【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 砂型受到的熱膨脹和熱應(yīng)力。液態(tài)金屬與砂型的物理化學(xué)作用主要有包括砂型內(nèi)殼的熔化、造型材料的發(fā)氣和造型材料的熔解及鑄件表面合金化等?！景咐治觥?. 前兩個(gè)廠家產(chǎn)生的鑄件產(chǎn)生粘砂的原因是煤粉品質(zhì)太差，或者是型砂中有效煤粉量不足。江蘇某外資工廠產(chǎn)生粘砂的原因是砂粒太粗，因此透氣性過(guò)高，金屬液容易鉆入砂粒間孔隙，使鑄件表面粗糙，或?qū)⑸傲０潭ㄔ诒砻嫔?，從而產(chǎn)生粘砂。2. 該廠應(yīng)當(dāng)改用優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土和煤粉；還應(yīng)使用舊砂除塵設(shè)備，將舊砂含泥量控制在型砂含泥量要求范圍內(nèi)；將型砂破碎指數(shù)提升。在造型處的型砂緊實(shí)率也應(yīng)提高為。這樣就能提高型砂韌性和減少砂孔缺陷。3. 材料三說(shuō)明了型砂的原材料對(duì)鑄件缺陷的產(chǎn)生具有巨大的影響。江西的廠家直接將耐火粘土當(dāng)做膨潤(rùn)土使用，從而大大降低了鑄型的強(qiáng)度，容易出現(xiàn)夾砂。天津的鑄造廠雖然采用了活化膨潤(rùn)土，但由于使用了含鈉、鎂、氯離子較多的水，對(duì)活化膨潤(rùn)土起了強(qiáng)烈的反活化作用，也造成夾砂的出現(xiàn)。4. 山東生產(chǎn)廠家鑄件上的氣孔為侵入氣，而山西廠的為反應(yīng)性氣孔。冷芯盒砂芯長(zhǎng)時(shí)間放置在相對(duì)濕度極高的砂型中很容易吸潮。澆注時(shí)不僅粘結(jié)劑發(fā)氣，而且砂芯吸收的水分也發(fā)出大量水汽，進(jìn)入鐵液中造成的侵入氣孔。因?yàn)殇X、鈦與水反應(yīng)放出極易溶入鐵液層中的原子態(tài)[H]，該層凝固時(shí)，氫的溶解度降低而以分子態(tài)氣相析出和長(zhǎng)大成氫氣泡，從而形成反應(yīng)性氣孔。第5章一、填空題1. 物理脫水硬化 化學(xué)硬化 2. CO2壓力 吹氣時(shí)間 殘留水分 3. 強(qiáng)度 保存性 粘膜性 4. 硅鐵粉水玻璃自硬砂 硅酸二鈣水玻璃自硬砂 水玻璃流態(tài)自硬砂 有機(jī)酯水玻璃自硬砂 5. 粘砂嚴(yán)重 潰散性差 吸濕性強(qiáng) 舊砂再生和回用困難 6. 濕法再生 干法再生 脫除的Na2O占型砂中原Na2O含量的百分?jǐn)?shù)二、選擇題 1. B 2. C 3. C 4. B 5. A三、簡(jiǎn)答題1. 水玻璃砂的主要優(yōu)點(diǎn)是：① 水玻璃砂流動(dòng)性好，易于緊實(shí)；② 硬化快，簡(jiǎn)化造型和制芯工藝，縮短生產(chǎn)周期，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；③ 鑄造缺陷少，提高了鑄件質(zhì)量；④ 可以硬化后再起模，型芯尺寸較準(zhǔn)確，提高鑄件的尺寸精度；⑤ 可不用干燥爐，節(jié)約能源，改善車(chē)間勞動(dòng)條件。水玻璃砂的缺點(diǎn)是：① 落砂困難。② 舊砂回用再生困難。③ 吸濕性較大，水玻璃砂對(duì)環(huán)境相對(duì)濕度非常敏感，制造的型芯容易吸濕而導(dǎo)致強(qiáng)度下降。2. 解決的方法如下：① 控制型砂水分不要偏高；② 吹CO2時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)；③ 型芯不要久放；④ 在鈉水玻璃砂中加入1%左右。3. 采取以下措施提高抗吸濕性：① 在鈉水玻璃中加入鋰水玻璃或在鈉水玻璃中加入LiOH、CaCOZnCO3等無(wú)機(jī)附加物，由于能形成相對(duì)不溶的碳酸鹽和硅酸鹽，并可減少游離的鈉離子，因而可改善鈉水玻璃粘結(jié)劑的抗吸濕性；② 在鈉水玻璃中加入少量有機(jī)材料或加入具有表面活性劑作用的有機(jī)物，粘結(jié)劑硬化時(shí)，鈉水玻璃凝膠內(nèi)親水的Na+和OH離子或?yàn)橛袡C(jī)憎水基取代，或相互結(jié)合，從而改善吸濕性。③ 提高水玻璃的模數(shù)。④ 在鈉水玻璃中加入淀粉水解液，更好的方法是采用淀粉水解液對(duì)鈉水玻璃改性。4. VRH法的主要特點(diǎn)：① 水玻璃加入量少。② 顯著改善砂型的潰散性。盡管VRH法型砂比樹(shù)脂砂的潰散性差些，但潰散性及舊砂再生性能比直接吹CO2法水玻璃砂均有明顯改善，干法再生也比較容易，再生回收率甚至可達(dá)80%左右。③ 鑄件質(zhì)量高。VRH法實(shí)行先硬化后起模的工序。而且由于水玻璃加入量少，砂型（芯）在高溫下變形減少，有利于提高鑄件尺寸精度，同時(shí)硬化后的砂型（芯）水分含量低，鑄件的氣孔、針孔等缺陷相應(yīng)減少。④ 降低造型材料的費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效益。⑤ 缺點(diǎn)是設(shè)備投資大，固定尺寸的真空室不能適應(yīng)過(guò)大或過(guò)小的砂箱或芯盒。工藝過(guò)程：① 抽真空。要求真空度至少在5kPa以下。② 往真空室導(dǎo)入CO2。VRH法水玻璃砂型（芯）吹CO2是在真空室內(nèi)進(jìn)行的，與水玻璃反應(yīng)快而均勻。CO2通氣壓力視真空室剩余空間的大小決定，一般在40kPa左右。③ 打開(kāi)真空室。導(dǎo)入CO2一段時(shí)間后，即可打開(kāi)真空室導(dǎo)入空氣，然后砂型（芯）即可澆注。5. 濕法再生的特點(diǎn)如下：① 舊砂中的Na2O去除率高，一般可達(dá)達(dá)80%以上，有的甚至可超過(guò)90%；② 再生砂回用率高，可達(dá)9%％以上；③ 再生砂可作為造型的面砂和單一砂使用；④ 對(duì)于酯硬化水玻璃舊砂，能有效去除殘留酯，延長(zhǎng)再生砂混砂后的可使用時(shí)間。不足是：再生工藝和設(shè)備系統(tǒng)較復(fù)雜，濕砂需脫水烘干，熱砂需冷卻，濕法再生的污水需經(jīng)處理后循環(huán)回用或無(wú)害排放。水玻璃舊砂干法再生系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)布置較簡(jiǎn)單，投資較少，二次污染較易解決。干法再生的缺點(diǎn)是Na2O的去除率低，一般不超過(guò)30%，采取增加撞擊次數(shù)或摩擦?xí)r間的辦法可提高Na2O去除率，但砂粒容易破碎和粉化。采用加熱舊砂的辦法，同樣存在增加設(shè)備投資和能源消耗，以及熱砂冷卻等問(wèn)題。6. 有機(jī)酯水玻璃自硬砂的硬化可分為如下三個(gè)階段：第一階段，有機(jī)酯在堿性水溶液中發(fā)生水解，生成有機(jī)酸或醇。第二階段，有機(jī)酯和水玻璃反應(yīng)，使水玻璃模數(shù)升高，且整個(gè)反應(yīng)過(guò)程為失水反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)時(shí)水玻璃的粘度超過(guò)臨界值，型砂便失去流動(dòng)性而固化。第三階段，水玻璃進(jìn)一步失水強(qiáng)化。四、思考題水玻璃無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒，沾于皮膚和衣服后用水沖洗即可，但必須避免濺入眼中。水玻璃在混砂、造型、硬化和澆注過(guò)程中都沒(méi)有刺激性或有害氣體釋出，沒(méi)有黑色和酸性污染。但若工藝不當(dāng)，水玻璃加入過(guò)多，水玻璃砂的潰散性便不好，清砂時(shí)粉塵飛揚(yáng)，也會(huì)造成污染。同時(shí)，舊砂再生困難，廢砂的排放造成對(duì)環(huán)境的堿性污染。如果能克服這兩個(gè)問(wèn)題，水玻璃砂便可成為基本沒(méi)有廢砂排放的環(huán)保型型砂。解決這兩個(gè)問(wèn)題的根本措施是：將水玻璃的加入量降到2%以下，基本上可以振動(dòng)落砂。當(dāng)水玻璃加入量減少，舊砂中的殘留Na2O也減少，使用比較簡(jiǎn)易的干法再生，%以下。此再生砂可滿足中小型鑄鋼件單一型砂的應(yīng)用要求?！景咐治觥?. 作圖略。水玻璃加入量為1％時(shí)，強(qiáng)度隨時(shí)間先上升，在60s達(dá)到峰值后下降；％時(shí)，強(qiáng)度隨時(shí)間平緩上升；加入量為2%時(shí)，強(qiáng)度隨時(shí)間先緩慢上升，后急劇上升。較短微波加熱時(shí)間內(nèi)(60s)，隨著水玻璃加入量的增加，水玻璃砂型的抗壓強(qiáng)度減??；在較長(zhǎng)的加熱時(shí)間(60~120s)里，隨著水玻璃加入量的增加，水玻璃砂型的抗壓強(qiáng)度增加。水玻璃砂的強(qiáng)度取決于砂粒之間粘結(jié)橋的數(shù)量，當(dāng)水玻璃模數(shù)一定，水玻璃加入量少的水玻璃砂水分也較少，在相同微波功率下，硅酸鈉固化形成粘結(jié)橋的時(shí)間也相應(yīng)較短，反之亦然。所以在較短的加熱時(shí)間內(nèi)(60s)，占主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)的是形成粘結(jié)橋的速度，水玻璃加入量較少的水玻璃砂形成粘結(jié)橋的過(guò)程更迅速，從而相同加熱時(shí)間里的抗壓強(qiáng)度較大；但在較長(zhǎng)的加熱時(shí)間里(60~120s)，各種水玻璃加入量的型砂都已形成粘結(jié)橋，此時(shí)占主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)的是粘結(jié)橋的數(shù)量，所以水玻璃加入量大的型砂粘結(jié)橋數(shù)量多，其抗壓強(qiáng)度也相應(yīng)增大。2. 在相同水玻璃加入量，同一加熱時(shí)間(0~120s)條件下，采用3種不同功率加熱時(shí)，水玻璃砂強(qiáng)度隨著加熱功率的增加而增大，這是由于微波加熱過(guò)程中水玻璃在吸收微波能后，砂型內(nèi)硅酸分子和水分子同時(shí)高速振蕩，溫度迅速上升，膠粒熱運(yùn)動(dòng)加劇，發(fā)生凝聚，使硅酸縮合，迅速形成膠粒緊密細(xì)小、大小均勻的玻璃狀硅酸鈉網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。微波加熱功率越高，砂型吸收的能量越多，形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)就越致密，從而砂型強(qiáng)度就會(huì)增大。3. 水玻璃加入量為1%時(shí)，~；%時(shí)，~；水玻璃加入量為2%時(shí)，~。由此可見(jiàn)，微波加熱功率和微波加熱時(shí)間對(duì)水玻璃砂的殘留強(qiáng)度幾乎沒(méi)有影響，水玻璃砂殘留強(qiáng)度只與水玻璃的加入量有關(guān)，殘留強(qiáng)度隨著水玻璃的加入量增加而增大。4. 因?yàn)槲⒉ㄓ不Ａ霸嚇游颗c試樣Na+含量，環(huán)境濕度有關(guān)。水玻璃加入量增加，則親水離子Na+含量增加，吸水量自然增加。當(dāng)相同水玻璃加入量時(shí)Na+含量相同，濕度95%~97%大于82%~85%，根據(jù)擴(kuò)散原理，濕度越大，環(huán)境水汽濃度越高，水分子向試樣內(nèi)部擴(kuò)散的勢(shì)能越大，試樣吸水越容易。第6章一、填空題1. 硬化水化物的化合水（或結(jié)晶水） 水化物凝膠體的吸附水 所有毛細(xì)孔和孔隙中所包含的自由水 2. 促使水泥早凝早硬，并能改善型砂的出砂性能和造型性能 3. Ca(OH)2 4. 氟鋁酸鈣 二、簡(jiǎn)答題1. 各種配比