Литье в силиконовую форму с механическим давлением. Литье в силикон

Для изготовления небольшого количества пластиковых заготовок чаще всего используется вакуумное литье в силиконовые формы. Данный метод довольно экономичен (изготовление металлической формы требует большего количества как времени, так и денежных средств). К тому же силиконовые формы используются многократно, и это тоже значительно удешевляет производство.

Литье пластмасс

Суть методики литья заключается в следующем. Расплавленный материал находится в шнеке агрегата (специальное оборудование для литья в силиконовые формы). Под воздействием поршня масса двигается по литниковым каналам, затем заполняет пространство пресс-формы. Таким образом можно получить отливку. При нагревании пластика атомы, из которых он состоит, начинают двигаться хаотично и беспорядочно. Однако при охлаждении начинают образовываться центры кристаллизации. У стенок формы происходит рост кристаллов, далее такой процесс происходит и внутри отливки. На данном этапе очень важно соблюдать температурный режим, правильно подобрать время выдержки. Иначе литье пластмасс в силиконовые формы будет некачественным, с видимыми следами брака. Но, прежде всего, следует изготовить сами формы, в которые и будет заливаться масса для кристаллизации.

Технология создания форм для литья

Существует несколько способов создания силиконовых форм. Первый из них - сплошная заливка. Этот метод подходит для простых конструкций: рельефов, сувенирной продукции, двухмерных деталей. Модель помещается в опалубку, заливается силиконом. Разъемные формы изготавливают подобно предыдущим, используются для более сложных форм. Двусоставные формы производятся в несколько этапов. Сначала заливается первая половина заготовки, после затвердения силикона форму переворачивают и аналогично делают вторую часть. Очень важно при данном способе на основе обозначить специальные замки (литье в силиконовой форме данного типа должно происходить без ее смещения). Наиболее точно повторяет все детали заготовки форма «в намазку». На деталь с помощью кисточки наносится довольно вязкий силикон. Процесс происходит в несколько этапов, это необходимо для полного повторения всех мелких нюансов изделия. При этом сама форма довольно тонкая - от 3 мм. Чтобы она держала форму, на заключительном этапе создается внешняя твердая оболочка.

Силикон для изготовления форм

Вакуумное литье в силиконовые формы предусматривает использование различных материалов для создания матриц. Один из них - силикон типа Mold Star. Применяется для сплошной заливки, достаточно прочный и гибкий. Затвердевание происходит при комнатной температуре. Для методики «в намазку» чаще всего используют серию Rebount. Данный силикон имеет большую вязкость, которую можно контролировать и с помощью загустителя. Литье в силиконовой форме подобного рода позволяет получить качественную, прочную матрицу, и, соответственно, сверхточную деталь. Существуют и полупрозрачные силиконы, которые идеально подходят для разрезных форм.

Материалы для литья

Как правило, для изготовления самих деталей используется полиуретан. Материал обладает высокой ударной прочностью, твердостью, упругостью. Более высокими показателями прочности на растяжение, разрыв обладают резины полиуретановые. Используют их при изготовлении различных лент, цилиндров, штампов, прокладок, втулок. Еще для литья применяют и Он довольно стойкий к ультрафиолетовым лучам и сохраняет свою прозрачность даже при окрашивании. Область применения - линзы для различных испытаний, опытные образцы в медицине, изготовление сувенирной продукции и т. п. Как правило, литье в силиконовой форме предполагает использование двухкомпонентных смесей, в состав которых входят непосредственно пластик и катализатор.

Мелкосерийное производство литых заготовок - это технологический процесс, который позволяет получить партию точных копий детали любой сложности. Очень часто методика используется для получения опытных образцов, которые тестируют перед запуском серийного производства, отработки внешнего вида, дизайна.

Промышленное литье пластика в силиконовые формы оборудование предусматривает следующее: вакуумная камера (литьевая машина), термошкаф, вакуумный смеситель (миксер). Силикон вначале подготавливается в вакуумной камере, где происходит процесс дегазации материала. Это необходимо для предотвращения образования пузырей на форме. После того как была изготовлена форма для литья и предварительно нагрета, смешиваются непосредственно полиуретаны (или смолы для конечной детали). Происходит этот процесс в вакуумной камере. Через литник смесь заливается в форму. Для конечной обработки необходимо заготовку поместить в специальный термошкаф, где происходит окончательное затвердевание изделия при температуре в 70°С.

Вакуумная камера. Основные характеристики

Как правило, в масштабах производства используется автоматическое литье в силиконовые формы. Оборудование, а именно вакуумная камера, позволяет контролировать и температуру, и скорость литья. От оператора не требуются особые навыки и знания, так как все управление происходит от оперативной системы, которая имеет как автоматическое, так и ручное переключение. Существует возможность и редактирования заданной программы. Различные модификации камер способны производить заготовки до 5 кг (например, камера СТ-02). Установка оснащается лифтом для подъема силиконовых форм. Стоит отметить, что система СТ-02 позволяет использовать как небольшие, так и достаточно тяжелые матрицы.

