Глава 9 отделка орнаментных художественных изделий

Отделку орнаментальных художественных изделий производят для улучшения декоративных свойств, повышения коррозионной стойкости и долговечности. Перед отделкой следует обработка деталей галтовкой, крацовкой, шлифовкой, травлением, виброобработкой и пр. Обработку выполняют качественно перед художественной отделкой. Подробно все виды обработки с целью отделки орнаментных и ювелирных изделий приведены в 3,4 и 5 разделах.

Глава 10 литье ювелирных отливок

10.1. Основы технологии литья ювелирных изделий из драгоценных металлов

Литье по выплавляемым моделям для изготовления изделий из сплавов золота и серебра имеет характерные особенности, что связано с дефицитностью используемого металла, необходимостью получения весьма мелких тонкостенных и ажурных изделий сложной конфигурации, а также обеспечения высоких параметров чистоты поверхности. Эти особенности обусловили и специфичность технологии изготовления изделий рассматриваемым методом. Так, при литье по выплавляемым моделям сплавов золота и серебра используют специальные резиновые пресс-формы, синтетические воскоподобные материалы для получения выплавляемых моделей, формовку единым кристобаллито-гипсовым наполнителем с его предварительным вакуумированием, а также применяют принудительное заполнение литейной полости жидким металлом под действием центробежных сил или атмосферного давления.

Метод литья по выплавляемым моделям позволил значительно расширить ассортимент ювелирных изделий из сплавов золота и серебра, повысить их качество и снизить трудоемкость изготовления.

10.2. Анализ технологического процесса

Для проведения сравнения литья по выплавляемым моделям обратимся к технологическим процессам литья в оболочковые формы (ЛПВМ), представленным на рис. .2.1, и литья эстрих-процессом (см. раздел «Технологический процесс изготовления отливок в единые гипсовые смеси (эстрих-процесс)». Следует отметить, что при литье эстрих-процессом чистота поверхности и точность размеров отливок очень высокие и часто не требуют дополнительной обработки (шлифовки и полировки), что крайне важно при получении ювелирных изделий. При литье эстрих-процессом практически все операции можно осуществить как в производственных условиях, так и в неспециализированных мастерскх, поскольку технологический процесс, оборудование и материалы позволяют получать ювелирные отливки высокого качества, изготовив самостоятельно ряд несложных приспособлений. Для оказания помощи начинающим ювелирам-литейщикам авторы решили иллюстрировать технологический процесс литья в единые смеси рядом иллюстраций (рис.10.2.1—10.2.14).

Рис.10.2.1. Мастер-модель, изготовленная вручную.

Рис. 10.2.2. Опока набивается резиновой крошкой (вид сверху).

Рис. 10.2.3. Вулканизация резины.

Рис. 10.2.4. Разработка (разрезание) резиновой формы пополам (линия разреза проходит по литнику) и извлечение мастер-модели.

Рис.10.2.5. Запрессовка воска под давлением

Рис.10.2.6. Извлечение восковых моделей.

Рис. 10.2.7.Сборка модельного блока (ёлочки)

Рис.10.2.8. Заливка огнеупорной массы в опоку и её вакуумирование

на вибрационном столе

Рис. 10.2.9 Отжиг опоки в муфельной печи

Рис. 10.2.10 Установка опоки на печь с расплавленным металлом

Рис. 10.2.11 Литьё центробежным способом

Рис. 10.2.12 Очистка отливок водой с ударами молотком по опоке

с формовочной массой

Рис. 10.2.13 Отрезка отливок наждачным кругом

Рис. 10.2.14. Схема технологическою процесса литья по выплавляемым моделям./8/

Далее приводится подробное описание традиционного технологического процесса литья ювелирных изделий в единые гипсовые смеси (эстрих-процесс) с указанием необходимых режимов ряда операций, используемых материалов, приспособлений и оборудования.

Рассмотрим технологический процесс получения отливок с двусторонним рельефом с заливкой на центробежной машине, согласно вышеприведенным технологическим переходам (рис. 10.2.14).

