磷酸鹽無機粘結(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。對目前的無機粘結(jié)劑應用中存在型砂流動性差的問題,通過將無機磷酸鹽粘結(jié)劑預制為干態(tài)覆膜砂。研制出一種干燥具有很好流動性的覆膜砂。替代有機覆膜砂,具備低發(fā)氣量和澆鑄成型時不會產(chǎn)生污染的磷酸鹽無機覆膜砂。對冷凍、干燥等覆膜砂預處理過程的工藝參數(shù)進行優(yōu)化。確定冷法覆膜砂中合適的液氮加入量、液氮干燥方式和設計相配合的設備,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間、干燥溫度,以保證熱法覆膜砂能有較長的使用時間和固化后有媲美有機覆膜砂的強度。熱法覆膜砂成型時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)境下有較長的保存時間。最后,通過磷酸鹽覆膜砂的斷口形貌和粘結(jié)橋組分的分析鑒定,對覆膜和硬化工藝機理做出一定的分析和總結(jié)。實驗表明,偶聯(lián)劑會促進磷酸鹽粘結(jié)劑的脫水反應,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,過量的加入會導致磷酸鹽粘結(jié)劑失去固化能力。偶聯(lián)劑也會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)境下保存時間更長。通入壓縮空氣... 

【文章來源】：湖北工業(yè)大學湖北省

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

加熱時間與抗拉強度之間影響

湖北工業(yè)大學碩士學位論文13圖3.4抗拉強度隨保存時間的變化Fig3.4Changeoftensilestrengthwithstoragetime由上圖可以看出，冷法覆膜砂在脫模時的強度可達到1.02MPa可以與現(xiàn)在應用的有機覆膜砂相媲美，磷酸鹽粘結(jié)劑在應用中成型試樣會發(fā)現(xiàn)吸潮現(xiàn)象是本行業(yè)研究人員的共識，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小時就開始吸濕強度下降很明顯。保存時間為6小時，試樣的抗拉強度就下降到0.6MPa。試樣保存時間到9小時，全部吸濕軟化強度降到0.1MPa。保存時間到12小時以后，試樣吸潮潤濕不能測量抗拉強度。通過液氮的冰凍可以增強冷法覆膜砂的流動性，使磷酸鹽粘結(jié)劑在應用中適應復雜砂芯的成型工藝，但由于磷酸鹽粘結(jié)劑固有的吸潮性，導致成型試樣在低濕度環(huán)境下保存穩(wěn)定性差，對于實際應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，保存時間為9小時試樣就完全吸潮軟化并無法使用。磷酸鹽粘結(jié)劑在加熱時的固化是一種可逆過程，固化時失水發(fā)生鏈式縮聚反應，接觸外界空氣會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題，要改變磷酸鹽粘結(jié)劑固化反應的可逆性，使固化的磷酸鹽粘結(jié)劑不會吸收外界水分，就可達到改善磷酸鹽粘結(jié)劑的保存穩(wěn)定性的目的。電熔鎂砂粉的加入會使得磷酸鹽粘結(jié)劑自發(fā)硬化，實驗中發(fā)現(xiàn)成型的試樣會在低濕度環(huán)境下保存具有較高的抗拉強度。冷法磷酸鹽覆膜砂不需要自發(fā)進行固化反應，因固化反應會使得砂粒間形成粘結(jié)橋聚成小團狀影響使用時覆膜砂的流動性。通過實驗改善工藝發(fā)現(xiàn)，電熔鎂砂粉與液氮同時加入，因液氮的低溫環(huán)境下化學反應的反應速率很低，磷酸鹽粘結(jié)劑的自發(fā)固化不能進行，可保證冷法覆

湖北工業(yè)大學碩士學位論文14膜砂具有很好的流動性。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，試樣溫度上升會進一步促進覆膜砂的固化反應，會加速試樣的固化反應。圖3.5氧化鎂加入量對抗拉強度的影響Fig3.5Theeffectoftheamountofmagnesiumoxideaddedonthetensilestrength由上圖可以看出，沒有加入電熔鎂砂粉的覆膜砂在成型時的平均強度為1.12MPa，加入量為0.1%時，覆膜砂的即時平均強度達到1.56MPa。隨著電熔鎂砂粉的加入增加，覆膜砂的抗拉強度呈下降趨勢。加入量達到0.6%時，覆膜砂的強度下降到0.1MPa，脫模后試樣有很嚴重表面掉砂。電熔鎂砂粉的加入可促進磷酸鹽粘結(jié)劑的固化反應，由沒有加入和加入量0.1%的對比可以看出，少量的電熔鎂砂粉的加入會使得覆膜砂的抗拉強度提高，會加速固化反應速率在短時間內(nèi)形成很多的有效粘結(jié)橋。隨著加入量的提高，試樣的強度有明顯的下降。電熔鎂砂粉加速固化反應進行是在少量加入的范圍，伴隨著模具加熱和過量加入電熔鎂砂粉會使得反應速率大大提高，隨著加熱的進行形成的粘結(jié)橋會因過度脫水而斷裂，導致試樣的抗拉強度下降。

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本文編號：3094357