Художественное литье

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Художественное литье

1.1 Художественное литье из веков в настоящее время

1.2 Художественное литье - красота застывшей стихии

Глава 2. Сплавы художественного литья

2.1 Чугун для художественного литья

2.2 Плавка чугуна в индукционных печах

2.3 Медные сплавы

2.4 Плавка медных сплавов в тигельных печах

Глава 3. Проблемы художественного литья

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Одним из наиболее распространенных на земле материалов является такой материал, как металл. Используя различные металлы и сплавы, и применяя при этом всевозможные способы и методы обработки, можно изготавливать различные изделия. Металл можно плавить, штамповать, скручивать, гравировать, лить, создавая при этом необходимые виды той или иной поверхности. Одним из самых распространенных способов получения необходимой поверхности деталей и заготовок является литье. История возникновения и развития литья как ремесла, достигшего позднее уровня искусства, уходит своими корнями намного тысячелетий вглубь истории. Литейное производство в начале третьего тысячелетия в промышленно развитых странах находится в стадии устойчивого развития и совершенствования. Но вначале индустриализации спрос на художественное литье понизился, а в 17-19 века на место высокохудожественных произведений стали приходить работы с низким качеством исполнения. В настоящее время стал расти интерес к истории, искусству, в том числе к художественному литью. Возобновление и увеличение производства скульптур малых форм и большой спрос на художественное литье высокого качества. Качество поверхности художественной отливки во многом определяет эстетическую ценность изделия. При этом приходится искать специальные технологические решения, позволяющие сочетать умеренные затраты на изготовление отливки с высоким качеством поверхности. Для решения данной задачи необходимо рассмотреть основные виды литья. Изделия из металла, к которым относятся: литье в землю, вакуумно-пленочное литье, литье по выплавляемым моделям, а также ряд специальных видов литья. К специальным видам литья относятся: оболочковое литье, литье под давлением, центробежное литье, литье в кокиль, литье по газифицируемым моделям. Наиболее распространенным методом литья для получения мелких художественных отливок и технологически сложных по конфигурации отливок в машиностроении является литье по выплавляемым моделям. Разновидностью данного вида литья является литье ювелирных изделий, которое представляет собой одно из ведущих направлений художественного литья.

1.Художественное литье

Художественное литье - это отливка художественных произведений из металлов, полимеров (вулканизируемых или затвердевающих химически). Из металлов это чаще всего золото, олово, медь, бронза, серебро, чугун и сплавы алюминия. Из полимеров используется силикон, резина и др.

1.1 Художественное литье из веков в настоящее время

Документально подтверждено, что художественное литье было развито много тысяч лет назад. В Египте найдены скульптуры, отлитые из бронзы, датирующиеся 3-им тысячелетием до нашей эры, в Китае- 2-ым тысячелетием до нашей эры. Также художественное литье широко использовалось в Древней Греции и в Древней Руси.