Для получения легкоплавкой модели (мастер-модели) необходимо изготовить эталон (образец) или использовать в качестве модели небольшое ювелирное изделие, а по нему сделать резиновую пресс-форму. Для эталона чаще всего используют сплав серебра 925-й пробы. Поверхность эталона должна быть тщательно обработана и отполирована, так как все дефекты эталона будут переноситься на отливки. Кроме того, эталон должен иметь несколько большие размеры, чем готовая модель (на 5—6 %), из-за усадки жидкого металла при затвердевании отливок и необходимости припуска на механическую обработку. (Это правило чаще используется при орнаментальном литье, поскольку орнаментальные изделия имеют достаточно большие размеры и требуют существенной механической обработки на металлорежущем оборудовании). В последнее время мастер-модель для неответственных ювелирных изделий (бижутерии, значков, изделий посудной группы и пр.) изготавливают из металлической глины. Из неё изготовленное изделие после термической обработки превращается в металл с соответствующими свойствами, т.е. оно имеет физико-технологические свойства, нужный цвет и блеск, металлического изделия, вырезанного из кускового металла. Если после изготовления изделие удовлетворяет требованиям и вкусу художника, то его используют в качестве мастер-модели./Кобзев, Лившиц/

Для изготовления резиновой пресс-формы опоку с направляющими штифтами укладывают на гладкую опорную плиту (например, стеклянную) основанием вниз и заполняют пластилином, в который до половины вдавливают эталон модели. Далее устанавливают на первую опоку вторую и заливают ее раствором гипса в воде. После затвердевания гипса опоки переворачивают и удаляют пластилин; эталон при этом остается в гипсовой форме. В гипсе делают несколько углублений, которые позднее станут направляющими выступами резиновой формы. Сырую резину разрезают на кусочки и заполняют ими верхнюю половину формы. Опоки устанавливают на вулканизационный пресс и вулканизируют кусочки резины в течение 45—60 мин при температуре 150—160 °C.

После этого гипс разбивают, извлекают и тщательно очищают эталон модели и резиновую полуформу. Последнюю посыпают тальком и укладывают в нее эталон модели. Затем опоку располагают так, чтобы готовая резиновая полуформа находилась вниз, а вторую половину эталона модели засыпают кусочками сырой резины. Далее производят вулканизацию резины второй полуформы и получают обе части резиновой пресс-формы. Затем из резиновой пресс-формы извлекают эталон модели и прорезают в ней литниковый канал.

При изготовлении пресс-форм для простых моделей ювелирных изделий достаточно поместить эталон модели между двумя резиновыми пластинами соответствующей толщины и вулканизировать их под прессом. Эталон модели вдавливают в размягченную резиновую массу. Недостаток этого метода в том, что обе резиновые пластины «свариваются» и, чтобы извлечь эталон и отлить затем восковую модель, пресс-форму необходимо разрезать.

Для заливки воском резиновых пресс-форм используется инжекционная установка. Пресс-форму тщательно очищают и смазывают эвкалиптовым маслом или смесью, состоящей из 1 части воды и 1 части глицерина. Давление запрессовки модельного состава в пресс-форму составляет 0,2—1,5 кгс/см² при температуре 60—85 °С. Температура нагрева пресс-формы не должна превышать 35 °С. После запрессовки пресс-форму охлаждают в холодильнике. Готовые восковые модели напаивают вокруг воскового стояка, с которым они соединяются с помощью восковых штифтов. Полученную таким образом «восковую елку» устанавливают на резиновом основании. После этого модельный блок обезжиривают, окуная в спирт или четыреххлористый углерод, и сушат на воздухе. Обезжиривать блок можно и в мыльном растворе с последующими промывкой в холодной воде и сушкой на воздухе.

Далее производится заливка модельного блока огнеупорной формовочной смесью, которая проходит обработку на вибровакуумной установке. (В случае изготовления ювелирных изделий из цветных и драгоценных металлов в домашних условиях, когда отсутствует вибровакуумная установка, изготовление ювелирных отливок методом литья возможно и без нее. Если нет установки для вибровакуумирования суспензии формовочной смеси, то ее наносят на поверхность модели кистью и дают время для затвердевания этого тонкого слоя огнеупорной массы. После этой операции опоку, закрепленную на подставке, заливают до верхнего среза суспензией формовочной смеси. При такой технологии пузырьки воздуха, которые извлекаются при работе вибровакуумной установки, на поверхности моделей не образуются.)

Расчетное количество формовочной смеси и дистиллированной воды (0,32—0,42 л на 1 кг смеси) тщательно перемешивают и вакуумируют при давлении не более 10 мм рт. ст. и течение 2—3 мин для удаления воздуха. Провакуумированную формовочную суспензию заливают в металлическую опоку. После этого опоку или несколько опок снова вакуумируют в течение 2—3 мин при давлении не более 10 мм рт. ст., после чего происходит затвердевание формовочной смеси. Через 40—60 мин после окончания процесса формовки снимают с опок резиновые уплотнители и подрезают формовочную смесь на торцах литейной формы. Выплавление модельного состава из литейной формы производится с помощью пара или в сушильном шкафу при температуре от 90 до 100 °C в течение 1—3 ч.

Прокаливание литейных форм осуществляется в прокалочных печах по специальному режиму: нагрев от 20 до 150 °C — 0,5 ч; выдержка при 150 °C — 3 ч; нагрев от 300 до 750 °C — 3 ч; выдержка при 750 °C — 3 ч. Охлаждение опок осуществляется со скоростью 2 °C в 1 мин.

Плавка сплавов серебра марок СрМ916 и СрМ875 производится следующим образом. На дно тигля засыпают прокаленный древесный уголь слоем 5—10 мм, и тигель нагревают до температуры 950—1050 °C. Далее в тигель загружают серебро и медь и повышают температуру до 1000—1050 °C. Получившийся расплав раскисляют фосфористой медью (0,1 % от массы шихты), выдерживают 2—3 мин, снимают шлак и перемешивают.

Плавка сплавов золота марок ЗлСрМ583-80 и ЗлСрМ750-150 осуществляется под слоем плавленой борной кислоты. Тигель нагревают до 1000 °C и загружают шихту (отходы, лигатуру Ag—Cu и чистые металлы); при этом отходы собственного производства не должны составлять более 60 % от массы шихты. Металл нагревают до 1000—1100 °C и раскисляют фосфористой медью или цинком (0,10 и 0,05 % от массы шихты соответственно). Расплав выдерживают 2—3 мин, снимают шлак и тщательно перемешивают. Плавка сплавов золота марки ЗлМНЦ750 производится в керамических тиглях под слоем плавленой борной кислоты. Использовать графитовые тигли не следует, так как металл в них науглероживается. В тигель, нагретый до 1000 °C, загружают золото и лигатуру Сu—Ni—Zn. Все это расплавляют и нагревают до 1150—1200 °C, снимая шлак и тщательно перемешивая.

Заливка прокаленных литейных форм жидким металлом производится на установках для центробежного литья (Рис.11.4) или на установках «Вакуум-металл».

Температура литейных форм при заливке массивных отливок из сплавов марок СрМ875, СрМ916, ЗлСрМ583—80 и ЗлСрМ750—150 должна быть 400—500 °C, ажурных отливок из тех же сплавов — 500—580 °C, а отливок из сплава марки ЗлМНЦ750 — 500—600 °С. Охлаждение литейных форм, залитых сплавом ЗлМНЦ750, осуществляется на воздухе вплоть до комнатной температуры, а для всех других сплавов золота и серебра — в воде.

После охлаждения форм производится выбивка и очистка отливок от формовочной массы и отбел. Очистка от формовочной массы производится в 20—40-процентном водном растворе плавиковой кислоты или в растворе трилона Б с применением ультразвука. Для отбела отливок из сплавов золота используют 10-процентный водный раствор азотной кислоты, из сплавов серебра — 10-процентный водный раствор серной кислоты. Температура растворов должна быть не ниже 60—70 °C, время обработки не более 5 мин. В готовых отливках анализируется содержание основных элементов и вредных примесей, контролируется состояние поверхности и размеры.

