ケイ酸ナトリウム砂型鋳造で注意すべきいくつかの問題

公開時間： 07 / 17 2021 著者：サイト編集者訪問：14115

1水ガラスの「老化」に影響を与える要因は何ですか？水ガラスの「老化」をなくすには？

作りたての水ガラスは真の解決策です。しかし、貯蔵プロセス中に、水ガラス中のケイ酸は縮合重合を起こし、それが真の溶液から高分子ケイ酸溶液に徐々に重縮合し、最終的にケイ酸ゲルになります。したがって、水ガラスは実際には、重合度の異なるポリケイ酸で構成される不均一な混合物であり、その弾性率、濃度、温度、電解質含有量、および保管時間の影響を受けやすくなっています。

貯蔵中、水ガラスの分子は縮合重合してゲルを形成し、その結合強度は貯蔵時間の延長とともに徐々に低下します。この現象を水ガラスの「老化」といいます。

「老化」現象は、次の2.89セットのテストデータによって説明できます。1.44、3、20、60、120日間の保管後の高弾性水ガラス（M = 180、ρ= 240g / cm2）、CO9.9硬化水ガラスを吹き飛ばす砂の乾燥引張強度は、対応して14％、23.5％、36.8％、40％、2.44％低下します。低弾性ケイ酸ナトリウム（M = 1.41、ρ= 3g / cm7）は、乾燥後30、60、90、4.5日間保管されます。引張強度はそれぞれ5％、7.3％、11％、XNUMX％減少しました。

水ガラスの貯蔵時間は、エステル硬化水ガラス自己硬化砂の初期強度にはほとんど影響しませんが、後の強度には大きな影響を及ぼします。測定によると、高弾性率の水ガラスでは約60％、低弾性率の水ガラスでは15〜20％減少します。。保存期間が長くなると、残留強度も低下します。

水ガラスの貯蔵中、ポリケイ酸の重縮合と解重合が同時に進行し、分子量が不均化され、最終的にモノオルトケイ酸とコロイド粒子が共存する多分散系が形成されます。すなわち、水ガラスの老化過程において、ケイ酸の重合度は不均化され、モノオルトケイ酸および高ポリケイ酸の含有量は、貯蔵期間の延長とともに増加する。貯蔵中の水ガラスの縮合重合および解重合反応の結果として、結合強度が低下する、すなわち「老化」の現象が発生する。

水ガラスの「老化」に影響を与える主な要因は、保管時間、弾性率、水ガラスの濃度です。保存期間が長いほど、弾性率が高くなり、濃度が高くなるほど、「経年劣化」が深刻になります。

古くから存在する水ガラスは、「老化」を排除し、水ガラスを淡水ガラスの性能に戻すために、さまざまな方法で変更することができます。

1.物理的な変更

水ガラスの老化は、ゆっくりとエネルギーを放出する自発的なプロセスです。「老化した」水ガラスの物理的変更は、磁場、超音波、高周波、または加熱を使用して水ガラスシステムにエネルギーを提供し、ポリケイ酸塩接着剤の高重合を促進することです。粒子は再解重合し、ポリケイ酸の分子量の均質化を促進し、それによって物理的修飾のメカニズムである老化現象を排除します。例えば、磁場処理後、ケイ酸ナトリウム砂の強度が20〜30％増加し、ケイ酸ナトリウムの添加量が30〜40％減少し、CO2が節約され、崩壊性が向上し、良好な状態になります。経済的利益。

物理的改質の欠点は、耐久性がなく、処理後に保管すると接着強度が低下するため、鋳造所での処理後できるだけ早く使用するのに適しています。特にM> 2.6の水ガラスの場合、ケイ酸分子の濃度が高く、物理的修飾と解重合の後、比較的迅速に重縮合します。治療後すぐにご使用ください。

