃砂的再生循环使用。     

型砂主要粘结剂概述

本文概述铸造型砂应用一些主要粘结剂的发展过程及其化学分子结构和性能。文中提到第一次世界大战后,才广泛采用型芯油作型砂粘结剂。40年代中期开始应用人造脲醛树脂和酚醛树脂作型砂粘结剂。到50年代初期,在欧州发展起来的油一氧自硬砂,使型芯能在芯盒中自硬;同时,出现了水玻璃CO_2砂,到50年代末期,出现了酸固化的呋喃树脂粘结剂,使单件小批量生产车间制芯工艺发生了革命性变化。60年代出现了醇酸异氰酸盐,同时,也出现了无机硬化剂和有机硬化剂的水玻璃自硬砂。70年代开始,发展出酚基尿烷系快速硬化粘结剂,使生产效率大大提高。70年代中期,又重新研究酸固化的酚基树脂,称为新的酚基树脂;同时,也研究出无机磷酸盐和波兰发展出SYNCORE法,近几年来,欧、美又出现SO_2硬化法(即Sapic法)。最后,列举美、英、德三国每年消耗有机粘结剂的吨位数字,我国目前与之相比,还有很大差距,为了节约能源,为了提高铸件质量和劳动生产率,必须从烘模砂中解放出来走向化学自硬砂的道路。型砂粘结剂对铸件的质量和产量有直接的影响。铸件的气孔、粘砂、结疤、热裂和表面质量等,都与所使用的粘结剂有很大关系。研究和改进型砂粘结剂,已成为提高铸件质量和增加产量的重要途径。型砂粘结剂又区分为有机和无机二大系统,一般讲,无机粘结剂多用于制造铸型和简单形状的型芯;有机粘结剂多用于制造复杂形状的型芯,两者之间的主要区别是:无机粘结剂是热稳定性的,受热时状态上没有多少变化或者没有变化;反之,有机粘结剂不管它的成分怎样,浇注时受热分解,产生气体排出遗留碳质在砂粒周围,而且浇注以后,有机粘结剂的溃散速度,完全取决于它的化学成分。在以往三十多年中,由于人类努力创造,出现了许许多多的新型化学粘结剂,使铸造工业面貌发生了根本性的变化,型砂粘结剂之所以得到迅速发展,在许多情况下都是由于为了其他工业研究出来的新粘结剂,然后,将这些粘结剂应用于金属铸件。     

水玻璃砂溃散性的改善及其研究现状

本文概述了国内外近年来在改善水玻璃砂溃散性方面所取得的研究成果及发展现状,详细地介绍了水玻璃砂的有机酯硬化法及VRH-CO_2法。