CN111570718B - 一种水玻璃再生砂及再生砂芯制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水玻璃再生砂及再生砂芯制备方法与应用，本发明的方法首先通过将水玻璃旧砂破碎成单颗粒砂，加入活性剂恢复水玻璃旧砂的活性，使水玻璃旧砂获得回用性能，加入水玻璃粘结剂、促固化剂进行混砂，得到的再生砂可以用于铸造生产中；本发明的方法不对旧砂进行再生处理，简化生产工艺，节约生产成本，本发明利用水玻璃粘结剂的可逆特性，加入活性剂恢复旧砂活性，从而可以以较低的水玻璃粘结剂加入量实现相同的粘结效果，且节约原材料成本，本发明的促固化剂中加入玻璃纤维，利用其抗拉强度高的特性，能够有效提高砂芯的强度，满足铸造生产的技术要求。
Description
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种水玻璃再生砂及再生砂芯制备方法与应用。
背景技术
在铸造行业内，粘结剂是一种必不可少的造型材料。有机树脂在制芯、浇铸过程中受高温产生刺激性气味和有毒烟尘，严重影响生产作业环境和工人身体健康。与传统有机粘结剂相比，水玻璃粘结剂具有无毒、无烟尘等绿色环保优势，是一种理想的铸造用无机粘结剂，但水玻璃砂一直存在旧砂再生效果不理想，再生砂制芯出现可以使用时间短、砂芯表面疏松、强度低等问题，不能满足铸造生产要求，因此，制约其在铸造行业的发展应用。
常规对水玻璃旧砂要湿法、热法、化学法等工艺进行再生后，才能用于生产使用，且利用率很低，性能差，不能100％替代新砂制芯。另外，常规水玻璃旧砂再生回用，需要利用各种再生工艺去除旧砂表面残留粘结剂，但都不能彻底去除。
鉴于以上原因，特提出本发明。
发明内容
为了解决现有技术存在的以上问题，本发明提供了一种水玻璃再生砂及再生砂芯制备方法与应用，本发明的方法将水玻璃旧砂破碎后使用活性剂恢复其活性，使水玻璃旧砂获得回用性能，可以应用在制备汽车涡轮壳中。
本发明的第一目的，提供了一种水玻璃再生砂，按照重量份，所述的再生砂由如下的原料制成：水玻璃旧砂80.5-94份、活性剂7.7-10.1份、水玻璃粘结剂0.9-1.34份和促固化剂0.34-0.72份。
进一步的，按照重量份，所述的再生砂由如下的原料制成：水玻璃旧砂87.25份、活性剂8.9份、水玻璃粘结剂1.12份和促固化剂0.53份。
进一步的，所述的活性剂包括水7.16-8.9份、烷基磺酸钠0.45-0.8份、聚乙二醇0.09-0.4份。
本发明中加入活性剂可以恢复旧砂的活性，从而可以在制备砂芯时降低粘结剂加入量，改善水玻璃砂芯吸湿、溃散性差等问题。
本发明中的活性成分由水、烷基磺酸钠、聚乙二醇按照上述比例混合而成，本发明的活性成分用来促使水玻璃旧砂中残留的硅酸钠进行吸水再次形成硅酸凝胶，通过此反应能够补充一部分水玻璃粘结剂，从而可以使在混砂过程中水玻璃粘结剂的加入量降低。
其中，活性剂中的烷基磺酸钠是一种表面活性剂，其一端为亲水极性基团，另一端为疏水非极性基团，可使溶液体系界面状态发生明显变化，产生润滑作用，能够使后续加入的水玻璃粘结剂与其他原料更好的分散，砂子具有更高的流动性。
进一步的，所述的聚乙二醇的相对分子质量小于2000。
本发明中的聚乙二醇的相对分子质量选择低于2000的目的是，在分子量低于2000时，聚乙二醇具有较好的润湿性，通过降低其表面张力或界面张力，使水能展开在固体物料表面上，或透入其表面，从而把固体物料润湿，使活性剂中水能够更好的润湿在水玻璃旧砂表面。
进一步的，所述的促固化剂包括二氧化硅粉末0.18-0.45份和玻璃纤维0.16-0.27份。
促固化剂中的玻璃纤维作为一种复合材料的增强材料，它的特性是抗拉强度高，加入到砂子之中，能够提高砂芯的强度。
