Опока для литья своими руками

Литье в домашних условиях. Литейная форма. Как сделать форму для литья

Литейная мастерская дома

Как-то мне довелось наблюдать за работой мастера литейщика. Простота, с которой из металла получались детали самой замысловатой формы, произвела на меня впечатление. А в дальнейшем я пришел к убеждению, что освоить хотя бы простейшие приемы литья необходимо каждому для исполнения фантазий, неизбежно возникающих, например, при оборудовании катера.

Теперь я уже могу делиться опытом. Конечно, речь идет лишь о том, чтобы в домашних условиях более или менее свободно распоряжаться самым доступным, удобным и легким материалом — алюминием, а говоря правильнее, его сплавами, в первую очередь литейными (типа силуминов). Как бы то ни было, теперь я не выбрасываю ни одной пробки от пивных бутылок, на улице не могу пройти мимо обрывков алюминиевой проволоки или обрезков листа. Из всего этого можно, в конце концов, получить великолепные утки, кнехты, уключины, киповые планки, различные петли и оковки, кронштейны, брештуки и т. д. и т. п. вплоть до гребных винтов. А литье мормышек будет и вовсе ерундовым делом!

Оборудование литейной мастерской в домашних условиях

Оборудование домашней литейной мастерской изготовить очень просто. Во-первых, нужен ящик для хранения формовочной земли. Я держу землю в сарае в дощатом переносном ящике 320х380х540 с крышкой. Существуют различные рецепты формовочных смесей (песок, глина и те или иные добавки), но для получения из алюминия деталей небольших размеров вполне можно пользоваться самым обычным кремнеземом — мягкой землей темно-коричневого цвета, бархатистой наощупь. В такой земле на берегах устраивают гнезда стрижи. Конечно, земля должна быть тщательно просеяна, очищена от посторонних примесей, особенно — от корешков растений.

Первым дополнением к ящику должны быть сито и коротенькая деревянная лопатка для укладки земли в опоку. Далее необходимо обзавестись «хирургическим набором» — пинцетами, скальпелями, различными крючками.

Многое делается из проволоки и полосок металла уже в процессе работы. Наиболее трудоемкий в изготовлении инструмент — мастерок; он должен быть обязательно из хорошей стали с гладко отшлифованной поверхностью (я использовал пружину от старого патефона). Насадить на ручку кусочек прямой стальной проволоки нетрудно — получится шило («вентиляционная игла») для накалывания газовыходных отверстий. И уж совсем просто вырезать из дерева трамбовочку для уплотнения земли. Понадобятся еще кисточка и щетка, но и это — не проблема.

Литейная форма. Как сделать форму для литья

Литейная форма состоит из двух частей. Соответственно формовка ведется в двух рамах — опоках, представляющих собой две неравные по высоте части ящика без дна и без верха, уложенные на прочный щит — подставку. Естественно, размеры опок зависят от размеров формуемой детали; в общем случае длина и ширина опоки L и В должны быть вдвое больше длины я ширины детали.

Из толстых нестроганых досок изготовляем жесткий ящик из четырех стенок высотой, равной размеру Н. Перевернув ящик, в любых двух противоположных стенках высверливаем два строго вертикальных отверстия Ø10 на глубину не менее 1,5h₁ под фиксирующие стержни-коксы.

Теперь можно произвести разметку линии разъема (А—А на эскизе) и продольной пилой разрезать ящик на две части — нижнюю опоку высотой h₁ и верхнюю опоку высотой h₂. Чтобы в дальнейшем собирать опоки точно так, как они были сделаны, на одной стенке нужно на обеих опоках поставить метки. Точная фиксация положения опок друг относительно друга достигается тем, что в стенки нижней вставляются (на клею) выступающие вверх деревянные стержни-коксы, которые при сборке входят в ранее просверленные гнезда в стенках верхней опоки.

Собственно конечная цель формовки состоит в том, чтобы в формовочной земле получилась полость, которая соответствовала бы размерам и форме отливаемой детали. Чтобы обеспечить такое соответствие, приходится или добывать готовую деталь-образец или делать ее точную копию в натуральную величину (плюс небольшой припуск на усадку металла) — модель. В моей практике чаще всего модели приходилось делать из пенопласта с обязательной шпаклевкой и окраской или мягких пород дерева; ясно, что с легко поддающимся обработке материалом дело иметь приятнее!

В общем случае отпечаток — углубление на половину высоты модели делается в нижней форме, а на другую половину — в верхней; после переворачивания верхней половины и укладки ее на нижнюю и образуется полость, пригодная для заливки. Рассмотрим подробнее такой вариант формовки.

На щит-подставку укладываем нижнюю опоку и засыпаем слой слегка увлажненной формовочной земли. Утрамбовав его, засыпаем второй слой вровень с верхними краями опоки и затем посередине ее вдавливаем в землю модель на половину высоты ее сечения. Вначале трамбовкой аккуратно, чтобы не задеть модель, уплотняем землю по всей площади и особенно вокруг модели, а затем мастерком заглаживаем (железним) поверхностный слой. В удобном месте ставим вертикально литник — деревянный конус, создающий в дальнейшем воронкообразную полость для заливки металла и создания в форме некоторого давления.

Берем толченый древесный уголь и посыпаем всю поверхность земли через сито; излишки сдуваем (наиболее грязный и потому опасный момент работы — могут быть недовольны домашние!). Надеваем на коксы соответственно меткам верхнюю опоку и начинаем засыпать ее землей. Для получения высококачественной отливки с гладкими стенками первый слон земли пропускаем через сито и уплотняем особо тщательно. Забиваем опоку землей, последовательно засыпая и утрамбовывая слой за слоем, железним поверхностный слой мастерком.

Зная, как внутри литейной формы расположена модель, в нескольких местах прокалываем газоотводные отверстия через всю толщу земли; при этом должно чувствоваться соприкосновение конца иглы с моделью. Если этого не сделать, воздух не даст металлу заполнить форму, отливка не состоится. Кстати сказать, так у меня сначала и получалось. Я, очевидно, не заметил, когда молчаливый мастер, дававший мне первые уроки литейного дела, прокалывал эти отверстия, и не сделал их. Долго пришлось ломать голову, но зато когда сообразил — был очень доволен, и все пошло на лад.

Вынимаем вверх литник и обрабатываем образовавшееся конусное отверстие, расчищая его от обвалившихся комков земли. Наступает один из самых ответственных моментов. Необходимо осторожно поднять, сняв с коксов, верхнюю опоку и поставить ее на ребро где-нибудь в стороне. Прорезаем скальпелем и утрамбовываем узкий канал — проход для металла от литника к заполняемой полости. Осторожно извлекаем модель из земли, тщательно сдувая осыпавшуюся землю с формы.

Одна из сложностей дела и состоит в том, чтобы модель свободно выходила из земли, оставляя четкий и чистый оттиск без существенного обваливания кромок земляной формы. Иногда, особенно если модель используется многократно, приходится специально видоизменять ее форму, добиваясь получения чистого оттиска с неповрежденными кромками. По этому поводу в книге И. С. Денисова «Сборка литейных форм» написано: «Чтобы облегчить извлечение модели из формы вертикальные стенки делаются с некоторым уклоном, называемым формовочным. Величина формовочного уклона зависит от высоты вертикальных стенок, материала модели, способа формовки и др. (см. ГОСТ 3212-57). Для деревянных моделей величина уклона лежит в пределах от 0°15′ до 3°, для металлических — от 0°5′ до 1°30’».

Пожалуй, уместно подчеркнуть, что рассматриваемая схема формовки далеко не единственная. Можно, например, сделать модель лишь на половину высоты детали, симметричной относительно плоскости разъема. Такая половина укладывается на ройный с гладкой поверхностью щит (подмодельная доска), затем на щит строго по разметке по очереди ставятся и набиваются обе опоки.

Если в детали должно быть отверстие, высверливать которое в отливке по каким-либо причинам неудобно, можно получить его при литье — уложив при сборке формы так называемый стержень. В простейшем случае стержень представляет собой отдельно отформованный из жирной глинопесчаной смеси цилиндр, внешний диаметр которого соответствует диаметру отверстия в готовой детали. Ясно, что, видоизменяя форму стержня, можно получить сквозную полость и любого другого вида.

Вернемся теперь к той стадии работ, на которой мы остановились, — разборке формы. Когда я впервые разделил опоки и вынул модель, меня просто поразило свойство земли копировать буквально все имеющиеся на модели штрихи. Если на шлифованной поверхности модели сделать гравировку или поставить знак фирмы, все будет точно запечатлено на алюминиевой отливке!

Теперь обе части формы оставляем для полной просушки земли и особенно — поверхностного слоя (иначе произойдет вскипание металла). Не забудьте прикрыть готовые формы, чтобы по ним не прогулялся кот или ими не заинтересовались дети.

Процесс литья

Когда земля просохла, еще раз осматриваем обе рабочие поверхности и собираем форму окончательно. Главное, чтобы при этом комочки земли не попали в литейную полость — собственно форму или в каналы, подводящие металл. Важно еще, чтобы по плоскости разъема формы не мог прорваться газ и жидкий металл. Однажды я поторопился и из-за небрежности допустил образование свища, т. е. полости-щели. Вылил металл в форму, а он у меня через этот свищ — за борт опоки. Собрать разлившийся металл никак не могу, а температура изрядная, да на беду подтопочный лист был выкрашен масляной краской, так что дыма оказалось много.

Теперь для гарантии я всегда промазываю стык по разъему опок глиной или цементом. Но вообще-то, когда все идет нормально, больших неприятностей литье на кухне не вызывает. Печь топится нормально и без какого-либо перекала, только дрова в этот день выбираю посуше.

Металл плавлю в банке из черной жести (из-под краски), однако удобнее, наверное, будут эмалированные емкости (чем толще стенки, тем лучше). Готовность металла определяю по цвету и, в основном, при помощи кочерги; если при помешивании металл прилипает к ней, считаю, что разогрев еще недостаточен. Для извлечения емкости с металлом из печи надо иметь кузнечные щипцы с хорошим захватом и брезентовые рукавицы.

Одним словом — ничего особо сложного. Если что иногда и подводит, так это спешка, весьма опасный враг во многих случаях жизни.

Дальнейшее тоже не вызывает затруднений; извлекаем остывшую деталь из земли, обрубаем лишнее и обрабатываем. Отмечу только, что перед извлечением детали нужно притащить поближе ящик для хранения земли, имеющуюся там землю спрыснуть водой, а уже потом в нее выколачивать горячую землю из формы; затем, убрав деталь, необходимо хорошо перемешать землю, пусть она вся возьмется паром, и плотно закрыть крышку ящика. Готовность (по влажности) земли к новой формовке определяется так: берем горсть земли и сжимаем ее в кулаке, образовавшийся комок не должен рассыпаться.

Должен сказать, литье — дело увлекательное. Стоит раз заняться и испытать радость удачи, как вы все чаще будете «призывать на помощь» ящик с землей. Начните с малого. Затем возрастающие потребности заставят вникнуть в суть литейного дела более глубоко. Лично у меня сейчас на очереди довольно сложное литье деталей диафрагменной помпы. Рекомендую раздобыть книгу «Сборка литейных форм» И. С. Денисова (Профтехиздат, 1963 г.), в которой можно найти ответы почти на все вопросы, встающие перед новичком, овладевающим литейным делом.

Пошаговая инструкция по литью алюминия в домашних условиях — материалы и порядок действий

Существует несколько методик литья алюминия, которые используются на производстве, в промышленных масштабах. Но если речь идет о работе в быту, то наиболее приемлемый способ – заливка жидкого алюминия в самодельные формы. Вот о такой технологии и пойдет речь.

Прежде чем разбираться с нюансами литья, целесообразно вспомнить о некоторых характеристиках этого металла. Алюминий плавится при температуре около 660 °С (зависит от его чистоты), а закипает – при 2 500. Еще одна его особенность, которую нужно принять во внимание – быстрое окисление при прямом контакте с воздухом.

Различных «инженерных решений», реализуемых при самостоятельном литье алюминия в домашних условиях, достаточно много. «Народные умельцы», зная его характеристики, сами подбирают необходимые приспособления и материалы. Одна из основных проблем – из чего и как изготовить форму для заливки. Именно на этом чаще всего и «спотыкаются» люди, не имеющие практического опыта. Поэтому рассмотрим только один из простейших вариантов, так как охватить все способы в одной статье – нереально.

