Литье по выплавляемым моделям в домашних условиях

Литье по выплавляемым моделям — описание технологии, использование в домашних условиях

Не всегда возможно изготовить требуемую стальную деталь методом штамповки или при обработке на токарном станке. В особенности это касается тонкостенных заготовок сложной формы. В таком случае применяется литье по выплавляемым моделям. Описание технологии будет полезно не только для общего развития – она может быть адаптирована для работы в домашних условиях.

Общая схема

Принцип литья по моделям заключается в предварительном изготовлении формы, которая после определенной обработки заливается металлом. Но для начала необходимо определиться с основными этапами этого процесса.

Первое, что предшествует литью – изготовление формы. В заводских условиях для этого используют разъемные алюминиевые изложницы. Их конфигурация соответствует форме будущей заготовки, но имеет большие габариты. Обычно части изложницы изготавливают методом прессования алюминиевых заготовок.

Модель

В качестве материала изготовления первичной формы используют материал с низкой температурой плавления: парафин, стеарин, воск или этилцеллюлоза. При этом температура заливки не должна превышать 100°С. В твердом состоянии модельный состав обладает достаточной степенью пластичности, чтобы заполнить все пространство изложницы.

При сложной конфигурации изделия могут быть изготовлены несколько моделей, которые соединяются между собой путем незначительного нагрева торцевых частей.

Форма

Поверх модели наносят специальный состав на основе керамики. Для лучшей термической сопротивляемости она обсыпается мелкозернистым песком с добавлением циркония. В зависимости от габаритов изделия этот процесс может повторяться от 3 до 7 раз. Минимальная толщина керамической формы должна составлять 7 мм.

На этом этапе важно соблюдать следующие условия:

Равномерное распределение состава по всей поверхности модели. Отсутствие внутренних пустот. Они приведут к неправильной конфигурации изделия. Критическая температура, при которой форма не изменит своих габаритов, должна быть больше, чем температура расплавленного металла. Обычно это от 900 до 1200°С.

По окончании формирования необходимо сделать отверстия для удаления парафинового материала. Формы помещаются в печь, где под воздействием высоких температур происходит испарение парафина. В случае надобности проводится дополнительный дожег керамической формы.

Готовая отливка

Основной проблемой литья по выплавляемым моделям в домашних условиях является частое появление дефектов формы при заливке в нее расплавленного металла. Поэтому предварительно ее поверхность нагревается до температуры заполняемой массы. При этом термическая обработка должна быть сделана равномерно по всей поверхности керамической заготовки.

По истечении 4-6 часов можно удалить поверхностную керамическую оболочку. В промышленных условиях для этого используют вибрационную машину. Основательный этап – отсечение литника. В дальнейшем изделие может подвергаться обработке сжатым воздухом, пескоструйной шлифовке.

Области применения

Общее описание технологии не дает представление о практическом применении этой схемы. В настоящее время она используется в машиностроении и при изготовлении сложных конструкций. Учитывая высокую точность получаемых деталей и относительно низкую себестоимость их изготовления, литье по выплавляемым моделям активно применяется в следующих областях:

Машиностроение, судостроение и приборостроение. Применяется относительно недавно, так как при изготовлении были проблемы с качеством сформированной формы. Появление этилсиликата позволило добиться требуемых показателей термической устойчивости и вязкости. Ювелирная промышленность. Так как температура плавления золота, серебра и бронзы значительно ниже, чем у стали – требования к качеству керамических заготовок дают возможность делать литье в домашних условиях. Зубопротезирование.

Ярчайшими примерами применения метода воскового литься являются памятники Санкт-Петербурга – Петру Первому и «Укротитель коней», установленный на Аничковом мосту. Соблюдение технологии и применение соответствующих составов позволяет добиться изготовления деталей, ювелирных украшений, произведений искусства высокой точности.

Художественное литье бронзы по выплавляемым моделям

Процесс литья по выставляемым моделям.

