Точное литье по выплавляемым моделям в домашних условиях: технология, преимущества и недостатки. Изготовление литейных форм для литья алюминия

Для изготовления небольшого количества пластиковых заготовок чаще всего используется вакуумное литье в силиконовые формы. Данный метод довольно экономичен (изготовление металлической формы требует большего количества как времени, так и денежных средств). К тому же силиконовые формы используются многократно, и это тоже значительно удешевляет производство.

Литье пластмасс

Суть методики литья заключается в следующем. Расплавленный материал находится в шнеке агрегата (специальное оборудование для литья в силиконовые формы). Под воздействием поршня масса двигается по литниковым каналам, затем заполняет пространство пресс-формы. Таким образом можно получить отливку. При нагревании пластика атомы, из которых он состоит, начинают двигаться хаотично и беспорядочно. Однако при охлаждении начинают образовываться центры кристаллизации. У стенок формы происходит рост кристаллов, далее такой процесс происходит и внутри отливки. На данном этапе очень важно соблюдать температурный режим, правильно подобрать время выдержки. Иначе литье пластмасс в силиконовые формы будет некачественным, с видимыми следами брака. Но, прежде всего, следует изготовить сами формы, в которые и будет заливаться масса для кристаллизации.

Технология создания форм для литья

Существует несколько способов создания силиконовых форм. Первый из них - сплошная заливка. Этот метод подходит для простых конструкций: рельефов, сувенирной продукции, двухмерных деталей. Модель помещается в опалубку, заливается силиконом. Разъемные формы изготавливают подобно предыдущим, используются для более сложных форм. Двусоставные формы производятся в несколько этапов. Сначала заливается первая половина заготовки, после затвердения силикона форму переворачивают и аналогично делают вторую часть. Очень важно при данном способе на основе обозначить специальные замки (литье в силиконовой форме данного типа должно происходить без ее смещения). Наиболее точно повторяет все детали заготовки форма «в намазку». На деталь с помощью кисточки наносится довольно вязкий силикон. Процесс происходит в несколько этапов, это необходимо для полного повторения всех мелких нюансов изделия. При этом сама форма довольно тонкая - от 3 мм. Чтобы она держала форму, на заключительном этапе создается внешняя твердая оболочка.

Силикон для изготовления форм

Вакуумное литье в силиконовые формы предусматривает использование различных материалов для создания матриц. Один из них - силикон типа Mold Star. Применяется для сплошной заливки, достаточно прочный и гибкий. Затвердевание происходит при комнатной температуре. Для методики «в намазку» чаще всего используют серию Rebount. Данный силикон имеет большую вязкость, которую можно контролировать и с помощью загустителя. Литье в силиконовой форме подобного рода позволяет получить качественную, прочную матрицу, и, соответственно, сверхточную деталь. Существуют и полупрозрачные силиконы, которые идеально подходят для разрезных форм.

Материалы для литья

Как правило, для изготовления самих деталей используется полиуретан. Материал обладает высокой ударной прочностью, твердостью, упругостью. Более высокими показателями прочности на растяжение, разрыв обладают резины полиуретановые. Используют их при изготовлении различных лент, цилиндров, штампов, прокладок, втулок. Еще для литья применяют и Он довольно стойкий к ультрафиолетовым лучам и сохраняет свою прозрачность даже при окрашивании. Область применения - линзы для различных испытаний, опытные образцы в медицине, изготовление сувенирной продукции и т. п. Как правило, литье в силиконовой форме предполагает использование двухкомпонентных смесей, в состав которых входят непосредственно пластик и катализатор.

Мелкосерийное производство литых заготовок - это технологический процесс, который позволяет получить партию точных копий детали любой сложности. Очень часто методика используется для получения опытных образцов, которые тестируют перед запуском серийного производства, отработки внешнего вида, дизайна.

Промышленное литье пластика в силиконовые формы оборудование предусматривает следующее: вакуумная камера (литьевая машина), термошкаф, вакуумный смеситель (миксер). Силикон вначале подготавливается в вакуумной камере, где происходит процесс дегазации материала. Это необходимо для предотвращения образования пузырей на форме. После того как была изготовлена форма для литья и предварительно нагрета, смешиваются непосредственно полиуретаны (или смолы для конечной детали). Происходит этот процесс в вакуумной камере. Через литник смесь заливается в форму. Для конечной обработки необходимо заготовку поместить в специальный термошкаф, где происходит окончательное затвердевание изделия при температуре в 70°С.

Вакуумная камера. Основные характеристики

Как правило, в масштабах производства используется автоматическое литье в силиконовые формы. Оборудование, а именно вакуумная камера, позволяет контролировать и температуру, и скорость литья. От оператора не требуются особые навыки и знания, так как все управление происходит от оперативной системы, которая имеет как автоматическое, так и ручное переключение. Существует возможность и редактирования заданной программы. Различные модификации камер способны производить заготовки до 5 кг (например, камера СТ-02). Установка оснащается лифтом для подъема силиконовых форм. Стоит отметить, что система СТ-02 позволяет использовать как небольшие, так и достаточно тяжелые матрицы.

Еще один вариант - камера MCP. Данное оборудование для литья в силиконовые формы дает возможность изготавливать детали с тонкими стенками и сложной конфигурацией. Осуществляется этот процесс благодаря дифференциальному давлению. Затем полученный отливок извлекается, и в дальнейшем он затвердевает на воздухе. Вакуумное литье в силиконовые формы для некоторых завершается в термошкафах, которые обеспечивают равномерное прогревание воздуха, и, соответственно, заготовки.

Окончательная обработка литой заготовки

После того как пластическая масса полностью затвердевает, ее осторожно извлекают из формы. Происходит механическая обработка поверхности, удаляются и зачищаются выступы, шлифуются неровности. При необходимости заготовка покрывается либо краской, либо другим защитным материалом. Необходимо очистить и силиконовую форму, удалить остатки пластмассы. Далее ее промывают, готовя к последующему использованию. Стоит отметить, что литье пластика в силиконовые формы предусматривает неоднократное использование матриц (от 20 до 80 раз).

Главные преимущества метода

Мелкосерийное производство динамично развивается, оно позволяет качественно оценить рынок сбыта, протестировать продукцию, создать уникальные авторские работы в небольшом количестве. Силиконовые формы, которые используют при литье пластмасс, дают возможность полностью копировать текстуру, форму, конструкцию заготовки. Деталь легко освобождается от матрицы, которую к тому же можно использовать неоднократно. Отливки имеют минимальное количество дефектов поверхности, оптимальные физические и механические свойства. К тому же в ряде случаев в силиконовые формы можно залить даже металл.

Но главное преимущество, которое имеет литье в силиконовые формы - цена. Поставщики данной услуги указывают, что конечная стоимость заготовки будет зависеть и от материала пластика, и от объемных параметров детали (например, заготовка размером 10*10*10 см может обойтись в 1500 рублей). Сам силикон можно приобрести и от 500 рублей за килограмм, пластик - от 700 рублей. Стоимость же металлических форм достаточно высока, порой их использование просто неэффективно (если тираж составляет несколько единиц). А силиконовые матрицы пригодны и в домашнем использовании, покупать дорогостоящее оборудование вовсе не обязательно. Стоит только самостоятельно сделать макет, учитывать время жизни полиуретанов (период, когда они остаются жидкими и пригодными для заливки), соблюдать все технологические нюансы - и литье в силиконовой форме можно будет осуществлять даже дома. Согласно расчетам, стоимость одной заготовки в данном случае - около 70-140 рублей.

Окружающий нас мир состоит из деталей, большую часть из которых мы не замечем, пока они скромно выполняют свою функцию. Но как только какая-то из них ломается или приходит в негодность по иной причине, становится очевидной ее незаменимость.

