технология литейного производства

срок и стоимость работ по изготовлению статуй.

Прецизионный метод литья полностью повторяет отдельные операции технологического процесса «итальянского» способа. Главное отличие нового способа заключается в том, что вместо дорогостоящей и требующей затраты

большого количества времени операции по нанесению на восковую модель отдельных слоев мастики при изготовлении формы производится заливка восковой модели жидким формовочным составом с применением особого связующего; вследствие этого для затвердевания формы требуется не более 3- 4 ч. Другими словами, для изготовления формы применяется способ, анало- гичный тому, какой старинные литейщики применяли для изготовления стержней (заливка «калидра»). Чтобы обеспечить четкое воспроизведение контура модели, формовочную смесь уплотняют посредством вибрации, а для того чтобы обеспечить получение чистой, без пригара отливки, поверхность

восковой модели обрызгивают специальным раствором для образования прочной огнеупорной пленки (SiO2).

Таким образом, получение точных, не требующих дальнейшей механи- ческой обработки отливок, правда, не очень сложных по своей конфигурации, требует сравнительно небольшого отрезка времени.

Вполне возможно применить этот «ускоренный» метод и для отливки статуарного литья, причем, конечно, придется предварительно разрешить ряд технологических проблем: рациональный метод уплотнения формовочной смеси для весьма сложных по конфигурации восковых моделей; вопрос нане-

сения достаточно прочного противопригарного покрытия на восковую модель и т.п.

Искусство каслинских мастеров. «Каслинский чугуноплавильный и железоделательный завод» построен в Екатеринбургском уезде при озере Касли от Екатеринбурга в 130 верстах в XVII веке. Три слагаемых составляли секрет успеха, который сопровождал художественные изделия Каслинского завода: высокое качество чугуна, выплавляемого на древесном угле, особые достоинства каслинских формовочных песков и мастерство художников и ра- бочих-литпещиков.

Пути развития каслинского художественного литья отражают различ- ные этапы в истории русской скульптуры. Можно проследить как в изделиях мастеров находят свое выражение стиль высокого классицизма (Э. Фальконе, Ф. Толстой и др.), становление камерной скульптуры, связанной с движением «передвижников» (Ф. Каменский) или стиля «модерн» (Е. Баумгартен и др.).

Кто же они – те талантливые люди, изделия которых на многие десяти- летия принесли славу затерянным в Уральских горах Каслем?

Сегодня, вглядываясь в застывшие в металле прямоугольники с имена- ми, мы словно встречаемся с ними заново через многие годы.

На рис. 60-65 приведены фота творений каслинских мастеров.

Получение художественных отливок в песчано-глинистых формах.

Наиболее распространенные технологии литья художественных отливок – это

131

литье по постоянным моделям в песчано-глинистые формы и литье по вы- плавляемым моделям.

Рис. 60. Фото: мебель

Рис. 61. Фото: кабинетная скульптура

132

Рис. 62. Фото: кабинетная скульптура

133

Рис. 63. Фото: кабинетная скульптура

Рис. 64. Фото: кабинетная скульптура

Рис. 65. Фото: Каслинский чугунный павильон

134

В зависимости от требований, предъявляемых к отливкам (толщина стенки, чистота поверхности, габаритные размеры и др.) выбирают ту или другую технологию.

Технология литья художественных отливок по постоянным моделям имеет много общего с технологией литья технических отливок в песчано- глинистые формы. Однако художественное литье имеет свои особенности и специальные приемы.

Смеси для формовки художественных отливок для формовки по-

сырому и по-сухому. Формовочные смеси, применяемые для получения худо- жественного и архитектурного литья, подразделяются так же, как и смеси для производства технических отливок на: облицовочные, наполнительные и единые. При изготовлении крупных отливок используют облицовочные и на- полнительные формовочные смеси, при получении мелких и средних отливок

– единые формовочные смеси. Единые и облицовочные формовочные смеси должны иметь хорошую пластичность, газопроницаемость, прочность и дру- гие высокие технологические свойства. В производстве применяют как ис- кусственные, так и природные смеси, улучшая их свойства различными до- бавками. Наиболее распространенные составы смесей для получения художе- ственных отливок из чугуна приведены в табл. 30.

Состав смесей различен и зависит от массивности отливок, толщины их стенки и других факторов.

Формовочные смеси по-сырому применяют для тонкостенных и ажур- ных отливок (барельефы, ажурные тарелки, вазы и т.д.). Такие смеси должны

состоять из мелкозернистых песков с пониженным содержанием глины и низким содержанием воды, чтобы иметь хорошую пластичность, прочность и газопроницаемость.

Формовочные смеси по-сухому используют в основном при получении крупных отливок и при кусковой формовке. Повысить прочность и пластич- ность такой смеси удается в результате увеличения содержания глины и во- ды, что значительно снижает газопроницаемость смеси (до 20-25 %). Улуч- шают газопроницаемость и повышают прочность форм, просушивая их, при этом удаляется лишняя влага. Из таких смесей изготавливают формы статуй, бюстов и сложных пустотелых отливок.

Качество художественных отливок зависит не только от компонентов формовочной смеси, но и от способов приготовления этих смесей. Смеси мо- гут быть приготовлены из естественных (природных) смесей с добавками ис- кусственно введенных компонентов.

Приготовление формовочной смеси включает следующие операции: со- ставление смеси (подбор процентного соотношения составляющих смеси); перемешивание компонентов в сухом виде; увлажнение и перемешивание; вылеживание; рыхление.

135

Составы смесей, используемых для получения художественных отливок

Таблица 30

Сплав

Отливки

Особые тре-

Состоя-

Смесь, марка

Состав смеси, %

Предел

Газо-

Влаж-

бования к от-

ние фор-

песка

гли-

свежие

оборот-

прочно-

прони-

ность,

ливкам

мы перед

на

формовоч-

ная

сти при

цае-

%

заливкой

ные мате-

смесь

сжатии,

мость,

риалы

МПа

ед.

Тонкостенные,

Повышенная

ажурные (шка-

Единая,

12-

Осталь-

0,030-

Чугун

чистота по-

Сырая

10-12

80-90

3-4

тулки, вазы,

верхности

П0063

20

ное

0,035

тарелки)

Кабинетные

Чистота и мяг-

Облицовоч-

25-

60-70

30-40

0,085-

19-21

9-10

Чугун

(настольные

кость поверхно-

Сухая

ная, Ж005

30

0,900

бюсты, стату-

сти, подверга-

Наполнитель-

10

-

100

0,055-

20-25

5-6

этки)

ются отжигу

ная, Ж0063

0,060

Облицовоч-

30

70

30

0,080-

20-25

5-6

Статуарные

Чистота по-

ная, Ж0063

0,900

Чугун

(статуи, памят-

Сухая

Наполнитель-

верхности

0,065-

ники)

ная, Ж0063,

2,4

12,5

87,5

25-30

6-7

0,070

2К016

Облицовоч-

12-

0,020-

ная, Ж0063,

30, 18, 10, 2

70

30-50

4-6

Архитектурные

15

0,025

3К016

Чугун

(решетки, ко-

Чистота по-

Сырая

Наполнитель-

лонны, баляси-

верхности

10-

0,020-

ны, барельефы)

ная, П006Б,

15, 2, 5, 8

85

65-70

4-5

2К0315Б

12

0,030

бентонит

136

Для кусковой формовки применяют смеси по-сухому, отличительной особенностью которых является повышенное содержание глины (25-30 %). Эта смесь трудно поддается перемешиванию после увлажнения, поэтому хо- рошо смешанные в сухом виде составляющие этой формовочной смеси засы- пают слоем толщиной 4-6 см в специальный (запарный) ящик. Поверхность слоя увлажняют равномерно из пульверизатора. На увлажненный слой насы- пают следующий, увлажняют его, повторяя эти операции до заполнения всего ящика. После вылеживания в течение 6-8 часов влага равномерно распреде- ляется по всему объему смеси в ящике, т.е. смесь «пропаривается».

Верхний слой смеси закрывают влажной тряпкой, чтобы исключить ис- парение влаги с поверхности. Перед использованием смесь разрыхляют, обычно просеиванием.

Влажность формовочной смеси по-сухому составляет 6-7 % и может быть увеличена до 20 % при длительной работе с ней, когда идет изготовле- ние очень крупной формы.

При многократном использовании смеси в ней появляются пылевидные составляющие, ухудшающие ее свойства. Для восстановления утраченных свойств в смесь добавляют 5-35 % свежих формовочных материалов.

Способы формовки. Примером формовки художественных отливок мо- жет служить формовка с фальшивой опокой.

Формовка с фальшивой опокой или с применением специальных мо- дельных плит выполняется, когда надо получить несколько одинаковых отли- вок по имеющемуся готовому изделию (оригиналу). Этот оригинал не должен иметь поднутрений. Для получения одной отливки пользуются способом формовки с подрезкой. Если надо получить 2-3 отливки, то удобнее работать с фальшивой опокой.

Термин «фальшивая опока» используют потому, что эта опока не зали- вается металлом (не участвует непосредственно в процессе заливки). Фаль-

шивая опока является специальной модельной плитой для каждой конкретной отливки, она изготовлена из формовочной смеси.

Изготавливают фальшивую опоку в зависимости от высоты и массивно- сти моделей разными способами. Если модель низкая, то ее устанавливают на плоскую подмодельную плиту в удобное положение вместе с опокой. Засы- пают формовочную смесь, уплотняют, срезают излишки смеси, переворачи- вают опоку. Подрезают смесь до линии разъема как при формовке с подрез- кой, чтобы можно было извлечь модель. Поверхность разъема тщательно за- глаживают. Для увеличения прочности фальшивой опоки ее часто подсуши- вают.

Высокую модель удобнее вначале вдавить на половину высоты в рых- лую неуплотненную смесь в опоке. Затем подрезать и загладить поверхность разъема и по этой промежуточной опоке – модельной плите сделать собст- венно фальшивую опоку.

Если в качестве модели используют ажурное и хрупкое изделие, то его

137

устанавливают на плоскую подмодельную плиту, устанавливают опоку, за- сыпают смесью и очень аккуратно, не прилагая усилий, уплотняют. Затем опоку вместе с подмодельной плитой переворачивают, снимают плиту, за- глаживают плоскость разъема, припыливают разделительным порошком, ус- танавливают вторую опоку. Ее засыпают жирной смесью, так как она впо- следствии будет представлять собой фальшивую опоку и уплотняют. Затем обе опоки переворачивают и снимают верхнюю. Нижнюю используют как фальшивую.

Формовка ажурных отливок. Из всего множества разновидностей ху- дожественных отливок большую группу составляют литые ажурные изделия,

отличающиеся мелким и сложным рельефом поверхности с большим числом просветов, незначительной толщиной стенки и большой площадью поверхно- сти. Среди таких отливок различают изделия с односторонним и двусторон- ним ажуром. Изделия с односторонним ажуром имеют рельеф рисунка с фор- мовочным уклоном только на лицевой стороне. Изделия, имеющие рельеф- ный рисунок с уклоном в обе стороны, называют изделиями с двухсторонним ажуром (рис. 66).

Рис. 66. Разрез стенки модели ажурной тарелки:

а – с односторонним ажуром; б – с двусторонним ажуром

При формовке изделий с односторонним ажуром будут появляться бол- ванчики в одной полуформе. При формовке изделий с двусторонним ажуром болванчики появятся в обеих полуформах, так как линия разъема проходит посередине толщины изделия. Процесс изготовления литейной формы в обо-

их случаях начинают с приготовления фальшивой опоки или специальной модельной плиты.

Особенностью изготовления фальшивой опоки является так называемая операция «перебивка», заключающаяся в следующем.

Модель укладывают на подмодельную плиту с опокой, засыпают фор- мовочной смесью, уплотняют и переворачивают, снимают плиту и извлекают модель. Заглаживают плоскость разъема, припыливают и вновь устанавлива- ют в опоку модель в прежнем положении. Затем модель осаживают легкими ударами деревянного молотка, чтобы образующиеся в просветах модели бол- ванчики поднялись до половины высоты модели. Поднятые болванчики за-

138

глаживают до поверхности разъема. Эта операция даст возможность уплот- нить болванчики с двух сторон, что значительно их упрочняет. Далее все опе- рации по изготовлению фальшивой опоки повторяются, как описано выше. При формовке с двойным ажуром операция «перебивка» может быть выпол- нена как на нижней, так и на верхней опоке.

Для придания большей прочности болванчики смачивают водой с по- мощью кисточки через просветы в модели. Такие приемы позволяют избе- жать обрыва болванчиков при извлечении модели.