Очень часто мои заказчики и покупатели спрашивают, «Как же все же делают фигурки из бронзы?» и постоянно приходится рассказывать процесс заново. Решил создать ..этакую шпаргалку 🙂 . мастер-классом вроде и не назовешь её. Описать решил максимально простым языком без специальной терминологии. Думаю так будет проще и понятнее не создаст дополнительных вопросов. Хочу еще сказать, что сам я не литейщик, я только создаю мастер-модели, снимаю с них формы, делаю восковки и их уже везу в литейную мастерскую. А потом готовые отливки довожу до ума. Обработка очень важная часть финального процесса.

Но во всех стадиях литья принимал не однократное участие и потому знаком со всеми стадиями процесса. Работа это не легкая и требует аккуратности и дотошности..мелочей нет. Схалтуришь на одном каком то этапе и работа всей команды будет загублена.

Литейное дело — одно из самых древних в мире ремесел, трудоемкая и сложная работа, требующая внимания и аккуратности на каждом этапе подготовки и литья. От Мастер-модели до финальной отливки в бронзе. Но результат стоит затраченных усилий. Литые изделия отличаются изысканным внешним видом. С годами на поверхности изделий из бронзы, латуни покрывается оксидной пленкой — это придаёт внешнему виду изделий антикварный вид. С годами изделия из бронзы как благородное вино растут в цене покрываясь налетом старины.
Довольно высокая цена на изделия выполненных методом художественного литья по выставляемым моделям, обусловлена большим количеством операций выполненными вручную, а так же дорогостоящими расходными материалами (ювелирный воск, формомасса, сплавы, а так же расходники для последующей обработки готовых изделий).
Коротко процесс создания бронзовой фигурки можно описать по операциям.
1. Изготовление мастер-модели для литья. Модель может быть из разных материалов: пластилин, воск, дерево, пластики, металл, гипс и т.д.

Несколько примеров моих мастер-моделей изготовленных из разных пластиков:

будущие шахматные фигурки:

фигурка сноубордист «Карвер»

Мы в своем технологическом процессе чаще создаем мастер-модели из полимерных скульптурных пластиков. Скульптор-миниатюрист создает модель вручную. Сложные модели иногда приходится делать разборными и многосоставными. На модель крепят литниковую систему продумывая как будет течь металл и как затем удалить литники без ущерба для будущей фигурки.

2. С мастер-модели снимается силиконовая (резиновая) форма из специальной резины. Изготавливается так называемая матрица, по которой затем будет получена восковая копия модели (восковка). С литниками для последующего литья.

Форму разрезают особым способом, что бы можно было получить качественную восковку.

3. После изготовление резиновой формы в неё под давлением впрыскивается горячий воск. Затем, когда воск остыл матрицу разбирают и достают восковую копию модели. Её нужно проверить на наличие дефектов., обработать снять восковый облой, если он есть, просмотреть(просветить восковки) нет ли пузырьков в восковке иначе на отливке из металла будут полости и раковины. Если нужно восковка затем проходит стадию полировки. В час в среднем с одной резиновой формы можно получить 4-5 восковок в зависимости от размера и сложности.

Восковки с литниковой системой:


4. Восковки готовы теперь предстоит спаять елку из наших восковых фигурок. Примерно под углом 45 градусов фигурки одна за другой крепятся к основному более толстому литнику. Постепенно обрастя фигурками вырастает нечто напоминающее ёлку.
5. Затем подготовленная ёлка ставится в резиновую опору и помещается в металлическую опоку. Сверху заливается формомассой (специальный гипсовый состав), Опока ставится под вакуум для удаления пузырьков из формомассы. Если этого не сделать фигурка вся будет покрыта мелкими бусинками металла. Формомасса затвердела.
6. Следующий этап вытапливаем восковые модели и затем постепенно прокаливаем получившиеся керамические формы в специальных прокалочных печах до нужной температуры. Формы должны выдерживать температуру расплавленных сплавов около 1300 градусов.
Около суток формы доводятся до нужной температуры, плавно поднимаясь до нужной температуры и затем так же плавно остывают.
7. Затем в подготовленные формы, выстоявшиеся и доведенные до требуемой температуры заливается расплавленный сплав и ставится под вакуум. Так как форма гигроскопична, металл притягивается к стенкам формы. За счет чего получается качественная поверхность отливки. Процесс подготовки форм и литья беспрерывно продолжается несколько дней. Тираж нельзя прервать и остановить всю тепловую цепочку процесса. Для этого литейщикам приходится работать в несколько смен, для контроля всего цикла литья.
8. После заливки форм их охлаждают и разрушают.
Отлитые ёлочки с фигурками разрезают специальными кусачками срезая фигурки с центрального литника.
Затем наступает очередь непосредственной обработки будущих фигурок. Фигурки размывают и очищают от остатков застывшей формомассы. Затем могут быть подвергнуты к отмачиванию в специальных растворах для удаления накала на фигурках.
9. Затем наступает очередь механической обработке. С фигурок удаляю литники, стачивая их бормашинами и полируют места крепления литников к фигурке. Далее фигурки обрабатывают мягкими латунными щетками на станках, снимая остатки окалины, полируют со специальными пастами муслиновыми кругами (тряпочные круги различной плотности с пропитками) После полировки фигурки она может проходить процесс ускоренного старения (чернения) для придания металлу антикварного вида. После обработки кислотами и специальными составами фигурки опять подвергают полировке мягкими муслиновыми кругами и растирают тканью выравнивая общий тон фигурки

