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新型水玻璃自硬砂工艺在铸钢生产中的应用一．前言目前国内外冷凝自硬砂工艺主要分为二大类-无机类粘结剂以水玻璃砂工艺为主，有机类粘结剂以呋喃和碱性酚醛树脂砂工艺为主。
以上二大类自硬砂工艺在二十世纪下半期至今在全世界铸造业应用并不断成熟完善。
但此二种工艺在性能上各有特点，也存在问题。
特别在铸钢、合金钢件的铸造时有明显工艺上的不足。
CO2硬化水玻璃加入量高(一般为7%~8％),砂的残留强度高，溃散性差，旧砂再生回用困难。
有机粘结剂树脂砂工艺的出现，在一定程度上解决了CO2水玻璃砂的固有缺陷，但碱性酚醛树脂成本高，呋喃树脂砂易出现铸件裂纹、气孔等缺陷。
水玻璃“新三法”(VRH、微波烘硬、有机脂)的问世，使水玻璃的加入量降低了一半，溃散性大有改善，但新“三法”在工艺上存在着一定的缺陷，VRH法因设备投资大及铸件尺寸受真空室限制；微波烘硬法因铸型吸湿性强及电微波转化率低；回用砂率综合性能差等缺点，严重制约了水玻璃砂的发展。
随着水玻璃基础理论研究的不断进展，水玻璃砂溃散性差和旧砂再生困难等缺点并非水玻璃的固有特性。
它来源于对水玻璃化学和胶体化学认识不足和使用不当(1)。
目前国内以沈阳汇亚通铸造材料有限责任公司等单位在这方面的研究取得了领先。
他对普通水玻璃进行一系列化学和物理改性及电离子架接，研制开发了新型水玻璃和专用酯类固化剂自硬砂工艺，为水玻璃砂的第三次中兴产生了质的飞跃。
二．新型水玻璃酯硬砂工艺的应用我公司年产阀门承压铸钢件2000余吨，产品以单价小批量为主，壳体主要壁厚10~60mm,且薄件居多。
材质牌号有普通碳素钢，耐热耐高温铬钼钢、铬钼钡钢及各种耐酸不锈钢。
其中有30％是电站阀门铸件，有20％左右是出口阀门配套铸件。
因此，对造型工艺及材料要求相当苛刻。
我们于2000年下半年开始对原粘土砂工艺进行技术改造，要求采用新工艺、新材料，以低成本高质量满足当前生产及市场竞争的需要，在选择工艺方案阶段，我们对普通水玻璃自硬砂，呋喃树脂自硬砂及新型水玻璃自硬砂三种砂型工艺，分别在不同材质、不同品种的阀门铸钢件上进行了工艺试验，试验用原砂为福建平潭优质擦洗硅砂，粒度为40／70目，SiO2含量≥96％，含泥量和含水量分别≤0.5％，角形系数≤1.25％，试验及技术经济分析结果如表1所示。
收稿日期:2002-12-03; 修订日期:2003-03-06作者简介:董选普(1964- ),江苏万年人,副教授,博士.研究方向:铝镁合金的薄壁成形工艺及其快速制造技术.水玻璃自硬砂铸钢件热裂倾向的研究董选普,何大炎,樊自田,陆 浔,黄乃瑜(华中科技大学材料科学与工程学院湖北武汉430074)摘要:在新型改性水玻璃砂造型工艺中,水玻璃加入量为2.5%~ 3.0%,铸钢件产生热裂倾向。
从理论和实践两方面论述铸钢件不产生热裂的原因,为以新型改性水玻璃砂为基础的绿色铸造技术在薄壁铸钢件的应用奠定基础。
关键词:改性水玻璃砂;绿色铸造;热裂中图分类号:TG245 文献标识码:A 文章编号:1000-8365(2003)05-0378-03Stu dy on Hot Tear Trend of Casting Steel Produced by Modified Sodium Silicate SandDON G Xuan -pu,HE Da -yan,FA N Z-i t ian,L U Xun,HU AN G Na-i yu(College o f M aterials Science and Eng ineering,Huazhong U niversity of Science and T echnology ,Wuhan 430074,China)Abstract:T he hot tear trend of castings steel produced by new modified sodium silicate sand under additions of 2.5%~3.0%was studied,and the reasons of steel casting no appearance of hot tear in this conditions was discussed at both theory and practice.It is an essential to apply green foundry technology based on new modified sodium silicate sand in thin w alled steel castings.Key words:M odified sodium silicate sand;Green foundry;H ot tear近几年来,涌现出多种新型水玻璃砂工艺,水玻璃加入量大幅下降,有的甚至降到2.5%[1],机械震动落去铸钢件内部的砂芯已经成为可能,并在生产中得到了验证。
关于酯硬化改性水玻璃砂工艺在铸钢件中的应用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; application1 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。
水玻璃砂型强度
水玻璃是一种无机胶凝材料，主要由硅酸钠和硅酸钾组成。
它
在砂型铸造中被用作粘结剂。
砂型是一种常见的铸造模具，用于制
造金属铸件。
水玻璃在砂型中的主要作用是粘结砂粒，形成坚固的
铸造模具。
在砂型铸造中，砂型的强度是非常重要的。
砂型的强度直接影
响着铸件的表面质量、尺寸精度和制造效率。
水玻璃作为砂型的粘
结剂，会对砂型的强度产生影响。
首先，水玻璃可以提高砂型的抗压强度。
通过与砂粒反应形成
硅酸钠或硅酸钾胶凝物质，使砂粒之间产生结合力，从而增强砂型
的整体强度，提高其抗压能力。
其次，水玻璃还可以影响砂型的耐火性能。
水玻璃在高温下会
发生水解反应，释放出水分和二氧化碳，形成硅酸盐胶凝物质，这
种物质具有一定的耐火性，可以提高砂型在铸造过程中的抗热性能。
此外，水玻璃的粘结性能也会对砂型的强度产生影响。
适当的
粘结性能可以确保砂型在铸造过程中不易破裂或变形，从而保证铸
件的成型质量。
总的来说，水玻璃在砂型铸造中扮演着重要的角色，它通过提高砂型的抗压强度、耐火性能和粘结性能，来保证铸件的质量和生产效率。
因此，研究水玻璃在砂型中的应用特性，对于提高铸造工艺的稳定性和铸件质量具有重要意义。
水玻璃在铸造生产中的应用1、概述（1）水玻璃别名泡花碱，是硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂和硅酸季铵盐在水中以离子、分子和硅酸胶粒并存的分散体系。
（2）纯净的水玻璃外观为无色透明的粘稠液体，当含有铁、锰、铝、钙的氧化物时，则带有黄、绿、青灰和乳白等各种颜色。
（3）一般的水玻璃指钠水玻璃，铸造中使用的水玻璃的模数通常为2＜M＜4。
（4）水玻璃砂加热到800℃以上时具有良好的退让性，能减少铸件的热裂缺陷，但加入量偏高时，浇注后型砂的残留强度高，溃散性差。
2、特点（1）硬化和强化：水玻璃的粘度超过浓度-模数相结合的临界值时便开始趋向硬化，硬化的水玻璃依赖进一步失水而增强，称为强化阶段。
人们采取加热烘气体硬化法、硅铁粉自硬砂等方法促使水玻璃硬化。
干、微波烘干、CO2（2）水玻璃粘结剂的硬化采取强脱水、少反应的原则，来增加粘结强度。
（3）模数的调整：降低水玻璃的模数时，加入NaOH水溶液（质量分数为Cl水溶液（质量分数为10%）或无定10%-20%）；升高水玻璃模数时，加入NH4。
