磷酸鹽無(wú)機(jī)粘結(jié)劑具備良好的潰散性和低污染性,是一種具有潛力的鑄造造型材料。對(duì)目前的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑應(yīng)用中存在型砂流動(dòng)性差的問(wèn)題,通過(guò)將無(wú)機(jī)磷酸鹽粘結(jié)劑預(yù)制為干態(tài)覆膜砂。研制出一種干燥具有很好流動(dòng)性的覆膜砂。替代有機(jī)覆膜砂,具備低發(fā)氣量和澆鑄成型時(shí)不會(huì)產(chǎn)生污染的磷酸鹽無(wú)機(jī)覆膜砂。對(duì)冷凍、干燥等覆膜砂預(yù)處理過(guò)程的工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。確定冷法覆膜砂中合適的液氮加入量、液氮干燥方式和設(shè)計(jì)相配合的設(shè)備,以保證冷法覆膜砂能在工業(yè)條件下加熱固化成型。確定熱法覆膜砂干燥時(shí)間、干燥溫度,以保證熱法覆膜砂能有較長(zhǎng)的使用時(shí)間和固化后有媲美有機(jī)覆膜砂的強(qiáng)度。熱法覆膜砂成型時(shí)加入的輔料為保證覆膜砂快速、完整的成型,并且在低濕度環(huán)境下有較長(zhǎng)的保存時(shí)間。最后,通過(guò)磷酸鹽覆膜砂的斷口形貌和粘結(jié)橋組分的分析鑒定,對(duì)覆膜和硬化工藝機(jī)理做出一定的分析和總結(jié)。實(shí)驗(yàn)表明,偶聯(lián)劑會(huì)促進(jìn)磷酸鹽粘結(jié)劑的脫水反應(yīng),使覆膜砂試樣形成更多的粘結(jié)橋,但偶聯(lián)劑呈堿性,在加入后改變覆膜砂體系的酸堿性,過(guò)量的加入會(huì)導(dǎo)致磷酸鹽粘結(jié)劑失去固化能力。偶聯(lián)劑也會(huì)影響固化后試樣的保存,一定程度上減緩覆膜砂的吸潮,使覆膜砂試樣在低濕度環(huán)境下保存時(shí)間更長(zhǎng)。通入壓縮空氣... 

【文章來(lái)源】：湖北工業(yè)大學(xué)湖北省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

加熱時(shí)間與抗拉強(qiáng)度之間影響

湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文13圖3.4抗拉強(qiáng)度隨保存時(shí)間的變化Fig3.4Changeoftensilestrengthwithstoragetime由上圖可以看出，冷法覆膜砂在脫模時(shí)的強(qiáng)度可達(dá)到1.02MPa可以與現(xiàn)在應(yīng)用的有機(jī)覆膜砂相媲美，磷酸鹽粘結(jié)劑在應(yīng)用中成型試樣會(huì)發(fā)現(xiàn)吸潮現(xiàn)象是本行業(yè)研究人員的共識(shí)，雖然使用的粘結(jié)劑具有較好的抗吸濕性，成型的試樣在低濕度環(huán)境下保存3小時(shí)就開始吸濕強(qiáng)度下降很明顯。保存時(shí)間為6小時(shí)，試樣的抗拉強(qiáng)度就下降到0.6MPa。試樣保存時(shí)間到9小時(shí)，全部吸濕軟化強(qiáng)度降到0.1MPa。保存時(shí)間到12小時(shí)以后，試樣吸潮潤(rùn)濕不能測(cè)量抗拉強(qiáng)度。通過(guò)液氮的冰凍可以增強(qiáng)冷法覆膜砂的流動(dòng)性，使磷酸鹽粘結(jié)劑在應(yīng)用中適應(yīng)復(fù)雜砂芯的成型工藝，但由于磷酸鹽粘結(jié)劑固有的吸潮性，導(dǎo)致成型試樣在低濕度環(huán)境下保存穩(wěn)定性差，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用還是有一定的影響。由上述結(jié)論可以看出，冷法覆膜砂在加熱固化后在低濕度環(huán)境下保存穩(wěn)定性很差，保存時(shí)間為9小時(shí)試樣就完全吸潮軟化并無(wú)法使用。磷酸鹽粘結(jié)劑在加熱時(shí)的固化是一種可逆過(guò)程，固化時(shí)失水發(fā)生鏈?zhǔn)娇s聚反應(yīng)，接觸外界空氣會(huì)吸收水破壞形成的粘結(jié)橋?qū)е略嚇游避浕�。想要解決磷酸鹽覆膜砂的保存吸潮問(wèn)題，要改變磷酸鹽粘結(jié)劑固化反應(yīng)的可逆性，使固化的磷酸鹽粘結(jié)劑不會(huì)吸收外界水分，就可達(dá)到改善磷酸鹽粘結(jié)劑的保存穩(wěn)定性的目的。電熔鎂砂粉的加入會(huì)使得磷酸鹽粘結(jié)劑自發(fā)硬化，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)成型的試樣會(huì)在低濕度環(huán)境下保存具有較高的抗拉強(qiáng)度。冷法磷酸鹽覆膜砂不需要自發(fā)進(jìn)行固化反應(yīng)，因固化反應(yīng)會(huì)使得砂粒間形成粘結(jié)橋聚成小團(tuán)狀影響使用時(shí)覆膜砂的流動(dòng)性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)改善工藝發(fā)現(xiàn)，電熔鎂砂粉與液氮同時(shí)加入，因液氮的低溫環(huán)境下化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率很低，磷酸鹽粘結(jié)劑的自發(fā)固化不能進(jìn)行，可保證冷法覆

湖北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文14膜砂具有很好的流動(dòng)性。完成制樣后隨著模具的加熱，使得結(jié)晶磷酸鹽粘結(jié)融化，試樣溫度上升會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)覆膜砂的固化反應(yīng)，會(huì)加速試樣的固化反應(yīng)。圖3.5氧化鎂加入量對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響Fig3.5Theeffectoftheamountofmagnesiumoxideaddedonthetensilestrength由上圖可以看出，沒(méi)有加入電熔鎂砂粉的覆膜砂在成型時(shí)的平均強(qiáng)度為1.12MPa，加入量為0.1%時(shí)，覆膜砂的即時(shí)平均強(qiáng)度達(dá)到1.56MPa。隨著電熔鎂砂粉的加入增加，覆膜砂的抗拉強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。加入量達(dá)到0.6%時(shí)，覆膜砂的強(qiáng)度下降到0.1MPa，脫模后試樣有很嚴(yán)重表面掉砂。電熔鎂砂粉的加入可促進(jìn)磷酸鹽粘結(jié)劑的固化反應(yīng)，由沒(méi)有加入和加入量0.1%的對(duì)比可以看出，少量的電熔鎂砂粉的加入會(huì)使得覆膜砂的抗拉強(qiáng)度提高，會(huì)加速固化反應(yīng)速率在短時(shí)間內(nèi)形成很多的有效粘結(jié)橋。隨著加入量的提高，試樣的強(qiáng)度有明顯的下降。電熔鎂砂粉加速固化反應(yīng)進(jìn)行是在少量加入的范圍，伴隨著模具加熱和過(guò)量加入電熔鎂砂粉會(huì)使得反應(yīng)速率大大提高，隨著加熱的進(jìn)行形成的粘結(jié)橋會(huì)因過(guò)度脫水而斷裂，導(dǎo)致試樣的抗拉強(qiáng)度下降。

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