Изделия и детали из легкоплавких цветных металлов, а также сплавов, таких как алюминий, медь, олово, латунь, свинец, цинк пользуются немалым спросом, поэтому их изготовление – занятие востребованное и прибыльное. Более того, заниматься этим делом может любой мастер-любитель, причем в домашних условиях.
Для литья металлов, прежде всего, следует изготовить литейную форму. Технология ее создания довольно проста. Литейные формы создаются в формовочных ящиках, которые для обеспечения хорошего контакта с формовочной землей изготавливаются из неструганых досок. Такое сооружение носит название опока. Опока должна иметь размеры, приблизительно в 1,5 раз превышающие размеры детали и состоит из двух частей: верхней, которая представляет собой рамку, имеющую две-три поперечины в середине и нижней — ящика с дном. Для того чтобы соединение двух частей опоки было прочным на ящике следует установить фиксаторы, а на рамке сделать углубления.
Состав формовочной земли следующий: 75 % — это чистый мелкий песок, 20 % — глина и 5 % — каменноугольная пыль. При этом все ингредиенты необходимо тщательно перемешивать пока не будет получена однородная масса.
Моделью для создания формы может выступать сама деталь или специальная модель, изготовленная из дерева или какого-либо другого материала. В случае, если в качестве модели для формовки выступает уже сработанная в некоторых местах деталь, такая как, например, защелка от замка двери автомобиля, то сработанные места следует нарастить шпатлевкой до размера новой детали. После того, как наращенные места полностью затвердеют их следует обработать напильником и зачистить шкуркой.
В процессе формовки нижнюю часть опоки следует засыпать формовочной землей, после чего слегка ее утрамбовать. Модель необходимо припудрить тальком или порошкообразным графитом и наполовину вжать ее в землю. Разместить модель следует таким образом, чтобы все выступы и другие части можно было легко вынуть из формы, не разрушая ее при этом. После этого землю в ящике следует снова посыпать тальком или графитом, установить на нижнюю часть опоки верхнюю, совмещая при этом фиксаторы с отверстиями.
В будущую деталь для формирования литника необходимо поставить коническую пробку. Затем в опоку следует с избытком насыпать формовочную землю и утрамбовать ее. После этого необходимо аккуратно вынуть пробку под литник, снять верхнюю часть формы и вынуть модель. Обе части формы должны иметь углубления, точно отображающие форму детали. После того как обе половины формы подсохли их необходимо соединить и хорошо сжать для того, чтобы между нижней и верхней частями не оставалось щели. В результате получается готовая к заливке металлом форма.
При осуществлении плавления цинка для того, чтобы предотвратить выгорание металла поверх металла в посуду имеет смысл насыпать слой древесного угля.
После того как металл расплавлен его в течение 4—5 минут следует для максимального прогрева выдерживать в печи. Это способствует наилучшему заполнению формы в наиболее тонких ее местах. А для того, чтобы форма не размывалась расплавленный металл необходимо заливать в нее тонкой, непрерывной струёй.
После того как металл полностью остыл форму необходимо разнять и вынуть готовую деталь. Как правило, детали, получаемые таким способом, обладают шероховатой поверхностью, а потому им необходима дополнительная чистовая обработка.
Существует и более сложная технология литья, но при этом она позволяет получать и более высококачественные и точные изделия. При этом технология доступна для использования в домашних условиях.
Технология состоит в том, что модель будущего изделия изготавливается из парафина, воска или другого легкоплавкого материала, после чего она заформовывается в неразъемной жаростойкой массе. При небольшом нагревании или даже кипячении в воде восковая модель выплавляется через отверстие из формы, а в полученную форму заливается расплавленный металл. Такой метод дает возможность повторять в изделиях мельчайшие элементы моделей.
Материал, который применяется для изготовления моделей, должен обладать температурой плавления от 50 до 90 градусов по Цельсию и плотностью, меньшей, чем плотность воды. Это необходимо для того, чтобы при выплавлении модели материал мог беспрепятственно всплывать на поверхность. Более всего этим требованиям удовлетворяют пчелиный воск, сплав одинаковых частей парафина и стеарина, зубопротезные воски.
Для получения точной формы, например, такой как сложной конфигурации ключ сначала следует при помощи оригинала изготовить форму из гипса и уже в ней отлить модель из воска.
Создание модели из воска почти не отличается от создания отливки. Разница состоит только в том, что заливка гипса не требует опоки, которую с успехом заменяет коробка из картона необходимых размеров.
Для создания восковой модели необходимо развести гипс до консистенции жидкой сметаны, вылить его в коробку и, пока он не загустел, вдавить в него модель-оригинал. При этом оригинал следует предварительно покрыть тонким слоем вазелина.
Вместе с тем по краям коробки на половину длины следует вдавить две спички, которые станут выполнять роль фиксаторов. После того как гипс затвердел его поверхность и выступающие части спичек-фиксаторов необходимо покрыть тонким равномерным слоем вазелина, после чего свежим раствором гипса залить верхнюю часть коробки.
Перед заливкой верхней части модели на ее край следует поставить металлическую вставку из гвоздя или толстой проволоки для создания литникового отверстия. После полного отвердевания гипса верхнюю часть следует отсоединить при помощи тонкого ножа от нижней, вынуть оригинал, а также литниковую вставку, придать конусную форму верхней части литникового отверстия, соединить обе половины формы и, ориентируясь на спички-фиксаторы, плотно сжать. В итоге получается готовая форма для восковой модели. Расплавленную массу из воска необходимо через литниковое отверстие залить в форму, и аккуратно вынуть после охлаждения. Если изделие обладает неправильной формой и большим количеством выступов, то помимо литникового отверстия для выхода воздуха, который вытесняется расплавленным воском, следует сформировать одно или несколько тонких отверстий. С готовой модели следует аккуратно удалить остатки литника, заусеницы и остатки воздуховыводящих каналов.
К готовой восковой модели следует присоединить изготовленный из воска литник, после чего готовую модель необходимо поместить в огнестойкую форму. Формовочная масса, которой заливается восковая модель, при литье изделий из алюминия и легкоплавких бронз состоит из следующих элементов (в массовых частях):
Первый состав: гипс -1, мелкий песок – 1, мел – 2, тальк – 2.
Второй состав: гипс – 1, мелкий песок – 2.
Третий состав: гипс – 1, кремнезем – 3.
Формовочную массу следует разводить водой до состояния сметаны. После этого ею можно полностью заливать восковую модель. Для осуществления этого процесса на дно емкости следует налить немного массы, аккуратно установить на нее восковую модель и залить массу вокруг модели, контролируя при этом, чтобы не образовывались пузырьки воздуха. Форма полностью отвердевает через 40-60 минут.
Если отливание изделия планируется из сплава или металла, температура плавления которого более 880 градусов по Цельсию, восковую модель необходимо предварительно обработать слоем примерно в 1 мм огнестойкой обмазки и только после этого заливать формовочную массу.
Также восковые модели можно обрабатывать смесью водного раствора жидкого стекла и талька. Покрытые смесью восковые модели необходимо присыпать чистым кварцевым песком, после чего снова покрывать смесью и присыпать песком. Всего такая операция повторяется от 4-х до 5-ти раз.
Если отливаемое изделие имеет достаточно большие размеры а, следовательно, и объем заливаемого в форму расплавленного металла тоже велик, то следует наносить от 6 до 7 слоев самодельной огнеупорной обмазки. После высыхания обмазки, модель следует для закрепления на 3 минуты погрузить в водный раствор аммиака (нашатыря).
После этого наступает время для выплавки из формы восковой модели. Для этого обычно форму кипятят в воде. Для того чтобы расплавленный воск мог легко выходить наружу и всплывать на поверхности воды литниковое отверстие должно располагаться в верхней части формы, погруженной в воду.
В случае, если отливаемая деталь обладает сложной поверхностью, для ее полного освобождения от воска во время кипячения следует неоднократно переворачивать форму. После того как восковая масса внутри формы полностью удалена внутри формы получается полость, которая точно соответствует модели. Перед осуществлением заливки металла форму следует прокалить в горне или муфельной печи. При этом сначала печь необходимо разогреть до 550—600 градусов по Цельсию, положить в нее форму и поднять температуру до уровня в 900 градусов по Цельсию. При такой температуре в зависимости от массы формы прокаливание может длиться от 2 до 4 часов.
Если в форму заливаются чугун или алюминиевые сплавы после прокаливания ее следует охладить до комнатной температуры. Если в форму заливаются бронза или латунь, форму необходимо охлаждать только до 500 градусов по Цельсию. Нержавеющую сталь следует заливать в форму, которая имеет температуру 850 градусов по Цельсию.
Стоит отметить, что в большие формы расплавленный металл затекает под воздействием собственного веса и вытесняет находящийся там воздух. Если же отливка имеет относительно небольшие размеры, то добиться изделия хорошего качества невозможно в силу того, что воздух не дает жидкому металлу возможности заполнить все полости формы. Тем не менее, эту трудность можно преодолеть, если поместить форму в ручную центрифугу. Там центробежная сила способствует вытеснению воздуха и позволяет металлу полностью заполнить все полости формы. Но осуществлять такую операцию следует быстро, в то время, пока металл все еще находится в расплавленном состоянии.
Готовая отливка вынимается из формы. После этого механическим способом следует удалить литник, а также каналы для отвода воздуха в случае их наличия. Готовое изделие при необходимости следует подвергнуть косметической обработке.
Источник:
