[发明专利]水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法

说明书

技术领域

本发明属于铸造行业中砂型硬化方法，具体涉及一种水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法。

背景技术

绿色清洁生产是21世纪铸造工业的发展趋势，国内外的许多专家认为：水玻璃砂是最有可能实现绿色铸造生产的型砂。实现水玻璃砂绿色清洁铸造生产的关键是彻底解决水玻璃砂工艺的两大难题：溃散性差、旧砂再生困难，最根本的办法是降低水玻璃的加入量。目前，水玻璃砂型或砂芯的硬化工艺有：加热硬化水玻璃砂、CO₂吹气硬化水玻璃砂、粉末硬化剂自硬水玻璃砂和液态有机酯自硬水玻璃砂等。

普通加热硬化水玻璃砂强度高，3％～4％的水玻璃加入量即可获得足够的强度，但它生产率低、能耗大、劳动强度大，普通传导式加热，型(芯)表层通常先受热失水硬化、结成硬壳，使热空气不易渗入型(芯)内部，型(芯)内部的水蒸气不易扩散出来，故厚大型(芯)的内部烘不透，而其表层又易受过度烘烤。

CO₂吹气硬化水玻璃砂在铸造业中被广泛采用，但是水玻璃加入量较多，一般为6.0％～8.0％，溃散性差，旧砂再生困难；硬化过程不太稳定，会使铸型(芯)产生“过吹”现象，导致铸型(芯)强度的下降；对于大型铸件的型(芯)表面易分化，而内部又难以硬透，使铸件形成缺陷。粉末硬化水玻璃砂操作简便、成本低，能生产尺寸精度高、铸造缺陷少的铸件，但是粉末状硬化剂的加入量一般都偏大(如：硅铁粉的加入量为水玻璃加入量的20％～30％)，水玻璃的加入量也比较高，一般需要5％～6％，溃散性不比CO₂吹气硬化水玻璃砂好，而且粉尘污染加剧。

液态有机酯硬化水玻璃砂的特点类似于自硬树脂砂，普通水玻璃加入量为3％～4％、改性水玻璃加入量为2.5％～3.5％，其旧砂的溃散性及可再生性较大提高，但受环境湿度、温度的影响较大，其操控性能较差，再生砂循环使用后的溃散性有恶化趋势。

微波加热具有加热速度快、均匀加热、节能高效、清洁卫生等优点。微波加热水玻璃砂时，水分从型(芯)的内部向外迁移挥发，所以型(芯)砂能够充分烘透、整体得到烘干硬化。微波加热硬化水玻璃砂能够充分发挥水玻璃的粘结潜力，水玻璃的加入量可降至1.0％～2.5％，大大改善水玻璃砂的溃散性和再生回用性。但目前普通微波加热硬化水玻璃砂的难点是：模具材料要求高、硬化后水玻璃砂型(芯)的吸湿性大。木材、塑料和金属都不能用作模具材料，木材和塑料易受热变形，金属会反射微波。硬化后的砂型(芯)在空气环境中存放一天，水玻璃砂型(芯)的强度会损失殆尽。

发明内容

本发明提出一种水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法，解决现有微波加热硬化水玻璃砂对模具材料要求高、砂型或砂芯容易吸湿的问题，提高微波加热硬化水玻璃砂的效率。

本发明的一种水玻璃砂型或砂芯的微波硬化方法，包括：

(1)造型制芯步骤：在铸造原砂中加入1.0％～2.5％水玻璃，混合均匀，采用木模、塑料模或者有机玻璃模造型或制芯；

(2)加热步骤：将砂型或砂芯连同模具放入微波炉中加热，微波炉功率为500W～20KW，加热时间5秒～60秒，使其抗压强度大于15KPa；

(3)脱模步骤：将加热后的砂型或砂芯连同模具从微波炉中取出，脱模；

(4)二次加热步骤：将脱模后的砂型或砂芯再次放入微波炉进行二次加热，微波炉功率为500W～20KW，加热时间20秒～600秒，使之完全硬化，得到硬化后的砂型或砂芯，抗压强度大于0.7MPa，直接用于浇注。

所述的微波硬化方法，其特征在于：

所述二次加热步骤得到的硬化后的砂型或砂芯，不立即用于浇注时，则其表面进行防湿处理，再放入干燥环境中贮存待用。

所述的微波硬化方法，其特征在于：

所述铸造原砂为石英砂或者其它低微波吸收率的铸造原砂；所述水玻璃为铸造用水玻璃或者加入增强剂、抗湿剂的铸造用改性水玻璃；所述微波炉为家用或者工业用微波炉。

本发明造型(制芯)的模具材料包括木材、塑料和有机玻璃等非金属低微波吸收率的材料；脱模后的砂型进行二次加热完全硬化后，如果不立即用于浇注，而停放在湿度较大的空气环境下时，需要对砂型表面进行防湿处理，如在砂型表面刷涂防潮涂料等。

本发明的特点为如下几方面：