水玻璃加入量对工艺性能的影响见表６。 混砂工艺：Ｓ＋Ｃ混砂９０秒 ＋Ｒ 混砂９０秒 出砂。其中Ｓ为浮 选砂；Ｒ为ＺＣＳ－１０３；Ｃ为１５％的ＺＣＧ－１３３。环境条件： ８ ℃×５０％ ＲＨ。
表 ４ 主要影响因素对工艺性能的影响
主要影响因素
工艺性能 硬化速度 终强度 可使用时间 起模时间 溃散性
水玻璃 加入量↑ －
１ 试验条件及试验方法
１．１ 试验用仪器设备 试验选用ＳＴ－１９５水泥胶砂搅拌机、ＭＳ－ＩＦ超级涡流
混砂机、Ｓ１１１Ａ碾轮式混砂机、ＳＷＹ液压式万能强度 测定仪、ＳＲＪＫ－２－１３高温发气性测定仪。 １．２ 试验用原材料
选用原砂、新型水玻璃和专用酯类固化剂作为试 验材料，其性能指标分别见表１、２、３。 １．３ 试验方法
抗拉强度 ／ ＭＰａ
牌号
／ ｍｉｎ
／ ｍｉｎ ０．５ｈ １ｈ ２ｈ ３ｈ ２４ｈ
ＺＣＳ－１０１ １２
２２ ０．０２ ０．０８ ０．１５ ０．３２ １．３０
ＺＣＳ－１０３ １０
２０ ０．０８ ０．１９ ０．２４ ０．４２ １．２０
ＺＣＳ－１０５ ２０
３５ ０．０８ ０．０３ ０．０８ ０．１５ １．０５
表 １０ 原砂种类对硬化性能的影响
原砂 粒度 可使用时间 脱模时间 种类 （目） ／ ｍｉｎ ／ ｍｉｎ
标准砂 ５０／１００ １０
１８
浮选砂 ５０／１００ １０
１８
整形砂 ５０／１００ １２
２０
整形砂 ４０／７０ １２
２０
铬矿砂 ５０／１００ １０
１８
抗拉强度 ／ ＭＰａ １ ｈ ２ ｈ ３ ｈ ２４ ｈ ０．１７ ０．２５ ０．４０ １．２０ ０．１９ ０．３０ ０．４２ １．２８ ０．１６ ０．２５ ０．３７ ０．８７ ０．１０ ０．２８ ０．４０ ０．９０ ０．１８ ０．３０ ０．４５ ０．９５
市售普通型 ５
１５ ０．０２ ０．０５ ０．１５ ０．２５ ０．５５
表 ６ 水玻璃加入量对工艺性能的影响
水玻璃加 可使用时间 脱模时间
入量 （％） ／ ｍｉｎ
／ ｍｉｎ
１．５
１０
１５
２．０
１０
１５
２．５
１０
１５
３．０
１０
２０
３．５
１０
２０
抗拉强度 ／ ＭＰａ １ ｈ ２ ｈ ４ ｈ ２４ ｈ ０．１１ ０．２０ ０．３５ ０．３５ ０．１５ ０．２８ ０．４４ ０．６３ ０．１８ ０．３１ ０．５８ ０．７６ ０．１６ ０．３５ ０．６７ ０．８３ ０．１５ ０．３２ ０．７２ ０．８２
由表５可见：（１）水玻璃牌号不同，其硬化速度不 同 ， 各 时 间 下 的 抗 拉 强 度 亦 不 同 ， ＺＣＳ－１０３、 ＺＣＳ－１０１、ＺＣＳ－１０５硬化反应速度依次减慢；（２）专用系 列水玻璃２４ ｈ抗拉强度在１．０５～１．３０ ＭＰａ范围内，变化 不大；（３）市售普通水玻璃不仅可使用时间短，而且２４ ｈ强度小于专用水玻璃强度的５０％。 ２．１．２ 水玻璃加入量的影响
ＺＣＳ－１０３ ≤３５０ １．４０￣１．５６ ２．１￣２．６ ０．６￣１．２ ２０￣３０
ＺＣＳ－１０５ ≤３５０ １．４０￣１．５６ １．６￣２．１ ０．５￣１．２ ６０￣７０
表 ３ 专用酯类固化剂性能指标
密度
粘度 酯含量 残酸量
牌号
／ （ｇ·ｃｍ－３） ／ （ｍＰａ·．ｓ） （％）
（％）
使用温度 ／℃
慢酯 快酯 可使用时 脱模时
抗拉强度／ ＭＰａ
（％） － ３０ ５０ ７０ １００
（％） １００ ７０ ５０ ３０ －
间／ ｍｉｎ 间／ ｍｉｎ
２￣３
８￣１０
４￣５ １４￣１６
６￣８ １８￣２０
１２￣１４ ３０￣３２
１６￣１８ ３５￣４０
０．５ ｈ １ ｈ ３ ｈ ２４ ｈ
０．２８ ０．４４ ０．５２ ０．７７
≤０．３
≤０．５
－
≥４５ ≤０．３
≤０．５
粒度 ／目 ５０／１００ ５０／１００ ５０／１００ ４０／７０ ４０／７０
表 ２ 新型水玻璃性能指标
牌号
粘度
密度
／（ｍＰａ·ｓ） ／（ｇ·ｃｍ－３）
模数
２４ｈ 抗拉强度
／ＭＰａ
起模时间 ／ｍｉｎ
ＺＣＳ－１０１ ≤３５０ １．４０￣１．５６ １．８￣２．３ ０．７￣１．２ ３０￣５０
ＹＩ Ｓ ｈｕ－ｌｉａ ｎ， ＤＵＡＮ Ｘｉ－ｒｅ ｎ （ Ｓ ｈｅ ｎｙａ ｎｇ Ｐ ｕｍｐ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． Ｆｏｕｎｄｒｙ Ｄｉｖｉｓ ｉｏｎ ， Ｓ ｈｅ ｎｙａ ｎｇ １１００２６， Ｌｉａ ｏｎｉｎｇ， Ｃｈｉｎａ ）
在过去的几十年里，沈阳水泵铸钢厂的水泵铸钢 生产工艺始终处于国内行业领先地位。１９８２年，该厂 首家引进了日本呋喃树脂砂技术和生产线，使铸件尺 寸精度和表面光洁度有了很大提高。然而，随着水泵 产品更新换代，向高、精端挺进，对铸件的内在质量 及外观质量都提出了越来越高的要求；该厂部分铸件 因工艺因素造成的气孔、裂纹等铸造缺陷也逐渐暴露 出来。
Ａｐｒ． ２００６ Ｖｏｌ．５５ Ｎｏ．４
铸造
ＦＯＵＮＤＲＹ
·３４５·
新型酯硬化水玻璃自硬砂工艺应用研究
伊淑莲，段希仁
（沈阳水泵股份有限公司铸钢厂，辽宁沈阳 １１００２６）
摘要：针对 ＣＯ２ 水玻璃砂和呋喃树脂砂铸造工艺中易产生气孔、裂纹和砂眼等缺陷，采用先进的新型水玻璃和配套的
专用酯为固化剂，经大量工艺试验和生产应用表明，水玻璃加入量控制在 ２．０％ ～３．０％ ，酯加入量控制在 １０％ ～１５％ ， 能够满足铸钢件生产对型芯砂性能的要求，可以明显减少铸件缺陷，提高铸件质量，降低成本，改善作业环境。
由表６可知： （１） 随水玻璃加入量增加，在使用 时间基本不变条件下，脱模时间略有延长； （２） 随水 玻璃加入量的增加，强度逐渐提高，出现峰值后强度 降低； （３） 适合的水玻璃加入量为２．０％ ～３．０％ 。 ２．２ 有机酯种类及加入量对工艺性能的影响 ２．２．１ 有机酯种类的影响
（１） 不同牌号的酯的固化强弱程度有很大差别， 根据环境温度不同对酯的牌号选择参见表３。
大，这一点与呋喃树脂砂有很大区别。 （２） 酯加入量过低，硬化反应不充分，强度低；
加入量过高，有过量未能反应的固化剂滞留于粘结剂 中而使强度降低；适合的酯加入量为１０％～１５％。 ２．３ 原砂对工艺性能的影响 ２．３．１ 原砂种类的影响
由表１０可知： （１） 该工艺对上述几种砂都很适 用，对砂的适用面较宽； （２） 粒形越圆整，微粉含量 越低的原砂强度越高。
表 ９ 有机酯加入量对工艺性能的影响
酯加入 可使用时 脱模时 量（％） 间／ ｍｉｎ 间／ ｍｉｎ
３０
８￣１０
