水玻璃加入量高（6%—8%）、型砂的殘留強度高、潰散性差、鑄件出砂清理及舊砂再生回用困難、型芯存放性差、硬不透、鑄件外觀質量差和型芯表面易粉化等。CO2硬化水玻璃砂工藝存在著上述不足，限制了鑄件質量的進一步提高，急需解決。
　　1．酯硬化水玻璃砂工藝優點
　　1) 水玻璃加入量低，一般在2.5%~3.5%，型砂強度高。
　　2) 型砂工藝性能優良，冬季硬透性好，硬化速度可通過粘結劑和固化劑種類進行調整。
　　3) 型芯砂潰散性好，鑄件出砂清理容易；舊砂易于干法再生，回用率≥80%。
　　4) 鑄件質量和尺寸精度可與樹酯砂工藝生產的鑄件相媲美。
　　5) 型芯砂熱塑性好，發氣量較低，可防止鑄件產生裂紋和氣孔等缺陷。
　　6) 原砂的適用范圍廣，可以用硅砂、鉻鐵礦砂及鎂橄欖石砂等。
　　7) 在各種自硬砂工藝風吹草動生產成本低，勞動環境最好。
　　2．酯硬化水玻璃砂的硬化機理
　　有機酯水解后析出酸和醇，酸促使聚硅酸鈉轉變成硅溶膠，有利于水玻璃砂迅速固化；醇對水有很強的親和力，能起到容積化的作用使水玻璃脫水，脫水后的水玻璃具有強而韌的特征，是型砂獲得強度的主要原因。由此可以看出有機酯水玻璃砂是典型的物理硬化，而非化學硬化。它是以未反應的水玻璃脫水的物理硬化為主，使型砂獲得所需要的強度，而以生成硅溶膠的化學硬化為輔，物理硬化與化學硬化是相輔相成的過程。
　　3．酯硬化水玻璃砂用原材料及要求
　　1）原砂 高質量的原砂有利于以較小的水玻璃和酯的加入量獲得較高強度和潰散性好的型芯砂。硅砂的含水量、含泥量、SiO2含量及角形系數等如表1。原砂中含水量過高，會延緩硬化速度，降低強度；原砂中的含泥量、微粉過高，會增加水玻璃有機酯的加入量；對于經烘干或回用的原砂必須冷卻后方能使用，原砂溫度不超過42℃，否則會減少型芯砂的可使用時間。
　　表1 原砂技術要求
　　2）有機酯 用于鑄造生產的有機酯有醋酸甘油酯、二醋酸甘油酯、二醋酸乙二醇酯、二醋酸二甘醇酯及三醋酸甘油酯等。沈陽匯亞通生產的醋酸甘油酯固化劑，其主要性能指標見表2。這些專用有機酯與新型水玻璃發生作用，具有強失水、低堿性、反應均一的特性，硬透性比有機酯要好，特別在低溫、高溫及高濕情況下的硬化性能優于普通有機酯。
　　表2 有機酯固化劑性能指標
　　3）新型水玻璃 新型水玻璃是在普通水玻璃的基礎上通過一系列化學和物理改性與電離子嫁接而成，具有強度高、粘度低的特性，比普通水玻璃砂的強度提高30%左右。水玻璃的粘度決定著粘結劑在砂粒表面流動的難易程度，在模數、密度及溫度相同的條件下，水玻璃的粘度越低，它的潤濕角越大，表面張力越小，使得水玻璃的加入量越少。另外，水玻璃的粘度低，配比時定量準確，容易組織流水線生產。
　　新型水玻璃可根據鑄件大小、氣溫、濕度及砂子種類與固化劑匹配，任意地調節型芯砂的硬化速度和可使用時間，因此型砂的硬化性能優于普通水玻璃自硬沙，尤其是氣溫較低的冬季，型砂硬透性及硬化速度優于普通水玻璃。新型水玻璃的加入量增加，硬化速度快，終強度提高。但型砂中的Na離子含量增加，潰散性變差，嚴重惡化了舊砂的再生回用性能。因此在使用中不能片面的追求型芯砂強度，而應在強度滿足生產工藝的前提下，盡可能減少新型水玻璃的加入量。
　　4）涂料 使用涂料是提高鑄件表面質量的有效措施之一，但是對于酯硬化水玻璃砂型（砂芯），如采用水基涂料會產生一些困難，因為它對水分十分敏感，涂料中的水分滲入型芯中，會降低它的表面強度。新型水玻璃砂的型芯一般不需要燒烤，因此最好選用醇基快干涂料。
　　4．酯硬化水玻璃砂的工藝性能及其因素
　　新型水玻璃自硬砂的工藝性能受原砂質量、固化劑、水玻璃種類和加入量、環境濕（溫）度、混砂供以及設備等多種因素的影響。因此，應根據現有原砂的種類、狀態、型芯砂的生產工藝要求及外界條件（溫度、濕度）選擇相應的粘結劑種類及加入量，來調整型芯砂的工藝性能，以滿足鑄件生產的要求。
