前面我们介绍了《企业技术改造中如何正确选择自硬砂工艺》，对水玻璃自硬砂工艺有了一定的了解，本文我们来探讨一种新型水玻璃自硬砂工艺的相关信息。
目前国内外冷凝自硬砂工艺主要分为二大类：无机类粘结剂以水玻璃砂工艺为主，有机类粘结剂以呋喃和碱性酚醛树脂砂工艺为主。以上二大类自硬砂在性能上各有特点，也存在问题。特别在铸钢、合金钢件的铸造时有明显工艺上的不足。
制约水玻璃砂发展的原因主要是：
1、VRH法因是由于设备投资大及铸件尺寸受真空室限制;
2、微波烘硬法因铸型吸湿性强及电微波转化率低;
3、回用砂率综合性能差。
随着水玻璃基础理论研究的不断进展，目前国内已经研究出了一种新型水玻璃和专用酯类固化剂自硬砂工艺，为水玻璃砂的第三次中兴产生了质的飞跃。
新型水玻璃酯硬砂工艺的应用问题
新型水玻璃酯硬砂工艺的优点：
对普通水玻璃自硬砂，呋喃树脂自硬砂及新型水玻璃自硬砂三种砂型工艺的技术对比，如下表：
| 工艺项目 | 普通水玻璃自硬砂 | 呋喃树脂自硬砂 | 新型水玻璃自硬砂 |
| 铸件质量 | 较好 | 好 | 好 |
| 溃散性 | 差 | 最易 | 易 |
| 硬化性能冬季 | 硬透性较差硬化时间可调性差 硬透性好 | 硬化时间可调 硬透性好 | 硬化时间可调 |
| 热裂倾向 | 中 | 易裂 | 小 |
| 操作环境 | 无毒 | 无气味 气味大 无毒 | 无气味 |
| 旧砂再生回用率 | ≥60% | ≥90% | ≥85% |
| 工艺配比粘结剂 | 4% | 1.0%~1.2% | 1.8%~2.5% |
| 固化剂 | 占粘结剂量12%~15% | 占粘结剂量50%~60% | 占粘结剂量15%~20% |
| 材料成本(元/吨型砂) | 288 | 245.04 | 214.3 |
| 材料单价(元/吨) | 水玻璃：800 固化剂：1700 | 树脂：12600 固化剂：3400 | 水玻璃：2100 固化剂：1700 |
从表中我们可以了解到，新型水玻璃自硬砂工艺具有如下优点：
1、成本低，操作方便，
2、铸件表面质量好，
2、无毒无污染，发气量低，
3、热裂倾向小，
4、旧砂回用率高，
5、特别对单件小批量、薄壁易裂的合金钢件，更具有突出的经济和社会效益。
辅料的物理性能对新型水玻璃自硬砂硬化特性的影响
1.原砂
虽然新型水玻璃自硬砂工艺对原砂的要求相对树脂砂的敏感性要小，但必须象对待树脂砂一样，选用优质原砂。选择粒形好、粉尘少的原砂是降低水玻璃加入量是关键，因旧砂能再生回用，原砂成本可在再生中扣除。
2.新型水玻璃
新型水玻璃是在普通水玻璃的基础上通过一系列的化学和物理改性和电离子架接而成。它具有高强度、低粘度的特性，它比普通水玻璃的强度提高30%左右。
新型水玻璃采用不同的物化改性，硬化性能优于普通水玻璃自硬砂，尤其是气温较低的冬季，型砂硬透性、硬化速度远优于普通水玻璃。
新型水玻璃硬化特性
| 牌号 | 粘度(MPa.s) | 密度(g/cm3) | 硬化速度(℃) | 适用温度(℃) | 型砂抗拉强度(MPa)24h |
| Zcs101 | 150~350 | 1.3~1.6 | 中速 | 35~25 | 0.5~1.2 |
| Zcs102 | 150~350 | 1.3~1.6 | 特速 | -5~-15 | 0.4~1.2 |
| Zcs103 | 150~350 | 1.3~1.6 | 快速 | 5~10 | 0.4~1.2 |
| Zcs104 | 150~350 | 1.3~1.6 | 特慢 | 40~30 | 0.4~1.0 |
| Zcs105 | 150~350 | 1.3~1.6 | 慢速 | 35~25 | 0.4~1.0 |
| Zcs106 | 150~350 | 1 1.3~1.6 | 中速偏慢 | 25~10 | 0.4~1.0 |
新型水玻璃的加入量高，硬化速度快，终强度提高。但型砂中Na离子含量增加，溃散性变差，严重地恶化旧砂的再生回用，因此在使用中不要片面地追求型(芯)砂的强度，只要强度满足生产工艺的前提下，尽可能降低新型水玻璃的加入量。
3.酯类固化剂
新工艺配有6种牌号的不同硬化速度的有机脂专用固化剂ZCG130-135系列，它与新型水玻璃发生作用，具有反应均一，强失水、低失碱的特性，硬透性比普通有机酯要好，特别在低温、高湿，硬化性能远优于普通酯。酯类固化剂的性能和适用温度见表。
牌号 | 密度(g/cm3) | 粘度(MPa.s) | 残酸量(%) | 适用浓度(℃) |
ZCG130 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 特慢≥40 |
ZCG131 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 慢速≥25 |
ZCG132 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 中速-25 |
ZCG133 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 中速偏快-10 |
ZCG134 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 快速-10 |
ZCG135 | 1.1-1.2 | <100 | ≤2 | 特快≤5 |
水玻璃自硬砂工艺在使用中应注意的问题
1.型(芯)砂的可使用时间。应掌握好型(芯)砂的可使用时间，一般是观察型(芯)砂开始发粘，呈粘连状时即认为超过了可使用，时间超过可使用时间的型(芯)砂，流动性恶化，充型能力变差，造型(芯)后的强度大大降低，表面稳定性差，很容易造成塌箱及冲砂、砂眼等缺陷。所以刚混制好的型(芯)砂要尽快成型，务必在可使用时间之内完成造型制芯操作。
2.型砂紧实度
型砂要紧实，新型水玻璃自硬砂流动性很好，容易紧实，但不能因此而忽视紧实作业。砂型紧实程度对铸件表面质量有重要影响。
3.起模时间
要等砂型硬化到适当强度后才能起模，砂型强度随时间延长而增大。
4.修型方法
修型方法一般有两种：一种是砂型整块断裂，采用型(芯)粘合剂粘接;另一种是砂型粉碎性，
5.涂料
涂料选择，因新型水玻璃自硬砂一般不需烘烤，所以最好选用醇基涂料。
水玻璃自硬砂的旧砂再生与回用
1、旧砂循环再生回用的条件
要使水玻璃旧砂循环再生回用必须满足以下三个必备条件.
第一,每次循环水玻璃的加入量应≤4%，此为工艺必备;
第二，再生设备的再生效率，即每次循环使旧砂中Na2O含量减少值≥30%;此为设备必备;
第三，每次循环新砂加入量不少于15-20%，此为材料必备。
2.再生砂的性能控制
影响再生砂的使用性能(可使用时间，再粘结强度)有砂中水份，残留Na2O含量及粉尘含量，因此，我们对再生砂的质量控制指标为残留Na2O≤0.8%;粉尘含量(150目以下)≤0.5%;水份≤0.6%;砂温≤35℃。
3.再生砂的回用
目前，国内外对再生砂的造型制芯有两种工艺，即单一砂制和面背砂制，单一砂制即新砂按一定配比混合使用，这种工艺在造型工艺对所有砂箱造型及制芯时一律采用，此工艺易于管理，便造型效果稍差，对再生砂的质量要求较高;面背砂制，即新旧砂单独使用，对造型工艺型腔表面则全用新砂，型腔背面则全用再生砂，制芯工艺则全用新砂，这种工艺使用比较可靠，性能优良，对再生砂质量要求不高，但新砂用量大，型砂成本稍高，管理较复杂。
