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1、水玻璃型殼熔模鑄造制殼工藝的環(huán)?；倪M(jìn)張玉林（一汽鑄造有限公司，吉林長春130062）摘要：精密鑄造工藝中熔模鑄造工藝是以制造質(zhì)量小、精度高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄件見長的一種工藝。本文介紹了用水玻璃作為粘結(jié)劑的精密鑄造，在制殼硬化時由氯化銨溶液向氯化鋁溶液改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)過程及總結(jié)，氯化銨溶液揮發(fā)出氨氣，具有刺激性氣味，與提倡的綠色環(huán)保相違背，因此改用氯化鋁硬化，沒有刺激性氣味，不污染環(huán)境，在試驗(yàn)過程中，主要遇到了硬化不充分、表面質(zhì)量不良等問題。通過各項(xiàng)工藝試驗(yàn)和改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)了背層完全用氯化鋁代替的目的，減輕工作環(huán)境污染，降低成本。關(guān)鍵詞：精鑄件；氯化銨；水玻璃型殼；氯化鋁；
2、節(jié)能環(huán)保1前言熔模鑄造又稱精密鑄造，其產(chǎn)品精密、復(fù)雜，接近于零件最后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，熔模鑄造是一種近凈形成形的生產(chǎn)工藝。傳統(tǒng)的熔模鑄造以水玻璃為粘結(jié)劑制作型殼，故稱為水玻璃型殼熔模鑄造，獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，生產(chǎn)的合金種類不受限制，在小型鑄鋼件、球鐵件、合金鋼件生產(chǎn)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。筆者廠自上世紀(jì)八十年代建廠以來，從蘇聯(lián)引進(jìn)了該生產(chǎn)工藝，采用懸鏈自動制殼線進(jìn)行生產(chǎn)，后于2004年開發(fā)了手工制殼生產(chǎn)工藝，可以生產(chǎn)0.05～30kg的中小型熔模鑄件，產(chǎn)品主要供應(yīng)一汽解放公司，包括各種鑄鋼類支架、球鐵類調(diào)整環(huán)等產(chǎn)品，如圖1所示。鑄件表面粗糙度達(dá)R
3、a6.3～3.2，尺寸精度CT5-CT6級，具備年產(chǎn)2000噸的生產(chǎn)能力。圖1鑄件產(chǎn)品特鑄廠熔模工藝在多年的不斷改進(jìn)中解決了諸多的質(zhì)量和成本問題，但在環(huán)保要求不斷提高的形勢下，現(xiàn)今有個突出問題一直困擾車間技術(shù)和管理人員：制殼區(qū)域的氨氣濃度過高，雖然氨氣無毒，但刺激呼吸道等表皮神經(jīng)，一進(jìn)入制殼區(qū)域，刺鼻刺眼的氨氣讓很多人難以承受；為此我們做了大量經(jīng)驗(yàn)整理和實(shí)驗(yàn)研究工作，著重在發(fā)生源上采取針對性措施，取得了很大成效。本文主要介紹制殼工藝改進(jìn)，解決了制殼氨氣污染問題，同時通過這種制殼硬化工藝的改進(jìn)，大幅地降低了型殼破損率，降低了成本。2工藝介紹2.1主要工藝流程（見圖
4、2）2.2制殼過程介紹制殼工藝流程，如圖3所示。圖2工藝流程圖3制殼工藝流程撒砂種類及粒度：1層：石英砂40/70目。2層：石英砂20/40目。3-5層：石英砂10/20目和高鋁砂8/16目以1:1混合使用。制殼具體工藝如表1所示。表1制殼具體工藝1遍2遍3、4、5、6遍硬化水溫/℃涂料粘度/s硬化前風(fēng)干時間/min3025～3529～322025～3538～42無硬化時間/min1520硬化后風(fēng)干時間/min3520～403氨氣污染的成因和改進(jìn)方法3.1氨氣濃度大的原因熔模鑄造中型殼的強(qiáng)度是產(chǎn)品質(zhì)量基礎(chǔ)，型殼分為表面層、過渡層和加固層，表面層決定鑄件的表面質(zhì)
5、量，加固層決定鑄件的形狀尺寸，過渡層是表面層和加固層的連接。從上面的制殼工藝介紹可以看出，采用氯化銨做硬化劑型殼取得強(qiáng)度依靠以下公式：Na2O.mSiO2.nH2O+2NH4Cl=mSiO2.（n-1）H2O+2NaCl+2NH3↑+2H2O產(chǎn)生的SiO2膠體，先從溶膠狀態(tài)逐步試水過渡為凍膠，最后轉(zhuǎn)變成凝膠，是決定型殼濕強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度的主要物質(zhì)，但同時也產(chǎn)生了刺激性NH3氣體。這就是氨氣產(chǎn)生的化學(xué)過程，不只是在硬化過程中產(chǎn)生氨氣，在制殼過程內(nèi)風(fēng)干以及制殼完畢的停放風(fēng)干這段時間里，因型殼內(nèi)還有大量水分，這個化學(xué)反應(yīng)依然在進(jìn)行，直至型殼徹底干燥后反應(yīng)才可終結(jié)，所以氨
6、氣也不斷產(chǎn)生?；谝陨习睔獍l(fā)生機(jī)理，對制殼廠房氨氣污染作如下分析：（1）熔模鑄造的制殼工藝對環(huán)境的特殊要求，使得氨氣無法順利排放。熔模鑄造制殼工序?qū)囟群蜐穸纫髧?yán)格，最佳工藝溫度是25±1℃，相對濕度50%±10%，通常采用恒溫恒濕機(jī)控制，但成本相對較高。所以一般規(guī)模化生產(chǎn)將溫度區(qū)間放大至16~32℃，濕度不做特殊控制，這就要求廠房相對封閉，特別是冬天為保溫必須緊閉門窗。室內(nèi)的空氣循環(huán)緩慢，氨氣流出通道被切斷，其無法順利排除廠房外。（2）氯化銨做熔模鑄造硬化劑優(yōu)點(diǎn)突出，應(yīng)用最廣泛。水玻璃型殼熔模鑄造工藝在硬化劑的選擇上，基本上為弱酸性的氯化鹽水溶液，主要有三種
7、：氯化銨、結(jié)晶氯化鋁、結(jié)晶氯化鎂。氯化銨作為硬化劑材料和其他兩種材料比較：從經(jīng)濟(jì)性上看：氯化銨貨源充足、價格最低，不易潮解、運(yùn)輸儲存方便。從工藝性上看：氯化銨溶液不粘稠，滲透硬化效果最好，硬化和風(fēng)干速度最快，一般三分鐘內(nèi)即可完成基本硬化過程，所以等待時間少。而且硬化效果對硬化水溫、硬化時間最不敏感，工藝參數(shù)范圍較寬且容易控制。從產(chǎn)品質(zhì)量控制上看，型殼強(qiáng)度適中，缺陷最少。而且參數(shù)檢測指標(biāo)少，只需每周檢測氯化銨含量兩次、每月檢測氯化鈉含量一次即可。以上氯化銨硬化劑的突出優(yōu)點(diǎn)，在表面層制殼中基本無可替代，使其在上世紀(jì)應(yīng)用最廣泛，技術(shù)和操作人員已經(jīng)對這種材料形成了依賴的
8、思維習(xí)慣。圖4、圖5為氯
