Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


ХУДОЖЕСТВЕННОЕ ЛИТЬЕ ИЗ МЕТАЛЛА




Металлическое литье, или литейное производство, — одна из древнейших индустрии, революционизировавшая развитие всей человеческой культуры. Процесс современного литья заключается в следующем: сначала изготовляют форму с модели изделия, а затем отливают в ней само изделие.

Современная технология изготовления литых изделий представляет собой совершенный комплекс производственных процессов, способный удовлетворить практически любые технические н эстетические требования к готовой продукции. Изготовления литых изделий включает в себя те же процессы, что и лепные работы: изготовление модели, изготовление формы, отливка в этой форме изделия и отделка изделия. Но каждый из этих процессов имеет свои особенности по сравнению с подобными лепными процессами. Главная особенность литейного производства — высокая температура расплавленного металла, из которого изготовляют изделия. Этим объясняются и особенности каждого процесса. Так, формы для изготовления металлического литья должны быть огнеупорными, т. е. способными выдерживать высокую температуру расплавленного металла. Различают формы по их оборачиваемости — разовые и многократно используемые. В соответствии с этим подразделяют и литье: в разовые формы и в многократно используемые.

Разовые формы, которые после заливки в них металла и его твердения разрушаются, бывают земляные, гипсовые, оболочковые или корковые. Многократно используемые — пол у постоянные (керамические или глиняно-песчаные формы) и постоянные (металлические, называемые кокилями).

Разнообразны и методы отливки изделий: обычное литье, центробежное литье под давлением и литье методом вакуумного всасывания.

Продукт, получаемый в результате литейного производства, тоже называют литьем. Литье может быть заготовительным и фасонным. Заготовительное литье — результат заготовительных операций металлургического процесса — слитки различной конфигурации, предназначенные для дальнейшей ковочной или прокатной обработки. Фасонное литье — готовое изделие или полуфабрикат, предназначенный для технического использования и дальнейшей обработки резанием или чеканкой. Литье, предназначенное удовлетворять эстетические запросы общества, называют художественным.

Художественным литьем архитекторы в большинстве случаев пользуются для создания малых архитектурных форм: оград, беседок, скамей, фонарей, а также осветительной арматуры, дверных и оконных приборов. Известны примеры использования литьи в монументальной архитектуре, но главным образом в мемориальных сооружениях, выполненных полностью из металла (триумфальные арки, памятники) или в виде архитектурных фрагментов общественных зданий (навесов, порталов, дверей, картушей). В России литье из металла выделилось в самостоятельную ветвь литейного производства, названную художественным литьем, еще в XVI в. Развивалось оно на богатом опыте пушкарного дела и колокольного литья. До начала XVIII в основным материалом для монументальных сооружений была бронза. С бурным развитием черной металлургии начало развиваться чугунное литье. Архитекторы быстро оценили его монументальные достоинства. Почти одновременно в Москве архитекторы О..И. Бове и в Ленинграде В.П.Стасов воздвигают из чугуна триумфальные ворота.

В настоящее время ассортимент металлов и их сплавов значительно расширился. Большое распространение получили алюминий и нержавеющая сталь, цинковые сплавы. Для тонкого декоративного литья широко применяют легкоплавкие сплавы с температурой плавления от 60 до 200°С (оловянно-свинцовые с прибавлением висмута, кадмия и др.).

С древнейших времен и до наших дней продолжает развиваться искусство литья из бронзы — пластичного и долговечного материала. Различные соотношения металлов, входящих в этот сплав, придают ему, большое разнообразие оттенков, что важно в производстве художественных изделий.

Художественное литье из металла — это сложный технологический процесс, складывающийся из самостоятельных процессов: изготовление моделей, изготовление форм, заливка форм металлом, выбивка из форм готовых изделий и обработка отливок, причем первые два из них являются определяющими в создании качества изделий и их стоимости.

Наиболее сложно из литейного производства ажурное литье, которое, в свою очередь, по степени сложности подразделяют на четыре категории. К первым трем категориям относят мелкую домашнюю утварь н детали скобяных изделий, осветительной арматуры. К четвертой — крупное скульптурное и архитектурно-художественное литье.

Процессы изготовления моделей в литейном и лепном производствах сходны. Но модели для художественного литья имеют свои особенности. Они должны быть достаточно прочными, чтобы не разрушаться при уплотнении формовочной смеси, по возможности легкими и иметь формовочные конусы — уклоны на боковых стенках, облегчающие удаление модели из форм (эти же правила должны соблюдаться для всех выступающих частей художественных Отливок); кроме того, они должны быть несколько больше оригинала, так как, во-первых, металл при остывании дает усадку, а во-вторых, размеры отливки уменьшаются в результате механической обработки при доводке изделия.

Если же модель выполняют в два этапа (с переводом в металл модели из легкообрабатываемых материалов, но менее выносливых), делают еще один припуск на усадку и доводку металлической модели. Для изменения размеров, переносимых с оригинала, пользуются пропорциональным циркулем и усадочным» метром с увеличенными делениями на процент усадки того или иного металла (в среднем: чугун —1%, латунь и бронза — 1,5 и алюминий — 1,75%). Поверхности модели должны быть шлифованными и плотными, чтобы уменьшалось трение о зернистую поверхность формы.

В зависимости от сложности конфигурации изделий модели делают цельными, разъемными, с отъемными частями и со знаками (для пустотелых изделий).

Цельные модели выполняют для простых плоских изделий типа барельефа; разъемные модели (из двух частей и более) — для объемных полнотелых изделий; модели с отъемными частями -для изделий, имеющих выступающие детали, которые мешают изъятию модели из формы; модели со знаками — для пустотелых изделий, имеющих одну общую полость или отдельные полости, облегчающие изделие. Выступающие детали делают отъемными и даже разъемными по частям.

Для равномерности усадки изделия стенки его должны быть приблизительно одинаковой толщины. Поэтому в какой-то мере форма полости отливки повторяет очертания изделия. Эту полость получают с помощью заранее отформованного из смеси вкладыша, называемого стержнем. Его устанавливают по указанным на модели знакам, отпечатки которых на форме являются гнездами для крепления стержня. Крепят стержень в художественном литье чаще выпусками его собственной арматуры, а при изготовлении изделий геометрических очертаний стержни устанавливают как детали кусковой формы, иногда усиливая их специальными подпорками — жеребейками.