10.3. Расчет необходимого количества металла для заполнения формы

Если удельный вес воска считать равным 1, то формулу для определения веса металла можно записать так:

Р = Р_в × ρ_м + Р_д,

где Р — вес необходимого для блока металла, г;

Р_в — вес воскового блока (елочки), г;

ρ_м — удельный вес металла, г/см³;

Р_д — дополнительное количество металла, необходимое для заполнения литниковой чаши, г.

Сначала следует взвесить восковой блок. Если удельный вес золота 585-й пробы равен, например, 13,07 г/см³, то полученный вес елочки в граммах следует умножить на 13,07. Далее к полученному результату следует добавить вес литниковой чаши. Это и будет необходимое количество металла для заливки формы. Дополнительное количество металла подбирается опытным путем для каждой опоки. Оно обычно составляет приблизительно 15—20 % от веса остального металла. На рис. 10.3.1 показана елочка, залитая нужным количеством металла.

Рис. 10.3.1. Елочка, залитая необходимым

количеством металла для образования литниковой чаши.

Так как при заливке металл остается в литниковой чаше, отливки при кристаллизации им подпитываются. Если металла недостаточно и нет нормальной литниковой чаши, то в отливках могут быть поры. Если же в чаше еще есть немного металла, а стояк тоньше массы отливки, то стояк затвердевает раньше них и начинает вытягивать металл из отливок, что может вызвать образование пор.

Температуру заливки (Т_з) определяют по следующей формуле:

Т_з = Т_пл + (50—70 °C),

где Т_пл — температура плавления.

Для каждого сплава существуют таблицы, где указаны температуры металла и опоки. В табл.10.3.1 сведены данные для сплавов золота разных проб, латуни и серебра.

Табл. 10.3.1.

Металл	τмет, °C	τопоки, °C
Золото ж. 750	950—1040	550—670
Золото б. 750	1025—1125	600—730
Золото ж. 585	900—1000	550—670
Золото 900	1000—1050	550—670
Золото б. 585	1150—1250	550—670
Золото 999,9	1063	650
Латунь	960—1040	450—650
Серебро	950—1050	400—450

10.4. Расчет шихты драгоценных металлов

При выборе и расчете шихты учитывают особенности отдельных шихтовых материалов, их физико-химические свойства. Кроме того, необходимо принимать во внимание методику ведения процесса плавки, конструкцию применяемого плавильного агрегата и род топлива (тигельные печи, электрические или работающие на жидком или газообразном топливе), так как это в немалой степени влияет на величину потерь металлов при плавке.

Для расчета шихты необходимо иметь следующие данные: 1) химический состав приготовляемого сплава, принимаемый за основу при расчете шихты; 2) исходный состав исходных шихтовых материалов; 3) величина потерь металлов в процессе приготовления сплава (угар).

Химический состав приготовляемых сплавов и допускаемые пределы содержания отдельных компонентов устанавливаются соответствующими техническими условиями или ГОСТами, а иногда практическими знаниями литейщика.

Обычно расчет шихты ведется по одному из четырех методов, которые в дальнейшем будут приведены в виде примеров.

10.5. Расчет шихты для выплавки сплава 583-й пробы марки ЗлСрМ и его плавка

В практике литейщиков-любителей встречаются случаи, когда изделие необходимо отлить не из готового сплава методом прямого переплава, а из чистых металлов, лома благородных металлов (отходов) и лигатуры. Эти компоненты либо есть у самого литейщика, либо их доставляет заказчик.

В этом случае литейщик должен уметь провести расчет шихты для получения сплава, допустим ЗлСрМ583—80.

Сначала мы приведем подробный арифметический расчет, а затем будут даны табличные данные по расчету шихты других сплавов без математических выкладок.

Пример № 1. Расчет шихты для выплавки сплава золота 583-й пробы марки ЗлСрМ583— 80. Исходные шихтовые материалы:

1. Лом благородных металлов — 60 г.

2. Лигатура Ag—Cu.

3. Чистое золото (Au).

Угар элементов принимается по справочнику для Au — 0,2 %, для Ag — 0,4 %, для Cu — 1 %. Расчет ведется на 100 г сплава (табл. 10.5.1.).

Табл. 10.5.1.

Состав	Элементы
	Au, %	Ag, %	Cu, %	Количество отходов, г
Состав сплава, принятый к расчету	58,3	8	34,7
Состав отходов	57,9	8	34,1	60
Состав лигатуры Ag—Cu	—	19,2	70,8
Золото, %	100	—	—

Представим себе, что плавку ведут на чистых элементах, тогда:

1. Au = (100 × 58,5)/100 + (100 × 58,3 × 0,2)/(100 × 99,8) = 58,42 г;

Ag = (100 × 8)/(100 + 100 × 8 × 0,4)/(100 × 99,6) = 8,032;

Cu = (100 × 8)/100 + (100 × 34,7 × 1)/(100 × 99) = 35,05.

2) 60 г отходов внесут в сплав:

Au = (69 × 57,9)/100 - ((60 × 57,9)/100) × (0,2/99,8) = 34,67 г;

Ag = (60 × 8)/100 - ((60 × 8)/100) × (0,4/99,6) = 4,78 г;

Cu = (60 × 34,7)/100 - ((60 × 34,1)/100) × (1/99) = 20,6 г.

3) Следовательно, нужно доштихтовать элементы:

Au = 58,42 - 34,67 = 23,75 г;

Ag = 8,032 - 4,78 = 3,252 г;

Cu = 35,05 - 20,6 = 14,45 г.

4) Дошихтовку проводят лигатурой, состоящей по условию из 19,2 % Ag и 80,8 % Cu.

Составляем пропорцию:

На 19,2 % Ag — 80,8 % Cu;

3,252 % Au — х % Cu.

Отсюда % Сu = 3,252 × 80,8/19,2 = 13,69.

Исходя из расчета, следует взять лигатуры 13,69 + 3,252 = 16,942 г.

Таким образом, состав шихты рассчитан:

1. Отходы — 60 г (по условию).

2. Лигатуры — 16,942 г.

3. Золота — 23,75 г.

Итого 100,692 г, из которых 0,692 г угорит при плавке.

Пример № 2

Произведем расчет шихты, если помимо чистых материалов имеем 60 г отходов и 10 г лигатуры. Тогда:

10 г лигатуры внесут в сплав

Au = (10 × 19,2)/ 100 - (10 × 19,2)/100 × (0,4 /99,6) = 1, 912 г;

Cu = 10 × 80,8/100 - (10 × 80,8/100) × (1/99) = 8 г.

Следовательно, подшихтовку нужно проводить чистыми элементами, в приведенном случае — серебром и медью.

Потребуется: Аg (3,252 - 1,912) = 1,34 г; Сu (14,8 - 8) = 6,8 г.

Таким образом, состав шихты следующий:

лигатура — 10 г ( по условию); отходы — 60 г (по условию); золото — 23,75 г; серебро — 1,34 г; медь — 6,8 г. Итого 101,89 г, т. е. 1,89 г уходит в угар.

Теперь, когда мы ознакомились с подробным расчетом шихты для выплавки сплава ЗлСрМ583—80, обратимся к результатам расчета основных элементов шихты для плавки сплава золота марки ЗлСрМ750—150. Однако в практике расчета шихты все математические выкладки сразу заносятся в таблицу.

Пример № 3

Требуется рассчитать шихту для плавки и центробежного литья сплава золота марки ЗлСрМ750—150 следующего состава: 75 ± 0,3 % серебра и 10 ± 0,5 % меди. Результаты приведены в табл. 10.5.2.

Табл. 10.5.2.

