художественное литье

Введение. Один из наиболее распространенных способов получения ювелирных и художественных изделий - литье по выплавляемым моделям в гипсовые формы. Современные процессы литья осуществляются с использованием новых, более совершенных вспомогательных средств, материалов, установок. Это позволяет механизировать процесс литья, обеспечить быструю сменяемость ассортимента изделий.Специалистам, связанным с производством ювелирных и художественных изделий, необходимы разносторонние сведения не только по технологии литья, но и по физико - механическим, литейным, термодинамическим свойствам сплавов меди, их структуре, по свойствам и эксплуатационным характеристикам вспомогательных материалов, современному оборудованию и новым технологическим процессам.

В отечественной литературе довольно полно освещены вопросы взаимодействия меди с элементами периодической системы Д.И. Менделеева Дриц М.Е Бочвар Н.Р Гузей Л. С. и др. Двойные и многокомпонентные сплавы на основе меди Справочник М. Наука, 1979 247 с физико - химические и технологические основы плавки медных сплавов Чурсин В.М. Плавка медных сплавов М. Металлургия, 1982 152 с свойства медных сплавов Смирягин А.П. Промышленные цветные металлы и сплавы Справочник М. Металлургия, 1974 485 с. Захаров А.М. Промышленные сплавы цветных металлов М. Металлургия, 1980 256 с Историческая справка.

Открытие плавки меди из окисленной руды путем нагрева последней в смеси с древесным углем и изготовление металлических предметов методом литья можно считать началом металлургии.

Тогда же началась выплавка серебра, свинца, олова, причем последний металл попал в сплав с медью, вероятно, естественным путем при добыче меди из полиметаллических руд. Плавление проводилось сначала на открытых кострах, затем в плавильных печах, где необходимая температура поддерживалась применением дутья.Расплавленный металл заливали в формы в каменные - открытые и закрытые составные, чаще же в глиняные, сделанные по восковой модели предмета изделия . Отливки подвергались отделке посредством шлифовки, полировки, заточки.

Метод литья по выплавляемым моделям в гипсовые формы известен давно 1 . Еще в четвертом столетии до н.э. в древнесирийском городе Антиохии создавали предметы искусства методом литья в гипсовые формы, используя при этом выплавляемые модели. Для литья применяли сплавы меди с различным содержанием элементов.Бронза была уже известна в Египте за несколько тысячелетий до н.э. 2 . Древнейшие бронзы содержали, кроме меди, примеси олова в незначительном количестве при большом содержании других элементов.

Известен химический состав древнейших бронз Ниневии, Египта, о. Кипра Sn - от следов до 1,5 As 0,6 2,3 Pb 0,076 3,3 Fe 0,4 4,0 Sb до 3,0 Au 0,3 , медь остальное. Такой металл правильнее называть черновой медью.Бронзовые предметы более позднего происхождения уже содержат от 4 5 до 15 16 , а зеркала - до 32 Sn. В Адмиралтейскую бронзу с 10 Sn в Англии полагалось присаживать цинк в количестве 2 для повышения жидкотекучести 2 . Бронза - наиболее подходящий материал для изготовления литых художественных изделий.

Содержание меди и олова в применявшихся и применяемых бронзах колеблется в очень широких пределах. С увеличением содержания олова твердость увеличивается. Практически наибольшее количество олова до 33 содержит так называемая зеркальная бронза, применявшаяся для изготовления зеркал. В прежние времена из бронзы с 10 Sn отливали пушки, откуда и пошло ее название пушечная.Для изготовления колоколов применяли колокольную бронзу с 16 22 Sn и 2 Zn. Не менее древнюю историю имеют сплавы меди с цинком - латуни.

Латунь изготавливали еще за 1500 лет до н.э. 2 . В конце 19 - начале 20 вв. при изготовлении ювелирных изделий сплавы меди латуни , обладавшие высокими декоративными свойствами, стали применять как заменители благородных металлов.Сплавы меди, особенно бронза, благодаря особым свойствам, которые облегчают изготовление художественных изделий, нашли широкое применение в искусстве.

В настоящее время сплавы меди используются в России в очень широких размерах. Предметы украшений, художественные изделия с полудрагоценными камнями, деревом, эмалью, янтарем, хрустальным стеклом и другими материалами декорируются литыми деталями из сплавов меди. В последнее время большую известность получили художественные изделия двух предприятий, расположенных в г. Мытищи Московской области.Наряду со штамповкой, прессованием здесь изготовляются сувениры, украшения, скульптурно - художественные изделия методом литья по выплавляемым моделям с использованием сплавов меди - бронзы и латуни.

На двух московских предприятиях было организованно в конце 70-х годов производство украшений, художественных изделий из бронзы, латуни, нейзильбера, которые нашли широкий спрос у покупателей. Изготовляются изделия способом точного литья по выплавляемым моделям. Общий обзор свойств металлов.Медь. Химический элемент, символ Cu, имеет порядковый номер 29, атомный вес 63,54, основную валентность II, плотность 8,9 г см3, температуру плавления 1083о С, температуру кипения 2600о С, твердость по Бринелю в отожженном состоянии 35 кгс мм2. Медь - единственный металл, имеющий красноватый цвет. На воздухе, в присутствии углекислого газа, она покрывается пленкой зеленого цвета патиной , гидроокисным карбонатом меди CuCO3 Cu OH 2. При нагреве на поверхности металла образуется черный налет окиси меди CuO. Медь растворяется в азотной кислоте, образуя нитрат Cu NO3 2 в серной кислоте, образуя сульфат CuSO4 в разбавленной соляной кислоте, образуя хлорид меди CuCl2 а при взаимодействии ее с уксусной кислотой образуется основной ацетат меди - ядовитая ярь-медянка.

Медь и ее сплавы.

Медь отличается высокими теплопроводностью, коррозионной стойкостью, красивым красновато-розовым цветом, хорошо обрабатывается давлением и удовлетворительно-резанием.По Таблица 1 Марки меди ГОСТ 859-78 Марка сплава Массовая доля меди не менее Марка сплава Массовая доля меди не менее Марка сплава Массовая доля меди не менее М00К 99,99 М0б 99,97 М2р 99,7 М0КУ 99,97 Ml б 99,95 МЗр 99,5 М0К 99,95 Ml 99,9 М2 99,7 М1к 99,90 M1p 99,9 М3 99,5 М00б 99,99 М1ф 99,85 ГОСТ 859-78 медь выпускают в виде слитков, полос, лент, груб, проволоки, поковок и листов.

Марки меди даны в табл. 1. Медь прекрасно обрабатывается давлением и обладает хорошим блеском и высокой полируемостью, однако блеск ее довольно быстро исчезает.Медь - лучший проводник тепла и электрического тока после серебра и имеет очень высокую удельную теплоемкость.

Чистая медь редко применяется для изготовления украшений, но иногда применяется при изготовлении шаблонов и опытных образцов изделий. Медь часто используется и как присадочный материал. Латунь. Технические сплавы меди с цинком желтого цвета, содержащие 50 Cu, называются латунями. Сложные легированные латуни содержат кроме цинка и другие элементы - свинец, олово, алюминий, марганец, никель.В ювелирном деле латуни, обладающие высокой пластичностью, используют при изготовлении посуды и украшений.

Латунь, содержащая 10 цинка, известна под названием томпак . Она имеет желтоватый цвет и по свойствам близка к меди. Томпак используют для изготовления ювелирных изделий с последующим нанесением на них защитных покрытий.Латуни - двойные и многокомпонентные медные сплавы с основным легирующим элементом-цинком табл. 2 . По сравнению с медью латуни обладают более высокими прочностью и коррозионной стойкостью, а также красивым желтым цветом.

Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей массовую долю меди в процентах. В специальных латунях после буквы Л указывают обозначения других легирующих элементов и через дефис после первой цифры - их массовую долю в процентах. Латуни разделяют на деформируемые и литейные. Латуни хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состоянии, за исключением латуней, содержащих свинец.Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями. Таблица 2 Свойства латуней Марка латуни о, МПа НВ н-кГм см2 , Вт мК Двойные деформируемые латуни ГОСТ 15527-70 Л96 240 53 22 0,58 Л90 260 53 18 0,40 Л85 280 54 - 0,36 Л80 320 53 16 0,34 Л70 320 - 16 0,29 Л68 320 - 17 0,28 Л63 380-450 58-68 - 0,26 Л60 370-420 60-70 - 0,25 Многокомпонентные деформируемые латуни ГОСТ 15527 - 70 ЛА77-2 400 60 20 0,24 ЛАЖ60-1-1 450 95 ЛАЖ59-3-2 380 75 4,1 0,20 ЛН65-5 400 60 - 0,14 ЛМц58-2 700 85 12 0,168 Л090-1 280 58 7,5 0,30 Л070-1 350 60 12 0,26 Л062-1 400 80 8 0,26 Л060-1 380 - 7,5 0,28 ЛС63.3 350 0,28 ЛС74-3 350 60 - 0,29 ЛС64-2 350 60 - 0,28 ЛС60-1 370 0,28 ЛС59-1 400 90 5 0,25 ЛК80-3 300 60 12-26 0,1 Литейные латуни ГОСТ 17711-80 ЛК80-ЗЛ 300-400 95-110 12 0,10 ЛСК80-3-3 300-400 90-100 4 0,20 ЛА67-2.5 300-400 90 8-10 0,27 ЛАЖ60-1-1Л 400 90 2,5-3 0,27 ЛС59-1Л 200-420 80-90 2,6 0,26 ЛМцС58-2-2 300-420 70-90 7,0 0,11 ЛМцЖ55-3-1 500 90-120 3,5 0,24 ЛВОС 250-300 70-80 0,27 Бронза.

В ювелирной промышленности используются оловянные бронзы сплавы системы медь - олово благодаря их высоким литейным свойствам жидкотекучести, малой усадке , а также прочности, стойкости против коррозии и красивому желтоватому цвету.

Наибольшее распространение имеют сплавы меди с содержанием 5 -10 олова.

