2.3.4. Изготовление моделей. Общие положения

В практике художественного литья применяются только воскоподобные модельные материалы с температурой плавления ниже 100 °С, Это позволяет удалять их горячей водой, паром или в термическом воздушном шкафу.

Такие воскоподобные составы используются для изготовления моделей как в расплавленном, так и в пластифицированном и пастообразном состояниях. Первые заливаются, а вторые запрессовываются как ручными приспособлениями (шприцами), так и пневматическими — инжекторами.

Главными компонентами легкоплавких смесей являются парафин, натуральный и синтетический стеарин, буроугольный или горный (монтановый), а также торфяной воски (битумы), сложные эфиры высших кислот, синтетические, полиэтиленовые, реже натуральные воски.

В качестве добавок, улучшающих реалогические свойства составов, повышающих их прочность и теплопроводность, снижающих хрупкость, используются кубовой остаток термического крекинга парафина, касторовое масло, этилцеллюлоза, канифоль, полиэтилен и др.

Требования, предъявляемые к модельным составам

• Состав должен точно воспроизводить полость пресс-формы и не прилипать к ней.

• Модели после затвердевания должны иметь достаточную прочность, чтобы не деформироваться на всех технологических операциях.

• Состав должен быть несложным в приготовлении и содержать недорогие компоненты.

• Состав должен обладать хорошей жидкотекучестью в расплавленном состоянии для изготовления и выплавления его из формы.

• Плотность состава должна быть менее 1 кг/см3.

• Модельный состав должен хорошо смачиваться суспензией.

• Зольность состава должна быть минимальной.

• Модельный состав должен быть пригоден для многократного использования.

• Состав должен быть безвреден для работающих.

Свойства модельных составов приведены в таблице 2.3.4.1.

В ювелирной промышленности применяют специальные импортные и отечественные модельные составы. Последние представлены в таблице 2.3.4.2.

Табл. 2.3.4.1. Выплавляемые модельные составы

Обозначение (торговая марка)	Температура, °С		Предел прочности при изгибе, МПа более	Зольность, % не менее	Свободная линейная усадка, %
	каплепадения	тепло­ устойчивости			расплава	пасты при 10—12 % воздуха
П25Б35Т35Тэ5 (ВИАМ-02)	77—65	40	4,8	0,15	0,3—1,5	0,8—0,9 0,8 — 0,9
П70Б15Т15 ПБТ	74—79	32	3,3	0,15	1,2—1,3	0,7—0,8 0,7 — 0,8
П59Б26Псм15 (ИПЛ-2)	75—85	33	3	0,15	1,1—1,5	0,7—1
П40Ц45ББ10Пэв8 (М-2)	75—85	35	5	0,15	1,3—1,5	0,7—0,8
П70Цс13Б10Пэв8 (М-2)	78—90	33	4,5	0,1	1,3-1,5	0,7 — 0,8
П70Цс13Б12Ко5 (Р-3)	78—82	31	3	0,02	1,2—1,4	0,6—0,9
П67Ц25Пэв8 П50С50	75—80 47,5—53	40 30	5 2,4	0,02 0,003 — 0,1	1,2—1,5 1,3—1,5	0,9—1,1 0,8—1,1

Условные обозначения: П — парафин; Б — буроугольный воск; Т — торфяной воск; Тэ — триэтиламин; Псм — пластичный смазочный материал ПВК (ГОСТ19537-83); Ц — церезин; Пэв — полиэтиленовый воск (низкомолекулярный полиэтилен); Цс — синтетический церезин; Ко — Кубовый остаток крекинга парафина; С — стеарин.

Табл. 2.3.4.2. Специальные модельные составы

Соотно­шение воск — пара­фин, %	Температура, °С		Усадка, %	Хрупкость, см	Плотность кг/м3
	капле- падения	затвер­дева­ния
20 : 80	69	60	0,7	16	923
40 : 60	71	65	1,3	10	937
60 : 40	73,5	68,5	1,6	6	952
80 : 20	73,5	71	3,2	5	962

Модели обычно изготовляются методом свободной заливки жидкого модельного состава, методом запрессовки жидкого модельного состава и методом запрессовки пластифицированного состава или пасты (смесь модельного состава с 10—15 % воздуха). Все три способа имеют свои области применения.

Рис. 2.З.4.1. Ручная запрессовка моделей: а — шприц; б — запрессовка шприцем пастообразного модельного состава.

Изготовление выплавляемых моделей свободной заливкой и запрессовкой

Преимуществами свободной заливки можно считать простоту операции и возможность использования пресс-форм как из эластичных, так и из твердых материалов.

Однако при использовании этого способа необходимо предусматривать свободный выход воздуха из глухих полостей формы, большую усадку модельного состава, что может приводить к разрушению модели, худшую смачиваемость моделей суспензией и возможность появления трещин в оболочковой форме при удалении модельного состава. Запрессовку жидких модельных составов применяют в тех случаях, когда модели из пастообразных составов не могут обеспечивать требований, предъявляемых к отливкам (например, по чистоте поверхности и прочности). В этом случае применяют составы СЭ87-13 и КПсЦ50-30-20, которые в расплавленном состоянии отличаются повышенной вязкостью. Запрессовку состава можно осуществлять с помощью специальных прессов, а также индивидуальных цилиндров, вмещающих необходимое для одной пресс-форму количество состава. На рис. 2.3.4.1 показана ручная запрессовка моделей. Для изготовления мелких моделей применяют ручные рычажные устройства (рис. 2.3.4.2а), а для более крупных моделей — пневматические рычажные устройства (рис. 2.3.4.2б).

Рис.2.3.4.2. Схема запрессовки жидкого модельного состава: а – на ручном рычажном устройстве; б – на пневматическом рычажном устройстве; 1 – пресс-форма; 2 – поршень; 3 – стол; 4 – индивидуальный цилиндр; 5 – пуансон; 6 – модельный состав

Индивидуальные цилиндры плотно устанавливают на пресс-форму с прокладкой между ними тонкой бумаги и надежно закрепляют. Затем расплавленный модельный

состав заливают в индивидуальный цилиндр, вставляют в него поршень и запрессовывают модельный состав. Давление запрессовки для модельного состава КПЦ50-30-20 составляет не менее 10, а для состава СЭ87-13 — не менее 5 кг/мм2. Давление выдерживают до полного затвердевания модели, а иногда до её остывания (для компенсации усадки).

При изготовлении моделей свободной заливкой модельный состав после приготовления в термостате заливают в раздаточный (промежуточный) сосуд, из которого заполняют пресс-форму. Заливку осуществляют ровной короткой струей, так как при заливке модельного состава с большой высоты происходит захватывание (инжектирование) им воздуха, попадающего в пресс-форму и затем в модель (рис. 2.3.4.3а). Заливку следует производить без перерыва струи, так как в противном случае на модели образуются складки из-за быстрого охлаждения состава у стенок пресс-формы. Заполнение пресс-формы модельным составом производят обычно через специальный канал (литник), не допуская разбрызгивания состава (рис. 2.3.4.3б). При этом способе заливки уменьшается инжектирование воздуха.

В процессе заливки желательно перемещать струю, не допуская местных разогревов пресс-формы и затвердевания состава на наиболее удаленных участках открытой поверхности пресс-формы. После ее заполнения по мере понижения уровня модельного состава из-за усадки производят его доливку. Температуру модельного состава при заливке и условия охлаждения пресс-формы перед ее разборкой и извлечением из нее готовой модели устанавливают в каждом отдельном случае.

Полые модели, получаемые выливанием, изготовляют следующим образом. После заполнения пресс-формы жидким модельным составом его выдерживают некоторое время, необходимое для образования требуемой толщины стенки, а затем жидкий модельный состав выливают.

Рис. 2.3.4.3. Способы заливки модельного состава в пресс-формы; а — без промежуточного литника (неправильная заливка); б — с промежуточным литником (правильная заливка).

Оставшийся в пресс-форме состав выдерживают до полного затвердевания, после чего пресс-форму разбирают и полученную полую модель вынимают.

При изготовлении крупных полых моделей верхние их стенки (в положении при заливке) могут провисать внутрь полости. Для устранения такого провисания применяют заполнение полости сжатым воздухом или жидкостью, прижимающими стенки модели к пресс-форме. Давление воздуха или жидкости может прикладываться или непосредственно после выливания, или перед выливанием модельного состава.

При небольшом объеме производства приготовление пастообразного модельного состава производят вручную охлаждением его до 41—43 °С при непрерывном перемешивании. Для этой цели применяют стальные, алюминиевые или фарфоровые сосуды.

Рис. 2.3.4.4. Схема инжекционной установки

Запрессовку состава производят шприцем или с помощью инжекционной установки (рис. 2.3.4.4).

Инжекционная установка состоит из двух резервуаров (п. 6 и 7), помещенных один в другой. Пространство между резервуарами заполнено маслом (п. 9), которое подогревается электронагревателем (п. 10). Регулирование температуры нагрева модельного воска (п. 8) осуществляется терморегулирующим устройством, а контроль— термометром. Заполнение резиновой пресс-формы воском происходит через инжекторное сопло (п. 1) под действием сжатого воздуха. Давление сжатого воздуха контролируется манометром (п. 3), устанавливаемым на верхней крышке установки и закрепляемым с помощью винта (п. 2), на крышке закреплены также штуцер (п. 5) для подвода сжатого воздуха и предохранительный клапан (п. 4).

Особенности изготовления моделей в неметаллических пресс-формах и без пресс-форм

Изготовление моделей в неметаллических пресс-формах требует повышенной аккуратности и соблюдения некоторых мер предосторожности для предотвращения разрушения или деформации пресс-форм (изменения их формы и размеров).

Гипсовые и эластичные резиновые формы допускают изготовление их заливкой жидких и запрессовкой пастообразных модельных составов из парафина и стеарина (П50, С50), а также из тех же материалов с добавкой этилцеллюлозы, однако температура жидкого и давление пастообразного составов должны быть невысокими. Смазку резиновых и пропитанных олифой гипсовых пресс-форм производят трансформаторным маслом или смесью касторового масла со спиртом. Гипсовые пресс-формы, пропитанные водой, не смазываются, но через 1—3 модели повторно замачиваются в воде.

Модели, в состав которых входят полистирол и полиэтилен, в гипсовых и резиновых пресс-формах для художественного литья не изготовляются.

Формопластовые желатиновые и клеевые пресс-формы являются еще более слабыми и легко теряют размеры и форму при нагрузке. Изготовление моделей в них производят нанесением кистью на поверхность полости разобранной пресс-формы расплавленного модельного состава, нагретого до 70—80 °С, для образования слоя толщиной 2—3 мм, который после затвердевания является защитным, и последующей заливкой в собранную пресс-форму этого же жидкого модельного состава, имеющего температуру 60—65 °С. Через несколько минут модельный состав, не успевший затвердеть, выливают, но часть его остается и утолщает нанесенный ранее слой.

Рис. 2.3.4.5. Применение стержня при изготовлении художественной отливки — фигуры собаки:

1 — стержень; 2 — знаки; 3 — выплавляемая модель.

При необходимости дальнейшего утолщения стенки модели эту операцию заливки и выливания состава повторяют несколько раз.

Без защитного слоя заливку модельного состава в пресс-форму не производят из-за быстрого разрушения поверхности пресс- формы. При небольших пресс-формах применяют запрессовку пастообразного парафиностеаринового состава ручным шприцем под небольшим давлением.

Специальные способы изготовления моделей

Специальные способы изготовления моделей применяют для строгого сохранения их формы (что существенно для художественного литья), повышения точности размеров или упрощения изготовления. К ним относят применение холодильников и стержней, а также выпадающих вставок.

1. Холодильники применяют для предупреждения образования искаженной поверхности (утяжин) на моделях либо с большой разностенностью, либо массивных целиковых.

При этом способе под холодильником понимают модель-вставку из того же модельного состава, которую вставляют в пресс-форму для уменьшения толщины стенки модели, выполняемой последующей запрессовкой (или заливкой). Примером могут служить постаменты для художественных отливок каслинского литья.

2. Стержни применяют для уменьшения толщины стенок модели или отливки, что уменьшает и выравнивает их усадку, а также для сокращения расхода модельного материала и металла. Пример применения стержня для художественной отливки — фигуры собаки — приведен на рис. 2.3.4.5.

Обычно такие стержни изготовляют из песчаных смесей со связующим — жидким стеклом или по нагреваемым металлическим пресс-формам на пескодувной машине. В этом случае связующим материалом служит смола горячего отверждения — пульвербакелит. Получаются полые стержни из огнеупорной оболочки (рис. 2.3.4.5б).

