Владимир Куманин - Материалы для ювелирных изделий

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

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

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

• Плотность состава должна быть менее 1 кг/см3.

• Модельный состав должен хорошо смачиваться суспензией.

• Зольность состава должна быть минимальной.

• Модельный состав должен быть пригоден для многократного использования.

• Состав должен быть безвреден для работающих. Свойства отечественных модельных составов приведены в таблице 2.1.

В ювелирной промышленности ряда производств применяют специальные импортные и отечественные модельные составы. Последние представлены в таблице 2.2.

Модели обычно изготовляются методом свободной заливки жидкого модельного состава, методом запрессовки жидкого модельного состава и методом запрессовки пластифицированного состава или пасты (смесь модельного состава с 10–15 % воздуха).

Растворимые моделиВ художественном литье растворимые модели применяются достаточно редко. Их применяют главным образом для изготовления стержней, выполняющих различные полости в моделях из обычных парафино-стеариновых составов.

Таблица П.2.1

Выплавляемые модельные составы

Условные обозначения: П – парафин; Б – буроугольный воск; Т – торфяной воск; Тэ – триэтиламин; Псм – пластичный смазочный материал ПВК (ГОСТ!9537-83); Ц – церезин; Пэв – полиэтиленовый воск (низкомолекулярный полиэтилен); Цс – синтетический церезин; Ко – Кубовый остаток крекинга парафина; С – стеарин.

Таблица П.2.2

Специальные модельные составы

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

Растворимый воск

В настоящее время появились водорастворимые литьевые воски ISM Hydrowax, которые поставляются в гранулах. Работа с ними заключается в следующем. Воск расплавляют при 100 – 120 °C и выдерживают в расплавленном состоянии не менее 24 часов. Перед началом работы его вакуумируют и выдерживают под вакуумом не менее 8 часов. Затем воск охлаждают до 72–76 °C и шприцем или инжектором производят заполнение холодной эластичной пресс-формы, в которой его выдерживают не менее 3-х минут. Растворение проводят в воде при комнатной температуре в течение 5 минут.

С помощью растворимого воска можно значительно улучшить приведенный технологический процесс и получить более точную восковку, отливая ее целиком.

В процессе литья по выплавляемым моделям большую роль играют литейные формы. Они должны быть, с одной стороны, огнеупорны (во избежание пригара), прочны, чтобы выдерживать давление заливаемого металла, и не должны выделять газов, а с другой стороны, форма должна иметь гладкую рабочую поверхность и небольшие изменения в рабочей конфигурации при нагреве. Последний фактор очень важен в художественном литье.

Для удовлетворения таких высоких требований применяются высокоогнеупорные мелкораздробленные формовочные материалы и специальные огнеупорные связующие материалы.

Для облицовочного огнеупорного покрытия применяются твердые огнеупорные материалы и жидкие связующие материалы: этилсиликат и жидкое стекло.

Огнеупорные наполнители

В качестве наполнителя были опробованы различные типы огнеупорных материалов: кремнеземистые, алюмосиликат-ные, глиноземистые, магнезиальносиликатные, цирконовые и др. Наилучшими из них были кремнеземистые огнеупоры, аморфный и кристаллический кварц, кварцевый песок, кристобалит, динас и асбест. За рубежом применяют только кристобалит, а в России – динас и асбест. Часто кристобалит получают из кремнеземистого сырья.

Асбест. Асбест и асбест-хризотил состоят из волокон различной длины и представляют гидросиликат магния βMgO 2SiC02 • 2Н20). В зависимости от его насыпной плотности асбест делится на группы (марки) от 0-й до 7-й. Чем выше плотность, тем выше группа. При 360 °C асбест выделяет адсорбционную воду, а при 700 °C обезвоживается и легко превращается в порошок. Он при добавлении в гипсовую массу создает каркас, который и воспринимает значительную часть нагрузки при изготовлении формы, ее сушке и заливке металлом.

При создании литейных форм применяют 6-ю и 7-ю группы. Остальные группы не рекомендуются, так как при этом гипсовая смесь теряет текучесть и затрудняется заполнение узких полостей модели. 6-я и 7-я группы приведены в таблице П.3.1.

Таблица П.3.1

Фракционный состав 6-й и 7-й групп асбеста

Кремнеземистые огнеупоры подразделяются на 5 марок по химико-минералогическому составу и на 8 классов в зависимости от зернового состава. Огнеупоры 1—4-го классов в отсутствие более мелких следует размалывать в шаровых мельницах. Обычно используют огнеупоры 5—8-го классов, причем чем тоньше рисунок изделия, тем более мелкий класс. Для литья по выплавляемым моделям применяют молотый пылевидный кварц, изготовленный из кварцевого песка.

Кристобалит. Это наиболее качественный наполнитель для гипсовых форм, что обусловливается его динамометрической характеристикой. Большое термическое расширение кристобалита при 230–280 °C составляет – 1,6 %, а при 800 °C – около 1,8 %, что позволяет компенсировать усадку гипсовых форм при их прокаливании, а также устранять влияние усадки металлов и легкоплавких моделей на размеры получаемых изделий. Пологость кривой линейного расширения формовочных материалов с кристобалитовым наполнителем при 260 °C обусловливается стабильностью размеров форм в большом интервале температур, что положительно влияет на точность отливок и сохранение целостности форм. Отсутствие кристобалита привело к использованию искусственных тридимита-кристобалитовых динасов и к получению искусственного кристобалита из песка.

При нагреве до 1600–1650 °C в течение 1,5–2 ч кварцевый кристобалит превращается в кристобалит. Введение в песок 0,5–1 % щелочного минерализатора Na2CO3 позволяет снизить температуру обжига кварцевого песка до 1350–1400 °C с выдержкой от 10 до 35 мин. Полученный после такой обработки материал содержит 91–97 % кристобалита.

Этилсиликат и его подготовка

Читать дальше