изготовление форм для литья воска

Точное литье по выплавляемым моделям в домашних условиях: технология, преимущества и недостатки

Литье по выплавляемым моделям (ЛВМ) – это промышленный процесс, который также называется литьем по восковым моделям или литьем в разрушаемую форму. Форма разрушается, когда изделие извлекается. Выплавляемые модели широко используются как в машиностроительном, так и в художественном литье.

изготовление форм для литья воска

Область применения

Особенности техпроцесса позволяют применять метод ЛВМ в широком диапазоне: от крупных предприятий до небольших мастерских. Также возможно литье по выплавляемым моделям в домашних условиях, в личных и коммерческих целях для изготовления детализированных фигурок, сувениров, игрушек, деталей конструкций, ювелирных изделий. В качестве наполнителя можно использовать практически все металлы:

Впрочем, технология универсальна – вполне можно изготовить относительно крупные конструкции сложных форм. Для облегчения техпроцесса используют специализированное оборудование для литья по выплавляемым моделям и 3D-моделирование с помощью специализированных программ.

Литье в керамические формы

В зависимости от требований к изделиям используют различные, наиболее подходящие технологии. Точное литье по выплавляемым моделям (ТЛВМ) позволяет получать самые сложные по конфигурации отливки с высокой точностью, с минимальной толщиной стенок и шероховатостью поверхности. Для ТЛВМ восковая модель погружена в жидкую смесь на основе керамики. Керамическая смесь сохнет и формирует оболочку формы для литья. Этот процесс повторяется, пока желаемая толщина не будет достигнута. Затем воск удаляется в автоклаве. Однако этот метод характеризуется высокой стоимостью, продолжительностью технологического процесса, выделением вредных веществ в производственной зоне и загрязнением окружающей среды остатками керамических форм.

Литье в формы из ХТС

Во многих случаях при изготовлении поделок на дому к отливкам сложной конфигурации не предъявляется требование низкой шероховатости, а для ряда художественных отливок поверхность с равномерной шероховатостью не только допустима, но является дизайнерским решением. В этом случае целесообразно применять литье по выплавляемым моделям.

Технология, разработанная для изделий, не требующих гладких поверхностей, достаточно проста. Такую поверхность можно получить литьем в формы из холодно-твердеющих смесей (ХТС). Этот процесс значительно проще, дешевле и экологически чище.

Однако данный метод литья по выплавляемым моделям не позволяет получать сложные отливки с использованием выплавляемых моделей. Это объясняется тем, что при вытопке фигур значительная часть модельного состава остается в полости формы и может быть удалена только прокалкой. Прокалка, то есть нагрев до температуры воспламенения, модельного состава приводит к деструкции смоляного связующего вещества ХТС. При заливке металла в форму с остатками модельного состава происходит их сгорание, приводящее к выбросам металла из формы.

Использование жидкостекольных смесей

Нивелировать недостатки ХТС-технологии при изготовлении некоторых типов отливок позволяет литье по выплавляемым моделям в жидкостекольные смеси с жидким катализатором (ЖСС ЖК). Эти смеси с содержанием жидкого стекла в количестве 3-3,5 % и катализатора около 0,3 % от массы песчаной основы начали применяться за рубежом в начале 80-х и используются до сих пор. По данным исследований, эти смеси в отличие от ЖСС первого поколения отличаются экологической чистотой, хорошей выбиваемостью и незначительным пригаром на отливках.

изготовление форм для литья воска

Литье по выплавляемым моделям: технология

Процесс ЛВМ включает в себя операции подготовки модельных составов, изготовления моделей отливок и литниковых систем, отделки и контроля размеров моделей, дальнейшей сборки в блоки. Модели, как правило, изготавливают из материалов, представляющих собой многокомпонентные композиции, комбинации восков (парафино-стеариновая смесь, природные твердые воски и т.д.).

При изготовлении модельных составов используется до 90 % возврата, собираемого при выплавлении восковых моделей из форм. Возврат модельного состава следует не только освежать, но и периодически регенерировать.

Изготовление моделей состоит из шести этапов:

Особенности техпроцесса

Сущность ЛВМ заключается в том, что силиконовая или восковая модель выплавляется из заготовки путем нагревания, а освободившееся пространство заполняют металлом (сплавом). Техпроцесс имеет ряд особенностей:

Преимущества ЛВМ

Преимущества литья по выплавляемым моделям очевидны:

Недостатки ЛВМ

Несмотря на удобство, универсальность и достойное качество изделий, не всегда целесообразно применять литье по выплавляемым моделям. Недостатки главным образом связаны со следующими факторами:

изготовление форм для литья воска

Пример изготовления изделия на дому: подготовительный этап

Литье по выплавляемым моделям в домашних условиях не потребует глубоких знаний в металлургии. Для начала подготовим модель, которую хотим повторить в металле. В качестве макета сойдет готовое изделие. Также фигурку можно изготовить самостоятельно из глины, скульптурного пластилина, дерева, пластика и других плотных пластичных материалов.

Устанавливаем модель внутри скрепленной струбцинами либо кожухом разборной емкости. Удобно использовать прозрачную пластиковую коробку или специальную пресс-форму. Для заливки пресс-формы воспользуемся силиконом: он обеспечит отличную детализацию, проникая в мельчайшие трещинки, отверстия, впадины и формирует очень гладкую поверхность.

изготовление форм для литья воска

Второй этап: заливка силиконом

Если требуется точное литье по выплавляемым моделям, для изготовления формы без жидкой резины не обойтись. Силикон готовится по инструкции путем смешивания разных компонентов (как правило, двух) и последующего нагревания. Для удаления мельчайших пузырьков воздуха емкость с жидкой резиной целесообразно на 3-4 минуты поместить в специальный портативный вакуумный аппарат.

Заливаем готовую жидкую резину в емкость с моделью и повторно проводим вакуумирование. Для последующего затвердения силикона потребуется время (согласно инструкции). Используемые полупрозрачные материалы (емкостей и самого силикона) позволяют воочию наблюдать процесс формирования пресс-формы.

Извлекаем схватившуюся резину с моделью внутри из емкости. Для этого освобождаем струбцины (кожух) и отделяем две половинки коробки – силикон легко отходит от гладких стенок. Для полного застывания жидкой резины потребуется 40-60 минут.

Третий этап: изготовление восковой модели

Литье по выплавляемым моделям предполагает вытапливание плавкого материала и замещение образовавшегося пространства расплавленным металлом. Так как воск легко плавится, его и используем. То есть следующая задача – сделать восковую копию использованной первоначально модели. Для этого и потребовалось создание резиновой пресс-формы.

Аккуратно разрезаем силиконовую заготовку вдоль и достаем модель. Здесь есть небольшой секрет: чтобы впоследствии точно соединить форму, разрез рекомендуется делать не гладким, а зигзагообразный. Прикладываемые части формы не будут сдвигаться по плоскости.

Заполняем образовавшееся пространство в силиконовой пресс-форме жидким воском. Если изделие готовится для себя и не требует высокой точности сопряжения деталей, можно залить воск отдельно в каждую половину, а затем после застывания соединить две детали. Если необходимо точно повторить силуэт модели, резиновые половинки соединяются, закрепляются и в образовавшуюся пустоту с помощью инжектора закачивается горячий воск. Когда он заполнит все пространство и застынет, разбираем силиконовую пресс-форму, достаем восковую модель и подправляем изъяны. Она послужит прототипом для готового изделия из металла.

изготовление форм для литья воска

Четвертый этап: формование

Теперь необходимо сформировать с внешней поверхности восковой фигуры термостойкий прочный слой, который после вытапливания воска станет формой для металлического сплава. Выберем способ литья по выплавляемым моделям с использованием кристобалитовой смеси (модификация кварца).

Формируем модель в металлической цилиндрической опоке (приспособлении, удерживающем формовочную смесь при ее уплотнении). Устанавливаем в опоку припаянную модель с литниковой системой и заливаем смесь на основе кристобалита. Чтобы вытеснить воздушные карманы, помещаем в вибровакуумный аппарат.

Финальный этап

Когда смесь уплотнится, остается выплавить воск и залить в освободившееся пространство металл. Процесс литья по выплавляемым моделям в домашних условиях лучше осуществлять с использованием сплавов, плавящихся при относительно невысоких температурах. Отлично подойдет литейный силумин (кремний + алюминий). Материал износостойкий и твердый, однако отличается хрупкостью.

После заливки расплавленного силумина ждем, когда он застынет. Затем извлекаем изделие из окопки, удаляем литник и очищаем от остатков формовочной смеси. Перед нами – практически готовая деталь (игрушка, сувенир). Дополнительно ее можно отшлифовать и отполировать. Если в канавках намертво застряли остатки литейного производства, их нужно удалить бормашиной или другим инструментом.

изготовление форм для литья воска

Литье по выплавляемым моделям: производство

Немного иначе проводится ЛВМ для изготовления ответственных деталей, имеющих сложную форму и (или) тонкие стенки. На отливку готового металлического изделия может уйти от недели до месяца.

Первый шаг – заполнить воском форму. На предприятиях для этого часто применяют алюминиевую изложницу (аналог рассматриваемой выше силиконовой пресс-формы) – полость, имеющую форму детали. На выходе получают восковую модель чуть больших размеров, чем конечная деталь.

Далее модель послужит основой для керамической пресс-формы. Она также должна быть чуть больше итоговой детали, так как металл после остывания сожмется. Затем, используя горячий паяльник, к восковой модели припаивают специальную литниковую систему (также из воска), по которой раскаленный металл польется в полости формы.

Изготовление керамической пресс-формы

Далее восковую конструкцию опускают в жидкий керамический раствор, называемый шликером. Делается это вручную, дабы избежать дефектов в отливке. Для прочности шликера керамический слой укрепляют напылением мелкого циркониевого песка. Только после этого заготовку «доверяют» автоматике: специальные механизмы продолжают поэтапный процесс напыления более крупного песка. Работы продолжаются, пока керамо-песчаный прочный слой не достигнет заданной толщины (как правило, 7 мм). На автоматизированных производствах на это уходит 5 дней.

Литье

Теперь заготовка готова для выплавления воска из пресс-формы. Ее помещают на 10 минут в автоклав, заполненный горячим паром. Воск растапливается и из оболочки полностью вытекает. На выходе получаем керамическую форму, полностью повторяющую форму детали.

Когда керамо-песчаная форма затвердеет, проводят литье металлов по выплавляемым моделям. Предварительно форму нагревают 2-3 часа в печи, дабы она не потрескалась при заливке раскаленных до 1200 ˚C металлов (сплавов).

В полость формы поступает расплавленный металл, который в дальнейшем оставляют остывать и твердеть постепенно, при комнатной температуре. Для остывания алюминия и его сплавов требуется 2 часа, для сталей (чугуна) – 4-5 часов.

изготовление форм для литья воска

Финишная обработка

Собственно литье по выплавляемым моделям на этом заканчивается. После застывания металла заготовку помещают в специальную вибромашину. От щадящей вибрации керамическая основа растрескивается и осыпается, металлическое же изделие своей формы не меняет. В дальнейшем проходит окончательная обработка металлической заготовки. Вначале отпиливают систему заливки металла, а место ее контакта с основной деталью тщательно шлифуют.

