Реферат «Литье по выплавляемым моделям в гипсовые формы» (стр. 2 )

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.

("5") 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.

("6") 5. Возможно на одном стояке закрепить большое количество маленьких деталей, что делает эффективным и высокопроизводительным процесс получения отливок.

Особенности литья и конструирования моделей

Качество 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 10мкм.

Недостатком пылевидного кварца является изменение объема при прокаливании опок, что приводит к изменению линейных размеров оболочек.

("7") 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

("8") 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.........

-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.

("9") 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...........................

Мощность, потребляемая от сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц, Вт, не более.............................

Расход воздуха из заводской магистрали давлением не менее 0,4 МПа, л/мин ........................................................................... 1,2

Рабочий объем бачка для воска, л........................................

Рабочее давление в бачке. Па......................................... (0,2...1,0)*105

Точность регулировки температуры, °С.................................. 2

Масса установки, кг, не более ................................................

Габаритные размеры, мм, не более.....................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:

("10") 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.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3