在目前被廣泛應用的粘土砂、水玻璃砂和樹脂砂等三大砂型鑄造中,水玻璃砂型鑄造環境 為友好,被專家們認為是 有可能實現綠色清潔生產的鑄造型砂種類及工藝。
我國90%以上的鑄鋼件生產采用水玻璃砂工藝,根據硬化方式及所采用的硬化劑的不同。目前應用 多是CO2硬化水玻璃砂及有機酯硬化水玻璃砂。
一、水玻璃砂的特點
水玻璃砂型鑄造,與易產生黑色污染、灰塵污染的粘土砂型鑄造(組份中含有煤粉等粉塵物質)相比,具有型砂流動性好、易緊實、勞動強度低,操作簡便、能耗低、勞動條件好,型(芯)尺寸精度高、鑄件質量好、鑄件缺陷少等許多優點;與易產生化學污染的樹脂砂(其中含有甲醛等有機揮發物組份)比較,又有成本低,生產現場 無味、勞動條件好等優勢。不同種類的水玻璃砂具有不同的特點。
1)普通CO2水玻璃砂。水玻璃加入量多(6%~8%),雖具易緊實、操作簡單、型砂強度高等優點,但舊砂的潰散性差、舊砂 回用困難,已落后于時代要求,成了被改造的對象。
2)酯硬化水玻璃砂。通過采用 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,水玻璃砂的潰散性及其舊砂的可 性大大改善。目前,有機酯硬化水玻璃砂工藝已成為我國各類工廠進行鑄鋼件生產技術改造時重要選擇型砂種類,有普遍推廣應用之趨勢,較好的酯硬化水玻璃砂工藝應用廠家已可實現舊砂的 回用。
3)微波加熱水玻璃砂。被認為是 有可能實現綠色鑄造的水玻璃砂型鑄造工藝。它具有水玻璃加入量低、強度高、硬化速度快、節能 、易于控制、清潔衛生等許多優點。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,且各深度層同時進行,硅酸因脫水而硬化,并粘結砂子成砂芯(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。微波硬化水玻璃砂的 大缺點是吸濕性太強,在強濕環境下硬化后的水玻璃砂強度下降過快。
CO2硬化、有機酯硬化、微波硬化水玻璃砂的常溫強度和800℃殘留強度比較。
二、基于水玻璃砂工藝的綠色鑄造關鍵技術
1)高性能水玻璃粘結劑。強度 高、性能 且穩定(抗濕性好、砂型的表面穩定性高、不易老化、潰散性好等)的新型環保水玻璃粘結劑是實現水玻璃砂綠色鑄造的基礎。
2)水玻璃砂的硬化工藝。水玻璃砂的應用及發展歷史表明,硬化工藝的 新會帶來水玻璃砂技術進步的飛越。微波硬化水玻璃砂工藝具有很好的應用前景,深入研究微波硬化水玻璃砂工藝、裝備及材料技術,解決微波硬化水玻璃砂工藝中的裝備自動化、模具材料及硬化后砂型(芯)的防潮等問題,是實現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。實現水玻璃舊砂的 回用是實現水玻璃砂綠色鑄造的核心。在現有“水玻璃舊砂干法回用與濕法 ”認識基礎上,進一步研究環境溫度(或受熱溫度)和濕度對水玻璃舊砂粒上殘留粘結劑的影響,對開發新的水玻璃舊砂 技術對實現水玻璃砂綠色鑄造具有重要意義。
三、存在的問題及發展方向
從目前水玻璃砂技術發展及其應用結果看,酯硬化改性水玻璃砂仍沒有 解決水玻璃舊砂 回用過程中的潰散性差、回用 性能差的問題。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研究的難點問題,要使水玻璃舊砂的潰散性差及回用 性接近自硬樹脂砂還有很長的路程。
隨著微波加熱與裝備技術的快速發展,微波加熱硬化水玻璃砂工藝的實際應用成為可能。微波加熱水玻璃砂應是 有可能實現綠色鑄造的砂型鑄造工藝,因此,加強微波硬化水玻璃砂工藝應用技術研究具有重要意義。由于微波硬化水玻璃砂具有較強的吸濕性,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際應用的關鍵。
水玻璃砂作為21世紀 有可能實現綠色清潔生產的鑄造型砂種類及工藝,基本要求包括:
1)水玻璃舊砂實現 回用;
2)解決水玻璃舊砂循環 回用過程中潰散性惡化、 砂性能質量下降問題;
3)進一步提高水玻璃砂的使用性能(如強度、表面安定性、操控性、環境適應性等);
4)水玻璃砂相關材料(如:水玻璃品種、水玻璃改性劑、硬化劑)系列化、標準化,硬化方法的多樣化、靈活化等。
機械制造工業是國民經濟的基礎,鑄造工業是機械制造業中不可缺少的重要組成部分。綠色制造、發展循環經濟是21世紀 關注的重點,因此發展綠色鑄造迫在眉睫。21世紀,無粘結劑的消失模鑄造、V法鑄造以及水玻璃砂型鑄造等綠色鑄造方法將得到長足的發展。根據工廠的實際情況合理地選擇綠色鑄造、清潔生產工藝方法,對 發展循環經濟、工廠降低成本、提高利潤都具有重大的意義。
砂型鑄造占整個鑄件生產的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”相結合,將是較理想的綠色鑄造清潔生產砂型鑄造工藝組合,較 地解決砂型鑄造對環境的污染問題,實現真正意義上綠色鑄造。
滄公備:13090002006124 |
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