Спосіб лиття художніх виробів по моделях, що видаляються

1 Спосіб лиття художніх виробів по моделях, що видаляються, який включає виготовлення моделей з воскоподібного складу, напаювання моделей на литтєвий стояк, розміщення стояка в опоці, формування по моделях, виплавлення воскоподібного складу, прожарювання форми з наступним заливанням металу в форму при зовнішньому Винахід належить до художнього лиття і може бути використаний під час масового виробництва художніх ВІДЛИВКІВ, що відтворюють об'єкти природи (квіти, ЛИСТЯ, ШИШКИ, кору, комах тощо) Відомий спосіб виготовлення художніх ВІДЛИВКІВ по моделях, що виплавляються, який включає виготовлення моделі відливка та її ливникової системи з легкоплавких воскоподібних матеріалів шляхом запресовування або заливання їх у пресформи, видалення затвердлої моделі з пресформи і припаювання до ливникової системи з утворенням модельного блока Потім на поверхню модельного блока наносять декілька шарів суспензії та обсипки, які після сушіння утворюють на блоці високовогнетривку керамічну оболонку Далі виплавляють з оболонки модельний склад і одержують тонкостінну оболонку ливарної форми відливка Одержану оболонку заформовують у спеціальних нерознімних опоках, прожарюють і заливають розплавом (Зотов Б Н , Художественное литье, Москва, "Машиностроение", 1988г, с 169-190) Відомий спосіб забезпечує виготовлення складних за конфігурацією ВІДЛИВКІВ З ВИСОКОЮ ТОЧНІСТЮ розмірів і чистою поверхню, які не потребують особливої механічної обробки Недоліком відомого способу є необхідність додаткового виготовлення модельного еталона, або так званої майстер-моделі, по якій потім виготовляють прес-форму, що спричиняє підвищення ДІЯННІ на металевий розплав у процесі заливання форми і твердіння розплаву, вийманням стояка з опоки, відділенням від стояка ВІДЛИВКІВ, їх очищенням і обробкою, який відрізняється тим, що як основу моделей використовують об'єкти природи, а воскоподібний склад наносять на попередньо висушені об'єкти природи до утворення легкоплавкого шару необхідної товщини в залежності від технологічних вимог 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що сушіння об'єктів природи здійснюють шляхом засипання їх силікагелем з наступним вакуумуванням трудомісткості виготовлення моделі, що виплавляється Цьому ж сприяє і невисока продуктивність процесів вільного заливання і запресовування, зумовлена повільним охолодженням модельного складу, нагрітого до високої температури Крім того, під час виймання моделей з жорстких прес-форм часто виникають труднощі, а ІНОДІ це зробити неможливо через наявність від'ємних уклонів, піднутреньтощо Найбільш близьким за технічною суттю і результатом, що досягається, є спосіб лиття художніх виробів по моделях, що видаляються, який включає виготовлення моделей з воскоподібного складу, напаювання моделей на литтєвий стояк, розміщення стояка в опоці, формування по моделях, виплавлення воскоподібного складу, прожарювання форми з наступним заливанням металу в форму при зовнішньому ДІЯННІ на металевий розплав в процесі заливання форми і твердіння розплаву, вийманням стояка з опоки, відділенням від стояка ВІДЛИВКІВ, їх очищенням і обробкою (Бех Н И , Васильєв В А , Гиви Э Ч , Петриченко А М , Мир художественного литья История технологии Москва, УРСС, 1997г, с 204-208, 211-217, 244251) Виготовлення моделей згідно з відомим способом здійснюють у три стадії На першій стадії виготовляють майстер-модель Цю операцію виконують висококваліфіковані спеціалісти - художники, скульптори або модельєри-дизайнери, вручну (О 1 ю 57469 при залишковому тиску 5-10кПа на протязі 3-5 хвилин Після тверднення формувальну масу витримують на протязі 12-16 годин (в залежності від її марки) на повітрі при температурі 20-25°С і вологості 40-60% Потім ЗДІЙСНЮЮТЬ виплавлення нанесеного на основну частину моделі шару воскоподібного складу Після виплавлення складу форму прожарюють Режим прожарювання залежить від складу формувальної маси, діаметра і висоти опоки У процесі прожарювання відбувається остаточне випалювання воскоподібного складу і вигорання основної частини моделі - біологічного об'єкта Заливання металу в підготовлену форму здійснюють при зовнішньому ДІЯННІ на металевий розплав в процесі заливання форми і тверднення розплаву Після остигання форму видаляють, виймають литтєвий стояк з опоки, ВІДДІЛЯЮТЬ від стояка відливки і направляють їх на очищення і обробку Спосіб ілюструється такими прикладами Приклад 1 Здійснювали спосіб лиття художніх виробів "Шишка" На першій стадії способу виготовляли моделі Для цього соснові шишки різної величини в КІЛЬКОСТІ 10 штук сушили шляхом засипання силікагелем з наступним вакуумуванням до видалення тканинної вологи Тривалість сушіння становила 3,5 години Потім кожну шишку послідовно 2-3 рази занурювали на кілька секунд в розплавлений модельний віск, після чого на її поверхні нарощувався легкоплавкий шар завтовшки приблизно 1мм Тривалість процесу нанесення легкоплавкого шару на десять шишок становила 0,4 години Таким чином, загальна тривалість стадії виготовлення десяти моделей становила 3,9 години, а трудомісткість - 0,39 години При цьому сушіння об'єктів природи здійснюють шляхом засипання їх силікагелем з наступним До виготовлених моделей припаювали ливнивакуумуванням кову систему і закріпляли на стояку діаметром 30мм, розташовуючи моделі достатньо щільно і Сукупність суттєвих ознак пропонованого під кутом Стояки закріпляли в гумовому ПІДДОНІ І технічного рішення забезпечує зниження трукріпили опоку діаметром 100мм і висотою 200мм, домісткості виготовлення моделей завдяки виклюпри цьому відстань від моделей до ливникової ченню трудомістких стадій технологічного процесу чаші становила 14мм, а від моделей до "дна" опо(виготовлення майстер-моделі, виготовлення ки - 21мм В опоку заливали формувальну масу форми за майстер-моделлю) за рахунок можли"Satin Cast 20" (США), не допускаючи замішування вості виготовлення моделі в одну стадію, при цьоповітря Після ЦЬОГО систему вакуумували з му на відміну від прототипу виготовляють не одвібрацією по двох-трьох напрямах при залишконорідну модель, а складену (натур-модель), яка вому тиску 8кПа на протязі 4 хвилин Після має основну частину, що являє собою висушений твердіння формувальну масу витримували на пробіологічний об'єкт, і легкоплавкий шар на його потязі 12 годин на повітрі при температурі 20°С і воверхні логості 45% Спосіб здійснюється таким чином шляхом ліплення або вирізування На другій стадії по майстер-моделі виготовляють еластичну форму На останній стадії по формі виготовляють воскову модель Значна тривалість кожної із зазначених стадій, особливо першої, пов'язаної з ручною працею і творчістю, а також багатостадійність процесу в цілому, зумовлюють підвищення трудомісткості виготовлення моделей, а отже, трудомісткості виготовлення художніх ВІДЛИВКІВ В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу лиття художніх виробів по моделях, що видаляються, шляхом використання нового матеріалу для виготовлення моделей і нової ПОСЛІДОВНОСТІ операцій їх виготовлення таким чином, щоб забезпечити зниження трудомісткості виготовлення моделей, а отже, знизити трудомісткість виготовлення художніх ВІДЛИВКІВ Поставлена задача вирішується тим, що в способі лиття художніх виробів по моделях, що видаляються, який включає виготовлення моделей з воскоподібного складу, напаювання моделей на литтєвий стояк, розміщення стояка в опоці, формування по моделях, виплавлення воскоподібного складу, прожарювання форми з наступним заливанням металу в форму при зовнішньому ДІЯННІ на металевий розплав у процесі заливання форми і твердіння розплаву, вийманням стояка з опоки, відділенням від стояка ВІДЛИВКІВ, їх очищенням і обробкою, згідно з винаходом, як основу моделей використовують об'єкти природи, а воскоподібний склад наносять на попередньо висушені об'єкти природи до утворення легкоплавкого шару необхідної товщини в залежності від технологічних вимог Об'єкт природи сушать до видалення тканинної вологи На висушений об'єкт наносять воскоподібний склад до утворення легкоплавкого шару необхідної товщини в залежності від технологічних вимог До виготовлених моделей припаюють ливникову систему і напаюють їх на литтєвий стояк, розташовуючи моделі достатньо щільно і під кутом Моделі установлюють на стояку таким чином, щоб відстань від них до ливникової чаші була не менш ніж 10-15мм, а від моделі до "дна" опоки - не менш ніж 20мм Потім ЛИТТЄВИЙ СТОЯК розміщують в опоці В опоку заливають формувальну суміш, не допускаючи замішування повітря Після цього систему вакуумують з вібрацією по двох-трьох напрямах Потім опоку поміщали в сушильну шафу ливниковою чашею вниз і витримували при 100°С на протязі 3 годин Розплавлений віск стікав у спеціальну ємність під опокою Далі опоку переставляли у піч прожарювання, де здійснювали прожарювання форми в наступному режимі нагрівання до 149°С зі швидкістю 0,02°С/с і витримка 2 години, нагрівання до 315°С зі швидкістю 0,025°С/с і витримка 2 години, нагрівання від 315°С до 482°С зі швидкістю 0,025°С/с і витримка2 години, нагрівання від 482°С до 732°С зі швидкістю 0,05°С/с і витримка 4 години Після цього піч переводили на режим охолодження зі швидкістю 0,03°С/с до температури 350°С При 57469 досягненні зазначеної температури форму витримували на протязі 2 годин Готову для заливання форму установлювали в ємність і заливали розплавленою латунню Л90 У процесі заповнення форми і твердіння розплаву підтримували остаточний тиск 4кПа Після остигання форму розмивали водою Виймали ливник з відливками і протравлювали їх розчином 10%-ноі сірчаної кислоти Потім відливки ВІДДІЛЯЛИ ВІД ливника і направляли на механічну обробку (зняття рубчиків, остаточне полірування) Приклад 2 Для одержання порівняльних даних здійснювали спосіб лиття художніх виробів "Шишка" за прототипом Виготовлення воскових моделей проводили в три стадії На першій стадії за натуральним зразком - 10 соснових шишок різної величини, скульптор Р з воску вирізав десять майстер-моделей Тривалість цієї стадії становила 141,9 години На другій стадії по одержаних майстермоделях виготовляли багаторознімні гумові форми шляхом нанесення на майстер-модель шару двокомпонентної самоотвердної ювелірної гуми завтовшки15мм Через 1 годину після завершення вулканізації форму розрізали і виймали майстермодель Тривалість стадії виготовлення десяти форм становила 19,5 години Комп'ютерна верстка Н Лисенко На третій стадії в одержані форми, охолоджені до температури 15°С, заливали модельний віск, нагрітий до 65°С, постійно доливаючи віск для компенсації усадки Віск витримували в формі на протязі 40 хвилин Потім форму охолоджували, виймали виготовлену модель, усували дрібні дефекти Тривалість виготовлення десяти воскових моделей в формах становила 20,0 годин Таким чином, загальна тривалість операції виготовлення десяти моделей становила 181,4 години, а трудомісткість -18,14 години ПОСЛІДОВНІСТЬ наступних операцій і параметри їх здійснення такі самі, як в прикладі 1 Як свідчать дані, наведені у вищеописаних прикладах, трудомісткість виготовлення моделі за пропонованим способом становить 0,39 години, тоді як за способом-прототипом - 18,14 години Це дозволить при реалізації пропонованого способу знизити трудомісткість виготовлення моделі в 46,5 разу Пропонований спосіб дозволить також виключити використання ручної праці і відмовитись від послуг висококваліфікованих спеціалістів, що дасть змогу значно знизити вартість художніх виробів Підписано до друку 05 07 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна