水玻璃有機(jī)脂自硬砂的研究

水玻璃有機(jī)脂自硬砂的爭(zhēng)論一、前言：在單件小批量的鑄件生產(chǎn)中，我國(guó)應(yīng)用自硬型砂工藝來改善手工造型工人的勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)效率，改善鑄件質(zhì)量，取得了樂觀的成果，我國(guó)從七十年月初期開頭，便對(duì)水玻璃自硬砂著手爭(zhēng)論開發(fā)。依據(jù)我國(guó)長(zhǎng)期來在鑄鋼生產(chǎn)中應(yīng)用這種自硬砂的體會(huì)，認(rèn)為水玻璃有機(jī)脂沒有呋喃樹脂砂所存在的那么嚴(yán)峻的環(huán)保，價(jià)格，氣孔缺陷，鑄鋼增碳等問題，而且適應(yīng)性強(qiáng)。二、影響硬化反響的因素：水玻璃有機(jī)脂自硬砂是以石英砂〔或其它特種砂〕為原砂，水玻璃為粘結(jié)劑，易水解的液狀有機(jī)脂為硬化劑的自硬性型砂。影響水玻璃有機(jī)脂硬化反響的因素很多，其中主要有三個(gè)因素，有機(jī)脂的種類、水玻璃模數(shù)、環(huán)境溫度。1、脂的種類的影響有機(jī)脂的種類很多，它們的化學(xué)性又大不一樣，與水玻璃之間硬化反響的速度相差懸殊，據(jù)有關(guān)資料介紹可以快到幾分鐘，慢到幾小時(shí)，這樣就可以依據(jù)生產(chǎn)需要，選用不同速度的硬化劑搭配。MDT-901MDT-9011#調(diào)整脂，硬化反響12.6模數(shù)水玻璃的比照試驗(yàn)數(shù)據(jù)。2、水玻璃模數(shù)的影響試驗(yàn)證明水玻璃模數(shù)越高，硬化反映速度越快。表2是不同模數(shù)的水玻璃硬化反響的數(shù)據(jù)。MDT-901硬化反映速度比照〔其它條件一樣〕1序號(hào)脂類MPa1小時(shí) 1.5小時(shí)2小時(shí)3小時(shí)8小時(shí)1混合脂0.15 0.240.420.541.0821MDT-900.02 0.110.180.381.13、環(huán)境溫度的影響系統(tǒng)溫度是大多數(shù)化學(xué)反響的條件之一，造型是在放開的條件下操作，所以環(huán)境溫度——?dú)鉁貙?duì)硬化反響速度的影響很大，為適應(yīng)生產(chǎn)需要，低溫季節(jié)必需使用硬化調(diào)整脂〔1〕3數(shù)據(jù)說明溫度對(duì)硬化反響的影響。3.0.0.0.3.0.0.0.0.550578序水型砂配方自硬砂抗壓強(qiáng)度〔MPa〕號(hào)玻璃模數(shù)砂原 水玻璃脂0. 1 1. 25小時(shí)小時(shí) 5小時(shí)小時(shí)小時(shí)3小時(shí)5小時(shí)812.1 40.0. 0. 0. 0.1.1.1.800438 8 9 9514522.10. 0.0.1.40032 69513：不同季節(jié)一樣配方的型砂硬化反響速度比照序序自硬砂抗壓強(qiáng)度〔MPa〕號(hào)3小時(shí)4小時(shí)5小時(shí)1試驗(yàn)月份〔氣溫℃〕7〔30℃左右〕1月〔0℃左右〕1小時(shí)0.32小時(shí)0.951.11.420.0880.150.280.350.4三、原材料及配方工藝原材料及配方工藝〔一〕 原材料1、原砂水玻璃有機(jī)脂自硬砂對(duì)原砂的要求不象樹脂砂那樣苛刻，固然粒形比較好、灰、粉少，粒度分布好的原砂，水玻璃參加量可經(jīng)削減，我們?cè)瓌t上規(guī)定，作為面砂的石英砂，其成分級(jí)別在2S以上粒度為5#〔40/70或45/75目〕，水分含量＜1，過去在生產(chǎn)中應(yīng)用江、浙一帶的人工石英砂、粒形和灰、粉含量均不夠抱負(fù)，因而水玻璃參加量較多，一般為原砂量的1.5%左右，承受粒形好，粉塵少的海砂，水玻璃參加量為原砂的.3%。2、水玻璃前面已經(jīng)說明，水玻璃的模數(shù)明顯影響型砂的硬化反響速度，同時(shí)對(duì)型砂強(qiáng)度和潰散性也有較2.448-52Be。