Еще один вариант - камера MCP. Данное оборудование для литья в силиконовые формы дает возможность изготавливать детали с тонкими стенками и сложной конфигурацией. Осуществляется этот процесс благодаря дифференциальному давлению. Затем полученный отливок извлекается, и в дальнейшем он затвердевает на воздухе. Вакуумное литье в силиконовые формы для некоторых завершается в термошкафах, которые обеспечивают равномерное прогревание воздуха, и, соответственно, заготовки.

Окончательная обработка литой заготовки

После того как пластическая масса полностью затвердевает, ее осторожно извлекают из формы. Происходит механическая обработка поверхности, удаляются и зачищаются выступы, шлифуются неровности. При необходимости заготовка покрывается либо краской, либо другим защитным материалом. Необходимо очистить и силиконовую форму, удалить остатки пластмассы. Далее ее промывают, готовя к последующему использованию. Стоит отметить, что литье пластика в силиконовые формы предусматривает неоднократное использование матриц (от 20 до 80 раз).

Главные преимущества метода

Мелкосерийное производство динамично развивается, оно позволяет качественно оценить рынок сбыта, протестировать продукцию, создать уникальные авторские работы в небольшом количестве. Силиконовые формы, которые используют при литье пластмасс, дают возможность полностью копировать текстуру, форму, конструкцию заготовки. Деталь легко освобождается от матрицы, которую к тому же можно использовать неоднократно. Отливки имеют минимальное количество дефектов поверхности, оптимальные физические и механические свойства. К тому же в ряде случаев в силиконовые формы можно залить даже металл.

Но главное преимущество, которое имеет литье в силиконовые формы - цена. Поставщики данной услуги указывают, что конечная стоимость заготовки будет зависеть и от материала пластика, и от объемных параметров детали (например, заготовка размером 10*10*10 см может обойтись в 1500 рублей). Сам силикон можно приобрести и от 500 рублей за килограмм, пластик - от 700 рублей. Стоимость же металлических форм достаточно высока, порой их использование просто неэффективно (если тираж составляет несколько единиц). А силиконовые матрицы пригодны и в домашнем использовании, покупать дорогостоящее оборудование вовсе не обязательно. Стоит только самостоятельно сделать макет, учитывать время жизни полиуретанов (период, когда они остаются жидкими и пригодными для заливки), соблюдать все технологические нюансы - и литье в силиконовой форме можно будет осуществлять даже дома. Согласно расчетам, стоимость одной заготовки в данном случае - около 70-140 рублей.

Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) - это промышленный процесс, который также называется литьем по восковым моделям или литьем в разрушаемую форму. Форма разрушается, когда изделие извлекается. Выплавляемые модели широко используются как в машиностроительном, так и в художественном литье.

Область применения

Особенности техпроцесса позволяют применять метод ЛВМ в широком диапазоне: от крупных предприятий до небольших мастерских. Также возможно литье по выплавляемым моделям в домашних условиях, в личных и коммерческих целях для изготовления детализированных фигурок, сувениров, игрушек, деталей конструкций, ювелирных изделий. В качестве наполнителя можно использовать практически все металлы:

• стали (легированные и углеродистые);
• цветные сплавы;
• чугун;
• сплавы, не поддающиеся мехобработке.

Впрочем, технология универсальна - вполне можно изготовить относительно крупные конструкции сложных форм. Для облегчения техпроцесса используют специализированное оборудование для литья по выплавляемым моделям и 3D-моделирование с помощью специализированных программ.

Литье в керамические формы

В зависимости от требований к изделиям используют различные, наиболее подходящие технологии. Точное литье по выплавляемым моделям (ТЛВМ) позволяет получать самые сложные по конфигурации отливки с высокой точностью, с минимальной толщиной стенок и шероховатостью поверхности. Для ТЛВМ восковая модель погружена в жидкую смесь на основе керамики. Керамическая смесь сохнет и формирует оболочку формы для литья. Этот процесс повторяется, пока желаемая толщина не будет достигнута. Затем воск удаляется в автоклаве. Однако этот метод характеризуется высокой стоимостью, продолжительностью технологического процесса, выделением вредных веществ в производственной зоне и загрязнением окружающей среды остатками керамических форм.

Литье в формы из ХТС

Во многих случаях при изготовлении поделок на дому к отливкам сложной конфигурации не предъявляется требование низкой шероховатости, а для ряда художественных отливок поверхность с равномерной шероховатостью не только допустима, но является дизайнерским решением. В этом случае целесообразно применять литье по выплавляемым моделям.

Технология, разработанная для изделий, не требующих гладких поверхностей, достаточно проста. Такую поверхность можно получить литьем в формы из холодно-твердеющих смесей (ХТС). Этот процесс значительно проще, дешевле и экологически чище.

Однако данный метод литья по выплавляемым моделям не позволяет получать сложные отливки с использованием выплавляемых моделей. Это объясняется тем, что при вытопке фигур значительная часть модельного состава остается в полости формы и может быть удалена только прокалкой. Прокалка, то есть нагрев до температуры воспламенения, модельного состава приводит к деструкции смоляного связующего вещества ХТС. При заливке металла в форму с остатками модельного состава происходит их сгорание, приводящее к выбросам металла из формы.

Использование жидкостекольных смесей

Нивелировать недостатки ХТС-технологии при изготовлении некоторых типов отливок позволяет литье по выплавляемым моделям в жидкостекольные смеси с жидким катализатором (ЖСС ЖК). Эти смеси с содержанием жидкого стекла в количестве 3-3,5 % и катализатора около 0,3 % от массы песчаной основы начали применяться за рубежом в начале 80-х и используются до сих пор. По данным исследований, эти смеси в отличие от ЖСС первого поколения отличаются экологической чистотой, хорошей выбиваемостью и незначительным пригаром на отливках.

Литье по выплавляемым моделям: технология

Процесс ЛВМ включает в себя операции подготовки модельных составов, изготовления моделей отливок и литниковых систем, отделки и контроля размеров моделей, дальнейшей сборки в блоки. Модели, как правило, изготавливают из материалов, представляющих собой многокомпонентные композиции, комбинации восков (парафино-стеариновая смесь, природные твердые воски и т.д.).

При изготовлении модельных составов используется до 90 % возврата, собираемого при выплавлении восковых моделей из форм. Возврат модельного состава следует не только освежать, но и периодически регенерировать.

Изготовление моделей состоит из шести этапов:

• подготовки пресс-формы;
• введения в ее полости модельного состава;
• выдержки модели до затвердевания;
• разборки формы и извлечения модели;
• охлаждения ее до комнатной температуры.

Особенности техпроцесса

Сущность ЛВМ заключается в том, что силиконовая или восковая модель выплавляется из заготовки путем нагревания, а освободившееся пространство заполняют металлом (сплавом). Техпроцесс имеет ряд особенностей:

• При изготовлении формовочной смеси широко используют суспензии, состоящие из огнеупорных мелкозернистых материалов, скрепляемых связующим раствором.
• Для заливки металлов (сплавов) применяют неразъемные формы, получаемые путем нанесения на модель огнеупорного покрытия, его сушки с дальнейшим вытапливанием модели и прокаливанием формы.
• Для отливок используются одноразовые модели, так как они разрушаются в процессе изготовления форм.
• Благодаря мелкозернистым огнеупорным пылевидным материалам обеспечивается достаточно высокое качество поверхности отливок.

Преимущества ЛВМ

Преимущества литья по выплавляемым моделям очевидны:

• Универсальность. Можно использовать любые металлы и сплавы для литья изделий.
• Получение конфигураций любой сложности.
• Высокая чистота поверхностей и точность изготовления. Это позволяет на 80-100 % сократить последующую дорогостоящую металлообработку.

Недостатки ЛВМ

Несмотря на удобство, универсальность и достойное качество изделий, не всегда целесообразно применять литье по выплавляемым моделям. Недостатки главным образом связаны со следующими факторами:

• Длительностью и сложностью техпроцесса производства отливок.
• Завышенной стоимостью формовочного материала.
• Большой нагрузкой на экологию.

Пример изготовления изделия на дому: подготовительный этап

Литье по выплавляемым моделям в домашних условиях не потребует глубоких знаний в металлургии. Для начала подготовим модель, которую хотим повторить в металле. В качестве макета сойдет готовое изделие. Также фигурку можно изготовить самостоятельно из глины, скульптурного пластилина, дерева, пластика и других плотных пластичных материалов.

Устанавливаем модель внутри скрепленной струбцинами либо кожухом разборной емкости. Удобно использовать прозрачную пластиковую коробку или специальную пресс-форму. Для заливки пресс-формы воспользуемся силиконом: он обеспечит отличную детализацию, проникая в мельчайшие трещинки, отверстия, впадины и формирует очень гладкую поверхность.

Второй этап: заливка силиконом

Если требуется точное литье по выплавляемым моделям, для изготовления формы без жидкой резины не обойтись. Силикон готовится по инструкции путем смешивания разных компонентов (как правило, двух) и последующего нагревания. Для удаления мельчайших пузырьков воздуха емкость с жидкой резиной целесообразно на 3-4 минуты поместить в специальный портативный вакуумный аппарат.

Заливаем готовую жидкую резину в емкость с моделью и повторно проводим вакуумирование. Для последующего затвердения силикона потребуется время (согласно инструкции). Используемые полупрозрачные материалы (емкостей и самого силикона) позволяют воочию наблюдать процесс формирования пресс-формы.

Извлекаем схватившуюся резину с моделью внутри из емкости. Для этого освобождаем струбцины (кожух) и отделяем две половинки коробки - силикон легко отходит от гладких стенок. Для полного застывания жидкой резины потребуется 40-60 минут.

Третий этап: изготовление восковой модели

Литье по выплавляемым моделям предполагает вытапливание плавкого материала и замещение образовавшегося пространства расплавленным металлом. Так как воск легко плавится, его и используем. То есть следующая задача - сделать восковую копию использованной первоначально модели. Для этого и потребовалось создание резиновой пресс-формы.

Аккуратно разрезаем силиконовую заготовку вдоль и достаем модель. Здесь есть небольшой секрет: чтобы впоследствии точно соединить форму, разрез рекомендуется делать не гладким, а зигзагообразный. Прикладываемые части формы не будут сдвигаться по плоскости.

Заполняем образовавшееся пространство в силиконовой пресс-форме жидким воском. Если изделие готовится для себя и не требует высокой точности сопряжения деталей, можно залить воск отдельно в каждую половину, а затем после застывания соединить две детали. Если необходимо точно повторить силуэт модели, резиновые половинки соединяются, закрепляются и в образовавшуюся пустоту с помощью инжектора закачивается горячий воск. Когда он заполнит все пространство и застынет, разбираем силиконовую пресс-форму, достаем восковую модель и подправляем изъяны. Она послужит прототипом для готового изделия из металла.

Четвертый этап: формование

Теперь необходимо сформировать с внешней поверхности восковой фигуры термостойкий прочный слой, который после вытапливания воска станет формой для металлического сплава. Выберем способ литья по выплавляемым моделям с использованием кристобалитовой смеси (модификация кварца).

Формируем модель в металлической цилиндрической опоке (приспособлении, удерживающем формовочную смесь при ее уплотнении). Устанавливаем в опоку припаянную модель с литниковой системой и заливаем смесь на основе кристобалита. Чтобы вытеснить воздушные карманы, помещаем в вибровакуумный аппарат.

Финальный этап

Когда смесь уплотнится, остается выплавить воск и залить в освободившееся пространство металл. Процесс литья по выплавляемым моделям в домашних условиях лучше осуществлять с использованием сплавов, плавящихся при относительно невысоких температурах. Отлично подойдет литейный силумин (кремний + алюминий). Материал износостойкий и твердый, однако отличается хрупкостью.

После заливки расплавленного силумина ждем, когда он застынет. Затем извлекаем изделие из окопки, удаляем литник и очищаем от остатков формовочной смеси. Перед нами - практически готовая деталь (игрушка, сувенир). Дополнительно ее можно отшлифовать и отполировать. Если в канавках намертво застряли остатки литейного производства, их нужно удалить бормашиной или другим инструментом.

Литье по выплавляемым моделям: производство

Немного иначе проводится ЛВМ для изготовления ответственных деталей, имеющих сложную форму и (или) тонкие стенки. На отливку готового металлического изделия может уйти от недели до месяца.

Первый шаг - заполнить воском форму. На предприятиях для этого часто применяют алюминиевую изложницу (аналог рассматриваемой выше силиконовой пресс-формы) - полость, имеющую форму детали. На выходе получают восковую модель чуть больших размеров, чем конечная деталь.

Далее модель послужит основой для керамической пресс-формы. Она также должна быть чуть больше итоговой детали, так как металл после остывания сожмется. Затем, используя горячий паяльник, к восковой модели припаивают специальную литниковую систему (также из воска), по которой раскаленный металл польется в полости формы.

Изготовление керамической пресс-формы

Далее восковую конструкцию опускают в жидкий керамический раствор, называемый шликером. Делается это вручную, дабы избежать дефектов в отливке. Для прочности шликера керамический слой укрепляют напылением мелкого циркониевого песка. Только после этого заготовку «доверяют» автоматике: специальные механизмы продолжают поэтапный процесс напыления более крупного песка. Работы продолжаются, пока керамо-песчаный прочный слой не достигнет заданной толщины (как правило, 7 мм). На автоматизированных производствах на это уходит 5 дней.

Литье

Теперь заготовка готова для выплавления воска из пресс-формы. Ее помещают на 10 минут в автоклав, заполненный горячим паром. Воск растапливается и из оболочки полностью вытекает. На выходе получаем керамическую форму, полностью повторяющую форму детали.

Когда керамо-песчаная форма затвердеет, проводят литье металлов по выплавляемым моделям. Предварительно форму нагревают 2-3 часа в печи, дабы она не потрескалась при заливке раскаленных до 1200 ˚C металлов (сплавов).

В полость формы поступает расплавленный металл, который в дальнейшем оставляют остывать и твердеть постепенно, при комнатной температуре. Для остывания алюминия и его сплавов требуется 2 часа, для сталей (чугуна) - 4-5 часов.

Финишная обработка

Собственно литье по выплавляемым моделям на этом заканчивается. После застывания металла заготовку помещают в специальную вибромашину. От щадящей вибрации керамическая основа растрескивается и осыпается, металлическое же изделие своей формы не меняет. В дальнейшем проходит окончательная обработка металлической заготовки. Вначале отпиливают систему заливки металла, а место ее контакта с основной деталью тщательно шлифуют.

В завершение контролеры проверяют, чтобы размеры изделия соответствовали заданным на чертеже. Алюминиевые детали измеряют холодными (при комнатной температуре), стальные предварительно нагревают в печи. Специалисты используют для контрольно-измерительных работ различные инструменты: от простых шаблонов до сложных электронных и оптических систем. Если выявляется несоответствие параметрам, деталь либо направляют на доработку (исправимый брак), либо на переплавку (неустранимый брак).

Литниковая система

Конструкция литниково-питающей системы играет в ЛВМ ведущую роль. Это связано с тем, что она выполняет три функции:

• При изготовлении оболочек литейных форм и блока моделей литниковые системы являются несущими конструкциями, удерживающими на себе оболочку и модели.
• Через систему каналов литника жидкий металл при заливке подводится к отливке.
• При затвердевании система выполняет функцию прибыли (питающего элемента, компенсирующего усадку металла).

Оболочка отливки

В процессе ЛВМ ключевым является создание слоев оболочки формы. Процесс изготовления оболочки состоит в следующем. На поверхность блока моделей, чаще всего окунанием, наносят сплошную тонкую пленку суспензии, которую далее обсыпают песком. Суспензия, налипая на поверхность модели, точно воспроизводит ее форму, а песок обсыпки внедряется в суспензию, смачивается ею и фиксирует состав в виде тонкого облицовочного (первого или рабочего) слоя. Образуемая кварцевым песком нерабочая шероховатая поверхность оболочки способствует хорошему сцеплению последующих слоев суспензии с предыдущими.

Важными показателями, определяющими прочность формы, являются вязкость и жидкотекучесть суспензии. Вязкость можно регулировать введением определенного количества наполнителя (наполненностью). При этом с увеличением наполненности состава толщина прослоек связующего раствора между частицами порошка уменьшается, снижается усадка и вызываемые ею негативные эффекты, а также повышаются прочностные свойства оболочки формы.

Используемые материалы

Материалы для изготовления оболочки подразделяются на следующие группы: материалы основы, связующие, растворители и добавки. К первым относятся пылевидные, применяемые для приготовления суспензий, и пески, предназначенные для ее обсыпки. Ими служат кварц, шамот, циркон, магнезит, высокоглиноземистый шамот, электрокорунд, хромомагнезит и другие. Широко используется кварц. Некоторые материалы основы оболочки получают в готовом к употреблению виде, а другие предварительно сушат, прокаливают, размалывают, просеивают. Существенным недостатком кварца являются его полиморфные превращения, которые протекают при изменении температуры и сопровождаются резким изменением объема, в итоге приводящим к растрескиванию и разрушению оболочки.

Плавный подогрев форм с целью снижения вероятности растрескивания, который проводят в опорном наполнителе, способствует увеличению длительности технологического процесса и дополнительным энергетическим затратам. Одним из вариантов снижения растрескивания в ходе прокаливания является замена пылевидного кварцевого песка как наполнителя на диспергированный кварцевый песок полифракционного состава. При этом улучшаются реологические свойства суспензии, повышается трещиноустойчивость форм и снижается брак по засорам и пробою оболочек.

Вывод

Метод ЛВМ получил широчайшее распространение. Его применяют для получения сложных деталей в машиностроении, при производстве оружия, сантехники, сувенирной продукции. Для изготовления украшений из драгоценных металлов используют ювелирное литье по выплавляемым моделям.

Олово – это легкоплавкий металл. Он занимает пятидесятое место в таблице Менделеева. Он довольно широко распространен в природе, в частности, руду для его производства активно добывают в море Лаптевых.

Человек начал применять олово еще в бронзовом веке. В частности, его использовали для получения бронзы. В наши дни его используют в качества припоя, покрытий и пр. Кроме этого, олово применяют в ювелирном деле и при изготовлении игрушек, например, оловянных солдатиков и пр.

Процесс литья из олова

Температура плавления олова всего 231 °C. А вот точка его кипения находится в пределах 2 300 °C. Температуру, при которой металл будет расплавлен, можно достичь в домашних условиях. То есть можно вполне, разумеется, при соблюдении определенных правил и техники безопасности, выполнять литье из олова дома.
В промышленных условиях для литья олова применяют специальные центробежные литейные машины. Для изготовления форм применяют гипс, алебастр, эпоксидную смолу, силикон и разумеется, металл.

Создание формы, это, пожалуй, самый ответственный процесс. Для начала необходимо создать эскиз будущей модели. После этого модель изготавливают из полимерной глины. Для нанесения мелких деталей необходимо использовать шило.
Другой, не менее важный процесс – изготовление литьевой формы. При ее изготовлении необходимо обеспечить наличие правильного разъема. Он нужен для того, что бы можно было извлечь готовую отливку и при этом не нанести повреждений самому изделию.

Изготовление оснастки из силикона потребует большего количества материала и времени. Это вызвано тем, что ее необходимо подвергнуть процессу вулканизации. Но в результате всех хлопот будет получена многооборотная оснастка для литья оловянных изделий. В случае если будущая деталь будет достаточно сложной, то необходимо будет предусмотреть наличие закладных деталей. Нельзя забывать и о воздуховодах, через них, по мере заполнения формы оловом, должен выходить воздух.

Важным элементом конструкции оснастки является отверстие, через которое будут выполнять заливку. Если оно будет маленьким, то металл будет поступать слишком медленно и процесс застывания может начаться до ее полного заполнения.
Перед началом литья необходимо соединить полуформы вместе и поместить между листом фанеры. Лист должен быть толщиной не менее 12 миллиметров, размер должен превышать габариты металлоформы. По окончании сборки всю конструкцию стягивают жгутом.

Технология литья не отличается большой сложностью, готовить металл к заливке имеет смысл после окончательной сборки формы. Для этого его необходимо хорошо прогреть. После того как на его поверхности появиться пленка желтоватого цвета можно считать, что олово готово к розливу. Если металл будет перегрет, то на поверхности расплава будет плавать синяя или фиолетовая пленка.
Расплавленный металл заливают тонкой струйкой. При этом для удаления воздуха можно слегка постукивать корпусу.
Открывать форму можно только после того, как отлитая деталь полностью остынет. Для изъятия отливки нужно использовать щипцы. Надо быть готовым к тому, что первое полученное изделие будет иметь некоторые дефекты поверхности.

Последовательность механической обработки выглядит следующим образом. Сначала удаляют облой. Так, называют излишки расплава, которые затекают в шов формы. Для этого применяют шабер. Для удаления литников применяют бокорезы. Для окончательной обработки швов используют абразивную шкурку с самым мелким зерном (нулевку).

Инструменты и материалы для литья

Олово практически идеальный материал для выполнения литья и в домашних, в промышленных условиях. Какие будут нужны материалы и инструменты для производства формы и выполнения литья. Для изготовления формы потребуется герметик и гипс. Из первого будет изготавливаться сама оснастка, а гипс потребуется для изготовления каркаса, в который будет установлена технологическая оснастка.

Кроме, названных материалов потребуется несложный слесарный инструмент – напильники с разным сечением, плоскогубцы, паяльник и пр.

Формы для литья олова

Для изготовления литьевой оснастки применяют такие материалы, как гипс или силикон. Все зависит от детали и ее назначения. К самой простой можно отнести гипсовую. Для ее изготовления понадобится коробка из дерева, некоторое количество гипса и кусок металлической трубки.

Создание оснастки выполняется в несколько шагов:

1. Приготовление гипсовой смеси. Она по внешнему виду должна напоминать густую сметану.
2. Смесь вываливают в заранее приготовленную коробку и разравнивают.
3. Для получения полуформы необходимо взять деталь и наполовину погрузить ее в приготовленный гипс. Аналогичную операцию необходимо выполнить со второй половиной детали. В результате будут получены 2 полуформы.
4. Полуформы надо соединить, или скрепить с помощью замков или просто стянуть тугой резинкой. В то место, через которое будет заливаться расплав олова надо вставить приготовленную металлическую трубу.

В принципе литьевая оснастка готова к работе. Расплав олова можно спокойно заливать в полученную форму.

В чем отличие гипсовых форм от других – главное они имеют меньшую стойкость. Если их поверхность не подготавливать, то такая оснастка может выдержать один – два цикла.

Основные способы литья олова

В промышленных условиях существует несколько технологий позволяющих быстро и эффективно изготавливать отливки из олова и его сплавов.

Самым популярным можно назвать литье в центробежной машине.

Суть этого метода довольно проста, расплавленный металл, через систему литников подается в формы, расположенные вокруг одной оси и вращающиеся с определенной скоростью. Их вращение обуславливает создание центробежной силы, которая прижимает поступающий металл внутри формы. Таким образом, происходит устранение лишних газов из тела будущей отливки. Это инженерное решение позволяет получать металл с мелкозернистой структурой.
Литье выполняют в металлоформы, произведенные в заводских условиях. Перед заливкой на рабочие поверхности могут быть нанесены составы, облегчающие выемку готовой отливки из формы.

Литье олова в домашних условиях

Как уже отмечалось, литье из олова в домашних условиях используют для получения рыболовных снастей, фигурок, например, солдатиков и пр.
Порядок выполнения отливки из олова выглядит следующим образом:

1. Изготовление формы.
2. Литье изделия.
3. Механическая обработка отливки.

Для выполнения литья олова в домашних условиях понадобиться:

1. Кухонная плита;
2. Форма для отливки.
3. Напильник, скальпель и некоторые другие несложные инструменты.

Оснастку, выполненную из алюминия или силикона, можно использовать по нескольку раз. Для получения качественного результат придется потратить много времени, при этом желательно иметь определенные художественные навыки. После того как фигурка будет отлита ее желательно раскрасить. Для этого применяют акриловые краски. Для того чтобы она хорошо легла фигурку перед началом работы необходимо обезжирить.

Но сама по себе плавка алюминия не является самоцелью. Наша цель - отливка деталей из алюминия, а для этого нужно сперва изготовить так называемую литейную форму. Литейные формы для литья алюминия могут изготавливаться из множества различных материалов. На промышленных предприятиях для крупносерийного производства обычно применяют металлические литейные формы, но изготовить такую в домашних условиях своими руками крайне проблематично, особенно для сложной детали. Поэтому самым благодарным материалом для изготовления литейных форм для литья алюминия в домашних условиях является гипс. Именно о нем и пойдет речь в данной статье.

Подходящий гипс для самостоятельного изготовления литейных форм можно найти практически на любом строительном рынке или даже в хозяйственном магазине по доступной цене. Наилучшей маркой гипса является Г-16, но это уже скульптурный гипс, и найти его трудно. В магазинах обычно можно найти белый гипс марки Г-7. Стоит, однако, предупредить, что вместо гипса вам могут предложить алебастр. Алебастр не подходит для изготовления форм для литья алюминия! Нужен именно белый гипс .

Итак, все, что нам потребуется для изготовления нашей первой литейной формы - это гипс Г-7 (для начала хватит даже мешка 3 кг), пачка обычного пластилина из детского магазина, немного плотного картона и скотч, а также небольшие листы оргстекла или какого-либо пластика для изготовления опалубки (подойдет даже ламинированная ДСП или фанера; главное, чтобы гипс хорошо от нее отходил). Также нам потребуется несколько парафиновых/стеариновых (или из чего их там делают) свечей для изготовления модели самой детали, которую мы будем отливать из алюминия. Я купил себе целый пакет (штук 20, наверное) свечей в соседнем хозяйственном магазине.

Материалами запаслись - приступаем к делу. Сперва нужно изготовить модель нашей детали, для которой мы будем делать литейную форму. Модель детали - это точная копия будущей детали из алюминия , только сделанная из другого материала. Самый простой и доступный способ - вырезать модель детали из парафина/стеарина (в общем, из растопленной свечки). Этот материал вполне неплохо держит форму и очень легко обрабатывается любым инструментом. Кладем нужное количество свечей в обрезанную сверху банку и заправляем все это в муфельную печь .

Надо сказать, что процесс растопки свечей в 4-ех киловаттной муфельной печи без терморегулятора - это тот еще геморрой! Нужно сидеть и постоянно включать и выключать печку, чтобы спираль ТЭНа не успела разогреться до 1000°C. Настоятельно рекомендую - обзаведитесь терморегулятором для своей муфельной печи - сэкономьте электроэнергию, а главное - свои нервы!

Надо сказать, что процесс растопки свечей в 4-ех киловаттной муфельной печи без терморегулятора - это тот еще геморрой! Нужно сидеть и постоянно включать и выключать печку, чтобы спираль ТЭНа не успела разогреться до 1000°C. Настоятельно рекомендую - обзаведитесь терморегулятором для своей муфельной печи - сэкономьте электроэнергию, а главное - свои нервы!

После того, как свечи расплавятся, вынимаем банку из муфельной печи и даем ей немного остыть. Свечи сейчас слишком горячие и слишком жидкие - как водичка. Они будут оставаться жидкими и при более низкой температуре, а пока они остывают, мы как раз успеем изготовить из картона коробочку, в которую выльем наш парафин/стеарин. Стенки коробочки плотненько обматываем скотчем, чтобы она случайно не раскрылась. Стараемся заклеить все щели, иначе вся наша свечка вытечет через них. Если это случится, то соскребаем свечку с пола и плавим ее заново в нашей муфельной печи . Не беда, если в свечку попадет мусор - он весь осядет на дне пивной банки.

Выливаем расплавленные свечи в нашу картонную форму и даем ей остыть. Остывает свеча очень долго. Даже если кажется, что все затвердело, внутри парафин/стеарин может быть еще жидким. Я заливал свечу вечером и лишь на следующее утро приступал к изготовлению модели детали. Хотя, конечно, все зависит от размеров.

Также нужно помнить, что при застывании свечи дают очень заметную усадку. Посреди формы образуется глубокая воронка. Поэтому растапливайте свечи с большим запасом, потому как очень многое потом придется обрезать для получения ровного прямоугольного брусочка.

Получив таким образом парафиновый кирпичик, можно приступать к изготовлению модели нашей будущей детали. Т.к. парафин очень мягкий, то его можно резать даже детскими пластмассовыми резцами, которые можно купить в магазине игрушек рядом с пластилином и пластиком для лепки. Также незаменим в этом деле обычный ножичек.

Сразу хочу предупредить, что процесс вытачивания модели будущей алюминиевой детали из парафина вручную крайне трудоемкий и требует большой выдержки и сноровки. И даже счастливые обладатели прямых рук, потратив целый день на выпиливание, могут быть слегка разочарованы - точную деталь вручную вырезать практически нереально! Если же вы хотите изготовить некую скульптурную композицию, то тогда ручной труд оправдан, ведь вы вкладываете в изделие частицу своей души, да и природа не терпит прямых линий. Однако для изготовления алюминиевых деталей технического назначения лучше использовать более точную технику. Например настольный станок с ЧПУ (числовым программным управлением), который способен вытачивать сложнейшие детали с высокой точностью. Все, что от вас потребуется - это просто нарисовать деталь на компьютере.

Получив парафиновую модель нашей будущей детали, мы, наконец, приступаем к изготовлению литейной формы для литья детали из алюминия. Для этого вокруг модели нужно сгородить опалубку из листов оргстекла, склеив их пластилином и промазав им же все швы.

На дно получившегося «аквариума» помещается модель детали. Очень желательно ее также прикрепить ко дну небольшим пластилиновым шариком, иначе выливаемый в опалубку раствор гипса может сместить модель, и форма получится кривая (у меня сперва так и получилось).

Все готово к заливке гипса. Замешивать гипс можно в старой кастрюле. Воды нужно добавить ровно столько, чтобы получить консистенцию очень жидкой сметаны или кефира. Помним, что гипс очень быстро начинает схватываться, поэтому делать все нужно достаточно бодро. Важно точно прикинуть количество гипсового порошка, чтобы при заливке наша модель полностью погрузилась в гипс. Если не хватит раствора, то домешивать и доливать крайне не желательно. Форма тогда получится неоднородной, а то и вовсе развалится. Лучше сразу намесить немного лишнего - гипс не такой дорогой, чтобы его экономить.

Итак, выливаем гипсовый раствор в недра нашей опалубки. Для наглядности я прилепил сбоку небольшую пластилиновую полоску, чтобы было видно, до какого уровня нужно заливать гипс. После заливки нужно хорошенько потрясти «аквариум», чтобы из раствора вышли лишние пузыри и гипс заполнил все полости и закутки нашей парафиновой модели. Некоторые для этого используют специальный вибрационный стол. Для его изготовления подойдет обычный электродвигатель с болванкой на валу, установленной со смещением центра тяжести. Но я просто потряс опалубку руками, т.к. делать вибростол мне пока лень, да и нет времени.

Гипс уже через несколько минут начинает схватываться, поэтому слишком долго трясти нельзя. Отвердевающий гипс начинает нагреваться под действием химической реакции. Разбирать опалубку можно уже тогда, когда этот нагрев пойдет на спад. Но лучше не торопиться и просто подождать, когда поверхность гипса остынет - это не займет много времени.

После разборки опалубки края получившейся литейной гипсовой формы желательно обработать ножиком, чтобы они приняли гладкую округлую форму.

Следующим этапом в изготовлении гипсовой литейной формы будет вытапливание парафина/стеарина, который остался закован в гипсе. Для этого можно гипс разогреть до температуры плавления свечки, и она вытечет в поддон, на который необходимо положить форму. Но есть более надежный способ, хотя и не самый «чистый» - кипячение гипсовой формы в воде, при котором весь парафин/стеарин всплывает на поверхность воды, как жир в супе. Этот способ практически исключает неполное вытапливание свечки и полностью очищает внутреннюю поверхность гипсовой формы от парафина/стеарина, однако мыть потом кастрюлю замотаешься!

После вытапливания свечки гипсовую форму можно сразу начинать активно сушить. Для сушки гипсовых форм можно воспользоваться обычной кухонной духовкой или же использовать муфельную печь, но только исключительно с терморегулятором! Если сушить гипсовые литейные формы в муфельной печи без терморегулятора, то тонкие части формы могут попросту перегореть и осыпаться, как показано на рисунке ниже.

В общем, в работе со своей муфельной печью я неоднократно убедился, что без хорошего терморегулятора мне не обойтись. Именно поэтому первое изделие, которое я решил выплавить из алюминия - это корпус для терморегулятора муфельной печи, который будет одновременно радиатором для силовых симисторов, управляющих ТЭНами.

Как бы то ни было, но моя первая гипсовая форма длялитья алюминия готова. Позднее я подробнее расскажу о тех граблях, которые возникают при литье алюминия в гипсовые формы, по которым мне лично довелось пройтись. Надеюсь, это поможет вам избежать моих ошибок.

Дополнение.

На практике делать формы из чистого гипса нельзя! Дело в том, что в затвердевшем гипсе на молекулярном уровне заперта вода, которую никаким нагреванием не выпарить. При заливке алюминия в такую гипсовую форму вода начинает в любом случае высвобождаться и алюминий начинает бурлить, что сильно портит выплавляемую деталь.

На фото видно, что из абсолютно сухой (на вид) формы сразу после заливки начинает сочиться вода и идти пар. Это может быть очень опасно, если вы забыли надеть защитные очки. Алюминий также начинает булькать и выплескиваться из формы. А далее видна отлитая с таким бурлением деталь. Газы в итоге не только испортили поверхность, но и проделали довольно большую воронку. Кроме того, если сделать надпил в такой детали, то мы также сможем столкнуться со следами внутренней газификации алюминия - большое число раковин, неравномерная структура. Одним словом - брак. Такое годится только для не ответственных деталей, там, где потом можно зашпатлевать и закрасить.

А вот и рецепт, который позволит избежать такого нежелательного эффекта: при замесе гипсового раствора нужно просто добавить 50% мелкого песка .

По материалам: Dimanjy. http://tech.dimanjy.com

Вспомогательная информация.

Литьё алюминия и алюминиевых сплавов в кокиль

• Минимально допустимая толщина стенок алюминиевых отливок – 3 мм;
• Масса производимых алюминиевых отливок – от 20 г до 50 кг;
• Шероховатость поверхности отливок согласно ГОСТ 2789-73 Ra = 4 - 20 мкм;
• Класс точности получаемых алюминиевых отливок по ГОСТ Р 53464-2009: 6-10.

Литье алюминия и сплавов алюминия под давлением

• Минимальная допустимая толщина стенок алюминиевых отливок – 0,8-1,2 мм;
• Масса производимых алюминиевых отливок – от 5 г до 12 кг;
• Шероховатость поверхности отливок согласно ГОСТ 2789-73 Ra = 3,2-10 мкм;
• Класс точности получаемых алюминиевых отливок по ГОСТ Р 53464-2009: 3-8.