Вот собственно финал нашей работы, долгожданные фигурки из металла 🙂

Кладоискатели, слева без чернения только полировка с карцеванием..справа чернение и дополнительная полировка.

Шахматная фигурка, Королева бордеров. Бронза, гальваническое покрытие меднение

Литье по выплавляемым моделям — технология

Издавна литьё по выплавляемым моделям пользовалось популярностью. С помощью данной технологии выливались пушки, колокола, античные скульптуры. Технологии сегодняшнего дня значительно усовершенствовались. Они дают возможность сделать детали, которые отличаются сложными конструкциями, малым весом, не требуют механической доработки.

Технология

Этот метод используется для производства изделий из разных сплавов. Обеспечивается показатель качества до ±0,005 мм на каждые 25 мм поверхности. Указанная точность позволяет изготавливать изделия, которые не требуют дополнительной обработки. Залог успешности технологического процесса в том, что модель производится из быстро плавящегося вещества. Используется парафин, воск, канифоль либо их смесь.

Технологический процесс состоит из действий:

1. Производство модели:
   • под модель берётся специальная форма из гипса, пластмассы, стали либо чугуна;
   • в нее заливается вещество образующее модель;
   • необходимо дождаться его полного застывания;
   • после этого специальная форма открывается, восковая модель вынимается и помещается в емкость под прохладную воду.
2. Сборка моделей в блоки:
   • для производства качественного изделия модели собираются в простые и сложные блоки, в каждый из них может войти от 2 до 100 штук;
   • для увеличения прочности в блочную конструкцию устанавливают алюминиевые стойки;
   • их покрывают слоем модельного вещества до 25 мм;
   • блочные конструкции объединяются в литниковую систему.
3. Нанесение на модель огнестойкой оболочки:
   • блок собранный из нескольких моделей помещается в емкость, где находится суспензия из керамики (кварцевая пыль, мелкие фракции шамота) и связывающего компонента (этилово силикатного раствора);
   • на протяжении суток он сушится в естественной среде, это время можно сократить до 40 минут под воздействием аммиака;
   • таким образом, на указанный блок поочередно наносится 46 слоёв огнезащитной оболочки, с тщательной просушкой каждого из них;
   • завершенная модель в огнезащитной оболочке помещается в нагретую воду 90°С;
   • за несколько минут модельное вещество растает и всплывет на поверхность воды, где оно собирается для следующего применения.
4. Подготовление формы к заливке:
   • пустая оболочка промывается в воде и сушится в шкафу на протяжении 2 часов при 200°С;
   • сухая оболочка выставляется вертикально в жаростойкую опоку и по краям уплотняется кварцевым песком, помещается в печь на 2 часа при 950°С;
   • в печи испаряется оставшаяся влага, остатки модельного состава выгорают, оболочка спекается с огнеупорным материалом, повышая прочность;
   • расплавленный металл заливается в прокаленную горячую форму.
5. Охлаждение отливки:
   • после того, как отливка остыла — оболочка разрушается;
   • изделие очищается от ее остатков, для чего поддается химической очистке;
   • далее изделие промывается водой и подвергается окончательной сушке.

В итоге, оно подлежит для проведения термической обработки и снятия контрольных мерок. Таким образом изготавливаются отливки необходимого размера и конфигурации.

Литниково-питающая система при литье по выплавляемым моделям

Ее особенности заключаются в следующем:

1. Этот метод продолжительное время используется в литейном производстве, дает возможность делать сложные конструкции, упрощает процесс производства. Система состоит из:

• воронки для литья;
• опоры;
• питателей и зумпфа.

При заливке — струя делится в зумпфе, что уменьшает температурное воздействие. Это положительно влияет на качество отливки. Она применяется в машиностроении и других отраслях промышленности.

2. Могут проявиться следующие недостатки:

• гидродинамический удар способен создать трещины в керамической форме;
• увеличение струи литья может разрушить оболочку;
• завихрения струи могут спровоцировать отслоение элементов и их попадание в структуру готового изделия.

Для предотвращения этого разработано техническое решение по разделу струи горячего металла, что оберегает общую конструкции от преждевременного разрушения.

3. Правильное соотношение между преимуществами и недостатками такой конструкции при осуществлении литья понизит негативное воздействие на 40%. Для этого необходимо сделать следующее:

• модель производится из обычных материалов; на форму наносится определенное количество слоев, защищающих ее от температурного воздействия;
• каждый слой после нанесения должен высохнуть на 100%;
• в период заливки расплавленного металла плавно увеличивается струя.

Это все приводит к увеличению прочности оболочки и понижению воздействия на нее. Простое решение при литье по выплавляемым моделям приводит к использованию системы в промышленных масштабах. Что значительно удешевляет стоимость готовой продукции.

Изготовление выплавляемых моделей

Для этого применяются легкоплавкие составы, которые состоят из парафина, церезина, воска и других компонентов. Эти составы должны иметь свойства:

• температура плавки 60–81,6 °С;
• стабильная линейная усадка и расширение должны свестись к минимуму;
• хорошая текучесть материала;
• хорошая прочность и твердость в застывшем состоянии;
• не прилипать к поверхности, минимальное образование золы;
• не вступать в химические реакции с огнеупорными материалами пресс-формы; отсутствие вредных паров во время нагревания;
• многократное применение;
• малая стоимость комплектующих материалов.

Сущность заключается в том, что модельный материал должен собой заполнить все элементы формы и не допустить ее повреждения. А впоследствии, не нанеся ущерба вытечь из формы, освободив место для металлической заливки.

Операции получения отливки

Существуют особенности литья по выплавляемым моделям при производстве подобных изделий. К ним относятся:

• Расплавленный металл заливается равномерно и постепенно. Это даёт возможность сделать выплавляемые детали с гладким и точным покрытием, которое не будет нуждаться в механической доработке.
• Литьё должно иметь необходимую температуру, для каждого материала она разная.
• Время заливки расплавленного состава будет зависеть от сложности будущей конструкции. Важно это делать постепенно, однако не затягивать процесс слишком долго.
• Чтобы выплавить качественное изделие необходимо осознавать, что тонкие детали кристаллизуются и остывают быстрее чем массивные элементы.
• Чтобы литьё остывало равномерно, форму оснащают специальным теплообменником в виде элементов с повышенной проводимостью тепла. Это может быть чугун либо графит.
• При охлаждении литьё передает свою температуру на форму неравномерно, на ее внутренней стороне температура не отличается от остывающей заготовки.
• Выбивка выплавляемой продукции производится после окончания процесса кристаллизации и полного остывания. Спешка может негативно сказаться на качестве изделия.

Благодаря выплавляемым моделям есть возможность сделать своими силами деталь любой сложности. Это дает возможность усовершенствовать производство необходимых предметов.

Плюсы и минусы процесса

Литьё по выплавляемым моделям имеет свои преимущества:

• отсутствие разъема в форме приводит к повышению точности литья;
• простота действий и дешевизна рабочего процесса;
• возможность сделать огромное разнообразие форм для отливки;
• широкий диапазон размеров и массы отливок;
• дает возможность получить сложные конструкции из любых сплавов;
• высокая точность изделия и чистота поверхностного слоя может исключить необходимость последующей механической обработки;
• оболочка легко разрушается;
• отливки хорошо очищаются от ее остатков.

