Apa penyebab delaminasi pada cangkang yang terbuat dari pasir kaca air selama proses pencetakan investasi?

Dalam pengecoran investasi (lost wax casting), bila menggunakan proses pembuatan cangkang pasir kaca air, delaminasi cangkang pasir (pengelupasan cangkang) merupakan salah satu cacat yang umum terjadi, yang dapat menyebabkan permukaan kasar, gerinda, bahkan patah struktur pada pengecoran. Berikut kemungkinan penyebab dan solusinya:

1. Analisis penyebab utama

(1) Masalah perekat gelas air adalah modulus gelas air (rasio SiO ₂/Na ₂ O) tidak sesuai. Modulusnya terlalu tinggi (>3,2): mengeras terlalu cepat, cangkangnya rapuh, dan rentan retak dan delaminasi. Modulus terlalu rendah (<2.6): pengerasan lambat, kekuatan tidak mencukupi, ikatan antar lapisan buruk. Kepadatan gelas air yang tidak tepat (>1,40g/cm³) menyebabkan permeabilitas yang buruk dan infiltrasi yang tidak mencukupi pada lapisan bawah; Jika kepadatannya terlalu rendah (<1,28g/cm ³), kekuatan ikatannya tidak mencukupi.

(2) Proses pengerasan yang tidak tepat, konsentrasi atau waktu pengerasan yang tidak mencukupi (NH ₄ Cl atau CO ₂), pengerasan yang tidak sempurna, sisa gelas air yang tidak bereaksi di dalam cangkang, penyusutan dan delaminasi setelah pengeringan. Waktu ventilasi CO₂ terlalu lama atau tekanan terlalu tinggi. Permukaannya terlalu mengeras, dan lapisan dalam tidak mengeras, membentuk struktur "inti lunak cangkang keras".

(3) Ketika pasir tersebar tidak merata atau distribusi ukuran partikel pasir tidak masuk akal dalam operasi pembuatan cangkang, dan proporsi pasir kasar (seperti 20-40 mesh) terlalu tinggi, maka interlocking mekanis antar lapisan menjadi lemah. Jika pasir halus terlalu banyak (seperti 70-100 mesh), permeabilitasnya buruk dan gas pengerasan tidak dapat menembus. Pengeringan antarlapisan yang tidak memadai menyebabkan lapisan berikutnya terlapisi sebelum lapisan sebelumnya benar-benar kering, sehingga terjadi penurunan daya rekat karena sisa kelembapan.

(4) Faktor lingkungan seperti kelembapan tinggi (>70% RH), gelas air menyerap kelembapan, reaksi pengerasan tertunda, dan kekuatan cangkang rendah. Jika suhu terlalu rendah (<15 ℃), laju reaksi pengerasan menurun dan ikatan antar lapisan menjadi tidak kuat.

(5) Kontaminasi bahan cetakan lilin dengan bahan pelepas sisa (seperti minyak silikon) atau debu dapat mempengaruhi ikatan antara gelas air dan partikel pasir.

2. Solusi

(1) Optimalkan parameter gelas air dan sesuaikan modulusnya menjadi 2,8-3,0 (dengan menambahkan NaOH atau sol silika). Kendalikan kepadatan antara 1,30-1,36g/cm³ (encerkan atau konsentratkan dengan air). (2) Standarisasi proses pengerasan dengan konsentrasi larutan pengerasan NH₄ Cl 20-25% dan lama perendaman 5-10 menit. Pengerasan CO₂: tekanan 0,1-0,2MPa, waktu ventilasi 30-60 detik (disesuaikan dengan ketebalan cangkang).

(3) Meningkatkan penilaian pasir untuk operasi pembuatan cangkang: gunakan pasir kasar (20-40 mesh) untuk lapisan bawah, pasir sedang (40-70 mesh) untuk lapisan transisi, dan pasir halus (70-100 mesh) untuk lapisan permukaan. Pengeringan antar lapisan: Setelah setiap lapisan dilapisi, lapisan tersebut harus dikeringkan secara alami selama 2-4 jam (atau pengeringan dengan ventilasi paksa).

(4) Pengendalian lingkungan suhu lingkungan: pertahankan 20-25 ℃, kelembaban ≤ 60%. Pembersihan cetakan lilin: Gunakan alkohol atau bahan pembersih khusus untuk menghilangkan bahan pelepas secara menyeluruh.

(5) Tindakan lain termasuk menambahkan bahan penguat: menambahkan 1-2% bahan penggandeng silan (seperti KH550) ke dalam gelas air untuk meningkatkan daya rekat antar lapisan. Pengerasan sekunder: Setelah cangkang dibuat, cangkang tersebut direndam seluruhnya dalam larutan pengerasan untuk penguatan.

3. Proses investigasi cacat

1. Periksa posisi pelapisan: pemisahan lapisan permukaan dan lapisan transisi → pembersihan cetakan lilin atau masalah partikel pasir lapisan permukaan. Pemisahan lapisan transisi dan lapisan belakang → proses pengerasan atau masalah penilaian pengamplasan.

2. Menguji kekuatan cangkang: Gunakan penguji kekerasan untuk mengukur kekerasan setiap lapisan, dan sesuaikan parameter pengerasan bila perbedaannya lebih besar dari 15%.

3. Mengamati morfologi penampang: semakin banyak partikel pasir yang jatuh → daya rekat tidak mencukupi; Penampang halus → pengerasan tidak mencukupi.

4. Saran proses alternatif: Jika delaminasi terjadi berulang kali, maka dapat dipertimbangkan solusi alternatif berikut: cangkang komposit kaca air sol silika: sol silika untuk lapisan permukaan (presisi tinggi), dan kaca air untuk lapisan belakang (biaya rendah).

Semua proses sol silika: Risiko delaminasi rendah, namun biaya tinggi. Dengan menyesuaikan parameter material, proses, dan lingkungan secara sistematis, masalah delaminasi pada cangkang pasir kaca air dapat diselesaikan secara efektif. Sarankan untuk melakukan eksperimen skala kecil untuk memvalidasi rencana pengoptimalan terlebih dahulu.