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水玻璃是各種聚硅酸鹽水溶液的統(tǒng)稱。鑄造上常用的是鈉(Na2O·mSiO2)水玻璃,其次是鉀(K2O·mSiO2)水玻璃,此外還有鋰(Li2O·mSiO2)水玻璃,鉀鈉(mK2O·Na2O·mSiO2)水玻璃季氨鹽(季氨鹽)水玻璃等。其中,由于鈉水玻璃的應(yīng)用最廣泛,所以我們主要介紹一下它,鈉水玻璃有幾個重要的參數(shù),直接影響它的化學(xué)和物理性質(zhì),也直接影響到一鈉水玻璃為粘結(jié)劑的鈉水玻璃砂的工藝性能,這就是鈉水玻璃的模數(shù),密度,含固量和粘度。

模數(shù):鈉水玻璃中SiO2和Na2O的物質(zhì)的量之比稱為模數(shù),用M表示。

密度:鈉水玻璃的密度ρ取決于鈉水玻璃中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。密度低,水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高,含固量少,不宜作為型(芯)砂的粘結(jié)劑;反之,密度大,粘稠,也不便定量和不利與砂子混合。鑄造上通常采用密度為1.32~1.68克/立方厘米或者波美度35~54三維鈉水玻璃。

含固量:鈉水玻璃的水分W水=(W+G-W'-G')/W×100%

式中: W——混合物中的鈉水玻璃質(zhì)量;G——混合物中顆粒材料的質(zhì)量:

G'——單獨將同樣的顆粒材料烘干后損失的質(zhì)量 W'——混合物烘干至恒重的質(zhì)量

而含固量 S=100-W水

粘度:鈉水玻璃的粘度隨其水分,密度和模數(shù)而定,對比相關(guān)數(shù)據(jù)我們可以總結(jié)得到:1)當(dāng)水分和密度大體相同時,模數(shù)越小則粘度越大;2)當(dāng)模數(shù)一定時,氣粘度隨水分的增大而劇烈下降。

對于鈉水玻璃砂的硬化機理目前還沒有定論,但是我們可以提供其不同硬化方式與鈉水玻璃模數(shù),密度的關(guān)系以指導(dǎo)生產(chǎn)。

鈉水玻璃砂CO2是某些車間常用的制芯造型工藝。此法既可以用于大量生產(chǎn)和單件小批生產(chǎn),也適用于大小型、芯。目前廣泛采用的CO2-鈉水玻璃砂,大都有純凈的人造(或天然)石英砂加入4.5%~8.0%的鈉水玻璃配制而成。對于幾十噸的質(zhì)量要求高的大型鑄鋼件砂型(芯),全部采用面砂或局部采用鎂砂、鉻鐵礦砂,橄欖石砂、鋯砂等特種砂代替石英砂較為有利。有的要求鈉水玻璃砂具有一定濕態(tài)強度和可塑性,以便脫模后再吹CO2硬化,可以加入1%~3%的膨潤土(質(zhì)量分?jǐn)?shù))或3%~6%的普通粘土砂(質(zhì)量分?jǐn)?shù))或加入部分粘土砂。為改善出砂性,有的型砂還加入1.5%的木屑(質(zhì)量分?jǐn)?shù))或加入5%的石棉砂(質(zhì)量分?jǐn)?shù))或加入其它附加物。

鈉水玻璃砂目前存在的問題及解決方法:

1、出砂性差——a)在鈉水玻璃中加入附加物;b)減少鈉水玻璃的用量;c)減低易熔融物質(zhì)的含量;d)采用以石灰石作原砂的鈉水玻璃CO2自硬砂。

2、鑄鐵件粘砂——a)刷涂料,最好使用醇基涂料;b)一般鑄鐵件也可以在鈉水玻璃中加入適量的煤粉或者適量具有填料性能的高嶺土式粘土

3、型、芯表面粉化(白霜)——a)控制鈉水玻璃的水分不要偏高,吹CO2的時間不宜過長,型、芯不要放置太久;b)據(jù)有關(guān)工廠的經(jīng)驗,在鈉水玻璃中加入占砂質(zhì)量1%左右,密度為1.3克∕立方厘米的糖漿,可以有效防止粉化。

4、砂芯抗吸濕性差——a)在鈉水玻璃砂中加入鋰水玻璃或在鈉水玻璃中加入Li2CO3、CaCO3、ZnCO3等無機附加物;b)在鈉水玻璃中加入少量有機材料或加入具有表面活性劑作用的有機物,粘結(jié)劑。

5、此外,還存在發(fā)氣量大(注意排氣;先烘干砂芯再澆注)、舊砂再生和回用困難、熱膨脹(加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%的高嶺土粘土形式的鋁土)等問題。