Некоторые запчасти достать и заменить не так просто, например, пластиковые детали к , модель которого уже снята с производства. Еще хуже, если речь идет о серийной поломке, а предприятие, которое ранее выпускало необходимые запчасти, поменяло свой профиль. Что делать? Наладить собственное производство недостающих деталей! Благодаря этому можно решить собственную проблему и даже заработать.

Литье в силикон позволяет делать хрупкие пластмассовые шестеренки, застежки и другие подобные мелочи с минимальными затратами и практически без брака. Этот материал обладает рядом незаменимых качеств, в том числе гибкостью, прочностью, низкой адгезией (в твердом состоянии) с другими материалами. Он настолько прост в обращении, что литье в силиконовую форму можно освоить даже в домашних условиях. Однако для налаживания серийного производства, прежде всего, необходимо приобрести специальное оборудование для литья в силиконовые формы, а также для изготовления этих самих форм.

Наша компания готова предложить вам лучшее в соотношении «цена-качество» оборудование для литья силикона с гарантией и последующим техобслуживанием.

Помогаем наладить литье пластмасс в силиконовые формы

Для получения тонкостенных хрупких изделий, требующих особой осторожности, трудно найти , чем силикон. Формы из него получаются очень гибкими, поэтому, извлекая готовые изделия, можно не бояться повредить силиконовые лекала. Сделанные из качественного сырья, они могут использоваться десятки раз. Кроме того, литье пластмасс в силиконовые формы не требует больших временных затрат.

Для того, чтобы справляться с этой несложной, но ответственной задачей, нужно немного опыта. А еще, конечно же, потребуется для литья пластмасс в силиконовые формы. Приобрести его можно у нас, в том числе и высочайшего немецкого качества, к тому же по очень привлекательной и честной цене.

Мы не просто продаем оборудование, но также устанавливаем его и обучаем пользованию, а потом предоставляем техническое сопровождение. Цена наших услуг минимальна, а качество заслуживает доверия. Предлагаем освоить выгодное производство вместе с нами!

Литье пластика в силиконовые формы: работа без ошибок

Как и любое другое производство, литье пластика в силикон для получения тонкостенных и запчастей требует не только знания технологии. Качественное оборудование, которое работает точно, как часы, - это одна из составляющих успешной и прибыльной деятельности.

Работа подобных агрегатов в высокой степени автоматизирована. Так, рабочий только закладывает подготовленную на заказ форму в камеру и подсоединяет шланги подачи жидкого материала - все остальное выполняют машины, в том числе и в силиконовые формы в вакууме.

Только в условиях вакуума, то есть безвоздушного пространства, можно получить изделия желаемой крепости, поскольку содержание в исходном материале пузырьков воздуха существенно увеличивает их хрупкость.

В формовочном силиконе, в который заливают производственное сырье, также крайне нежелательна завоздушенность, которая ухудшает качество как самой формы, так и конечного продукта. Однако техника, которую мы предлагаем, исключает возникновение подобных проблем.

На заводе "РОСАЛ" используются несколько технологий, которые хорошо зарекомендовали себя в производстве алюминиевых сплавов по всей России. Они позволяют нам получать как единичные отливки, так и наладить серийный выпуск деталей из алюминия под заказ.

Литьё алюминия и алюминиевых сплавов в кокиль

Кокиль представляет собой форму многоразового использования (до 10 000 заливок) и идеально подходит для организации серийного и крупносерийного производства. Основные операции и процессы: очистка кокиля от старой облицовки, прогрев его до 200-300°С, покрытие рабочей полости новым слоем облицовки, установка стержней, закрывание частей кокиля, заливка металла, охлаждение и удаление готовой отливки. Общие требования к отливкам, получаемых в кокилях, - это обтекаемая конфигурация без острых углов, резких переходов от одной поверхности к другой, без высоких ребер и выступов, глубоких отверстий и карманов.