На выступающих пустотелых деталях модели черной краской наносят знаки, обозначающие наличие волости.

Особое значение в литейном деле имеет цвет окраски моделей. По нему формовщики (специалисты по изготовлению форм) определяют, из какого металла будут делать отливки, какие поверхности должны быть особенно чистыми, где находятся знаки. Например, модели под отливки из чугуна красят в красный цвет, из медных сплавов — в желтый, из алюминия — в белый.

Материал модели зависит от серийности отливок и их деталировки.

Чаще всего делают модели из дерева. Дерево — легкий и хорошо обрабатываемый материал. Для литья простых изделий используют сосну, ольху, березу, для мелкого ажурного литья — бук, орех, грушу. Деревянные модели покрывают водонепроницаемым модельным лаком. Недостаток деревянных моделей, особенно с тонкой резьбой и мелким рельефом, — недолговечность, поэтому экономичнее изготовлять модели из металла.

Металлические модели отливают или растачивают на чугуна, латуни, алюминия и специальных сплавов. Они значительно дороже деревянных, так как требуют сложной механической обработки. Наиболее дешевые из них чугунные, поэтому модели массивных архитектурных деталей (колонн, тяг, решеток, балясин, поручней, постаментов и др.) выполняют из чугуна. Для изделий с мелкой деталировкой чугун не годится, так как он хрупок, трудно поддается механической обработке и легко ржавеет. Из латуни делают модели сложного архитектурного декора. Латунь легко паять, поэтому сложные модели можно изготовлять по частям, а затем спаивать. Из латуни также делают модели, рассчитанные на длительное хранение, так как латунь не подвержена коррозии. Алюминиевые модели легкие, но быстро изнашиваются и легко деформируются.

Гипсовые модели широко применяют для изготовления несерийных или малосерийных изделий.

Восковые модели делают для литья по плавящимся моделям. Этот способ художественного литья самый древний, очень простой и дает высокое качество отливок. Восковую модель готовят по-разному: как оригинал; лепят как копию; отливают в гипсовых или кусковых формах; штампуют. По каждой восковой модели можно сделать только одну отливку.

Модели изготовляют по чертежам, на которых указаны размеры и допуски детали. Чертеж модельщик переносит на деревянный щит с учетом припуска на усадку. Затем размечает плоскости разъема модели и припуски на формовочные уклоны и обработку модели.

При изготовлении деревянной модели мастер по чертежу склеивает из досок заготовку, которую и обрабатывает до полной готовности модели.

Металлическую модель изготовляют в два этапа. Сначала делают деревянную или гипсовую подмодель с двойным припуском (на усадку модели, обработку модели, усадку отливки и обработку отливки). В среднем двойной припуск составляет 3...4% от размеров исходного архитектурного чертежа. С подмодели снимают форму, в которой отливают металлическую модель.

Гипсовые модели делают так же, как и в лепном деле.

Мягкую модель для ажурного литья крупных размеров выполняют на специально сконструированных и изготовленных основаниях и каркасах. Поскольку глиняная модель больших размеров очень тяжелая, основание и каркас должны обладать высокой прочностью и жесткостью. Основание делают из досок толщиной не менее 50 мм, которые сколачивают в виде ящика, поставленного вверх дном. Длина и ширина основания (ящика) должны соответствовать длине и толщине модели, а высота основания -удобству выполнения работ (не ниже 60 см). По длине основания внутри ящика через каждые 60...80 см устанавливают поперечные перегородки для увеличения жесткости.

Каркас делают сварной или клепаный из металлической арматуры или труб по форме будущего изделия. Укрепляют его к основанию на специально изготовленной станине, с подкосами так, чтобы последние не мешали работе, и все это прикрепляют к основанию болтами. Если изделие высокое, верх каркаса закрепляют проволочными растяжками во избежание раскачивания его во время работы. Чтобы глина не сползала с металлического каркаса, к нему проволокой крепят деревянные стержни с учетом формы лепнины.

По готовому каркасу приступают к лепке модели. Всю геометрическую основу узора сначала вытягивают шаблонами, закрепляя правила или центр воробы на специально закрепленных стойках. По вытянутой подоснове вырезают или лепят узор. Вылепленное изделие формуют, отливают из гипса и в разобранном виде передают в формовочный цех для литья из металла.

Изготовление форм связано с технологическими требованиями процесса их заполнения расплавленным металлом. Поэтому материалы для изготовления форм должны обладать следующими свойствами: огнеупорностью, прочностью, пластичностью, газопроницаемостью, податливостью, однородностью состава и малой теплопроводностью.

Формовочные смеси готовят из песка и глины, в различных дозировках. Различают тощие, полужирные и жирные формовочные смеси. Для художественного литья используют полужирные и жирные смеси из мелкозернистых песков (размер зерен 0,053...0,074 мм) и глины (12...25% по массе). К свойствам этих смесей предъявляют определенные требования.

Огнеупорность — характеризуется температурой оплавления зерен песка в смеси, которая должна быть выше температуры заливаемого в форму металла. В противном случае при оплавлении отдельные песчинки образуют на поверхности отливки пригарь, трудноотделимую от поверхности изделия. Укрупнение фракций песка повышает огнеупорность смеси.

Газопроницаемость смеси — способность смеси пропускать пары и газы, образующиеся при заливке формы расплавленным металлом. Газы выделяются из заливаемого металла, из смеси в результате испарения влаги и из защитных покрытий рабочей поверхности формы при их выгорания. Если газ не сможет выходить непосредственно через стенки формы, он будет препятствовать точному заполнению металлом рельефа формы и будет выходить через литниковое отверстие (металл будет «кипеть»), оставляя раковины на поверхности и в теле отливки.

Однородность смеси определяют по составу песка. При просеивании песок должен давать на двух соседних ситах не менее 50% остатка. Такие смеси имеют одинаковые формовочные свойства во всей массе.

