水玻璃砂型鑄造在消失模鑄造中的發(fā)展

　　在目前被廣泛應(yīng)用的粘土砂、水玻璃砂和樹(shù)脂砂等三大砂型鑄造中，水玻璃砂型鑄造環(huán)境   為友好，被專(zhuān)家們認(rèn)為是   有可能實(shí)現(xiàn)綠色清潔生產(chǎn)的鑄造型砂種類(lèi)及工藝。
我國(guó)90%以上的鑄鋼件生產(chǎn)采用水玻璃砂工藝，根據(jù)硬化方式及所采用的硬化劑的不同。目前應(yīng)用   多是CO2硬化水玻璃砂及有機(jī)酯硬化水玻璃砂。
一、水玻璃砂的特點(diǎn)
水玻璃砂型鑄造，與易產(chǎn)生黑色污染、灰塵污染的粘土砂型鑄造(組份中含有煤粉等粉塵物質(zhì))相比，具有型砂流動(dòng)性好、易緊實(shí)、勞動(dòng)強(qiáng)度低，操作簡(jiǎn)便、能耗低、勞動(dòng)條件好，型(芯)尺寸精度高、鑄件質(zhì)量好、鑄件缺陷少等許多優(yōu)點(diǎn)；與易產(chǎn)生化學(xué)污染的樹(shù)脂砂(其中含有甲醛等有機(jī)揮發(fā)物組份)比較，又有成本低，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)   無(wú)味、勞動(dòng)條件好等優(yōu)勢(shì)。不同種類(lèi)的水玻璃砂具有不同的特點(diǎn)。
1)普通CO2水玻璃砂。水玻璃加入量多(6%~8%)，雖具易緊實(shí)、操作簡(jiǎn)單、型砂強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但舊砂的潰散性差、舊砂   回用困難，已落后于時(shí)代要求，成了被改造的對(duì)象。
2)酯硬化水玻璃砂。通過(guò)采用   的純凈改性水玻璃及原砂，水玻璃的加入量可降低至2.0%~3.0%生產(chǎn)，水玻璃砂的潰散性及其舊砂的可   性大大改善。目前，有機(jī)酯硬化水玻璃砂工藝已成為我國(guó)各類(lèi)工廠進(jìn)行鑄鋼件生產(chǎn)技術(shù)改造時(shí)重要選擇型砂種類(lèi)，有普遍推廣應(yīng)用之趨勢(shì)，較好的酯硬化水玻璃砂工藝應(yīng)用廠家已可實(shí)現(xiàn)舊砂的      回用。
3)微波加熱水玻璃砂。被認(rèn)為是   有可能實(shí)現(xiàn)綠色鑄造的水玻璃砂型鑄造工藝。它具有水玻璃加入量低、強(qiáng)度高、硬化速度快、節(jié)能   、易于控制、清潔衛(wèi)生等許多優(yōu)點(diǎn)。微波加熱水玻璃砂硬化原理是：微波以體積方式加熱水玻璃砂，微波能量使水玻璃中的水分子和硅酸鹽分子劇烈振蕩，各部分的水玻璃砂同時(shí)升溫，升溫速度均勻，脫水充分，水分遷移由里向外，且各深度層同時(shí)進(jìn)行，硅酸因脫水而硬化，并粘結(jié)砂子成砂芯(型)。該工藝由于可大大減少水玻璃的加入量，克服了常用水玻璃砂工藝潰散性差、舊砂   困難的缺點(diǎn)。微波硬化水玻璃砂的   大缺點(diǎn)是吸濕性太強(qiáng)，在強(qiáng)濕環(huán)境下硬化后的水玻璃砂強(qiáng)度下降過(guò)快。
CO2硬化、有機(jī)酯硬化、微波硬化水玻璃砂的常溫強(qiáng)度和800℃殘留強(qiáng)度比較。
二、基于水玻璃砂工藝的綠色鑄造關(guān)鍵技術(shù)
1)高性能水玻璃粘結(jié)劑。強(qiáng)度   高、性能   且穩(wěn)定(抗?jié)裥院?、砂型的表面穩(wěn)定性高、不易老化、潰散性好等)的新型環(huán)保水玻璃粘結(jié)劑是實(shí)現(xiàn)水玻璃砂綠色鑄造的基礎(chǔ)。
2)水玻璃砂的硬化工藝。水玻璃砂的應(yīng)用及發(fā)展歷史表明，硬化工藝的   新會(huì)帶來(lái)水玻璃砂技術(shù)進(jìn)步的飛越。微波硬化水玻璃砂工藝具有很好的應(yīng)用前景，深入研究微波硬化水玻璃砂工藝、裝備及材料技術(shù)，解決微波硬化水玻璃砂工藝中的裝備自動(dòng)化、模具材料及硬化后砂型(芯)的防潮等問(wèn)題，是實(shí)現(xiàn)基于水玻璃砂綠色鑄造的   有效的途徑之一。
3)新型水玻璃舊砂   工藝技術(shù)。實(shí)現(xiàn)水玻璃舊砂的      回用是實(shí)現(xiàn)水玻璃砂綠色鑄造的核心。在現(xiàn)有“水玻璃舊砂干法回用與濕法   ”認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究環(huán)境溫度(或受熱溫度)和濕度對(duì)水玻璃舊砂粒上殘留粘結(jié)劑的影響，對(duì)開(kāi)發(fā)新的水玻璃舊砂   技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)水玻璃砂綠色鑄造具有重要意義。
三、存在的問(wèn)題及發(fā)展方向
從目前水玻璃砂技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用結(jié)果看，酯硬化改性水玻璃砂仍沒(méi)有   解決水玻璃舊砂   回用過(guò)程中的潰散性差、回用   性能差的問(wèn)題。提高水玻璃舊砂的潰散性差及回用   性仍然是水玻璃砂技術(shù)研究的難點(diǎn)問(wèn)題，要使水玻璃舊砂的潰散性差及回用   性接近自硬樹(shù)脂砂還有很長(zhǎng)的路程。
隨著微波加熱與裝備技術(shù)的快速發(fā)展，微波加熱硬化水玻璃砂工藝的實(shí)際應(yīng)用成為可能。微波加熱水玻璃砂應(yīng)是   有可能實(shí)現(xiàn)綠色鑄造的砂型鑄造工藝，因此，加強(qiáng)微波硬化水玻璃砂工藝應(yīng)用技術(shù)研究具有重要意義。由于微波硬化水玻璃砂具有較強(qiáng)的吸濕性，研究微波硬化水玻璃砂抗吸濕性材料、方法及裝備將是微波加熱硬化水玻璃砂工藝實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。
水玻璃砂作為21世紀(jì)   有可能實(shí)現(xiàn)綠色清潔生產(chǎn)的鑄造型砂種類(lèi)及工藝，基本要求包括：
1)水玻璃舊砂實(shí)現(xiàn)      回用；
2)解決水玻璃舊砂循環(huán)   回用過(guò)程中潰散性惡化、   砂性能質(zhì)量下降問(wèn)題；
3)進(jìn)一步提高水玻璃砂的使用性能(如強(qiáng)度、表面安定性、操控性、環(huán)境適應(yīng)性等)；
4)水玻璃砂相關(guān)材料(如：水玻璃品種、水玻璃改性劑、硬化劑)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，硬化方法的多樣化、靈活化等。
機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，鑄造工業(yè)是機(jī)械制造業(yè)中不可缺少的重要組成部分。綠色制造、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是21世紀(jì)   關(guān)注的重點(diǎn)，因此發(fā)展綠色鑄造迫在眉睫。21世紀(jì)，無(wú)粘結(jié)劑的消失模鑄造、V法鑄造以及水玻璃砂型鑄造等綠色鑄造方法將得到長(zhǎng)足的發(fā)展。根據(jù)工廠的實(shí)際情況合理地選擇綠色鑄造、清潔生產(chǎn)工藝方法，對(duì)   發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、工廠降低成本、提高利潤(rùn)都具有重大的意義。
砂型鑄造占整個(gè)鑄件生產(chǎn)的80%~90%，是鑄造工藝的主要方法，如將“微波硬化水玻璃砂制芯”與“真空V法造型”相結(jié)合，將是較理想的綠色鑄造清潔生產(chǎn)砂型鑄造工藝組合，較   地解決砂型鑄造對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)真正意義上綠色鑄造。