Художественное литье и литье ювелирных изделий по выплавляемым моделям

Общие сведения

Литье по выплавляемым моделям широко применяют в изготовлении художественных и ювелирных изделий. По сравнению с литьем в песчаные формы оно имеет ряд преимуществ: отливки характеризуются сравнительно гладкой и чистой поверхностью (/?_г40…10 мкм по ГОСТ 2789–73) без пригара, высокой точностью (3—8-й класс по ГОСТ 53 464–2009) размеров и масс, нс предусматривают припуски на механическую обработку. Отливки характеризуются очень сложной конфигурацией; масса отливок может быть от нескольких граммов до десятков килограммов, а минимальная толщина стенки — до 0,2 мм.

Модели отливок изготавливают в гипсовых, виксинтовых и резиновых пресс-формах. Литниковые системы — в металлических или гипсовых пресс-формах. Размеры внутренней полости пресс-формы учитывают усадку модельного состава, металла отливки и расширение оболочки при прокаливании. Для изготовления моделей применяют легкоплавкие массы на основе парафина, буроугольного воска и др.

В работе будет использоваться масса, состоящая из 50% парафина и 50% стеарина. Расплавление массы ведут на водяной бане или в сушильном шкафу.

Существует два способа заполнения пресс-форм: свободная заливка модельного состава и запрессовка его в пастообразном состоянии. При первом способе рабочая полость пресс-форм смазывают трансформаторным маслом или раствором касторового масла в спирте (1:1). Затем прессформы собирают и заливают из ковша модельным составом при температуре 60—70°С. Так поступают, если пресс-форма выполнена из гипса, металла или дерева. Через 3—10 минут пресс-форму раскрывают и извлекают из нее затвердевшую модель (литниковую систему).

При втором способе модельный состав в пастообразном состоянии запрессовывают в пресс-форму с помощью шприца. Через 2—3 минуты затвердевшую модель удаляют из пресс-формы.

Для заливки легкоплавким модельным составом резиновых или виксинтовых пресс-форм используют инжекционную установку. Пресс-форма тщательно смазывается смесью глицерина и воды (1:1). Давление запрессовки модельного состава в пресс-форме составляет 0,2—1,5 атм. при Т = 60−85°С. После запрессовки пресс-форма охлаждается в холодильнике.

После снятия заусенцев модели отливок собирают на литниковой системе в блоки и припаивают. Ножом, на1ретым до 150 °C, проплавляют нижний торец стояка и питатель модели, после чего их соединяют в месте пайки и выдерживают до полного затвердевания и упрочнения оплавленного слоя. Модели массивных отливок, требующие дополнительного питания металлом в процессе его затвердевания, монтируют в блоки с подводом металла сверху. Коллектор выполняет роль прибыли.

Модельные блоки устанавливают на резиновом основании. После этого модельный блок обезжиривают окунанием в спирт и сушат на воздухе. Если обезжиривание производят в мыльном растворе, то затем производят последующую промывку в холодной воде и сушку на воздухе.

Формовку в единой смеси производят на вибровакуумной установке. Модельный блок устанавливают на стол вибровакуумной установки и заливают огнеупорной формовочной смссыо, состоящей из 80% песка и 20% гипса, или 60% песка, 25% маршалита и 15% гипса, или 80% динаса, 8% маршалита и 12% гипса. Расчетное количество формовочной смеси и дистиллированной воды (0,32—0,42 л/кг смеси) перемешивается и вакуумируется при давлении 10 мм рт. сг. в течение 2—3 мин. для удаления воздуха. Провакуумированную формовочную смесь заливают в металлическую опоку (с отверстиями). После чего смесь затвердевает. Через 40—60 мин после окончания процесса формовки с опоки снимают резиновые уплотнители и подрезают формовочную смесь на торцах (воронке) литейной формы. После этого опоку оставляют для окончательной сушки на 2—3 суток.

Выплавление модельного состава из литейной формы производят в сушильном шкафу или с помощью пара при температуре 90—100°С в течение 1—3 часов.

Прокаливание литейных форм осуществляется в прокалочных печах по режиму: нагрев от 20 до 150 °C в течение 0,5 ч, выдержка при 750 °C — 3 часа. Охлаждение опок осуществляется со скоростью 2 °C в минуту до температуры кристаллизации заливаемого сплава.

Сплавы на железной, никелевой и медной основах, а также сплавы золота и серебра заливают в горячие формы. Сплавы на основе алюминия, олова, сурьмы — в холодные.

Заливка прокаленных форм осуществляется на центробежных установках, центрифугах или установках «вакуум — металл».

Залитые формы на железной, никелевой и медной основах охлаждают на воздухе до комнатной температуры в течение 30—40 мин. А формы, залитые золотом и серебром, охлаждают в воде. После охлаждения из форм извлекают блоки. Поверхность отливок очищают от формовочной массы выбивкой и выщелачиванием. Затем отливки отрезают от литниковой системы и отправляют на механические установки.

Очистка от формовочной массы отливок из золота и серебра проводится в (20—40)% водном растворе плавиковой кислоты или в растворе трилона Б с применением ультразвука.