【摘 要】
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水玻璃砂、树脂砂、粘土砂是砂型铸造中最常用的三种型砂。相较于树脂砂和粘土砂,水玻璃砂具有无毒、环保等特点,是铸造行业实现绿色发展的重点方向之一。然而,水玻璃砂存在溃散性差、抗吸湿性差、旧砂回用等问题,严重制约着它更大规模地推广应用。造成这些问题的一个根本原因是,由于水玻璃粘结效率较低,而为了保证水玻璃型砂拥有足够的常温强度,必须加入较多的水玻璃量,故解决这些问题的最直接可行的途径是,对水玻璃砂进行
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水玻璃砂、树脂砂、粘土砂是砂型铸造中最常用的三种型砂。相较于树脂砂和粘土砂,水玻璃砂具有无毒、环保等特点,是铸造行业实现绿色发展的重点方向之一。然而,水玻璃砂存在溃散性差、抗吸湿性差、旧砂回用等问题,严重制约着它更大规模地推广应用。造成这些问题的一个根本原因是,由于水玻璃粘结效率较低,而为了保证水玻璃型砂拥有足够的常温强度,必须加入较多的水玻璃量,故解决这些问题的最直接可行的途径是,对水玻璃砂进行改性研究以降低水玻璃加入量的同时提高其性能。但到目前为止,这方面的研究尚未取得满意的进展。因此,本文作者拟通过对水玻璃砂改性的方法,提升其抗吸湿能力,达到降低水玻璃加入量、提升其强度性能的目的,这不仅有利于实现快速、高效制芯生产,而且可以显著改善其溃散性,推动水玻璃砂的进一步推广应用。本文的主要研究工作和结果如下:1.研究了硅胶对水玻璃砂抗吸湿性的影响,并对其抗吸湿机理进行了分析。结果表明,硅胶对水玻璃砂抗吸湿性有显著提升作用,加入0.1%～0.3%硅胶的水玻璃砂比不加硅胶的水玻璃砂强度提高了近2倍,达到了1.4 MPa左右。分析认为,硅胶的加入阻碍了水分子对粘结桥的破坏并加速了硅酸凝胶的生成速度。2.研究了两种改性剂（G6和E4）对提升水玻璃砂强度、表面安定性等性能影响。首先确定水玻璃加入量为1.5%、1.8%、2.1%的水玻璃砂的最佳硬化工艺,再以此为基础,寻找不同水玻璃量时改性剂G6和E4的最佳比例。结果表明,当水玻璃加入量为1.5%,改性剂G6和E4加入量分别为14%、10%时,水玻璃砂的24 h抗压强度提高了50%,表面安定性提高了约80%,此时残留强度较低。3.探索研究了水玻璃砂的机器制芯工艺和设备,对传统热芯盒射芯机进行了改进,再对射芯工艺进行了研究。通过调整射芯机工艺参数,改变不同的硬化条件,进行了实际射制砂芯的试验,得到较优的射芯工艺为:模具加热温度105℃,通CO2气体时间为14 s。4.进行了实际浇注实验通过实验发现,结果表明,改性后的水玻璃砂所制备的铸件表面质量高,铸型溃散性良好。
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