Составляющие шихты		Массовая доля составляющих шихты, %				Содержание составляющих в шихте (массовая доля), %	Содержание компонентов сплава в шихте (массовая доля), %
		Au	Ag	Cu	Р		Au	Ag	Cu	Р
Отходы литейного производства						60
Золото		99,9				30,5	30,5	—	—	—
Серебро			99,9			2,35	—	2,35	—	—
Медь				99,9		2,05	—	—	2,05	—
Лигатура Ag—Cu			60	40		5	—	3	2	—
Медь фосфористая						0,1	—	—	0,09	0,01
Всего элементов, вносимых шихтой						100	74,9	14,95	10,14	0,011
Угар	%						0,1	0,2	1	72,7
	г						0,29	0,4	0,11	0,008
Состав сплава, %							74,93	14,98	10,01	0,003

Для заливки массой 400 г требуется расплав шихты следующего состава:

отходы литейного производства — 240; золото — 122; серебро — 9,4; медь — 8,2; лигатура Ag—Cu — 20,0; медь фосфористая — 0,40. Итого — 400 г.

Пример № 4

Требуется рассчитать шихту для плавки и центробежного литья сплав марки СрМ875 следующего состава: 87,5 ± 0,3 % серебра, 12,5 ± 0,5 % меди. Результаты расчета приведены в табл. 10.5.3.

Табл. 10.5.3.

Составляющие шихты	Массовая доля, %			Содержание составляющих в шихте (массовая доля), %	Содержание компонентов сплава в шихте (массовая доля), %
	Ag	Cu	P		Ag	Cu	P
Серебро	99,9	—	—	50,04	50	—	—
Серебро СрМ875	87,2	12,8	—	22,91	20	2,93	—
Сплав СрМ916	91,4	8,6	—	18,9	17,3	1,62	—
Медь	—	99,9	—	8,05	—	8,05	—
Медь фосфористая	—	90	10	0,1	—	0,09	0,01
					87,3	12,69	0,01
Угар	%				0,5	1	70
	г				1,3	0,38	0,007
Состав сплава, %					87,4	12,6	0,003

Для заливки расплава массой 300 г требуется следующий состав шихты (в граммах): серебро — 150,12; сплав СрМ875 — 62,72; сплав СрМ916 — 56,72; медь — 24,14; медь фосфористая — 0,30. Итого — 300,0 г.

Приведенные выше примеры иллюстрируют практически все возможные варианты расчета шихты при получении сплавов способом центробежного литья и литья с помощью вакуумного всасывания. Сначала выбирают тигель такой емкости, чтобы расплавленный металл заполнил его почти доверху. Затем тигель прогревают при температуре 500 °C и загружают в следующем порядке. На дно тигля кладут медь. Затем кладут слой серебра, поверх которого насыпают слой борной кислоты. На слой борной кислоты насыпают слой отходов производства. И наконец укладывают слой золота, который закрывают слоем борной кислоты.

Золото не окисляется, поэтому его можно положить сверху под слоем борной кислоты. При увеличении температуры до 1000 °C расплав, находящийся между золотом и медью, будет опускаться вниз, обволакивая медь. При температуре 1100 °C металл в тигле расплавится, и его следует перемешивать графитовой палочкой, чтобы не было ликвации.

Рассмотрим вариант загрузки тигля при плавке, например, сплава ЗлСрМ585—80. Сначала загружают золото в слитках. По мере расплавления добавляют серебро и медь и перемешивают. На поверхность сплава насыпают борную кислоту, чтобы она покрывала зеркало металла.

Кусочки сплава следует измельчить, чтобы плавка шла быстро и во избежание процессов окисления. Кроме того, упаковка шихты станет более плотной и в сплаве будет возможность создания защитного слоя от воздействия кислорода воздуха. Если борной кислоты недостаточно для полного закрытия зеркала металла, то сверху мы увидим картину, изображенную на рис. 10.5.1а. В этом случае необходимо добавить борную кислоту до полного закрытия поверхности металла (рис. 10.5.1б).