Присутствуют и недостатки:

• требует осторожности в ходе проведения технологического процесса литья;
• длительность рабочего процесса подготовки формы;
• данное производство является рентабельным только при его массовом применении;
• необходимость проветривания в помещении;
• следует строго придерживаться технике безопасности;
• работа с расплавленным металлом требует особого внимания.

Как видим, литьё по выплавляемым моделям обладает достаточным количеством преимуществ, по этой причине оно широко применяется в различных отраслях машиностроения.

Цеха для литья по выплавляемым моделям находятся во многих самодостаточных заводах. Это позволяет делать качественные детали с большой точностью в короткие сроки, экономя денежные средства.

Литье серебра

Благородный металл серебро является одним из древнейших металлов, освоенных человечеством. Нахождение в природе в самородном виде, а также невысокая температура плавления- 962 °C дало нашим далеким предкам возможность использовать этот металл в IV -III тысячелетии до н.э.

Серебро — мягкий, пластичный металл, отлично подходящий для производства украшений, ритуальных предметов, зеркал и для чеканки монет.

Серебро обладает наилучшей среди металлов электропроводностью и применяется в наиболее ответственных электроприборах и компонентах. Отличная теплопроводность дает возможность применения и в теплотехнике.

Благородный металл в 19-20 веке широко использовался в фотографии.

Издавна было замечено еще одно важное свойство — бактерицидность. Сосуды и фильтры из серебра применяются для обеззараживания воды. В христианстве и некоторых других религиях в серебряных сосудах приготовляется т.н. «святая вода», помогающая при соответствующей молитве от всех недугов.

Технология литья серебра

Литье серебра в заводских условиях осуществляется с применением индустриальных технологий, требующих дорогостоящего оборудования, значительных энергозатрат и использования редких и опасных компонентов. Традиционные технологии, проверенные тысячелетиями больше подходят для литья серебра на дому или в мастерской.

Наиболее распространенные из них — это литье по выплавляемым моделям. Популярно также применение специального воска для моделирования в качестве материала модели. В качестве материала для создания формы используется гипс или глиняно-песчаные смеси.

Слитки серебра для литья

Серебро для литья можно приобрести в сбербанке или в ювелирном магазине в виде слитков. В этом случае состав его точно известен и выбит в качестве пробы. Если вы решили использовать бабушкины ложки или лом изделий из серебра — будьте готовы к тому, что придется провести операцию по очистке лома от примесей. Например, от примесей неблагородных металлов, таких, как свинец, медь и других, серебро очищается путем переплавки в тигле с добавлением селитры, буры и соды. Селитра связывает неблагородные металлы, окисляя их. Сода и бура переводят эти окислы в раствор, образуя жидкий шлак. Серебро остается на дне тигля в виде слитка.

Литье по выплавляемым моделям. Эта технология литья из серебра наиболее доступна для освоения начинающими мастерами. Модель изготавливается из материала, температура плавления которого ниже, чем у заливаемого расплава. Вокруг модели заливается или формуется форма из гипса или песчано-глиняной смеси.

Литье по выплавляемым моделям

Наиболее распространенными материалами для выплавляемых моделей являются воск и парафин. Когда расплав заливается в форму, материал модели плавится и вытесняется из формы через специально предусмотренное отверстие. Место модели постепенно занимает серебро. Есть вари ант этого метода, при котором восковая модель выжигается путем нагрева формы до высокой температуры, а серебро для литья заливают в уже пустую форму.