В завершение контролеры проверяют, чтобы размеры изделия соответствовали заданным на чертеже. Алюминиевые детали измеряют холодными (при комнатной температуре), стальные предварительно нагревают в печи. Специалисты используют для контрольно-измерительных работ различные инструменты: от простых шаблонов до сложных электронных и оптических систем. Если выявляется несоответствие параметрам, деталь либо направляют на доработку (исправимый брак), либо на переплавку (неустранимый брак).

Литниковая система

Конструкция литниково-питающей системы играет в ЛВМ ведущую роль. Это связано с тем, что она выполняет три функции:

Оболочка отливки

В процессе ЛВМ ключевым является создание слоев оболочки формы. Процесс изготовления оболочки состоит в следующем. На поверхность блока моделей, чаще всего окунанием, наносят сплошную тонкую пленку суспензии, которую далее обсыпают песком. Суспензия, налипая на поверхность модели, точно воспроизводит ее форму, а песок обсыпки внедряется в суспензию, смачивается ею и фиксирует состав в виде тонкого облицовочного (первого или рабочего) слоя. Образуемая кварцевым песком нерабочая шероховатая поверхность оболочки способствует хорошему сцеплению последующих слоев суспензии с предыдущими.

Важными показателями, определяющими прочность формы, являются вязкость и жидкотекучесть суспензии. Вязкость можно регулировать введением определенного количества наполнителя (наполненностью). При этом с увеличением наполненности состава толщина прослоек связующего раствора между частицами порошка уменьшается, снижается усадка и вызываемые ею негативные эффекты, а также повышаются прочностные свойства оболочки формы.

Используемые материалы

Материалы для изготовления оболочки подразделяются на следующие группы: материалы основы, связующие, растворители и добавки. К первым относятся пылевидные, применяемые для приготовления суспензий, и пески, предназначенные для ее обсыпки. Ими служат кварц, шамот, циркон, магнезит, высокоглиноземистый шамот, электрокорунд, хромомагнезит и другие. Широко используется кварц. Некоторые материалы основы оболочки получают в готовом к употреблению виде, а другие предварительно сушат, прокаливают, размалывают, просеивают. Существенным недостатком кварца являются его полиморфные превращения, которые протекают при изменении температуры и сопровождаются резким изменением объема, в итоге приводящим к растрескиванию и разрушению оболочки.

Плавный подогрев форм с целью снижения вероятности растрескивания, который проводят в опорном наполнителе, способствует увеличению длительности технологического процесса и дополнительным энергетическим затратам. Одним из вариантов снижения растрескивания в ходе прокаливания является замена пылевидного кварцевого песка как наполнителя на диспергированный кварцевый песок полифракционного состава. При этом улучшаются реологические свойства суспензии, повышается трещиноустойчивость форм и снижается брак по засорам и пробою оболочек.

Вывод

Источник

Оригинальные силиконовые формы для свечей. Делаем сами. Пробы, ошибки и радости!

изготовление форм для литья воска

Оригинальные силиконовые формы для свечей. Делаем сами. Учимся на моих ошибках!

В начале я расскажу общие моменты, а затем пошагово про изготовление формы. Раскрою так же секрет своих фитильков и поделюсь небольшим лайфхаком!

Когда работаешь с пчелиным воском очень хочется самому сделать красивые свечи. И не просто красивые, а чтобы душа радовалась. Чтобы хотелось дарить и удивлять, зажигать или украшать ими интерьер. В магазинах множество форм и свечей. Основная масса милые зверюшки, которых рука не поднимается жечь, или геометрические формы, или разные ульи, но опять же – без души.

Поэтому, мой рассказ будет не про то, как залить силиконом готовую сувенирную фигурку. Это делается действительно не сложно. Я расскажу, как я создавала саму мастер-форму. И с нее отливала силиконовую форму.

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Сегодня после третьей попытки я сделала форму для новой свечи. Этой форме предшествуют еще несколько. В общей сложности я занимаюсь этим в течении года. Накопилось достаточно проб и ошибок чтобы поделиться. Я думаю, что этот рассказ будет полезен. Хоть и говорят, что все мы учимся на своих ошибках (что вернее-верного), но касательно технологий можно поучится и на чужих!

Самая большая проблема в том, чтобы угадать материал для мастер-формы, чтобы при заливке он «подружился» с силиконом.

Все мои свечи начинаются с общей идеи и эскизов.

изготовление форм для литья воска

Мои первые мастер-формы были из стеклянных бутылочек из-под детского питания или соков. Оказалось, так сложно найти бутылочку без фирменной гравировки! В остальном – мне повезло с выбранными наугад материалами. Рисунок я наносила гелем для создания эффекта стекла (в несколько слоев для придания объема). В последствии, силикон (на основе олова) прекрасно сработался и со стеклом, и с контуром.

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Со следующей формой мне тоже повезло. Я делала форму для медицинских свечей. Использовала пищевой силикон на основе платины и обычный детский цветной пластилин для мастер-формы. Всё получилось на отлично!

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Но мне захотелось создать более сложную форму. Я использовала скульптурный пластилин.

У меня оставался силикон на основе платины (пищевой) и на основе олова.

На первую попытку ушел пищевой силикон на основе платины. Мастер форму из скульптурного пластилина я смазала воско-масляной смесью. В итоге в целом силикон застыл, но там, где прикасался с жирной смесью – растёкся. Вывод – силикон на основе платины не любит жиров! Возможно, если бы я залила скульптурный пластилин без обработки получилось бы лучше, кто знает?

При всем при этом мастер-форма осталась «жива». Попытка номер два – силикон на основе олова. Пришлось выбросить всё. Силикон не застыл в целом, и у мастер-формы тем более.

На одном из форумов прочитала, что помогает акриловый лак. Изготовила еще одну мастер-форму из скульптурного пластилина, добавив на этот раз мелких деталей из других материалов. Неизвестная «порода» пластика, металлические подвески. Как они поведут себя с силиконом – неизвестно.

Всю форму покрыла интерьерным акриловым лаком на четыре раза с просушкой. Итог – всё получилось просто на ура! Силикон не потёк и не прилип намертво к форме. Мастер-Форма осталась в идеальном состоянии.

Вывод (самый важный в моей практике): если покрыть хорошенько интерьерным акриловым лаком что-либо (скульптурный пластилин, неизвестный пластик, металл), то силикон с формой «подружатся».

Основные трудности, с которыми я столкнулась при работе:

Такие, казалось бы, незначительные вещи, но именно они причиняли мне неудобства. Хотя на видео в интернете всё легко. И главная проблема сводится к дегазации силикона. У меня же с дегазацией (пузырьки воздуха в силиконе) не возникло вообще никаких проблем. Воздух сам куда-то вышел-рассосался.

А теперь пошагово расскажу, как я делала силиконовую форму вот для такой свечи:

изготовление форм для литья воска

Шаг 1. Изготовление мастер-формы.

Я использовала скульптурный пластилин для основы и мелкие элементы для декора.

Я в буквальном смысле «прикручиваю» на саморез. Это даёт возможность смело ваять форму. И в последствии вам не придется крепить готовую красивую форму к основе и переживать, как бы ее не повредить. Так же, крепко посаженная на основу форма, не всплывет при заливке силиконом.

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Вот что получилось у меня:

изготовление форм для литья воска

Шаг 2. Покрываем форму акриловым лаком.

У меня был интерьерный акриловый лак. Наносила в 4 слоя с просушкой.

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Шаг 3. Делаем опалубку.

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Обязательно отметьте где находится задняя сторона формы! Там в дальнейшем вы будете разрезать опалубку и саму силиконовую форму.

Шаг 4. Вычисляем нужный объем силикона.