Основные операции при изготовлении формы для ажурных отливок следующие (рис. 67).

Изготовляют фальшивую опоку (рис. 67, a).

Устанавливают фальшивую опоку с моделью, припыливают и изготав- ливают нижнюю опоку с перебивкой (рис. 67, б).

Перевертывают форму, снимают фальшивую опоку (рис. 67, в), уста- навливают элементы литниковой системы и изготавливают верхнюю опоку – выполняют перебивку при двухстороннем ажуре (рис. 67, г).

Извлекают модель, собирают форму (рис. 67, д, е). При использовании

формовочной смеси с большим содержанием глины накалывают полуформы душником для удаления газов.

Рис. 67. Формовка по модели с односторонним ажуром

Перед заливкой каждую полуформу красят из пульверизатора и подсу- шивают.

Формовка с фальшивой опокой, с подрезкой – это способы изготовле- ния форм для моделей, конфигурация которых позволяет извлекать их из формы, не повредив стенок последней. Такие модели имеют, как правило, гладкую поверхность и достаточные формовочные уклоны.

Многие модели художественных отливок не подходят по своей конфи- гурации для этих способов формовки.

Примером таких моделей могут быть барельефы, на лицевой поверхно- сти которых имеются поднутрения, препятствующие съему с модели верхней

139

части формы. Для таких отливок применяют способ кусковой формовки. Кусковой формовкой называется способ изготовления литейной формы,

состоящей обычно из двух полуформ и нескольких отдельных кусков формы, находящихся между этими полуформами. Такая составная форма называется кусковой формой. По существу, кусковая формовка подобна изготовлению кусковой гипсовой формы для получения выплавляемых моделей, но при кус- ковой формовке используют вместо гипса жирную формовочную смесь с 2530 % глины.

К кусковой формовке прибегают в тех случаях, когда модель имеет

поднутрения и поэтому литейная форма не может быть изготовлена только из двух половин.

Сущность способа кусковой формовки разберем на простейшем приме- ре. Барельеф (рис. 68, а) на лицевой поверхности имеет поднутрения 1, 2, 3, препятствующие съему с модели верхней части формы. Для того чтобы снять форму, не повреждая ее стенок, надо убрать поднутрения, как бы сгладить поверхность модели. Такое сглаживание-выравнивание поверхности модели выполняют в процессе изготовления литейной формы путем набивки на под- нутрениях модели отдельных частей формы – кусков из формовочной смеси так, чтобы каждый из них мог сниматься с модели без повреждения на нем отпечатка поверхности модели. Если куски прилегают друг к другу, их разде- ляют в форме слоем древесноугольного порошка или ликоподия. Наружную поверхность кусков 1, 2, 3 (рис. 68, б) подрезают в виде болванов с пологими стенками, чтобы с них удобнее было снять полуформу (рис. 68, в). Кроме то- го, на поверхности кусков для фиксации положения их в форме вырезают знаки в виде продолговатых углублений. По модели с заформованными кус- ками, припылив поверхность разъема, модели и кусков, изготовляют нижнюю полуформу Б (рис. 68, в). Заформованную опоку вместе с фальшивой пере- вертывают, фальшивую снимают, а на оставшейся нижней полуформе зафор-

мовывают верхнюю полуформу А с литниковым каналом К и выпором Л (рис. 68, г). Перевернув обе полуформы вместе, нижнюю снимают так, чтобы модель с прилегающими к ее поверхности кусками осталась на верхней по- луформе А (рис. 68, г), расположенной в данном случае внизу.

Куски снимают с модели плоской иглой в таком направлении, чтобы не повредить на них отпечаток поверхности модели. Снятые с модели куски от-

делывают и по имеющемуся на них знаку укладывают на соответствующее место в снятой нижней полуформе. Чтобы куски не выпадали и не смеща- лись, при дальнейших операциях с формой их укрепляют шпильками или приклеивают (рис. 68, д). Таким образом, в нижней полуформе получают полный профиль поверхности модели, составленный из отдельных кусков формы. Части формы с прикрепленными кусками, как правило, сушат, так как куски набивают из недостаточно газопроницаемой, жирной формовочной смеси.

Приведенный пример является простейшим случаем кусковой формов-

140