Инструменты для формовки и приспособления для литья по моделям

Для литья изделий из благородного металла в домашних условиях потребуются

• Тигель для расплавления или очистки металла.
• Муфельная печь или газовая горелка.
• Стальные щипцы.
• Огнеупорная подставка.
• Весы
• Воск для моделирования. Свечной воск не подойдет.
• Формовочные смеси
• Емкость для разведения смеси
• Скальпель, ножи и надфили для обработки модели и для доводки готового изделия.
• Форма для литья
• Молоток для разбивания опоки.
• Защитные рукавицы, очки и фартук.
• Огнетушитель.
• Дремель (мини — бормашина)
• Тиски, Ригели и оправки

На изготовлении формы для литья серебра стоит остановиться чуть подробнее. Сначала из воска путем лепки и вырезания скальпелем мелких деталей создается модель будущего изделия, полностью повторяющая его форму, но имеющая тонкий выступ в виде круглого прутка.

Модель из воска для литья из серебра

Это литник, по которому расплавленный металл попадет в форму. Далее в опоку помещается модель и заливается формовочная смесь.

Если используется сухая формовочная смесь, то для формовки применяется метод виброуплотнения. Далее воск модели выжигается, и форма готова к заливке расплава.

Литье по моделям в земляные формы

Литье в так называемые земляные формы — старейший метод, проверенный тысячелетиями. Формовочные смеси на самом деле состоят не из чернозема, а представляют собой смесь тонкозернистого кварцевого песка и пластичной глины в определенных пропорциях. Для отливки мелких изделий с тонким рельефом и большим количеством деталей применяют смеси, содержащие 12-15% глины, для крупных отливок — до 25%. Газы, образующиеся при литье, должны свободно выходить через стенки формы.

Литье серебра по моделям в земляные формы

Модель для литья в земляные формы делается абсолютно точно повторяющей оригинал, но чуть больше по размеру. Это припуск на усадку и последующую обработку изделия. Модели традиционно делали из дерева, воска и гипса. Сегодня все большую популярность приобретают модели из пластмасс. Пластик хорошо держит форму и легко обрабатывается.

Технология литья по выплавляемым моделям

Оборудование для литья серебра по выплавляемым моделям относительно несложно и доступно для использования на дому. Суть метода заключается в том, что модель, изготовленная из легкоплавкого материала, при контакте с заливаемым жидким металлом плавится и вытесняется из формы по специально предусмотренным отверстиям. Металл занимает пустоту, образовавшуюся на месте модели и точно повторяет ее пространственную форму.

Заливать металл необходимо тонкой струйкой, чтобы дать возможность материалу выплавляемой модели покинуть форму, во избежание образования брызг расплавленного металла.

Литье из серебра в домашних условиях

Важно! Литье серебра своими руками — сложный и пожароопасный процесс. В вашей мастерской должны иметься огнеупорными подставками и огнетушителями, предназначенными для тушения электрооборудования под напряжением. Обязательно пользуйтесь огнеупорными перчатками, фартуком и очками.

Для литья серебра в домашних условиях начинающие мастера обычно выбирают следующие технологии

• моделирование из воска
• литье в земляные формы
• нагрев тигля газовой горелкой.

Разумеется, если у вас есть муфельная печь с регулировкой и поддержанием заданной температуры, вибростол и центрифуга — ваши отливки станут только лучше.

Литье серебра в домашних условиях — сложный, но вполне осуществимый при должной подготовке и настойчивости процесс. Успехов вам в освоении этого раздела металлургии!

Вакуумное литьё по выплавляемым восковым моделям.

Дорогие друзья, сегодняшние и будущие клиенты нашей компании и просто случайные посетители нашего сайта! Мы продолжаем публикацию серии статей о литье – одной из основных, важнейших и интереснейших технологий, применяющихся для создания самых разнообразных изделий уже много веков и по сей день.

ВАКУУМНОЕ ЛИТЬЁ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ ВОСКОВЫМ МОДЕЛЯМ.

Существует большое количество способов литья, применяемых в современной ювелирной промышленности:

— литьё в землю (в т.ч. при помощи различной оснастки)

— литьё в одноразовые опоки

— центробежные виды литья

— и, наконец, вакуумные виды литья.

Именно его мы и будем рассматривать подробно, так как на сегодняшний день, как мы уже выяснили, это и есть самый широко применяемый способ литья для изготовления ювелирной и сувенирной продукции.

Итак, вакуумное литьё по выплавляемым восковым моделям.