Теплопроводность смеси должна быть небольшой, чтобы иа поверхности отливки не образовывалась закалка, трудно поддающаяся чеканке при доработка изделия.

Податливость — способность смеси деформироваться, не сопротивляясь» усадке (уменьшению в объеме) металла при остывании. Такими качествами должны обладать смеси для заполнения полостей отливки.

Прочность (или крепость) смеси — способность выдерживать необходимые воздействия: отделку выступающих деталей формы, сотрясения при перестановке и перемещении формы и особенно при восприятии нагрузки от заливаемого металла.

Пластичность — способность увлажненной смеси воспринимать на себе без растрескивания и разрушения отпечаток от модели со всеми подробностями ее деталировки. Пластичность смеси улучшается с увеличением содержания глины и с измельчением и огрублением зерен песка.

Долговечность смеси — способность материала, из которого сделана форма, после отливки изделия сохранять все первоначальные свойства для повторных формовочных процессов. На практике все же приходится освежать формовочную смесь, потому что глина постепенно перегорает, а зерна песка растрескиваются и смесь теряет пластичность. Для восстановления прежних качеств просеиванием удаляют мелочь и пыль, обогащая оставшуюся массу свежим песком и глиной.

Формовка — процесс изготовления формы. Формовку выполняют в специальных обоймах-ящиках без дна и крышки, называемых опоками. В зависимости от размеров и конфигурации отливки форму делают в двух (рис. 114) опоках и более. Изнутри опоки оснащены буртиками 4 и ребрами 1 (для лучшего сцепления с формовочной землей), а снаружи — ушками 2, штырями 3 (для соосности сочленяемых опок) и ручками 5. Опоки должны быть прочными, хорошо пригнанными друг к другу, без люфта штырей в ушках, по возможности легкими. Опоки делают из дерева, чугуна, стали и алюминия.

Формы небольших и несложных моделей делают простыми, а крупных и сложных — кусковыми. Формовочную землю перед формовкой просеивают, увлажняют, перемешивают и выдерживают в течение 2 ч до употребления, чтобы усреднилась влажность.

Тонкостенные простые н даже ажурные изделия отливают во влажных формах (без предварительной просушки). Содержание глины в формовочной смеси должно быть не более 15%, влажность смеси — 3,5%. Такие смеси называют «смесями для формовки всырую».

В формовочных смесях для изготовлении кусковых форм может содержаться до 25% глины. Первоначальная влажность земли должна быть 4,5...4%, а если предполагается длительное изготовление кусков, то влажность увеличивают, чтобы поверхность кусков не обсыхала. В такие смеси вводят органические добавки. Сушат куски формы в специальных сушильных камерах при 200...250°C. При этом органические добавки выгорают и образуются поры, благодаря чему увеличивается газопроницаемость и уменьшается теплопроводность формы.

Во время просушки поверхность формы покрывается налетом сажи, которая предохраняет ее от плавления при заливке металла. Смеси для форм, предназначенных к просушке, называют «смесями для формовки всухую».

Формовочные смеси подразделяют на облицовочные (модельные), наполнительные и стержневые. Облицовочную смесь укладывают тонким слоем непосредственно на поверхность модели, она должна быть более пластичной, огнеупорной и прочной, чем наполнительная. Всю остальную полость опоки заполняют наполнительной смесью. Облицовочную, смесь уплотняют осторожно и зачастую обминают руками, а наполнительную — механическими трамбовками. Для облегчения готового изделия в полость формы закладывают пустотообразователи, которые готовят заранее отдельно от формы из формовочной смеси по чертежам. Называют пустотообразователи стержнями, хотя конфигурация их может быть самой причудливой. Стержни со всех сторон замкнуты расплавленным металлом, поэтому больше, чем вес остальные части формы, подвергаются воздействию высокой температуры, а следовательно, более интенсивному выделению газов. Для выхода газов из стержня внутри него устанавливают коническую перфорированную трубку (для больших и сложных стержней — каркас из трубок), через которую газы отводятся в тело формы.

При остывании отливки стержни подвергаются сильному давлению от усадки металла, поэтому их изготовляют из податливой смеси, тогда они не мешают усадке отливки. В противном случае изделие может дать трещину. После остывания отливки и снятия формы стержни должны легко выбиваться из отливки, высыпаясь из нее, порой через очень ограниченное отверстие. Итак, стержни должны быть прочными, огнеупорными, газопроницаемыми, податливыми и легко выбиваться после отливки. Для обеспечения этих качеств в формовочные смеси вводят пески и глины различных или нескольких сортов и добавляют крепители (олифу, лаки, декстрин или сульфитный щелок).

Способы формовки (изготовления формы) зависят от размеров и особенностей модели и в какой-то мере от серийности выхода изделий: формовка по целой модели, по разъемной, с отъемными частями, со стержнями, машинная формовка, формовка в почве. Все виды формовки производят с применением опок, только формовка в почве может быть без опоки.

Рассмотрим способ формовки изделия (казана) с отъемными деталями (рис. 115). Отъемные детали (рис. 115, б) — ручки 2 — состоят из двух частей. Их крепят к модели сосуда винтами 1 со шляпками в виде барашка. Собранную модель казана (чистую и сухую) укладывают на подмодельную плиту кверху дном (рис. 115, в), присыпают (припыливают) с помощью тампона древесно-угольной пылью, графитной или ликоподием, чтобы она легче вынималась из формы, устанавливают верхнюю опоку разъемом (стороной с буртиками) вниз, так чтобы модель была равноудалена от ее стенок, и сразу устанавливают литник 3 (в более сложных случаях — литниковую систему). Литниковая система (рис. 116) предназначена для подвода металла к полости формы и очищения его от шлака.

Затем насеивают первый слой облицовочной земли через сито, чтобы с поверхностью модели не соприкасались случайные включения, дальше следующий облицовочный слой толщиной 25... 35 мм и обжимают его руками у вертикальных поверхностей модели. Затем заполняют опоку наполнительной землей слоями 50...80 мм и каждый слой тщательно уплотняют клинообразным концом трамбовки, а последний — плоской стороной трамбовки. Излишек земли срезают линейкой (счищалкой). От тщательности уплотнения смеси зависит качество изделия.

Набитую опоку вместе с подмодельной плитой поднимают, переворачивают разъемом вверх, устанавливают на вторую подмодельную плиту или на гладкий стол, снимают подмодельную плиту (первую) и вывертывают крепежные винты ручек (см. рис. 115, г). Поверхность, соприкасавшуюся со снятой подмодельной плитой, приглаживают гладилкой для упрочнения и присыпают разделительным песком. Если Модель небольшая, вместо песка можно использовать припыл. Песок, попавший на поверхность модели, удаляют. На перевернутую верхнюю опоку устанавливают нижнюю разъемом к разъему, закрепляют и наполняют нижнюю опоку формовочной землей (см. рис. 115, д) в том же порядке, как и первую. По окончании в форме делают на-колы воздушных каналов 4 для улучшения газопроницаемости. В рассматриваемом случае выполняется формовка с нижним болваном — частью формы, входящей в полость изделия. В тех случаях, когда необходим верхний болван (рис, 117), его подвешивают к ребрам 2 опоки на крючьях 3 и укрепляют солдатиками 4. Для лучшей связи с формовочной землей высоту ребер опоки делают такой, чтобы расстояние между ними и моделью было не более 30 мм. Формовочную смесь около ребер и крючьев подвески уплотняют руками.

Для выполнения следующей операции опоки переворачивают и удаляют литник. Верхнюю опоку затем снимают, оставляя модель на нижнем болване, и перевертывают разъемом вверх. В этом положении (см. рис. 115, г) удаляют детали ручек 2 (сначала нижние, а потом верхние). Форму верхней опоки осматривают и, если есть небольшие дефекты, все поврежденные места смачивают водой, чтобы повысить пластичность смеси, и отделывают поверхность ланцетом, гладилкой или крючком. Затем форму обметают, обдувают, прочищают перышком литниковый канал и приступают к снятию модели с болвана. Ее снимать не следует до исправления дефектов верхней формы, так как в случае неудачи несложно будет набить последнюю заново.

Перед снятием модели с болвана смесь в местах примыкания к краям формы смачивают водой, чтобы укрепить их от разрушения при снятии с небольшим раскачиванием. Плоскость разъема ни в коем случае нельзя исправлять иди приглаживать, так как при этом образуются зазоры между половинками форм, в которые может просочиться металл при заливке. После снятия модели отделывают болван (см. рис.115,е), обдувают и припыливают обе части формы, прорезают питатели 4 (см. рис. 116) — каналы, соединяющие шлакоуловитель с полостью модели, и вторично припыливают отпечаток модели вместе с питателями; верхнюю опоку опять устанавливают на нижнюю (см. рис. 115,ж), скрепляют, проверяют, нет ли люфта или перекоса. И то и другое может повлечь разрушение верхней формы. Затем накалывают душником верхнюю форму и отправляют под заливку.

Сухие формы собирают в опоках, укладывая куски по порядку знаков, нанесенных при набивке, укладывают стержни по знакам, нанесенным в местах крепления стержней к форме с помощью прутков и каркасной трубки (выпусков его собственной арматуры). Трубку обмазывают глиной в местах соединения с формой, чтобы в швы не проникал металл. Куски и стержни собирают в опоках, которые соединяют. В собранной форме отверстие литника отмечают мелом, чтобы не спутать его с отверстием выпора — небольшого резервуара, соединенного с полостью формы в самой верхней ее точке. Выпор делают обычно при крупных отливках для ускорения выхода вытесняемого металлом воздуха, для вывода за пределы формы накопившихся на поверхности расплавленного металла шлака и песчинок и для создания резерва расплавленного металла для заполнения усадочных раковин при остывании, для смягчения удара металла в верхнюю часть формы и наблюдения за режимом ее наполнения.

Заливку форм в зависимости от деталировки изделия ведут расплавами металла различной жидкотекучести. Залитую форму после полного остывания выколачивают либо вручную, либо механически на виброситах в зависимости от прочности изделия. Одновременно подвергают выколотке стержни, песок которых высыпается через отверстия в отливах, оставшиеся от крепления каркаса стержней к формам.

Большинство операций процесса литья архитектурных деталей механизировано, что повысило производительность труда и качество изделий. Машинная формовка обеспечивает однородность уплотнения наполнительной земли и большую точность форм и изделий. Благодаря точности машинных операций не требуется отделки формы и подчеканки литья. При изготовлении сложного архитектурного литья все же приходится применять ручное уплотнение облицовочных смесей, а машина высвобождает модель из кусковой формы.

Для формовки применяют машины со штифтовым подъемом опоки, с поворотным столом и с протяжной модельной плитой.

На машине со штифтовым подъемом опоки (рис. 118, а) рычаг соединен с кривошипно-шатунным механизмом 1. который приводит в движение раму 2 с жестко закрепленными штифтами 8. При повороте рычага штифты перемещаются по направляющим отверстиям в подмодельной плите 6 и поднимают опоку с формой 4. Модель 5, закрепленная на плите, освобождает форму.

Принцип действия машины с поворотным столом (рис. 118, б) сводится к тому, что нижнюю и верхнюю плоскости металлической плиты 6 стола используют как подмодельные плиты, к которым крепят полумодели. Набив одну опоку, металлическую плиту переворачивают и набивают опоку с другой частью модели и литниковой системой.

Машина с протяжной плитой (рис. 118, а) имеет подмодельную металлическую плиту 9 со щелевыми отверстиями и с простым тинутым рельефом между ними. В щелевые отверстия вдвигают гребенку 10 с деталями модели сложного рельефа, после чего набивают опоку, а гребенку удаляют. С помощью этой машины целесообразно формовать архитектурные тяги с разнообразными порезками или детали С глубоким и тонким рельефом.

Первые две машины предназначены для формовки пустотелых деталей с использованием стержней. Заготовка стержней механизирована. Стержни обычно опирают на форму специальными выпусками — знаками. Знаки могут быть выпусками самой смеси или каркаса стержней. Места, заготовленные в форме для опоры знаков, тоже называют знаками. Для формовки со стержнем модель делают разъемной.

Рассмотрим, как формуют балясины (рис. 119). Модель балясины металлическая. Знаки стержней верхнего и нижнего отверстий (для поручня и тяги) и стержня полости делают деревянными 1. Формовку выполняют в двух опоках. Набивают нижнюю опоку (рис. 119, в), затем верхнюю (рис. 119, г), вынимают модели, в каждую половину формы в средней части отпечатка устанавливают по жеребейке 8 (стоечки, предохраняющие длинные стержни малого сечения от прогиба), вынимают модели литника 5 и выпора 9, вставляют стержни 2, проверяют шаблоном размеры полости (толщины стенок будущей отливки) и собирают форму. Затем закрепляют концы жеребеек, подклинивая их или пригружая. Чтобы форма не раскрылась, при заливке верхнюю опоку тоже равномерно загружают. Пригруз 7 должен превышать массу будущей отливки в три-четыре раза.

Архитектурные детали, требующие большой рабочей площади для их выполнения, «формуют в почве», т. е. в грунтовом полу цеха.

Для тяжелого чугунного литья типа решеток парковых оград делают твердую постель, для небольших, не требующих высокой точности изделий, — мягкую. Для твердой постели копают яму по размерам модели с припуском на откосы грунта и глубиной на 20 см больше высоты слоя формовочной земли. На дно ямы насыпают слой / (рис. 120) смеси мелкого кокса со шлаком. С боков в этот слой вставляют трубы 2 для вывода газов из формы, после чего яму заполняют слоями 3 наполнительной земли и каждый слой трамбуют, а последний засыпают слоем облицовочной смеси 5, предварительно закрепив по уровню направляющие бруски 4 для уравнительной рейки, и снова трамбуют. Фигурной рейкой б (малкой) срезают облицовочный слой на глубину 2 см и накалывают в форме душником воздушные каналы до первого слои. На концы брусков укладывают планки толщиной 10 мм, вровень с ними насеивают новый слой облицовочной земли и разравнивают простой рейкой, перемещая ее по планкам.

Убрав планки, уплотняют облицовочный слой пристукиванием рейкой (плашмя), пока оба конца рейки и уровень облицовочной земли не сравняются с брусками. На подготовленную постель укладывают модель и осаживают ее постукиванием по ней через деревянную прокладку для получения нужного оттиска. Если одна из сторон изделия плоская и не требует особой чистоты отделки, устанавливают литники и переходят к заливке. Если же литье должно быть двусторонним, то для получения верхнего рельефа делают форму в опоке.

Чугунные чаши для фонтана формуют аналогично решеткам, но с применением шаблона. Принцип использования шаблона (рис. 121) такой же, как в лепных работах для вытягивания баз при вертикальном расположении оси вращения шаблона. Разница в том, что все устройство делают более капитальным из металла.

Начинают с того, что роют яму нужных размеров, дно которой плотно утрамбовывают и выравнивают по уровню. Устанавливают станину 1 и проверяют горизонтальность плоскости вращения рычага 3 ватерпасом по всей окружности. Яму наполняют формовочной землей, как описано выше, и сверху тем же способом насыпают и уплотняют болван по форме, близкой к чаше. Поверхность болвана обкладывают облицовочной смесью и уплотняют ее. Затем закрепляют первый шаблон 6, соответствующий профилю внешней поверхности чаши, и им вытягивают, обтачивая болван, тело вращения. Шаблон снимают, а готовый профилированный болван (модель) обкладывают мокрой бумагой. Надевают на него опоку, маркируя колышками ее расположение на почвенной форме.

Опоку набивают по всем правилам и устраивают в ней литниковую систему. После этого снимают опоку, заделывают в ней отверстие от шпинделя 2, обрабатывают поверхность формы и припыливают графитом. С болвана снимают бумагу, а на шпиндель надевают второй шаблон 7, соответствующий профилю внутренней поверхности чаши. Этим шаблоном опять обтачивают болван и хорошо заглаженную поверхность его тоже припыливают графитом. Чтобы убедиться в правильности толщины будущей отливки, устанавливают в нескольких местах пластичные глиняные маячки, надевают и сразу снимают опоку. По высоте конусов, примятых верхней формой, определяют толщину отливки, а формы подправляют. Опоку устанавливают по колышкам на место.

Для лучшего заполнения большой формы металлом чаши литников и выпоры наращивают.

Все разнообразие литейных способов и приемов построено на основе рассмотренных производственных операций и связано С изысканием наиболее рациональных способов изготовления форм для отливки каждого конкретного изделия. Процесс изготовления форм — самый трудоемкий во всем литейном производственном процессе и составляет в среднем 70% от него.

Лигатура

В ювелирном деле лигатура добавляется к драгоценному металлу для доведения ювелирного сплава до определённой пробы, для изменения цвета сплава, а также для придания ему различных полезных свойств:

· Увеличение твёрдости, износоустойчивости металла. Необходимо для длительной эксплуатации изделия.

· Улучшение ковкости, литейных свойств, повышение/понижение температуры плавления сплава для удобства обработки изделий ювелиром.

Для золота лигатура как правило состоит из серебра и меди, реже добавляются платина, палладий, никель и цинк.
В серебре легирующим компонентом выступает медь.

 

ыбор сплавов для художественного литья - довольно сложная задача. Ее решение зависит от замысла художника, определяющего форму и цвет изделия, особенности технологии литья и окончательной обработки отливки, себестоимости изделия. Поэтому можно дать лишь общие рекомендации.

Сплавы для литья ювелирных изделий и бижутерии. В ювелирной промышленности применяют сплавы, основой которых являются драгоценные металлы: золото, серебро и платина.

Золотые сплавы. В состав золотых сплавов в качестве легирующих добавок водят серебро, медь, палладий, никель, платину, кадмий.

При введении серебра по мере увеличения его содержания цвет золота из насыщенного желтого переходит в желто-зеленый. Если содержание серебра превышает 30 % цвет становиться желто-белым.

Медь повышает твердость золотого сплава. Сплав приобретает красноватые оттенки. При содержании меди, равном 14,6, сплав имеет ярко-красный цвет.