В VI - VII века произошло выделение специалистов - ремесленников, занимающихся художественным литьем из бронзы и драгоценных металлов. В IX - X века применяется литье по восковой модели, и в XI века появились каменные литейные формы. Помимо производства литых украшений для знати и среднего сословия (ювелирное производство) литейщики удовлетворяли многочисленные бытовые нужды населения, особенно в период образования Киевской Руси. В это время отливали котелки, кресты, иконки, зеркала, колокола и др., которые сохранились до нашего времени. Киев в течение двух столетий был художественным центром, из которого во все концы страны расходились готовые изделия, а с образованием мелких самостоятельных княжеств и возникновением в них своих ремесленных мастерских перенимались лучшие технические достижения, заимствовались приемы литейного дела. В XII века появились кустарные литейки в Смоленском княжестве и Новгороде. Торговля и промышленность начали перемещаться в северные области Древней Руси. Наибольшую выгоду из сложившейся обстановки сумели извлечь Тверское, Московское княжества и особенно Великий Новгород. Именно в этих землях начинает бурно развиваться производство художественных изделий. При Дмитрии Донском и его приемнике Василии I в сложившейся обстановке перед русскими литейщиками ставится задача овладения искусством изготовления пушек. Их производство началось на Руси в 1393 г. В 1474 г. Иван III дает наказ своему послу в Венеции пригласить опытного зодчего, который хорошо бы знал литейное производство. Приехал мастер Аристотель Фиораванта. В 1478 г. в Москве Фиораванта построил пушечный литейный завод «Пушечную избу». Позднее им построен на р. Неглинке «Пушечный двор». В XVIII в. построен третий завод - «Гранатный двор». В XV - XVII в.в. на этих заводах было отлито большое количество пушек, которые помимо своего прямого назначения, являлись художественными отливками с богатым декором, изящными лафетами (литейщики А. Чохов, Е. Данилов, А. Григорьев, М. Осипов, И. Моторин и др.). А. Чохов отлил Царь - пушку, а также сто ствольную пушку - орган. Отливка колоколов с ликами царей и святых, затейливой вязью, надписями немало способствовало совершенствованию художественного бронзового литья. В конце первой четверти XVIII века в Петербурге стали отливать свинцовые скульптуры в мастерских Б.К. Растрелли и Ф. Вассу. Отливки золотились. Начало развития статуарного литья положено Петром I. Техника литья была на сравнительно высоком уровне. Наиболее известный мастер - литейщик Растрелли, приглашенный Петром I в Россию, остался в ней до самой смерти. Ему принадлежит бронзовый бюст Петра I. Выдающимся событием в истории литой скульптуры было открытие памятника «Медного всадника» работы Э.М. Фальконе. В коллекции Екатеринбургского музея изобразительных искусств собрано более 800 образцов изделий семнадцати уральских чугунолитейных заводов. В Петровскую эпоху на Среднем Урале было построено 71 металлургическое предприятие, в том числе 27 казенных и 44 частных заводов, на которых плавили металлы разных сортов, отливали пушки и орудийные припасы для военного ведомства, изготавливали чугунную посуду и различные изделия для собственных заводских нужд и на продажу. Бурное строительство, развернувшееся на Урале и в России в первой четверти XVIII века, требовало от уральских заводов увеличения выпуска чугунных отливок для внешнего и внутреннего убранства возводимых зданий. В этот период многие уральские заводы стали осваивать производство фасонных и архитектурных отливок: дверных и оконных коробок, решеток, кронштейнов, колонн, светильников, балясин, перил, ступней, плит пола, печных и очажных принадлежностей и пр. Наиболее весомый вклад в развитие художественного литья Урала внесли Екатеринбургский, Каменский, Каслинский, Кусинский, Кувшинский, Невьянский и Нижнетагильский заводы. С 1846 года на Каслинском заводе выпуск кабинетного литья становится регулярным, в ассортименте завода появляется около 100 отливок. В 1860 - е годы складываются основные традиции каслинского художественного литья: реалистичность и четкость силуэта изделий, тщательная отделка деталей, передача фактуры различных материалов, высококачественная матовая окраска глубокого черного цвета. Впервые каслинское художественное литье получает малую золотую медаль в 1860 году на выставке Вольного экономического общества в Москве, а в 1861 году - малую серебряную медаль на мануфактурной выставке в Санкт - Петербурге. С тех пор Каслинский завод постоянно участвовал во всероссийских и зарубежных выставках, закладывая основу яркого и хорошо узнаваемого бренда «Касли», утверждая качество промышленного заводского металла через искусство художественного литья. Благодаря профессионализму скульпторов, высокой квалификации мастеровых и отличному качеству чугуна заводские изделия были отмечены почетными дипломами и медалями на всемирных выставках в Париже (1867, 1890), Вене (1873), Филадельфии (1876), Копенгагене (1888), Стокгольме (1897), Милане (1906). Приобретаемые на этих выставках произведения западноевропейских авторов (Ж.-Л. Готье, П.-Ж. Мена, Л.-О. Моро, Н. Мейера, П.-Э. Делабриера, де' Анже и др.) становились моделями для каслинского литья, широко тиражировались и пользовались всеобщим успехом. Вершиной литейного искусства каслинцев явилось создание в 1899 году знаменитого чугунного павильона Кыштымского горного округа для Парижской всемирной художественно - промышленной выставки 1900 года.

