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砂型造型工艺的选择砂型造型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水平、生产成本、生产效率及环境污染程度。
砂型铸造方法可分为物理硬化造型方法和化学造型方法两大类。
物理硬化造型方法主要有粘土砂型、实型铸造、V法造型法、冷冻造型法等。
其中粘土砂型又分为湿型、干型和表干型。
实型造型和V法造型法属于无粘结剂方法（干砂），采用负压成型。
冷冻造型法则以水为粘结剂。
化学造型方法主要有：水玻璃砂型、树脂砂型等。
它们又都可分为加热硬化、自硬、吹气硬化等三种。
水玻璃为无机粘结剂，树脂为有机粘结剂，选择砂型造型工艺时，应遵循以下几项原则：1．应能保证铸件质量要求表1～3列出了砂型铸造各类合金铸件的质量公差、尺寸公差和表面粗糙度范围。
表1 砂型铸造的铸件质量公差等级/MT注：“+”为可以达到的粗糙度，“*”为采取特殊措施后方能达到的粗糙度。
目前广泛应用的造型工艺主要有粘土湿型砂工艺、CO2吹气硬化水玻璃砂工艺、有机酯自硬水玻璃砂工艺、酸自硬呋喃树脂砂工艺等。
近年来，酯硬化酚醛树脂自硬砂造型工艺也得到了一定程度的推广应用。
这些造型工艺的特点、对铸件质量的影响和适用范围分别简介如下：（1）粘土湿型砂工艺粘土湿型砂工艺的优点是：①所用原材料价格便宜，来源丰富。
②造型方便，砂型不必烘干，铸型生产周期短，效率高，易于实现大批量生产。
③回用砂中未脱水失效的膨润土与水混合后即能恢复强度，旧砂回用性好，回用设备投资少。
④经过长期应用，已经发展了一系列造型设备。
⑤一般造型所生产铸件的尺寸精度不亚于化学自硬砂，射压造型、气冲造型和静压造型等高压造型方法所生产的铸件尺寸精度可与熔模铸造相媲美。
粘土湿型砂不同机器造型方法所生产的铸件尺寸精度和表面粗糙度见表4。
由于上述优点，粘土湿型砂工艺在小型铸件特别是汽车、发动机、纺织机等各种大规模生产的铸铁件上得到了广泛的应用，其所占比例居各种铸型之首。
但是，粘土湿砂型在浇注时，砂型表面产生水分的汽化和迁移，使铸件容易产生气孔、夹砂、砂眼、胀砂、粘砂等缺陷。
铸钢件生产时采用的几种自硬砂的工艺性能的对比分析一.前言50多年来造型、制芯材料和工艺.在国内外有了长足的发展.特别是在生产铸铁件时.采用呋喃树脂砂取代粘土砂方面.显示了许多优越性.它已成为铸铁厂家进行技术改造的首选方案。
在铸钢件生产中.从20世纪50年代开始采用水玻璃砂.到20世纪70年代.由于采用水玻璃砂生产的铸钢件的尺寸精度和表面质量都差.尤其是型、芯砂的溃散性不好.清砂十分困难.旧砂不能再生回用等问题.没有得到较好的解决.于是.在某些重机厂、水泵厂和机车厂等的一些铸钢件改用了呋喃树脂砂。
到20世纪90年代末.又由于呋喃树脂砂生产的铸钢件易产生热裂等缺陷.以及磺酸固化剂热分解时产生的气体.导致铸钢件表面渗碳、渗硫.以及呋喃树脂砂环境污染等问题.使一些铸钢厂又开始采用酯硬化碱性酚醛树脂砂。
不过.直到今天.水玻璃砂造型、制芯工艺.还是铸钢件生产中最基本、用量最多的一种造型、制芯方法。
由于这三种自硬砂各有其优缺点.目前在我国这三种工艺并存.各厂都是根据本厂铸钢件生产的特点和批量.生产的现状和未来的要求等多方面进行综合考虑.而确定本厂的造型、制芯工艺。
