¿Cuál es el motivo de la delaminación en la carcasa hecha de arena de vidrio soluble durante el proceso de moldeado a la cera perdida?

En la fundición a la cera perdida (fundición a la cera perdida), cuando se utiliza el proceso de fabricación de conchas de arena de vidrio soluble, la delaminación de la concha de arena (pelado de la concha) es uno de los defectos comunes, que puede provocar superficies rugosas, rebabas e incluso fractura estructural de la pieza fundida. Las siguientes son posibles razones y soluciones:

1. Análisis de los principales motivos

(1) El problema del adhesivo de vidrio soluble es que el módulo de vidrio soluble (relación SiO ₂/Na ₂ O) no es adecuado. El módulo es demasiado alto (>3,2): se endurece demasiado rápido, la cáscara es quebradiza y es propensa a agrietarse y deslaminarse. Módulo demasiado bajo (<2,6): endurecimiento lento, resistencia insuficiente, mala unión entre capas. Una densidad inadecuada del vidrio soluble (>1,40 g/cm ³) provoca una permeabilidad deficiente y una infiltración insuficiente de la capa inferior; Si la densidad es demasiado baja (<1,28 g/cm ³), la fuerza de unión es insuficiente.

(2) Proceso de endurecimiento inadecuado, concentración o tiempo insuficiente del agente endurecedor (NH ₄ Cl o CO ₂), endurecimiento incompleto, vidrio soluble sin reaccionar residual dentro de la cáscara, contracción y delaminación después del secado. El tiempo de ventilación de CO ₂ es demasiado largo o la presión es demasiado alta. La superficie está excesivamente endurecida y la capa interna no está endurecida, formando una estructura de "núcleo blando de cáscara dura".

(3) Cuando la arena se rocía de manera desigual o la distribución del tamaño de las partículas de arena no es razonable en la operación de fabricación de la cáscara, y la proporción de arena gruesa (como malla 20-40) es demasiado alta, el entrelazado mecánico entre las capas es débil. Cuando hay demasiada arena fina (como malla 70-100), la permeabilidad es pobre y el gas endurecedor no puede penetrar. Un secado insuficiente entre capas hace que la siguiente capa se recubra antes de que la capa anterior esté completamente seca, lo que resulta en una disminución de la adherencia debido a la humedad residual.

(4) Factores ambientales como alta humedad (>70 % HR), vidrio soluble que absorbe la humedad, reacción de endurecimiento retardada y baja resistencia de la cubierta. Cuando la temperatura es demasiado baja (<15 ℃), la velocidad de reacción de endurecimiento disminuye y la unión entre capas no es firme.

(5) La contaminación del material de los moldes de cera con agentes desmoldantes residuales (como aceite de silicona) o polvo puede afectar la unión entre el vidrio soluble y las partículas de arena.

2. Solución

(1) Optimice los parámetros del vidrio soluble y ajuste el módulo a 2,8-3,0 (agregando NaOH o sol de sílice). Controlar la densidad entre 1,30-1,36g/cm³ (diluir o concentrar con agua). (2) Estandarice el proceso de endurecimiento con una concentración de solución endurecedora de NH ₄ Cl del 20 al 25 % y un tiempo de remojo de 5 a 10 minutos. Endurecimiento con CO ₂: presión 0,1-0,2 MPa, tiempo de ventilación 30-60 segundos (ajustado según el espesor de la carcasa).

(3) Mejorar la clasificación de la arena para la operación de fabricación de conchas: use arena gruesa (malla 20-40) para la capa inferior, arena media (malla 40-70) para la capa de transición y arena fina (malla 70-100) para la capa superficial. Secado entre capas: después de recubrir cada capa, se debe secar de forma natural durante 2 a 4 horas (o secado con ventilación forzada).

(4) Temperatura ambiente de control ambiental: mantener 20-25 ℃, humedad ≤ 60%. Limpieza del molde con cera: use alcohol o agentes de limpieza especializados para eliminar completamente el agente desmoldante.

(5) Otras medidas incluyen agregar agentes de refuerzo: agregar 1-2% de agente de acoplamiento de silano (como KH550) al vidrio soluble para mejorar la adhesión entre capas. Endurecimiento secundario: una vez fabricada la carcasa, se sumerge completamente en una solución endurecedora para reforzarla.

3. Proceso de investigación de defectos

1. Verifique la posición de las capas: separación de la capa superficial y la capa de transición → limpieza del molde de cera o problema de partículas de arena de la capa superficial. Separación de la capa de transición y la capa posterior → proceso de endurecimiento o problemas de clasificación del lijado.

2. Prueba de la resistencia de la carcasa: utilice un probador de dureza para medir la dureza de cada capa y ajuste los parámetros de endurecimiento cuando la diferencia sea superior al 15%.

3. Observación de la morfología de la sección transversal: más partículas de arena que caen → adhesivo insuficiente; Sección transversal lisa → endurecimiento insuficiente.

4. Sugerencia de proceso alternativo: si la delaminación ocurre repetidamente, se puede considerar la siguiente solución alternativa: carcasa compuesta de vidrio soluble en sol de sílice: sol de sílice para la capa superficial (alta precisión) y vidrio soluble en agua para la capa posterior (bajo costo).

Todo el proceso de sol de sílice: bajo riesgo de delaminación, pero alto costo. Al ajustar sistemáticamente los parámetros ambientales, de proceso y de material, se puede resolver eficazmente el problema de la delaminación en las cáscaras de arena de vidrio soluble. Sugiera realizar experimentos a pequeña escala para validar el plan de optimización primero.