Рис. 10.5.1. Виды поверхностей расплава, покрытых борной кислотой.

Иногда вместо борной кислоты поверхность сплава покрывают слоем древесного угля. Однако эту операцию рекомендуется проводить только в случае плавки золота или меди. В случае если сплав золота содержит платину или никель, указанное покрытие из древесного угля применять не рекомендуется.

Хорошие защитные слои дают расплавленные соли хлористого натрия, хлористого бария и хлористого калия. Они прекрасно защищают от окисления расплав драгоценных металлов до 1300 °С.

Максимальная температура сплава не должна превышать температуру плавления более чем на 50—70 °С. Плавка должна проходить быстро. Перед разливкой в сплав добавляют свежую порцию борной кислоты для уменьшения вязкости сплава и снижения его температуры, перемешивают сплав и удаляют борную кислоту.

Если до разливки в форму проходит несколько минут, то за 1—2 минуты до разливки сплав раскисляют фосфористой медью марки МФ или МСР-2 в количестве 0,1 %. Можно раскисление проводить цинком — 0,05 % от массы металла. При плавке сплава можно использовать очищенные от неметаллических примесей опилки данной марки золота. (Стальные опилки извлекают из золотых магнитом.) Затем опилки таблетируют, смешав их с заранее приготовленной смесью: соды (4 части); поваренной соли (2 части) и буры (4 части). Ингредиенты берут в соотношении 1 : 2 (1 часть смеси и 2 части опилок). Схема пресса для приготовления таблеток приведена на рис. 10.5.2. Ползун ударами молотка двигают по трубке до соприкосновения со смесью соды и буры с опилками, создавая давление. Полученные таблетки загружают в прогретый до 800 °C тигель. На дне тигля находятся отходы сплавов. Затем проводят плавку, перемешивая расплав графитовым стержнем. После получения гомогенного сплава его разливают в изложницу.

Рис. 10.5.2. Схема пресса для приготовления таблеток.

Плавка сплавов золота открытым пламенем

Плавку открытым пламенем производят с помощью бензиновых (рис. 10.5.3) и газовых горелок. Бензиновая горелка состоит из насоса (лягушки), приводимого в действие ногой. Воздух по трубке подается в бачок с бензином. Проходя через него, он насыщается парами бензина, что создает факел в пистолете. Воздух инжектируется в горелку. Факел состоит из острой «иглы» голубого цвета (температура 1150 °С) со слабой желтой окантовкой (температура 800—900 °С). Эти горелки используются для плавки металла массой 50—80 г. Металл плавят в небольших чашах из шамотной глины.

Рис. 10.5.3. Схема бензиновоздушной горелки.

Плавильную чашу перед плавкой прокаливают и «глазируют» бурой. Затем в нее помещают золото или серебро и по расплавлении мелкими порциями добавляют медь, следя за тем, чтобы чаша была покрыта бурой, а пламя горелки было голубого цвета. Затем сплав перемешивают и раскисляют кадмием (0,5 %), цинком (0,05 %) или фосфористой медью (0,1 % от массы шихты). Расплавленный перед разливкой металл должен на 50—70 °С превышать температуру плавления сплава. Заливку металла в опоку следует проводить при температуре, незначительно превышающие температуру плавления, в слабо нагретую форму. (Литейщики говорят: следует лить «холодно».)

10.6. Плавка и литье белого золота

При плавке белого золота пользуются предварительно подготовленным сплавом золото — палладий — серебро. Составляющие расплавляют, перемешивают и охлаждают до затвердевания. Такой сплав называется лигатура. При основной плавке белого золота лигатуру расплавляют, верхнюю ни расплавившуюся корочку приподнимают и подкладывают кусочки цинка. Цинк увеличивает жидкотекучесть сплава. Затем температуру поднимают до полного расплавления, доводят сплав до необходимой температуры и производят заливку. При плавке белого золота используют ацетиленовые или газовые горелки, где пламя образуется благодаря горящему в кислороде бутану или пропану. В связи с тем что сплав содержит палладий, пламя должно быть мягким и хорошо отрегулированным. Для заливки белого золота в домашних условиях используют устройство вакуум — внешнее давление (рис.10.6.1).