И начинается в нём всё с качественной восковой модели или, как принято её называть среди ювелиров, — восковки. Конечно, качественную восковку невозможно получить без качественно изготовленной пресс-формы, которая, в свою очередь, должна быть снята с качественно разработанной и обработанной мастер-модели. Однако, мастер-модели и пресс-формы – это тема отдельная, которая в рамках этой статьи рассматриваться не будет, в силу того, что тема литья и так очень обширная и мы, не перегружая эту статью, прибережём её для отдельной публикации.

Как же изготавливаются «восковки»?

— при помощи пресс-формы и инжекторного бачка

— вырезаются вручную или на фрезерных ЧПУ-станках из скульптурного воска

— при помощи иных способов (обливные, инжектированные в металлические формы, изготовленные вручную нестандартными технологиями)

— печатаются из выжигаемых полимеров на 3D-принтерах

При первом способе (а это основной способ для серийного производства), воск в пресс-форму попадает при помощи инжекции (впрыска, подачи под давлением) из заливного клапана инжекторного бачка. Эти бачки, в свою очередь, возможно разделить на несколько типов:

— с ручным насосом

— с подключением к компрессору

— вакуумные (с подключением к воздушному и вакуумному компрессорам)

Принципиальная разница существует между вакуумными и не вакуумными бачками, так как первые, непосредственно перед инжекцией воска в пресс-форму, откачивают из неё воздух. В то время, как из вторых воздух выдавливается как раз в процессе впрыска воска через специальные технологические резы – выпоры. Отсюда же вытекает и разница в употреблении различным образом изготовленных пресс-форм – для вакуумного бачка пресс-форма изготавливается отличным образом от пресс-форм, предназначенных для работы с обычными, не вакуумными инжекторными бачками.

Как бы то ни было, любая пресс-форма делается разъёмной, чтобы после того, как инжектированный в неё воск застыл, была возможность извлечь его для последующего использования, а саму пресс-форму приготовить к дальнейшим повторяющимся операциям.

Какие требования предъявляют к изготавливаемым при помощи пресс-форм восковкам?

1. Не должно присутствовать непоправимых деформаций

2. Не допускается наличия заметных швов и смещений

3. Не допускается наличие пузырьков воздуха или любых других включений, в том числе внутри восковой модели(контроль на просвет)

4. Вся геометрия очертаний восковой модели должна полностью повторять мастер-модель, с которой снята пресс-форма

5. Качество поверхностей восковки должно в разумной степени повторять качество поверхностей мастер-модели, с которой снята пресс-форма

После того, как восковая модель готова и её качество проверено, она размещается (путём припаивания) в специальном восковом блоке, часто называемом, в силу внешней похожести, «восковым деревом» или «ёлкой». Существует несколько техник сборки ёлок, однако имеются несколько основных принципов, применяемых в этом процессе:

— сверху ёлки припаиваются более мелкие и лёгкие детали, а внизу – более крупные

— детали на ёлке помещаются под углом менее 90 градусов по отношению к основному литнику(называется иногда стояком)

— восковки, размещаемые на ёлке не должны касаться друг друга и основного литника

— восковки припаиваются на ёлку таким образом, чтобы места их присоединения к литнику были максимально гладкими и не имели непропаев или любых зазоров.

После сборки ёлки попадают на участок формовки, где их размещают на специальных резиновых подставках – «башмаках» или «подошвах» и помещают в опоки – специальные металлические цилиндры, что позволяет в дальнейшем залить их формовочной массой.

Устройства, при помощи которых происходит процесс смешивания формовочной смеси и розлив её в подготовленные опоки, называют вакуумными миксерами, так как в современных условиях весь этот процесс происходит полностью в вакууме. После заливки формовочной массой, опоки с ёлками внутри оставляют в покое на несколько часов для качественного застывания гипса и предварительного высыхания.

Если на производстве применяется паровая вытопка воска, то после формовки и отстаивания, опоки помещают в неё. В ней из опок выплавляется большая часть содержащегося воска. После прохождения этой обработки опокам снова необходимо отстояться. И , после всех описанных процедур, опоки могут наконец оказаться в муфельной печи.

Для ювелирного и сувенирного производства используется довольно большая номенклатура формовочных смесей, основой которых в любом случае является кристобалит – довольно редко встречающийся в природе минерал, высокотемпературная полиморфная модификация кварца, при нагреве меняющий свою структуру. Кроме него в формовочных смесях присутствует гипс, а также большое количество различных присадок выполняющих адаптивные функции. Выбор подходящей формомассы для литья – один из важнейших элементов процесса получения качественных отливок.

Ювелирные муфельные печи устроены таким образом, чтобы обеспечить совокупность осуществления необходимых процессов при прохождении прокалочного цикла опок. Нагревательные элементы(обыкновенно спирального типа) в них расположены как в стенках, так и в дверце (существуют редкие конструкции с нагревателями в полу или потолке печи), обязательно наличие программатора, в паре с термопарой, позволяющего управлять нагревом, а также шиберного отверстия, необходимого для отвода образующихся при выжиге воска испарений. Существуют очень разные конструкции печей, например, позволяющие штатно размещать внутри себя опоки в несколько этажей, цилиндрической формы и оборудованные ротационным механизмом, с различными системами слива воска или принудительного оттока воздуха и т.д. Все эти усовершенствования позволяют, как правило, положительно повлиять на результат прокалки, однако в минимальной комплектации, наличие многостороннего нагрева, термопары с контроллером и шиберного отверстия является нормой, а остальное относится к разряду желаемого.

Прокалочный цикл в печах программируется таким образом, чтобы добиться наилучшим образом сочетания двух факторов – удаления из опоки всех остатков воска и хорошей полимеризации формовочной смеси. График прокалки опок в печи напоминает по виду лестницу: набор температуры, выдержка на заданной «полке», снова набор, снова выдержка формовочной смеси, то есть удаления из неё излишков влаги. Дальнейшие «полки» ступенчатым образом выводят печь на максимальную температуру программы – чаще всего 740 градусов Цельсия, в процессе чего формомасса полимеризуется и приобретает необходимые для заливки в неё в вакууме металла свойства.. Затем, после прохождения всего прокалочного цикла, температура опускается до заданной для заливки металла. Весь стандартный прокалочный цикл продолжается обычно не менее 12 часов, с момента постановки опок в печь, а часто значительно дольше.

После прохождения прокалочного цикла, опоки готовы к розливу в них металла. В современных литьевых цехах и мастерских этот процесс, как правило, происходит при помощи литьевых машин. Конструкции этих машин весьма разнообразны, условно могут быть разделены по способу плавки металла и по способу залива, по наличию/отсутствию и составу инертной среды, степени автоматизации процесса.

По способу плавки различают машины со спиральными нагревателями и индукционным нагревательным элементом; по способу розлива: донный розлив, «перевёртыши», розлив через край; по инертной среде — одно и двухгазовые машины и машины без инертной среды; по автоматизации процесса — ручного розлива, полуавтоматические и автоматические.

Розлив металла производится под воздействием глубокого вакуума на опоку, при температуре немного превышающей его температуру плавления, по возможности, или в вакууме, или в инертной среде, для предотвращения контакта расплава с кислородом воздуха.

После розлива металла в опоки, они охлаждаются в естественных условиях, затем помещаются в размывочные ванны, после чего, извлечённые описанным образом из опок литьевые полуфабрикаты в виде «ёлок», обрабатываются в водоструйной кабине с целью удаления с них остатков формовочной массы. При необходимости отбеливаются в водных растворах кислот. Очищенные отлитые ёлки могут быть подвергнуты, кроме того, очистке в УЗВ, обработке паром при помощи парогенератора и, иногда, галтованию в магнитной галтовочной машине. После очистки «ёлки» сушат (чаще всего или в специальной камере, или при помощи промышленного фена). Затем производят процесс «раскусывания», т.е. срезают отлитые детали с «ёлки», состригают с деталей избыточной длины литники и получившуюся продукцию сдают на склад, где она сортируется, приходуется и производится отбраковка деталей, не прошедших ОТК. Полученные таким образом литьевые полуфабрикаты могут быть переданы в ювелирный цех для дальнейшей обработки.

Автор статьи: Иван Геннадьевич Скворцов.

Основатель и генеральный директор производственной компании 3D Avtozavod.