Минимально допустимая толщина стенок алюминиевых отливок – 3 мм;
Масса производимых алюминиевых отливок – от 20 г до 50 кг;
Шероховатость поверхности отливок согласно ГОСТ 2789-73 Ra = 4 - 20 мкм;
Класс точности получаемых алюминиевых отливок по ГОСТ Р 53464-2009: 6-10.

Литье алюминия и сплавов алюминия под давлением

Литье под давлением позволяет получать тонкостенные отливки различной формы и конфигурации с качественным рельефом поверхности практически не требующим механической обработки. Высокая скорость теплоотдачи от отливки к пресс-форме обусловливает необходимость быстрого заполнения (менее 0,1 с.) последней. Такое заполнение обеспечивают специальные литейные машины А711А08, которыми оснащено производство "РОСАЛ". В данных машинах залитый в камеру прессования расплав алюминия под большим давлением (30…100 мн.) и с высокой скоростью (до 100 м/с.) запрессовывается в пресс-форму. Высокие скорости впускного потока способствуют качественному оформлению рельефа отливки.

Минимальная допустимая толщина стенок алюминиевых отливок – 0,8-1,2 мм;
Масса производимых алюминиевых отливок – от 5 г до 12 кг;
Шероховатость поверхности отливок согласно ГОСТ 2789-73 Ra = 3,2-10 мкм;
Класс точности получаемых алюминиевых отливок по ГОСТ Р 53464-2009: 3-8.

На нашем производстве мы используем различные сплавы алюминия, каждый из которых обладает своими особенными характеристиками и требует соблюдения определённых правил литья. Сплавы на основе алюминия представляют собой сложные системы из двух и более металлов. В алюминиевых сплавах может присутствовать кремний, медь, магний, цинк. Ниже указаны примеры сплавов алюминия, которые могут использоваться для производства разных деталей: Сплав – система алюминий-магний: АМг6л, АМг7 (АЛ29); Сплав – система алюминий-кремний-магний: АК7, АК12, АК7ч (АЛ9), АК8л, АК9ч; Сплав – система алюминий-медь-магний: Д16 (дюралюминий); Сплав – система алюминий-кремний-медь: АК5М, АК6М2; Сплав – система алюминий-медь: АМ5 (АЛ5); Возможно изготовление изделий из сплавов алюминия, предложенных заказчиком. Для моделирования литейных процессов используются программы SolidWorks и Pro/ENGINEER. Отливки запускаются в производство только после получения результатов моделирования, подтверждающих, что разработанная литейная технология гарантирует отсутствие каких-либо литейных дефектов. Для литья применяются алюминиевые сплавы в чушках с гарантированным химическим составом ГОСТ 11069-2001, ГОСТ 1583-93; Во время плавления сплавов алюминия производится очистка специальными флюсами, рафинирование спец присадками, и осуществляется продувка инертным газом. Основные процессы производственного цикла литья автоматизированы, что исключает ошибки ручного производства.

Алюминий - металл, который широко используется в промышленности и быту.

Из него производят не только детали самолетов и кораблей, но и посуду, и другие предметы утвари. Поэтому нередко возникает потребность в самостоятельном изготовлении алюминиевых деталей, вышедших из строя.

Производить из него литые изделия в кустарных условиях позволяет свойство при относительно невысоких температурах. Для того чтобы самостоятельно изготавливать литые изделия из алюминия, нужно знать поведение этого металла при высоких температурах и его физико-химические свойства.

Температура плавления алюминия зависит от степени чистоты металла и составляет приблизительно 660 °C. Его точка кипения - 2500 °C.

Алюминий отличается своей легкостью и пластичностью, поэтому хорошо гнется и поддается обработке .

Этот металл является отличным проводником тепла и активно вступает в химическую реакцию при высоких температурах с кислородом воздуха, образуя на поверхности окисную пленку. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления, однако при расплавлении лома существенно отражается на составе сплава. В процессе плавки металла структура алюминия меняется.

При его резком охлаждении могут возникнуть внутренние напряжения и усадка полученного сплава. Это надо учитывать при работе с алюминием в домашних условиях.

Технологии домашнего литья алюминия и необходимое оборудование

Принцип литья алюминия в домашних условиях должен исходить из технологии его получения на производстве с поправкой на условия, которые можно использовать дома.

Алюминиевые изделия путем литья получают несколькими способами. В бытовых условиях наиболее распространенным и удобным способом является технология литья алюминиевого расплава в специально изготовленные формы.

Поэтому для проведения процесса необходимо обеспечить две вещи:

соорудить печь для расплавления алюминиевого лома;
создать нужную форму для получения литого сплава или отдельной детали.

Процесс литья должен включать несколько этапов:

Подготовка алюминиевого лома, включающая очистку от грязи, примесей и разных наполнителей, а также его измельчение до небольшого размера.
Проведение процесса плавки запланированным способом. При полном расплавлении металла с его поверхности нужно удалить шлаковые образования.
Заполнение приготовленной формы жидким алюминиевым расплавом. После отвердевания слиток освобождается от формовочной массы.

Рассмотрим, как плавить алюминий в домашних условиях, какие конструкции печей для расплавления металла можно использовать, а также варианты самостоятельного изготовления формы.

Самодельные печи и способы расплавления алюминия

Для того чтобы расплавить алюминий, нужно разогреть его до температуры, близкой к 660 °C. На открытом пламени костра такой температуры невозможно достичь. Поэтому необходимо закрытое пространство, которое может обеспечить самодельная печь. Нагревать ее можно с помощью сжигания угля и дров или использования природного газа.

Можно также использовать электрическую муфельную печь, если она есть в хозяйстве.

При самостоятельно изготовленной печи нужно обеспечить принудительную вентиляцию для поддержания процесса горения.

1. Самый простой вариант самодельного очага можно изготовить из старых кастрюль.

Его конструкция выполняется следующим образом:

В качестве каркаса используют стальную емкость, например, старую кастрюлю, сбоку которой нужно проделать отверстие для подачи воздуха через подведенный металлический патрубок.
Воздух через шланг принудительно может подаваться с помощью пылесоса.
Внутрь устройства проводится закладка каменного угля.
Затем уголь поджигают и подают воздух, чтобы огонь не погас.
Емкость для расплавления алюминия предварительно ставят внутри импровизированной печной конструкции и обкладывают ее с боков углем. При его сгорании обеспечивается равномерное распределение тепла.
Чтобы тепло не расходовалось на окружающий воздух, сверху «кастрюльную» печь следует неплотно накрыть крышкой, оставив небольшую щель для выхода дыма.

Идеальной конструкцией может служить топливник, имеющий овальный свод, выполненный из кладочной смеси, применяемой для жаропрочного кирпича. В качестве каркаса для создания овального свода можно использовать цветочный горшок нужного размера.

После высыхания смеси получается добротный топливник, который может выдержать несколько плавок.

2. Второй вариант печи подразумевает использование для нагрева алюминия пламени бытовой газовой горелки.

Его можно применять только для штучных изделий из алюминия весом не более 150 грамм. Имитация печи создается с помощью использования двух емкостей, вставленных друг в друга с небольшим зазором. Это могут быть обыкновенные жестяные банки из-под консервов.

Внешняя банка должна иметь больший размер. В ней проделывается отверстие, диаметром около 4 см, чтобы обеспечить подвод пламени к внутренней банке.

Струя пламени должна поступать направленно в отверстие банки. Греется непосредственно только внутренняя емкость, а наружная служит оболочкой, удерживающей тепло. Сверху конструкцию нужно прикрыть имитированной крышкой, оставив зазор для отвода продуктов сгорания.

Такая конструкция является одноразовой и можно использовать только для одной плавки, т. к. жесть тонкая и может быстро прогореть.

Способы создания формы для литья алюминия

Одной из основных задач домашнего плавления алюминия является подготовка формы, в которую сливается расплавленный металл. Существуют разные варианты заливки алюминиевого расплава. Основными являются открытый и закрытый способ литья.

Открытый способ литья

Самый простой - это слив жидкого металла в подручную форму, например металлическую кружку или банку из-под консервов.

После застывания сплава болванку из емкости достают. Чтобы облегчить этот процесс, производят простукивание по неостывшей до конца форме.

Если не требуется придавать литью четкой формы, можно просто слить жидкий расплав на приготовленную устойчивую к горению поверхность.

Закрытая форма

При необходимости получения сложной отливки сначала изготавливают для нее форму, соответствующую всем параметрам детали. Чтобы обеспечить четкое соответствие изделия заданным параметрам, ее изготавливают из составных формовочных частей.

Материалы для литых форм

При открытом способе заливки часто используется самый простой материал, который всегда под рукой, это - кремнезем. Сначала земля укладывается с послойной трамбовкой. Между слоями закладывают макет отливки, который после тщательной трамбовки оставляет отпечаток в кремнеземе. Эту форму осторожно вынимают и заливают вместо нее алюминий.

Некоторые мастера используют при приготовлении основы формы речной песок с добавлением жидкого стекла. Также иногда применяется смесь цемента с тормозной жидкостью.

Гипсовые формы

При изготовлении макета сложной формы часто используют гипс, который в основном может служить для разового процесса литья. При литье алюминия в гипсовую форму в качестве макетов используют парафин или пенопласт.

Восковой макет изделия заливается гипсом и после его сушки при высокой температуре расплавляется и сливается через специальное отверстие.

В случае изготовления макета из пенопласта его заливают гипсовой смесью и оставляют в ней до полного отвердевания формы. Горячий алюминиевый расплав заливают прямо на пенопласт. Благодаря высокой температуре металла происходит расплавление и испарение пенопласта, а его место занимает алюминиевый расплав, принимая заданную пенопластом форму.

При использовании пенопласта в качестве макета работы необходимо проводить в открытом пространстве или обеспечить хорошее проветривание помещения, т. к. продукты горения пенопласта вредны для человека.

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.

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:

стали (легированные и углеродистые);
цветные сплавы;
чугун;
сплавы, не поддающиеся мехобработке.

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.

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:

подготовки пресс-формы;
введения в ее полости модельного состава;
выдержки модели до затвердевания;
разборки формы и извлечения модели;
охлаждения ее до комнатной температуры.

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:

При изготовлении формовочной смеси широко используют суспензии, состоящие из огнеупорных мелкозернистых материалов, скрепляемых связующим раствором.
Для заливки металлов (сплавов) применяют неразъемные формы, получаемые путем нанесения на модель огнеупорного покрытия, его сушки с дальнейшим вытапливанием модели и прокаливанием формы.
Для отливок используются одноразовые модели, так как они разрушаются в процессе изготовления форм.
Благодаря мелкозернистым огнеупорным пылевидным материалам обеспечивается достаточно высокое качество поверхности отливок.

Преимущества ЛВМ

Преимущества литья по выплавляемым моделям очевидны:

Универсальность. Можно использовать любые металлы и сплавы для литья изделий.
Получение конфигураций любой сложности.
Высокая чистота поверхностей и точность изготовления. Это позволяет на 80-100 % сократить последующую дорогостоящую металлообработку.

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:

Длительностью и сложностью техпроцесса производства отливок.
Завышенной стоимостью формовочного материала.
Большой нагрузкой на экологию.

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.

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.

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.

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.

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:

При изготовлении оболочек литейных форм и блока моделей литниковые системы являются несущими конструкциями, удерживающими на себе оболочку и модели.
Через систему каналов литника жидкий металл при заливке подводится к отливке.
При затвердевании система выполняет функцию прибыли (питающего элемента, компенсирующего усадку металла).

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

Метод ЛВМ получил широчайшее распространение. Его применяют для получения сложных деталей в машиностроении, при производстве оружия, сантехники, сувенирной продукции. Для изготовления украшений из драгоценных металлов используют ювелирное литье по выплавляемым моделям.