1.2 Художественное литье - красота застывшей стихии

Быстротечность жизни и недолговечность многих предметов, окружающих нас, порой вынуждают искать островок неизменности, то, что будет с нами вечно. Для кого-то это здания, для кого-то - земля. Но самыми долговечными считаются изделия из металла - художественное литье.

Горячий и непокорный металл однажды застывает и выходит из горна, воплощая в себе фантазию автора, чтобы остаться таким навеки. Следует признать, что задумывая проект изделия из металла, мастер никогда точно не знает, как будет выглядеть его произведение - своенравный материал всегда разбавляет идеи автора своими. Стало быть, литье из металла - всегда продукт совместной деятельности человека и стихии. И это никак не ремесло, а настоящее искусство. Сейчас это искусство, и мы договорились называть литье именно искусством, является весьма актуальным. Самое удивительное в литье то, что это продукт соединенных усилий творческой деятельность целого коллектива художников, ювелирных мастеров, форматоров и деятелей декоративно-прикладного ремесла. Мастера всегда с удовольствием выполняют художественное литье на заказ - это привносит дух новаторства в их деятельность. Более пяти тысяч лет люди получают уникальные изделия методом художественного литья. Первобытные котлы и примитивные украшения, современные аксессуары, предметы мебели - благодаря художественному литью пришли в нашу жизнь изысканные фантазийные шедевры, дарящие окружающим особую атмосферу.

2. Сплавы художественного литья

В настоящее время для получения декоративных изделий из металла используются различные сплавы. В чистом виде металлы при художественном литье практически никогда не применяются. В большинстве случаев используются сплавы меди с оловом, свинцом, магнием, алюминием, цинком (пропорции элементов подбираются индивидуально), а также литейный серый чугун. Однако традиционными материалами для получения художественных отливок являются чугун и бронза.

2.1 Чугун для художественного литья

Чугун - это выплавленное из руды железо с примесью углерода, более хрупкое и менее ковкое, чем сталь. Однако из этого, казалось бы, грубого материала можно отливать настоящие эстетические шедевры.

Первыми из древних металлургов, которые научились получать сложные чугунные отливки и положили начало чугунному художественному литью, были китайцы. Еще полтора столетия назад на Всемирной выставке в Париже художественные изделия именно из чугуна удивило своим изяществом и красотой - цепочка для часов, весящая всего-то 20 граммов, браслет, состоящий из 100 звеньев, миниатюрная скульптура, кружевная чугунная посуда.

Рекомендуемый химический состав чугуна для художественного литья следующий : C- 3,2...4,0%, Si- 2,0…2,5%, Mn- 0,5…0,8%, P- 0,2…1,2%, S- не более 0,1%.Наибольшее влияние на структуру и свойства чугуна оказывают углерод и кремний. Они увеличивают жидкотекучесть. Марганец снижает жидкотекучесть, он способствует стабилизации и дисперсности перлита. Фосфор повышает жидкотекучесть, а сера является вредной смесью во всех отношениях, она снижает механические свойства и жидкотекучесть.

Художественное литье из чугуна - это универсальная работа. Это удел не только мастера по литью. Мало отливать по какой-то модели изделие. Без владения чеканным искусством литейщику не создать художественного произведения. Отлитая из чугуна скульптура или другое изделие будет мертвым без прикосновения чекана, без декоративной отделки. Вообще технология производства художественных предметов из чугуна практически аналогична созданию изделий из других металлов и сплавов - из тех же бронзы, латуни, силумина, серебра, золота.

Мастер художественного литья должен обладать умением формовки, чеканки и декора, ведь литейщик - это еще и чеканщик, и декоратор. Чтобы воплотить в жизнь задуманное, необходимо избрать соответствующую форму для любого литейного произведения.

Сегодня получает развитие и такая разновидность литья из чугуна, как чугунное архитектурное литье - садово-парковые изделия. Речь идет о садовой чугунной мебели, оградах для особняков, решетках, беседочных колоннах и других атрибутах садово-парковой архитектуры. Эти предметы отливаются частями, что дает возможность индивидуальному мастеру самостоятельно их изготовить.

