Литье ювелирных изделий женское дело. Литье ювелирных изделий. Применение опоки в литейном цехе

• из нашего сырья. Обязательное условие при литье из цветных металлов, так как их цена всегда входит в стоимость услуги. Также по желанию клиента при работе с серебром мы можем использовать свой материал;
• из давальческого сырья. Обязательно при литье из золота. При этом передаваемое сырье должно соответствовать ряду строгих требований. Если клиенту требуется литье из серебра, он может при необходимости предоставить свой металл.

• «с резинки» – представляет собой сочетание литья в металл и создания восковых моделей из любых пресс-форм, изготовленных специалистами компании или предоставленных клиентом, в том числе нестандартных размеров;
• «с 3D-файла» – сочетание 3D-прототипирования и литья в металл. Выбор способа прототипирования определяется на основании специфики дальнейшего изготовления смоделированной продукции, рекомендаций технолога и пожеланий клиента.

Литье ювелирных изделий (ЛЮИ) является одной из разновидностей литья по выплавляемым моделям (ЛПВМ). Однако оно имеет специфические особенности и потому является особым направлением в литье художественных изделий. Точность отливок обеспечивается использованием эластичных пресс-форм, применением тонкодисперсных формовочных материалов на базе гипса и заливкой металлом принудительно - на вакуумных или центробежных установках. Технологический процесс ЛЮИ состоит из следующих технологических переходов: изготовление моделей, сборка модельного комплекта, формовка, выплавление моделей, прокаливание, ставка и принудительная заливка форм, отделение отливок от литниковой системы, термическая обработка, контроль, отделка и сборка ювелирных отливок.

Рассмотрим каждую технологическую операцию более подробно. Сначала получают мастер-модель будущей отливки. Если ювелирное изделие нужно получить в единственном экземпляре, то художник его изготавливает механическим путем, т.е. вырезает из термопластичных материалов с низкой температурой затвердевания (от 68 до 98°С). Этими материалами являются парафин, шеллачный воск, сополимер этилена с винилацетатом, церезин.

Для серийного производства ювелирных изделий (ЮИ) используют эластичные пресс-формы горячего отверждения. В их состав входит сырая резина, которая в процессе изготовления пресс-формы вулканизируется.

Мастср-модсль изготавливают из металла механической обработкой с последующим хромированием и вместе с питателем. Операцию вулканизации проводят на вулканизационном прессе при давлении 5 кН и температуре 150-160°С в течение 30-45 мин. Используют сырую резину марки СКИ-3 и СКН-40М. Материал в виде крошки помещают в вулканизационное приспособление, внутри которого находится мастер-модель. Сверху приспособление накрывается пуансоном и помещается в вулканизатор. Полученную эластичную пресс-форму с помощью инжектора заполняют легкоплавкой массой. Применяют отечественные массы, состоящие из шеллачного воска с парафином (в отношениях 20: 80, 40: 60, 60: 40, 80: 20) или сополимера-этилена с парафином в отношениях 5: 95, 10: 90, 20: 80, 30: 70). Оптимальным соотношением является смесь, состоящая из 65% парафина, 20% шеллачного воска и 15% сополимера этилена. Изготовление моделей и модельных блоков ведут аналогично ЛПВМ с помощью инжектора и проволочного паяльника. Очищенную и отделанную модель прикрепляют к середине модели стояка, соединяя подплавленный питатель с литниковой системой с помощью нагретого конца паяльника. Затем тем же паяльником заравнивают все наплывы и неровности полученного соединения.

При литье ювелирных изделий формы изготавливают из единых огнеупорных смесей, содержащих электродинас или кристобалит (последний в импортных смесях), противопригарные добавки и гипс. Оболочка, как в ЛПВМ отсутствует. Отечественная огнеупорная масса «Ювелирная - 2» состоит из 80-88% динасового порошка, 12-20% гипса и до 5 мл орто- фосфорной кислоты, которая добавляется для увеличений времени «схватывания» формовочной массы и ее жидкотекуччести. Водно-массовое отношение применяется 0,32-0,42/1, т.е. на 0,32-0,42 л воды дается 1 кг сухой смеси. При использовании импортных смесей применяют смеси Са- ти икает, Суперкаст, К-90 и Инверстрайт. В этих смесях динас заменен на кристобалит и добавлены противопригарные добавки. Все ингредиенты - высокой чистоты и постоянного химического состава. Импортные смеси состоят из 70-75% /?- кристобалита, /?- кварца, 20-25% а-гипса CaS0 4 и 5% Н 2 0. Размер частиц

