- •Введение. Из истории художественного литья
- •Глава 2. Характеристика способа литья по выплавляемым моделям.
- •Технологический процесс изготовления отливок в единые гипсовые смеси (эстрих-процесс)
- •Глава 3. Пресс-формы для изготовления моделей
- •2.3.1. Классификация пресс-форм по материалу, способу изготовления и заполению.
- •2.3.2. Материалы для пресс-форм
- •2.3.3. Изготовление пресс-форм
- •Пресс-формы, изготовленные гальваническим и металлизационным способами
- •2.3.4. Изготовление моделей. Общие положения
- •2.3.5. Изготовление литейных форм
- •2.3.6. Приготовление составов огнеупорного покрытия
- •2.3.7. Формовка
- •2.3.8. Прокаливание форм
- •2.3.9. Возможные виды дефектов и брака форм и способы их устранения
- •Глава 4 материалы и оборудование для единой смеси в художественном литье
- •2.4.1. Материалы формы
- •2.4.2. Огнеупорные наполнители
- •2.4.3. Приготовление гипсовых смесей
- •2.4.4. Изменение размеров гипсовых форм при затвердевании и охлаждении
- •2.4.4. Режимы прокаливания гипсовых форм
- •2.4.6. Рабочие технологические переходы при изготовлении гипсовых форм
- •2.4.7. Возможные дефекты технологии
- •Глава 5 плавка металла и заливка форм
- •2.5.1. Расплавление металла
- •2.5.2. Приготовление медных лигатур
- •2.5.3. Плавка бронз и латуней
- •2.5.4. Заливка форм
- •2.5.5. Заполнение форм под давлением пара
- •2.5.6. Брак металла, возникающий при плавке и разливке
- •2.5.7. Плавка и литье при изготовлении мелких и ювелирных изделий
- •Глава 6 литейные установки и устройства
- •2.6.1. Простейшая центробежная литейная установка
- •2.6.2. Центробежная литейная установка с приводом от пружины
- •2.6.3. Вакуумные литейные установки для мелких и ювелирных отливок
- •2.6.4. Газовые и бензиновые горелки для плавки металла
- •Глава 7 составление и расчет шихты
- •Глава 8 выбивка и очистка отливок
- •2.8.1. Выбивка
- •2.8.2. Зачистка на абразивных камнях
- •2.8.3. Очистка от формовочной массы и удаление литников в малых отливках
- •2.8.4. Дефекты отливок центробежного литья по выплавляемым моделям и способы их устранения
- •2.8.5. Качество отливок (общие положения)
- •2.8.6. Проверка качества художественных отливок
- •2.8.7. Брак отливок и его предупреждение
- •Глава 9 отделка орнаментальных художественных изделий
- •Глава 10 литье ювелирных отливок
- •Глава 11 обработка поверхности ювелирных отливок
- •Глава 12 дефекты ювелирных отливок и их устранение
- •Глава 13 проектирование отливок
- •Глава 14 литье в керамические формы
- •Глава 15 литье в резиновые формы(микролитье)
- •Глава 16 литье по газифицируемым моделям
- •Глава 17 литье в землю
- •Глава 18 работы отечественных мастеров-литейщиков
- •Глава 19 методы древнерусского литья в современных условиях
- •Глава 20 литье в постоянные формы
- •Глава 21 техника безопасности
2.4.3. Приготовление гипсовых смесей
Рассмотрим влияние различных ингредиентов на гипсовые смеси.
Влияние гипса. При увеличении содержания гипса прочность формы увеличивается. Тем не менее для изготовления качественной отливки следует использовать смеси с минимальным содержанием гипса, обеспечивающим необходимую прочность формы без излишнего запаса во всем технологическом процессе.
Влияние различных присадок. Органические присадки (лигно-сульфанаты, карбамидные смолы) резко увеличивают прочность гипсовой формы при ее сушке до 200 °С. При более высокой температуре органические присадки разлагаются. Минеральные присадки (борная кислота, цемент, кремнекислый натрий, каолин, тальк, асбест и др.) увеличивают прочность форм после прокаливания. Содержание асбеста увеличивает прочность форм при сжатии (кроме применения высокопрочного гипса 500) незначительно, а борная кислота мало влияет на прочность гипсовых форм при изгибе и увеличивает срок схватывания на 2—3 мин при применении разного состава гипсовой смеси.
