Литье мелких изделий из легкоплавких сплавов (микролитье)

Одной из разновидностей художественного литья (микролитья) является литье бижутерии, фурнитуры, брелоков, сувениров, мелких статуэток из легкоплавких сплавов на основе свинца, олова, цинка. По некоторым параметрам этот вид литья приближается к ювелирному. В качестве материала пресс-форм применяются эластичные кремнийорганические полимеры, прошедшие вулканизацию [1.2]. Для получения нужных характеристик эти материалы подвергаются нагреву под давлением в течение 1—1,5 ч, после чего превращаются в теплостойкие материалы, которые выдерживают температуру от 320 до 420 °C.

Технологический процесс микролитья

На первом этапе между двумя резиновыми дисками укладывают мелкие художественные изделия, которые являются мастер-моделями. Поверхности дисков смазываются разделительным составом. Затем они помещаются между двумя металлическими пластинами, сжимаются струбцинами и нагреваются в высокотемпературной печи. Вулканизация проходит при температуре от 220 до 300° С в течение 1,5—2 ч.

(при наличии вулканизационного процесса диски вулканизируют при давлении 50 кПа).

На втором этапе (после вулканизации) диски разбирают и из них извлекают мастер-модели. Затем в нижней полуформе в центре диска прорезают зумпф (это углубление примерно 6—8 мм) и радиальными литниками соединяют этот зумпф с отпечатками мастер-моделей. На диске (нижней полуформы), по его периферии, отступив от края не менее 10—15 мм, размещают до 10 мастер-моделей. После этого в центре верхнего диска просверливают сквозное отверстие, равное диаметру зумпфа. Верхняя часть отверстия рассверливается сверлом большего диаметра и представляет собой литниковую чашу. Иногда в отверстие стояка помещают керамическую литниковую чашу для удобства при заливке металлом.

На третьем этапе форму собирают из двух полуформ и закрепляют на столе центробежной установки. Заливка металлом производится в форму, вращающуюся со скоростью 240 об/мин. В резиновые формы заливают сплавы с температурой плавления до 320° С. В этом случае пресс-формы выдерживают сотни заливок.

Вместе с тем практика показала, что при изготовлении отливок из цинковых сплавов стойкость форм существенно снижается (до десятка отливок). Для получения отливок из металлов с температурой плавления от 450 до 470 °C следует применять иные материалы [1.1, 1.24].

Основным способом заливки металла является центробежный.

В настоящее время создана полуавтоматическая установка, которая предназначена для изготовления подобных отливок. На рис. 2.6 представлена ее схема [1.1]. В этой установке помещена печь сопротивления с нихромовыми нагревателями. Плавка металла и поддержание заданной температуры расплава в пределах 200—600° С осуществляются автоматически. Технические характеристики установки следующие: в печи установлен тигель сравнительно большой вместимости — на уровне 6400 см³ (6,4 л); производительность — до 10 заливок в час; температура нагрева сплава — до 600 °C; частота вращения центробежного устройства — 220 об/мин; напряжение питающей сети — 220 В.

Резиновую форму 5 помещают между двумя матрицами 6 и прижимают специальным пневмоцилиндром. Перед разливкой металла в тигель с расплавом опускается так называемый черпак 1 — это сосуд, имеющий в нижней части сбоку отверстие. Для заливки формы черпак поднимается вверх из ванны (из тигля 3). Когда его отверстие совмещается с отверстием металлопровода, жидкий металл начинает поступать в литейную форму. Заполнение литейной формы металлом происходит под действием центробежных сил, так как форма к моменту заполнения вращается с заданной скоростью. Количество поступающего металла определяется временем выдержки черпака в верхнем положении. Управление работой печи осуществляется в автоматическом и ручном режимах.

Рис. 2.6. Схема установки для литья легкоплавких сплавов:

1 — черпак; 2 — нагревательный элемент; 3 — тигель; 4 — металлопровод; 5 — резиновая форма; 6 — матрица.