В чем причина расслоения оболочки из песка жидкого стекла в процессе формования по выплавляемым моделям?

При литье по выплавляемым моделям (литье по выплавляемым моделям) при использовании процесса изготовления песчаной оболочки из жидкого стекла расслоение песчаной оболочки (отслаивание скорлупы) является одним из распространенных дефектов, которые могут привести к шероховатой поверхности, заусенцам и даже структурному разрушению отливки. Ниже приведены возможные причины и решения:

1. Анализ основных причин

(1) Проблема клея для жидкого стекла заключается в том, что модуль жидкого стекла (соотношение SiO ₂/Na ₂ O) не подходит. Модуль слишком высок (>3,2): он затвердевает слишком быстро, оболочка хрупкая, склонна к растрескиванию и расслоению. Слишком низкий модуль упругости (<2,6): медленное затвердевание, недостаточная прочность, плохое межслоевое соединение. Неправильная плотность жидкого стекла (>1,40 г/см³) приводит к плохой проницаемости и недостаточной инфильтрации нижнего слоя; Если плотность слишком низкая (<1,28 г/см³), прочность сцепления недостаточна.

(2) Неправильный процесс отверждения, недостаточная концентрация или время отверждения (NH₄Cl или CO₂), неполное затвердевание, остаточное непрореагировавшее жидкое стекло внутри оболочки, усадка и расслоение после высыхания. Время вентиляции CO₂ слишком велико или давление слишком высокое. Поверхность чрезмерно закалена, а внутренний слой не закален, образуя структуру «твердая оболочка с мягким ядром».

(3) Когда песок посыпан неравномерно или распределение частиц песка по размерам необоснованно при изготовлении оболочки, а доля крупного песка (например, 20-40 меш) слишком высока, механическое сцепление между слоями является слабым. Когда мелкого песка слишком много (например, 70-100 меш), проницаемость плохая и затвердевающий газ не может проникнуть. Недостаточная межслойная сушка приводит к тому, что следующий слой наносится до полного высыхания предыдущего, что приводит к снижению адгезии из-за остаточной влаги.

(4) Факторы окружающей среды, такие как высокая влажность (>70% относительной влажности), жидкое стекло, впитывающее влагу, замедленная реакция затвердевания и низкая прочность скорлупы. Когда температура слишком низкая (<15 ℃), скорость реакции отверждения снижается и межслоевое соединение становится непрочным.

(5) Загрязнение восковых форм остатками антиадгезивов (таких как силиконовое масло) или пылью может повлиять на связь между жидким стеклом и частицами песка.

2. Решение

(1) Оптимизируйте параметры жидкого стекла и отрегулируйте модуль до 2,8-3,0 (путем добавления NaOH или золя кремнезема). Контролируйте плотность в пределах 1,30-1,36 г/см³ (разбавляйте или концентрируйте водой). (2) Стандартизируйте процесс отверждения, используя отвердитель NH ₄ Cl с концентрацией 20-25% и временем выдержки 5-10 минут. Закалка CO₂: давление 0,1-0,2МПа, время вентиляции 30-60 секунд (регулируется в зависимости от толщины скорлупы).

(3) Улучшите качество песка при изготовлении ракушек: используйте крупный песок (20-40 меш) для нижнего слоя, средний песок (40-70 меш) для переходного слоя и мелкий песок (70-100 меш) для поверхностного слоя. Межслойная сушка: После нанесения каждого слоя его следует просушить естественным путем в течение 2-4 часов (или сушку с принудительной вентиляцией).

(4) Температура окружающей среды: поддерживать 20-25 ℃, влажность ≤ 60%. Очистка восковой формы: используйте спирт или специальные чистящие средства, чтобы тщательно удалить разделительный состав.

(5) Другие меры включают добавление армирующих добавок: добавление 1-2% силанового связующего агента (например, KH550) к жидкому стеклу для улучшения межслоевой адгезии. Вторичная закалка: после изготовления оболочки ее полностью погружают в твердеющий раствор для армирования.

3. Процесс расследования дефектов

1. Проверьте положение слоев: разделение поверхностного слоя и переходного слоя → очистка восковой формы или проблема с частицами песка поверхностного слоя. Разделение переходного и заднего слоев → процесс закалки или вопросы шлифовки.

2. Проверка прочности скорлупы: используйте твердомер для измерения твердости каждого слоя и корректируйте параметры закалки, если разница превышает 15%.

3. Наблюдение за морфологией поперечного сечения: больше частиц песка осыпается → недостаточно клея; Гладкое сечение → недостаточная закалка.

4. Предложение по альтернативному процессу: если расслоение происходит неоднократно, можно рассмотреть следующее альтернативное решение: композитная оболочка из силиказоля и жидкого стекла: золь кремнезема для поверхностного слоя (высокая точность) и жидкое стекло для заднего слоя (низкая стоимость).

Полностью кремнезольный процесс: низкий риск расслоения, но высокая стоимость. Путем систематического регулирования параметров материала, процесса и окружающей среды можно эффективно решить проблему расслоения песчаных оболочек из жидкого стекла. Предложите сначала провести небольшие эксперименты для проверки плана оптимизации.