微波硬化水玻璃砂具有加热速度快、硬化强度高等优点,该工艺能充分发挥水玻璃的粘结潜力,较大地降低水玻璃的加入量,因其旧砂的溃散性和回用再生性好,所以具有很好的发展前景。但微波硬化水玻璃砂实际应用的难题是:模具材料要求高、硬化后水玻璃砂型(芯)的吸湿性大。因此,研究寻找解决模具材料方法和提高微波硬化水玻璃砂抗吸湿性的材料与方法,对微波硬化水玻璃砂技术的实际应用具有重要作用。本文采用二次微波硬化水玻璃砂新工艺,系统研究了二次微波硬化水玻璃砂的性能特征。实验结果表明:二次微波硬化水玻璃砂的模具受热时间短,可采用普通木模和塑料模,大大减低了微波加热对模具材料的要求;二次微波加热水玻璃砂的性能受微波加热功率、加热时间、水玻璃加入量、水玻璃模数和环境湿度等因素的影响,微波加热水玻璃砂具有强吸湿性,硬化后的型砂在空气环境中存放4h,水玻璃砂型的强度将损失40%左右。针对微波硬化水玻璃砂吸湿性强的特点,本文从改性水玻璃和涂刷醇基涂料两方面对微波硬化水玻璃砂进行了抗吸湿性试验研究。实验结果表明:聚乙烯醇、磷酸氢二钠、木糖醇、碳酸锂、聚乙二醇、聚氨酯、硅酸乙酯、硅烷偶联剂和二乙二醇乙醚等改性剂改性水玻璃均能提高微波硬化水玻璃砂的抗吸湿性。其中,对砂样的表面安定性和存放强度提高效果最为明显的分别为聚乙烯醇和木糖醇,与普通水玻璃的相比,当聚乙烯醇加入量为3%时,水玻璃砂在恒湿瓶中存放4h后的表面安定性提高了8.6%,当木糖醇加入量为2%时,水玻璃砂在恒湿瓶中存放4h后的强度提高了64.7%。当醇基涂料配方为“锆英粉100份+锂基膨润土3份+酚醛树脂2份+PVB0.2份+酒精45份”时,涂料性能较好,微波硬化水玻璃砂样浸涂后,1h存放强度有较大的提高。本论文还对微波硬化水玻璃砂的温度场进行了初步研究,测量了不同微波加热功率、加热时间、水玻璃加入量、水玻璃模数和砂样加热位置下砂样不同测量点对应的温度场。试验结果表明:砂样内部温度呈内高外低分布,上述因子的改变只影响温度的大小,不会影响砂样内部温度分布规律。