2.2 Плавка чугуна в индукционных печах

Канальная индукционная печь имеет форму горизонтально расположенного барабана с двумя боковыми стенками со стальным кожухом 2, футерованным изнутри (Рис. 3.6.2). Индукционная единица 1, как правило, выполняется отъемной, сменной и устанавливается в наиболее глубокой части ванны, что предотвращает возможность опорожнения канала при повороте печи механизмом 3. Печь имеет заливочную лётку 4, а также выпускную летку для слива чугуна.

Рис. 1 Индукционная канальная печь ИЧКМ

Индукционные канальные печи нашли широкое распространение в качестве доводочных и раздаточных плавильных агрегатов в дуплекс - процессе с другими печами, а также в качестве заливочных устройств литейных конвейеров. Почти полное отсутствие окисления и выдержка в канальной печи больших количеств металла позволяют в течение целых смен отливать совершенно однородные по химическому составу отливки. Применение индукционных канальных печей в качестве агрегата для плавки и перегрева чугуна обеспечивает ряд преимуществ, касающихся и качества металла, и организации производства. Появляется возможность получения чугуна более точного химического состава и с заданными механическими свойствами. Температура выпуска чугуна становится более стабильной, при этом процесс перегрева металла от температуры 1300°С и выше оказывается более экономичным, чем при плавке в вагранке. Кроме того, наличие постоянного запаса металла в печи обеспечивает стабильность работы цеха, уменьшает простои оборудования.

В настоящее время созданы конструкции индукционных канальных печей двух серий: серии ИЧКМ, предназначенной для перегрева и выдержки чугуна, и серии ИЧКР - для поддержания устойчивой температуры жидкого чугуна и заливки его непосредственно в литейные формы.

Плавка чугуна в индукционных тигельных печах промышленной частоты.

Печь представляет собой механизм периодического действия, выдающий чугунный расплав через установленные интервалы времени. Поэтому для непрерывной заливки форм на поточной линии приходится иметь несколько в то же самое время работающих печей. Главными элементами печи являются прикрытый крышечкой 1 тигель 7, помещенный внутри индуктора 3, сделанного в виде многовитковой цилиндрической спирали -- трубки, внутри которой циркулирует вода для охлаждения. Магнитный поток с наружной стороны индуктора проходит по радиально расположенным магнитопроводам 4 -- пакетам из трансформаторной стали. Для наклона печи при выдаче расплава в ней учтен особый агрегат. Печь также включает трансформатор, блоки конденсаторов, щиток управления и систему отсоса газов. Плавка шихты осуществляется электромагнитным переменным полем, которое индуцирует в шихте вихревые токи. При этом электрическая энергия переходит в теплоту, число которой зависит от электросопротивления шихты. Наиболее перспективным плавильным агрегатом для плавки чугуна в настоящее время является индукционная тигельная печь промышленной частоты с установкой для подогрева шихты и миксерным режимом, причем особенно высокие технико-экономические показатели -- при выплавке синтетических чугунов на дешевой шихте. При использовании дорогой шихты, рассчитанной для плавки в коксовой вагранке, приведенные затраты будут выше, чем при плавке в коксовых и газовых вагранках и дуплекс-процессах на их основе. Однако, учитывая такие факторы, как качество жидкого чугуна (особенно при выплавке специальных марок), гибкость в работе при выплавке различных марок чугуна, условия труда на плавильном агрегате (газы, пыль, шум), целесообразно применять индукционные тигельные печи промышленной частоты с установками для подогрева шихты и миксерным режимом.

2.3 Медные сплавы

Так как медь встречается в природе не только в виде соединений, но и в самородном состоянии, то она, наряду с золотом, стала первым металлом, который человек начал использовать в своих целях.

Большим художественным мастерством исполнены медные статуэтки и рельефы, изготовленные в Уре (территория современного Ирака) в середине 3 тысячелетия до н.э. Позднее литейщики Месопотамии начали применять сплав меди с оловом и свинцом, т.е. бронзу, сыгравшую исключительную роль в развитии художественного литья во многих странах мира.

