La fusione di precisione (nota anche come casting di investimento) è un processo avanzato che può produrre parti metalliche a struttura complessa ad alta precisione. È ampiamente utilizzato in aerospace, attrezzature mediche, produzione automobilistica e altri campi. Nel processo di fusione di precisione, la preparazione del guscio è un collegamento chiave, che influisce direttamente sulla qualità della superficie, l'accuratezza dimensionale e la resa della fusione. Come legante inorganico, la silice SOL è diventata uno dei materiali principali per la preparazione di gusci di colata di precisione grazie alle sue eccellenti caratteristiche di resistenza, stabilità e protezione ambientale ad alta temperatura. Questo documento discute sistematicamente lo stato dell'applicazione, i progressi della ricerca e la direzione di sviluppo futuro della silice SOL nella fusione di precisione.
Caratteristiche della silice Sol e il suo ruolo nel casting di precisione
La silice Sol è una soluzione colloidale formata dalla dispersione di particelle di biossido di silicio in nano in acqua. Ha le seguenti caratteristiche:
1. Adesione elevata: le particelle di siO₂ in silice sol formano una struttura di rete tridimensionale attraverso la condensazione della disidratazione, dando al guscio di una buona temperatura ambiente e di una resistenza ad alta temperatura.
2. Coefficiente di espansione termica bassa: il guscio di SOL di silice ha un'eccellente stabilità dimensionale ad alte temperature, riducendo il rischio di deformazione del fusione.
3. Protezione ambientale: utilizzando l'acqua come mezzo di dispersione, non ci sono volatili tossici, che sono in linea con la tendenza della produzione verde.
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Nel casting di precisione, la silice SOL viene utilizzata principalmente per:
Binder: sostituisce l'idrolizzato tradizionale di silicato di etil e viene utilizzato per preparare gusci multistrato;
Carrier di rivestimento: miscelato con polvere refrattaria per preparare il rivestimento di superficie per migliorare la finitura superficiale delle getti;
Rinforcer: migliora la resistenza agli shock termici e la resistenza alla creep del guscio attraverso la modifica.
Preparazione e ottimizzazione del guscio di silice sol
1.
Rivestimento superficiale: sol di silice + polvere di zircone a grana fine (dimensione delle particelle<200 mesh), forming a high-precision surface;
Strato di rinforzo: Silda + bauxite o sabbia di mulite (dimensione delle particelle 60-100 mesh), migliorando la resistenza complessiva del guscio;
Condizioni di asciugatura: temperatura 25-30 gradi, umidità 40-60%, ogni tempo di asciugatura di strato 4-8 ore.
2. Ricerca sull'ottimizzazione del processo
Miglioramento del processo di asciugatura: utilizzare l'essiccazione a microonde o la tecnologia di asciugatura per vuoto per ridurre il tempo di asciugatura di oltre il 50%;
Design della struttura a strati: utilizzare la nano-silice sol (dimensione delle particelle 10-20nm) come strato superficiale per ridurre i difetti superficiali delle getti;
Development of composite binder: Compound silica sol with ethyl silicate or aluminum sol to improve the high temperature strength of the shell (bending strength of 3-5MPa at >1500 gradi).
Progressi della ricerca sulle proprietà dei gusci di silice SOL
1. Performance ad alta temperatura migliorate
Nano Modifica: aggiunta di particelle nano al₂o₃ o zro₂ (1-3wt%), la resistenza di flessione ad alta temperatura del guscio è aumentata del 30%-50%;
Rinforzo in fibra: introduzione di fibre ceramiche (come fibre di silicato di alluminio) per ridurre la tendenza della crepa di guscio.
2. Sistema di silice SOL rispettoso dell'ambiente
Il guscio a base d'acqua sostituisce il guscio a base di alcol: riduce le emissioni di COV e riduce il consumo di energia di essiccazione del 20%;
Tecnologia di silice SOL rigenerata: i rifiuti di silice SOL vengono recuperati attraverso la separazione centrifuga, con un tasso di utilizzo superiore al 70%.
3. Esplorazione di applicazioni intelligenti
Combinazione di stampa 3D: utilizzo di silice SOL come riempimento per la resina fotocurabile per stampare direttamente conchiglie complesse;
Incorporamento del sensore: integrazione dei sensori di temperatura/sollecitazione nel guscio per monitorare il processo di fusione in tempo reale.
Sfide e direzioni future
1. Problemi esistenti
Il guscio dello stampo è fragile e incline a microcrack durante la dewax o la cottura;
Il tempo di asciugatura è ancora più lungo di quello del sistema di legante organico;
Il costo della nano-modifica è elevato e la sua applicazione industriale è limitata.
2. Focus sulla ricerca futura
Sviluppo di leganti compositi: ricerca sul sistema ibrido di polimero sol-organico di silice (come alcol polivinile) per bilanciare la resistenza e la tenacità;
Tecnologia di cura rapida: sviluppare il processo di indurimento indotto dal campo UV o sul campo elettrico; Design a guscio multifunzionale: dare l'auto-riparazione di guscio, il controllo della conducibilità termica e altre proprietà intelligenti.
Conclusione
La silice Sol è diventata una delle prime scelte per i materiali di guscio di fusione di precisione grazie alle sue proprietà fisiche e chimiche uniche. Attraverso la nano-modifica, la progettazione di leganti compositi e l'innovazione del processo, le sue prestazioni ad alta temperatura e la protezione ambientale sono state significativamente migliorate. In futuro, con il progresso della produzione intelligente e della produzione verde, la tecnologia Silica Sol Shell continuerà a svilupparsi nella direzione di alta efficienza, intelligenza e sostenibilità, fornendo soluzioni di migliore qualità e più rispettose dell'ambiente per l'industria del fusione di precisione.