　　1）強度 酯硬化水玻璃砂的濕強度幾乎為零，因此不適于立面較高的刮板造型，用實樣造型時在砂型具有一定強度時才能起模，通常情況下，酯硬化水玻璃砂的終強度可達0.5~1.1MPa。影響型砂終強度的因素主要有原砂粒形、粒度、含泥量、微粉含量以及含水量、水玻璃加入量、有機酯種類與加入量、空氣溫度與濕度等。
　　2）硬化速度 型砂硬化速度過快，可使用時間縮短，終強度也會降低；硬化速度過慢會降低生產率，也會導致終強度降低。影響硬化速度的主要因素有空氣溫度、水玻璃模數、有機酯種類及加入量、空氣濕度和原砂水分等。
　　3）可使用時間 決定可使用時間的主要因素是硬化速度，硬化速度越快，可使用時間越短，超過可使用時間的型芯砂流動性及充型能力差，造型、制芯后的強度降低，表面穩定性差，容易造成沖砂、砂眼等缺陷。混好的型芯砂應盡快使用，一般發現型芯砂開始發粘并呈粘連狀時即認為超過了可使用時間。
　　4）可脫模時間 一般將型芯砂抗拉強度0.1~0.2MPa（抗壓強度0.2~0.5MPa）作為可起模強度，將達到可脫模強度所需要的硬化時間稱為可起模時間。在生產中起模時間一般是型芯砂可使用時間的2~4倍，也可用手指按壓型芯，硬到按不動時即可起模。
　　5）發氣性 酯硬化水玻璃砂的發氣性較酸固化呋喃樹酯砂、酯硬性堿性酚醛樹酯砂等都低，因此可有效減輕氣孔缺陷的產生。
　　6）潰散性 在其他條件向同時，型芯砂的潰散性隨水玻璃加入量的減少而改善。新型水玻璃自硬砂的殘留強度在400℃以上只有CO2硬化水玻璃砂的一半左右，尤其是在800℃以上時，殘留強度約是CO2硬化水玻璃砂的1/10，潰散性大大提高，但比呋喃樹酯砂稍差。
　　7）型芯存放性 酯硬化水玻璃砂的型芯存放性較CO2硬化水玻璃砂好，基本沒有返堿粉化現象。但當空氣濕度＞80%時應引起注意，必要時增加烘干措施。
　　5．型砂配制及混砂工藝
　　酯硬化水玻璃砂適合用連續式混砂機，也可利用間歇式混砂機按一定程序進行混制。混制程序由單砂雙混法和雙砂三混法兩種，采用單砂雙混法，型砂配比（%）：原砂100，新型水玻璃3～3.5，有機酯10～15（占水玻璃）。加料順序及混制時間如下：
　　混砂1～1.5min 混制1.5～2.0min
　　原砂+有機酯 —— 新型水玻璃 —— 出砂
　　6．型芯質量的控制
　　1) 依據型芯的大小、復雜程度及造型工實際可以完成操作的時間，隨時調整型芯砂的可使用時間，以保證型芯的強度需要。
　　2) 提前做好操作前的準備工作，寧可人等砂不能砂等人，保證在可使用時間內用完，以減少浪費。
　　3) 將型芯均勻搗實，特別是難以搗到的部位及拐角處，這是獲得高質量鑄件的前提條件。
　　4) 型芯要多扎通氣孔，且深度要夠，以加強型內水分的逸出，也有利于澆注過程中的排氣。
　　5) 充分考慮型芯的硬透性，尤其是在冬季，防止型芯產生變形。
　　6) 橫、內澆道最好制造模樣，以便造型直接成形。模樣起模斜度應適當加大，芯盒盡量采用脫框結構，以便于起模，減少修型。
　　7．結 語
　　1）采用酯硬化水玻璃砂工藝，可是水玻璃加入量大幅度降低，型芯潰散性大為改善，鑄件落砂清理容易，實現了舊砂的干法再生回用，減少了廢水、廢砂對環境的污染。
　　2）酯硬化水玻璃砂工藝性能及冬季硬透性好，硬化速度可高調，型芯強度高，起模時間豈知短，可使用時間長，酯硬化水玻璃砂工藝生產的鑄件表面行和尺寸精度優于CO2硬化水玻璃砂，可達到樹酯砂水平，卻沒有呋喃樹酯砂生產時易產生裂紋、表面滲碳及滲硫等問題。
　　3）酯硬化水玻璃砂與呋喃樹酯砂、CO2硬化水玻璃砂、酚醛樹酯砂相比，在型砂性能、鑄件質量、生長成本及環境保護等方面更具有競爭力。