В ряде случаев такие стержни оставляют внутри отливки (не удаляют). Установку стержней в пресс-форму осуществляют на специальных знаках из металла или матери­ала стержня. В первом случае, применяемом дня стержней, оставляемых в отливках, концы металлических знаков отрезают и расклепывают. Во втором случае в отливке в местах знаков остаются отверстия, через которые можно удалить стержень.

Инженерами ООО «Мастер Див» А. В. Мо­розовым и М. В. Соловьевым предложен новый способ получения пустотелых отливок по выплавляемым моделям без применения стержней.

Кроме того, полученная полость сохра­няется после заливки металлом. Работа по изготовлению пустотелой отливки литьем по выплавляемым моделям осуществляется следующим образом. Сначала изготовля­ют половинки модели будущей отливки из легкоплавкой массы по оригиналу, выпол­ненному художником, обычным способом в отрытых гипсовых пресс-формах с примене­нием виксинта или без него. Затем вставляют металлические трубки диаметром 5—10 мм в половинки модели, как показано на рис. 2.3.4.5а, после чего их спаивают горячим электролобзиком или электропаяльником. В дальнейшем изготовляют литниковую систему из легкоплавкой массы, например из ПС 50-50 и производят сборку блока.

Затем собранный блок устанавливают на резиновый поддон чашей вниз, накрывают опокой, на которую устанавливают резиновую манжету, поскольку при заливке и твердении формовочной массы последняя увеличивается в объеме. Далее опоку заливают приго­товленной предварительно дегазированной формовочной гипсо-динасовой или гипсо-кристобалитовой массой. (Перед заливкой блока моделей, помещенного в трубчатую опоку, формовочная смесь предварительно дегазируется в течение 2—3 мин при остаточном давлении ~ 10⁴ Па.)

Рис. 2.3.4.5а. Собранный модельный блок: 1 — трубки для заполнения формы огнеупорной массой; 2 — литниковая система; 3 — восковая модель (в разрезе).

Рис.2.3.4.5б. Заливка опоки гипсо-динасовой массой и вибровакуумирование при остаточном давлении 10⁴ Па.

Затем залитый блок помещают в вибровакуумную установку и продолжают вибровакуумирование при остаточном давлении 10⁴ Па в течение 3—4 мин (рис. 2.3.4.5б).

Во время вибровакуумирования удаляются воздушные пузырьки, адсорбированные на поверхности блока, и формовочная смесь по трубкам заполняет полость восковки, где продолжается ее затвердевание. После затвердевания манжету удаляют, излишек смеси срезают, и после окончательного затвердевания форма помещается в термическую печь, где происходит вытапливание модельной массы и прокаливание. Прокаленную форму заливают металлом, охлаждают и выбивают из опоки. Затем механическим путем под струей воды удаляют формовочную смесь и отливки отрезают от литниковой системы. Формовочную массу, находящуюся внутри отливки, через трубки вымывают из тела отливки, а если оставшаяся масса в отливке не влияет на внешний вид изделия и замысел художника, ее оставляют в отливке. Затем отверстия зачеканиваются и отливка поступает на окончательную отделку.

Рис. 2.3.4.6. Схема изготовления оболочкового стержня: а — в металлическом стержневом ящике:

1 и 4 — половинки стержневого ящика; 2 — слой модельного состава; 3 — оболочковый стержень; б — в стержневом ящике из модельного состава: 1 — стержневой ящик; 2 — оболочковый стержень; в — по модели стержня: 1 — модель стержня; 2 — знаки; 3 — знак-трубка из металла или фарфора для выплавления модели; 4 — оболочковый стержень.

Получение отливок с равными тонкими стенками без применения стержней является новым процессом. При этом улучшается точность отливок (так как отливка заливается целиком), увеличивается производительность труда, исключаются операции по изготовлению и установке стержней и осуществляется возможность получения закрытых полостей в отливках с равным сечением стенок при литье по выплавляемым моделям. Отливки получаются плотными, лишенными пороков газовоусадочного происхождения.

Выпадающие вставки (выпадающие твердые модели) применяют для ускорения затвердевания модели, уменьшения расхода модельного состава и облегчения его выплавления из формы. Наибольшее распространение получили выпадающие вставки стояков с литейными воронками (рис. 2.3.4.7).

Рис. 2.3.4.7. Применение выпадающих вставок для стояков и прибылей: 1 — модели отливок; 2 — слой модельного состава; 3 — выпадающая вставка;

4 — полость, полученная после выплавления модели.