Можно вычислить объем очень точно, если залить в нашу готовую опалубку воду и быстро вылить в любую емкость. Вы увидите, сколько силикона понадобится. Но в таком случае мастер-форму в опалубке нужно будет оставить при комнатной температуре, пока она не просохнет естественным образом И только после этого заливать силикон.

В случае с моей формой, я сделала примерную конструкцию и по ней вычислила, сколько нужно материала. Выглядело это так:

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Шаг 5. Заливаем силикон.

Желательно, чтобы помещение проветривалось (не сильно, берегите себя!) и были выключены все обогреватели. Подготовьте рабочее место. Застелите стол газетами или пищевой пленкой. Приготовьте емкость, где будете смешивать силикон и катализатор. Я использую пластиковые ведерки из-под майонеза или подобные. Приготовьте чем размешивать, я использую деревянную палочку (не слишком тонкую). Резиновые перчатки обязательно! Кухонные весы для точного замера компонентов. Калькулятор! Обычно пропорции такие: на 100 гр силикона 2 (2,5) гр. катализатора.

Силикон на основе олова с цифрой 10. Он позволяет делать формы с мелкими деталями (например: СуперМолд-10, СуперФорм-10)

Взвесьте водичку, которой отмеряли объем силикона. Это же количество силикона налейте в чистое сухое ведерко.

Рассчитайте объем катализатора. Я наливаю его в отдельную маленькую баночку (из-под йогурта например).

Учитывайте вес тары, в которой взвешиваете!

Убедитесь, что ваша мастер форма надежно прикреплена к основе, как и опалубка.

Смешайте силикон с катализатором по инструкции и залейте форму. Убедитесь, что поверхность, на которой стоит ваше произведение ровная! (в смысле горизонт ровный, без перекосов. А то форма тоже получится кривая).

Небольшой совет:
если есть возможность, приготовьте так же маленькую мастер-форму. Это может быть небольшая фарфоровая фигурка приклеенная на дно баночки из-под йогурта. Иногда небольшое количество силикона остается и его реально жалко выбрасывать! А так будет дополнительная силиконовая формочка.

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Ведерко, в котором размешивала силикон, я не выбрасываю сразу. По нему удобно определять, насколько «застыл» силикон.

Шаг 6. Готовая форма.

Когда вы убедитесь в том, что силикон затвердел, можно освобождать форму.

Аккуратно разрежьте и снимите опалубку. Отметьте линию разреза. Убедитесь, что она сзади! Это позволит сохранить детали мастер-формы, а у самой силиконовой формы шов будет сзади.

изготовление форм для литья воска

Открепите мастер-форму от основы.

изготовление форм для литья воска

Аккуратно не спеша разрежьте силиконовую форму острым канцелярским ножом. Особенно постарайтесь с горизонтальным разрезом наверху, чтобы фитиль в последствии был по центру свечи.

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Как видите, силикон отлично проработал все мелкие детали. Мастер-форма в прекрасном состоянии! Заверните ее в вощеную бумагу, сложите в коробочку и сохраните. Она вам еще может пригодится!

Пробуем сделать свечу?

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Обещанный лайфхак*

* Я надеюсь, вы не будете использовать его в коммерческих целях и портить себе карму изготовление форм для литья воска

Силикон на основе олова отлично «дружит» с пчелиным воском. Это значит, что если вам понравилась какая-то восковая свеча или восковая фигурка, вы можете легко сделать с нее силиконовую форму. Достаточно плотно прикрепить свечу на дно пластиковой баночки (или бутылки), или сделать опалубку, если это необходимо, и залить силиконом. Готовая форма отлично отходит от воска.

Про фитильки.

изготовление форм для литья воска

2. 1200 Текс (или то же самое 1,2 КТекс) ЧЕТЫРЕХНИТОЧНЫЙ (для толстых свечей из вощины и не очень больших свечей из воска)

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

изготовление форм для литья воска

Пробуйте, эксперементируйте, делитесь результатами в комментариях!

С Волшебством и Светом в вашу жизнь!

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *