인베스트먼트 성형 과정에서 물유리 모래로 만들어진 쉘이 박리되는 이유는 무엇입니까?

인베스트먼트 주조(분실 왁스 주조)에서 물유리 모래 껍질 제조 공정을 사용할 때 모래 껍질 박리(껍질 벗겨짐)는 일반적인 결함 중 하나이며, 이는 거친 표면, 버, 주조의 구조적 파손까지 초래할 수 있습니다. 가능한 원인과 해결 방법은 다음과 같습니다.

1. 주요 원인 분석

(1) 물유리 접착제의 문제점은 물유리 모듈러스(SiO2/Na2O 비율)가 적합하지 않다는 것입니다. 모듈러스가 너무 높습니다(>3.2). 너무 빨리 경화되고 껍질이 부서지기 쉬우며 갈라지거나 박리되기 쉽습니다. 모듈러스가 너무 낮음(<2.6): 경화 속도가 느리고 강도가 부족하며 층간 결합이 불량합니다. 물유리의 밀도가 부적절하면(>1.40g/cm 3) 투과성이 떨어지고 하층의 침투가 불충분해집니다. 밀도가 너무 낮으면(<1.28g/cm 3) 접착력이 부족합니다.

(2) 경화 과정이 부적절하고, 경화제(NH ₄ Cl 또는 CO 2)의 농도 또는 시간이 부족하고, 경화가 불완전하며, 쉘 내부에 미반응 물유리가 잔류하고, 건조 후 수축 및 박리 현상이 발생합니다. CO 2 환기 시간이 너무 길거나 압력이 너무 높습니다. 표면은 과도하게 경화되고 내부 층은 경화되지 않아 "하드 쉘 소프트 코어" 구조를 형성합니다.

(3) 껍질 제조 작업에서 모래가 고르지 않게 뿌려지거나 모래 입자 크기 분포가 불합리하고 거친 모래(예: 20-40 메쉬)의 비율이 너무 높으면 층 간의 기계적 결합이 약합니다. 미세한 모래(70~100메쉬 등)가 너무 많으면 투과성이 좋지 않아 경화가스가 침투하지 못합니다. 층간 건조가 충분하지 않으면 이전 층이 완전히 건조되기 전에 다음 층이 코팅되어 잔류 수분으로 인해 접착력이 저하됩니다.

(4) 높은 습도(>70% RH), 수분을 흡수하는 물유리, 경화 반응 지연, 낮은 껍질 강도 등의 환경 요인. 온도가 너무 낮으면(<15℃) 경화반응속도가 감소하고 층간 접착이 견고하지 못하다.

(5) 잔류 이형제(예: 실리콘 오일) 또는 먼지로 인해 왁스 몰드의 재료가 오염되면 물유리와 모래 입자 사이의 결합에 영향을 미칠 수 있습니다.

2. 솔루션

(1) 물유리 매개변수를 최적화하고 모듈러스를 2.8~3.0으로 조정합니다(NaOH 또는 실리카졸을 추가하여). 밀도를 1.30~1.36g/cm 3(물로 희석 또는 농축)로 조절하세요. (2) NH ₄ Cl 경화용액 농도 20~25%, 침지시간 5~10분으로 경화공정을 표준화한다. CO 2 경화: 압력 0.1-0.2MPa, 환기 시간 30-60초(쉘 두께에 따라 조정됨).

(3) 쉘 제조 작업의 모래 등급을 개선합니다. 바닥층에는 굵은 모래(20-40메시)를 사용하고 천이층에는 중간 모래(40-70메시)를 표면층에는 고운 모래(70-100메시)를 사용합니다. 층간 건조 : 각 층을 코팅한 후 2~4시간 동안 자연 건조(또는 강제 통풍 건조)해야 합니다.

(4) 환경 제어 환경 온도 : 20-25 ℃, 습도 60 % 이하를 유지하십시오. 왁스 몰드 세척: 알코올이나 특수 세척제를 사용하여 이형제를 완전히 제거합니다.

(5) 기타 조치에는 강화제 추가가 포함됩니다. 층간 접착력을 향상시키기 위해 물유리에 1-2% 실란 커플링제(예: KH550)를 추가합니다. 2차 경화 : 쉘을 만든 후 강화용액에 완전히 담가서 보강합니다.

3. 결함 조사 프로세스

1. 레이어링 위치 확인: 표면층과 전이층 분리 → 왁스 몰드 청소 또는 표면층 모래 입자 문제. 전이층과 백층의 분리 → 경화 과정 또는 샌딩 등급 문제.

2. 쉘 강도 테스트: 경도 시험기를 사용하여 각 층의 경도를 측정하고 차이가 15%보다 큰 경우 경화 매개변수를 조정합니다.

3. 단면 형태 관찰: 모래 입자가 더 많이 떨어지고 → 접착력이 부족합니다. 단면이 매끄러움 → 경화가 불충분함.

4. 대체 공정 제안: 박리가 반복적으로 발생하는 경우 다음과 같은 대체 솔루션을 고려할 수 있습니다. 실리카졸 물유리 복합 쉘: 표면층용 실리카졸(고정밀) 및 후면층용 물유리(저비용).

모든 실리카졸 공정: 박리 위험은 낮지만 비용이 높습니다. 재료, 공정 및 환경 변수를 체계적으로 조정함으로써 물유리 모래 껍질의 박리 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 먼저 최적화 계획을 검증하기 위해 소규모 실험을 수행할 것을 제안합니다.