Их изготовляют из металла, дерева и пр. и покрывают слоем модельного состава. Такие вставки при подплавлении модельного слоя выпадают, образуя в модели полость: они могут применяться много раз.

Охлаждение и хранение моделей.

Модели, извлеченные из пресс-формы, обычно выдерживаются несколько часов при температуре 15—20 °С до их остывания и получения постоянной конфигурации и постоянных размеров.

Выдержку необходимо производить при постоянной температуре, так как изменение температуры влечет за собой изменение формы модели и размеров. Так, например, при повышении температуры от 20 до 25 °С размеры модели увеличиваются на 0,2 %, что недопустимо, особенно если отливается художественное изделие с мелким рельефом (складки одежды, черты лица и пр.).

Для исключения этих дефектов прибегают к следующему:

а) применяют помещения с кондиционером;

б) хранят модели либо в воде, либо в передаточных и охлаждаемых шкафах;

в) модели, склонные к короблению, хранят в воде, в подвешенном состоянии или на специальных подкладках;

г) время хранения моделей должно быть ограничено во избежание коробления моделей и их запыления;

д) пресс-формы должны быть перед хранением очищены и собраны, а металлические смазаны.

Растворимые модели

В художественном литье растворимые модели применяются достаточно редко. Их применяют главным образом для изготовления стержней, выполняющих различные полости в моделях из обычных парафино-стеариновых составов. Такие стержни устанавливают и пресс-форму и затем запрессовывают или заливают модельный состав. Материалом такого стержня служит карбамид. Удаление карбамидного стержня из модели производят растворением в воде. Полученная после этого полость модели точно отображает внешнее очертание растворившегося стержня с чистой и гладкой поверхностью и большой точностью общей конфигурации. Этот способ применяют для изготовления моделей с полостями, которые нельзя выполнить другими стержнями из-за различных поднутрений. Растворенный в воде карбамид может быть повторно использован. Возвращение растворенного материала производится выпариванием воды. Хранение карбамида должно осуществляться в сухом помещении из-за его гигроскопичности.

Контроль качества моделей и их отделка

После извлечения модели из формы приступают к ее осмотру и контролю качества. Проверяется правильность формы поверхности модели, при необходимости контролируют размеры. Модели после извлечения из формы перед сборкой в блоки подвергают отделке. При этом острым ножом удаляют заусенцы, запаивают обнаруженные случайные внешние пороки (раковины) или заделывают их подплавленным церезином мягких сортов без повреждения прилегающей поверхности.

Сборка моделей в комплекты

Модельным комплектом (блоком, елкой) называют одну или несколько моделей, соединенных с литниковой системой (рис. 2.3.4.8б) . Мелкие модели монтируют группами по нескольку штук в модельные комплекты для увеличения производительности на всех oперациях изготовления отливок. Это уменьшает расход модельных материалов и металла.

Более крупные модели, заливаемые по от дельности, собирают в комплект с моделями литниковой системы и прибылей.

В зависимости от конфигурации и конструкции отливок применяют модельные комплекты, различаемые по следующим признакам:

1) по количеству моделей отливок (с одной или несколькими моделями);

2) по способу подвода металла;

3) по положению главного литникового канала (вертикальное или горизонтальное).

При изготовлении большого количества мелких изделий целесообразно создавать модели звеньями с частью литниковой системы и собирать эти звенья на специальных металлических стояках. Конструкция модельных комплектов должна обеспечить получение отливок высокого качества при минимальном расходе материалов и рабочего времени.

К модельным комплектам предъявляются следующие требования.

1. Удобство сборки и возможность применения приспособлений для ее облегчения.

2. При размещении моделей на литниковой системе учитывают доступность мест припаивания моделей к литнику и возможность отрезки будущей металлической отливки от литниковой системы. Например, отливки и блоке должны быть расположены так, чтобы их возможно было удалить от литниковой системы вулканитовым кругом.

3. Предусматривают возможность применения приспособлений, облегчающих сборку,

например для удержания стояка в вертикальном или горизонтальном положении и для его поворота.

4. Удобство нанесения огнеупорного покрытия на всю поверхность модельного комплекта и правильность его сушки.