Сплав с 5 олова называется монетной или медальной бронзой, сплав с 10 олова - пушечной бронзой из него раньше отливались пушки . Таблица 3 Свойства деформируемых и литейных бронз Марка бронзы нв 6, о МПа Оловянные деформируемые бронзы ГОСТ 5017-74 БрОФ8,0-0,3 90-110 55-65 400-500 БрОФ7-0,2 85-95 55-65 380-450 БрОФ6,5-0,4 70-90 60-70 350-450 БрОФ6,5-0,15 55-70 45-50 300-370 БрОЦ4-3 50-70 35-45 300-400 БрОЦС4-4-2,5 50-70 35-40 300-350 Безоловянные деформируемые бронзы.

ГОСТ 18175-78 БрА7 65-76 65-75 440-500 БрАМц9-2 110-130 20-40 400-500 БрАЖ9-4 100-120 35-45 400-500 БрАЖНЮ-4-4 130-150 35-45 450-550 БрБ2 130-150 40-50 400-600 БрКН1-3 80-100 25-30 400-450 БрКМцЗ-1 70-80 50-60 350-400 БрМЦб 70-90 35-45 300-360 БрКд! 50-70 35-45 260-340 Литейные оловянные бронзы Бр08Ц4 75 10 200 Бр01-Ф1 90 3 250 Бр010Ц2 85 10 200 БрО10С10 78 6 200 БрОЗЦП 60 5 210 Бп02ЦЗО 50 6 200 Бр05С25 60 6 140 Бр04Ц7С5 60 5 210 Литейные безоловянные бронзы ГОСТ 493-79 БрСЗО 25 4 60 БрА10Ж4Н4 170 6 600 БрАНЖбНб 240-260 1-3 600 БрА9Мц2 70-90 18-32 400 БрА9ЖЗ 90-110 8-14 500 БрА10ЖЗМц2 110-130 10-14 500 Химический и фазовый составы сплавов.

Основные виды сплавов меди. Медь отличается высокими теплопроводностью, коррозионной стойкостью, красивым красновато - розовым цветом, хорошо обрабатывается давлением и удовлетворительно - резанием.

По ГОСТ 859 -78 медь выпускают в виде слитков, полос, лент, труб, проволоки, поковок и листов. Бронзами называют медные сплавы, в которых основными легирующими элементами являются различные металлы, кроме цинка. Бронзы маркируются буквами Бр, за которыми следуют обозначения легирующих элементов, а через дефис - цифры, показывающие их массовую долю в процентах.Бронзы делятся на деформируемые, т.е. предназначенные для изготовления изделий методами пластической деформации, и литейные, из которых получают соответствующие отливки.

По сравнению с латунью бронзы обладают более высокими прочностью, коррозионной стойкостью и антифрикционными свойствами. Они весьма стойки на воздухе, в морской воде, в растворах большинства органических кислот и углекислых растворах. Большинство бронз, за исключением алюминиевых, хорошо свариваются и паяются твердыми и мягкими припоями.Для изготовления литых художественных изделий бронза - наиболее используемый материал.

Основой стандартных бронз служит четвертая система Cu - Sn - Zn - Pb. Сплавы этой системы, обладающие комплексом всех необходимых свойств эстетических, технологических , традиционно широко используются для изготовления декоративных художественных изделий.Все легирующие компоненты - олово, цинк, свинец - влияют на различные параметры и в совокупности создают необходимые технологические и физико - механические свойства, которые делают эти сплавы незаменимыми в художественном литье.

Как литейный материал бронза обладает высокой жидкотекучестью, она хорошо заполняет самые сложные формы, имеет небольшую усадку, выдерживает разные виды обработки ковку, чеканку, резание, гравировку , имеет красивый цвет, высокую коррозионную стойкость. Некоторые бронзы, не содержащие олово алюминиевые, кремнистые имеют хорошие декоративные свойства, высокую коррозионную стойкость.Малый интервал кристаллизации алюминиевых бронз способствует получению из них плотных отливок.

Латуни - двойные и многокомпонентные медные сплавы с основным легирующим элементом - цинком. По сравнению с медью латуни обладают более высокими прочностью и коррозионной стойкостью, а также красивым желтым цветом. Простые латуни обозначают буквой Л и цифрой, показывающей массовую долю меди в процентах.В специальных латунях после буквы Л указывают обозначения других легирующих элементов и через дефис после первой цифры - их массовую долю в процентах.

Латуни разделяют на деформируемые и литейные. Латуни хорошо обрабатываются давлением в холодном и горячем состоянии, за исключением латуней, содержащих свинец. Все латуни хорошо паяются твердыми и мягкими припоями. В последнее время в связи с дефицитностью оловянных бронз широкое применение находят специальные латуни.Высокая прочность и коррозионная стойкость, традиционно высокие литейные свойства, дешевизна являются главными причинами применения их в качестве заменителей оловянных бронз. Указанным свойствам отвечает разработанный сплав ЛНК 60 - 4 - 1 45 . Температура начала кристаллизации сплава 920 930оС, интервал кристаллизации 25 30оС, линейная усадка 1,7 1,8 . Сплав этот дешевле оловянной бронзы Бр ОЦС 6 - 6 - 3 на 50 , алюминиевой - на 6 . Хорошими литейными свойствами и красивым золотистым цветом обладают кремнистые латуни ЛК 80 - 3 и ЛКС 80 - 3 - 3 46 . Важнейшим заменителем золота при изготовлении знаков отличия, фурнитуры и художественных изделий является латунь ЛА 85 - 0,5. Безоловянные бронзы.

Алюминиевые бронзы.

Основным легирующим элементом в этих бронзах является алюминий. Структура двойных алюминиевых бронз, содержащих до 9,4 по массе Al, в равновесных условиях состоит из однородного б-твердого раствора. Однофазные алюминиевые бронзы характеризуются высокой пластичностью.Алюминиевые бронзы при всех своих достоинствах имеют существенные недостатки - склонность к обратной ликвации - склонность к газопоглощению и окислению - трудность пайки твердыми и мягкими припоями.

Кроме алюминия, эти бронзы содержат добавки марганца, железа, никеля и свинца. Добавки марганца улучшают коррозионную стойкость, добавки железа и никеля - прочностные свойства. Кроме того, добавки железа снижают пластичность этих бронз, а также измельчают литую структуру. Кремнистые и марганцевые бронзы.Двойная марганцевая бронза БрМц5 представляет собой твердый раствор марганца в меди. По цветовому тону сплавам золота наиболее соответствует бронза БрКМц 3 -1. добавки марганца улучшают коррозионную стойкость бронзы. Латунь.

Латунь широко используется для получения литых ювелирных и художественных изделий. Двойные латуни называются томпаком. Содержание меди в них составляет 88 97 по массе . Полутомпаки - латуни содержащие меди 79 86 по массе 48 . Цинк в значительном количестве растворяется в меди в твердом состоянии.При 902о С растворимость цинка в меди составляет 32,5 по массе и увеличивается с понижением температуры. Двойные латуни, используемые в ювелирной промышленности как имитаторы золотых сплавов, представляют собой б-твердые растворы на основе меди. Добавка алюминия к латуням повышает их жидкотекучесть, способствует хорошему заполнению формы, получению чистой поверхности отливок с высокой плотностью.

Механические свойства сплава.Наиболее распространенными и чаще всего применяемыми в практике характеристиками свойств металлов и сплавов являются прочностные характеристики твердость, временное сопротивление, предел текучести, относительное удлинение, сужение.Промышленные сплавы меди для художественного литья обладают хорошими механическими свойствами, они свободно деформируются, подвергаются различным видам механической обработки.

В зависимости от содержания легирующих элементов в сплавах механические свойства изменяются в широком диапазоне. Латуни.В многокомпонентных латунях такие легирующие элементы, как алюминий, никель, кремний, железо, повышают прочностные свойства, твердость сплава. Латуни упрочняются деформационным наклепом.

Оловянные бронзы. В области б-твердого раствора повышение содержания олова в сплавах приводит к увеличению твердости, временного сопротивления, уменьшению относительного удлинения.Так как сплавы обладают широким интервалом кристаллизации и составы жидкой и твердой фаз в системе Cu - Sn сильно различаются, развивается интенсивная дендритная ликвация. Неоднородность структуры и химического состава оказывает дополнительное влияние на механические свойства отливок, вызывает внутренние напряжения в отливках.

Для снятия остаточных напряжений необходим отжиг, который для отливок из оловянных сплавов типа БрОФ 6,5 - 0,4 БрОЦ 4 - 2,5 проводят при температуре 250 300оС. Температура гомогенизационного отжига для устранения последствий ликвации и получения равномерного цвета лицевой поверхности отливок из оловянных бронз составляет 625 750оС в течение 1 6 часов. Безоловянные бронзы.Бронзы этого класса по ряду параметров литейные свойства, коррозионная стойкость, относительная дешевизна и т.д. превосходят оловянные бронзы.

Наиболее широко используется для получения кабинетных отливок, изделий мелкой пластики используются алюминиевые бронзы. Обрабатываемость резанием улучшается с увеличением содержания алюминия в сплавах, а также с вводом в состав бронз свинца. Улучшается соответственно и механическая обработка. Влияние легирующих компонентов и примесей на свойства сплавов. Бронзы. Легирующие компоненты.Олово. Основной легирующий компонент оказывает существенное влияние на весь спектр свойств оловянных бронз.

Литейные свойства сплавов зависят от содержания олова с увеличением содержания олова до 10 12 увеличивается температурный интервал кристаллизации сплавов, снижается их жидкотекучесть. В то же время олово снижает линейную усадку, уменьшает газонасыщенность расплава. Олово повышает коррозионную стойкость, твердость и прочность сплава, снижает относительное удлинение и ударную вязкость.Цинк. При небольших добавках цинка 0,5 1 жидкотекучесть сплава резко возрастает, затем плавно понижается при увеличении содержания цинка до 15 20 , но все равно остается выше, чем чистой меди. Цинк в оловянных бронзах уменьшает интервал кристаллизации, снижает линейную усадку, горячеломкость, газонасыщаемость расплава.

При добавлении цинка коррозионная стойкость сплава уменьшается. Плотность лицевой поверхности отливок улучшается. Механические свойства при содержании цинка до 5 повышаются.Свинец.