也可按比例将高、低模数的水玻璃混合获得一种中间模数的水玻璃。
型SiO2（4）浓度的调整：加热脱水或增水即可。
铸造行业中习惯用密度来反映水玻璃的浓度，常用波美度°Be’来表示。
（5）老化与物理改性：老化指水玻璃存放过程中，其粘度和粘结强度显著下降，凝聚胶化速度加快，其实是内部能量缓慢释放的过程。
通过磁场处理、超声振荡、回流加热、热压釜加热等物理改性消除水玻璃的老化情况。
（6）水玻璃砂溃散剂：多糖类、树脂类、油类、纤维素类、碳质类、无机物类、矿石类等。
）、固体（硅铁粉等）、液体（丙烯酸碳酸酯）。
（7）水玻璃硬化剂：气体（如CO2我国供应嘴普通的MDT系列有机酯为MDT-901（慢酯）、MDT-903（快酯）、MDT-800（极慢）、MDT-Q（极快）。
3、以水玻璃为粘结剂的型砂和芯砂吹气硬化水玻璃砂：根据不同的配比可适用于铸钢件型（芯）砂、铸（1）CO2铁件型砂等。
生产薄壁类铸钢件用几种自硬砂工艺综述生产铸钢件可供选择的型砂工艺有：呋喃树脂自硬砂工艺、碱性树脂自硬砂工艺、pepset 法自硬砂工艺、新型水玻璃自硬砂工艺。
这四种自硬砂工艺的基本情况如下：一、四种自硬砂工艺的概述（一）呋喃树脂自硬砂工艺1、工艺主要优势（1）铸件表面质量和尺寸精度高。
（2）型芯溃散性好，铸件落砂清理容易。
（3）旧砂干法再生回用容易，回用率高（≥90％）。
这些优点使该工艺在铸件生产中得到大面积推广应用，尤其是铸铁件的生产。
2、工艺缺点多年的理论研究和生产实践表明，用呋喃树脂砂工艺生产铸钢件有难以解决的技术难题。
（1）呋喃树脂砂热膨胀系数大，高温退让性差，铸件易产生裂纹，尤其是薄壁、壁厚差较大，结构复杂的铸钢件。
（2）粘结剂系统含S、N等有害元素，易造成铸件表面渗硫，造成表面微裂纹，以及N导致的气孔或皮下气孔。
（3）型砂发气量较大，铸件易出现气孔缺陷。
（4）混砂、造型、浇注、落砂、清理过程中产生SO2、CO等有害气体，污染作业环境。
正是由于上述一些原因，导致某些工厂不能把所有产品都使用呋喃树脂砂生产，而保持呋喃树脂砂、水玻璃砂（粘土砂、碱性树脂砂）并行的状态，造型管理、生产上的诸多不便。
呋喃树脂砂生产线有的因铸件废品率多、生产成本高已闲置，有的生产线已改造成新型水玻璃自硬砂生产线或碱性树脂砂生产线。
针对呋喃树脂砂工艺的不足，国内外专家进行了多年研究，推出改性呋喃树脂，并在生产过程中采取多项工艺措施（如冷铁等），但未收到明显实效。
综上所述，呋喃树脂砂工艺用于铸钢件的生产不是一种好的选择，生产薄壁、结构复杂、易产生裂纹、气孔类缺陷的泵、阀、机车类铸钢件则更不可取。
（二）碱性树脂自硬砂工艺1、工艺优势（1）铸件表面质量和尺寸精度高，铸件综合质量优良。
（2）粘结剂系统不含S、P、N等有害元素，可防止因这些元素引起的铸件缺陷。
（3）具有独特的高温硬化特性，可显著减少铸钢件的热裂缺陷。
（4）固化剂参与硬化反应，型砂硬化性能好，可调性强。
新型水玻璃自硬砂技术的最新进展和应用现状沈阳汇亚通铸造材料有限公司：刘洪涛、尹德英前言：水玻璃自硬砂（即液态有机酯自硬水玻璃砂）开始于上世纪70年代的美国，上世纪80年代后逐步在我国推广应用。
近年来该工艺在广大铸造界同仁的不懈努力下，无论在基础理论研究、还是原辅材料、工艺技术和装备制造几个方面都取得了突破性的进展，基本上解决了水玻璃砂工艺：溃散性差、旧砂再生困难两大难题，使新型水玻璃自硬砂工艺成为实现绿色清洁铸造生产的型砂工艺之一。
一、新型水玻璃自硬砂技术的发展新型水玻璃自硬砂是在普通酯硬化水玻璃自硬砂基础上发展起来的，是水玻璃砂的换代产品，是第三代水玻璃砂的代表。