Палладий повышает температуру плавления. При 10 % -ном содержании палладия цвет сплава становится белым.

Никель улучшает литейные свойства сплава. Сплав имеет бледно-желтый цвет. При большом содержании никеля сплав приобретает магнитные свойства.

Платина резко повышает температуру плавления, окрашивает сплав в белый цвет.

Цинк охрупчивает сплав, если его содержание превышает 0,3 %.

Сплавы золота подразделяют прежде всего по содержанию (%) золота, а затем уде по цвету и другим свойствам (таблицах 20-23)

Номер пробы указывает сколько массовых частей золота содержится в 1000 массовых частях.

Таблица 20. Сплавы золота 958-й пробы.

Массовая доля, % Цвет
золота серебра меди
95,8 2,0 2,2 Ярко-желтый
95,8 2,1 2,1 Ярко-желтый

Таблица 21. Сплавы золота 750-й пробы.

Массовая доля, % Цвет
золота серебра меди платины свинца никеля цинка
4,0 21,0 - - - - Красный
8,3 16,7 - - - - Красноватый
12,5 12,5 - - - - Ярко-желтый
25,0 - - - - - Зеленый
5,0 - - - - Белый
7,0 - - - Белый
8,0 8,0 - - - Белый
- 3,5 - - 16,5 Белый

Несколько сложнее классифицировать золотые сплавы по цвету. Сплавы одной и той же пробы могут быть или оттенку цвета. Наиболее широка цветовая гамма сплавов 583-й и 750-й проб. Они бывают белыми, серебристо-белыми, бледно- и ярко-желтыми, розовыми, оранжевыми, красноватыми и красными. Поэтому используемые иногда обиходные названия вроде "белое золото", "бледное золото", "желтое золото", "зеленое золото" и "красное золото" нельзя рассматривать как термины.

Таблица 22. Сплавы золота 583-й пробы.

Массовая доля, % Цвет
золота серебра меди свинца никеля цинка
58,3 2,0 39,7 - - - Ярко-красный
58,3 8,0 33,7 - - - Красный
58,3 21,7 20,0 - - - Бледно-красный
58,3 30,0 11,7 - - - Зеленый
58,3 3,25 35,7 - 2,75 - Розовый
58,3 23,7 - 18,0 - - Белый
58,3 - 23,5 - 12,2 6,0 Белый

Маркировка золотых сплавов включает обозначения компонентов и их содержание. Буквенный шифр означает: Зл - золото; Ср - серебро; М - медь; Пл - платина; Н - никель; Кд - кадмий; Ц - цинк. Цифры соответствуют массовой доле (%) компонента а сплаве. Например, сплав марки ЗлВрПд 5-20 содержит 5% серебра, 20 % палладия, остальное - золото.

Таблица 23. Сплавы золота 500-й пробы.

Массовая доля, % Цвет
золота серебра меди
50,0 10,0 40,0 Красный
50,0 28,0 22,0 Бледно-желтый
50,0 37,5 12,5 Зеленоватый

Серебряные сплавы. Сплавы из серебра, используемые в ювелирной промышленности, в отличие от золотых, содержат только один легирующий элемент - медь. В соответствии с действующим стандартом серебряные сплавы должны иметь в своем составе 91,6 %, 87,5 %, 80 % или 50 % серебра. Маркируются серебряные сплавы аналогично золотым.

Платиновые сплавы. В ювелирной промышленности применяются только два сплава на основе платины - с 5 %-ным содержанием меди и с 5 %-ным содержанием иридия. Медь понижает температуру плавления. Иридий повышает эту температуру и одновременно износостойкость. Добавки не влияют на цвет сплава, и он остается характерным для платины.

Медные сплавы. Кроме сплавов на основе драгоценных металлов для ювелирных изделий широко применяются сплавы на основе меди (бронзы, латуни, нейзильбер, мельхиор).

Высокими художественными качествами обладают бронзы, которые ранее были известны под названием "Мангеймскре золото", или "симилор" (7 % олова, 9 % цинка), бронза "орейде" (5 % олова, 15 % цинка), золотистая бронза "хризокальк" (7 % олова, 3 % цинка).

В конце ХIХ века в качестве заменителей драгоценных металлов стали широко применять декоративные латуни, сплав хризат (36,8% цинка, 0,2 % свинца), сплав Вигольди (31 % цинка, 0,8 % алюминия, 0,2 % свинца) и в настоящее время при производстве украшений используются сплавы на основе меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы (таблица 24).

Таблица 24. Состав (массовая доля, % компонентов сплавов,имитирующих золото)

Медь Цинк Алюминий Никель Другие компоненты
- - -
- -
- - -
- -
91,6 0,4 -

Сплавы меди с цинком, алюминием, другими металлами обладают широкой цветовой гаммой. Большой популярностью пользуется кремнистая латунь ЛК80-3Л.

Поскольку большинство медных сплавов обладают невысокой коррозионной стойкостью, для защиты изделия применяют лаковые покрытия.

Добавки до 0,3 % алюминия не приводят к образованию плен, но украшают качество поверхности. Легирование медных сплавов алюминием несколько повышает их коррозионную стойкость.

Из всех бронз в ювелирной промышленности чаще всего используется бериллиевая бронза. Она отличается высокой твердостью и наиболее стойка коррозии.

Медно-никелевые сплавы с цинком, алюминием и другими металлами обладают высокими декоративными свойствами. Имитируя серебро.

Мельхиор - двухкомпонентный медный сплав, содержащий 18-20 5 никеля. Он обладает красивым серебристым цветом, хорошо сопротивляется атмосферной коррозии. Широко применяется для изготовления столовых приборов инедорогих ювелирных изделий.

Нейзильбер - трехкомпонентный медный сплав - содержит 13,5-16,5 % никеля и 18-22 5 цинка. Нейзильбер дешевле мельхиора. Он обладает достаточной коррозионной стойкостью и широко применяется в ювелирной промышленности.

В таблице 25 приведен химический состав других сплавов, имитирующих с серебро.

