Глава 4 материалы и оборудование для единой смеси в художественном литье

При литье художественных и ювелирных изделий, сплавы с высокой температурой плавления практически не применяются, а используются в основном цветные и благородные, температура плавления которых не превышает 1100—1150 °С. К ним относятся латунь, бронза, алюминий, нейзильбер, мельхиор и драгоценные металлы.

Для перечисленных сплавов резко упрощаются и технологический процесс, и материалы, и оборудование для изготовления единой заливочной смеси при изготовлении формы. В качестве огнеупорного материала стали применять гипсодинасовую или гипсокристобалитовые смеси с различными добавками.

Отличительными особенностями процесса изготовления отливок в гипсовых формах являются: хорошая жидкотекучесть гипсовой массы, что позволяет получать гладкую поверхность отливок; достаточная прочность формы в нагретом до 800°С состоянии; малая теплопроводность, обеспечивающая спокойное заполнение формы металлом без опасения его быстрого затвердевания и относительно малый срок изготовления отливки по сравнению с литьем по выплавляемым моделям с использованием многослойных форм.

Все гипсовые формы делят на две группы. Формы, состоящие из чистого гипса и обрабатываемые при температурах до 200°С представляют первую группу. Они предназначены для отливки оловянных и цинковых сплавов. Ко второй группе относятся формы, нагреваемые до 800 °С. В них заливают сплавы на алюминиевой, медной основах и драгоценные металлы. Эту группу представляют:

• гипсовые формы с асбестовыми наполнителями;

• гипсовые формы с кремнеземистыми и кремнеземисто-асбестовыми наполнителя-

ми;

• гипсовые формы с динасо-кристобалитовыми наполнителями.

При отливке из драгоценных металлов используют гипсо-кристобалитовые формы благодаря их наилучшим технологическим свойствам.

4.1. Материалы формы

Гипс. В нем связующим материалом является гипсовое вяжущее. Гипс в природе встречается в виде гипсового камня (двугидрата CaSО₄ x 2Н₂О). В нем содержится около 21 % гидратной воды. С нагреванием происходит его обезвоживание (дегидратация) с образованием полугидрата CaSО₄ • 0,5Н₂О, содержащего 6,2 % воды. При недостаточном нагреве (температура, время) в полученном гипсовом вяжущем может присутствовать неразложившийся двугидрат.

В зависимости от способа нагрева происходит образование α- или β-модификации: полуводного гипса. Теоретически реакция разложения двугидрата протекает при 107 °С:

CaSO₄ • 2Н₂О → CaSO • 0,5Н₂О + 1,5Н₂О.

Температура перехода из одной модификации в другую не постоянна и зависит от наличия примесей.

При обработке гипсового камня насыщенным водяным паром в автоклавах образуется α-полугидрат (высокопрочный гипс), в открытых сосудах, сообщающихся с атмосферой, β -полугидрат (строительный гипс).

При дальнейшем нагреве гипса до 170— 200 °С происходит его дальнейшее обезвоживание с образованием растворимого ангидрида CaSО₄. При 200—400 °С происходит полное удаление воды с образованием смеси нерастворимого и растворимого ангидрида. При 400—450°С гипс переходит в модификацию гипса — ангидрид CaSО₄, который практически не реагирует с водой. Дальнейший нагрев до 750—800 °С приводит к образованию эстрих-гипса. Гипс частично разлагается с образованием извести СаО. Дальнейший нагрев увеличивает в гипсе содержание извести.

Для заливки цветных металлов за рубежом используют высокопрочный гипс с σ_В при сжатии 50—100 Мпа, в нашей промышленности согласно ГОСТ 125-79 — 25 Мпа.

В зависимости от сроков схватывания применяют различные виды связующих (табл. 4.1.1).

Табл. 4.1.1. Сроки схватывания гипсовых вяжущих

Вид вяжущего	Индекс сроков твердения	Сроки схваты­вания, мин
		Нача­ло, не ранее	Конец, не позднее
Быстротвердеющий	А	2	15
Нормальнотвердеющий	Б	6	30
Медленнотвердеющий	В	20	He норми руется