例如.二重厂、广重厂等生产中使用了酯硬化碱性酚醛树脂砂.大重厂、沈重厂和一重厂等采用无氮呋喃树脂砂.其余的.包括铁道部下属的20多个机车车辆厂.还是采用水玻璃砂。
总之.人们总是希望能以较高的生产效率、较低的制造成本、较好的作业环境.生产出优质的铸钢件来.可是.到目前国内外还没有一种造型、制芯工艺能同时满足上述的全部要求.为此.下面将从生产效率、铸件质量、环境污染和制造成本等四个方面.对水玻璃砂、呋喃树脂砂和碱性酚醛树脂砂等三种自硬砂的工艺性能进行对比分析.以供参考。
二.生产效率目前在铸造生产中得到广泛应用的造型、制芯工艺有三大类：热硬砂（如热芯盒、覆膜砂等）、气硬冷芯盒砂（如三乙胺聚脲烷、CO2水玻璃砂、SO2呋喃树脂砂等）和自硬砂（如酯硬化碱性酚醛树脂砂、酸固化呋喃树脂砂、酯硬化水玻璃砂和胺固化聚脲烷砂等）。
铸钢件生产时采用的几种自硬砂的工艺性能的对比分析一.前言50多年来造型、制芯材料和工艺，在国内外有了长足的发展，特别是在生产铸铁件时，采用呋喃树脂砂取代粘土砂方面，显示了许多优越性，它已成为铸铁厂家进行技术改造的首选方案。
在铸钢件生产中，从20世纪50年代开始采用水玻璃砂，到20世纪70年代，由于采用水玻璃砂生产的铸钢件的尺寸精度和表面质量都差，尤其是型、芯砂的溃散性不好，清砂十分困难，旧砂不能再生回用等问题，没有得到较好的解决，于是，在某些重机厂、水泵厂和机车厂等的一些铸钢件改用了呋喃树脂砂。
到20世纪90年代末，又由于呋喃树脂砂生产的铸钢件易产生热裂等缺陷，以及磺酸固化剂热分解时产生的气体，导致铸钢件表面渗碳、渗硫，以及呋喃树脂砂环境污染等问题，使一些铸钢厂又开始采用酯硬化碱性酚醛树脂砂。
不过，直到今天，水玻璃砂造型、制芯工艺，还是铸钢件生产中最基本、用量最多的一种造型、制芯方法。
由于这三种自硬砂各有其优缺点，目前在我国这三种工艺并存，各厂都是根据本厂铸钢件生产的特点和批量，生产的现状和未来的要求等多方面进行综合考虑，而确定本厂的造型、制芯工艺。
例如，二重厂、广重厂等生产中使用了酯硬化碱性酚醛树脂砂，大重厂、沈重厂和一重厂等采用无氮呋喃树脂砂，其余的，包括铁道部下属的20多个机车车辆厂，还是采用水玻璃砂。
总之，人们总是希望能以较高的生产效率、较低的制造成本、较好的作业环境，生产出优质的铸钢件来，可是，到目前国内外还没有一种造型、制芯工艺能同时满足上述的全部要求，为此，下面将从生产效率、铸件质量、环境污染和制造成本等四个方面，对水玻璃砂、呋喃树脂砂和碱性酚醛树脂砂等三种自硬砂的工艺性能进行对比分析，以供参考。
二.生产效率目前在铸造生产中得到广泛应用的造型、制芯工艺有三大类：热硬砂（如热芯盒、覆膜砂等）、气硬冷芯盒砂（如三乙胺聚脲烷、CO2水玻璃砂、SO2呋喃树脂砂等）和自硬砂（如酯硬化碱性酚醛树脂砂、酸固化呋喃树脂砂、酯硬化水玻璃砂和胺固化聚脲烷砂等）。
大型铸钢件造型和制芯工艺的选用
苏见波;张景超;李岩岩
【期刊名称】《铸造工程》
【年(卷),期】2014(038)004
【摘要】简述了大型铸钢件造型和制芯工艺的现状,着重分析了碱性酚醛树脂砂、呋喃树脂砂和酯硬化水玻璃砂的造型工艺特点,从型砂配比、硬化性能、型砂性能、铸件质量、旧砂回用、劳动环保、经济评价和工艺评价等方面对三种型砂工艺进行了对比,为生产大型铸钢件时自硬砂造型和制芯工艺的选择提供参考.
【总页数】4页(P11-14)
【作者】苏见波;张景超;李岩岩
【作者单位】机械工业第六设计研究院有限公司,河南郑州450007;机械工业第六
设计研究院有限公司,河南郑州450007;机械工业第六设计研究院有限公司,河南郑
州450007
【正文语种】中文
【中图分类】TG221+.2
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4.兴业股份大型铸钢件复合造型工艺技术成功开发 [J],
5.铸钢件树脂自硬砂造型、制芯自动线工艺 [J], 白文弟
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有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂的生产工艺特性瞿建银刘风雷［摘要］本文着重介绍了温州市开诚机械有限公司有机酯+CO2复合硬化水玻璃砂生产工艺特性。
关键词：有机酯硬化、CO2硬化、复合硬化、旧砂再生。
一、前言有机酯硬化水玻璃砂造型工艺是近几年发展起来的一种新型绿色环保的铸造工艺方法，相较于有机粘结剂的树脂砂，具有以下特点：1. 造型成本低。
水玻璃粘结剂价格低廉，市场价格波动小，从2003年至今，价格波动没有超出15%，而呋喃树脂砂中树脂的价格波动很大，导致型砂成本波动大，给企业营销增加困难。
2. 具有绿色环保的特点。
由于水玻璃是一种无机粘结剂，因此在造型、浇注过程中，不会产生SO2、苯、甲醛和二恶英等有害气体污染环境，是所有砂型铸造工艺中最理想的环保型的造型工艺。
3. 适宜采用干法再生，解决了传统水玻璃砂旧砂再生处理难的问题，进一步降低了造型生产成本。
二、水玻璃的硬化机理1. 水玻璃有机酯硬化剂的硬化原理。
水玻璃硬化机理分为化学硬化和物理硬化，有机酯硬化剂的硬化原理既含有化学硬化，也含有物理硬化，主要分为三个阶段：第一阶段，有机酯在碱性水溶液中发生水解，生成有机酸或醇。
化学反应式如下：R-COOR’+XH2O O H－RC00H+R’OH第二阶段，有机酯和水玻璃反应，使水玻璃模数升高，且整个反应过程为失水反应，当反应时水玻璃的粘度超过临界值，水玻璃便固化，化学反应式如下：Na2O•mSiO2•n H2O+XRCOOH⇌（1-X/2）Na2O•mSiO2•（n+X/2）H2O+XRCOONa以上两步总的反应式为：XRCOOR’+Na2O•mSiO2•n H2O+XH2O⇌（1-X/2）Na2O•mSiO2•（n+X/2）H2O+XR’OH+XRCOONa第三阶段，水玻璃进一步失水硬化。
由于反应产物的有机盐一般为结晶水化物，而生成的醇也要吸收溶剂水，再加上挥发失水，因此有机酯能使水玻璃模数、浓度升高到临界值以上，即可促进水玻璃的固化。
铸造厂的环评报告中废气部分。
I. 废气排放及主要污染物铸造厂运营后，主要的环境污染因子为造型、制芯、混砂、砂处理、电炉熔化、浇铸、振动落砂、抛丸清理等过程产生的工业粉尘和铸造烟尘，此外在浸漆过程和砂型涂料的涂敷过程中将产生少量的有机废气。
（1）、工业粉尘排放统计a、造型、制芯、砂处理工业粉尘统计本项目砂型铸造工艺中型砂的主要成分包括：硅砂、煤粉、水、粘土等，砂芯的成分主要为树脂覆膜砂。
