水玻璃砂型铸造技术研究及应用新进展

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。

水玻璃砂造型工艺在中国的应用1. 引言1.1 水玻璃砂造型工艺的定义水玻璃砂造型工艺，是一种传统的手工艺技艺，利用水玻璃和砂粒进行模具制作和制品成型的工艺。

水玻璃，即硅酸钠，是一种无色透明的液体，具有粘合力强、易于硬化的特点。

砂粒则是一种常见的颗粒状材料，可以用于制作各种形状的模具。

在水玻璃砂造型工艺中，首先在模具内涂抹水玻璃，然后将砂粒均匀撒在水玻璃上，待水玻璃硬化后，取出模具，即可得到精美的砂型制品。

水玻璃砂造型工艺具有悠久的历史和丰富的文化内涵，是中国传统工艺中的重要组成部分。

通过水玻璃砂造型工艺，可以制作出各种精美的工艺品、雕塑艺术品和建筑装饰品，展现出中国传统文化的独特魅力。

水玻璃砂造型工艺也在现代创意设计中得到广泛应用，为传统工艺注入了新的活力和时尚元素。

随着社会的发展和人们对文化传统的重视，水玻璃砂造型工艺在中国的传承和发展愈发重要和值得关注。

1.2 水玻璃砂造型工艺的意义水玻璃砂造型工艺是一种传统的手工艺技术，通过将水和玻璃砂混合制成糊状，然后涂抹在模具上，经过一定的时间后，可以得到精美的玻璃制品。

这种工艺具有深厚的文化底蕴和艺术价值，不仅可以传承古代工艺的精髓，还可以为现代设计领域提供灵感和可能性。

水玻璃砂造型工艺通过其独特的材料和制作方法，赋予了作品独特的质感和光泽，使其在艺术表现力和观赏性方面都得到了提升。

水玻璃砂造型工艺的意义在于，它不仅是一种工艺技术，更是一种文化传承和创新的载体。

在当代社会，人们对传统工艺的重视程度逐渐增加，水玻璃砂造型工艺正是其中之一。

它不仅可以让人们了解古代工艺的魅力和精湛技艺，还可以为当代设计带来新的灵感和可能性。

通过学习和传承水玻璃砂造型工艺，可以促进文化交流，拓展创作思路，提高艺术品的品质和附加值。

水玻璃砂造型工艺的意义不仅在于保护传统文化，更在于为当代艺术和设计注入新的活力和变革。

2. 正文2.1 水玻璃砂造型工艺在文化遗产保护中的应用许多古代建筑中的壁画、浮雕等装饰都是用水玻璃砂造型技艺制作而成的。

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。

新型铸造技术的研究及应用随着工业化的不断发展，铸造技术作为制造行业的重要基石，在技术的持续改进和创新中也得到了长足的发展。

近年来，新型铸造技术的研究和应用，为铸造行业带来了新的发展机遇。

一、新型铸造技术的研究1.1 数字化铸造技术数字化铸造技术是一种集成了数字化设计、数字化模拟、数控加工等多种先进技术的铸造生产方式。

主要通过对铸造工艺进行数字化仿真，优化铸造参数设置，提高生产效率和产品质量。

其中，CAD/CAM技术和虚拟样机技术是数字化铸造技术的核心。

1.2 新材料铸造技术新材料铸造技术是指应用新材料和新工艺技术进行铸造。

这种技术能够满足特定材料的需求，如高性能合金、超导材料等，同时还可以降低能耗和环境污染。

1.3 先进成形技术先进成形技术是一种通过快速成形技术制造金属原型的铸造技术。

它采用了激光喷粉和激光熔化成形、电子束烧结和光敏树脂快速成型等多种技术手段，可以实现一次成形，并且工艺稳定可靠，能够有效改善金属成形的精度和质量。

二、新型铸造技术的应用2.1 轻量化汽车零部件铸造随着汽车工业和环保意识的不断提高，轻量化汽车零部件的需求也越来越大，而新型铸造技术的应用，则可以有效地解决这一问题。

比如，采用先进的高强度铝材料，或采用热成型、注压成型等先进技术生产部件，可以将汽车的重量减轻15%-20%。

2.2 航空航天领域铸造航空航天领域对铸造技术的要求尤为高。

而数字化铸造技术和新材料铸造技术则可以为航空航天领域带来更高的科技含量。

比如，使用高强度合金材料，采用虚拟样机技术进行设计和仿真，可以有效的提高飞机的安全性和性能。

2.3 家电产品铸造家电产品作为大众化产品，对铸造的要求较高。

而先进成型技术的应用，则可以大幅提高产品的生产效率和质量。

比如，使用激光喷粉和激光熔化成形技术代替传统的生产方式，可以有效地提高家电产品的质量和生产效率。

三、新型铸造技术未来的发展趋势随着科技的不断推进，新型铸造技术也在不断的发展和创新。

第1篇一、引言水玻璃铸造工艺是一种传统的铸造方法，它利用水玻璃作为铸造材料，具有熔点低、流动性好、易于脱模等优点。

随着我国铸造工业的不断发展，水玻璃铸造工艺在铸造领域得到了广泛应用。

本文将从水玻璃的制备、铸造工艺流程、质量控制等方面对水玻璃铸造工艺进行详细介绍。

二、水玻璃的制备1. 水玻璃的原料水玻璃的原料主要有硅砂、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等。

其中，硅砂是水玻璃的主要成分，其质量直接影响水玻璃的性能。

2. 水玻璃的制备方法（1）熔融法：将硅砂、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等原料按照一定比例混合，加热熔融后，加入适量水冷却、固化，得到水玻璃。

（2）水解法：将硅砂、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等原料按照一定比例混合，加入适量水，搅拌、加热，使原料水解，得到水玻璃。

（3）沉淀法：将硅砂、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等原料按照一定比例混合，加入适量水，搅拌、加热，使原料发生化学反应，生成沉淀，经过过滤、洗涤、干燥等工序，得到水玻璃。

三、水玻璃铸造工艺流程1. 原料准备将硅砂、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等原料按照一定比例混合，经过筛选、烘干等工序，确保原料的质量。

2. 水玻璃制备按照一定的工艺参数，将原料进行熔融、水解或沉淀等制备过程，得到符合要求的水玻璃。

3. 模具准备根据铸件形状、尺寸、材料等要求，选择合适的模具。

模具应具有良好的脱模性能、耐磨性和耐腐蚀性。

4. 铸造将水玻璃倒入模具中，进行凝固、硬化。

根据铸件形状、尺寸、材料等要求，选择合适的铸造温度、时间、压力等参数。

5. 脱模在铸件凝固、硬化后，进行脱模操作。

脱模过程中应避免对铸件造成损伤。

6. 后处理对铸件进行打磨、抛光、热处理等后处理工序，提高铸件质量。

四、质量控制1. 原料质量：严格控制原料质量，确保水玻璃的性能稳定。

2. 水玻璃制备：按照一定的工艺参数，确保水玻璃的制备质量。

3. 模具质量：选择合适的模具，确保模具的脱模性能、耐磨性和耐腐蚀性。

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。