配制水玻璃型砂综述

　　水玻璃是无机粘结剂，来源广，价格实惠公道，无毒、无刺激性气味，是目前对生态环境污染最小的铸造粘结剂之一。

　　水玻璃砂的成本低，污染少，特别是其高温韧性对减少薄壁铸钢裂纹缺陷十分有利，使水玻璃砂在铸钢件生产中应用较为普遍。

　　我国70%以上铸钢件是采用CO2硬化水玻璃砂工艺生产的。特别是大型和特大型铸钢生产，有机酯水玻璃砂有着较好的应用前景。

　　目前新型酯硬化工艺和CO2复合硬化工艺的成功应用，使型砂中水玻璃加入量降低到2.5%～3.5%，从而使水玻璃砂的溃散性得到明显改善。

　　CO2水玻璃砂工艺是目前国内铸钢车间大范围的应用的造型、制芯工艺，该工艺型、芯硬化快，生产效率高，原材料成本低，无毒、无气味。

　　CO2水玻璃砂的主要缺点是水玻璃加入量高达6％～8％，型、芯溃散性差，铸件清理劳动强度大，条件恶劣，旧砂不能干法再生，每吨铸件耗新砂1.5～3.0吨。

　　废砂作为固体废弃物大量排放。对生态环境有不良影响，该工艺正在被酯固化水玻璃自硬砂和酯固化碱性酚醛树脂自硬砂逐步取代。

　　（1）SiO2含量高。铸钢件用砂要求w（SiO2)＞97%，铸铁件及非铁合金铸件要求w（SiO2)＞90%。

　　（3）硅砂粒度30/50、40／70或50／100，粒度分布大多分布在在相邻3个筛号上。

　　（7）硅砂须用水擦洗过，如有特别的条件，可将硅砂酸洗，或进行高温活化处理(900℃焙烧），以减小硅砂的高温膨胀量。

　　（1）水玻璃模数是调节水玻璃砂硬化速度的一个重要参数，应视环境和温度和砂型（芯）大小的影响因素。

　　CO2气体和水玻璃粘结剂的化学反应是中和反应，环境和温度越高反应越剧烈。夏季的环境和温度高达30℃以上，应采用的模数为2.0～2.3；冬季环境和温度很低（＜10℃)，应采用高模数2.7～3.2；春秋季环境和温度在10～20℃，应采用模数2.4～2.6。

　　但水玻璃砂具有较强的吸湿性，环境湿度大时。其反应速度会降低。因此我国南方梅雨季节，应适当加大模数。

　　（2）一般小砂型（芯）为加速硬化可采用高模数2.7～3.2；中等砂型（芯）可采用中等模数2.3～2.6；大砂型（芯）生产周期长应采用较低模数2.0～2.2。

　　选用优质水玻璃，优质水玻璃是无色透明液体。最好能够降低水玻璃中的杂质可溶性盐，尽可能使用新鲜水玻璃，使用成功的改性水玻璃等，均是提高水玻璃砂强度的措施。

　　（1）粘土。在先起模后硬化的场合，水玻璃砂中加入3％～5％粘土，以提高其湿压强度；如果是先硬化后起模，则可以不加粘土。

　　（2）NaOH水溶液。高模数水玻璃用质量分数为10％的NaOH水溶液（加入量1％～1.5%)，以提高水玻璃砂硬化后的强度。低模数水玻璃不宜使用。

　　（3）重油等有机油类。水玻璃砂中加入0.5％～1.0％的重油或适量的机油等有机油类，其目的是防止型砂粘模，有利于提高溃散性。

　　（4）溃散剂。可当作水玻璃砂溃散剂的有机物（多糖类、树脂类、油类、纤维素类）和能降低钠水玻璃砂800～1000℃的残留强度的无机附加物可复合加入，或配制成溃散剂。

　　由于生产条件、资金、技术等因素的限制，在我国一些企业还在用这种工艺。由于要求有一定的湿压强度以适应“先起模后硬化”的工艺技术要求，因而不得不加入一定量的粉状材料，导致水玻璃加入量居高不下，型砂易烧结，溃散性差，旧砂再生困难。

　　一般湿混时间为2～4min不宜过长，否则，对其湿压和硬化后的（抗拉）强度影响很大。

　　原砂＋粉状附加物（混匀）→＋水玻璃（混匀）→＋有机液状附加物（混匀）→出碾。

　　与普通钠水玻璃相比，改性水玻璃具有粘结力较好、加入量减少、溃散性改善的特点。

　　另一个特点是：型砂中不加粉状材料，湿强度很低，采用“先硬化后起模”的操作工艺。

　　在国内外比较成功的改性水玻璃有：新型RC系改性水玻璃、强力2000多重变性水玻璃、CO2硬化Solosil-433改性水玻璃、有机改性硅酸复盐水玻璃等。