因此工业粉尘的主要成分为二氧化硅尘、煤粉尘、粘土尘等。
根据类比调查，混砂、砂处理过程的粉尘产生量约为原料用量的0.05%，铸造每吨铸铁型砂原料用量约为5~10t。
估算工业粉尘量和产生源强根据类比调查，混砂、砂处理过程的工业粉尘的产生浓度，铸造厂对混砂、砂处理、振动落砂、造型、造芯等产尘量大的工序，采取了国际先进的生产线，对其实行封闭处理，同时采用除尘器对产生的粉尘进行收集处理，处理后的废气由不低于15m高的排气筒高空排放。
项目一般选用的除尘器为袋式除尘器，处理效率可达99%，能够满足《大气污染物综合排放标准》二级标准要求。
b、抛丸、清理工业粉尘统计经过振动落砂处理后的铸件表面还会粘附少量型砂，同时铸件表面较粗糙，不能够满足工艺要求，还需要通过抛丸机和磨光或抛光机进行表面清理，使铸件表面细腻发亮，达到上漆或电镀要求。
（2）、电炉熔化烟尘及废气的排放统计如果感应电熔炉中熔化的是纯净的铁水，那么电炉排放的只有干热空气，没有其他杂质；但是实际生产中，除了向电炉中加入生铁，同时还要添加废铁和一定的化学药剂（孕育剂），通常的孕育剂多采用硅铁，其中还含有钙、钡、锶、锰和锆等金属元素；而废铁上有时难免会有少量油类或漆类，因此，熔化过程中会排放一定的热烟废气，该废气的主要成分包括：烟尘和少量的一氧化碳、二氧化碳、聚酯树脂类有机废气等。
（3）、浇铸废气的排放统计在浇铸之前，为了避免铸件产生表面粗糙、机械粘砂、化学粘砂等现象，需要在砂型表面涂敷一层特制的涂料。
铸造技术的方法选择铸造是将通过熔炼的金属液体浇注入铸型内，经冷却凝固获得所需形状和性能的零件的制作过程。
铸造是常用的制造方法，优点是：制造成本低，工艺灵活性大，可以获得复杂形状和大型的铸件，在机械制造中占有很大的比重，如机床占60～80%，汽车占25%拖拉机占50～60%。
铸件的质量直接影响着产品的质量，因此，铸造在机械制造业中占有重要的地位。
铸造是一种古老的制造方法，在我国可以追溯到6000年前。
随着工业技术的发展，铸造技术的发展也很迅速，特别是19世纪末和20世纪上半叶，出现了很多的新的铸造方法，如低压铸造、陶瓷铸造、连续铸造等，在20世纪下半叶得到完善和实用化。
由于现今对铸造质量、铸造精度、铸造成本和铸造自动化等要求的提高，铸造技术向着精密化、大型化、高质量、自动化和清洁化的方向发展，例如我国这几年在精密铸造技术、连续铸造技术、特种铸造技术、铸造自动化和铸造成型模拟技术等方面发展迅速铸造主要工艺过程包括：金属熔炼、模型制造、浇注凝固和脱模清理等。
铸造用的主要材料是铸钢、铸铁、铸造有色合金(铜、铝、锌、铅等)等。
铸造方法常用的是砂型铸造，其次是特种铸造方法，如：金属型铸造、熔模铸造、石膏型铸造......等。
而砂型铸造又可以分为粘土砂型、有机粘结剂砂型、树脂自硬砂型、消失模等等,如下图：VRH: VRH(Vacuum Replace Hardening)即真空置换硬化，其工艺过程如下：将用有机或无机粘结剂砂造好的铸型，送入真空室内抽取真空，当达到一定的真空度后，充入硬化气体；硬化气体进入砂型的砂粒间并均匀扩散，经过化学反应使砂型得到硬化。
该工艺被列为国家科技成果重点推广项目。
根据我国铸造行业的实际情况，我所于90年设计生产了第一台真空室容积为1.4立方米VRH 设备，目前我所制造的VRH设备已经被多家企业采用，其中最大容积达10立方米，产品已经形成“钟罩式”和“隧道式”两种系列。
我所竭诚欢迎全国各地客户来京考察指导。
大型铸钢件铸造工艺技术大型铸件生产周期长、工序复杂，一般要经历众多工序（如图2—1所示），合理设置其铸造过程中各项工艺是决定铸件最终成功铸造的关键要素。
图2—1大型铸钢件铸造工艺流程2.1大型铸钢件造型用砂铸钢件尤其是大型铸钢件大都采用自硬砂地面造型。
大型铸钢件通常具有厚大断面和高的金属静压头、浇注时间较长，加上铸件凝固过程中金属液体与砂型之间的热作用、机械作用、化学反应非常强烈；铸件表面，尤其在砂芯或砂型凹陷及转角处极易产生金属渗透粘砂，易造成铸件尺寸稳定性差和表面缺陷。
因而大型铸钢件对砂型的高温力学性能、型砂材料的抗粘砂能力要求非常高。
目前国内重机行业用于大型铸钢件的造型用砂主要有水玻璃砂（C02吹气硬化和有机醋自硬化）、树脂自硬砂〔峡喃树脂自硬砂、碱酚醛树脂自硬砂）国内一些主要大型铸件生产企业已逐步完成使用自硬砂铸造工艺的技术改造。
大型铸钢件的面砂一般采用铬铁矿砂等特种砂，这些原砂比硅砂的价格高出很多。
因此，对于旧砂再生系统中铬铁矿砂与石英砂的分离技术也是一项合理利用资源及降低成本的关键性技术。
2.2 铬铁矿砂在造型中的应用2.2.1铬铁矿呋喃树脂砂面砂应用实例（见表2—1）222 铬铁矿砂成份及选择铬铁矿砂属于铬尖晶石。
一般以（FeMg 0・（CrAIFe）2Q形式存在，其中杂质主要为CaO MnQ SiO2、TQ2等金属氧化物和碳酸盐化合物。
铬铁矿砂的比重为（4.4〜4.5 ）3 3kg/cm,堆积比重为（2.0〜2.7 ）kg/cm ,耐火度为2000土25C,熔融触点2040C。
铬铁矿砂的选择主要依据需要配制的型（芯）砂后的工艺参数、铸件质量以及旧砂再生回收率的高低来不断摸索确定。
铬铁矿砂的化学成分及质量分数（％见表2—1。
表2—1 铬铁矿砂的化学成分及质量分数（%2.2.2.1 酸耗值我们在采用呋喃树脂砂工艺时其催（固）化剂为磺酸、苯磺酸之类酸性固化剂硬化，要求原砂呈中性，如存在诸如滑石粉的碱性化合物，固化剂的消耗必然要加大，从而砂型固化慢甚至不能硬化。
酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件的质量控制探讨詹云京（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）摘 要：酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件的方法最早起源于英国，英国向世界展示这项新技术后，我国开始引进该技术，与此同时也展开了对这项技术的研究。
在我国传统的铸钢件铸造的过程中，会产生一定的废气，但是在用该技术生产铸钢件，不会产生氮、磷、硫等有害气体，能够在生产的同时做到环境的保护。
本文就该技术的特点展开分析，研究了酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件中的作用，探究了该技术背景下生产大型铸钢件的质量控制方法，最后根据生活实例，研究了该技术在我国的应用情况。
关键词：酯硬化碱性酚醛树脂；大型铸钢件；质量控制中图分类号：TG221 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2018）06-0200-2我国传统的大型铸钢件生产主要采取自硬呋喃树脂砂技术，但是该技术生产的大型铸钢件经常会由于气体的产生，导致铸件表面出现气孔，成品外表面的花纹不整齐等现象，这影响了铸件的质量。
随着社会经济的发展，铸钢件生产行业在市场中的竞争压力逐渐增大，为了能够实现企业的长效发展，很多企业开始引进酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件，这使得很多传统的问题得到了有效的改善。
1酯硬化碱性酚醛树脂砂特点分析新技术背景下的树脂砂具有几个明显的优点。
第一，砂的质量容易控制，在铸钢件铸造过程中，原砂是最基础的材料，该砂的质量容易控制，所以在生产时，能够保障铸钢件的质量[1]。
其次是易成型，该砂在铸造的过程中，温度升高之后，硬化的速度比较快，所以容易成型，在成型后起模也比较方便，通过模具进行灌注生产，能够确保大型铸钢件的尺寸良好。
第三是不易氧化，传统的大型铸钢件表面氧化后，容易在铸件的表面出现褶皱的情况，影响铸件的质量，而液态钢在空气中不会氧化，所以通过该技术生产的大型铸钢件表面都会比较光滑[2]。
2酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件中的作用酯硬化碱性酚醛树脂砂生产大型铸钢件中主要有三个作用，分别是具有良好的水溶性、具有良好的黏性以及具有较高的硬度[3]，其具体的情况如下表1所示，下面我们就针对这三方面的应用进行逐一的分析。
酯硬化水玻璃砂工艺应用简介水玻璃又叫硅酸钠，系一种硅酸钠真溶液和二氧化硅胶粒组成的多相分散的水溶液。
由于它本钱低廉资源广，操作方便无污染，应用灵活能源省，铸件优质废品少等许多优势，从20世纪50年代初引入我国的铸造行业，专门是在铸钢件生产中取得了普遍的应用，而且还有不断扩大应用的趋势，其应用前景十分广漠。
可是，随着该工艺应用范围的慢慢扩大，水玻璃砂的一些固有缺点，也暴露出来了，其中最要紧的有：采纳传统CO2硬化工艺，水玻璃本身的粘结强度未能取得充分的发挥，水玻璃加入量高（一样达7～8%），致使浇注后型、芯砂的溃散性差，铸件清砂十分困难。
第二是水玻璃旧砂脱模率低，旧砂难以再生回用，强碱性水玻璃废砂的大量排放，严峻污染了环境，阻碍了这一工艺进一步的的扩大推行应用。
直到20世纪90年代以后，人们对水玻璃大体组成和硬化机理的熟悉深化，在用活化金属离子改性水玻璃和用有机酯硬化水玻璃等两个方面取得了冲破性进展，可使型、芯砂中水玻璃加入量减少至～%，从而明显降低了水玻璃砂的残留强度，这不仅提高了铸件的表面质量，缩短了铸件的清砂时刻，而且也使水玻璃旧砂再生回用成为可能。
目前改性水玻璃砂工艺，专门是酯硬化改性水玻璃砂工艺正在我国取得普遍推行应用，专门是铸钢件，如机车车辆、重型、泵、阀门等行业在生产薄壁、箱形等易产生热裂的铸钢件上，更是受到了人们普遍的关心和应用。
下面将较系统地介绍我所最近几年来在用活性金属离子改性水玻璃和用有机酯硬化水玻璃砂工艺等方面的科研功效及在铸造生产中的实际应用情形。