Начнем с того, что нужно будет приготовить для литья:

Лом алюминия

С этим металлом встречался каждый из нас. Но все ли замечали, что, к примеру, проволока из алюминия бывает разной. Одна легко гнется, как пластилин, а другая – более твердая, менее податливая. Для литья желательно выбирать ту, что помягче, так как в таком материале, условно говоря, меньше оксидов и больше «чистого» алюминия.

Самый простой вариант для работы на дому. Лучшая его марка – скульптурный (маркируется « Г – 16 »). Но его еще предстоит найти, да и стоимость такого качественного продукта довольно высокая. Поэтому в бытовых условиях чаще используется белый гипс (обозначается « Г – 7 »), который не является дефицитом. Его можно купить в любом специализированном магазине по продаже стройматериалов.

Он по внешнему виду очень похож на алебастр, и их легко перепутать. Кроме того, продавец, не зная, для чего покупателю нужен гипс, вместо него может предложить этот «аналог». В строительной сфере материалы часто заменяют друг друга, так как многие их характеристики схожи. Но для изготовления форм алебастр точно не подходит! Это нужно учесть.

Данный материал упоминается практически во всех рекомендациях по самостоятельному литью металлов. Действительно, это лучший вариант, но только если речь идет об изготовлении небольших деталей. Чистый воск стоит дороговато, и покупать его в больших объемах смысла нет. Тем более что повторно он использоваться уже вряд ли будет.

На практике берутся обычные свечи, которые есть в любом отделе хоз/товаров. Какие они – стеариновые или парафиновые – не суть важно. Количество зависит от габаритов требуемой детали, «болванка» которой и будет готовиться из них.

В процессе работы понадобится и еще кое-что. Это станет понятно при рассмотрении технологии литья, а выбор конкретных материалов зависит от сообразительности и возможностей мастера.

Емкости для плавления

Растапливать свечи можно и в обычной «жестянке». А вот для алюминия посуда нужна попрочнее, так как ее придется довольно сильно нагревать.

Источник высокой температуры

Что можно использовать? Муфельную печь или самодельный тигел/газовый горн. Главное – добиться требуемой температуры плавления. Что касается последнего «прибора» (тигеля), то из рисунка понятно, как он устроен. Нужно только учесть, что кирпич должен быть обязательно огнеупорным.

При использовании для разогрева материалов достаточно мощной печкой необходимо включить в цепь ее питания какой-нибудь регулятор температуры (если его нет). Такая модернизация сэкономит время, нервы и эл/энергию. Достаточно установить простейший реостат или регулируемый трансформатор (ЛАТР). Иначе придется постоянно заниматься включение/выключением прибора, чтобы не «загнать» температуру.

Технология литья

Изготовление «болванки»

Задача состоит в том, чтобы расплавить парафин и залить его в форму с определенными линейными параметрами. После его остывания из отвердевшей массы несложно вырезать точную копию требуемой детали. Самый простой способ – взять коробку из-под обуви. В принципе, такую «опалубку» несложно сделать из картона, фанеры, скрепив всю конструкцию клейкой лентой.

Особенность работы

• Залитая масса остывает очень долго, причем не следует ускорять этот процесс принудительно. Отвердевание должно идти естественным путем, тогда структура болванки будет однородной по всей толщине. Ждать придется не меньше суток, так как верхняя твердая корка – еще не показатель, что внутри парафин затвердел.
• Используемый материал характеризуется значительной усадкой. Другими словами, в центральной части формы масса в процессе остывания несколько «просядет». Рассчитывая габариты нужной заготовки, это следует учесть и заливать парафин с некоторым запасом по объему.

Так как из готового образца придется вручную вырезать деталь, то понятно, что при отсутствии опыта (может быть, и способностей) все сделать точно и с первого раза не получится, особенно если нужно отлить что-то довольно сложной конфигурации. А у забракованной «болванки» путь один – на переплавку.

Чтобы не тратить зря время, их желательно подготовить две. Если первая и будет испорчена, то уже со второй, учитывая приобретенный опыт, работа пойдет успешнее. Учитывая, что свечи стоят копейки, это не «ударит по карману».

Изготовление формы

Рекомендаций по ее подготовке достаточно. Один из простых способов – сделать ее из оргстекла. Такой «аквариум» собирается скреплением вырезанных кусков оргалита при помощи пластилина. Им же производится и герметизация всех стыков.

Изготовление шаблона детали

На дне «аквариума» помещается «болванка». Чтобы в процессе заливки раствора она не сместилась, ее фиксируют тем же пластилином.

Нужно учесть, что вся остальная работа делается быстро, так как гипс хорошо схватывается. Но в чистом виде этот материал не применяется. Используется его смесь с песком мельчайших фракций (50 на 50). Иначе в массе гипса останется вода, которая после заливки алюминия начнет испаряться. Это приведет к образованию раковин в готовой детали.

Смесь разводят до состояния сметаны средней густоты, после чего раствор загружается в форму. Нужно его готовить столько, чтобы «болванка» была им полностью накрыта. В данном случае экономить на материале не стоит, тем более что и цена на него небольшая. Для удаления воздушных пузырьков, если нет вибростола, форму необходимо хорошенько потрясти вручную.

После застывания залитой массы «аквариум» демонтируется. Остается только удалить из гипса парафин. Вытопить его несложно. Например, положить гипсовый шаблон днищем вверх на лист железа, а его – на открытый огонь. Но это не гарантирует «чистоты» внутренностей формы. Если деталь – не просто металлическая пластина или что-то подобное, а имеет выступы, вырезы и так далее, то используется другой способ.

Берется ненужная металлическая тара, в которую ставится гипсовый шаблон и наливается вода. Посуда помещается на огонь, и при закипании жидкости парафин начнет собираться вверху (всплывать). Но отмыть емкость потом вряд ли получится.

После окончания процесса вытапливания гипс высушивается. Температура должна быть небольшая, иначе материал может «перегореть» и деформироваться, особенно тонкие части шаблона.

Заливка алюминия

Ничего сложного в этом нет, только один нюанс. Необходимо наготове держать ложку из «нержавейки», которой сразу же снимается образующаяся пленка окисла.

Несколько замечаний

• Форму-«аквариум» можно сделать из любых подручных материалов. Главное, чтобы она не развалилась во время заливки гипса, и чтобы потом ее можно было легко разобрать.
• В качестве источника тепла не обязательно искать муфельную печку или монтировать тигель. Нужно попробовать, будет ли приготовленный алюминиевый лом плавиться, например, от газовой горелки. Возможно, достаточно будет и аргонной сварки. Пробуется все, что есть в хозяйстве.

При самостоятельном литье необходимо экспериментировать, так как суть всех операций изложена вполне понятно, а приведенные примеры по оборудованию и материалам не являются догмой.

Читают сейчас:

Кованые изделия из профильной трубы своими руками: обзор оборудования и характеристик

Основные виды термической обработки стали: отжиг, закалка, отпуск и нормализация

Металлизация отверстий печатных плат в домашних условиях — пошаговая инструкция

2 комментария

Для алюминиевых отливок лучше всего подходят гипсовые формы. Однако в сознании многих обывателей гипсом является алебастр. И самое страшное то, что многие продавцы могут продать алебастр вместо гипса. Недавно я сам столкнулся с такой проблемой. Молодая продавщица доказывала мне, что алебастр и гипс — это одно и то же.

Поэтому при покупке алебастра необходимо самому лично убедиться, что в пакете находится настоящий, а не полуводный гипс. А для этого следует внимательно прочитать то, что написано на этикетке упаковки, которую предоставил вам продавец. Иначе алюминиевая отливка получится бракованной.

продавщица отчасти права.

Алеба́стр (от греч. ἀλάβαστρος) — название двух различных минералов: гипса (диаквасульфата кальция) и кальцита (карбонат кальция). Первый — алебастр (алавастор), которым мы[кто?] пользуемся в наши дни; второе — по большей части название материала в античности.

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.

2.8. Микролитье небольших изделий

2.8. Микролитье небольших изделий

Как овладеть технологией микролитья? Главное – тщательно продуманная подготовка и подробные записи о выполняемой работе. Это поможет учесть первые ошибки, а в будущем даст возможность экспериментировать.

Вот основные материалы и инструменты: олово или третник (сплав 2/3 олова с 1/3 свинца), пластилин и пчелиный воск для лепки моделей, гипс, тальк (можно заменить порошком пемзы), мастика белая скипидарная для натирки паркетных полов (может быть заменена мыльным кремом для бритья), раствор медного купороса с марганцовокислым калием, самодельная центрифуга, газовая горелка и опока (рис. 2.13). Миниатюрные чеканы, сделанные из вязальных спиц.

Как вы уже узнали, что существует несколько основных способов литья, вобравших в себя опыт древнего ремесла и современной технологии изготовления художественных произведений из металла. Применительно к олову это способы барельефного литья, ажурного литья, объемного литья и кокильного литья. О каждом из них мы расскажем подробно.

Все оборудование для микролитья можно изготовить своими руками. Опока – это отрезок трубы с толщиной стенки 2–3 мм. Заготовить нужно несколько опок различного диаметра для моделей разной величины. Но учтите, что самая большая опока должна свободно умещаться в подставке ручной центрифуги.

Центрифуга изготовляется так. В деревянную ручку пропустите металлический стержень толщиной около 5 мм. К стержню неподвижно прикреплена серьга. Ручка длиной 4–5 см должна свободно вращаться на стержне (см. рис. 2.13 и 2.17, позиция 1). Подставку для опоки изготовьте из железа. Диаметр ее 7–8 см, высота бортика 2,5–3 см. К бортику приклепайте скобу высотой 11–12 см от основания подставки. Вверху скобы приварите или сделайте витое кольцо. Соедините его с серьгой проволочным коромыслом с согнутыми на концах кольцами. Места соединения должны быть прочными и подвижными. Длина коромысла 25–50 см, толщина 4 мм. Чтобы уверенно пользоваться центрифугой, потренируйтесь сначала: поставьте в нее сосуд с водой и вращайте, стараясь не пролить воду.

Наиболее простой и удобный аппарат для плавки металла состоит из портативного баллончика с пропаном, бронированного шланга к нему и самодельной горелки (см. рис. 2.13).

Рис. 2.13. Горелка, центрифуга, опока.

Отрежьте от железной трубы подходящих размеров втулку для сопла горелки. Затем, прорезав в нескольких местах ножовкой край трубки, ковкой сузьте на конус одну из сторон и опилите. После этого вдоль втулки просверлите и пропилите отверстия. Из латуни выточите пробку и плотно вгоните молотком в сопло. В центре пробки просверлите отверстие и нарежьте резьбу для трубки, которая будет подавать газ в горелку. Трубку подберите с таким расчетом, чтобы в ней можно было нарезать резьбу для капсюля. Капсюль вывинчивают из шланга. Трубку с капсюлем ввинтите в пробку, аккуратно изогните и насадите на другой конец ручку из дерева или эбонита. Бронированный шланг удлините прочным резиновым шлангом, способным выдержать давление газа.

Регулируют подачу газа краном, расположенным на шланге. Зажигайте горелку при минимальной подаче газа, а потом увеличивайте пламя. Горелка развивает температуру до 1000 °C – ее вполне достаточно, чтобы заниматься художественным микролитьем.

Во время работы с горелкой баллон с газом не должен находиться рядом с пламенем.

Различных сплавов для мелких отливок существует множество. Можно взять, например, такой: 63,7 % меди, 33,5 % цинка, 2,55 % олова, 0,25 % свинца. Пусть вас не пугают десятые и сотые доли процента – не обязательно слишком точно придерживаться этой пропорции.

Хорошо продумайте, что вы будете отливать, потом приступайте к изготовлению восковой модели. Учтите, что расплавленный металл повторит все огрехи модели, поэтому тщательно отделывайте ее.

К модели прикрепите расплавленным воском металлические литниковые штифты толщиной 1–2 мм. Хороший штифт получается из швейной иглы, если отломать острие. Чаще всего для равномерного и быстрого заполнения формы требуется несколько штифтов – в этом случае они обязательно должны пересекаться в одной точке, где также скрепляются воском.

Впоследствии точка пересечения окажется вне формовочной массы – это видно на рисунке 2.13.

Учитывая габариты модели, подберите опоку. Высота опоки определяется с таким расчетом, чтобы расстояние ее воображаемым дном и моделью составляло 1–1,5 см, а вверху можно было вырезать в формовочной массе литниковую чашу для плавки металла.

Формовочную массу приготовьте из двух частей гипса и одной части талька или пемзового порошка. Хорошо перемешайте состав и засыпайте в воду. Масса должна приобрести консистенцию негустой сметаны. Поставьте опоку на лист асбеста и заполните формовочной массой. Пока масса не затвердела, возьмите модель за штифт и погрузите в нее, слегка вибрируя, чтобы удалить пузырьки воздуха. Не раньше чем через полчаса скальпелем вырежьте литниковую чашу и плоскогубцами осторожно удалите штифты. Литниковые каналы, оставшиеся после удаления штифтов, должны располагаться в центре литниковой чаши, имея каждый самостоятельный выход.

Поместите опоку в духовку или муфельную печь литниковыми каналами вниз и в продолжение двух часов постепенно (иначе пар разорвет форму) повышайте температуру до 350 °C. После этого положите опоку боковой стороной на газовую плиту, подстелив лист асбеста, и, увеличивая огонь, выжгите оставшийся воск, поворачивая опоку для равномерного прогрева. Продолжайте нагрев и после того, как выгорит весь воск: обжиг необходим для повышения газопроницаемости формы. Как только стенки опоки станут красными, перенесите ее в ручную центрифугу. В литниковую чашу аккуратно заложите нужное количество металла и начните плавку, подсыпав немного буры. Плавящийся металл не пойдет без давления в узкие литниковые каналы. Но вот металл расплавлен весь, вы начинаете быстро вращать центрифугу, и металл устремляется в форму. Двадцати оборотов центрифуги достаточно, чтобы не только заполнение формы, но и кристаллизация металла произошли под давлением.

Чтобы извлечь отливку из формы, надо горячую опоку подставить под струю воды, направленную в литниковую чашу. Форма разрушится, и вы увидите почти готовое изделие (см. рис. 2.14, 2.15, 2.16). Отливку отбелите в 15 %-ном растворе серной кислоты.

Из мелких фрагментов можно с помощью пайки монтировать более крупные художественные произведения.

Занимаясь микролитьем, не забывайте ни на минуту о технике безопасности. Внимательно прочтите и запомните инструкцию, как обращаться с газовыми баллонами, – такая инструкция есть в каждом обменном пункте газовых баллонов. Приготовляя раствор серной кислоты, помните, что нужно кислоту лить в воду и ни в коем случае не наоборот. Раствор нужно готовить осторожно, не проливая кислоту. Прорезиненный фартук, резиновые перчатки, очки необходимы.

Рис. 2.14. Перстень. Автор В. Островский.

Формы в литейном производстве изготовляют в основном в опоках. Опоками называют жесткие рамки (прямоугольные, квадратные, круглые, фасонные) из чугуна, стали, алюминиевых сплавов, предохраняющие песчаную форму от разрушения во время ее сборки, транспортировки и заливки. Опоки изготовляют из чугуна марок СЧ 15-32, СЧ 18-36 и стали марок 20Л, 25Л и 30Л. Наиболее совершенными считают литые и сварные стальные опоки, так как они прочнее чугунных.

Обычно форму изготовляют в двух опоках — верхней и нижней. Поверхности опок, которые обращены друг к другу при сборке (плоскости разъема), строгают, а иногда шлифуют для того, чтобы обеспечить плотность прилегания полуформ.

Для транспортировки и перевертывания опок в процессе формовки (на малых опоках) предусмотрены ручки, на больших (крановых) — цапфы. В стенках опоки делают вентиляционные отверстия для выхода газов, образующихся при заливке формы. Формовочная смесь в опоках больших размеров удерживается ребрами-крестовинами (шпонами).

Формовка в опоках

В литейном производстве широко распространена формовка в опоках главным образом по разъемным моделям, причем формовку чаще всего осуществляют в двух и реже в трех и более опоках. При формовке в опоках отливки получаются более точные, чем при формовке в почве, так как опоки центрируются при помощи штырей.

Формовка в опоках является более производительной, чем формовка в почве. Применяют несколько способов формовки: 1) в двух опоках; 2) с подрезкой; 3) с фальшивой опокой; 4) с перекидным болваном; 5) в нескольких опоках; 6) по модели с отъемными частями.

Формовка в двух опоках по разъемной модели.

Процесс изготовления формы начинают с установки модели или ее половины на модельную плиту. Затем на плиту устанавливают пустую нижнюю опоку и поверхность модели смачивают смесью керосина с мазутом или припыливают мелким песком. После этого через ручное сито просеивают облицовочную смесь. Толщина слоя облицовочной смеси для мелких отливок 15-30 мм, а для крупных 30-40 мм. При формовке крупных отливок с высокими отвесными стенками облицовочную смесь просеивают через сито только для покрытия горизонтальной плоскости модели. Обкладку отвесных стенок производят той же облицовочной смесью. В опоку засыпают наполнительную смесь и ее уплотняют. Для достижения равномерной плотности формы наполнительную смесь засыпают в опоку слоями (57-75 мм) и уплотняют ручной или пневматической. трамбовкой. При уплотнении нельзя ударять трамбовкой по модели, так как формовочная смесь в местах удара будет сильно уплотнена и в отливках могут образоваться газовые раковины. Особенно тщательно следует уплотнять смесь в углах и у стенок опоки.

Излишек формовочной смеси после уплотнения сгребают линейкой вровень с кромками опоки и душником прокалывают вентиляционные каналы так, чтобы душник не доходил до модели на 10-15 мм. Затем опоку вместе с модельной плитой поворачивают на 180 градусов и устанавливают вторую половину модели.

Чтобы устранить прилипание формовочной смеси верхней полуформы к нижней, плоскость разъема нижней полуформы присыпают сухим разделительным песком. Этот песок сдувают с поверхности модели сжатым воздухом. Верхнюю опоку ставят на нижнюю и через сито насыпают на модель слой облицовочной смеси, устанавливают модель стояка и насыпают наполнительную смесь. После этого уплотняют смесь. Излишки смеси сгребают и делают наколы душником.

Форму раскрывают и смачивают ее поверхность вблизи модели водой. Для предупреждения ухода жидкого металла из формы при заливке по сырому на плоскости разъема формы делают риски (подрезки) вокруг модели на расстоянии 50-70 мм от нее. При заливке металла в сухие формы и особенно при неудовлетворительном состоянии опок в большинстве случаев на плоскость разъема формы кладут тонкий слой глины, который при спаривании полуформ полностью исключает провыв металла их формы. Модели не следует располагать близко к раю опоки; расстояние от модели до стенки опоки должно быль не менее 25-50 мм в зависимости от массы отливки и габаритных размеров опоки.

В модель ввертывают или забивают подъем. Затем ее слегка расталкивают ударами молотка по подъему и извлекают их формы. Так же извлекают модели элементов литниковой системы, стояка, выпора, питателя. Небольшие модели вынимают из формы вручную, а крупные — краном.

Извлечение модели из формы является ответственной операцией, и производить ее нужно очень осторожно, чтобы не разрушить форму. Сильно расталкивать модель не рекомендуется, так как при этом отливки получаются с увеличенными размерами и массой.

После извлечения модели поверхность формы отделывают. Поврежденные места формы исправляют гладилками, ложечками, ланцетами и т.д. Некоторые части формы укрепляют шпильками. Отделанную форму, изготовленную по-сырому, перед сборкой присыпают порошкообразным графитом или древесно-угольным порошком. При формовке по-сухому поверхность формы не припыливают, а окрашивают. Формы обычно окрашивают после сушки, когда форма еще не остыла. Иногда формы красят 2 раза: до и после сушки. Затем устанавливают стержень и собирают форму.

Формовка в двух опоках по неразъемной модели. Небольшую крышку получают по деревянной неразъемной модели. Сначала формуют нижнюю опоку. На деревянную плиту устанавливают модель и нижнюю опоку, а затем насыпают формовочную смесь и уплотняют ее. Опоку с плитой переворачивают на 180 0 , устанавливают верхнюю опоку и модели литниковой системы, и также насыпают в верхнюю опоку формовочную смесь и уплотняют. После этого поднимают верхнюю полуформу, переворачивают ее на 180 0 и извлекают модели их формы. Затем форму отделывают, собирают и заливают металлом.