Рис. 10.6.1. Схема устройства вакуума — внешнее давление.

Работа установки заключается в следующем. При закрытой заслонке в ресивере создают разрежение. Затем с помощью горелки плавят металл на вогнутой части чаши. По его расплавлению одновременно ручкой открывают заслонку, в то же время убирают горелку и прижимают крышку с влажным асбестом.

10.7. Литье изделий из платины, палладия и иридия эстрих-процессом

Освоения литья из тугоплавких и химически активных материалов связано со значительными трудностями, с некоторыми из которых мы столкнулись выше. Это применение принципиально нового оборудования, другой технологии плавки и заливки, а также применение специфических материалов. Температура плавления этих материалов превышает 1600 °С.

Наряду с этими трудностями мы сталкиваемся с высокой активностью тугоплавких сплавов при высокой температуре заливки, которая требует их выплавки в контролируемой атмосфере или в вакууме. К счастью, к большинству сплавов платиновой группы это не относится. Единственное, на что следует обратить пристальное внимание, — это материалы высокой огнеупорности и инертности. Некоторые материалы приведены в табл. 2.10.7.1.

Табл.10.7.1.

Материал форм	Температура, °C	Материал форм	Температура, °C
Глинозем, электрокорунд Al2O3	2050	Оксид титана TiO2	1825
Оксид хрома Cr2O3	2440	Карбид кремния SiC	2205
Шамот (муллит) Al2O3 ∙ SiO2	1830	Карбид бора B4C	2450
Оксид магния MgO	2800	Карбид титана NiC	3250
Оксид бериллия ВеО	2530	Карбид циркония ZrC	3735
Оксид кальция СаО	2980	Нитрид титана TiN	3205
Оксид циркония ZrO2	2700	Графит С	3650
Циркон Zr ∙ SiO4	2430	Кварц SiO2	1728
Оксид церия GeO2	2750	Борид циркония ZrB2	3040

Учитывая сложность обработки сплавов платиновой группы и высокую стоимость, стараются получать новые изделия с минимальными припусками и поэтому применяют ЛПВМ с принудительным заполнением формы металлом.

10.8. Литье с камнями

В настоящее время изготавливают литье ювелирных изделий с камнями. Это вызвано тем, что крепить камни в восковую модель гораздо проще, чем в металл, затекающий вокруг камня. Он прочно удерживает камень в готовом изделии. Обычно так изготовляют ювелирные изделия с синтетическими камнями, поскольку они при температуре заливки не теряют свой блеск и цвет. Особенную популярность получили фианиты. Чтобы закрепить камни в модели, сначала изготовляют посадочное место для камня мастер-модели. Для этого делают зубцы и фасетки по вставляемому камню с учетом усадки резины. Зубцы аккуратно загибают по закрепляемому камню так, чтобы они плотно на него ложились.

Для крапановой закрепки изготовляют из простого стекла образец, который точно воспроизводит форму вставляемого камня. Затем в модели подготавливают посадочное место и в него устанавливают стеклянный образец. Крапана обжимаются.

Мастер-модель нагревают до 600—700 °С и резко опускают в воду. Стеклянный образец растрескивается и ломается, после чего его удаляют молотком. С мастер-модели снимают резиновую пресс-форму, в которую запрессовывают воск. Восковая модель будет точно воспроизводить будущее кольцо с крапанами.

В восковку закрепляют камни. За счет упругости воска крапаны легко отгибаются, и камни устанавливают пинцетом (рис. 10.8.1).

Рис. 10.8.1. Установка камня в восковые крапана.

Закрепка камней в восковку имеет ряд недостатков: на камне могут остаться царапины; необходимо использовать специальный воск и пр. Существует другой метод литья ювелирных изделий с закрепленными камнями: закрепка камней в резиновую форму.