Изготовление литейной формы начинают с приготовления огнеупорной суспензии. Для этого порошок огнеупорной массы (1 кг) высыпают в 0,3 - 0,4 л воды и миксером перемешивают. Затем полученную массу устанавливают в окно вибровакуумной установки и продолжают перемешивание в течение 3 - 4 мин. В это время из смеси удаляются пузырьки воздуха. Далее этой смссыо заливают опоку с модельным блоком, который установлен в вибровакуумной установке на специальной резиновой подставке, и продолжают вибровакуумирование в течение 8-9 мин при остаточном давлении в установке 1400 Па.

Время затвердевания формовочной массы зависит от размеров опоки: в опоке диаметром 75 мм на высоту 140 мм формовочная масса затвердевает в течение 40 - 60 мин. В опоках больших размеров время затвердевания увеличивается до 3-х часов. Через 3 - 4 часа модельный состав выплавляют в паровой бане или печах на воздухе при температуре 150°С. При дальнейшем прокаливании выгорает остающийся в форме модельный сплав. Эту операцию проводят в прокалочных печах по режиму, указанному в табл. 7.

Таким образом, общее время прокалки должно составить примерно 10,5 часов.

Если форма заливается сплавами на основе меди (латунь, бронза, нейзильбер, мельхиор), то ее охлаждение после прокалки и заливки металлом ведут при температуре 600°С.

Таблица 7

Продолжительность прокаливания модельного состава

Заливку ЮИ производят принудительно на центробежных установках или машинах вакуумного всасывания. Применяются отечественные установки П51, Д161 или импортные- Модулар 80вак, Пластикат 600/150, S10/GA1000 и др.

На этих машинах заливку ведут при остаточном давлении (0,4- 0,6)-10 Па. Извлечение залитого блока из формы производится методом растворения модельной массы в воде с последующей гидроочисткой блока ЮИ в гидроочистительной установке П24. При этом процесс очистки об- легчается.

Все остальные операции при изготовлении ЮИ, начиная с отделения отливок от литниковой системы до отделки и контроля изделий, проводят согласно ЛПВМ.

Ювелирные изделия отливают из золотых, платиновых и серебряных сплавов. Сплавы, пригодные для изделий, называют литейными. К ним предъявляются особые требования -- они должны обладать хорошими литейными свойствами, быть минимально насыщенными газами, что обусловливает их беспористость, и пластичными. К разряду литейных можно отнести большинство золотых сплавов 750-й пробы, золотые сплавы 583-й пробы с содержанием никеля и цинка, с серебряномедной лигатурой; платиновые сплавы 950-й пробы и серебряные сплавы 916 и 875-й проб.

Получение ювелирных изделий литьем по выплавляемым моделям -- самый прогрессивный метод, получивший распространение в ювелирной промышленности недавно. Он дал возможность повысить производительность труда, сократить потери драгоценных металлов, а также использовать на изготовлении сложных ювелирных изделий ювелиров средней квалификации, а изделий средней сложности -- малоквалифицированных ювелиров. Процесс собственно литья изделий и предшествующие ему процессы происходят в специально оборудованных цехах ювелирных предприятий соответственно литейном и формовочном.

Современным оборудованием литья по выплавляемым моделям является комплекс, состоящий из нескольких блоков (установок). В такой комплекс входят: вулканизационный пресс, инжекционная установка, компрессор, установка для вибровакуумирования, плавильно-заливочная установка. Плавильно-заливочные установки бывают двух типов с центробежной принудительной заливкой жидкого металла в форму и вакуумного всасывания.

Наиболее распространена установка центробежного литья.

Сущность процесса заключается в изготовлении отливок заливкой расплавленного металла в тонкостенные, неразъемные, разовые литейные формы, изготовленные из специальной огнеупорной смеси по разовым моделям. Разовые выплавляемые модели изготовляют в пресс-формах из модельных составов. Перед заливкой модель удаляется из формы выплавлением, выжиганием и т.д. Для устранения остатков модельного состава и упрочнения форма нагревается и прокаливается. Заливка осуществляется в разогретые формы для улучшения наполняемости.

Основные технологические операции изготовления форм и отливок.

Ш Приготовление модельного состава.