Таблица 25. Состав (массовая доля, % компонентов) сплавов, имитирующих серебро.

Медь Никель Цинк Алюминий Олово Свинец Железо
- - -
24,5 0,15 0,35 -
- - - -
- - -
- - - -

Кроме того, используется свинцовистый нейзильбер МНЦС 16-29-1,8. сплав хорошо обрабатывается резанием, имеет высокую коррозионную стойкость, красивый серебристый цвет.

Для изготовления бижутерии применяют сравнительно дешевые легкоплавкие сплавы на основе цинка, олова, свинца и алюминия.

Для сплавов на основе первых трех металлов разработана специальная технология литья в резиновые пресс-форм.

Сплавы для литья колоколов. В старину существовало четыре сорта бронз: пушечная (13 % олова), зеркальная (32 % олова), монетная (7 % олова) и колокольная (20 % олова).

Пушки, зеркала и монеты теперь из бронзы не делают. А колокола по-прежнему льют из бронзы, причем ставший классическим состав колокольной бронзы сохранился до наших дней.

Колокольный металл окутан многими легендами. Люди верили в особую силу звучания колокола - очистительную, охраняющую, заклинающую. Звон колокола обращал мысли человека к силам природы, к небу, к высшему идеалу. Отсюда одна из основных функций колокольного звона - защита от бесов и злых духов. Звучанием колокола или колокольчиков пользовались жрецы, прорицатели, знахари.

Долгое время считалось, что рецепт колокольного сплава представляет собой тайну за семью печатями. Также полагали, что для красивого звучания сплав должен обязательно включать примесь серебра. Например, когда в 1911г. в городе Лодзи плавили колокольную бронзу в вагранке, жители города, собравшиеся поглядеть, как будут выпускать металл в ковш, бросали в расплав золотые и серебряные вещи. А наблюдало за плавкой почти 900 человек.

Однако исследования, выполненные во второй половине ХХ века, развеяли красивые легенды. Примесь серебра в сплаве никак не влияет на звучание.

В музыкальном материаловедении основные требования, предъявляют к металлу, формулируются как наилучшее возбуждение, излучение всех частот, возникающих при ударе, и большая длительность звучания. Этим требованием отвечают металлы, обладающие высокой упругостью, низким затуханием звука, высокой плотностью и минимальной пористостью.

При оценке акустических качеств материалов используют константу, учитывающую плотность и внутреннее трение материала.

На звучании колокола плохо сказываются примеси, которые резко снижают акустические характеристики бронзы. Содержание примесей не должно превышать 2 %, а в особых ответственных случаях - 1 %. Примеси алюминия, висмута, мышьяка дают себе знать, даже если их содержание исчисляется в сотых долях процента.

Звучание колокольной бронзы определяется содержанием интерметаллидной фазы Cu31Sng. чем выше ее доля в сплаве, тем чище, звонче, мелодичнее звук. Однако эта фаза обладает исключительной хрупкостью. При 32 5-ном содержании олова колокол не выдержал бы и одного удара. Сплав с 22 %-ным содержанием олова находится на границе области допустимой хрупкости.

Таким образом, наилучшим колокольным сплавом является двухкомпонентная бронза, содержащая 20-22 5 олова и не более 1-2 5 примесей.

Сплавы для кабинетных украшений. Металлические кабинетные украшения весьма разнообразны. Это - статуэтки, подсвечники, шкатулки, бра, плакетки, тарелки, предметы с инструкцией.

Среди кабинетных украшений выделяются изделия из чугуна. Высокого совершенства художественного чугунного литья достигли уральские литейщики, и ив частности - каслинские мастера.

Одним из основных требований, предъявляемых к чугуну для литья кабинетных украшений, является высокая жидкотекучесть, которая обеспечивает заполнение форм, как правило, имеющих очень сложную, ажурную конфигурацию. Повышать жидкотекучесть металла за счет его перегрева нельзя, так как это может привести к образованию пригара на поверхности отливки.

Существует зависимость между жидкотекучестью и углеродистым эквивалентом жидкотекучести.

Очень много художественных кабинетных украшений делают из сплавов на основе меди. Наибольшее распространение получили изделия из бронзы. Основой принятых в нашей стране стандартных бронз являются четырехкомпонентные системы Cu-Sn-Zn-Pb, которая обеспечивает весь комплекс необходимых технологических и эстетических свойств. Эти бронзы хорошо поддаются различным видам обработки (чеканке, гравировке, резанию), имеют красивый цвет, высокую коррозионную стойкость.

Состав литейных художественных бронз приведен в таблице 26.

Таблица 26. Состав (массовая доля, % компонентов) литейных художественных бронз.

Марка Медь Легирующие добавки Примеси (не более) Назначение
Олово Цинк Свинец Сурьма Железо Алюминий Всего
БХ1 Основа 4-7 5-8 1-4 1,0 1,0 0,1 3,0 Для бюстов
БХ2 Основа 1-5 8-13 1-6 1,0 1,0 0,1 3,0 Для крупного декоративного литья
БХ3 Основа 0,5-3 25-35 1,3 0,5 1,0 0,5 3,0 Для мелкого декоративного литья

Хорошими литейными и декоративными свойствами обладают также деформируемые бронзы БрОЦС 4-4-2,5 и БрОЦС 4-4-4- и литейные бронзы ОЦС 5-5-5 и БрОЦС 6-6-3 (таблица 27)Хорошими литейными и декоративными свойствами обладают также деформируемые бронзы БрОЦС 4-4-2,5 и БрОЦС 4-4-4- и литейные бронзы ОЦС 5-5-5 и БрОЦС 6-6-3 (таблица 27)

Таблица 27. Состав (массовая доля, %) оловянистых бронз.