2.化学修飾

化学修飾は、水ガラスに少量の化合物を追加することです。これらの化合物はすべて、カルボキシル、アミド、カルボニル、ヒドロキシル、エーテル、アミノ、およびその他の極性基を含み、水素結合または静電気によってケイ酸分子またはコロイド粒子に吸着されます。電気。表面、その表面ポテンシャルエネルギーと溶媒和能力を変化させ、ポリケイ酸の安定性を改善し、それによって「老化」の進行を防ぎます。

たとえば、ポリアクリルアミド、加工デンプン、ポリリン酸塩などを水ガラスに加えると、より良い結果が得られます。

通常の水ガラスや改質水ガラスに有機物を組み込むと、次のようなさまざまな機能を果たすことができます。水ガラスの粘性流動特性を変更する。水ガラス混合物のモデリング性能を改善する。接着強度を上げて水ガラスを完全に添加する量を減らします。ケイ酸ゲルの可塑性が向上します。残留強度が低下するため、水ガラス砂は鋳鉄および非鉄合金により適しています。

3.物理化学的修飾

物理的改質は「老化した」水ガラスに適しており、改質後すぐに使用できます。化学変性は淡水ガラスの加工に適しており、変性水ガラスは長期間保存できます。物理的修飾と化学的修飾の組み合わせにより、水ガラスに持続的な修飾効果を持たせることができます。たとえば、オートクレーブにポリアクリルアミドを追加して「老化」した水ガラスを修正すると、効果があります。その中で、圧力とオートクレーブの圧力が使用されます。攪拌は物理的修飾であり、ポリアクリルアミドの添加は化学的修飾です。

2硬化したケイ酸ナトリウム砂型（コア）表面のチョーキングをCO2が吹き飛ばさないようにするにはどうすればよいですか？

ソーダケイ酸ナトリウム砂を吹き込んでCO2硬化させてしばらく放置すると、下型（芯）の表面に霜のような物質が現れることがあり、その場所の表面強度が大幅に低下し、砂が発生しやすくなります。注ぐ際の洗浄不良。分析によると、この白い物質の主成分はNaHCO3であり、これはケイ酸ナトリウム砂の過剰な水分またはCO2によって引き起こされる可能性があります。反応は次のとおりです。

　　Na2CO3 + H2O→NaHCO3 + NaOH

　　Na2O+2CO2+H2O→2NaHCO3

　　NaHCO3は湿気とともに外側に移動しやすく、金型とコアの表面に霜のような粉状の原因となります。

解決策は次のとおりです。

　　 1.ケイ酸ナトリウム砂の含水率が高くなりすぎないように制御します（特に雨季と冬）。

　　2.CO2を吹き込む時間は長すぎないようにしてください。

　　 3.硬化した金型とコアは長時間置かないでください。また、時間内に成形して注ぐ必要があります。

　　4.ケイ酸ナトリウム砂に密度1g / cm1.3のシロップを約3％（質量分率）加えると、表面の粉化を効果的に防ぐことができます。

3水ガラス砂型（コア）の吸湿性を向上させるには？

CO2または加熱法によって硬化されたソーダ水ガラス砂コアは、湿った粘土型で組み立てられます。時間内に注がないと、砂のコアの強度が急激に低下し、クリープするだけでなく、崩壊することさえあります。湿気の多い環境で保管されます。砂のコアの強度も大幅に低下します。表1は、相対湿度2％の環境に97時間置いたときの、CO24硬化ナトリウム水ガラスサンドコアの強度値を示しています。湿気の多い環境で保管すると強度が低下する理由は、ナトリウム水ガラスの再水和によるものです。ケイ酸ナトリウムバインダーマトリックス中のNa +とOH-は水分を吸収してマトリックスを侵食し、最終的にシリコン-酸素結合Si-O-Siを切断し、ケイ酸ナトリウム砂の結合強度を大幅に低下させます。

1.ナトリウム水ガラスにリチウム水ガラスを添加するか、ナトリウム水ガラスにLi2CO3、CaCO3、ZnCO3などの無機添加剤を添加します。これは、比較的不溶性の炭酸リチウムやケイ酸が生成され、遊離ナトリウムイオンが減少するためです。ナトリウム水ガラスバインダーの耐吸収性を向上させることができます。

2.ナトリウム水ガラスに少量の有機物または界面活性剤機能のある有機物を加えます。バインダーが硬化すると、ナトリウム水ガラスゲル内の親水性Na +およびOH-イオンが有機疎水性基で置換されるか、または互いに結合して、露出した有機疎水性塩基が吸湿性を向上させます。

3.高弾性率の水ガラスの耐湿性は低弾性率の水ガラスの耐湿性よりも強いため、水ガラスの弾性率を改善します。

4.ケイ酸ナトリウム砂にでんぷん加水分解物を加えます。より良い方法は、デンプン加水分解物を使用してナトリウム水ガラスを修飾することです。

4 CO2吹き込み硬化水ガラス-アルカリフェノール樹脂砂複合プロセスの特徴は何ですか？

近年、鋳鋼の品質を向上させるために、一部の中小企業は緊急にレジンサンドプロセスを採用する必要があります。しかし、経済力が限られているため、樹脂砂再生装置を購入することができず、古い砂をリサイクルすることができず、製造コストが高くなります。コストをかけすぎずに鋳物の品質を向上させる効果的な方法を見つけるために、CO2吹き硬化ケイ酸ナトリウム砂とCO2吹き硬化アルカリフェノール樹脂砂のプロセス特性を組み合わせ、CO2吹き硬化ケイ酸ナトリウム-アルカリを吹き込むことができます。フェノール樹脂が使用できます。樹脂砂配合工程では、表面砂にアルカリフェノール樹脂砂、裏砂に水ガラス砂を使用し、CO2を吹き付けて硬化させます。

CO2-アルカリ性フェノール樹脂砂に使用されるフェノール樹脂は、強アルカリ触媒の作用下でフェノールとホルムアルデヒドを重縮合し、カップリング剤を添加することにより製造されます。そのPH値は≥13であり、その粘度は≤500mPa•sです。砂に添加するフェノール樹脂の量は3％から4％（質量分率）です。 CO2流量が0.8〜1.0m3 / hの場合、最適なブロー時間は30〜60秒です。ブロー時間が短すぎると、サンドコアの硬化強度が低下します。ブロー時間が長すぎるとサンドコアの強度が上がらず、無駄なガスになります。

CO2—アルカリ性フェノール樹脂砂にはN、P、Sなどの有害元素が含まれていないため、これらの元素によって引き起こされる細孔、表面の微小亀裂などの鋳造欠陥が排除されます。 H2SやSO2などの有害ガスは注入中に放出されないため、環境保護に役立ちます。折りたたみ性が高く、掃除が簡単です。高い寸法精度; 高い生産効率。

CO2ブロー硬化水ガラス-アルカリフェノール樹脂砂複合プロセスは、鋳鋼、鉄鋳物、銅合金、軽合金鋳物に広く使用できます。

複合プロセスは、シンプルで便利なプロセスです。プロセスは次のとおりです。最初に樹脂砂とケイ酸ナトリウム砂を別々に混合し、次にそれらを30つの砂バケツに入れます。次に、混合樹脂砂を表面砂としてサンドボックスに追加します。ポンド、表面砂層の厚さは通常50〜2mmです。次に、水ガラスの砂を追加して、裏側の砂を埋めて圧縮します。最後に、COXNUMXガスを金型に吹き込んで硬化させます。

ブローチューブの直径は一般に25mmで、硬化範囲はブローチューブの直径の約6倍です。

ブロー時間は、砂型（コア）の排気プラグのサイズ、形状、ガスの流れ、および面積によって異なります。一般的に、ブロー時間は15〜40秒以内に制御されます。

硬い砂型（芯）を吹き付けた後、型を取ることができます。砂型（コア）の強度が急激に上昇します。型を取ってから4分以内にペンキを磨き、XNUMX時間後に注ぐために箱を閉じます。

複合プロセスは、樹脂砂再生装置がなく、高品質の鋳物を製造する必要がある鋳鋼プラントに特に適しています。プロセスはシンプルで制御が簡単で、製造される鋳物の品質は他の樹脂砂型鋳物と同等です。

CO2吹き硬化ケイ酸ナトリウム砂をCO2吹き硬化ポリアクリル酸ナトリウム樹脂砂と配合して、さまざまな高品質の鋳物を製造することもできます。

5 CO2有機エステル複合硬化ケイ酸ナトリウム砂プロセスの長所と短所は何ですか？

近年、CO2有機エステル複合硬化ケイ酸ナトリウムサンドプロセスは、用途を拡大する傾向にあります。プロセスは次のとおりです。砂の混合中に一定量の有機エステルを追加します（通常、通常の必要量の半分または水ガラスの重量の4〜6％）。モデリングが完了したら、CO2を吹き付けて離型強度まで硬化させます（通常、圧縮抵抗が必要です）。強度は約0.5MPaです。離型後、有機エステルは硬化を続け、鋳物砂の強度はより速い速度で上昇します。 CO2を吹き付けて3〜6時間置いた後、砂型を組み合わせて注ぐことができます。

硬化メカニズムは次のとおりです。

水ガラス砂がCO2を吹き付けると、ガス圧差と濃度差の作用により、CO2ガスが鋳物砂の全方向に流れようとします。 CO2ガスが水ガラスに接触すると、すぐに反応してゲルを形成します。拡散効果により、反応は常に外側から内側に向かって行われ、外層が最初にゲル膜を形成し、CO2ガスと水ガラスが反応し続けるのを防ぎます。そのため、短時間でCO2ガスの制御方法を問わず、すべての水ガラスと反応させることはできません。分析によると、鋳物砂が最高の吹き込み強度に達すると、CO2ガスと反応する水ガラスは約65％になります。これは、水ガラスがその結合効果を十分に発揮せず、水ガラスの少なくとも35％が反応しないことを意味します。有機エステル硬化剤は、バインダーと均一な混合物を形成することができ、バインダーの結合効果を十分に発揮することができます。コアサンドのすべての部分が同じ速度で強度を高めます。

水ガラスの添加量を増やすと、砂型の最終強度が増しますが、残留強度も増し、砂の洗浄が困難になります。水ガラスの添加量が少なすぎると、最終強度が小さすぎて使用要件を満たせなくなります。実際の生産では、水ガラスの添加量は一般的に約4％に抑えられています。

有機エステルのみを使用して硬化させる場合、有機エステルの一般的な添加量は水ガラス量の8〜15％です。複合硬化を使用した場合、CO2を吹き込んだときに水ガラスの約半分が硬化し、水ガラスの約半分はまだ硬化していないと推定されます。したがって、有機エステルの量は、水ガラスの量の4〜6％を占めることがより適切です。

複合硬化法は、CO2硬化と有機エステル硬化のXNUMXつの利点を十分に発揮し、水ガラスの結合効果を十分に発揮して、高速硬化速度、早期離型、高強度、良好な崩壊性、および低コストを実現できます。包括的な効果。

ただし、CO2有機エステル複合硬化プロセスでは、単純な有機エステル硬化法よりも0.5〜1％多い水ガラスを追加する必要があり、使用済みの水ガラス砂の再生が困難になります。

6ケイ酸ナトリウム砂プロセスを使用して鉄鋳物を製造する場合、なぜ粘着性の砂を製造しやすいのですか？それを防ぐ方法は？

ケイ酸ナトリウム砂で作られた砂型（コア）を鋳鉄の注入に使用すると、深刻な粘着性の砂が生成されることが多く、鋳鉄の製造への適用が制限されます。

ケイ酸ナトリウム砂中のNa2O、SiO2、および注入中に液体金属によって生成される酸化鉄は、低融点ケイ酸塩を形成します。前述のように、このコンパウンドがより溶融性のアモルファスガラスを含む場合、このガラス層と鋳造物の表面との間の結合力は非常に小さく、収縮係数は金属の収縮係数とは異なります。大きな応力は、砂が付着することなく鋳造物の表面から簡単に取り除くことができます。鋳物の表面に形成されたコンパウンドがSiO2の含有量が多く、FeO、MnOなどの含有量が少ない場合、その固化構造は基本的に結晶構造になり、鋳物としっかりと結合して粘着性の砂になります。。

ケイ酸ナトリウム砂を使用して鋳鉄を製造する場合、注湯温度が低く、鋳鉄の炭素含有量が高いため、鉄およびマンガンは酸化されにくく、得られる粘着性の砂層は結晶構造を有し、困難である鉄鋳物と粘着性の砂層の間に適切な層を確立します。酸化鉄層の厚さは、鋳物と粘着性砂層の間の樹脂砂とは異なり、鉄鋳物を製造する際に樹脂熱分解によって明るい炭素膜を生成する可能性があるため、粘着性砂層を除去するのは容易ではありません。

ソーダ水ガラス砂の生成が鉄鋳物の生成を防ぐために、適切なコーティングを使用することができます。水性塗料などは塗装後に表面を乾燥させる必要があるため、アルコール系速乾性塗料が最適です。

一般に、鉄鋳物は、ケイ酸ナトリウム砂に適切な量の石炭粉末（3％から6％など）（質量分率）を加えることもできるため、鋳物と砂層の間の石炭粉末の熱分解によって生成されます。明るいカーボンフィルム。金属やその酸化物に濡れないため、粘着性のある砂層が鋳物から簡単に剥がれます。

7ケイ酸ナトリウム砂は、廃砂の排出がなく、環境にやさしい鋳物砂になると期待されていますか？

水ガラスは無色、無臭、無毒です。皮膚や衣服に触れたり、水で洗い流しても深刻な問題にはなりませんが、目に飛び散らないようにする必要があります。水ガラスには、砂の混合、モデリング、硬化、注入中に放出される刺激性または有害なガスがなく、黒や酸性の汚染もありません。ただし、工程が不適切でケイ酸ナトリウムの添加量が多すぎると、ケイ酸ナトリウム砂の崩壊性が悪くなり、砂の洗浄時にホコリが飛散し、汚染の原因にもなります。同時に、古い砂の再生が難しく、廃砂の排出により環境にアルカリ汚染が発生します。

これらXNUMXつの問題を克服できれば、ケイ酸ナトリウム砂は基本的に廃砂の排出がなく、環境にやさしい鋳物砂になります。

これら2つの問題を解決するための基本的な対策は、水ガラスの添加量を2％未満に減らすことです。これにより、基本的に砂を振り落とすことができます。水ガラスの添加量を減らすと、古い砂に残っているNa2Oも減ります。比較的簡単な乾式再生法を使用すると、循環砂中の残留Na0.25Oを1％未満に維持することができます。この再生砂は、中小規模の鋳鋼用の単一成形砂の用途要件を満たすことができます。現時点では、古いケイ酸ナトリウム砂は、高価で複雑な湿式法を使用せずに、比較的単純で安価な乾式法を使用しても、完全にリサイクルでき、基本的に廃砂は排出されず、比率は砂と鉄の比率1：XNUMX未満に減らすことができます。

8ケイ酸ナトリウム砂を効果的に再生する方法は？

古いケイ酸ナトリウム砂の残留Na2Oが多すぎると、ケイ酸ナトリウムを砂に加えた後、鋳物砂の使用時間が十分でなくなり、Na2Oの蓄積が多すぎると石英砂の耐火性が低下します。したがって、使用済みのケイ酸ナトリウム砂を再生する際には、残留Na2Oを可能な限り除去する必要があります。

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