1.水玻璃砂用原材料硅砂大量的实验和生产实践说明，硅砂的性能对水玻璃砂的强度起着重要作用，例如，粒型较好的大林和福建硅砂比含泥量相同的海城砂的硬化强度几乎高一倍以上；而且粒型较好的大林和福建硅砂的含泥量从%（即水洗砂）降低到%以下（擦洗砂），其硬化强度也将提高一倍左右。
尽管水玻璃砂对硅砂的要求不像树脂砂那样严格，可是为了降低水玻璃加入量，改善水玻璃砂的工艺性能和再生回用性能，对水玻璃用硅砂提出如下性能指标：角型系数≤含泥量＜%含水量＜%微粉含量＜200目≤%水玻璃目前我国水玻璃生产厂家较多，由于水玻璃成份比较复杂，大多数生产厂家又缺乏必要的检测手腕，因此，水玻璃的质量较差，无法知足铸造生产日趋增加的要求。
几种铸钢型砂工艺技术的应用探讨作者：杨宇婷罗永扬臧周恒来源：《商品与质量·消费视点》2013年第05期摘要：铸钢型砂工艺的合理选用是大型铸钢件生产的关键环节，对生产质量影响巨大。
本文就宝珠砂、七O砂、水玻璃砂以及覆膜砂等大型铸钢件生产中常用铸钢型砂工艺的特点与运用进行了详细分析。
关键词：水玻璃砂；七O砂；宝珠砂；覆膜砂；工艺技术铸造生产中型砂对产品的影响重大。
各个生产单位根据自身产品的特性选择不同的型砂来适应生产。
现在就常用的砂种来分析探讨：一、水玻璃砂的特点与运用水玻璃是由于硅酸缩聚形成的硅酸凝胶，近年来由于在生产过程中不会产生有毒、有刺激物质，水玻璃砂得到了一定的运用与发展。
1.水玻璃砂的特点水玻璃由于存放时间过程发生老化，进而影响其性能的情况是再所难免的，其老化程度还受模数与浓度的影响。
为了提高水玻璃砂的铸造质量，往往需要对水玻璃进行改性工作，常用的改性措施分为物理改性、化学改性与物理化学改性3类[1]。
物理改性通常利用超声波、磁场或加热等途径使缩聚形成的硅酸凝胶发生解聚，从而改善水玻璃的性能，对水玻璃强度的提高具有十分明显的效果，然而，由于物理改性作用时间短暂的缺点，实际工作中最好在物理改性后尽快使用；化学改性是通过向水玻璃中加入含极性基团的药品来改善硅酸的稳定性，起到防止水玻璃发生老化的作用，此外，向水玻璃中加入有机物可有效改善其可塑性与流动性；物理改性主要针对老化后的水玻璃，化学改性主要针对仍未老化的水玻璃，物理化学改性则既能保证对水玻璃进行改性的效果，又能确保改性效果的持续时间，是一种实用性极强的改性措施。
2.水玻璃砂的运用水玻璃砂的硬化过程是水玻璃砂铸造工作的关键环节，常用的水玻璃砂硬化方法包括热硬法、气硬法与自硬法3种。
普通CO2气硬法是应用最早的水玻璃砂硬化方法，具有操作简单、经济性好、硬化耗时短等优点，此外，其还能有效提高铸件的强度与精度；然而，此方法却存在水玻璃消耗量大、易吸水、易造成环境污染等缺点。
脂硬化水玻璃铸造工艺及流水线装备可行性研究报告(晋煤集团科技开发计划申报项目)本项目承担者(科、队)签章：晋煤集团金鼎公司电话：3667527本报告撰写人：李胜电话：3667215单位技术负责人(签章)：杨栋二○○九年九月二十一日晋煤集团科技开发计划项目项目名称：脂硬化水玻璃砂铸造工艺及流水线装备承担单位：晋煤集团金鼎公司项目负责人：杨栋联系电话：3667275起止年限： 2009 年 5 月至 2010 年 8 月一、项目提出背景（现状及存在问题）我国是装备制造业大国，而铸造是装备制造的基础产业。
作为世界第一铸造大国。
