一、简介
    中国首创汇亚通CO₂硬化法技术，是水玻璃吹CO2法的替代技术，可部分替代树脂。主要包含：无机黏结剂、增强剂、硬化工艺、吹气控制仪及工装的设计制造。
    我们打开了CO₂硬化新机理的突破口，达到了这样的技术水平：黏结剂加入比例低至2%时，型砂抗拉强度≧1.0MPa，型砂强度是传统CO₂硬化水玻璃砂的三倍以上；砂溃散性好；旧砂可再生回用；实现了无机黏结剂型砂技术的颠覆性突破。该技术具有低碳环保、节能、经济、生产效率高、铸件质量好的整体优势。
该技术目前正走出实验室，进入到铸造企业生产验证、实际应用阶段。
二、实验室制芯模拟
吹气控制仪见照片1，实现吹气温度、压力、流量、时间脉冲的控制。试验用芯盒见照片2和照片3。
 

照片1吹气硬化仪

照片2 1#芯盒轮廓尺寸为370×220×190(mm)

照片3 2#芯盒轮廓尺寸为560×330×210 (mm)

型砂配比：内蒙50/100目擦洗砂，无机黏结剂1.5-2.5%，增强剂10-20%(占黏结剂)。
吹气通道设置两种方式：A 埋设Φ10、Φ18通气绳
　　　　　　　　　　　B 刮砂面扎气眼
吹气管一端与吹气控制仪相连，另一端与吹气通道相连，四根吹气管、二根吹气管同时吹气，一根吹气管渐次吹气。制得砂芯见照片4、5，芯内埋抗拉或抗压样模具。

　　
照片4 1#砂芯　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　照片5 2#砂芯
 

三、生产验证及应用案例
1、沈阳某铝铸件制造公司
该公司使用呋喃树脂自硬砂、CO₂酚醛树脂砂制造型芯。面临的问题是，作业环境差，成本高，使用呋喃树脂自硬砂有时生产效率低。公司管理者对无机黏结剂型砂技术很感兴趣。6月份生产验证成功后，已部分代替原型砂工艺生产铸件。
型砂配比：辽宁彰武水洗砂50/100目，无机黏结剂1.8-2.2%，增强剂10-15%(占黏结剂)。
转子混砂机混砂，一次混砂500kg，手工造型，吹气通道三种设置方式：砂内设吹气管，埋通气绳、直接扎气眼。
吹气工艺：一次硬化吹气20s，二次硬化吹气30s。吹气结束，立即起模，清整型芯。
进行了型芯存放性、合箱后铸型放置不同时间浇注实验，制造的典型砂型及铸件（见照片6、7）。

照片6 支架砂型


照片7 军品铝合金支架
 

应用效果：
（1）型芯放置一周时间未见强度下降。
（2）铸型放置不同时间浇注，未见差异。
（3）混砂、造型、浇注、箱内保温、落砂中无气味；浇注、箱内保温中，发气量小。
（4）落砂、清理容易。
（5）铸件质量良好。
2、黑龙江某机车车辆公司
该公司已使用射芯机制造钩体芯多年，曾试用几种型砂工艺，但钩体铸件综合质量均不令人满意，最终使用的是传统CO₂硬化水玻璃砂工艺。使用传统CO₂水玻璃砂制钩体芯，下列问题一直未能获得有效解决：
⑴、水玻璃加入量高。
⑵、型砂流动性差，芯的一些部位紧实度差，被迫在射砂前在模具内嵌入砂芯。
⑶、芯存放性差，必须严格控制存放时间，不然强度下降明显。
⑷、芯修补量大。
⑸、芯残留强度高，落砂、清理困难。
⑹、气孔、砂眼，芯疏松处机械粘砂。
⑺、铸件粗糙度差，打磨、修整工作量大。
年中欲承接出口美国的车钩，在现用型砂的基础上，又做了一系列的试验改进，钩体芯存在的问题仍未有效解决，车钩铸件质量仍满足不了客户的技术要求。
八月份，我公司派员工到该公司，在现场对射芯机及模具做了些许改动，以适应汇亚通CO₂硬化法的技术特性。三个工作日即制得几十个钩体芯，随之生产了一批钩体铸件。
型砂配比：内蒙角干砂，无机黏结剂2.0～2.2%，增强剂10～15%(占黏结剂)。
吹气工艺：一次硬化吹气12～14s，二次硬化吹气20～30s。射芯机、模具、砂芯、钩体铸件分别见照片8、9、10、11。

照片8 制芯机

照片9 钩体模具

照片10 车钩钩体砂芯

照片11车钩钩体铸件

该公司派人对砂芯制作、合箱、浇注、落砂、清理、抛丸、铸件热处理、修整、机加、质量检验（表面粗糙度、尺寸精度、解剖、探伤、机械性能）进行了全程跟踪、记录，得出如下结论：
⑴、型砂流动性好，芯紧实度高，未见疏松部位，芯修整工作量大大减少。
⑵、与传统CO₂水玻璃砂芯比较，芯硬化时间短，无过吹现象发生，型砂强度高，存放性好，发气量小。
⑶、砂残留强度低，落砂清理容易。清砂工反映：钩体内腔芯较摇枕、侧架的酯固化剂水玻璃自硬砂内腔芯清砂更容易。
⑷、铸件缺陷显著少于原工艺生产的铸件。
该公司负责人表示：认可汇亚通CO₂硬化法，生产出口美国的车钩，就使用新工艺，待解决增强剂如何加入的问题后，将全面用新工艺生产钩体芯。
3、河北某公司铸造分厂
该厂使用VRH、传统CO₂水玻璃砂、邦尼树脂自硬砂三种型砂工艺生产煤矿机械用铸件。
水玻璃砂需解决的问题：
⑴、VRH法使用包头产一般质量的石英砂，水玻璃加入比例4.2-4.7%；传统CO₂水玻璃砂使用的原砂与VRH法相同，水玻璃加入量6-7%。
⑵、水玻璃砂芯需放置24h左右合箱，不然气孔缺陷多。传统CO₂水玻璃砂芯放置时间一长，型芯强度下降明显，呈过吹状，有时铸件砂眼多。
⑶、砂残留强度高，落箱、清砂耗时费力，是制约生产效率的瓶颈。
⑷、旧砂再生效果一般。
⑸、铸件表面粗糙度不理想。
邦尼树脂砂存在的问题：
⑴、 气味大。
⑵、 铸件裂纹、气孔、砂眼较多。
⑶、 铸件综合成本高。
十月初，汇亚通CO₂硬化法在铸造分厂使用。型砂配比：包头砂，无机黏结剂2.3～2.5%，增强剂10～15%(占黏结剂)。生产了典型低合金钢铸件：左、右槽帮，端头，护盾。砂型及铸件照片见12、13、14、15、16。

　
照片12 左槽帮砂型　　　　　　　　　　　　　　　　照片13 右槽帮砂型


照片14 护盾砂型


照片15 端头砂型


照片16 左槽帮铸件
 

应用效果
⑴、 型芯硬化快，存放性好。
⑵、 浇注箱内保温时，发气量小，无气味。
⑶、 落砂、清理速度快。
⑷、 铸件质量好于现型砂工艺。
该厂考虑在邦尼树脂砂生产线上采用汇亚通CO₂硬化法，双方就对连续式混砂机进行改造、生产线运行的吹气硬化方案及相关工装等具体事项正密切沟通中。
4、河北某冶金设备公司
使用40/70海砂和40/70包头砂，手工造型，吹气硬化完即起模，起模30分钟后合箱，1.5小时后浇注。该公司的反馈信息是：
⑴、 铸件质量没有问题。
⑵、 落砂、清理方便。
⑶、 已作为新工厂砂型铸造优选的型砂工艺。
砂型照片见图17。

图17 砂型照片
 

四、汇亚通CO₂硬化法应用前景展望
通过前期的工作，我们认为汇亚通CO₂硬化法已呈现了良好的应用前景：
⑴、适于生产多种材质的铸件。
⑵、适于单件、小批、大批生产。
⑶、适于手工、生产线、射芯机制造型芯。
⑷、将全面代替多种无机黏结剂型砂工艺。
⑸、部分取代有机黏结剂型砂工艺。