这里简略说明一下，依工艺性能的优劣对三代水玻璃砂的划分：第一代水玻璃砂：以CO2硬化水玻璃砂为代表，包括为改善水玻璃砂的溃散性加入各种溃散剂的水玻璃砂、CO砂、以粉状硬化剂为主体的自硬砂（硅酸二钙、硅铁粉、赤泥、铬矿渣、各种水泥、氟硅酸钠……）、加热硬化水玻璃砂。
第二代水玻璃砂：普通酯硬化水玻璃自硬砂微波硬化水玻璃砂真空CO2硬化水玻璃砂第三代水玻璃砂：以新型水玻璃自硬砂为代表，包括个别酯硬化改性水玻璃自硬砂。
近年来，随着我国铸造界的科技人员对水玻璃砂基础理论(水玻璃老化、增强改性、旧砂再生)研究的突破，对解决水玻璃砂两大难题（溃散性差、旧砂再生难）的理论认识有了重大进展。
并在如下关键技术上取得了重大突破或进展：①新型高性能改性水玻璃黏结剂的产生和商品化通过使用高质量的原材料来生产高品质的水玻璃黏结剂（纯度高、杂质少），并对水玻璃黏结剂进行物理或化学改性，研制出强度高、性能好且稳定（抗湿性好、砂型的表面稳定性高，不易老化等）、适应范围广、可调节性强的新型水玻璃黏结剂。
如我公司自主研制开发的HYT-S系列六种牌号的新型改性水玻璃可满足不同生产条件下的工艺要求，使用该水玻璃生产时，水玻璃的加入量为1.8％-3.0％。
现已在国内几十家铸造企业中应用并得到广泛好评。
水玻璃砂型铸造技术研究及应用新进展摘要：本文分析了水玻璃砂铸造技术在国内外应用与研究的最新进程。
研究的内容有水玻璃粘结剂抗吸湿改性技术、水玻璃砂微波加热固化技术，以及水玻璃砂的发展前景等。
通过逐步解决水玻璃砂的旧砂的回收利用和抗潮性等问题，成功研制出硅酸钠砂微波加热固化工艺方法、新型水玻璃粘结剂材料，使水玻璃砂的绿色清洁生产成为可能。
关键词：水玻璃砂；铸造技术；应用新进展自1947年捷克引入水玻璃砂以来，砂的脱模、硬化、压缩和混合都比粘土砂简单，大大提高了生产效率、尺寸精度和砂的强度。
我国从50年代开始采用，铸钢的主要砂型很快成为重要。
固化后脱模、固化速度快、注射时不产生有害气体、货源方便、价格低廉、强度高、不污染环境、铸造精度高是水玻璃砂的主要优点。
旧砂回用困难、铸件清理困难、分散性差、残余强度高是水玻璃砂主要缺点。
人们曾对崩解剂进行过广泛研究，以改善水玻璃砂的崩解，但收效甚微。
树脂砂具有优异的崩解性能，但在高温下会产生有害气体污染环境，而且其成本是水玻璃砂的10～20倍。
所以，水玻璃砂的研究又被广大铸造工作者重新关注，包括水玻璃砂的真空置换硬化方法、改性处理、“老化”现象，及其有机酯水玻璃不燃砂的研究。
一、水玻璃砂微波加热硬化技术微波固化水玻璃砂也具备需要优点，例如易于控制、节能高效、加热均匀、升温速度快等。
水玻璃固化方法经过了很多阶段，例如微波固化、液态有机油脂固化、二氧化碳固化、普通热固化、粉末固化等，有很好的开展前景。
然而，水玻璃砂的微波固化很难投入实际使用，由于水玻璃砂芯固化后吸湿性高，模具材料要求高。
以此，华中科技大学、内蒙古工业大学、重庆大学等，研究了微波固化水玻璃砂技术。
初步研究了水玻璃砂的工程应用方案及微波加热技术，以及初步试验了水玻璃砂的崩解性能和微波固化性能。
在国家自然科学基金的支持下，华中科技大学微波固化水玻璃砂的特性进行了系统分析，对水玻璃砂微波固化的实用系统进行了构建。
新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用摘婆：木文对目前国内铸钢件用造型制芯工艺及材料进行了具体的论述，对族种匸艺的优缺点进行了分析.以为酣砍化水玻璃自硕砂I:艺是铸钢件生产中最为合适的工艺.我单位在原商锁化丄艺的基础上. 对水玻璃砂粘结剂体系进行活化改性架接，成功地研制出新型水玻璃自便砂丄艺及材料。
通过对新丄艺的工艺性能试验、经济技术分析.以及笋个生产应用厂家的生产应用表明，新型水玻璃自唤砂丄艺具有水玻璃加进量低(W3%)・型砂强度高,(抗拉0.5-1.4Mpa),型砂锁透性好•硬化速度可调，型砂溃散性好，旧砂易于干法再生回用，回用率＞80%,生产木钱低，无祷无污染，浇注出的铸伯无裂纹及气孔缺陷.铸件质虽:和尺寸精度可与咲喃树脂砂工艺相媲爻。
