У чым прычына расслаення абалонкі з пяску вадзянога шкла ў працэсе ліцця па выплавляемым матэрыялам?

У ліцці па выплавляемым мадэлям (ліццё па выплаўленым воску), пры выкарыстанні працэсу вырабу пясчанай абалонкі з вадзянога шкла, расслаенне пясчанай абалонкі (адслойванне абалонкі) з'яўляецца адным з распаўсюджаных дэфектаў, якія могуць прывесці да шурпатай паверхні, задзірын і нават разлому структуры адліўкі. Наступныя магчымыя прычыны і рашэнні:

1. Аналіз асноўных прычын

(1) Праблема клею для вадкага шкла заключаецца ў тым, што модуль пругкасці вадкага шкла (суадносіны SiO ₂/Na ₂ O) не падыходзіць. Модуль занадта высокі (>3,2): ён занадта хутка цвярдзее, абалонка далікатная, яна схільная да парэпання і расслаення. Занадта нізкі модуль (<2,6): павольнае цвярдзенне, недастатковая трываласць, дрэннае міжслойнае злучэнне. Няправільная шчыльнасць вадкага шкла (>1,40 г/см³) прыводзіць да дрэннай пранікальнасці і недастатковай інфільтрацыі ніжняга пласта; Калі шчыльнасць занадта нізкая (<1,28 г/см³), трываласць склейвання недастатковая.

(2) Няправільны працэс зацвярдзення, недастатковая канцэнтрацыя або час зацвярдзення (NH ₄ Cl або CO ₂), няпоўнае зацвярдзенне, рэшткі вадзянога шкла, якое не прарэагавала, ўнутры абалонкі, усаджванне і расслаенне пасля высыхання. Час вентыляцыі CO ₂ занадта вялікі або ціск занадта высокі. Паверхня празмерна зацвярдзела, а ўнутраны пласт не зацвярдзеў, утвараючы структуру «мяккага ядра з цвёрдай абалонкай».

(3) Калі пясок пасыпаны нераўнамерна або размеркаванне часціц пяску па памерах з'яўляецца неабгрунтаваным пры вырабе абалонкі, а доля буйнога пяску (напрыклад, 20-40 меш) занадта высокая, механічнае злучэнне паміж пластамі слабое. Калі дробнага пяску занадта шмат (напрыклад, 70-100 меш), пранікальнасць дрэнная і газ, які загартоўвае, не можа пранікаць. Недастатковая сушка прамежкавага пласта прыводзіць да таго, што наступны пласт наносіцца да поўнага высыхання папярэдняга, што прыводзіць да зніжэння адгезіі з-за рэшткавай вільгаці.

(4) Такія фактары навакольнага асяроддзя, як высокая вільготнасць (>70% адноснай вільготнасці), вадзяное шкло, якое паглынае вільгаць, запаволеная рэакцыя зацвярдзення і нізкая трываласць абалонкі. Калі тэмпература занадта нізкая (<15 ℃), хуткасць рэакцыі цвярдзення зніжаецца, і міжслойнае злучэнне не трывалае.

(5) Забруджванне матэрыялу васковых формаў рэшткамі раздзяляльнікаў (напрыклад, сіліконавага алею) або пылам можа паўплываць на сувязь паміж вадзяным шклом і часціцамі пяску.

2. Рашэнне

(1) Аптымізуйце параметры вадкага шкла і адрэгулюйце модуль да 2,8-3,0 (шляхам дадання NaOH або золю дыяксіду крэмнія). Кантралюйце шчыльнасць у межах 1,30-1,36 г/см³ (разбавіць або канцэнтраваць вадой). (2) Стандартызаваць працэс зацвярдзення з канцэнтрацыяй раствора для зацвярдзення NH ₄ Cl 20-25% і часам вытрымкі 5-10 хвілін. Зацвярдзенне CO ₂: ціск 0,1-0,2 МПа, час вентыляцыі 30-60 секунд (рэгулюецца ў залежнасці ад таўшчыні абалонкі).

(3) Палепшыце класіфікацыю пяску для вытворчасці абалонак: выкарыстоўвайце буйны пясок (20-40 меш) для ніжняга пласта, сярэдні пясок (40-70 меш) для пераходнага пласта і дробны пясок (70-100 меш) для павярхоўнага пласта. Прамежкавая сушка: пасля нанясення кожнага пласта яго трэба сушыць натуральным шляхам на працягу 2-4 гадзін (або сушка з прымусовай вентыляцыяй).

(4) Тэмпература асяроддзя кантролю навакольнага асяроддзя: падтрымлівайце 20-25 ℃, вільготнасць ≤ 60%. Ачыстка васковай формы: выкарыстоўвайце спірт або спецыяльныя чысцяць сродкі, каб старанна выдаліць аддзяляльны сродак.

(5) Іншыя меры ўключаюць даданне ўзмацняльнікаў: даданне 1-2% сіланавага счэпшчыка (напрыклад, KH550) у вадзяное шкло для паляпшэння адгезіі паміж пластамі. Другаснае зацвярдзенне: пасля вырабу абалонкі яе цалкам апускаюць у зацвярдзельны раствор для ўмацавання.

3. Працэс расследавання дэфектаў

1. Праверце становішча слаёў: аддзяленне павярхоўнага пласта і пераходнага пласта → ачыстка васковай формы або праблема часціц пяску павярхоўнага пласта. Падзел пераходнага пласта і задняга пласта → праблемы з класіфікацыяй працэсу зацвярдзення або шліфавання.

2. Выпрабаванне трываласці абалонкі: выкарыстоўвайце цвёрдамер для вымярэння цвёрдасці кожнага пласта і адрэгулюйце параметры зацвярдзення, калі розніца перавышае 15%.

3. Назіранне за марфалогіяй папярочнага разрэзу: больш пясчынак адпадае → недастаткова клею; Гладкі перасек → недастатковая зацвярдзенне.

4. Прапанова альтэрнатыўнага працэсу: калі расслаенне адбываецца неаднаразова, можна разгледзець наступнае альтэрнатыўнае рашэнне: кампазітная абалонка з вадкага шкла з золем крэмнія: золь з кварцу для павярхоўнага пласта (высокая дакладнасць) і вадзяное шкло для задняга пласта (нізкі кошт).

Працэс цалкам золя кремнезема: нізкі рызыка расслаення, але высокі кошт. Шляхам сістэматычнай карэкціроўкі параметраў матэрыялу, працэсу і навакольнага асяроддзя можна эфектыўна вырашыць праблему распластоўвання пясчаных абалонак вадзянога шкла. Прапануйце спачатку правесці невялікія эксперыменты, каб праверыць план аптымізацыі.