3、有機(jī)脂脂的種類很多，而它們的化學(xué)活性又不一樣，用它們作為水玻璃型砂的硬化劑，可以在很大的范圍內(nèi)調(diào)整反響速度，目前依據(jù)國(guó)內(nèi)資源和價(jià)格狀況，應(yīng)用MDT-901和1#調(diào)整脂，對(duì)其質(zhì)量要求如下：〔1〕 MDT-901：脂含量＞96%，游離酸含量＜0.5%?！?〕 1#調(diào)整脂：〔工業(yè)級(jí)〕隨著我國(guó)石油化工生產(chǎn)的快速進(jìn)展，不但為有機(jī)脂的生產(chǎn)供給了豐富的原料，而且已經(jīng)開發(fā)出系列有機(jī)脂硬化劑，其硬化反響速度可依據(jù)工藝需要選擇?！捕?配方及混砂工藝1、型砂配方依據(jù)工藝需要，可以選用不同種類的原砂配制水玻璃有機(jī)脂自硬砂，以獲得優(yōu)質(zhì)鑄件，通常應(yīng)4。4：水玻璃有機(jī)脂自硬砂配方表材料名稱石英砂MDT-901水玻璃參加量〔%〕1000.3-0.43.32、混砂工藝拌勻拌勻原砂+硬化劑+水玻璃 放砂混砂要求拌和均勻，越快越好，承受連續(xù)式混砂機(jī)配制型砂隨混隨用，二節(jié)攪拌槽，攪拌時(shí)間15秒鐘。四、型砂性能及其對(duì)鑄造生產(chǎn)和鑄件質(zhì)量影響水玻璃有機(jī)脂自硬砂具有良好綜合性能，強(qiáng)度高，水分低，透氣性和流淌性好，適應(yīng)于大件、單件、小批量產(chǎn)品組織機(jī)械化流水線生產(chǎn)。1、型砂硬化速度快，強(qiáng)度高見表55：生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)型砂自硬砂測(cè)試記錄之一〔小0.11.2346824時(shí)〕 5 5抗壓強(qiáng)度〔Mpa〕0.0.0.1.1.1.1.1.1.83285050224269761由于型砂強(qiáng)度高，造型時(shí)芯骨可以簡(jiǎn)化，砂型外表不需插園釘，鑄件不產(chǎn)生夾砂，結(jié)疤缺陷，既節(jié)約關(guān)心材料，又提高生產(chǎn)效率。另一方面由于型砂強(qiáng)度高，型砂硬化后起模就比較困難，因而要求木模有較大的拔模斜度，最好承受抽芯構(gòu)造的木模。2、型砂透氣性好水玻璃有機(jī)脂自硬砂由于不加粉料，不用碾壓，在承受一樣原砂時(shí)其透氣性比其它種類的型砂好，承受5#人造石英砂配制的一般水玻璃的透氣率僅有700AFA左右，提高了型砂的透氣性，必定削減鑄件的氣孔缺陷，并能消退鑄件外表氣孔，改善鑄件外表粗糙度。3、型砂水重量低水玻璃有機(jī)脂自硬砂水分含量在3%左右，一般水玻璃砂約5%左右，因而型砂硬化后不需進(jìn)一步枯燥，便能澆注鑄件一般不會(huì)產(chǎn)生氣孔缺陷，而一般水玻璃砂鑄件產(chǎn)生氣孔缺陷的傾向較大。4、型砂流淌性好我們用如下試驗(yàn)供給一個(gè)可比較的數(shù)據(jù)，以φ100*100之圓筒，灌滿型砂，刮平后垂直提起，測(cè)得塌落高度〔100減去殘留高度〕作為流淌性指標(biāo)〔6〕。6：幾種型砂流淌性比照表型砂種類型砂種類原砂水玻璃有機(jī)脂自硬砂一般水玻璃砂膨潤(rùn)土烘模砂流淌性指標(biāo)50453125表中數(shù)據(jù)說明水玻璃有機(jī)脂自硬砂的流淌性很好，極易布滿型腔，簡(jiǎn)潔緊實(shí)，因而為實(shí)現(xiàn)造型機(jī)械化開了便利之路，實(shí)踐證明，承受搌實(shí)臺(tái)緊實(shí)水玻璃有機(jī)脂自硬砂砂型，動(dòng)力省，速度快，效果好。5、粘模性MDT系列脂是一種良好的有機(jī)溶劑，能溶解漆模，因而產(chǎn)生粘?，F(xiàn)象，故水玻璃有機(jī)脂自硬砂用的木模，只要求外表光滑，可不上油漆，或上有脂中不溶的樹脂漆。6、成型性良好由于水玻璃有機(jī)脂自硬砂具有的流淌性和較高的硬化強(qiáng)度，又不粘模，這就構(gòu)成了良好的成型性，砂型輪廓清楚，即使是黏附在砂箱壁上的極薄的型砂，也不塌落。7、粘附性水玻璃有機(jī)脂自硬砂具有的粘附性，配制的型砂能夠結(jié)實(shí)地粘附在已硬化的型砂外表，利用這一性能，在型砂損壞部位修型時(shí)只要在損壞部位插幾園釘，復(fù)上配制的型砂，待其硬化到適當(dāng)強(qiáng)度，修刮成型。