Высокими художественными качествами обладают бронзы, которые ранее были известны под названием "Мангеймскре золото", или "симилор" (7 % олова, 9 % цинка), бронза "орейде" (5 % олова, 15 % цинка), золотистая бронза "хризокальк" (7 % олова, 3 % цинка).

В конце ХIХ века в качестве заменителей драгоценных металлов стали широко применять декоративные латуни, сплав хризат (36,8% цинка, 0,2 % свинца), сплав Вигольди (31 % цинка, 0,8 % алюминия, 0,2 % свинца) и в настоящее время при производстве украшений используются сплавы на основе меди, имитирующие золотые и серебряные сплавы. Сплавы меди с цинком, алюминием, другими металлами обладают широкой цветовой гаммой. Поскольку большинство медных сплавов обладают невысокой коррозионной стойкостью, для защиты изделия применяют лаковые покрытия.

Добавки до 0,3 % алюминия не приводят к образованию пленки, но украшают качество поверхности. Легирование медных сплавов алюминием несколько повышает их коррозионную стойкость.

Из всех бронз в ювелирной промышленности чаще всего используется бериллиевая бронза. Она отличается высокой твердостью и наиболее стойка коррозии.

Медно-никелевые сплавы с цинком, алюминием и другими металлами обладают высокими декоративными свойствами, тем самым имитируют серебро.

2.4 Плавка медных сплавов в тигельных печах

Плавка в тигельных печах. Для плавки медных сплавов используются самые разнообразные тигельные печи. При небольших объемах плавки они обеспечивают высокое качество сплава, так как в них отсутствует непосредственный контакт сплава с продуктами горения, а поверхность зеркала металла очень мала. Для плавки применяют графитовые или корундовые тигли.

Рис. 1. Электрическая печь типа ДМК: 1 -- футеровка; 2 -- стальной кожух; 3-- зубчатые ободы; 4 -- шланги для подвода воды; 5 -- графитизированные электроды; 6 -- шестерни; 7 -- водоохлаждаемые уплотнители; 8 -- дверцы;

9 -- сливной носок; 10 -- электродвигатель; 11 -- приводной механизм.

Плавка в электрических печах. Электрические печи для плавки медных сплавов подразделяются на дуговые и индукционные.

Плавка в электродуговых печах. Для плавки применяют электродуговые печи с косвенным нагревом, т. е. такие, У которых электрическая дуга образуется между двумя горизонтальными графитовыми электродами.

Печь ДМК (рис. 1) имеет вид барабана с загрузочным кном, отверстиями для электродов и желобом для слива сплава.

Кожух печи футеруется динасовым или шамотным кирпичом. На торцы кожуха насажены зубчатые ободы, сцепленные с зубчатыми колесами, которые дают возможность покачивать печь в процессе плавки, благодаря чему обеспечивается получение однородного по составу и равномерно нагретого сплава.

Плавка начинается с подготовительных работ: тщательной очистки печи от остатков предыдущей плавки, проверки исправности механизмов и подачи воды к водоохлаждаемым уплотнителям. После этого футеровку прогревают до температуры 700--800 °С, выводят из печи электроды и на дно ее насыпают несколько лопат сухого прокаленного древесного угля, затем загружают предварительно подогретые до 150--200 °С шихтовые материалы: сначала мелочь, литники, скрап и сверху -- крупные куски. Шихта должна располагаться не ближе чем в 50 мм от электродов и не должна мешать их свободному перемещению вдоль печи. После установки электродов закрывают загрузочное окно и возбуждают электрическую дугу, что осуществляется сближением электродов и быстрым удалением одного из них на небольшое расстояние с помощью ручного штурвала механизма их перемещения.

Процесс расплавления шихты ведется интенсивно. По истечении 20--30 мин включают реверсивный механизм покачивания печи вначале на 25--30°, потом постепенно доводят покачивание до 90°, а после расплавления всей шихты до 160°. Это позволяет избежать местного перегрева сплава и способствует лучшему перемешиванию его. Сплав раскисляют, присаживают легкоплавкие добавки, рафинируют, подогревают до требуемой температуры и выпускают из печи.