铸造又是排污严重的产业，我国每生产1t合格铸件，大约要排放粉尘50Kg，废气1000～2000m3，废渣300kg，废砂1.3～1.5t。
这些固体废弃物中往往含有大量污染物，其中包括：苯、苯酚、呋喃、甲醛、α-苯丙芘、二恶英、NaOH、KOH等。
随着雨水冲刷，有些物质流入地表，破坏土壤结构，造成植被破坏，同时不断渗入地下，污染地下水，给人类的生产、生活造成长久的危害。
同时，铸造又是繁重强体力劳动的产业，铸件70～80%属于单件、小批量生产，大部分铸件不能实现大批量机械化生产，提高劳动生产率，降低劳动强度是铸造技术创新的关键之一。
目前，铸件单件小批量生产主要采用树脂自硬砂和CO2水玻璃砂；铸铁件广泛采用呋喃树脂自硬砂，铸钢件多以CO2水玻璃砂为主。
呋喃树脂用于铸钢件时，生产中释放SO2、甲醛等有毒有害物质，由于硫的渗入，铸件易产生热裂、表面微裂纹等缺欠，因此，该工艺生产铸钢件时受到一定限制。
从长远考虑，高耗能、高污染的物质将逐步被替代。
CO2水玻璃砂已在我国应用几十年，是一种传统的铸造技术，尽管其溃散性差、旧砂不能再生回用、生产铸件质量粗糙，但由于其来源广，价格便宜，无毒无味，我们企业生产铸钢件一直采用该工艺。
今天，随着矿山机械的自动化程度越来越高，要求矿山机械铸钢件优质、重载、安全，铸件材质由普通碳素钢上升为B级钢、C级钢。
目录第一部分水玻璃基础水玻璃有机酯自硬砂工艺简介 (1)关于水玻璃的几个基本概念 (1)第二部分改性水玻璃改性水玻璃自硬砂的主要性能参数 (3)酯硬化水玻璃硬化机理 (4)影响水玻璃自硬砂硬化特性的主要因素 (5)改性水玻璃自硬砂的材料 (6)改性水玻璃和有机酯固化剂的使用方法 (7)混砂、造型注意事项 (8)常见问题诊断及解决方案 (9)第三部分再生砂水玻璃再生砂的特性 (11)再生砂工艺要点 (11)再生砂水玻璃材料及工艺 (12)常见问题诊断及解决方案 (13)关于水玻璃残留Na2O (14)第一部分水玻璃基础一、水玻璃有机脂自硬砂工艺简介改性水玻璃有机酯自硬砂工艺是一种先进的造型工艺，它克服了传统水玻璃砂加入量高、溃散性差、旧砂回用率低等缺点，是一种符合二十一世纪可持续发展的绿色环保工艺。
我公司顺应时代发展潮流，契合铸造厂家的实际需要，发展和完善了这一重要而先进的生产技术。
水玻璃作为一种铸造粘结剂，引进中国铸造车间已有几十年的历史，其应用工艺也从早期的二氧化碳硬化，发展到固化剂硬化。
二氧化碳硬化法硬化速度快，但硬化过程中稳定性欠佳，常使型砂过吹，厚大砂芯内部难以硬透，导致铸件产生较多的缺陷。
粉状硬化剂硬化法虽然比二氧化碳法有了较大进步，但由于水玻璃容量高达8%以上，浇铸后型砂残留强度高，溃散性差，这使其应用受到限制。
液体硬化剂的使用，由于其水玻璃加入量少、溃散性好、工艺简单等特点，至今已发展成为一种有强大生命力的新型砂型。
它具有以下的工艺特点：1）水玻璃加入量低而砂型强度高。
改性水玻璃的加入量为砂重的2.2~3.0%，型砂抗压强度达2.0~3.6MPa。
2）型砂综合工艺性能好。
冬季硬透性好，硬化性能可调性好。
通过调整水玻璃和固化剂的种类及加入量，容易适应外界环境、铸件生产要求的变化，可完全满足不同工厂造型制芯的工艺要求，能建成生产线大批量生产。
3）可实现水玻璃砂的干法再生回用，回用率≥80%，可以消除水玻璃砂废砂和废水对生态环境的污染。