При содержании свинца в сплавах свыше 1 жидкотекучесть уменьшается, происходит расслоение расплава и ликвация по плотности. Свинец повышает плотность сплава, герметичность отливок и облегчает обрабатываемость резанием отливки лучше чеканятся . Содержание свинца в художественных бронзах не оказывает существенного влияния на механические свойства. Фосфор. Введение фосфора в сплав улучшает жидкотекучесть, предупреждает образование оксидов.При содержании фосфора до 0,1 горячеломкость сплавов повышается, свыше 0,1 - уменьшается.

Свариваемость сплава с фосфором улучшается, повышается коррозионная стойкость в условиях бытовой среды. Никель. Небольшие добавки никеля 1,0 - 1,5 улучшают жидкотекучесть расплава, измельчают макрозерно. При повышении содержания никеля в бронзах 2 жидкотекучесть ухудшается. Никель снижает горечеломкость, повышает газонасыщаемость расплава, уменьшает ликвацию бронз, содержащих свинец.Никель в бронзах увеличивает коррозионную стойкость, затрудняет чеканку отливок, гравировку.

Увеличивает интервал кристаллизации, несколько снижает жидкотекучесть. Увеличивает газонасыщаемость расплава, снижает механические свойства. Никель в кремнистой бронзе повышает коррозионную стойкость сплава. Алюминий. Увеличивает жидкотекучесть, объемную и линейную усадку, уменьшает газонасыщаемость расплава. При содержании алюминия свыше 2 горячеломкость снижается.Алюминий повышает коррозионную стойкость, прочность и твердость, несколько снижает при содержании более 4 Al пластичность сплавов.

При содержании алюминия до 7 бронза плохо обрабатывается резанием. Железо. Увеличивает интервал кристаллизации, способствует появлению рассеянной пористости особенно при содержании свыше 4 , измельчает структуру. Горячеломкость сплавов уменьшается при содержании 1 Fe . Газонасыщаемость расплава с содержанием железа до 3 сначала снижается, затем повышается. Марганец. При содержании свыше 2 - 3 повышается жидкотекучесть сплавов.Газонасыщенность расплава повышается.

Марганец уменьшает линейную усадку, повышает пластичность, делает сплав более коррозионностойким. В кремнистых бронзах на жидкотекучесть не оказывает существенного влияния. Повышает механические свойства сплавов. Кремний. Малые добавки кремния оказывают существенное влияние на жидкотекучесть сплава. С увеличением содержания кремния до 5 интервал кристаллизации увеличивается, жидкотекучесть уменьшается.Кремний повышает газонасыщаемость расплава, горячеломкость сплава при содержании до 2,5 . При дальнейшем увеличении содержания кремния горячеломкость снижается, увеличивается коррозионная стойкость, повышаются прочностные свойства сплавов.

Примеси в бронзах. Алюминий, кремний. Повышают горячеломкость, дают оксидные плены. Добавки алюминия до 0,2 - 0,3 улучшают качество лицевой поверхности отливок, повышают коррозионную стойкость. При малых добавках алюминия 0,5 - 1,0 жидкотекучесть резко возрастает, затем значительно уменьшается.Примеси алюминия и кремния снижают плотность и механические свойства сплавов. Кремний улучшает жидкотекучесть, вызывает пористость отливок, снижает механические свойства, повышает твердость.

Железо. Снижает жидкотекучесть, повышает горячеломкость. Газонасыщаемость расплава снижается. Железо уменьшает коррозионную стойкость, повышает прочность и твердость, снижает пластичность и плотность, горячеломкость сплавов, ухудшает обработку резанием.Сера. Ухудшает литейные и механические свойства сплавов. Сущность процесса.Способ литья по выплавляемым моделям не новый, он использовался еще в древности.

Однако большая трудоемкость, высокая стоимость изготовления моделей, сложности при тиражировании моделей делали его невыгодным.Сущность способа получения отливок ювелирных и художественных изделий состоит в том, что модель и всю литниковую систему изготовляют из легкоплавких материалов парафин, стеарин, воск и т. п. путем заливки их в пресс-формы или запрессовки в пастообразном состоянии. Восковые модели припаивают к литниковой системе, формируя модельный блок. Затем осуществляют формовку.

В ювелирной промышленности и при изготовлении художественных изделий малых форм в последнее время широко используют формовку в неразъемных металлических опоках с образованием форм-монолитов. Далее модельный состав выплавляют, формы прокаливают и заливают расплавом. В современном литейном производстве технология получения отливок по выплавляемым моделям значительно усовершенствована.Нашли применение новые материалы, оборудование, способы изготовления форм и заливки металла.

Интенсивное развитие техники, технологии позволили вновь широко использовать способ получения отливок по выплавляемым моделям. Разработки новых сплавов, формообразующих материалов значительно ускорили и облегчили получение мастер-моделей.Современная технология и оборудование позволяют быстро получать резиновые пресс-формы для получения восковых моделей ювелирных изделий, виксинтовые формы для изготовления моделей художественных изделий свободной заливкой в них жидкого модельного состава или запрессовкой воска под давлением в пастообразном состоянии.

При этом для повышения устойчивости форм их армируют снаружи гипсовыми или металлическими кожухами.Разработка новых формовочных масс, характеризующихся высокой огнеупорностью и технологичностью, позволила механизировать процесс формовки, производительно и качественно изготовлять формы для литья, а следовательно, сократить до минимума последующую механическую обработку отливок.

Принудительная заливка металла сделала возможным получать сложные, ажурные и тонкостенные отливки с высоким качеством лицевой поверхности и использовать при этом разнообразное количество сплавов как традиционных, так и вновь разработанных.Использование установок со стопорной разливкой позволяет получать отливки художественных изделий массой до 5 кг и высотой до 500 мм. Вместе с тем в производстве художественных отливок применение современной технологии литья по выплавляемым моделям пока еще ограничено трудоемкостью в изготовлении сложных пресс-форм, размерами и массой скульптурных отливок.

В настоящее время в цехах, где используется технология литья по выплавляемым моделям с принудительной заливкой металла, формовку опок производят с использованием кристобалитовой формовочной массы и получением форм-монолитов. В некоторых случаях применяют более трудоемкую технологию изготовления керамических оболочек.На поверхность модельного блока наносят несколько слоев суспензии с обсыпкой, которые после сушки и прокаливания создают на блоке высокоогнеупорную керамическую оболочку.

Применение оболочковых форм при изготовлении отливок художественных изделий позволяет сэкономить большое количество формовочной ювелирной массы, что оправдывает более трудоемкий процесс получения таких форм. Дальнейшее совершенствование технологии литья по выплавляемым моделям позволит более широко применять этот способ как для литья ювелирных, сувенирно-подарочных изделий, так и художественных отливок. Литье по выплавлемым моделям имеет следующие преимущества перед другими способами литья. 1. Значительно сокращается процесс сборки художественного изделия, так как возможность получить сложное изделие в целом виде позволяет сократить или полностью устранить число отдельно отливаемых частей.

При этом сборка отдельно получаемых восковых моделей производится в кондукторе, где собирается в единое целое модель художественного изделия. 2. Высокоогнеупорная, прочная, с точной внутренней поверхностью форма позволяет получать отливки, не требующие сложной механической обработки и чеканки поверхности. 3. Использование неразъемных опок позволяет устранить на отливках перекосы и швы. 4. Упрощается опочное хозяйство, уменьшается стоимость опок. 5. Возможно на одном стояке закрепить большое количество маленьких деталей, что делает эффективным и высокопроизводительным процесс получения отливок. Особенности литья и конструирования моделейКачество отливок во многом определяется характером кристаллизации медных сплавов.

По величине интервала кристаллизации медные сплавы делятся на три группы 43 1 сплавы с узким 5 30 С интервалом кристаллизации - латуни ЛС59 - 1, высокопрочные латуни, алюминиевые бронзы 2 оловянные и кремнистые бронзы с интервалом кристаллизации от 70 до 100 С , 3 сплавы с промежуточным интервалом кристаллизации 30 70 С - латуни Л70, мельхиоры, нейзильберы, никелевые бронзы.

Сплавы с узким интервалом кристаллизации характеризуются образованием сосредоточенных усадочных раковин в тепловых узлах отливок и почти полным отсутствием усадочных пор. Для сплавов с широким интервалом кристаллизации характерно образование рассеянной усадочной пористости.

В отливках из сплавов с промежуточным интервалом кристаллизации образуются дефекты как в виде раковин, так и в виде усадочной пористости. Литье по выплавляемым моделям в оболочковые формы.В производстве художественных отливок применение современной технологии литья по выплавляемым моделям пока ограничено трудоемкостью изготовления пресс-форм для сложных моделей, размером и массой скульптурных отливок.

Применение виксинта для получения эластичных вкладышей жестких пресс-форм позволяет расширить возможности использования сложных моделей, изготовленных из различных материалов металл, дерево, формопласт, оргстекло и т.д В настоящее время технология литья по выплавляемым моделям, применяемая в ювелирной промышленности для изготовления ювелирных и сувенирно-подарочных изделий, кабинетных художественных отливок, основывается на использовании мелко-дисперсных огнеупорных формовочных материалов с гипсовым связующим и приготовлении форм-монолитов.

Вместе с указанным способом, широко используемым в ювелирной промышленности, иногда при изготовлении художественных отливок по выплавляемым моделям применяют оболочковые литейные формы.Сущность способа заключается в следующем восковые модели припаивают к литниковой системе, получая модельный блок. На поверхность модельного блока наносят несколько слоев суспензии и обсыпки, которые после сушки создают на блоке высокоогнеупорную керамическую оболочку.

Выплавив из оболочки модельный состав, получают тонкостенный слой литейной формы отливки. Затем оболочку заформовывают в специальных неразъемных опоках, прокаливают и заливают расплавом центробежным методом.Это позволяет получать отливки с высокой чистотой поверхности, не требующей сложной механической обработки и чеканки.

Для формовки керамических оболочек используют следующие материалы маршалит пылевидный кварц , кварцевый песок, этилсиликат, борную кислоту, формовочный песок. Все указанные компоненты входят в комплект формовочной массы, известной под названием Формолит , которая характеризуется высокой степенью чистоты маршалита по химическим примесям. Пылевидный кварц применяют для изготовления облицовочного слоя оболочки огнеупорного покрытия, наносимого на восковые модели.Кварцевый песок применяют для присыпки облицовочного слоя. В качестве наполнителя опоки применяют формовочный песок.