因此.该工艺是一种先进可靠的工艺.预计会在国内铸造行业推广应用，将会取得明显的经济及社会效益°前育造型制芯匸艺在铸件生产过程中占有十分重要的地位，它直接影响铸件的质址，生产木钱，生产效率及环境污染。
随着机械产业的发展.对外经济贸易的扩大，以及环境污染、能源紧张、材料涨价等題目的日益严重.对铸造生产和铸件质址提出nifiHj的要求，尤其是跨进二十一世纪的今天。
为了适应二十一世纪绿色、集约化铸造的需要.符合可持续发展战略.新一代造型制芯丄艺必须满足下述几个方面的要求：i・生产的铸件质址好，铸造缺陷少。
2•劳动条件好.对生态环境污染少。
3.最大限度地利用自然资源.节省能源C4.生产木钱低，生产效率岛。
我讯位开发的新型水玻璃自换砂1:艺在这方面具有很大的上风.是符合可持续发展模式的绿色环保型造型制芯工艺。
混砂机目前国内铸钢件生产用造型制芯匸艺及材料现状目前，国内铸钢件用适型制芯工艺主要有两大类，无机类粘结剂系统以水玻璃砂匸艺，有机类粘结剂系统以咲喃树脂砂匸艺为主•两种艺上前的使用现状主发展远景如下C水玻璃砂工艺水玻璃砂匸艺具有设备简单••操纵方便.无毒味.木钱底廉等特点，从50年代开始广泛地用于国内铸钢件的生产.尤其是C02水玻璃砂匸艺。
水玻璃熔模铸造埋砂的作用
水玻璃在熔模铸造中用作粘结剂和固化剂，其主要作用是在熔模铸造过程中固化砂芯和砂型。
熔模铸造是一种先进的铸造工艺，通过在砂型中加入水玻璃，然后用二氧化硅砂粉固化，形成高强度的砂型和砂芯。
水玻璃在这个过程中发挥着至关重要的作用。
首先，水玻璃可以提供粘结作用，将砂粒黏结在一起，形成坚固的砂型和砂芯。
这种粘结作用可以确保砂型和砂芯在浇铸过程中不会破裂或变形，从而保证铸件的形状和尺寸精度。
其次，水玻璃还具有固化作用，可以使砂型和砂芯在固化后具有足够的强度和硬度，以承受浇铸过程中的压力和热量。
这样可以确保铸件表面的光洁度和精度，提高铸件的质量和表面完整性。
此外，水玻璃还可以提高砂型和砂芯的抗温性能，使其在高温下也能保持稳定的结构和形状，从而适应复杂的铸造工艺要求。
总的来说，水玻璃在熔模铸造中的作用主要包括提供粘结和固化作用，保证砂型和砂芯的稳定性和强度，从而确保铸件的质量和
精度。
这些作用使得熔模铸造成为一种高精度、高质量的铸造工艺，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用摘要：本文对目前国内铸钢件用造型制芯工艺及材料进行了详细的论述，对各种工艺的优缺点进行了分析，认为酯硬化水玻璃自硬砂工艺是铸钢件生产中最为合适的工艺，我单位在原酯硬化工艺的基础上，对水玻璃砂粘结剂体系进行活化改性架接，成功地研制出新型水玻璃自硬砂工艺及材料。
通过对新工艺的工艺性能试验、经济技术分析，以及多个生产应用厂家的生产应用表明，新型水玻璃自硬砂工艺具有水玻璃加入量低（≤3%），型砂强度高，（抗拉0.5-1.4Mpa）,型砂硬透性好，硬化速度可调，型砂溃散性好，旧砂易于干法再生回用，回用率≥80%，生产成本低，无毒无污染，浇注出的铸伯无裂纹及气孔缺陷，铸件质量和尺寸精度可与呋喃树脂砂工艺相媲美。
因此，该工艺是一种先进可靠的工艺，预计会在国内铸造行业推广应用，将会取得明显的经济及社会效益。
前言造型制芯工艺在铸件生产过程中占有十分重要的地位，它直接影响铸件的质量，生产成本，生产效率及环境污染。
随着机械工业的发展，对外经济贸易的扩大，以及环境污染、能源紧张、材料涨价等问题的日益严重，对铸造生产和铸件质量提出了更高的要求，尤其是跨入二十一世纪的今天。
为了适应二十一世纪绿色、集约化铸造的需要，符合可持续发展战略，新一代造型制芯工艺必须满足下述几个方面的要求：1．生产的铸件质量好，铸造缺陷少。