本发明的第二目的，提供了一种利用所述的水玻璃再生砂制备再生砂芯的方法，包括如下步骤：
(1)按照各原料的重量分别称取备用；
(2)将水玻璃旧砂粉碎成单颗粒，磁选出杂质颗粒，加入到混砂桶内；
(3)将活性剂加入到混砂桶内，搅拌均匀；
(4)将水玻璃粘结剂加入混砂桶内，搅拌均匀；
(5)将促固化剂加入混砂桶内，搅拌均匀，混砂完成，混砂桶内的砂注入射砂桶内，进行制芯。
进一步的，步骤(3)中的搅拌时间为90-150s。
进一步的，步骤(4)中的搅拌时间为45-60s。
进一步的，步骤(5)中搅拌时间为45-60s。
本发明的第三目的，提供了一种所述的再生砂或所述的方法制备的再生砂在汽车涡轮壳中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的方法首先通过将水玻璃旧砂破碎成单颗粒砂，加入活性剂恢复水玻璃旧砂的活性，使水玻璃旧砂获得回用性能，加入水玻璃粘结剂、促固化剂进行混砂，得到的再生砂可以用于铸造生产中；
(2)本发明的方法不对旧砂进行再生处理，简化生产工艺，节约生产成本，本发明利用水玻璃粘结剂的可逆特性，加入活性剂恢复旧砂活性，从而可以以较低的水玻璃粘结剂加入量实现相同的粘结效果，且节约原材料成本
(3)本发明中的促固化剂中加入玻璃纤维，利用其抗拉强度高的特性，能够有效提高砂芯的强度，满足铸造生产的技术要求，通过本发明的方法制备的再生砂芯具有长的可使用时间、较高的强度和较好的抗吸湿性能。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
实施例1
本实施例的水玻璃再生砂由如下的原料制成：水玻璃旧砂80.5kg、活性剂7.7kg、水玻璃粘结剂0.9kg和促固化剂0.34kg。
其中，活性剂包括水7.16kg、烷基磺酸钠0.45kg和聚乙二醇0.09kg，聚乙二醇的相对分子质量小于2000，促固化剂包括二氧化硅粉末0.18kg和玻璃纤维0.16kg。
本实施例的水玻璃再生砂芯的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照各原料的重量分别称取备用；
(2)将水玻璃旧砂粉碎成单颗粒，磁选出杂质颗粒，加入到混砂桶内；
(3)将活性剂加入到混砂桶内，搅拌均匀，搅拌时间为90s；
(4)将水玻璃粘结剂加入混砂桶内，搅拌均匀，搅拌时间为45s；
(5)将促固化剂加入混砂桶内，搅拌均匀，搅拌时间为45s，混砂完成，混砂桶内的砂注入射砂桶内，进行制芯。
实施例2
本实施例的水玻璃再生砂由如下的原料制成：水玻璃旧砂87.25kg、活性剂8.9kg、水玻璃粘结剂1.12kg和促固化剂0.53kg。
其中，活性剂包括水8.03kg、烷基磺酸钠0.625kg和聚乙二醇0.245kg，聚乙二醇的相对分子质量小于2000，促固化剂包括二氧化硅粉末0.315kg和玻璃纤维0.215kg。
本实施例的水玻璃再生砂芯的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照各原料的重量分别称取备用；
(2)将水玻璃旧砂粉碎成单颗粒，磁选出杂质颗粒，加入到混砂桶内；
(3)将活性剂加入到混砂桶内，搅拌均匀，搅拌时间为120s；
(4)将水玻璃粘结剂加入混砂桶内，搅拌均匀，搅拌时间为52.5s；
(5)将促固化剂加入混砂桶内，搅拌均匀，搅拌时间为52.5s，混砂完成，混砂桶内的砂注入射砂桶内，进行制芯。
实施例3
本实施例的水玻璃再生砂由如下的原料制成：水玻璃旧砂94kg、活性剂10.1kg、水玻璃粘结剂1.34kg和促固化剂0.72kg。
其中，活性剂包括水8.9kg、烷基磺酸钠0.8kg和聚乙二醇0.4kg，聚乙二醇的相对分子质量小于2000，促固化剂包括二氧化硅粉末0.45kg和玻璃纤维0.27kg。
本实施例的水玻璃再生砂芯的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照各原料的重量分别称取备用；
(2)将水玻璃旧砂粉碎成单颗粒，磁选出杂质颗粒，加入到混砂桶内；
(3)将活性剂加入到混砂桶内，搅拌均匀，搅拌时间为150s；
(4)将水玻璃粘结剂加入混砂桶内，搅拌均匀，搅拌时间为60s；
(5)将促固化剂加入混砂桶内，搅拌均匀，搅拌时间为60s，混砂完成，混砂桶内的砂注入射砂桶内，进行制芯。
对比例1
本对比例的再生砂及再生砂芯的制备方法与实施例2均相同，不同之处，不添加玻璃纤维。
对比例2
本对比例的再生砂及再生砂芯的制备方法与实施例2均相同，不同之处，不添加烷基磺酸钠。
试验例1
分别对实施例1-3和对比例1制备的再生砂芯进行性能测试，结果如表1所示。
表1
从表1的数据中可以看出，不添加烷基磺酸钠制备的再生砂芯的可使用时间明显缩短，这是由于烷基磺酸钠是一种表面活性剂，其一端为亲水极性基团，另一端为疏水非极性基团，可使溶液体系界面状态发生明显变化，产生润滑作用，能够使后续加入的水玻璃粘结剂与其他原料更好的分散，砂子具有更高的流动性，增加砂芯的可使用时间，同时烷基磺酸钠也会降低砂芯的强度和抗吸水性能；不添加玻璃纤维，砂芯的强度明显降低，这样由于玻璃纤维具有增加强度的作用，同时本发明的制备的砂芯是通过各原料的协同作用，最后才具有优良的性能。同时实施例1-3的数据中可以看出，实施例2的性能较好，这是由于本发明制备的砂芯的性能与各原料的比例具有一定的关系，在实施例2下的各原料比例下性能最好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种水玻璃再生砂，其特征在于，按照重量份，所述的再生砂由如下的原料制成：水玻璃旧砂80.5-94份、活性剂7.7-10.1份、水玻璃粘结剂0.9-1.34份和促固化剂0.34-0.72份；
所述的活性剂包括水7.16-8.9份、烷基磺酸钠0.45-0.8份、聚乙二醇0.09-0.4份；
所述的促固化剂包括二氧化硅粉末0.18-0.45份和玻璃纤维0.16-0.27份。
2.根据权利要求1所述的水玻璃再生砂，其特征在于，按照重量份，所述的再生砂由如下的原料制成：水玻璃旧砂87.25份、活性剂8.9份、水玻璃粘结剂1.12份和促固化剂0.53份。
3.根据权利要求1所述的水玻璃再生砂，其特征在于，所述的聚乙二醇的相对分子质量小于2000。
4.一种利用权利要求1-3任意一项所述的水玻璃再生砂制备再生砂芯的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按照各原料的重量分别称取备用；
（2）将水玻璃旧砂粉碎成单颗粒，磁选出杂质颗粒，加入到混砂桶内；
（3）将活性剂加入到混砂桶内，搅拌均匀；
（4）将水玻璃粘结剂加入混砂桶内，搅拌均匀；
（5）将促固化剂加入混砂桶内，搅拌均匀，混砂完成，混砂桶内的砂注入射砂桶内，进行制芯。
5.根据权利要求4所述的再生砂芯的制备方法，其特征在于，步骤（3）中的搅拌时间为90-150s。
6.根据权利要求5所述的再生砂芯的制备方法，其特征在于，步骤（4）中的搅拌时间为45-60s。
7.根据权利要求5所述的再生砂芯的制备方法，其特征在于，步骤（5）中搅拌时间为45-60s。
8.一种权利要求1-3任意一项所述的再生砂或权利要求4-7任意一项所述的方法制备的再生砂芯在汽车涡轮壳中的应用。
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