Художественное литье
Ухин С.В.
Донецк, 2004 г.
Процесс получения отливок по выжигаемым моделям
Чтобы проследить технологию такого способа, рассмотрим конкретный пример — изготовление сложной фигурной вазы или кубка.
При отливке кубка верхнюю часть модели несложной геометрической формы изготавливают из любого материала, нижнюю, более сложную, вырезают из пенопласта. После этого, уложив верхнюю часть модели на подмодельную плиту, начинают формовку в опоке. Когда формовочная земля сравнивается с уровнем модели, к ней приставляют вторую (пенопластовую) часть и заформовывают до конца. Далее опоку переворачивают, на нее устанавливают вторую опоку и проводят окончательную формовку, сделав при этом литниковую систему. После опоки разжимают и удаляют верхнюю часть модели, а нижнюю (пенопластовую) оставляют заформованной в землю.
При использовании таких комбинированных способов получают цельные, довольно качественные сложные по форме отливки. Однако в момент формовки элемента модели могут сместиться относительно друг друга. Чтобы этого не произошло, в сочленения гипсовой формы и пенопластовых элементов вставляют швейные иглы или булавки, на которые накалывают элементы. Чтобы предотвратить осевые вращения, можно использовать несколько иголок.
Для изготовления пустотелой модели опоку устанавливают на подмодельную плиту и заформовывают в нее землей до половины оригинал изделия — выполняют так называемую фальшивую опоку.
Поверхность оригинала, имеющего небольшие размеры, смазьшают мыльной пеной и обкладывают слоем пластилина толщиной до 1 см. Более крупные изделия обкладывают слоем глины. Для того чтобы глина не прилипала к оригиналу, в качестве разделительного слоя используют бумагу. На фальшивую опоку с оригиналом сверху устанавливают вторую опоку и заливают гипсом. В гипсе делают литниковые каналы, которые доходят до пластилинового или глиняного слоев. После затвердения гипса опоки переворачивают. Фальшивую опоку, оказавшуюся сверху, удаляют вместе с землей и устанавливают новую.
, На вторую половину оригинала, ранее находившегося в фальшивой опоке, также укладывают слой пластилина или глины. Смазав нижнюю опоку, залитую гипсом, мыльной пеной, заливают гипсом верхнюю, оставив литниковые отверстия. Когда гипс затвердеет, верхнюю опоку снимают и удаляют слой пластилина или глины, следя за тем, чтобы ничего не осталось на оригинале. Затем опоку устанавливают на место.
После удаления прокладочного слоя между гипсом, залитым в опоку, и оригиналом образовалось свободное пространство, соответствующее толщине прокладочного слоя. В образовавшуюся полость через литниковые каналы, оставленные в гипсовом слое, заливают раствор на основе столярного клея или технического желатина.
Опоки переворачивают после остывания клеевого раствора, со второй опоки удаляют разделительный слой и заливают клеевым раствором. Затем опоки разнимают, и из полученной формы удаляют оригинал изделия. Благодаря эластичности клеевого раствора можно формовать изделие со сложной формой поверхности (узоры, орнаменты, шрифты и т.д.), а также имеющего пазухи, что сложно выполнить при обычном способе формовки. К тому же клеевая масса является защитой оригинала. Внутреннюю поверхность клеевой рубашки покрывают лаком, а после высыхания наносят кистью слой воска.
Форму собирают и через предварительно оставленное отверстие в ее полость заливают расплавленную канифоль, которую сразу же выливают из формы, пока она не остыла, но при этом часть ее остается на стенках. Эту операцию повторяют до тех пор, пока не будет достигнута требуемая толщина изделия. Нельзя перегревать расплав канифоли, так как могут расплавиться мелкие элементы клеевой формы.
После затвердения слоя канифоли опоки осторожно разнимают и извлекают полученную модель, представляющую собой пустотелую тонкостенную копию оригинала, которая будет служить выплавляемой моделью.
Формовку пустотелых изделий начинают с изготовления стержня. Стержнем называют часть формовочной смеси, которой заполняют полость формы. Основой стержня может служить металлический каркас, изготовленный из проволоки, диаметр которой зависит от размеров модели. Основой каркаса является более толстый стержень, конец которого выходит из модели. После изготовления каркаса его вводят в полость модели и заполняют формовочной массой. В качестве стержневой, а также формовочной массы для небольших изделий, отливаемых из металлов с невысокой температуройплавления, можно использовать массу на основе гипса и талька или гипса и кварца. В случае применения масс на основе гипса следует помнить, что в этих массах практически отсутствует газопроницаемость, поэтому в процессе формовки нужно сделать дополнительные отверстия для выхода газов, образующихся в момент выплавки модели.
Если выполняется отливка из бронзы, латуни или других металлов с высокой температурой плавления, в качестве стержневой массы используют кварц, кварцевый песокс добавлением конторского силикатного клея. Песок прокаливают при температурв.750-900 "С в чугунной емкости, например в сковороде, чтобы в него не попали окислы железа. Жидкого стекла в смеси должно содержаться в пределах 30%, остальное составляет песок.
При отливке больших изделий в формовочную смесь добавляют 1-2% технической буры или борной кислоты, которые, имея собственную температуру плавления 741 С и 575 'С соответственно, в момент прокаливания формы плавятся и, обволакивая зерна наполнителя, скрепляют формовочную массу.
Выплавленную модель со стержнем формуют в опоку обычным способом. Модель из канифоли выплавляют в сушильном шкафу, постепенно повышая температуру. Опоку располагают литниковой системой вниз. Через нее будет выходить расплавленная канифоль, поэтому под выходом литниковой системы необходимо поставить емкость. В этом случае стеНки формы укрепятся расплавленными частицами канифоли. Когда канифоль полностью стечет, форму прокаливают в муфельной печи. Если ее нет, то это можно проделать в духовке газовой плиты при температуре 350"С, поскольку канифоль начинает обугливаться при температуре 310 °С. Образующаяся копоть от сгоревшей канифоли покрывает стенки формы, что улучшает качество отливки.
Технология тиснения
Полосы фольги из цветного металла толщиной 0,2-0,3 мм скатывают в рулоны, накаливают докрасна и окунают в холодную воду — после этой операции металл становится более пластичным, очищенным, словом, готовым к обработке (это касается меди и ее сплавов), а алюминий разогревают до почернения нанесенной на него мыльной полоски. Из гипса или строительного алебастра приготавливают раствор на воде в соотношении в частях: 9:7, предварительно смазав рельеф вазелином, чтобы гипс не прилипал к нему. Гипсовую модель после снятия с рельефа для сохранности и предохранения ее от влаги покрывают лаком. Матрицу отливают открытым способом в опоке с формовочной смесью, в которую вдавливают талькированную модель. Состав смеси таков: 9 частей речного песка, 1 часть сухого глиняного порошка и полчасти воды. Смесь должна быть утрамбована на одном уровне с верхом модели и бортами опоки. После извлечения модели из опоки в формовочной смеси должен остаться четкий обратный рельеф — контррельеф, в который и заливают расплавленный металл для получения матрицы; матрицу доводят до рабочей кондиции штихелем или чеканом, поскольку в ней могут быть нежелательные впадинки или выступы. Далее из свинца следует изготовить контррельефный пуансон, который в точности повторяет матрицу. Уложив фольгу на матрицу, а сверху контррельефный пуансон, равномерными ударами киянки получают задуманный оттиск.
Давильные работы
В прежние времена мастера кузнечных или слесарных дел не занимались этим способом обработки металлов, так как существовало много специальных мастерских по давильным работам. В настоящее время такими работами занимаются лишь на сравнительно крупных промышленных предприятиях, которые не могут изготавливать оригинальные изделия, необходимые для кузнеца-художника. В этом случае индивидуальному мастеру не остается ничего иного, как освоить и этот способ обработки металла.