水玻璃砂铸造应注意的Ｎ个问题，特别是铸铁
国内外几十年来对树脂砂铸造工艺的应用实践表明：树脂砂虽然具有铸件尺寸精度高， 表面光洁，造型效率高，可以制造形状复杂和内部质量要求严格的铸件，旧砂回收再生容易等优点；但是，树脂砂的生产成本高，环境污染严重，在人们对于自身生存条件和环境的要求日趋严格的条件下，由于车间劳动保护和生产环境卫生方面的投资很大，树脂砂的应用受到一定限制。而水玻璃无色、无臭、无毒，钠水玻璃是什么，在混砂造型、硬化和浇铸过程中都没有刺激性或有毒气体溢出。故近年来许多国家对水玻璃砂重新重视起来。 水玻璃砂的硬化方法可分为热硬法、气硬法和自硬法三大类，包括很多种方法。但目前 常用的硬化方法主要有以下两种： 1、普通CO2气硬法 此法是水玻璃粘结剂领域里应用最早的一种快速成型工艺，由于设备简单，操作方便，使用灵活，成本低廉，在国内外大多数的铸钢件生产中得到了广泛的应用。CO2气体硬化水玻璃砂的主要优点是：硬化速度快，强度高；硬化后起模，铸件精度高。 普通CO2气体硬化水玻璃砂的缺点是：型（芯）砂强度低，水玻璃加入量（质量分数）往往高达7~8%或者更多；含水量大，易吸潮；冬季硬透性差；溃散性差，重庆钠水玻璃，旧砂再生困难，大量旧砂被废弃，造成环境的碱性污染。 2、有机酯自硬法 此法是采用液体的有机酯代替CO2气体作水玻璃的硬化剂。 这种硬化工艺的优点是：型（芯）砂具有较高的强度，钠水玻璃固化剂，水玻璃加入量可降至3.5%以下；冬季硬透性好，硬化速度可依生产及环境条件通过改变粘结剂和固化剂种类而调整（5~150min）；型（芯）砂溃散性好，铸件出砂清理容易，旧砂易干法再生，回用率≥80%，减少水玻璃碱性废弃砂对生态环境的污染，节约废弃砂的运输、占地等费用，节约优质硅砂资源；型砂热塑性好，发气量低，可以克服呋喃树脂砂生产铸钢件时易出现的裂纹、气孔等缺陷；可以克服CO2水玻璃砂存在的砂型表面稳定性差、容易过吹等工艺问题，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂相媲美；在所有自硬砂工艺中生产成本比较合适，劳动条件好。 该硬化工艺的主要缺点是：型芯砂硬化速度较慢，流动性较差。 目前铸造生产中，有时采用复合硬化工艺，钠水玻璃胶泥，例如短时吹CO2达到起模强度后先起模，再吹热空气，或烘干，或利用有机酯自硬，或自然脱水干燥，以获得较大的终强度，提高生产效率。
钠水玻璃砂型的优点、硬化机理
吹C02硬化
C02与钠水玻璃中的水作用形成碳酸 ：
CO2 + H20---- 2H+ + C032-
产生的H+使表面钠水玻璃的pH值不断降低，并达到迅速硬化。
钠水玻璃同C02反应，消耗Na20，把凝胶化的水玻璃推到图的不稳定液体和凝胶区域(图区域11)。这种Si02凝胶含$i02高，并使砂芯和砂型建立强度。
C02是一种脱水能力相当强的气体，从砂粒周围流过，C02与粘结剂接触面积大，使钠水玻璃部分失水，因此，C02硬化既有钠水玻璃的物理脱水作用，也有化学反应，两种机理难以截然分开，通常其粘结是两种作用的结果。(哪一种作用占主导地位?)
采用C02法硬化，有人认为仅发挥了钠水玻璃粘结性能的10％，：因此不得不把砂中钠水玻璃加入量提高到6％-7％(质量分数)。图所示为C02硬化后包裹在砂粒表面的钠水玻璃膜的结构模型，膜由两层组成，表层Ι的主要成分是硅酸胶体以及Na2C03和NaHC03结晶(粉化即白霜)，里层Ⅱ的主要成分是尚未反应的硅酸钠胶体。
B)有机酯液态硬化剂
酯促使钠水玻璃砂硬化建立强度分两阶段，酯使钠水玻璃胶凝化，产生强度；最终强度来自硅酸钠脱水。用酯硬化时，酯在钠水玻璃中进行水解生成有机酸和醇，有机酸提供氢离子，其反应通式是
RCOOR’+H2O-------RCOOH+R’OH
RCOO-与钠水玻璃电离的钠离子Na+发生皂化反应，生成脂肪酸钠；H+与钠水玻璃的OH-结合，均有利于酯的进一步水解和使钠水玻璃析出硅酸溶胶，并促使朝着生成大的凝聚的硅酸分子方向移动，当它在三维空间任意生长时，就形成凝胶，这就导致钠水玻璃硬化。
(3)不同硬化方法所得钠水玻璃砂的强度是不同的。
其原因为：
①所得到的粘结剂膜组织的密度和有序性排列不同，因而影响强度的大小，其顺序为加热硬化、酯硬化、铬铁渣硬化、CO2硬化，相应的粘结膜的内聚强度为41MPa、29.8MPa、20.5MPa、14.9MPa；
②所得钠水玻璃的凝胶胶粒大小明显不同，C02硬化的胶粒直径为0.2—0.48μm，酯硬化的为0.07-0.18μm，真空硬化的为0.06-0.16μm，加热硬化的只有0.035-0.04μm，因而强度会明显不同。
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