2．劳动条件好，对生态环境污染少。
3．最大限度地利用自然资源，节省能源。
4．生产成本低，生产效率高。
我单位开发的新型水玻璃自硬砂工艺在这方面具有很大的优势，是符合可持续发展模式的绿色环保型造型制芯工艺。
目前国内铸钢件生产用造型制芯工艺及材料现状目前，国内铸钢件用造型制芯工艺主要有两大类，无机类粘结剂系统以水玻璃砂工艺，有机类粘结剂系统以呋喃树脂砂工艺为主，两种工艺上前的使用现状主发展前景如下。
一．水玻璃砂工艺水玻璃砂工艺具有设备简单，操作方便、无毒味、成本底廉等特点，从50年代开始广泛地用于国内铸钢件的生产，尤其是CO2水玻璃砂工艺。
新型水玻璃自硬砂在铸造上的应用摘要：本文对目前国内铸钢件用造型制芯工艺及材料进行了具体的论述，对各种工艺的优缺点进行了分析，以为酯硬化水玻璃自硬砂工艺是铸钢件生产中最为合适的工艺，我单位在原酯硬化工艺的基础上，对水玻璃砂粘结剂体系进行活化改性架接，成功地研制出新型水玻璃自硬砂工艺及材料。
通过对新工艺的工艺性能试验、经济技术分析，以及多个生产应用厂家的生产应用表明，新型水玻璃自硬砂工艺具有水玻璃加进量低(≤3%)，型砂强度高，(抗拉0.5-1.4Mpa),型砂硬透性好，硬化速度可调，型砂溃散性好，旧砂易于干法再生回用，回用率≥80%，生产本钱低，无毒无污染，浇注出的铸伯无裂纹及气孔缺陷，铸件质量和尺寸精度可与呋喃树脂砂工艺相媲美。
因此，该工艺是一种先进可靠的工艺，预计会在国内铸造行业推广应用，将会取得明显的经济及社会效益。
前言造型制芯工艺在铸件生产过程中占有十分重要的地位，它直接影响铸件的质量，生产本钱，生产效率及环境污染。
随着机械产业的发展，对外经济贸易的扩大，以及环境污染、能源紧张、材料涨价等题目的日益严重，对铸造生产和铸件质量提出了更高的要求，尤其是跨进二十一世纪的今天。
为了适应二十一世纪绿色、集约化铸造的需要，符合可持续发展战略，新一代造型制芯工艺必须满足下述几个方面的要求：1.生产的铸件质量好，铸造缺陷少。
2.劳动条件好，对生态环境污染少。
3.最大限度地利用自然资源，节省能源。
4.生产本钱低，生产效率高。
我单位开发的新型水玻璃自硬砂工艺在这方面具有很大的上风，是符合可持续发展模式的绿色环保型造型制芯工艺。
混砂机目前国内铸钢件生产用造型制芯工艺及材料现状目前，国内铸钢件用造型制芯工艺主要有两大类，无机类粘结剂系统以水玻璃砂工艺，有机类粘结剂系统以呋喃树脂砂工艺为主，两种工艺上前的使用现状主发展远景如下。
一.水玻璃砂工艺水玻璃砂工艺具有设备简单，操纵方便、无毒味、本钱底廉等特点，从50年代开始广泛地用于国内铸钢件的生产，尤其是CO2水玻璃砂工艺。
CO2水玻璃砂工艺使用过程长期存在的主要题目：型砂强度低，冬季硬透性差，型(芯)溃散性差，铸件清理困难，旧砂废弃造成生态环境污染大等，这些题目严重制约了水玻璃砂工艺的应用及发展，为了最大限度地改善水玻璃砂工艺存在的题目，国内外铸造工作者付出了艰辛的努力，经过了几十年的开发研究，先后开发出很多新的材料和工艺，如水玻璃的物化改性或特殊添加材料制成的改性水玻璃或溃散剂，清理采用水爆(浴)清砂，七零砂(石灰石砂)，这些方法在一定程度上满足了当时的生产急需，并且很多工艺沿用至今，但是未能在根本上解决题目，水玻璃加进量居高不下，溃散性的解决受到限制，旧砂再生还未解决，铸件质量较差。
八十年代以来，水玻璃砂工艺相继出现了很多新工艺，如酯硬化法，VRH-CO2法，微波硬化法等，这些工艺在进步水玻璃的粘结力，降低加进量，改善溃散性方面对玻璃砂工艺的发展起了明显的作用，但是这些工艺在大量生产使用过程中也存在很多题目。
1.普通酯硬化水玻璃砂工艺粘结剂和固化剂配套性差，型砂硬性能较差，冬季硬化时间长、硬透性差、旧砂回用率低，再生砂综合性能差，难以实现生产线的批量生产。
