Каква е причината за разслояването на обвивката от пясък от водно стъкло по време на процеса на формоване по инвестиционни модели?

При леене по инвестиционни модели (леене с изгубен восък), когато се използва процесът на производство на пясъчна черупка от водно стъкло, разслояването на пясъчната черупка (отлепване на черупката) е един от често срещаните дефекти, което може да доведе до грапава повърхност, неравности и дори структурна фрактура на отливката. Следните са възможни причини и решения:

1. Анализ на основните причини

(1) Проблемът с лепилото за водно стъкло е, че модулът на водното стъкло (съотношението SiO ₂/Na ₂ O) не е подходящ. Модулът е твърде висок (>3,2): втвърдява се твърде бързо, черупката е крехка и е склонна към напукване и разслояване. Твърде нисък модул (<2,6): бавно втвърдяване, недостатъчна якост, лошо междуслойно свързване. Неподходящата плътност на водното стъкло (>1,40g/cm³) води до лоша пропускливост и недостатъчна инфилтрация на долния слой; Ако плътността е твърде ниска (<1,28g/cm³), силата на свързване е недостатъчна.

(2) Неправилен процес на втвърдяване, недостатъчна концентрация или време на втвърдителя (NH ₄ Cl или CO ₂), непълно втвърдяване, остатъчно нереагирало водно стъкло вътре в корпуса, свиване и разслояване след изсушаване. Времето за вентилация на CO ₂ е твърде дълго или налягането е твърде високо. Повърхността е прекомерно втвърдена, а вътрешният слой не е втвърден, образувайки структура "твърда черупка с меко ядро".

(3) Когато пясъкът е неравномерно поръсен или разпределението на размера на пясъчните частици е неразумно в операцията по изработване на черупката и делът на едър пясък (като 20-40 меша) е твърде висок, механичното свързване между слоевете е слабо. Когато има твърде много фин пясък (като 70-100 меша), пропускливостта е лоша и втвърдяващият газ не може да проникне. Недостатъчното изсушаване на междинния слой води до нанасяне на следващия слой, преди предишният слой да е изсъхнал напълно, което води до намаляване на адхезията поради остатъчна влага.

(4) Фактори на околната среда като висока влажност (>70% RH), водно стъкло, абсорбиращо влага, забавена реакция на втвърдяване и ниска здравина на корпуса. Когато температурата е твърде ниска (<15 ℃), скоростта на реакцията на втвърдяване намалява и междуслойното свързване не е здраво.

(5) Замърсяването на материала на восъчните форми с остатъчни освобождаващи агенти (като силиконово масло) или прах може да повлияе на свързването между водното стъкло и пясъчните частици.

2. Разтвор

(1) Оптимизирайте параметрите на водното стъкло и коригирайте модула на 2,8-3,0 (чрез добавяне на NaOH или силициев зол). Контролирайте плътността между 1,30-1,36g/cm³ (разредете или концентрирайте с вода). (2) Стандартизирайте процеса на втвърдяване с концентрация на втвърдяващ разтвор на NH ₄ Cl от 20-25% и време на накисване от 5-10 минути. CO ₂ втвърдяване: налягане 0,1-0,2MPa, време за вентилация 30-60 секунди (коригирано според дебелината на корпуса).

(3) Подобрете сортирането на пясъка за операцията по изработка на черупки: използвайте груб пясък (20-40 меша) за долния слой, среден пясък (40-70 меша) за преходния слой и фин пясък (70-100 меша) за повърхностния слой. Междинно сушене: След нанасяне на всеки слой, той трябва да изсъхне естествено за 2-4 часа (или сушене на принудителна вентилация).

(4) Температура на околната среда за контрол на околната среда: поддържайте 20-25 ℃, влажност ≤ 60%. Почистване на восъчна форма: Използвайте алкохол или специализирани почистващи препарати, за да отстраните напълно отделящия агент.

(5) Други мерки включват добавяне на усилващи агенти: добавяне на 1-2% силанов свързващ агент (като KH550) към водно стъкло за подобряване на адхезията на междинния слой. Вторично втвърдяване: След като корпусът е направен, той се потапя изцяло във втвърдяващ разтвор за армиране.

3. Процес на разследване на дефекти

1. Проверете позицията на наслояване: разделяне на повърхностния слой и преходния слой → почистване на восъчна форма или проблем с пясъчни частици на повърхностния слой. Разделяне на преходния слой и задния слой → проблеми с процеса на втвърдяване или степенуване на шлайфане.

2. Тестване на здравината на корпуса: Използвайте тестер за твърдост, за да измерите твърдостта на всеки слой и коригирайте параметрите на втвърдяване, когато разликата е по-голяма от 15%.

3. Спазване на морфологията на напречното сечение: падащи повече песъчинки → недостатъчно лепило; Гладко напречно сечение → недостатъчно втвърдяване.

4. Предложение за алтернативен процес: Ако разслояването се случва многократно, може да се обмисли следното алтернативно решение: композитна обвивка от водно стъкло от силициев зол: силициев зол за повърхностния слой (висока прецизност) и водно стъкло за задния слой (ниска цена).

Процес изцяло на силициев диоксид: Нисък риск от разслояване, но висока цена. Чрез систематично регулиране на параметрите на материала, процеса и околната среда, проблемът с разслояването в пясъчните черупки от водно стъкло може да бъде ефективно решен. Предложете първо провеждане на експерименти в малък мащаб, за да потвърдите плана за оптимизация.