Jaka jest przyczyna rozwarstwiania się powłoki wykonanej z piasku szkła wodnego podczas procesu formowania metodą traconą?

W odlewaniu metodą traconego wosku, w procesie wytwarzania muszli ze szkła wodnego, rozwarstwienie skorupy piasku (łuszczenie się muszli) jest jedną z typowych wad, które mogą prowadzić do chropowatej powierzchni, zadziorów, a nawet strukturalnych pęknięć odlewu. Oto możliwe przyczyny i rozwiązania:

1. Analiza głównych przyczyn

(1) Problem z klejem do szkła wodnego polega na tym, że moduł szkła wodnego (stosunek SiO ₂/Na ₂ O) jest nieodpowiedni. Moduł jest zbyt wysoki (>3,2): zbyt szybko twardnieje, skorupa jest krucha, podatna na pękanie i rozwarstwianie. Zbyt niski moduł (<2,6): powolne utwardzanie, niewystarczająca wytrzymałość, słabe wiązanie międzywarstwowe. Niewłaściwa gęstość szkła wodnego (>1,40g/cm 3) prowadzi do słabej przepuszczalności i niewystarczającej infiltracji dolnej warstwy; Jeśli gęstość jest zbyt niska (<1,28 g/cm 3), siła wiązania jest niewystarczająca.

(2) Niewłaściwy proces utwardzania, niewystarczające stężenie lub czas utwardzacza (NH ₄ Cl lub CO ₂), niepełne utwardzenie, pozostałości nieprzereagowanego szkła wodnego wewnątrz skorupy, skurcz i rozwarstwienie po wyschnięciu. Czas wentylacji CO ₂ jest zbyt długi lub ciśnienie jest zbyt wysokie. Powierzchnia jest nadmiernie utwardzona, a warstwa wewnętrzna nie jest utwardzona, tworząc strukturę „twardego miękkiego rdzenia”.

(3) Kiedy piasek jest nierównomiernie posypany lub rozkład wielkości cząstek piasku jest nieuzasadniony w operacji wytwarzania muszli, a udział grubego piasku (np. 20-40 mesh) jest zbyt duży, mechaniczne zazębienie pomiędzy warstwami jest słabe. Gdy jest za dużo drobnego piasku (np. o oczkach 70-100), przepuszczalność jest słaba i gaz utwardzający nie może przeniknąć. Niedostateczne przesuszenie międzywarstwowe powoduje, że kolejną warstwę można nakładać przed całkowitym wyschnięciem poprzedniej, co skutkuje spadkiem przyczepności na skutek zawilgocenia resztkowego.

(4) Czynniki środowiskowe, takie jak wysoka wilgotność (>70% RH), szkło wodne pochłaniające wilgoć, opóźniona reakcja twardnienia i niska wytrzymałość powłoki. Gdy temperatura jest zbyt niska (<15 ℃), szybkość reakcji utwardzania maleje, a połączenie międzywarstwowe nie jest trwałe.

(5) Zanieczyszczenie form woskowych pozostałościami środków antyadhezyjnych (takich jak olej silikonowy) lub pyłem może wpłynąć na wiązanie pomiędzy szkłem wodnym i cząsteczkami piasku.

2. Rozwiązanie

(1) Zoptymalizuj parametry szkła wodnego i dostosuj moduł do 2,8-3,0 (dodając NaOH lub zol krzemionkowy). Kontroluj gęstość w zakresie 1,30-1,36 g/cm 3 (rozcieńczyć lub zatężyć wodą). (2) Standaryzacja procesu utwardzania za pomocą roztworu utwardzającego NH₄Cl o stężeniu 20-25% i czasie namaczania 5-10 minut. Utwardzanie CO ₂: ciśnienie 0,1-0,2 MPa, czas wentylacji 30-60 sekund (dostosowany do grubości powłoki).

(3) Popraw uziarnienie piasku przy wykonywaniu muszli: użyj grubego piasku (20-40 mesh) dla warstwy dolnej, średniego piasku (40-70 mesh) dla warstwy przejściowej i drobnego piasku (70-100 mesh) dla warstwy wierzchniej. Suszenie międzywarstwowe: Po pokryciu każdej warstwy należy ją wysuszyć w sposób naturalny przez 2-4 godziny (lub suszenie z wymuszoną wentylacją).

(4) Temperatura środowiska kontroli środowiska: utrzymuj 20-25 ℃, wilgotność ≤ 60%. Czyszczenie formy woskowej: Do dokładnego usunięcia środka antyadhezyjnego użyj alkoholu lub specjalistycznych środków czyszczących.

(5) Inne środki obejmują dodanie środków wzmacniających: dodanie 1-2% silanowego środka sprzęgającego (takiego jak KH550) do szkła wodnego w celu poprawy przyczepności międzywarstwowej. Utwardzanie wtórne: Po wykonaniu skorupy jest ona całkowicie zanurzana w roztworze utwardzającym w celu wzmocnienia.

3. Proces badania usterek

1. Sprawdź położenie warstw: oddzielenie warstwy wierzchniej od warstwy przejściowej → czyszczenie formy woskowej lub problem z cząstkami piasku w warstwie wierzchniej. Oddzielenie warstwy przejściowej od tylnej → problemy związane z procesem hartowania lub stopniowaniem szlifowania.

2. Badanie wytrzymałości powłoki: Za pomocą twardościomierza zmierz twardość każdej warstwy i dostosuj parametry utwardzania, gdy różnica jest większa niż 15%.

3. Obserwując morfologię przekroju: odpadanie większej ilości cząstek piasku → niewystarczająca ilość kleju; Gładki przekrój → niewystarczające utwardzenie.

4. Sugestia alternatywnego procesu: Jeżeli rozwarstwianie występuje wielokrotnie, można rozważyć następujące alternatywne rozwiązanie: powłoka kompozytowa ze szkła wodnego z zolu krzemionkowego: zol krzemionkowy dla warstwy wierzchniej (wysoka precyzja) i szkło wodne dla warstwy spodniej (niski koszt).

Wszystkie procesy zolem krzemionkowym: Niskie ryzyko rozwarstwienia, ale wysokie koszty. Systematycznie dostosowując parametry materiałowe, procesowe i środowiskowe, można skutecznie rozwiązać problem rozwarstwiania się powłok piasku ze szkła wodnego. Zasugeruj najpierw przeprowadzenie eksperymentów na małą skalę, aby zweryfikować plan optymalizacji.