2.VRH法工艺：设备投资大，维修用度高，对铸件批量生产有一定限制。
这些题目限制了水玻璃砂新工艺的大面积推广应用。
二.呋喃树脂砂工艺八十年代后期，随着对铸件质量要求的进步，树脂砂工艺在国内外得到了大面积推广及应用，尤其是呋喃树脂砂工艺，呋喃树工艺具有铸件质量好，尺寸精度高，型芯溃散好，旧砂回用方便，回用率高等特点，这些优点备受铸造工作者的青睐，但是，该工艺在使用过程中出现了很多新题目，铸件表面渗硫和型(芯)高温退让性差引起铸件出现裂纹，尤其是薄壁类铸钢件，加上生产本钱高，环境污染严重，虽经广泛地开发研究，但是至今未能彻底解决这些题目，使得该工艺在铸钢件及球铁件的应用受到限制。
近几年，树脂工艺在铸造上生产过程中出现的铸年质量题目，加上生产本钱、环境保护等方面的压力，使无机类的水玻璃砂系统再度成为人们关注的热门，水玻璃砂工艺只有解决了多年存在的老大难题目，解决了水玻璃加进量的题目，粘结强度的题目，型砂综合性能的题目旧砂回用的题目，才能更好地在铸件生产中推广应用。
因此，只要开发一种新的工艺，兼顾树脂砂和水玻璃砂的上风，才能适应目前高质量，低本钱铸钢件生产的需求，尤其是市场经济条件下，企业追求效益、本钱、质量、环保的今天。
新工艺的特点我们针对目前铸钢件生产用造型制芯工艺的现状，结合国内生产工艺的需求，经过多年的开发研究，成功地研制出了铸造用新型水玻璃自硬砂工艺及材料，新工艺是我们在原水玻璃砂工艺的基础上开发研制出的新一代自硬砂工艺，它采用了我们研制的高强度、低粘度的新型水玻璃和专用酯类固化剂，通过对水玻璃粘结体系进行离子活化处理，使水玻璃砂树脂化，进步了型砂的工艺性能，改善了型(芯)砂的溃散性，实现了旧砂的干法再生回用，改善回用砂的工艺性能，旧砂回用率接近树脂砂的水平。
新工艺的工艺特点：粘结剂加进量低(≤3%)，型砂工艺性能良好，冬季硬透性好，硬化速度通过粘结剂和固化剂种类依生产及环境条件可调(5-80分钟)，型芯砂溃散性好，铸件出砂清理轻易，旧砂易干法再生回用，回用率≥80%，铸件质量和尺寸精度可与树脂砂相媲美，型砂热塑性好，发气量低，可防止铸件产生裂纹及气孔缺陷，在所有自硬砂工艺中生产本钱最低，环境污染少。
新工艺的工艺性能1、新工艺用原辅材料1.原砂：新工艺对原砂的要求与树脂砂类似，但比树脂对原砂的敏感性小，并且原砂适用范围广，可以用硅砂，铬铁矿砂，镁橄榄石砂等多种砂，其要求指标：粒度：40-140;角形系数，<1.30;微粉及含泥量<1.0%;含水量<0.8%;化学成分依铸件材质砂种而定。
2.新型水玻璃：我单位研制的粘结剂指标，见表一。
表一粘结剂指标3.专用酯类固化剂：我单位研制的固化剂指标，见表二。
表二自硬酯类固化剂性能指标二.新工艺的型砂配制1.型(芯)砂的配比，见表三。
表三推荐配比以上为新砂对型(芯)砂的配比。
若批量生产采用旧砂回用时，可适当降低粘结剂及酯化剂的加进量。
2.混砂设备和工艺1)推荐采用高效树脂砂混砂机用量较小时，宜采用间隙式碗形树脂砂混砂机或双搅拌强碾混砂机;用量较大时，宜采用叶片式连续混砂机。
混砂工艺原砂+酯固化剂――粘结剂――出砂2)也可采用碾轮式混砂机(无树脂砂设备)双砂三混工艺一半砂与固化剂，一半砂与粘结剂，混碾1-1.5分钟，最后依生产情况将二部分砂放混砂机中一起混碾1-1.5分钟。
原砂+酯固化剂混拌1.5-2分钟+粘结剂混拌1-1.5分出砂采用碾轮混砂机混自硬砂时，应将碾轮抬高30-5毫米。
采用碾轮式混砂机时，型(芯)砂的可使用时间和终强度比高效树脂砂混砂机要低得多。
3) 型(芯)砂可以采用双砂制，即面背砂，也可以采用单一砂制。