Для этого в модельных комплектах с несколькими моделями предусматривают возможность проникновения жидкого покрытия и песка для обсыпки покрытия в зазоры между отдельными частями модельного комплекта или через сквозные отверстия моделей, в том числе и находящиеся выше участков моделей, на которые наносится покрытие. С этой целью расстояние между моделями, в зависимости от их размера, должно быть от 10 до 30 мм. При этом необходимо, чтобы огнеупорное покрытие первых двух-трех слоев на противолежащих поверхностях моделей не сливалось вместе и оставался бы зазор, обеспечивающий просыхание огнеупорного покрытия.

5. Достаточная прочность, обеспечивающая удержание моделей на комплекте при нанесении огнеупорного покрытия, сушке, транспортировке и формовке. Она достигается определенным сечением элементов литниковой системы и качеством присоединения к ней (приплавлением) моделей отливки.

6. Возможность заполнения формовочным материалом полостей моделей и зазоров между отдельными частями модельного комплекта. Это имеет значение при опочных и оболочково-опочных формах, когда давлению жидкого металла противодействует не только огнеупорное покрытие, но и наполнитель.

7. Возможность наиболее полного удаления модельного состава. Это имеет особое значение при применении выплавляемых моделей и зависит от способа выплавления. Наиболее полное удаление модельного состава достигается таким присоединением к литниковой системе моделей отливок, при котором на пути движения модельного состава при выплавлении не будут находиться какие-либо углубления полости формы. Примеры правильной и неправильной сборки моделей приведены на рис. 2.3.4.8.

Рис. 2.3.4.8. Конструкция модельного комплекта для удаления модельного состава выплавлением: а — неправильная, в полости 1 модельный состав остается; б — правильная модельный состав вытекает по литнику; в — правильная, модельный состав вытекает по литнику и специальному каналу 2.

Замечено, что для облегчения удаления модельного состава моделями и литниковым каналам часто придают наклонное положение. При выплавлении модельного состава горячей водой наклон моделей практически не применяют.

При выплавлении моделей модельный состав должен иметь возможность вытекать из всех участков полости формы. Это необходимо для обеспечения хорошего качества отливок, так как оставшийся в полости и порах формы модельный состав хотя и сгорит при прокаливании, но после него останется зола. Кроме того, в случае неполного сгорания состава он будет догорать при заполнении формы металлом и образовывать в отливках газовые раковины.

8. Правильное затвердевание отливки — одновременное для тонких сечений и направленное от более тонких к более толстым в массивных сечениях. Это необходимо для предупреждения образования усадочных раковин из-за разностенности отливок. Чрезмерно близкое расположение моделей и комплекте может вызвать замедленное охлаждение отливок в отдельных или скрытых усадочных раковинах.

9. Достаточность питания отливок при их затвердевании. Это необходимо для компенсации усадки металла отливки и достигается правильными размерами литниковой системы, при которых жидкий металл непрерывно поступает из литниковой системы в отливку во все время ее затвердевания. Для этого сечение питающего литника должно быть больше сечения питаемой части отливки и более коротким. Сечение стояка и литникового хода должно быть больше сечения питателей для того, чтобы металл в стояке и литниковом ходе затвердевал позже, чем в отливке и питателях.

В более крупных отливках с массивными сечениями, питание которых литниковой системой недостаточно или вызвало бы увеличенный расход металла, предусматривают прибыли, обеспечивающие питание их жидким металлом.

10. Экономичность производства. Для этого нужна такая конструкция модельного комплекта, при которой расход модельных материалов и металла, а также времени на все технологические операции был бы наименьшим при наилучшем использовании существующего оборудования.

Монтаж модельных комплектов производят в зависимости от их размеров и конструкции, способа изготовления моделей, применяемого модельного материала и объема производства — приплавлением или сборкой отдельных элементов комплекта (звеньев) на стояке или на другом специальном приспособлении. При соединении приплавлением подплавляют поверхностные слои собираемых частей комплекта и соединяют их. При этом расплавленный материал после затвердевания скрепляет собираемые части комплекта. Для того чтобы при приплавлении не портить конфигурацию модели отливки, на ней фиксируют специальный выступ (например, часть литника или реже прибыли), который и оплавляют при сборке.

Разогревание поверхностных слоев производят ножами, ланцетами и другими инструментами, нагреваемыми на электроплите или в небольших муфельных печах. Конструкция нагревательной части плитки разработана таким образом, что при нагреве нож или ланцет не соприкасается со спиралью плитки, поскольку она закрыта металлическим листом. В последнее время для нагрева ножа используется собственная спираль, вмонтированная в нож, подобно электропаяльнику.