Этилсиликат служит для приготовления связующего вещества огнеупорного покрытия представляет собой жидкость желтого или светло-коричневого цвета. Борную кислоту применяют в качестве связующего материала для наполнителя формовочного песка . Чистый этилсиликат не является связующим веществом. Связующий раствор получается в результате гидролиза этилсиликата.Вода почти не смешивается с этилсиликатом и реакция гидролиза идет медленно.

Для введения воды в этилсиликат применяют различные растворители ацетон, этиловый спирт и др Для ускорения гидролиза и повышения прочности оболочек добавляют соляную кислоту. В зависимости от содержания кремнезема в этилсиликате количество воды может меняться.Примерный состав компонентов для гидролизации этилсиликата следующий 7,6 мл дистиллированной воды, в которую предварительно добавлено 0,5 мл соляной кислоты, 67,7 мл этилового спирта 94 96 крепости , 100 мл этилсиликата.

Порядок приготовления этилсиликата в воду добавляют соляную кислоту, потом этиловый спирт и хорошо перемешивают, затем в стеклянный сосуд большой емкости с этилсиликатом добавляют небольшими порциями смесь спирта с водой, все время взбалтывая. Так как реакция идет с выделением тепла, необходимо следить за тем, чтобы температура не превышала 50 С. Сосуд со смесью закрывают неплотно. Через 30 40 мин после смешивания сосуд необходимо плотно закрыть.Через 12 ч раствор готов к употреблению.

В качестве наполнителя суспензии применяют прокаленный пылевидный кварц КП. Наиболее распространен кварц марок КП-1, КП-2, КП-3 с содержанием кремнезема не менее 98 и оксидов не более 0,06 . Зернистость кварца составляет 10 50 мкм. Недостатком пылевидного кварца является изменение объема при прокаливании опок, что приводит к изменению линейных размеров оболочек.Огнеупорную суспензию получают в металлическом сосуде из коррозионностойкой стали или из алюминия смешиванием двух частей маршалита и одной части гидролизованного этилсиликата.

Смесь тщательно перемешивают до получения массы сметанообразной консистенции d 1,65 1,7 г см3. Для улучшения смачивающей способности поверхности моделей модельный блок сначала окунают в гидролизованный раствор этилсиликата, затем в огнеупорную массу, слегка поворачивая его из стороны в сторону.Вынув блок из смеси и подержав его несколько секунд над сосудом для стекания избыточной массы, немедленно присыпают вручную кварцевым песком для упрочнения облицовочного слоя. Обсыпку модельных блоков можно также осуществлять в специальных установках различной конструкции в псевдокипящем слое кварцевого песка.

Через 30 мин покрытые блоки устанавливают в эксикаторах на 10 20 мин для подсушки в парах аммиака.Блок может также подвергаться естественной сушке в течение 30 35 мин при 20 25оС. Если блоки проходили сушку в парах аммиака, то после проветривания их в течение 15 20 мин. производят второе покрытие.

Для второго и последующих покрытий плотность суспензии должна быть меньше. Число слоев покрытия зависит от размера модельного блока. На моделях кабинетных художественных отливок достаточно иметь три-четыре слоя покрытия.После последнего покрытия и обсыпки модельный блок устанавливают на стеллажах для естественной сушки в течение 4 5 ч при температуре воздуха 20 25оС. В парах аммиака сушка происходит быстрее. После проветривания модельный блок устанавливают на металлическую подставку литниковой чашей вниз или закрепляют в резиновом поддоне и накрывают металлическим цилиндром - опокой.

Смесь из трех частей кварцевого песка и двух частей гипса затворяют водой до текучего состояния и осторожно заполняют цилиндр до уровня моделей так, чтобы она не попала на оболочку моделей.После схватывания гипса остальной объем опоки заполняют смесью формовочного песка с борной кислотой из расчета 1,5 г борной кислоты на 100 г песка , уплотняя смесь легкими ударами о стенки цилиндра.

В качестве связующего можно использовать также буру. Борная кислота и бура, имеющие температуру плавления 575 и 741 С соответственно, при прокаливании форм расплавляются и, обволакивая зерна формовочного песка, скрепляют всю массу наполнителя в опоке. Преимущество сухих наполнителей - возможность их многократного использования для формовки опок, что снижает расход формовочных материалов при изготовлении отливок.Кроме того, формы с сухим наполнителем не требуют длительной термической обработки при прокаливании опок. Выплавление воска производится в сушильном шкафу при 160 180оС. Прокаливание опок осуществляется в прокалочных печах при 850оС, выдерживая при этой температуре в течение 2,0 2,5 ч. Формы прокаливают в течение 4 6 ч, в зависимости от размеров опок. После окончания прокаливания опоки охлаждают до температуры заливки расплава.

Температуру устанавливают опытным путем в зависимости от марки используемых сплавов, литниково-питающей системы и размеров отливок.Получение отливок методом литья по выплавляемым моделям.Технология по выплавляемым моделям, применяемая в ювелирном производстве, по составу оборудования и применяемым материалам отличается от процесса точного литья, известного в общем машиностроении. Высокое качество, чистота поверхности и точность воспроизведения ажурного рисунка обеспечиваются использованием эластичных резиновых пресс-форм тонкодисперсными формовочными материалами на гипсовом связующем, принудительным заполнением керамической формы металлом.

Процесс получения отливок ювелирных и сувенирных изделий включает в себя следующие основные операции изготовление разрезных резиновых и виксинтовых пресс-форм, изготовление восковых моделей, сборка моделей в блок, формовка опок, вытапливание воска, прокаливание опок в печи, плавка и литье, пескоструйная очистка отлитых блоков, отделение отливок размонтировка блоков . Предварительной стадией технологического процесса литья является получение мастер-модели примы ювелирных и художественных изделий.

Обычно для изготовления мастер-модели используют сплав на основе меди нейзильбер, латунь, бронза . Для получения мастер-модели художественного изделия использование способа объемного моделирования с применением материалов, легко поддающихся обработке, позволяет значительно снизить затраты на изготовление образцов.

Для объемного моделирования художественных изделий можно использовать термопластичные материалы двух типов составы, пригодные для лепки деталей изделий, и составы различной твердости, применяемые для вырезания из них деталей и обработки специальным инструментом 3 . В табл. 1 приведены составы импортных материалов, используемых в отечественной промышленности.

Таблица 1. Физико-химические характеристики импортных термопластичных материалов Наименование образца температура, оС Пенетрация, мм каплепадения затвердевания мПа-с Красный мягкий Красный твердый Зеленый Синий 73 94 105 105 68 83 96 98 2,5 0,3 0,1 0,2 Разработаны два отечественных состава для лепки.

В них входят вощина, канифоль, окисленный полиэтиленовый воск, парафин. Двойная система вощина - канифоль пригодна для лепки, но недостаточно долго сохраняет форму модели. Введение окисленного полиэтиленового воска ПВО - 30 улучшает сохранение формы, но приводит к повышению хрупкости. Введение парафина придает пластичность композиции.Разработаны также три системы для вырезания моделей с различными показателями твердости по пенетрации и температурным характеристикам.

Композиции содержат парафин, шеллачный воск, сополимер этилена с винилацетатом, синтетический церезин марки 100. Выплавляемые модели ювелирных изделий получают в разрезных резиновых пресс-формах, которые заполняют модельным составом с помощью воскового инжектора. Восковые модели художественных изделий получают в виксинтовых формах с металлическим кожухом, заполняемых с помощью инжектора или, чаще, с использованием ручных и механических шприц-прессов.Модели, собранные в блок, формуются в опоках с двойным вакуумированием формовочной массы - до и после заполнения опок. Для изготовления форм используют смеси типа Инвест-райт , Сатинкаст , отечественные Ювелирная и Ювелирная-2 . Формы после вытапливания модельного состава прокаливают в автоматическом режиме в прокалочных печах.

Плавку металла и заливку опок производят на центробежных установках литья.Для получения массивных отливок художественных изделий ряд зарубежных фирм выпускает оборудование, обеспечивающее заполнение литейной формы за счет перепада давления в плавильной и литейной камерах. Для литья могут использоваться опоки диаметром 300 350 мм и высотой до 500 мм, максимальная загрузка тигля для сплавов меди составляет 5 кг S10 GA 1000 Линн Электроник . Изготовление эластичных пресс-форм Процесс получения эластичных пресс-форм - один из наиболее трудоемких в технологии точного литья по выплавляемым моделям.

Для изготовления восковых моделей ювелирных изделий применяют разрезные резиновые пресс-формы.

Для получения качественной лицевой поверхности резиновой формы рабочую мастер-модель, изготовляемую обычно из сплавов меди, покрывают гальванически коррозионностойким сплавом олово-никель. При изготовлении резиновых пресс-форм применяют металлические вулканизационные рамы обоймы круглой или прямоугольной форм, чаще всего из алюминиевых сплавов.Встречается большое разнообразие форм, некоторые не всегда технологичны в работе. Конструкция вулканизационной рамы отвечает всем необходимым требованиям быстро и удобно собирается, обеспечивает достаточную герметичность при вулканизации сырой резины, легко разбирается.

Процесс изготовления резиновых пресс-форм заключается в следующем. Заготовки сырой модельной резины укладывают в металлическую обойму. Мастер-модель с заполненными кусочками сырой резины внутренними полостями помещают на приготовленный слой. Остальные заготовки сырой резины укладывают сверху модели. Затем в обойму вставляют пуансон.Вулканизация сырой резины происходит с использованием вулканизационного пресса при температуре 150 160 С. Время вулканизации в зависимости от размера пресс-формы составляет 30 45 мин. В последнее время стали применяться вулканизационные прессы с пневматическим прижимом термических плит. По сравнению с широко используемыми прессами с ручным винтовым прижимом прессы новой конструкции обеспечивают всегда постоянное давление в рабочей зоне независимо от состояния вулканизируемой резины.

Силы, возникающие в результате термического расширения резины, автоматически компенсируются.

Все это в конечном итоге позволяет получать качественные резин вые пресс-формы. После охлаждения в воде резиновую пресс-форму с запечатанной в ней мастер-моделью разрезают таким образом зигзагообразно , чтобы не было смещения двух половинок формы одной относительно другой при получении восковых моделей.В некоторых случаях дополнительно вырезают вкладыши, которые облегчают извлечение восковок, производят надрезы выпоры с лицевой поверхности для улучшения заполнения модельным составом тонких сечений полости пресс-формы.

Для устранения смещения половинок формы применяют вкладыши с шипами из жесткой резины. При этом используется следующая технология. В специально изготовленной для этого металлической форме вулканизируют полосу из жесткой резины толщиной 2 5 мм с шипами выступами цилиндрической формы диаметром 3 4 мм и высотой 4 5 мм, которую затем разрезают на заготовки необходимых размеров.При получении резиновых пресс-форм вкладыши укладывают в противоположных частях прямоугольной формы или по окружности в круглых формах с таким расчетом, чтобы плоскость основания шипов разделяла пресс-форму по высоте приблизительно на две равные части.

Для лучшего отделения половинок пресс-формы при разрезании после вулканизации необходимо вкладыши из жесткой резины при закладке их в обойму присыпать тальком по плоскости разъема.Резины для изготовления пресс-формы должны отвечать специфическим требованиям.

Прежде всего они не должны вызывать коррозию мастер-моделей, а сами пресс-формы, изготовленные из таких резин, должны обладать низкой адгезией к модельному составу и иметь высокие физико-механические свойства. В зависимости от назначения резиновые смеси могут содержать от пяти до двадцати компонентов. Резины для изготовления пресс-форм состоят из наполнителя, пластификатора, вулканизующего агента.В качестве вулканизующего агента могут использоваться пероксиды органических соединений.

Для изготовления резиновых пресс-форм используют как импортные, так и отечественные материалы на основе полярных каучуков и смеси каучука, обладающего хорошими эластичными свойствами СКИ-3 , с полярным бутадиеннитрильным каучуком 4 . Резины на основе каучука СКН-40 имеют достаточно высокие физико-химические показатели, но отличаются повышенной твердотью.Они обеспечивают высокое качество поверхности изделий, малую адгезию к составу модели и могут применяться при изготовлении массивных изделий.

На основе совмещенной системы каучуков, СКИ-3 - бутадиеннитрильный каучук получены резины, не уступающие по физико-механическим свойствам импортной резине Gold label. Кроме того, они обеспечивают лучшее качество поверхности.При изготовлении резиновых пресс-форм элементов сувенирно-подарочных изделий и мелкой пластики может широко применяться резиновая невулканизированная смесь ЛПО Красный треугольник , выпускаемая по ТУ. Основные физико-механические показатели, соответствующие требованиям ТУ, приведены ниже - условная прочность при разрыве, МПа,не менее 12 -относительное удлинение при разрыве не менее 750 -остаточная деформация после разрыва не менее 20 -твердость, ТМ - 2, усл. ед не более 42 Примечание.

Режим вулканизации 150 5 С, т 45 5 мин, Р - 10 МПа. Изготовление восковых моделей Особенности процесса.В ювелирной промышленности внедрен и широко используется технологический процесс получения восковых моделей в разрезных резиновых пресс-формах, что позволяет получать миниатюрные изделия с точным воспроизведением сложной формы и быстро сменять ассортимент.

Пресс-формы заполняют жидким модельным составом под давлением. Воск, расплавленный в котле при 120 С, охлаждаю, до требуемой температуры 60 70 С в зависимости от состава. Конус впрыскивания нагревают до 85 90 оС. Давление воздуха в инжекторе изменяется в широких пределах - от 0,5 до 3,0 8,0 105 Па при изготовлении восковых моделей ювелирных изделий.Процесс получения восковых моделей заключается в следующем.

Резиновую пресс-форму сжимают металлическими пластинами и в месте выхода литникового канала прикладываю к носику сопла инжектора. При этом быстро нажимают на сопло и через некоторое время, необходимое для заполнения полости пресс-формы, форму плавно отводят. После охлаждения на воздухе до температуры модели приблизительно 30 40 оС пресс-форму разбирают и извлекают восковую модель.При длительной работе резиновая пресс-форма нагревается и ее необходимо периодически охлаждать в холодильнике, так как в местах утолщения могут появляться усадочные раковины.

Полости пресс-формы необходимо припыливать тальком или смазывать тонким слоем силиконовой смазки. Надрезы в форме для лучшего удаления воздуха во время заливки модельного состава заполняют тальком. Изготовление восковых моделей в резиновых пресс-формах - трудоемкий и кропотливый процесс, требующий высокой квалификации работника.От опыта модельщика зависит качество получаемых восковых моделей, точная воспроизводимость деталей, из которых будут получены затем ювелирные изделия.

На качество изготовления восковых моделей большое влияние оказывают субъективные факторы, которые необходимо свести к минимуму. Это возможно при автоматизации процесса. На качество моделей положительное влияние оказывает высокая точность термостатирования расплавленного модельного состава. Установка обеспечивает точную повторяемость процесса и, как следствие, максимальный выход годного.Восковые модели, полученные в инжекторе с автоматической приставкой, имеют одинаковую массу, что не так существенно для сплавов меди, но имеет важное значение при использовании драгоценных металлов.

Инжектор прост в обслуживании. Режим запрессовки в зависимости от используемых пресс-форм может быть изменен.Установка имеет небольшие размеры ширина х длина х высота 600 х 800 х 500 мм. В настоящее время специалистами СХКТБ ПО Ювелир-пром г. Киев разработана механизированная установка по изготовлению восковых моделей ювелирных изделий.

Установка обеспечивает механизацию следующих операций транспортировки резиновых пресс-форм к инжектору, впрыскивания воска в форму, транспортировки форм на охлаждение. Фактически только разборка форм осуществляется вручную, все остальные операции механизированы.В состав установки входят инжекционный воскоплавильный бак, оснащенный средствами стабилизации давления и температуры, автоматические манипуляторы, кассета для загрузки резиновых пресс-форм, узел охлаждения формы.

Основные технические характеристики установки следующие Производительность, впрыски ч, не менее 1000 Мощность, потребляемая от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц, Вт, не более 1000 Расход воздуха из заводской магистрали давлением не менее 0,4 МПа, л мин 1,2 Рабочий объем бачка для воска, л 4 5 Рабочее давление в бачке.Па 0,2 1,0 105 Точность регулировки температуры, С 2 Масса установки, кг, не более 100 Габаритные размеры, мм, не более 1200 х 1200 х 800 Скорость перемещения форм на конвейере, количество форм в кассете-питателе можно регулировать в процессе работы.

В производстве отливок художественных изделий распространен способ получения выплавляемых моделей путем запрессовки модельного состава в пресс-формы в пастообразном состоянии или заливкой под давлением. Применяют виксинтовые формы толщиной 3 5 мм в металлическом или гипсовом кожухе.При запрессовке модели получают четкий рельеф поверхности с наименьшей объемной усадкой, так как наибольшее уменьшение в объеме модельного состава происходит при охлаждении его до пастообразного состояния. Запрессовка производится с использованием ручных шприц-прессов, шприц-машин с механическим, пневматическим или пневмогидравлическим исполнительным механизмом.

Некоторые зарубежные фирмы выпускают специальные восковые шприц-прессы, рассчитанные на получение восковых моделей художественных изделий с использованием металлических форм. Так, фирма Людвиг Гак производит несколько модификаций машин, в частности WSP 2000, WSP 4500 с емкостью инжекторной камеры 2000 и 4500 см3 соответственно.

Давление впрыскивания до 7 МПа. Заливка жидкого модельного состава в комбинированные пресс-формы может производиться с использованием воскового инжектора, давление в котором повышается до 2- 10s Па. В этом случае половинки металлического кожуха пресс-формы скрепляют барашковыми зажимами.При изготовлении художественных изделий чистота поверхности отливок и соответствие их оригиналу зависят от качества восковых моделей и толщины их стенок.

При уменьшении в допустимых пределах 2 4 мм толщины стенок кабинетных отливок, точность и чистота поверхности повышаются. Сводится к минимуму искажение формы от усадки при кристаллизации отливки.Изготовление пустотелых отливок может быть осуществлено одним из следующих способов 1 заливкой расплавленного модельного состава в полость формы способ намораживания 2 заливкой запрессовкой модельного состава в форму с керамическим стержнем 3 заливкой запрессовкой модельного состава в форму, полость которой формирует металлический стержень разновидность второго способа . Способ свободной заливки расплавленного модельного состава в форму-единственный, не требующий специального технологического оборудования.

Суть его заключается в том, что в полость формы заливают расплавленный модельный состав, затем через некоторое время, достаточное для образования твердой корочки лицевой поверхности, остатки жидкого модельного состава выливаются из формы.

Для того чтобы повысить качество отпечатка рельефа и избежать большой объемной усадки изделия, формирование восковой модели лучше всего производить в несколько приемов, постепенно наращивая ее толщину. При заливке и выдержке в форме первой порции модельного состава, когда формируется лицевой слой восковой модели, необходимо тщательно установить время, необходимое для получения отпечатка и оболочки небольшой толщины.Температуру модельного состава для последующей заливки в форму можно несколько снизить, чтобы избежать размывания лицевого слоя оболочки.

В дальнейшем требуется только нарастить необходимую толщину восковой модели. Этот способ малопроизводительный, требует герметичных форм, но позволяет получать восковки с равномерной толщиной и внутренними полостями, экономно расходовать модельный состав. Для изготовления восковых моделей лучше всего использовать виксинтовую форму в жестком кожухе из металла, гипса.По второму способу пустотелая отливка при использовании форм-монолитов может быть получена с помощью стержня, установленного в восковую модель.

Процесс получения восковой модели со стержнем состоит в том, что в полость виксинтовой или любой другой формы устанавливают стержень, а затем уже заполняют пресс-форму модельным составом из инжектора или пастозапрессовочной машины.Стержень, изготовленный из того же материала, что и форма блока-монолита, фиксируется при помощи знаков или каркаса в гнездах эластичного вкладыша пресс-формы по плоскости разъема.

При вытапивании модельного состава стержень, зафиксированный при формовке знаками в блоке-монолите, формирует полость получаемой впоследствии пустотелой отливки. Для выбивки стержня или его размывания в теле восковой модели перед формовкой вырезают окно, соразмерное с массой стержня и самой отливки.В некоторых случаях возможно получение пустотелых восковок за счет металлического стержня, закрепленного на одной из частей как правило, плоской части металлического кожуха.

