Що є причиною розшарування оболонки з піску водного скла під час процесу формування?

У литті за моделлю (лиття за виплавленим воском), коли використовується процес виготовлення раковини з водяного скла, розшарування раковини з піску (лущення раковини) є одним із поширених дефектів, що може призвести до шорсткості поверхні, задирок і навіть структурного руйнування литва. Нижче наведено можливі причини та рішення:

1. Аналіз основних причин

(1) Проблема клею для рідкого скла полягає в тому, що модуль пружності рідкого скла (співвідношення SiO₂/Na₂O) не підходить. Модуль занадто високий (>3,2): він занадто швидко твердне, оболонка крихка, схильна до розтріскування та розшарування. Занадто низький модуль (<2,6): повільне твердіння, недостатня міцність, погане міжшарове з’єднання. Невідповідна щільність рідкого скла (>1,40 г/см³) призводить до поганої проникності та недостатньої інфільтрації нижнього шару; Якщо щільність занадто низька (<1,28 г/см³), міцність з’єднання недостатня.

(2) Неправильний процес затвердіння, недостатня концентрація або час затвердіння агента (NH₄ Cl або CO₂), неповне затвердіння, залишкове непрореагувало рідинне скло всередині оболонки, усадка та розшарування після висихання. Час вентиляції CO₂ занадто довгий або тиск занадто високий. Поверхня надмірно загартована, а внутрішній шар не загартований, утворюючи структуру «твердої оболонки з м’яким ядром».

(3) Коли пісок нерівномірно посипаний або розподіл частинок піску за розміром є необґрунтованим під час операції виготовлення оболонки, а частка грубого піску (наприклад, 20-40 меш) занадто висока, механічне зчеплення між шарами слабке. Коли занадто багато дрібного піску (наприклад, 70-100 меш), проникність погана, і газ, що твердіє, не може проникнути. Недостатнє висихання проміжного шару призводить до того, що наступний шар наноситься до повного висихання попереднього, що призводить до зниження адгезії через залишкову вологість.

(4) Фактори навколишнього середовища, такі як висока вологість (>70% RH), водне скло, що поглинає вологу, сповільнена реакція твердіння та низька міцність оболонки. Коли температура занадто низька (<15 ℃), швидкість реакції затвердіння зменшується, а міжшарове з’єднання не є міцним.

(5) Забруднення матеріалу воскових форм залишками розділювачів (таких як силіконове масло) або пилом може вплинути на зв’язок між частинками рідкого скла та піску.

2. Рішення

(1) Оптимізуйте параметри рідкого скла та відрегулюйте модуль до 2,8-3,0 (шляхом додавання NaOH або золю кремнезему). Контролюйте щільність між 1,30-1,36 г/см³ (розведіть або концентруйте водою). (2) Стандартизуйте процес твердіння за допомогою розчину твердіння NH₄Cl концентрацією 20-25% і часом замочування 5-10 хвилин. Затвердіння CO ₂: тиск 0,1-0,2 МПа, час вентиляції 30-60 секунд (регулюється відповідно до товщини оболонки).

(3) Покращте класифікацію піску для виготовлення раковин: використовуйте грубий пісок (20-40 меш) для нижнього шару, середній пісок (40-70 меш) для перехідного шару та дрібний пісок (70-100 меш) для поверхневого шару. Міжшарове сушіння: після нанесення кожного шару його необхідно сушити природним шляхом протягом 2-4 годин (або сушити на примусовій вентиляції).

(4) Температура навколишнього середовища контролю: підтримувати 20-25 ℃, вологість ≤ 60%. Очищення воскової форми: Використовуйте спирт або спеціалізовані миючі засоби, щоб ретельно видалити роздільний засіб.

(5) Інші заходи включають додавання армуючих речовин: додавання 1-2% силанового сполучного агента (наприклад, KH550) до рідкого скла для покращення адгезії між шарами. Вторинне зміцнення: після виготовлення оболонки її повністю занурюють у твердіючий розчин для зміцнення.

3. Процес дослідження дефектів

1. Перевірте положення шарів: відокремлення поверхневого шару та перехідного шару → очищення воскової форми або проблема з частинками піску поверхневого шару. Розділення перехідного шару та заднього шару → проблеми з процесом твердіння або шліфування.

2. Перевірка міцності оболонки: Використовуйте твердомір для вимірювання твердості кожного шару та відрегулюйте параметри твердіння, якщо різниця перевищує 15%.

3. Спостереження за морфологією поперечного перерізу: більше частинок піску відпадає → недостатньо клею; Гладкий переріз → недостатнє зміцнення.

4. Пропозиція щодо альтернативного процесу: якщо відшарування відбувається неодноразово, можна розглянути наступне альтернативне рішення: композиційна оболонка з водяного скла з золю кремнезему: золь кремнію для поверхневого шару (висока точність) і водяне скло для заднього шару (низька вартість).

Повний золь кремнезему: низький ризик розшарування, але висока вартість. Шляхом систематичного коригування параметрів матеріалу, процесу та навколишнього середовища можна ефективно вирішити проблему розшарування піщаних оболонок водного скла. Запропонуйте спочатку провести невеликі експерименти для перевірки плану оптимізації.