三.新工艺砂硬化性能的调整型砂的硬化性能受原砂质量，粘结剂和固化剂的种类及加进量、外界环境条件、混砂工艺设备等因素影响，使用厂可根据现场原砂的种类、状态，型(芯)砂的生产工艺要求，外界条件(温度、湿度)选择相应的粘结剂、固化剂的种类及加进量来调整型砂的硬化性能，满足铸件生产的要求。
1.新型水玻璃自硬砂工艺的硬化性能原砂(1)原砂的状态对型砂硬化性能的影响。
(2)砂温对型硬化性能的影响。
(3)原砂的含水量对型砂硬化性能的影响。
水玻璃水玻璃加进量对性能的影响，不同原砂推荐的加进量如表表四不同原砂，不同水溶性粘结剂加进量对型砂工艺性能影响(2)不玻璃种类对性能的影响，见表五表五不同粘结剂种类对型砂强度的影响从表可知▲新型水玻璃粘结剂的自硬砂24H抗拉强度比普通水玻璃自硬砂高30%左右。
▲型砂的硬化性能优于普通水玻璃的自硬砂，尤其是气温较低的冬季，型砂硬透性、硬化速度远优于普通水玻璃砂，可以满足正常生产要求。
▲不同的粘结剂，型砂具有不同的硬化性能，即通过调整粘结剂种类来调整硬化性能满足生产要求。
酯类固化剂对型砂硬化工艺性能的影响(1) 酯类固化剂种类对型砂强度的影响，见表六表六酯类固化剂种类对型砂强度的影响注：原砂(标准砂)100%+ZCS粘结剂3%+固化剂045%由表六可知▲我公司生产的专用有机酯比市场售的有机酯在相同条件下有较佳的硬化性能，尤其是冬季，终强度进步30%左右。
▲在相同的条件下，不同的固化剂、型砂的硬化速度有很大差别，终强度也有差别。
▲在不同的外界条件下，同种固化剂具有不同的硬化性能，通过调整固化剂种类，可以调整型砂的硬化性能。
(2)酯类固化剂加进量对型砂工艺性能的影响，见表七表七酯类固化剂加进量对型砂工艺性能的影响酯类固化剂作为一个反应组份参与整个体系的反应，因此，必须达到一定的量，加进量较低，反应不完全，粘结剂作用不充分，随着加进量增加，固化剂提供的活性离子增多，反应越来越激烈充分，硬化速度进步，强度增加，达到一定量后，有部分固化剂未参与反应，残留于粘结剂结构中，降低型砂的终强度，因此，综合考虑型砂的硬化性能，终强度和本钱两个方面因素，酯类固化剂的加进量为≤20%。
外界条件对型砂工艺性能的影响(1)气温表八不同气温对型砂强度的影响注：1粘结剂加进量3%;2 固化剂加进量 0.45%(2) 相对湿度表九不同相对湿度对型砂强度的影响由表八九、可知▲新工艺在不同的气温、湿度条件下具有良好的性能。
在气温较低的季节，型砂也具有较好的性能。
▲根据不同的外界条件，通过调整粘结剂种类。
固化剂种类可以调整型砂的硬化性能。
型砂的溃散性型砂的残留强度与温度的关系：新型水玻璃粘结剂自硬砂的残留度在温度≥400℃以上时≤0.5MPa，均比CO2水玻璃砂低，尤其是温度≥800℃以上，残留度约为CO2水玻璃砂的1/10，其主要原由于对粘结剂体系进行复合有机改性，400℃以上时，有机物分解，破坏了粘结膜的连续性，降低了为粘结剂的残留强度，改善了型砂的溃散性。
型砂的发气性新工艺的旧砂及再生回用新工艺的粘结剂加进量少(≤3%)，型砂浇注受热后溃散性明显改善，介于水玻璃砂和树脂砂之间，接近树脂砂，旧砂易破碎成单个砂粒，这为旧砂再生创造了条件，型(芯)砂浇注受热后，旧砂表面的残留膜脆性较大，并且成不连续状态，易于通过机械再生除往，同时通过工艺材料配套机械再生处理保证回用砂的综合性能。
克服和减轻旧砂残留粘结剂膜对回用砂性能(可使用时间、工艺强度等)的影响。
1.旧砂再生回用的工艺方法新工艺的旧砂回用可以采取两种再生方法，即干法再生回用和干热联合再生回用，两种工艺再生回用率为75-90%，其工艺流程见图。
◆ 干法再生回用旧砂-砂块破碎-机械干法再生(2-3 级硬)--风选--砂温调节◆ 干热联合再生回用旧砂-砂块破碎-低温加热(150--250℃)--机械干法再生(1-2级硬再生)--风选--砂温调节2.再生砂质量控制指标残留NA2≤O1%微份含量(150目以下)≤1%;砂温≤35%℃;回用砂工艺性能控制。
