水玻璃砂的吸湿特性及抗湿性研究

论文摘要

水玻璃砂被认为是最有可能实现绿色铸造的型砂种类,要实现水玻璃砂绿色铸造必须彻底解决水玻璃旧砂溃散性差、旧砂再生困难等问题。实践研究表明,解决上述水玻璃砂难题的最好方法是尽量降低水玻璃的加入量。经过多年努力,研究工作者已找到了减少水玻璃砂中水玻璃加入量的有效方法(如:采用微波硬化水玻璃砂新工艺和新型改性水玻璃粘结剂等),但低水玻璃加入量时的水玻璃砂型强度对环境湿度十分敏感,在较高湿度环境下水玻璃砂具有强吸湿性,从而导致水玻璃砂强度的显著下降。本文较系统地试验研究了CO2硬化、粉末硬化、酯硬化、微波硬化等四种典型水玻璃砂型的吸湿性规律,对比分析了它们的吸湿特性。试验结果表明:微波硬化水玻璃砂型的吸湿性明显强于酯硬化、CO2硬化和粉末硬化水玻璃砂型,它是现有水玻璃砂型中最易吸湿的砂型种类。本论文从四种典型硬化工艺的硬化机理和硬化后型砂的微观形貌及成分等方面分析了造成吸湿性差异的原因;从机制方面阐述了水玻璃砂强度建立和水玻璃砂型吸湿后强度损失的机制。针对最易吸湿的微波硬化水玻璃砂工艺,并结合水玻璃砂工艺的共性问题,作者分析了基于微波硬化水玻璃砂吸湿性影响因素,提出了微波硬化水玻璃砂抗湿性措施。从水玻璃改性和应用涂料屏蔽环境湿度两个方面来提高砂型的抗湿性。试验结果表明:聚乙烯醇改性水玻璃可以提高砂型即时硬化强度约25%,在相对湿度95%~98%下存放48小时后强度比普通水玻璃硬化的砂样高一倍;醇基涂料对环境湿度的屏蔽作用,可使砂型在相对湿度87%~90%下存放48小时后的强度比普通水玻璃砂型提高了约88%。强吸湿性问题是水玻璃砂型的普遍性问题,也是微波硬化水玻璃砂工艺实际应用的关键性难题。本文对水玻璃砂吸湿性规律的实验研究与分析、针对微波硬化工艺的抗湿性实验研究等,为解决水玻璃砂的强吸湿性难题奠定了初步基础,对微波硬化水玻璃砂工艺的实际应用也具有重要的促进作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源、背景和意义
• 1.2 水玻璃砂硬化工艺的发展
• 1.3 水玻璃砂工艺技术的关键问题
• 1.4 水玻璃砂抗湿性研究现状
• 1.5 课题的主要内容
• 2. 典型硬化工艺水玻璃砂型的吸湿特性试验研究
• 2 硬化水玻璃砂吸湿性'>2.1 CO₂硬化水玻璃砂吸湿性
• 2.2 粉末硬化水玻璃砂吸湿性试验研究
• 2.3 酯硬化水玻璃砂吸湿性
• 2.4 微波硬化水玻璃砂吸湿性试验研究
• 2.5 不同水玻璃砂硬化工艺吸湿性对比
• 2.6 本章小结
• 3 典型硬化工艺水玻璃砂型吸湿机理研究
• 3.1 典型硬化工艺水玻璃砂型的吸湿性机理
• 3.2 典型硬化工艺水玻璃砂型吸湿后的强度损失机制
• 3.3 典型硬化工艺水玻璃砂型抗湿性措施
• 3.4 本章小结
• 4、基于微波硬化工艺水玻璃砂的抗湿性研究
• 4.1 微波硬化水玻璃砂的强度建立和微观吸湿形貌
• 4.2 影响微波硬化水玻璃砂吸湿性因素和抗湿性措施
• 4.3 微波硬化水玻璃砂的抗湿性试验研究
• 4.4 本章小结
• 5 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间发表的论文