Плавка в индукционных печах

Для плавки медных сплавов применяют индукционные печи со стальным сердечником и без сердечника.

Индукционная печь со стальным сердечником, схематический разрез которой показан на рис. 2, представляет собой трансформатор, первичной обмоткой которого служит медная катушка, насаженная на сердечник из пластин электротехнической стали толщиной 0,35--0,5 мм. Вторичной обмоткой является кольцо Жидкого сплава, находящегося в плавильном канале. Переменный ток промышленной частоты, проходя через первичную обмотку, создает вокруг нее магнитный поток, замыкающийся через магнитны стальной сердечник трансформатора. Индуктирует ток в сплаве, находящемся в кольцевых каналах. Заполняющий каналы сплав сообщается с ванной жидкого сплава и отдает ему тепло за чет циркуляции, создаваемой разностью температур сплава по высоте печи.

Рис. 2. Схема индукционной печи со стальным сердечником: 1 -- камера; 2-- футеровка; 3-- тепловая изоляция; 4 -- первичная обмотка; 5 -- плавильный канал; 6 -- магнитный сердечник.

чугун художественный литье литейщик

Особенность плавки в индукционных печах заключается в том, что жидкий сплав, заполняющий каналы, должен оставаться в печи и после выпуска плавки для образования замкнутой электрической цепи при последующей плавке. В связи с этим в индукционных печах затруднен переход к плавке нового сплава. В этом случае необходимо слить весь сплав из каналов и сделать одну-две промывные плавки сплава неответственного назначения.

После заполнения кольцевых каналов и «болота» (слой жидкого сплава толщиной 30--50 мм, находящийся над каналами) жидким сплавом и разогрева печи загружают предварительно подогретую шихту: сначала медь, а после ее расплавления -- оборотный и вторичные сплавы. При расплавлении всей шихты производят раскисление, с поверхности удаляют шлак и вводят легко-окисляемые элементы. При сливе готового сплава необходимо оставить его в каналах и над ними слоем в 30--50 мм.

Плавка в индукционных тигельных печах. В последние годы для плавки сплавов на медной основе -- бронз и латуней -- стали применять индукционные тигельные печи типа ИЛТ. Угар металла в этих печах не превышает 0,5--1%.

3. Проблемы художественного литья. Тенденции и перспективы развития

При литье художественных и ювелирных изделий технологи встречаются со специфическими проблемами, связанными, во-первых, с малыми размерами изделий и, во-вторых, с необходимостью обеспечить высокие декоративные свойства изделия. В связи с этим, возникают следующие задачи: устранение технологического брака готового изделия, подбор или изменение состава сплава в целях повышения его литейных характеристик, увеличение стойкости прессового инструмента и ряд других задач.

Как известно, наиболее часто встречающимися видами брака, являются пористость и рыхлота. Этот вид брака обусловлен причинами конструктивного и технологического характера. Если при заливке формы не обеспечивается направленность кристаллизации, а литниково-питающая система не обеспечивает заполнения полости расплавом в процессе затвердевания, то это приводит к образованию пористости.

В оловянных бронзах с широким интервалом кристаллизации в системе медь-олово развивается при кристаллизации дендритная ликвация. Неоднородность структуры и химического состава оказывает отрицательное влияние на механические свойства и вызывает внутренние напряжения.

Известно, что дендритная ликвация устраняется высокотемпературным отжигом. Однако до сих пор не разработана технология такой термической обработки. Длительный гомогенизационный отжиг, используемый в таких случаях в промышленности, не применим к художественным изделиям, так ка при этом изменяется цвет отливки, что является недопустимым

При упрочнении нейзильбера путем его легирования алюминием, оловом и рядом других элементов было установлено, что наиболее эффективным легирующим элементом является алюминий, который вводят в расплав в количестве 0,7% . При этом прочность и пластичность сплава резко возрастают. Кроме того, было установлено, что если сплав нейзильбера характеризуется равномерным распределением по всему объему алюминия, то плотность распределения олова неравномерная, наблюдаются сегрегации, обогащенные оловом. Возможность устранения этого дефекта с помощью термообработки является также недопустимой для художественного литья и пока не исследована.

Приведенные факторы отсутствуют в передовом технологическом процессе - процессе суспензионного литья. Последний заключается в том, что форма, выполненная оболочковым методом (литье по выплавляемым моделям) и заформованная по-сырому, принудительно заполняется не жидким сплавом, а сплавом находящемся в полужидком состоянии. Согласно диаграмме состояния сплав должен находиться между линиями ликвидус и солидус, т.е. в интервале кристаллизации. При суспензионном литье после заполнения формы сплав кристаллизуется мгновенно, и полученные изделия получаются лишенными пороков газово-усадочного происхождения, включая рыхлоту. Практически отливка подвергается минимальной усадке, получается плотной, с чистой поверхностью и точными размерами. Сплав приобретает свойства деформированного материала. В приведенном технологическом процессе вопросы присущие обычному литью исключаются, поскольку отливки кристаллизуются практически мгновенно, в связи с че, вопрос направленности затвердевания уже не является актуальным.

Достаточно сложным является вопрос применяемого оборудования, поскольку в нем одновременно должны быть совмещены плавка, образование сплава в полужидком состоянии и принудительное заполнение формы. Все эти технологические переходы должны осуществляться автоматически. За рубежом, например, в Англии, такие установки уже существуют. В отечественной промышленности опытные образцы также уже разработаны. Бесспорно за приведенным процессом - большое будущее.

Нельзя не остановиться на стойкости пресс-форм для получения отливок прессованием при кристаллизации (жидкой штамповки). В художественном литье применяют этот процесс согласно схеме жидкого выдавливания в закрытые полости, оформленные разовыми вкладышами. Металлоприемник и литниковые каналы выполняются из сталей 3Х2В8Ф, 5ХНМ И 4Х5В2ФС. Стойкость металлоприемника отвечает стойкости пресс-формы. При жидкой штамповки сплавов на медной основе термостойкость пресс-форм, к сожалению мала т.к. составляет от 500-1500 циклов теплосмен. В связи с низкой теплопроводностью указанных сталей образуется сетка трещин разгара, которая выводит пресс-форму из строя, поскольку последующие порции жидкого металла, попадая в них, расширяют образовавшиеся трещины. В результате появляются привары и налипания. Если учесть, что при заливке расплава в матрицу наибольшему разогреву подвергается та часть матрицы, на которую падает струя расправленного металла, то в этом же месте в первую очередь возникают трещины разгара. Объяснение низкой термостойкости следующие. Применяемые высоколегированные инструментальные стали обладают невысокой теплопроводностью. С момента окончания заливки до соприкосновения пуансона с зеркалом залитого расплава происходит интенсивный разогрев и растяжение внутренней поверхности матрицы, заполненной расплавом, все время как ее внутренние слои и наружная поверхность остаются относительно холодными. При извлечении отливки внутренняя поверхность сжимается т.к. охлаждается до комнатной температуры. Затем при заливки следующей порции металла процесс растяжения и сжатия слоев повторяются. Эти периоды опасны тем, что вследствие значительного перепада температур, возникающие температурные напряжения приводят к возникновению объемных усталостных трещин в виде образования сетки трещин разгара и выходу пресс-формы из строя.

Чтобы избежать подобного брака, эту часть матрицы делают съемной или защищают теплоизоляционным покрытием. Однако эта операция не всегда возможна по констркутивным соображениям и очень трудоемка. В результате сильно увеличивается цена продукции, поскольку все перечисленные операции связаны с дорогостоящей механической обработкой новых вкладышей , простоем оборудования стоимостью перенадок и частой сменой рабочего инструмента.

Традиционные методы повышения стойкости пресс-форм, такие как применение легированных сталей, нанесение теплоизоляционных покрытий, регулирование теплового режима эксплуатации пресс-формы, термическая и химико-термическая обработки себя исчерпали. В этом плане особые надежды связываются с поиском новых режимов восстановительной термической обработки, обеспечивающих восстановление служебных свойств прессового инструмента. Существенную роль в повышении стойкости штамповой оснастки могут сыграть комплексные методы обработок. Например, радиационно-термичесий, радиационно-химеческий способы КИБ, И ДР.