Суть способа состоит в следующем. По мастер-модели изготавливают виксинтовый вкладыш в разъемном кожухе. Затем, после закрепления металлической вставки стержня , формирующей полость восковой модели, в пространство между виксинтовым вкладышем и стержнем подают модельный состав. После остывания формы кожух разбирают, снимают эластичный вкладыш с полученной восковой модели, после чего извлекают металлический стержень.Последовательность разборки комбинированной пресс-формы с восковой моделью может изменяться.

Указанный способ получения пустотелых отливок может быть широко использован для моделей с правильными геометрическими формами основной большей части изделий- стеллы пресс-бювары, всевозможные объемные сувенирные изделия имеющие плоские основания и т. д. Ювелирные модельные составы. Имеется большое количество модельных составов, используемых для однократных моделей.Различают следующие разновидности однократных моделей выплавляемые, растворяемые, газофицируемые.

Бесстеариновые составы дешевле и прочнее 5 . В отечественной промышленности для получения восковых моделей в разрезных резиновых пресс-формах наряду с импортными материалами Accu injection wax Kepp широко используется модельный состав, в который входят парафин наполнитель , шеллачный воск упрочнитель , сополимер этилена с винилацетатом пластификатор , краситель быстрорастворимый антраксиноновый.Сополимер этилена с винилацетатом в ювелирный модельный состав целесообразно вводить в количестве 20 по массе . Содержание парафина и шеллачного воска 60 и 20 по массе соответственно.

Модельный состав Бронницкого ювелирного завода состава парафин пищевой 65 , воск шеллачный 20 , сополимер 15 имеет следующие характеристики температура каплепадения 67 С температура затвердевания 60 С твердость, усл. делений ТИРа 96 зольность 0,2 линейная усадка 2 . Художественное литье.Метод литья основан на способности жидкого металла заполнять литейную форму.Это один из самых древних способов обработки металлов.

Археологические находки в Египте и Вавилоне подтверждают, что уже за 5000 лет до н. э. люди умели отливать металл. Памятники античной греческой и римской культур также являются весьма совершенными образцами литейного дела. На Руси литье было известно очень давно - еще в период скифской культуры.Например, знаменитый золотой литой гребень из кургана Салоха Государственный Эрмитаж представляет собой ажурную отливку, изображающую нападение двух скифских воинов на греческого всадника.

Не менее интересны горельефные фигуры скифов и лошадей, а также львиные головы и лошади, отлитые из серебра, украшающие Никопольскую вазу, найденную в Чертомлыкском кургане на Днепре Государственный исторический музей , Ваза относится к IV в. до н. э. и представляет собой замечательный памятник скифской культуры. Академик Т. Д. Греков доказал, что наши предки поляне хорошо владели литейным делом.В раскопках обнаружено не только много медных и бронзовых отливок ювелирные и культовые изделия , но также и орудия производства литейщиков - печи и горны, в которых плавили металл, а также каменные формы для отливки.

Подобные находки обнаружены в различных местах. Это свидетельствует о том, что литейное дело было известно повсеместно, а не только в крупных городах.Профессор Н. Н. Рубцов в книге История литейного производства в СССР и академик Б. А. Рыбаков в капитальном труде Ремесло Древней Руси широко и полно описывают развитие литейного производства на Руси технологию литья, различные способы отливки в каменные и глиняные формы, литье по восковой модели, древние приемы отливки колоколов, пушек и т. п. Первым известным нам русским литейщиком является мастер Константин, отливший в 1166 г. бронзовое паникадило две его детали нашли при раскопках городища у села Вжище- недалеко от Брянска.

Замечательным мастером был московский колокольный и пушечный литец Андрей Чохов, более 60 лет с 1568 по 1632 г. проработавший в первых рядах русских литейщиков и воспитавший большое число учеников.

Основным его произведением является Царь-пушка весом 40 т, представляющая собой образец художественного бронзового литья XVI в. Огромный Царь-колокол весом 200 т отлили из колокольной бронзы в 1735 г. И. Ф. Моторин и его сын Михаил. С конца XVII в. в самостоятельную область начинает выделяться художественное статуарное литье.Одним из первых крупных бронзолитейщиков и скульптуров был Карло Бартоломео Растрелли, приглашенный Петром I для работы в России.

Наиболее значительными его работами являются бронзовый бюст Петра I и статуя императрицы Анны с арапчонком, которую отливали русские мастера Матвеев, Селиванов и Хрептиков, а также Конная статую Петра I, отлитая после смерти Растрелли литейщиком Мартелли. Большое влияние на развитие статуарного литья по восковой модели оказал Э. М. Фальконе-создатель Медного всадника , над которым он проработал 12 лет 1766-1778 гг. и скульптор, и как бронзолитейщик.Крупнейший бронзолитейщик начала XIX в. В. П. Екимов 1756-1837 усовершенствовал способ литья по восковой модели отлил немало крупных монументальных скульптур, в том числе памятник Минину и Пожарскому в Москве по модели скульптора И. П. Мартоса 1816 г Скульптор П. К. Клодт 1805-1867 отливал не только свои, но и произведения других скульпторов и довел до совершенства сложнейшую технологию отливки крупных фигур по восковым моделям.

Отлитая статуя Николая I представляет собой шедевр литейного искусства.Мировую известность получили художественные отливки уральских заводов в Каслях и Кусе. Начиная с 1800 г они славятся камерной чугунной скульптурой, включая и тончайшее ажурное, почти ювелирное, литье, например миниатюрные цепочки, каждое звено которых едва превышает в длину 3 мм и весит не более 0,5 г. Для художественного литья советского периода характерны механизация литейного производства, освоение новой техники, внедрение новейших методов литья, таких, как кокильное, оболочковое, центробежное и др. Кроме того, на новой основе развиваются и старые способы литья, например статуарное литье по восковой модели, в котором сложные составы формовочных смесей из органических компонентов заменены неорганическими материалами, позволяющими отливать не только бронзовые, но и чугунные монументальные фигуры с высокой степенью точности.

В настоящее время различные способы литья позволяют отливать изделия самых различных размера и веса-от нескольких граммов драгоценного металла в ювелирной промышленности до крупных статуй и памятников из чугуна и бронзы. В зависимости от конструкции плавильных печей и рода энергии в производстве отливок из черных, цветных, драгоценных металлов и сплавов известны следующие основные методы нагрева шихт при их плавке в тигельных горновых печах, работающих на коксе, мазуте и генераторном или природном газе в пламенных газовых печах с прямым обогревом и подачей газа в дуговых электрических печах с непрямым либо прямым нагревом и угольными электродами в тигельных элект-рических печах сопротивления с металлическими и неметаллическими нагревателями в индукционных электрических печах без магнитопровода открытого и закрытого вакуумного, вакуумно-компрессионного типа в печах специальной конструкции зонных, плазменно-дуговых, электронно-лучевых и т. п. Из перечисленных методов нагрева шихт при их плавке на ременном уровне технического прогресса можно рекомендовать для практической работы электроиндукционный нагрев в тигельных печах без магнитопровода открытого и закрытого исполнения, в особых случаях - нагрев в печах специальной конструкции плазменно- дуговых, электронно-лучевых и т. п а при дешевом газе также тигельные газовые печи. Для изготовления плавильных тиглей используют следующие материалы для чугуна и стали-шамот, динас, магнезит, хромомагнезит, корунд, двуокись циркония и др. для алюминия и сплавов на его основе-чугун, шамот, асботермосиликат др. для меди и сплавов на ее основе-графит, шамот, графитошамот, молибден и др. для цинка, олова, свинца и сплавов на их основе-чугун, шамот, графит для никеля и спла-вов на его основе-динас, корунд, двуокись циркония для серебра и сплавов на его основе-графит, графитошамот для золота и сплавов на его основе-графит, графитошамот, корунд для сплавов белого золота, содержащих никель для платиновых металлов и сплавов на их основе-корунд, двуокись циркония, окись кальция, окись магния.

Для предотвращения взаимодействия расплавленного металла с кислородом, водородом, азотом и другими газами, содержащимися в атмосфере плавильных печей, используют защитные среды. Изготовление литейных форм При изготовлении художественных изделий из металлов наиболее широко применяют метод литья в песчано-глинистые формы, называемые разовыми.

В них получают только одну отливку, для извлечения которой форму разрушают.

Формы обычно изготовляют из формовочных смесей в опоках с помощью моделей.

Модель - это приспособление для получения в форме отпечатка, соответствующего конфигурации и размерам отливки.

Модель после уплотнения формовочной смеси извлекают из формы.

Внутренние полости отливки выполняются стержнями, которые изготовляют в ящиках из стержневой смеси.

При сборке формы стержень устанавливают так называемыми стержневыми Рис. 1. Форма 1, 8 - верхняя и нижняя полуформы 2 - жеребейка 3 - прибыли 4-воронка 5-стояк 6-шлакоуловитель 7-ребра жесткости 9-штырь 10-холодильник 11- питатели знаками в соответствующие гнезда формы, полученные с помощью знаковых частей модели.

Форма, приведенная на рис. 1, состоит из двух полуформ 1 и 8. Модель отливки также состоит из двух частей, которые после уплотнения формовочной смеси в опоках легко извлекаются из нее. Внутренние контуры отливки оформляются стержнями. Металл поступает в форму через систему каналов, называемую литниковой.Кроме разовых форм в литейном производстве применяют постоянные формы, которые изготовляют из чугуна, стали и других сплавов, иногда на основе шамота, магнезита и других высокоогнеупорных материалов.

Литье в металлические формы - кокили - широко используют в серийном и массовом производстве отливок из цветных сплавов, реже из чугуна и стали.Масса получаемых отливок колеблется от нескольких грамм до нескольких тонн. Стойкость металлических форм число заливок -от нескольких десятков отливок из стали до нескольких сот тысяч отливок из легкоплавких сплавов . Металлические формы применяют также при специальных способах литья под давлением, при центробежном, вакуумном всасывании и др. В комплект модельно-опочной оснастки входят модели, модельные плиты, стержневые ящики, опоки, сушильные плиты для стержней, приспособления для контроля стержней, форм и др. Модельный состав для художественных изделий.