Для сборки приплавлением необходимо, чтобы одна или все соединяемые части комплекта были изготовлены из выплавляемого модельного состава. Например, из такого состава делают модели литниковой системы для растворимых или выплавляемых моделей.

При сборке комплекта, имеющего металлическую ручку, и в других случаях его устанавливают на специальные штыри или в гнезда. Сборка модельного комплекта на металлических и обычных сплошных стояках (рис. 2.3.4.9) может производиться в вертикальном и горизонтальном положениях.

Рис. 2.3.4.9. Металлический стояк для сборки модельных комплектов приплавлением: 1 — стальная ручка; 2 — стальная втулка; 3 — алюминиевый стояк

Во избежание коробления модельных комплектов и их запыления сборку необходимо проводить сразу перед дальнейшими операциями. Хранение модельных комплектов (допустимое в течение нескольких часов) должно производиться при тех же условиях, что и хранение моделей.

В небольших модельных отделениях хранить модельные комплекты (и модели) удобно в промежуточных (передаточных) закрытых шкафах, желательно охлажденных. Также шкафы помещают в стене, отделяющей модельное отделение от отделения нанесения огнеупорного покрытия. Расположенные с обеих сторон выдвижные дверцы позволяют устанавливать модельные комплекты и забирать их для нанесения огнеупорного покрытия.

Если модельные комплекты хранились длительное время, то их применяют по назначению после очистки от пыли и тщательного осмотра. Для трудоемких художественных моделей очистку производят промывкой в мыльной воде мягкими кистями.

Сборку модельных компонентов производят в халатах на чистом рабочем месте, оборудованном вентиляцией, при постоянной температуре.

Получение крупных художественных отливок почти не отличается от процесса производства отливок малой пластики. Некоторые особенности в выполнении технологических операций формовки связаны с увеличением размеров формы и ее частей. К таким особенностям относят: применение каркасов для крупных частей формы для увеличения их прочности и удобства съема, изготовление форм без опок (в формовочных ямах и литейных кессонах), изготовление стержней заливкой жидкой стержневой массы в полость формы, сушка форм на месте. Особым способом изготовления литейных форм для литья скульптур является формовка по выплавляемым моделям — массивным, оболочковым и пустотелым.

Формовка по восковой модели

Для изготовления литейной формы художественной отливки наиболее простой является формовка по восковой модели, так как модель вместе с литниковой системой и выпором (которые также изготовляются из воска) удаляются из формы путем выплавления или выжигания в процессе сушки (а не разборкой).

Для небольших, менее сложных художественных изделий восковые модели изготовляет скульптор (лепкой). Для получения пустотелой отливки внутрь восковой модели в процессе ее изготовления устанавливают отдельно приготовленный песчаный стержень с удлиненными концами каркаса. Встречаются случаи изготовления моделей литьем в гипсовых формах целиком или частями с последующей сборкой и обработкой.

Изготовление литейных форм по восковым моделям, не имеющим тонких деталей на поверхности, сводится к следующему: восковую модель укладывают в специально приготовленную фальшивую опоку с хорошо припыленной поверхностью. На ее поверхности к модели в нужных местах прикладывают восковую литниковую систему и каналы для вытекания воска. На фальшивую опоку с моделью yстанавливают опоку формы. Модель припыливают, засеивают облицовочной смесью, применяемой для кусковой формовки и, слегка уплотнив ее вокруг модели рукой, продолжают изготовление полуформы. В этом случае при уплотнении смеси в опоке следует иметь и виду малую прочность поверхности модели, как и при кусковой формовке по пластилиновому оригиналу. Затем заформованную опоку вместе с фальшивой опокой переворачивают, фальшивую осторожно снимают так, чтобы не повредить литниковую систему, устанавливают и формуют вторую опоку. Форму сушат вместе с моделью, в процессе сушки восковая модель плавится, вытекает из формы, оставляя в ней полость для заливки металла.

Способ формовки по восковой модели несложен, с его помощью можно получать чистую, без швов, поверхность отливки. Однако он имеет ряд недостатков. Во-первых, при формовке по восковой модели сама модель как художественное произведение уничтожается в процессе приготовления одной формы, и при необходимости ее нужно повторять. Во-вторых, отливка по восковой модели обходится дорого, так как в стоимость работ и материалов литейной формы и механической обработки включаются затраты на изготовление восковой модели. В-третьих, формовка по восковой модели неудобна и понижает производительность труда формовщиков из-зa возможности поломки модели или повреждения ее непрочной поверхности.

