Современный рынок художественного литья стремительно освобождается от дешевых подделок и переходит к тиражированию высокохудожественных изделий. Внедрение современных материалов и технологий позволяет говорить о серийном производстве данной номенклатуры заготовок. Жесткие требования коммерсантов по качеству, срокам и стоимости можно выполнить, используя унифицированные и экономичные приемы работы.
Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) позволяет воплощать в металле любые шедевры художника. Задача производства – сделать эксклюзивную отливку в нужном количестве.
Выбор модельного состава определяется доступностью на рынке и технологическими свойствами. Для художественных отливок это состав Р-3. Состав смачивает материалы форм при температуре расплава от 75 °С (таблица 1).
С повышением температуры модельного состава краевой угол смачивания уменьшается до растекания (таблица 2).
При этом возрастают силы адгезии и затрудняется съем модели. В ходе экспериментов по заполнению макрорельефа модельной оснастки установлено, что оптимальный интервал температур заливки для состава Р-3 – от 75 °С до 85 °С.
Предпочтение отдается нижнему пределу по усадке и легкости съема модели [1].
Температуру подложки желательно иметь не выше +25 °С по легкости съема и не ниже +10 °С по проливаемости макрорельефа. Данное замечание относится к пресс-формам на основе искусственных каучуков и силоксанового герметика.
Металлические пресс-формы предпочтительно заливать в интервале +20 °С...+10 °С, с повышением температуры возможно затрудненное отделение модели. Охлажденная ниже +10 °С оснастка дает на поверхности моделей брак в виде «заворотов».
Изготовление моделей стояков производилось в разъемных алюминиевых формах методом свободной заливки. Охлаждение форм происходило в емкости с водой. Полуформы скрепляли резиновым жгутом. Это обеспечивает легкость сборки и отсутствие травмирующих элементов для оператора.
Стояк армирован латунной тонкостенной трубкой на всю длину. Выступающая из модельного состава часть трубки составляет 200-250 мм. Такая ручка позволяет уверенно манипулировать блоком при формировании керамической оболочки. При монтаже моделей стояк закрепляется в штативе и может быть сориентирован в трех плоскостях (рис. 1).
Монтаж осуществляется электропаяльником с плоским жалом площадью 2 кв. см. При необходимости соединить поверхности большей площади площадка соединения проглаживается до проплавления. Это необходимо для сокращения времени операции монтажа. Ножи с площадью нагреваемой части 4-8 см2 применяются редко.
При разработке технологии большое внимание уделяется месту подвода питателей. Приоритет имеют обрабатываемые поверхности. При подводе металла в художественный рельеф выбирают монотонные участки. В этом случае на питатели в месте подвода делают сужение.
Положение отливки массивной частью вверх по заливке. При наличии утолщений в заготовке обязательно применение отводных прибылей в виде массивных питателей (рис. 2). Подвод металла к отливке через перетяжку сечением 8-16 кв. мм. Остальные питатели размещены на обрабатываемых частях заготовки.
Пластинчатые заготовки рационально монтировать в виде пакетов с зазором между элементами 10 мм (рис. 3). Зазор необходим для обеспечения качественного отверждения связующего при формировании оболочки. Механическая прочность выплавляемой модели обеспечивается стяжками на все элементы пакета. Модель крепится к стяжке точечной пайкой. При этом расплавленный восковой состав спускают на модель под действием силы тяжести. Самой модели паяльник не касается. Стяжки соединяют со стояком питателями. В итоге получается конструкция в виде фермы, обладающей достаточной манипуляторной прочностью.
Зазор между пластинами нежелательно увеличивать более чем на 15 мм. Керамическая форма должна заполнить промежуток целиком (рис. 4). Образуется монолит, который выдержит вытопку модельного состава в воде и формовку в опорном наполнителе. Выступающие консольные детали склонны к образованию трещин в области основания.
Следует стремиться максимально сократить расстояние между отливкой и стояком. В первую очередь за счет размещения стояка по оси симметрии отливки (рис. 5).
В то же время кольцевые заготовки рационально монтировать вертикально по заливке для плотной установки форм в контейнере (рис. 6).
Мелкие отливки можно размещать на коллекторах, которые в свою очередь крепятся к стояку (рис. 7). Монтаж односторонний – для обеспечения быстрого заполнения формы металлом [2]. В противном случае имеет место непролив части отливок.
Изготовление керамических форм начинают с оформления внутренних полостей стержнями. Для мелких отливок типа порфиток операция выполняется до монтажа моделей на стояк. Выплавляемые модели дополняют жеребейками в виде шпилек. Шпиловку ведут с шагом 30 мм. В качестве жеребеек удобно использовать латунную нагартованную проволоку толщиной 0,5 мм. Проволокой с бухты прокалывают модель и обрезают до нужной длины. Стержни объемом менее 100 куб. см формируют из смеси высокопрочного гипса и маршалита в соотношении 1:1. Смесь затворяют водой до вязкости 30 секунд по вискозиметру ВЗ-4. Время живучести гипсо-маршалитовой смеси – 60-120 с. До полного затвердевания стержня проходит 20-30 минут в зависимости от объема полости (рис. 8).
При необходимости стержень дополнительно армируют стальной проволокой на всю длину. Арматуру следует вводить в стержень сразу после заливки гипсо-маршалитовой смеси. Модели со стержнями очищают от подтеков и передают на монтаж.
Стержни объемом более 100 см3 изготовляют полыми для снижения массы. Выплавляемую модель шпилуют, затем внутреннюю полость проливают суспензией на основе водного раствора кремнезоля с маршалитом. Обсыпают покрытие формовочным песком с размером зерен 0,2-0,3 мм. Сушку покрытия осуществляют продувкой воздуха через трубку под давлением 0,5 кг/см2 . Формируют 3-4 слоя (рис. 9). В некоторых случаях удобно изготовлять стержень после монтажа модели на стояк.
Представленная технология показала гибкость и универсальность для широкого спектра художественных отливок. Высокая производительность достигается унифицированным способом монтажа моделей на стояк. Зная принцип расположения моделей по направлению к заливке, оператор самостоятельно проводит компановку при монтаже. Для смешанной номенклатуры такой подход позволяет избежать появления стояков с недостаточно плотной компановкой.
Литература
1. Ткаченко С.С., Емельянов В.О., Мартынов К.В. Условия и особенности формирования рельефа художественных отливок // Литейное производство. – № 12. – 2017.
2. Шкленник Я.И. Литье по выплавляемым моделям. – М. – 1984.