При литье по выплавляемым моделям для получения восковых моделей художественных изделий, предметов сервировки стола, сувенирно-подарочных изделий широко используются модельные составы Р-2 ПЦКо 58-37-5 и Р-3 ПЦБКо 58-24-13-5 . Модельный состав Р-2 содержит 58 парафина, 37 синтетического церезина, 5 кубового остатка термического крекинга парафина Р-3 содержит 58 60 парафина, 25 22 синтетического церезина, 10 13 буроугольного воска, 5 кубового остатка 6 . Буроугольный воск - органическая часть вещества, которая переходит в раствор при обработке бурого угля органическими растворителями.

Температура каплепадения 82 90 С, линейная усадка 2 , твердость по ТИРу 95 усл. ед плотность 1,0 1,03 г см3, зольность 0,6 . Буроугольный воск темно-коричневого цвета, имеет раковистый излом 7 . Церезин синтетический - 100 - воскоподобный твердый продукт, получаемый синтезом оксида углерода и водорода.

Температура каплепадения 100оС, твердость по ТИРу 93 усл. ед линейная усадка 3,4 , плотность 0,936 г см3. Мелкокристаллический, хорошо совмещается с парафином, стеарином, шеллачным воском, канифолью и другими воскоподобными продуктами.Кубовый состаток термического крекинга парафина-смесь предельных и непредельных углеводородов.

Введение его в состав ПБЦ приводит к уменьшению вязкости и увеличению пластичности. Количество его в модельном составе не должно превышать 5 8 6 . При изготовлении моделей может использоваться самое разнообразное оборудование - от ручных шприц-прессов до автоматических установок. При запрессовке вручную и при помощи пневмопрессов рекомендуется применять состав Р-2, обладающий высокой жидкотекучестью в пастообразном состоянии.При изготовлении моделей на автоматических линиях конструкции НИИавтопром и НИИтракторсельхозмаш, шприц-машинах рекомендуется использовать модельный состав Р-3 6 . Свойства модельных составов приведены ниже Температура, С Р-2 Р-3запрессовки 53 56 55 59 каплепадения 84 77 80 Линейная усадка Д , 1,05 1,40 1,05 1,50 Коэффициент объемного расширения бy, К-1 21,6 10 -5 Предел прочности при статическом изгибе Уизг МПа 1,9 2,5 3,0 Жидкотекучесть, см 61,5 Для изготовления небольших и несложных по конфигурации моделей могут быть использованы парафино - стеариновые составы ПС - 50 - 50, ПС 70 - 30, ПСЭ 70 - 25 - 5 5 этилцеллюлозы 8 . Эти модельные составы запрессовываются в пресс-формы в пастообразном состоянии и обеспечивают чистую и гладкую поверхность моделей.

Недостатком их является низкая прочность и деформация при 30 35 С. Сборка моделей в блок. Литниково - питающая система Для сборки восковых моделей ювелирных изделий используют стояк круглого сечения диаметром 6-8 мм. Восковые модели собирают вокруг стояка под углом в несколько рядов.

Сборку осуществляют с помощью термического шпателя.

Нагретое лезвие помещают между торцом питателя модели и посадочным местом восковой модели стояка в том месте, где модель изделия должна быть припаяна. Затем одной стороной плоской части шпателя касаются одновременно питателя модели, другой-посадочного места. После этого нож быстро убирают, а соединяемые части слегка прижимают одну к другой до застывания воска в месте припайки.Установлено, что нижний ряд в блоке, расположенный непосредственно у литниковой чаши, не всегда достаточно хорошо заполняется металлом. Чтобы устранить возможность образования недоливов и повысить выход годного, расстояние от верхушки литниковой чаши до нижнего ряда восковых моделей должно составлять не менее 10 мм. Собранный таким образом блок закрепляют в отверстии резиновой чаши поддона.

При изготовлении восковых моделей сувенирных и художественных изделий восковые детали собирают в специальном приспособлении-кондукторе, что обеспечивает точное их расположение. Затем припаивают восковую модель литниково - питающей системы.

Собранный блок закрепляют в резиновом поддоне. Для изготовления отливок из сплавов меди массой до 1 кг применяют разветвленную систему, в которой суммарная площадь сечений литниковых ходов получается больше площади стояка.Система расположения восковых моделей вокруг стояка круглого сечения, простая и технологичная, дает возможность разместить большое количество изделий вокруг стояка и обеспечивает принцип направленного затвердевания.

Скорость заполнения формы металлом определяется соотношением площадей стояка и питателей 9 Fст УFпит 1 2 4 . При изготовлении отливок художественных изделий массой до 5 кг в установках со стопорной разливкой диаметр литников питающей системы составляет 10 12 мм. Минимальное количество литников должно обеспечивать заполнение сложных форм до затвердевания металла в литниках.В то же время необходимо избегать встречных потоков при заливке металла в форму. Для повышения качества поверхности отливок и устранения отрицательного воздействия динамического удара струи заливаемого металла, расплав в полость формы поступает по касательной, что обеспечивается правильным конструктивным выполнением подвода литников в тело отливок.

Изготовление литейных форм. Для изготовления отливок ювелирных и художественных изделий из сплавов меди с ускоренной заливкой металла применяют формы-монолиты. Главные особенности получения таких форм следующие применение вакуума после смешивания порошка формовочной массы с водой в процессе получения однородной суспензии , применение вакуума и вибрации после заливки суспензии в опоку с восковым модельным блоком.

Это позволяет удалить пузырьки воздуха из формовочной смеси. На первом этапе-получение суспензии-в миксер с водой засыпают необходимое количество порошка формовочной смеси.Водомассовое соотношение для отечественной и импортных формовочных масс составляет 360 400 мл раствора на 1 кг формовочной смеси.

Для получения однородного состава и удаления воздушных пузырьков смесь перемешивают в миксере в течение 3 4 мин. Остаточное давление составляет 104 Па. Технологические добавки кремнистого натрия и борной кислоты способствую удалению воздуха из массы, а добавка в воду ортофосфорной кислоты в отечественной формовочной смеси повышает жидкотекучесть суспензии. На втором этапе полученную однородную смесь заливают в опоки. Заливку необходимо проводить при включенном вибраторе.Суспензия должна плавно заливаться но стенкам опоки, чтобы избежать поломки моделей.

После заполнения всех опок на вибростол устанавливают цилиндрический колпак из оргстекла и усиливают вибрацию.Создается остаточное давление 104 Па. Продолжительность вибровакуумирования составляет 3 4 мин. При использовании больших опок диаметр 160 мм, высота 200 мм продолжительность вакуумирования на втором этапе можно увеличить до 4 6 мин. В процессе вакуумирования пузырьки воздуха, адсорбированные на поверхности восковых моделей, поднимаются вверх вследствие удаления воздуха.

Допускается периодически делать легкие удары по вибростолу или цилиндрическому колпаку. Если формовочная масса сильно пузырится и переливается через край, необходимо открыть и быстро закрыть кран для воздуха. Верхний ряд восковых моделей в блоке располагается ниже края металлической опоки на 10 15 мм. При заполнении опок суспензией необходимо наливать ее немного выше верхнего ряда восковых моделей.После снятия колпака окончательно заполняют опоки суспензией при включенном вибраторе.

Необходимо отметить, что при формовке больших опок, когда увеличивается продолжительность вакуумирования в опоках, необходимо использовать манжеты с тем, чтобы потом не доливать суспензию в опоки. Манжеты из полиэтиленовой пленки увеличивают длину опок и предохраняют от перелива суспензии через край во время интенсивного удаления пузырьков воздуха при вакуумировании.По окончании формовки формы-монолиты должны стоять на воздухе не менее 1 ч для опок диаметром 75 мм, высотой 110 140 мм и не менее 3 ч для опок больших размеров.

Наряду с указанными оборудованием и технологией изготовления форм-монолитов в настоящее время применяют формовочные машины, в которых мешалка расположена над баком для опок, устанавливаемых на вибростол по окружности.Замес в смесителе порошка формовочной массы с водой начинается при давлении 0,5-10 Па. После основательного перемешивания 2,5 3 мин вращение мешалки замедляется и открываются поочередно все сливные краны, с помощью которых регулируется скорость истечения приготовленной суспензии.

Вибрация начинается по наполнении опок наполовину и усиливается при полном заполнении опок. Краны сливных труб необходимо закрыть. Вибровакуумирование продолжается 2 3 мин и может быть увеличено для опок больших размеров, чтобы полностью удалить пузырьки воздуха с поверхности восковых моделей.После формовки в смеситель подают воду для его промывки, которую сливают затем в специальную воронку, далее-в отстойник.

Емкость смесителя позволяет за один прием замешать 20 кг формовочной массы. Составы формовочных смесей.Для литья ювелирных изделий сложной конфигурации из сплавов меди tпл до 1100 С широкое распространение получил так называемый энтиох-процесс с применением кристобалито - гипсовых форм. Используют как импортные формовочные материалы К-90 , Сатинкаст , Суперкаст , Инвест-райт , так и отечественную формовочную массу Ювелирная . Импортные формовочные смеси имеют высокую химическую чистоту составляющих их компонентов 10 70 7 5 смеси в-кристобалита и в-кварца 25 30 высокопрочного б-гипса CaS04 1 2Н2О. Крупность порошков кристобалита и гипса в этих смесях не превышает 100 мкм. В импортных формовочных массах используется кристобалитсодержащее сырье месторождения Сан-Кристобаль Мексика или искусственный продукт обжига при температуре 1150 1200 С аморфного кремнезема, полученного разложением природных минералов в щелочной среде 11 . Главными особенностями современного процесса являются следующие 1. Применение вакуума и вибрации при изготовлении водных суспензий и монолитов литейных форм для удаления из них газовых пузырьков, адсорбируемых частицами гипса и поверхностью восковых моделей. 2. Применение технологических добавок, замедляющих схватывание гипса и удлиняющих период текучести формовочных суспензий а в смеси К-90 -около 2 НзВОз-10Н2О или 0,5 Na2B4О7 б в смеси Суперкаст -около 3 Na2SiO3, и НзВОз х 10Н20 в в смеси Сатинкаст -около 1 Na2SiO3, и НзВОз х 10Н20. 3. Применение в качестве компенсаторов усадки гипса кристобалита, превращение которого происходит в интервале температур 250 300 С и сопровождается значительным эффектом объемного расширения.

К достоинствам импортных формовочных смесей можно отнести технологичность операций формовки, выбивки и очистки отливок.

К недостаткам - высокое содержание гипса, имеющего склонность к разложению при температуре 650оС и выше. Ниже приведен химический состав импортных формовочных масс, по массе 11 В2О3 CaO SiO2 FeO Fe2O3 Суперкаст 0,58 11,71 66,18 1,67 0,15 К-90 Италия 0,83 9,5 74,31 - 0,03 Сатинкаст 0,35 10,83 70,25 0,75 0,12 А120з MgO K20 Na2О SO3 Суперкаст 0,24 0,71 - 0,25 16,75 К-90 Италия 0,01 13,52 Сатинкаст 0,40 0,25 0,44 0,15 15,32 Смесь К-90 содержит 25 гипса, 35,0 кварца, 40 кристобалита. Буру, или борную кислоту, асбест и силикат натрия используют так же, как упрочняющие добавки.

Однако при точном литье по восковым моделям при введении в формовочный материал Na2SiО3 9Н2О НзВОз наблюдается снижение чистоты поверхности 12 . Дизайн предлагаемой отливки и краткое описание всего процесса изготовления ее. Отливка выполнена из серебра.

При изготовлении использовались восковая модель, гипсо - динасовая огнеупорная смесь, вакуумная установка.

Вершины креста украшены художественным орнаментом, по середине простой крест, на который при необходимости можно припаять распятого Христа.Сзади выполнена надпись Спаси и сохрани в окружении веток растения.

Выбранную модель и несколько запасных вариантов на случай брака собираем в модельный блок. Припаиваем на общий стояк, как показано на листе 1 ватмана. Далее берем съемное резиновое дно для опоки, устанавливаем на нем модельный блок и заливаем огнеупорной смесью принцип приготовления и застывания огнеупорной смеси описан выше . После застывания огнеупорной смеси снимаем дно, ставим опоку в муфельную печь для прокаливания огнеупора и выжигания модельного состава.

Выжигание производится при температурах от 250оС до 850 - 900оС. Опоку достаем из печи при температуре близкой к температуре заливки металла порядка 350 - 570оС зависит от металла и его свойств . Для отливок малых размеров имеют значение литники и питатели, а как показано на рисунке 1 для крупногабаритных отливок необходимы выпоры. Рис. 1. Система литников и выпоров на модели памятника Людовику XV. Расчет литниковой системы.Fmin Q 1000 ? г м ф v2g Hp , где Q - вес металла, прошедшего через min сечение, кг вес отливки вес прибылей выпаров , берем любое число ф - время заливки, сек. г - удельный вес с металла, г см3 м - коэффициент расхода жидкого металла, учитывая потери скорости жидкого металла на трение и повороты м 1 . g - ускорение силы тяжести, g 9,8 см с2 Нр - расчетный напор, см. Для медных сплавов г 8,1 г см3 Для алюминиевых г 2,5 г см3 Для железных чугун г 7,0 г см3 Для серебряных г 11 г см3. ф S vQ 1 ф S vQ д 2 , где Q - вес отливки S - эмпирический коэффициент учитывающий толщину отливки, конфигурации и вида металла S - 1,3 2,3 Формула 1 рекомендована для тонкостенных отливок небольшого веса, а формула 2 - для средних отливок. д - преобладающая толщина стенки отливки, мм. крест толщина 1,4 мм . V с ф, где с - высота отливки формы 70 мм модельный блок в сборе V - скорость подъема металла.

Для медных сплавов V 10 50 мм с. м 1 1 С1 С2 С3 , где С1 - коэффициент учитывающий потери напора при переходе металла из чаши в стояк и от трения в стояке, С1 0,3 0,5 С2 - коэффициент учитывающий потери н7апора при переходе металла из стояка в литниковый ход, С2 2 4 С3 - коэффициент учитывающий потери при переходе из литника в форму, С3 1 3 Нр - высота от верха чаши, до верхнего уровня полости формы, Нр 30 мм. Fmin - зависит от конфигурации стенок отливки, расхода металла. Вес воскового модельного блока плотность металла вес необходимого количества металла. 0,7 11 7,7 грамм.

Из практических целей берем 8,0 грамм металла. ф 1,4 8 3,92 сек. V 70 3,92 17,86 мм сек. м 1 1 0,4 3 2 0,4 Fmin 8 11 0,4 3,92 2 9,8 3 8 132,3 0,06 Описание технологической схемы литья крестика по выплавляемым моделям чертеж на листе 2. Для получения восковой модели необходим эталон модели - образец I , по которому будут изготовлять резиновую пресс - форму.

Эталон должен иметь несколько большие размеры, чем готовая модель на 5 - 6 из-за усадки жидкого металла при затвердевании отливок и необходимости припуска на механическую обработку.

Для изготовления резиновой пресс - формы опока с направляющими штифтами укладывается на гладкую опорную плиту например, стеклянную основанием вниз и заполняется пластилином, в который вдавливают до половины эталон модели II . Далее устанавливают на первую опоку вторую и заливают ее раствором гипса в воде. После затвердевания гипса опоки переворачивают и удаляют пластилин эталон при этом остается в гипсовой форме.

В гипсе делают несколько углублений, которые позднее станут направляющими выступами резиновой формы.сырую резину разрезают на кусочки и наполняют ими верхнюю половину формы III . Опоки устанавливают на вулканизационный пресс и вулканизируют кусочки резины в течение 45 - 60 мин при температуре 420 - 430 К IV . После этого гипс разбивают, извлекают и тщательно очищают эталон и резиновую полуформу.

Последнюю посыпают тальком и укладывают в нее эталон модели.Затем опоку располагают так, что готовая резиновая полуформа находится внизу V , а вторую половину эталона модели засыпают кусочками сырой резины IV . Далее вулканизируют резину во второй полуформе и получают обе части резиновой пресс - формы. Затем из резиновой пресс - формы извлекают эталон модели и прорезают в ней литниковый канал VII . Для заливки воском резиновых пресс - форм используют инжекторную установку VIII . Пресс - фому тщательно очищают и смазывают эвкалиптовым маслом или смесью, состоящей из 1 ч. воды и 1 ч. глицерина.

Давление запрессовки модельного состава а пресс - форму составляет 0,02 - 0,15 МПа при температуре 333 - 358 К. температура нагрева пресс - формы не должна превышать 308 К. После запрессовки пресс - форма охлаждается в холодильнике.

Готовые восковые модели напаиваются вокруг воскового стояка, с которым они соединяются с помощью восковых штифтов. Полученную таким образом восковую елку устанавливают на резиновое основание. После этого модельный блок обезжиривают.Далее производится заливка модельного блока огнеупорной формовочной смесью гипсодинасовая , которая проходит обработку на вибровакуумной установке IX . Провакуумированную формовочную суспензию заливают в металлическую опоку.

После этого опоку снова вакуумируют в течение 2 - 3 мин при давлении 1400 Па, после чего происходит затвердевание формовочной смеси. Через 40 - 60 мин после окончания процесса снимают с опок резиновые уплотнители и подрезают формовочную смесь на торцах литейной формы.Выплавление модельного состава из литейной фомы производится с помощью пара или в сушильном шкафу при температуре от 363 до 373 К в течение 1 - 3 ч. Литейные формы прокаливают в прокалочных печах X по специальному режиму нагрев от 233 до 423 К - 0,5 ч выдержка при температуре 423 К - 3 ч нагрев от 573 до 1023 К - 3 ч выдержка при 1023 К - 3 ч. Охлаждение опок осуществляется со скоростью 2 К в течение 1 мин. Заливку прокаленных литейных форм жидким металлом производят на установках для центробежного литья XI или установках Вакуум - металл . После охлаждения форм производятся вибивка и очистка отливок от формовочной смеси и отбел XII . Список литературы. 1. Ruegg W. Gipsformguss-ein bewahrtes Genaugiess-verfahren Maschinenban 1977 Bd. 6, 5 S. 9-15. 2. Сучков Д.И. Медь и ее сплавы М. Металлургия 1967 247с. 3. новые виды термопластичных материалов для объемного моделирования ювелирных изделий Фляте А.Д Захарчук Г.А Ежова Е.В. и др. Сб. тр. ВНИИювелирпром Л 1981 С.41-52. 4. Катуркин Н.А Кесарев О.В Клочков В.И. Пресс-формы для изготовления восковых моделей Сб. тр. ВНИИювелирпром Л 1976 вып. 11 С. 91-94. 5. Попилов Л.Я. Советы заводскому технологу Л. Лениздат 1975 263 с. 6. Моисеев А.Г. Унифицированные модельные составы Р-2 и Р-3 обзор М. НИИмаш С. III. -1966. 33 с. 7. Упрочнители модельных составов Гутов Л.А Захарчук Г.А Кесарев О.В. и др. Сб. тр. ВНИИювелирпром Л 1973 Вып. 4 С.47-56. 8. Орлов Н.Д Чурсин В.М. Фасонное литье из сплавов тяжелых цветных металлов Справочник литейщика М. Машиностроение 1971 256с. 9. Медведева О.А Плющ Г.В Хлебников Г.Г. Расчет литниково-питающей системы для центробежного литья ювелирных изделий Сб. тр. ВНИИювелирпром Л 1977 Вып.13 С.45-49. 10. Дудаль Е.Н Гутов Л.А Демченко Ю.К. Разработка и освоение динасо-гипсовых формовочных смесей ДГА при точном микролитье ювелирных изделий из сплавов золота и серебра Сб. тр. ВНИИювелирпром Л 1974 Вып. 5 С. 84-94. 11. Дудаль Е.Н. Разработка и исследование кремнеземисто-гипсовых смесей для точного литья цветных и благородных сплавов Автореф канд. Дис Л 1975. 12. Точное литье в гипсовые и керамические формы Кестнер О.Е Бараданьянц В.К Лапидовская Л.А Лотарева О.Б М. Машиностроение 1968. 290с. 13. Урвачев В.П Кочетков В.В Горина Н.Б. Ювелирное и художественное литье по выплавляемым моделям сплавов меди Челябинск Металлургия 1991 166с. 14. Гутов Л.А Никитин М.К Справочник по художественной обработке металлов СПб. Политехника,1994 435с. 15. конспект лекций.