В современном производстве художественных отливок формовку по восковой модели используют лишь при получении разовых отливок, необходимых для изготовления металлической модели.

Способ изготовления форм для скульптур по восковым моделям является очень старым и до начала XIX в. считался единственным способом получения скульптур. В России по восковым моделям были отлиты памятники Петру I в Санкт-Петербурге, Минину и Пожарскому в Москве, Крылову в Смоленске группа укротителей коней на Аничковом мосту в Санкт-Петербурге и многие другие уникальные отливки.

Процесс изготовления литейных форм этих отливок в прошлом, описанный в трудах профессора Н. Н. Рубцова, состоял в следующем.

1. Изготовление модели и стержня. Вокруг изготовленного скульптором и установленного на кирпичном постаменте гипсового оригинала отливки делали кусковую гипсовую форму. Оригинал смазывали жиром. На куски, облегающие поверхность оригинала, наносили гипсовый слой — раковины, объединяющие несколько кусков гипсовой формы и позволяющие впоследствии точно собирать форму для модели. Затем раковины снимали с оригинала, легко убирали куски гипсовой формы, так как оригинал был заранее смазан жировым составом. На внутреннюю поверхность кусков, смазанную тонким слоем жира, кистью наносили слой воска, соответствующий толщине стенки будущей отливки. Далее гипсовый оригинал убирали и на его место на постамент устанавливали металлический каркас для стержня. Вокруг каркаса собирали гипсовую форму, полость которой заполняли жидкой стержневой массой, состоящей из кирпичной муки и гипса. После затвердевания стержневой массы гипсовую форму разбирали так, чтобы ее восковой слой остался на поверхности стержня. Такой слой воска

на стержне и представлял собой выплавляемую модель. Изготовленную модель перед формовкой исправлял скульптор, чеканил. Вокруг модели устраивали восковую литнико¬вую систему (выпоры, представляющие собой вертикальные восковые стойки, ответвления от них, примыкающие к телу модели питатели). Модель была готова к формовке.

2. Изготовление литейной формы. Процесс формовки заключался в приготовлении на модели глиняной формы. До XIX в. при изготовлении знаменитых памятников Петру I, Минину и Пожарскому и других материалами для изготовления формы были хорошо размолотые и пропаренные конский навоз, глина, коровья шерсть, приготовленные в виде мастики, которую в несколько приемов кисточкой наносили на поверхность модели слоем 15—20 мм. В настоящее время материалами для изготовления мастики служат шамотный порошок, этилсиликат или жидкое стекло, опилки, некоторые полимеры и ряд других современных материалов. Кроме того, статуи отливают по частям, что позволяет уменьшить габаритные размеры формы.

В прежнее время после сушки на слой мастики наносили слой глины толщиной до 200 мм. Для прочности формы вокруг обмазанной модели клали кирпичную кладку (стенку), пространство между обмазкой и кладкой заполняли формовочной смесью и утрамбовывали. Снаружи кирпичную кладку обмазывали глиной и стягивали металлическими стяжками. В таком положении форму сушили на месте. В процессе сушки из формы выплавлялись восковая литниковая система и модель. Воск стекал вниз по специально устроенным каналам; на месте выплавленной модели оставалась полость, которую заполняли металлом и получали отливку.

Достоинством такого способа формовки по выплавляемой модели на стержне является получение отливки с чистой, без швов, поверхностью, не требующей специальной механической обработки.

К недостаткам описанного способа формовки относятся большая продолжительность изготовления модели и литейной формы, высокая стоимость отливки вследствие уничтожения в процессе отливки дорогостоящей разовой модели.

В настоящее время, но по новой технологии, помимо изложенного ранее изменен способ крепления кусковой гипсовой формы при изготовлении стержня. Применен новый способ наращивания стенки формы на восковой модели (обливание модели). Сушку фор¬мы и выжигание модели производят не на месте, а в специальных камерных сушильных печах периодического действия, работающих на газе. Измененный способ формовки позволил сократить процесс изготовления литейной формы, уменьшить его трудоемкость и стоимость отливки.