Влияние воды. Чем больше воды в гипсовой смеси, тем ниже ее прочность. При превышении максимального уровня воды гипсовая масса делается непригодной: повышается ее текучесть, значительно увеличивается время схватывания, уменьшается расширение массы.
Влияние зернового состава. Замечено, что наибольшую прочность имеют образцы, содержащие комбинированный наполнитель — 70 % кварцевого песка и 30 % пылевидного кварца. Это объясняется уменьшенным содержанием воды и более плотной упаковкой зерен формовочного материала. Из практических данных можно сделать следующие выводы:
• с увеличением содержания гипса прочность формы увеличивается;
• наибольшую прочность обеспечивает комплексный наполнитель, содержащий крупную и мелкую фракции;
• влияние состава наполнителя тем больше, чем выше содержание в смеси гипса;
• невысокая прочность с кристобалитом объясняется его дилатометрическими особенностями, которые создают стабильность геометрии форм, их целостность, а также точность отливки.
Влияние температуры нагрева. При нагреве прочность гипсовых форм понижается, поэтому для ее повышения при нагреве в состав вводят минералообразующие присадки, например борную кислоту или буру.
Следует отметить, что на приготовление гипсовых смесей влияет технология смешивания. Смешивание ингредиентов механической мешалкой с частотой вращения 350—400 об/мин создает более качественную смесь из-за отсутствия воздуха, который замешивается в смесь при ручном смешивании: количество и размеры воздушных раковин при ручном смешивании будут увеличены. Наилучшим способом является вакуумирование. В частной практике применяют миксер собственного изготовления или пропеллерную мешалку.
2.4.4. Изменение размеров гипсовых форм при затвердевании и охлаждении
Для получения тонкостенных отливок и качественного воспроизведения декоративной поверхности гипсовые формы прокаливают при 800 °С и заливают металлом. При изготовлении отливок из латуней, бронз, нейзильбера и мельхиора с толщинами стенок 10 мм форма подстуживается. При заливке сплавов на алюминиевой основе форма после прокаливания охлаждается до 150—200 °С.
При схватывании гипсовая масса расширяется, что дает хороший отпечаток с модели. Однако расширение затрудняет извлечение модели.
Расширение гипса при схватывании колеблется от 0,008 до 0,5 %. Оно уменьшается при использовании малопрочного гипса, при снижении содержания гипса в смеси, увеличении содержания воды, применении добавок типа гашеной извести, жидкого стекла, глины, песка и асбеста.
В первые 10—20 мин расширение не превышает 0,1—0,2 %, поэтому постоянную модель нужно удалять немедленно, как только форма приобрела минимальную прочность.
При нагреве и охлаждении гипсовая форма подвергается усадке. Причиной объемных изменений при нагреве гипсовых форм являются собственно термическое расширение и физико-химические процессы, идущие при дегидратации и модификационных превращениях формовочных материалов.
При нагреве выше 680 °С усадка гипса увеличивается и доходит до 4 %. Это связано с образованием ангидрида при полной потере гипсом кристаллизационной воды. Разложение ангидрида начинается при нагреве гипса уже выше 800 °С. Наличие в гипсовых формах асбеста, песка, кристобалита снижает усадку форм. Наименьшую усадку дают формы, загруженные в печь при 300 °С и выдерживаемые после их нагрева до 800 °С в течение 10 мин.
Для нейтрализации усадки применяют огнеупоры, сильно расширяющиеся при нагреве. К ним относятся кварцевый песок, пылевидный кварц, кристобалит. При содержании кристобалита до 70 % усадка гипса практически полностью компенсируется.
Таким образом, конечная усадка уменьшается в результате:
• уменьшения водосодержания смеси;
• снижения содержания в смеси гипса;
• применения малопрочных сортов гипса;
• использования наполнителей, особенно кристобалита;
• снижения температуры прокаливания форм;
• введения в гипсовую массу 1—2 % извести;
• пропаривания форм.