铸造粘结剂的研究重点已经开始向环境友好型方向发展,虽然树脂砂得到广泛应用,在一定程度上提高了铸件质量和生产效率,但是在使用过程中会散发出刺激性气味的有害气体,污染了环境。而无机粘结剂砂具有发气量低和无毒环保等特点,是绿色粘结剂发展的方向。本文根据铸造生产要求,研制出了一种无机铸造粘结剂,通过温芯盒制芯工艺固化,具有加入量低、强度高、溃散性好等特点。本文首先以水玻璃为主要成分,通过粉状促硬剂+加热+吹热空气的硬化工艺制芯。但普通的水玻璃砂芯强度低,溃散性差。因此,采用氢氧化钾、焦磷酸钠、B剂以及硅烷进行复合改性,并以砂芯的抗拉强度和溃散性为考核指标,通过正交试验优化了各组分的比例,即水玻璃:氢氧化钾:B剂:焦磷酸钠:硅烷=1000:45:8:4:2。然后,对促硬剂进行复合,并通过正交试验对促硬剂成分配比进行优化,最终确定了最优的促硬剂成分配比,即结晶二氧化硅:微硅粉:D剂:淀粉=15:10:1:1。然后对制芯工艺参数进行了正交试验优化,确定了最优的制芯工艺,即芯盒温度为175℃,热空气温度为120℃,吹气时间为40s。改性后的粘结剂粘度为78mPa·s,模数为2.33,密度为1.45g/cm3。在粘结剂加入量2%,促硬剂0.6%,活性剂0.5%的情况下,得到砂芯的热强度为0.63MPa,常温抗拉强度为2.60MPa,4h抗拉强度为2.64MPa,24h抗拉强度为2.54MPa。砂芯发气量(850℃×3min)为8.5ml/g,高温残留强度(750℃×5min)为0MPa。最后,进行制芯和浇注试验,成功地制备出无机粘结剂砂芯,浇注出合格的铸件,并进行了总体工艺评价。