8、發(fā)氣性水玻璃有機(jī)脂自硬砂在高溫下能夠轉(zhuǎn)變成氣體很少，是一種低發(fā)氣性型砂，其發(fā)氣量〔1000C〕12ml/g老配方現(xiàn)在要防發(fā)氣量應(yīng)低在我廠使用的幾種型砂中是最低的，對(duì)于生產(chǎn)排氣困難的簡(jiǎn)單砂芯極為有利。9、存放性用水玻璃有機(jī)脂砂生產(chǎn)的砂型可以較長(zhǎng)時(shí)間保存而不變質(zhì)，它不同于C02氣體硬化的水玻璃砂型，沒有外表粉化的問題，但在存放期間應(yīng)防水砂型受潮而影響鑄件質(zhì)量。10、 潰散性由于水玻璃有機(jī)脂自硬砂所用水玻璃模數(shù)較高，參加量較少，而其硬化反響產(chǎn)物在高溫下可分7?！睲Pa〕〔MPa〕度℃受熱溫0010020030400500600700800900010壓殘留抗強(qiáng) 度.81.751.71551.261.660.350.230.20.20.假設(shè)選擇優(yōu)質(zhì)原砂，進(jìn)一步降低水玻璃質(zhì)量，型砂潰散性還可進(jìn)一步改善。五、水玻璃有機(jī)脂自硬砂工藝試驗(yàn)特點(diǎn)水玻璃有機(jī)脂自硬砂，是一種化學(xué)自硬砂，其硬化過程是以有機(jī)脂和水玻璃之間的化學(xué)反響過程為主，該反響吸取水分，同時(shí)其反響產(chǎn)物之一—醋酸吸水結(jié)晶，也是促進(jìn)水玻璃膠凝的因素，MDT-901為例，其化學(xué)反響如下：1、醋水解產(chǎn)生醋酸X〔CH2COOCH2〕2O+XH2O ×〔HOCH2CH22O-2XCH2COOH…….〔1〕2、醋酸與水玻璃應(yīng)中和HaOH使水玻璃模數(shù)不斷提高2XCH2COOH+K〔Na2OmSiO2〕+nH2O2XNaOOCCH2+〔K-X〕〔Na2O×KM/K-X×SiO2〕+〔n+X〕H2O….〔2〕綜合以上而步反響X〔CH2COOCH2CH2〕2O+K〔Na2OmSiO2〕+nH2OX〔HOCH2CH2〕2O+2XNaCOCH2+〔K—X〕〔Na2O×KM/K-X×SiO2〕+〔n-X〕H2O… 〔3〕KM/KXXKM/KX的值增加則水玻璃模數(shù)提高。以上反響過程穩(wěn)定性地說明肯定量的二乙二醇二乙酸醋與肯定量的水玻璃反響，使得水玻璃的模數(shù)提高。在以上反響式中，M是我們選用的水玻璃模數(shù)，K是參加的水玻璃量〔克分子數(shù)〕X是未知數(shù)，KM/KX所要到達(dá)的模數(shù)值來確定。上海交通大學(xué)鑄造教研室關(guān)于《水玻璃老化現(xiàn)象及其防治》的最爭(zhēng)論成果，認(rèn)為立方八硅酸是水玻璃中聚合硅酸的根本成分，而隨著水玻璃模數(shù)的提高，立方八硅酸含量增加，當(dāng)水玻璃模數(shù)到達(dá)470%。結(jié)合我們長(zhǎng)期試驗(yàn)和生產(chǎn)過程中的閱歷教訓(xùn)，我們認(rèn)為把KM/K–X4是適當(dāng)?shù)?，以次為依?jù)便可以計(jì)算出肯定量不同模數(shù)的水玻璃硬化反響所需要的耗脂量，以次來指導(dǎo)自硬砂的工藝試驗(yàn)大有補(bǔ)益。以此為依據(jù)，依據(jù)上海地區(qū)市售水玻璃規(guī)格〔M=2.2-2.4及M=3.6〕按不同比例混合后每千41。每千克混合水玻璃，反響至4模數(shù)時(shí)的耗脂量〔雙脂〕在應(yīng)用時(shí)只要依據(jù)圖1查到所需克分子數(shù)再乘上所應(yīng)用醋的克分子量便是每千克該水玻璃反響4模數(shù)所需脂的質(zhì)量。往往有這樣的狀況，在做工藝試驗(yàn)時(shí)，依據(jù)試驗(yàn)配比配制的自硬砂的試樣，強(qiáng)度性能很好，當(dāng)應(yīng)用該配方進(jìn)展試生產(chǎn)時(shí)，有時(shí)產(chǎn)生塌箱的質(zhì)量事故。分析其緣由，一般為硬化劑參加量偏低，故反響不完全，由于試樣體積小，受外界因素影響較大，而砂型，砂芯不能完全硬化就要塌落。在掌握硬化反響速度時(shí)也有類似的狀況，變動(dòng)脂參加