Марка Олово Цинк Свинец Фосфор Никель
БрОЦС 4-4-2,5 3,0-5,0 3,0-5,0 1,5-3,5 - -
БрОЦС 6-6-3 5,0-7,0 5,0-7,0 2,0-4,0 - -
БрОЦС 5-5-5 4,0-6,0 4,0-6,0 4,0-6,0 - -
БрОЦС 4-4-4 3,0-5,0 3,0-5,0 3,5-4,5 - -
БрОЦСН 3-7-5-1 2,5-4,0 6,0-9,5 3,0-6,0 - 0,5-2,0
БрОЦС 3-12-5 2,0-3,5 8,0-15,0 3,0-6,0 - -
БрОФ 5-0,4 6,0-7,0 - - 0,26-0,4 -
БрОФ 10-1 9,0-11,0 - - 0,8-1,2 -

Художественные отливки, кроме того, изготавливают из безоловянистых бронз БрА5, брА7, БрКМс 3-1 (таблица 28).

Хорошими литейными свойствами и красивым золотистым цветом обладают кремнистые латуни ЛК 80-3 и ЛКС 80-3-3.

Таблица 28. Состав (массовая доля, % компонентов) безоловянистых бронз.

Марка Алюминий Марганец Железо Кремний
БрА 5 4,0-6,0 - - -
БрА 7 6,0-8,0 - - -
БрАж 9-4 8,0-10,0 - 2,0-4,0 -
БрАМц 9-2 8,0-10,0 1,5-2,5 - -
БрКМц 3-1 - 1,0-1,5 - 2,75-3,50
3,50БрМц 5 - 4,5-5,5 - -

 

 

Печи непрерывного литья металлов Opdel ETNA

 

Серия печей непрерывного литья Opdel ETNA объединяет ряд установок с тиглем емкостью от 10 до 140 кг, оснащенных графическим интерфейсом и цифровым дисплеем для удобства оператора. Доступ к внутренним компонентам машины защищен быстросъемными панелями для удобства обслуживания. Вытяжное устройство для производимого профиля оснащено эффективной системой охлаждения и приводится в действие посредством шагового мотора с планетарной шестерней. Основой установок ETNA является среднечастотный бесшумный генеральр, полностью разработанный и собранный на заводе Opdel. Высокопроизводительные печи серии ETNA часто используют для производства профиля особого вида, когда количество расплавляемого металла существенно. По запросу печи ETNA комплектуются различными аксессуарами: электрическими ножницами или дисковыми пилами для резки производимого профиля, специальных тележек для профиля с охлаждением и т.п. Часто печи ETNA используются в комплекте с плавильными печами с опрокидывающимся механизмом для обеспечения непрерывности рабочего цикла.
Технические характеристики плавильных печей Opdel ETNA:
Модель Емкость тигля Мощность, кВт Производимые профили Габариты, мм Вес, кг
ETNA10 11.2 кг Au 18КТ 7.6 кг Ag 925 1-3 проволоки макс. диам. 40* мм полоса: макс. 60х5 мм трубка: 14х2 - 40х2.5 мм 1047x814x1750
ETNA15 16.2 кг Au 18KT 10.9 кг Ag 925 1-5 проволоки макс. диам. 40* мм полоса: макс. 90х5 мм трубка: 14х2 - 40х2.5 мм 1047x814x1750
ETNA20 20.6 кг Au 18KT 13.9 кг Ag 925 1-6 проволоки макс. диам. 40* мм полоса: макс. 100х5 мм трубка: 14х2 - 40х2.5 мм 1047x1014x1950
ETNA30 30.8 кг Au 18KT 20.9 кг Ag 925 1-7 проволоки макс. диам. 40* мм полоса: макс. 115х5 мм трубка: 14х2 - 40х2.5 мм 1047x1014x1950
ETNA50 51.5 кг Au 18KT 34.5 кг Ag 925 1-8 проволоки макс. диам. 40* мм полоса: макс. 125х5 мм трубка: 14х2 - 40х2.5 мм 1047x1014x1950
ETNA140 136.8 кг Au 18KT 92.6 кг Ag 925 1-8 проволоки макс. диам. 40* мм полоса: макс. 190х5 мм трубка: 14х2 - 40х2.5 мм 1650x1400x2100
 
             
       

 

 

Непрерывное литье - один из самых прогрессивных способов получения полуфабриката в литье драгоценных металлов. Данный тип литья позволяет получать необходимый прокат (пруток, круг, полосу, шестигранник и пр.) путем протягивания расплавленного металла через графитовую фильеру. Такой способ литья является наименее затратным не только с точки зрения наименьших затрат времени и ресурсов, но и дает возможность производства того типа проката, который нужен на производстве в данный момент для получения конечного продукта (браслетов, цепей, колец и прочего)

Непрерывное литье достаточно широко распространено среди предприятий ювелирной отрасли, благодаря широкому выбору производителей оборудования для данного типа литья и относительно недорогой их стоимости по сравнению с возможностями этого оборудования. Из широкого спектра производителей оборудования для непрерывного литья в ювелирном производстве можно отметить всемирно известную итальянскую компанию OPDEL, которая имеет более чем тридцатилетний опыт в производстве литейного оборудования и которая представлена своими машинами практически на всех всемирно известных ювелирных предприятия.

Флагманской линейкой машин непрерывного литья компании OPDEL являются машины серии ETNAразной производительности. Серия ETNA отличается высоким качеством литья и надежностью в эксплуатации с широкой гаммой машин разной производительности от 10 до 140 кг которые могут применятся как в небольших ювелирных предприятиях так и на крупных заводах работающих со специальными типами сплавов и производящих широкую гамму проката. Большинство инновационных технологических решений, примененных при разработке линейки ETNA, защищены патентами.

Весь модельный ряд печей оснащен электронными генераторами нового поколения и процессорами, которые позволяют осуществлять ввод и запоминание девяносто девяти программ автоматической плавки. Система охлаждения как графитовых фильер, так и роликов тянущей клети выполнены из бронзы обеспечивающей хороший теплоотвод.

Кроме того, компания OPDEL производит печи с двумя индукторами, одни из которых применяется для нагрева графитового тигля, а второй для нагрева графитовой фильеры. Такая конфигурация позволяет работать с широким спектром специальных сплавов, состоящих из компонентов с разными температурными режимами.

Высокотемпературная термопара расположенная внутри графитового тигля позволяет контролировать температуру с высокой точностью при любых температурах вплоть до 1500 градусов Цельсия.

 

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-09-14; просмотров: 424; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.007 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты