ねずみ鋳鉄製シリンダーブロックの一般的な欠陥の原因

公開時間： 06 / 21 2021 著者：サイト編集者訪問：11001

水ガラスの出現は300年以上の歴史がありますが、鋳造とコア製造のバインダーとして、硬化剤としてCO1947を使用する水ガラス砂プロセスがDr. L.Petrzelaによって開発されたのは2年のことでした。チェコ。の。

半世紀以上の間、人々は継続的な研究と調査においてケイ酸ナトリウム砂の硬化メカニズムを理解する上でXNUMXつの主要な旋削プロセスを経験してきました。

1）2年代の旧ソビエト連邦のリアス教授（ЛяссAM）によるCO1950純粋化学硬化の理論。彼は硬化プロセスをケイ酸塩の分解、シリカゲルの形成、およびシリカゲルからの水の部分的な損失に分けました。彼は、ケイ酸の沈殿とシリカゲルの形成がCO2硬化ケイ酸ナトリウム砂の強度であると誤って信じていました。唯一のソース
2）1960年代までに、ワージントンRによるCO2水ガラス砂の硬化プロセスは、化学的および物理的硬化方法の組み合わせであると考えられていました。つまり、ケイ酸ナトリウムはCO2の触媒作用下で遊離ケイ酸に分解され、次に凝縮されます。シリコンゲル。シリコーンゲルの脱水は、一種の「化学的硬化」である「シリコーンゲル結合」につながります。未反応の水ガラスの脱水は、「物理的硬化」に属する「硝子体結合」につながります。しかし彼は、物理的硬化の重要な役割を無視しながら、化学的硬化が効率的で迅速な硬化手段であると誤って信じています。
3）1990年代初頭までに、私の国で朱春西らによって作られたCO2硬化水ガラスは本質的に「物理的硬化」の理論でした。彼は、CO2硬化を吹き飛ばす水ガラス砂は非常に特別な条件下でなければならないと考えています。つまり、水ガラスは砂粒子の表面にコーティングされ、わずか数ミクロンの厚さのフィルムを形成します。脱水条件と水ガラスの急速な固化を促進します。、したがって、「水ガラスの硬化は本質的に物理的硬化である」と言われています。この見方の不利な点は、ケイ酸ナトリウムがCO2と反応すると、遊離ケイ酸が沈殿するという誤った見方に依然として従うことです。
4）1990年代の終わりまでに、CO2硬化は物理的ハードケミストリーに属するという理論に基づいたZhu Chunxiらは、さらに綿密な調査を行った後、硬化水ガラスは一種の「脱水高弾性水ガラス」であると提案しました。。理論、すなわち、反応によって生成されたケイ酸は、自由状態では沈殿できませんが、未反応の水ガラスに再溶解し、後者の弾性率を上げて水ガラスの硬化を実現します。例えば、有機酢を使用してケイ酸ナトリウム砂を硬化させると、表面と内部から均一な弾性率を持つ硬化した高弾性ケイ酸ナトリウム膜が得られ、これはM = 3.45に近い。 CO2を使用して水ガラスを硬化させると、表面と内部から徐々に弾性率が低下し、平均Mが3.79に近い硬化した高弾性率の水ガラス膜が得られます。

したがって、硬化水ガラスは一種の脱水された高弾性水ガラスであり、アルカリと水の損失によって固化する可能性があります。

2008年までに、ドイツのC. Wallenhorst etal。ケイ酸ナトリウム砂の硬化反応モードは、図1に示すように、次のXNUMXつのタイプに分類できると考えられています。

1.1モードA

酸性溶液または硬化剤（CO2または有機エステル）の存在下では、水ガラス中のコロイド粒子の成長速度は非常に遅いですが、直接凝集してXNUMX次元ネットワークゲルになります。

1.2モードB

硬化剤を含まないアルカリ性溶液の条件下（加熱下）では、コロイド粒子は最初に成長し、ゾル構造を形成します。そして、個々のゾル粒子は、加速器の架橋作用の下でのみ三次元ネットワーク構造を形成することができる。

個々のケイ酸粒子は、大きなコロイド粒子に成長するか（モードB）、または凝集して鎖およびネットワークのゲル構造になります（モードA）。これらのXNUMXつの硬化反応モードでは、化学反応メカニズムは同じです-単一のシラノール官能基間の縮合反応、脱水、および新しいシロキサン化合物への接続を介して。
「水ガラスの硬化反応モードは主にバインダー溶液のpH値に依存することがわかります。低いPH値（CO2または有機エステル硬化剤の存在下）では、ケイ酸水溶液は有益です。硬化反応モードA。このとき、硬化反応速度は非常に遅く、コロイド粒子は互いに凝集して、分岐した多孔質ゲル構造を形成します。

ケイ酸水溶液のpH値が7を超えると（CO2または有機エステルがなく、熱で開始される）、硬化反応モードBが進行して大粒子ゾル構造を形成します。 pH値の高い溶液の場合、分子は非常に速く成長するため、硬化反応は主に、ゲル構造の形成に加えて、コロイド粒子の連続的な成長によるものです。実際、ネットワーク構造への集約現象は抑制されています。

促進剤を含む水ガラス砂を加熱して硬化させると、硬化反応メカニズムは次のようになります。

コアサンドウォーターガラスを加熱して刺激した後、硬化反応モードB（図1参照）に従って進行し、コロイド粒子が成長してゾル構造を形成します。このとき、硬化反応が進行するにつれて、実質的に均一な粒状構造またはいくつかの欠陥を有する構造のいずれかが形成され得る。欠陥の数は、サンドコアの耐湿性など、その後の使用性能に直接影響します。

水ガラス砂コアがCO2ガスで硬化する場合、または有機エステルが硬化する場合、硬化反応モードAに従って単一のゾルイオンが進行し、コロイド粒子が凝集して互いに結合し、ゲル構造を形成します。。ケイ酸アルカリ性溶液中に硬化剤がない場合、シリカゲル粒子はアルカリ性溶液中に安定して存在することができる。これは、コロイド粒子の表面が正に帯電したナトリウムイオンの電気二重層の電気的効果を持っているためです。コロイド粒子が互いに反発し、結合されていない結果。ケイ酸ナトリウム砂の硬化過程に無機促進剤が存在する場合、コロイド粒子間の架橋剤として作用することができます。つまり、無機促進剤は、その表面の活性反応性基を介して個々のゾル粒子を相互に接続することができます。。一緒に、ケイ酸塩骨格の三次元ネットワークが形成されるので、バインダーは迅速に固化され、砂粒子が結合されて形成される。

無機促進剤を添加しない場合、二次硬化過程でのネットワーク構造のケイ酸塩骨格の形成が非常に遅くなり、作製した砂コアは瞬間強度が低く、耐湿性が低いなどの欠点があります。

上記の水ガラス硬化メカニズムの分析から、ケイ酸ナトリウム砂にはさまざまな硬化方法がありますが、従来は物理的硬化と化学的硬化に分けることができ、硬化メカニズムは一貫して統一されていることがわかります。の。つまり、ケイ酸ナトリウム砂の有機エステル硬化法は、CO2硬化法と全く同じ硬化メカニズムを持っており、これは主に未反応の水ガラス脱水の物理的硬化に基づいており、これが強度の主な理由です。型（コア）砂; シリコンを生成するためにゲルの化学的硬化は、ケイ酸ナトリウム砂の急速な凝固、初期強度の確立、砂の耐湿性と貯蔵安定性の改善、および化学的硬化と物理的硬化の相乗的プロセスによって補完されます。

上記のケイ酸ナトリウム砂の硬化メカニズムをさまざまな硬化方法（CO2法、有機エステル法、加熱+促進剤法など）で詳細に分析し、水ガラスの結合強度と水分の影響を調べます。分子構造レベルからの耐性分子の観点から水ガラスの構造と形態を変化させ、新しい加熱硬化+促進剤水ガラス砂の新しいプロセスを開発するための、水ガラスと折りたたみ性能の間の主な影響要因水ガラス砂の接着強度を向上させます。耐湿性を高め、崩壊性能を向上させる目的は、ケイ酸ナトリウム砂のプロセス性能を継続的に改善および改善すると同時に、固有の欠点を継続的に克服し、21世紀で最も有望なグリーンキャスティングになることです。接着剤を清掃します。

2新しい無機バインダーサンドのプロセス性能

2.1接着強度性能

アモルファスリン酸塩を調製し、それを使用して水ガラスを改質することにより、無機バインダーの結合強度が向上します。

ケイ酸ナトリウム砂の接着強度をさらに向上させるために、有機促進剤が開発されました。化学的架橋と硬化により、ケイ酸ナトリウム砂の瞬間強度を大幅に向上させることができます。有機促進剤を1.5％添加すると、瞬間引張強度1.8MPaに達することがあります。

2.2コアサンドの耐湿性

一般的に、熱風で硬化した水ガラス砂の強度は、湿度の高い環境では徐々に低下します。ケイ酸ナトリウム砂の耐湿性を向上させるために、一方では砂の残留含水率が硬化後に完全に除去され、他方では化学的架橋および硬化の方法が使用されます。促進剤を1.5％まで添加した場合、ケイ酸ナトリウム砂の引張強度は低下しませんが、20°C、相対湿度80％に24時間置いた後、わずかに増加します。

2.3コアサンドの流動特性

水ガラス自体の表面張力が比較的大きいため、水ガラスとケイ砂との間の湿潤性が悪く、鋳造用の水ガラスの粘度が一般に高すぎるため、その後の水ガラス砂の粘度が混合が非常に大きく、砂の粒子が水ガラスに付着します。移動抵抗が非常に大きいため、ケイ酸ナトリウム砂の流動性が低下し、最終的にショットコアのコンパクトさが大幅に低下します。この実験では、界面活性剤と固体潤滑剤を添加して、鋳物砂の流動性を大幅に改善しました。

この実験では、界面活性剤と固体潤滑剤の使用に基づいて、水ガラス砂の流動性を大幅に改善する球状加速器を開発しました。

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