１８￣２０
２５
８￣１０
１８￣２０
２０
８￣１０
１８￣２０
１５
８￣１０
１８￣２０
１０
１０￣１２ ２０￣２５
５
１２￣１５ ３５￣４０
抗拉强度 ／ ＭＰａ
１ ｈ ２ ｈ ３ ｈ ２４ ｈ
０．１８ ０．２９ ０．５７ ０．６７
影响新型酯硬化水玻璃自硬砂工艺性能的因素主
收稿日期：２００５－ １２－ ２１收到初稿，２００６－ ０２－ ２２收到修订稿。 作者简介：伊淑莲 （１９５８－ ），女，山东高密人，高级工程师，主要从事造型材料应用研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｕｌｉａｎ＿ｙｉ＠１２６．ｃｏｍ
·３４６·
ＦＯＵＮＤＲＹ
Ａｐｒ． ２００６ Ｖｏｌ．５５ Ｎｏ．４
关键词：新型水玻璃自硬砂；酯硬化；工艺试验；生产应用 中图分类号：ＴＧ２２１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－ ４９７７ （２００６） ０４－ ０３４５－ ０５
Ａｐｐｌｉｅ ｄ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒｃｈ ｏｎ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｉｅ ｓ ｏｆ Ｎｅ ｗ Ｅｓ ｔｅ ｒ Ｃｕｒｅ ｄ Ｗａ ｔｅ ｒ－ｇｌ．３５ ０．５８ ０．７８
０．１７ ０．２９ ０．５６ ０．８２
－
０．１０ ０．４０ ０．８５
－
０．０４ ０．３６ ０．９０
注：水玻璃为ＺＣＳ－１０１，快酯为ＺＣＧ－１３４，慢酯为ＺＣＧ－１３１， 温度为２０℃。
２．２．２ 有机酯加入量的影响 不同的有机酯加入量会对工艺性能产生不同的影
响，见表９。 混砂工艺：Ｓ＋Ｃ 混砂９０秒 ＋Ｒ 混砂９０秒出砂。其中Ｓ为标
３．５
０ ２．２３
３．５ ０．５ ２．５５
３．５ １．０ ２．９５
３．０
０ １．９５
３．０ ０．５ ２．２５
３．０ １．０ ２．６５
２．５
０ １．６５
抗拉强度 ／ ＭＰａ
０．５ｈ １ｈ ２ｈ ３ｈ ２４ｈ
０．０３ ０．１５ ０．２３ －
０．８７
０．１１ ０．２０ ０．２５ －
０．６３
０．１２ ０．１７ ０．２１ －
加入量↑ 加快 酯
快酯加入量↑ 加快
角形系数↑ －
原砂 微粉含量↑ －
砂温↑ 加快
环境
气温↑ 湿度↑
加快 减慢
增加 － 降低 降低 降低 降低 － 降低
－ － 缩短 － － 缩短 缩短 延长
－ － 缩短 － － 缩短 缩短 延长
变差 － － － － － － －
表 ５ 不同水玻璃对工艺性能的影响
可使用时间 脱模时间
要有：原砂种类、水玻璃种类及加入量、酯的种类及 加入量、温度、湿度、混砂设备等。其影响效果定性 分析见表４。 ２．１ 水玻璃种类及加入量对工艺性能的影响 ２．１．１ 水玻璃种类的影响
不同种类 （牌号） 的水玻璃对工艺性能的影响见 表５。
混砂工艺：Ｓ＋Ｃ混砂９０秒 ＋Ｒ 混砂９０秒 出砂。其中Ｓ（原 砂 ） 为 标 准 砂 ， Ｃ（ 酯 ） 为 １５％ 的 ＺＣＧ１３２， Ｒ （ 水 玻 璃 ） 为 ３％。环境条件：１８ ℃×７０％ ＲＨ。