关于酯硬化改性水玻璃砂工艺在铸钢件中的应用
海玉虎
【摘? 要】在铸钢生产过程中，酯硬化改性水玻璃是一种比较理想的材料，合理采用酯硬化改性水玻璃砂工藝，能够使水玻璃的加入量降低到3%以下，并明显改善渍散性，而且也可以有效地提升旧砂的回收利用效率。基于此，论文主要对酯硬化改性水玻璃砂工艺在铸钢构件中的应用进行分析，以供参考。
【关键词】酯硬化改性水玻璃;砂工艺;铸钢;应用
【Abstract】In the production process of steel casting， ester hardening modified water glass is a kind of idealized material， and the reasonable application of ester hardening technology of modified water glass sand can reduce the amount of water glass to less than 3%， and obviously improve the dispersion， but also effectively improve the recycling efficiency of old sand. Based on this， the paper mainly analyzes the application of ester hardening technology of modified water glass sand in cast steel members， for reference.
【Keywords】ester hardening technology of modified water glass sand; cast steel; application
1 引言
对于铸钢生产来说，造型工序在其中占据着非常重要的地位，其会对铸钢件的生产质量、生产效率以及生产成本产生直接的影响。为了能够有效地提高铸钢件生产的水平，铸造厂家需要根据自身的实际情况，选择最为匹配的造型工艺。目前，随着我国机械行业的快速发展以及国家对节能减排工作的重视程度越来越高，减少能源消耗、做好环境保护已经成为制造业关注的重点，而酯硬化改性水玻璃再生产技术已经取得了突破性的进展，从而有效地解决了传统水玻璃砂工艺再生困难与溃散性差的问题，同时，酯硬化改性水玻璃砂工艺也具有良好的环保性，能够有效降低生产成本，改善工作环境，提高产品的生产质量。
2 酯硬化改性水玻璃的主要特点
2.1 粘结强度比较大
提升水玻璃自身的强度，并降低其在型砂中的加入量，是有效改善型、芯砂溃散性，提高钢铸件的表面的质量与尺寸精度的有效方法，在这一过程中，改性则是一种常用的手段。经过相关的试验表明，采用金属离子对水玻璃进行改性，其最终的改性效果与金属离子的引入方法和种类有直接的关系。
根据试验观察钠水玻璃在改性前与改性后，24h以内酯硬化水玻璃砂的抗拉强度。在改性后，水玻璃海城砂的强度要高于未改性前的30%～50%左右，同时，也大幅度提高了大林精选砂。
2.2 粘度比较低
采用连续式混砂机进行批量生产时，如果水玻璃自身的粘度比较强，就会降低水玻璃定量加入的精确度，甚至会造成定量泵阻塞，使其无法正常运行。通常情况下，未经过改良的钠水玻璃，其粘度大约为1000～3000mPa·s，从而严重影响了连续混砂机的正常运行。而采用改性的钠水玻璃，其粘度可以降低到400mPa·s一下，这样一来既可以使连续混砂机保持正常的工作状态，也能够有效提高型、芯砂的强度以及硅砂的包覆能力。
2.3 大幅度改善型砂的溃散性
使用酯硬化改性水玻璃，能够有效降低型、芯砂在水玻璃中的加入量，而且也能够降低其残留的强度，从而有效改善作业的环境，也可以降低清砂工人的工作量与工作强度。根据试验可知普通CO2的水玻璃与酯硬化改性水玻璃在1000℃以下的温度时，普通CO2的水玻璃的最高残留强度能够达到3.5MPa，而酯硬化改性水玻璃的残留强度基本上低于0.5MPa，这样一来就能够为型、芯砂的清除工作与旧砂的再生工作提供更多的便利。
2.4 旧砂的二次利用
立足于降低环境污染、减少生产成本以及提高资源利用效率的角度进行分析，实现旧砂的二次利用具有非常重大的意义，而采用酯硬化改性水玻璃则能够有效实现旧砂的二次利用，而且也能够为铸钢件的生产提供更好的空间前景。经过对比，加入不同含量的旧砂对型芯砂具有的抗拉强度有直接的影响。
根据试验可知，如果加入50%的旧砂，型、芯砂的强度下降不明显，能够充分满足型、芯砂制作工艺的相关要求，并进一步降低新砂的使用量，从而有效降低生产成本，实现最大化的经济效益与经济价值。
3 原材料与砂样的制备
3.1 准备原材料
在选择原砂与再生砂时，使用经过再生处理后的再生砂和袋装擦洗砂作为原材料，其具体参数如表1、表2所示。
3.2 改性水玻璃与有机酯固化剂
使用改性水玻璃与有机酯固化剂，在这其中，加入水玻璃的含量为2.8%，而有酯固化剂的具体加入量是水玻璃含量的18%，详细见表3与表4。
3.3 制样与混砂
酯硬化改性水玻璃砂工艺对硬化的特性有特殊的要求，需要在最短的时间内将改性水玻璃、有机酯固化剂和原砂均匀混合在一起，在实际的生产过程中，通常需要采用配套工业系统与悬臂式混砂机共同配合完成。
4 确定参数
酯硬化改性水玻璃砂工艺的实际使用过程中往往会被多种因素影响，所以，应结合实际情况，合理确定参数性能，从而为不同的铸钢件产品结构给予更加合适的参数。
4.1 确定硬化速度参数与相关的影响因素
通常情况下，类型不同的铸钢件，其对使用时间有严格的要求，具体见表5。
酯硬化改性水玻璃砂工艺的实际起模时间与可以使用的时间往往会在很大程度上受到砂温、环境温度和有机酯固化剂调配的比例等多方面因素的影响，对此，为了能够更好地测试各种因素对酯硬化改性水玻璃起模时间和可使用时间产生的影响进行试验，根据试验结果表明环境温度与砂温度对酯硬化改性水玻璃砂工艺的实际反应速度产生严重的影响，所以，在夏季时，应加大慢酯的加入比例，而在冬季时，则应使用快酯，从而有效提升硬化的速度。
目前，由于慢酯的加入比例不断提升，能够使可用时间从全快酯的4min延长到12.5min，如果采用全慢酯则能够将时间延长到50min左右，这样也就说明，酯硬化改性水玻璃砂工艺对砂可使用时间的调整在4～50min之内，而起模的时间调整范围在10～130min之内，从而全面、充分地满足铸钢件造型工序的需求。
4.2 强度方面的影响
在酯硬化改性水玻璃砂工艺中，对砂型、芯砂强度造成影响的因素有很多种，如硬化速度、玻璃的加入量、温度以及湿度等，而在这其中关键性的因素就是水玻璃的加入量。同时，有机酯固化剂也会对强度造成一定程度的影响，具体而言就是有机酯固化剂搭配的快、慢比例能够对砂型、芯砂的硬化速度起到决定性的作用，而且也会影响到最终的强度。另外，放置的时间与干燥条件也会影响到最终的强度，因为在酯硬化改性水玻璃砂工艺完成后，需要做好表面的干处理，从而增强其具体的强度，这样一来也就说明，放置的时间与干燥的条件会对强度产生影响。
5 结语
总而言之，采用酯硬化改性水玻璃砂工艺，能够有效降低水玻璃在使用中的加入量，而且也可以减少工人的劳动量，降低工艺成本，实现环境保护的目的。
【参考文献】
【1】贾旭，刘健明，姜伟航.铸钢件表面质量提升工艺改进研究[J].中国铸造装备与技术，2019，54（05）：53-56.
【2】广平.试论有机酯水玻璃砂在特大型铸钢件上的应用[J].内燃机与配件，2018（11）：227-228.