Кроме того следует рассмотреть вопрос замены приведенных сталей на цветные сплавы, например, медные с применением водоохлаждения. Указанные сплавы обладают высокой теплопроводностью и высокой разгарастойкостью, поскольку в них не образуется сетка трещин разгара. Тем не менее. Применение этих сплавов в настоящее время сдерживается из-за высокой пластичности цветных металлов. В результате гравюра штампа под давлением пуансона искажается, происходит ее формоизменение, и полученная отливка может уходить в брак по неточности размеров. Развитие данного вопроса будет заключаться, например, в применении биметаллов или композиционных материалов на базе медных сплавов.

Особый интерес может вызвать технологический процесс получения отливок методом микролитья. Как известно , в этом процессе расплавленный металл заливается в резиновую форму , которая вращается со скоростью 140 об/мин . Сплав под действием центробежной силы заполняет пресс-форму и получается очень точные отливки. Этим методом получают бижутерию, фурнитуру, брелки, сувениры и пр. из легкоплавких сплавов на основе свинца, олова, цинка.

Недостатком этого процесса является невозможность получения отливок выполненных из сплавов температура плавления, которых превышает 400-450 градусов, поскольку в случае заливки сплавов с более высокой температурой плавления резиновые формы разрушаются.

Перспективным направлением будет являться разработка новых резиновых или других полимерных материалов для пресс-форм, которые не будут выходить из строя при заливке сплавов с высокой температурой плавления. В этом случае можно будет получать отливки из медных, алюминиевых и других цветных сплавов, а также из чугуна.

Таким образом, ряд проблем, которые стоят перед исследователями, работающими в области изготовления литых художественных изделий, можно частично сформулировать следующим образом:

· Применение суспензионного литья, в результате которого устраняется микропористость в художественных отливках, выполненных и медных сплавов с широким и промежуточным интервалом кристаллизации, а также устраняются все виды ликвации в медно-оловянистых сплавах. Кроме того, ликвидируются последствия ликвации без изменения цвета отливки в оловянистых бронзах.

· Увеличение стойкости прессового инструмента для прессования при кристаллизации. Должны быть применены: комплексные методы упрочнения (радиационно-термичесий, радиационно-химический, КИБ и др.)а также должны быть использованы прочные материалы с высокой теплопроводностью и разгаростйокостью, например, биметаллы или композиционные сплавы на медной основе.

· В области микролитья - создания резины или подобных полимерных материалов, способных выдерживать высокие температуры заливки. В результате, можно будет заливать сплавы на медных и алюминиевых основах, а также из чугуна.

Библиографический список

1. Художественное литье: Учебник для технических вузов и художественно-реставрационных училищ/ Магницкий О.Н., Пирайнен В.Ю. -СПб.: Политехника, 1996.-231с.

2. Художественная ковка: учебное пособие/ Навороцкий А.Г .-М.: Металлургия, 1995.-127 с.

3. Ювелирное дело: Учебное пособие/ Марченко В.И.-М.: Металлургия 1985.-207 с.

4. Художественная обработка металлов/ Лямин И.В. - Политехника, 1995.-162с.

5. Художественное литье: учебное пособие/В.К. Дубровин, Л.Г. Знаменский Л.Г.- М.: Металлургия, 2009.-98 с.

6. Словарь - справочник по литейному производству/ Иванов В.Н.- М.: Машиностроение, 2001.- 464 с.

7. Технология литейного производства: учебник/ Чуркин Б. С.- Екатеринбург: Издательство Урал. гос. проф. - пед. ун-та, 2000.-662 с.

8. Художественное литье/ Зотов Б.Н.- М.: Машиностроение, 1982.- 288 с.

9. Художественное литье из веков в настоящее время/ Жигарева Н.А.- Издательство Красноярск - 2012.-6 с.

10. Технология художественной обработки материалов/Литвииц В,Б. Куманин В.И. 2000 с.60

Размещено на Allbest.ru