一、前言
铸件是机械工业的基础，铸件的生产有砂型铸造及多种多样的特种铸造方法，砂型铸造包括粘土砂、水玻璃砂、树脂砂等，其占铸件生产的主导部分，笔者通过长期的生产实践，摸索出一套改性水玻璃砂铸造工艺，其具有铸件髙质量低成本、废砂废水零排放的显著特点，下面以球墨铸铁阀体生产为例，介绍这项工艺的相关技术、材料、工装及设备。
二、主要技术简介
1、采用气硬改性水玻璃砂造型、制芯
<1>、改性水玻璃砂的原理、特点及配方
改性水玻璃砂是以改性水玻璃为粘结剂，充入二氧化碳瞬硬成型。改性水玻璃是采用微量改性液加至一定规格的铸造水玻璃中搅拌均匀而成，其可提高水玻璃的粘结强度，特别是即时强度，还能提高水玻璃砂的抗吸湿性、流动性、冬季硬化速度及抗蠕变性，由於粘结强度提高，水玻璃加入量可大幅度减少，对水洗干原砂加入百分之四至五即可，另外，改性后的水玻璃绝对含量又减少了百分之十几，加之改性液成分在高温下发生分解等变化，因此大大改善了型砂的溃散性，并使旧砂的湿法再生非常容易。由於改性液是一种水溶性环保化合物，其在旧砂水洗时与残留水玻璃一起溶入污水中，污水经中和净化后变为清水循环使用，实现零排放的绿色生产。
<2>、无箱造型方法
采用顶箱或漏模及可拆砂箱进行造型，上下型用砂块方式定位，见照一。
照一:漏模机构及可拆箱框
型芯采用芯合手工制作，见照二。批量大时可采用射芯机生产。
照二:阀体砂芯
<3>、二氧化碳压板充气
其充气速度快，简便易行，见照三。
照三:二氧化碳充气操作现场
<4>、用喷涂方法对铸型及型芯喷涂醇基快干涂料
其速度快，涂层均匀，成本低，见照四、五
照四:铸型喷涂醇基涂料 照五: 铸型喷涂醇基涂料后点火燃干
2、压边浇冒口结构、特点及制作
压边浇冒口结构见照六。压边浇口为缝隙式，缝隙宽度取四至五毫米，浇口截面依经验取每十公斤件重为一平方毫米。压边浇口上设一放大部位以防浇口出现缩孔，尺寸也根据经验来定。为节约造型用砂，增加浇注压头，放大部位上方装一砂套。
模具制作时，压边浇口可固定在模具的相应部位上，造型漏模时自行准确的形成所要求的压边浇口，浇口套另行制作，合箱时放上。
该压边浇冒口形式具有挡渣好、铸件合格率高、因可实现无冒口铸造，铁水利用率高、操作方便、清理容易等特点。
照六:模具压边浇冒口结构
3、旧砂湿法再生及污水处理技术
<1>、旧砂湿生再生技术及特点
其技术工艺流程为：旧砂经磁选、破碎后进行搅拌水洗，砂水分离后，旧砂经晒干或烘干回用，污水经处理后循环使用。见照七。
其具有设备简、投资少、再生回收率高、再生砂质好、成本低、环保性好等特点。
照七:旧砂湿法再生及污水处理现场
<2>、污水处理技术及特点
其基本原理是：针对污水呈碱性，通过加酸调节PH值，再针对污水中存在的大量悬浮物，通过加相关药剂，使其凝絮沉淀，从而使污水变为可循环使用的清水。见照七。
其具有处理水质好、成本低、设备简等特点。
三、相关材料、工装及设备
1、造型材料
<1>、改性水玻璃
配制：
配比： 水玻璃(模数2.2-2.4、波美度50-51) 100公斤
改性液 1.25公斤
改性粉 1.25公斤
温水 12.5公斤
操作： (1)、改性粉配制：大包改性粉1.25 公斤外加小包改性粉25克，混匀待用。
(2)、改性溶液配制：将配制好的改性粉徐徐加入温水中，同时搅拌均匀，放置24小时形成拉丝溶液，在搅拌中加入改性液直止均匀。
(3)、水玻璃改性：在搅拌中将配置好的改性溶液徐徐加入水玻璃中直止均匀待用。
特点：使混制的型(芯)砂达到如下效果：
即时强度提高，能有效保证铸件的尺寸精度。
改善溃散性，并使旧砂回收容易，水溶即散。
可使用时间长，装入塑料袋放置二、三天可再用。
冬季能显著促硬，避免吹不硬及蠕变现象。
抗吸湿性好，制作的铸型及型芯可长时间放置待用。
改性水玻璃可现场配制，即配即用，放置一年也不老化。
成本低。
<2>、原砂
中小件采用50-100目擦洗干砂，大件适当粗些。
<3>、二氧化碳
根据铸件产量可选用瓶装或储罐装，前者气压高，使用时要更注意安全。
<4>、涂料
选用粘结强度高、涂刷性好的醇基涂料。
2、模具、操作机构及配套工装
将装好压边浇口的模具固定在顶漏模机架上，见照八、九。再制作相配套的可拆箱框及吹气压板。见照十.
照八:带模具的漏模机
照九: 带模具的漏模机组 照十:带可拆箱框的漏模机
该机构和工装制造简单、操作方便，新工人稍加练习即会。
3、涂料喷涂机，见照十一。
照十一 :涂料喷涂机
工作时，其顶部电机带动罐内叶片旋转，使罐内涂料始终处於均匀不沉淀状态，喷涂的涂层质量好，速度快。
4、旧砂湿法再生和污水处理设备及配套设施
旧砂湿法再生设备及相关设施：磁选输送机、破碎机、搅拌水洗机各一台，清水、污水池各一个，清水、污水泵各一套，见照七。再生旧砂采用晒干或三回程烘干机烘干。
污水处理设备及配套设施：污水、清水池各一个，中间处理池二个，沉淀泥块池一个，污水泵一套，搅拌机二台，盛酸槽一个，药液缸二只，见照十二。
照十二 :污水处理设备及设施
应用示例：
某年产三千吨球铁阀门铸件厂，采用二氧化碳瞬硬水玻璃砂工艺，旧砂全部湿法再生，单班作业，每天再生旧砂二十吨，产生污水三十吨，其有关设备及相应设施如下：
5kw磁选输送机一套，8kw破碎机一台，12kw卧式搅拌水洗机一套，10m x 10m x 1.2m清水、污水池各一个，4m x 2.2m x 2m中间处理池二个并排相联，3m x 3m x 1m沉淀泥块池一个，0.5kw清水、污水泵各一套，0.5kw搅拌机二台，再生旧砂晒干地面约二亩。
四、本工艺技术的主要特点
1、生产的铸件质量高：表面光洁度可达Ra6.3-12.5，尺寸精度能达CT7-9，特别适合内腔不需加工的软密封阀体的铸造，见照十三、十四、十五、十六。
照十三 :未抛丸处理的阀体铸件 照十四 :抛丸处理打磨后的阀体铸件组
照十五 : 抛丸处理打磨后的阀盖铸件组花 照十六 : 抛丸处理打磨后的阀门压兰铸件组
2、铸件合格率高：大於百分之九十五。
3、铁水利用率高：由於铸型刚性好，能实现无冒口铸造，铁水利用率可达百分之九十至九十五。
4、生产效率高：由於气硬速度快，起模机构操作方便，其效率比潮模脱箱造型还要高。
5、铸件浇冒口清理简便，用手锤即可清除，见照十七。铸造抛丸清理后，打磨一下浇口即成。
照十七 :用手锤清除压边浇冒口
6、可实现无箱造型，节省大量的砂箱工装，见照十八、十九。
照十八 :阀体铸型下芯现场 照十九 :阀门闸板铸型合箱现场
7、综合成本低：大大低於树脂砂成本，而且不高於潮模砂的成本。
8、环保性好：旧砂全部湿法再生，污水经处理循环利用，实现废砂废水零排放，铸造中不产生树脂砂危害人体的气味，生产环境好。
9、铸造各环节操作简便，很易学会，劳动强度比潮模造型降低，而生产效率及铸件合格却提高，故能宽松铸造劳动力市场。
10、各配套设备简易，投资少，投产快。
五、结语
本文以球铁阀体为例，介绍了一种高质量、低成本、废砂废水零排放生产铸件的实用技术，其对於许多黑色及有色合金铸件而言，文中的大部分内容也许有参考和借鉴的作用。在此，笔者热忱欢迎对其感兴趣的同行们来进行商讨和交流，以求这项工艺技术在共同努力中不断得到提高和创新。