Ш Изготовление моделей отливки и элементов литниковой системы или секции моделей.

Ш Сборка моделей или секций моделей в блоки.

Ш Изготовление литейной формы.

Ш Подготовка литейных форм к заливке и заливка металла в горячую форму.

Ш Затвердевание и охлаждение отливки в форме.

Ш Снятие формы с отливки.

Образец для прессформы изготовляют из недрагоценных металлов (мельхиора, латуни, бронзы) с последующим никелированием или родированием. Иначе поверхность металла будет пригорать к пресс-форме. Литье в форме неизбежно дает литейную усадку, поэтому образец изготовляют с поправкой на усадку, т. е. толщину металла делают во всех пропорциях «полнее» истинных размеров на 5-6%.

Изготовление резиновых пресс-форм . В качестве сырья для резиновых форм используют сырые резиновые смеси. Подготовка резиновой смеси заключается в распрессовывании в вулканизационном прессе при температуре не выше 100° С в течение 1--1,5 мин. Для этого кусок сырой резиновой смеси помещают между двумя стальными полированными плитами, смазанными кремнийорганической жидкостью во избежание прилипания смеси к металлу. Между плит устанавливают ограничители, позволяющие отрегулировать необходимый зазор. Выдержав 1--1,5 мин под давлением верхней плиты, смесь охлаждают под струей воды и отделяют от плит. Распрессовывать сырую резиновую смесь лучше непосредственно перед изготовлением пресс-форм. Для того чтобы фиксировать резиновые пластины относительно друг друга при сборке в пакет (несколько слоев резины), изготовляют резиновые замки -- ребристые с одной стороны пластины. Для этого распрессованную сырую резину вырезают по размерам пресс-форм и очищают ватным тампоном, смоченным в бензине. Пресс-форму протирают кремнийорганической жидкостью. Собранный пакет помещают в вулканизационный пресс, прогревают 5 мин; затем в течение 40 мин вулканизируют под давлением при температуре 140"С. По окончании вулканизации пакет охлаждают под струей воды и из пресс-формы извлекают резиновую пластину.

Для изготовления разъемных пресс-форм из распрессованной резины вырезают пластины по форме и размерам металлической рамы. Пластины очищают бензином и укладывают в пачки. Количество пластин в пачке зависит от толщины модели. На нижнюю пачку кладут резиновые замки, обратная сторона которых зачищена напильником и смочена бензином. Между замками укладывают и модель (оригинал). Ее располагают таким образом, чтобы замки обеспечивали фиксацию одной половины формы относительно другой, но не мешали извлечению восковых моделей. Поверхности верхней и нижней резиновых пачек, обращенные к модели, натирают тальковой пудрой, а по краям будущего разъема смазывают силиконовым маслом. После наложения верхней пачки на нижнюю сверху помещают дополнительную плиту, на которую будет оказывать давление плита пресса. Собранный пакет помещают в металлическую раму, вставляют в вулканизационный пресс и прижимают верхней плитой пресса. После того как температура верхней плиты пресса достигает 140-- --150° С, ее опускают до предела, и под ее давлением проводится вулканизация в течение 30--45 мин. По истечении этого срока обогрев выключают, и раму с пресс-формой извлекают и охлаждают. Излишки резины обрезают и пресс-форму разъединяют по месту разъема и извлекают модель. На рабочей поверхности пресс-формы не должно быть неровностей и повреждений.

Для изготовления разрезных пресс-форм так же, как и для изготовления разъемных, пластины распрессованной сырой резины вырезают по форме металлической рамы, смачивают бензином и укладывают в пачки. Толщина пачек, как и для разъемных пресс-форм, зависит от высоты модели.

Модель ювелирного изделия укладывают между двумя пачками сырой резины, а полости изделия плотно заполняют кусочками сырой резины. Собранный таким образом пакет вкладывают в металлическую раму и помещают в вулканизационный пресс. Далее процесс прессования и вулканизации протекает аналогично описанному. После извлечения пресс-формы из рамы ее разрезают на две половинки, аккуратно подрезая линию разъема скальпелем. Линию разреза выбирают неровной (бугристой) для лучшей фиксации половинок пресс-форм. Для извлечения из них сложной восковой модели делают дополнительные прорези. Качество изготовления пресс-формы определяют по опытному отливу восковой модели.

Изготовление восковых моделей . Материалом для выплавляемых моделей служит специальный восковой модельный состав, который загружают в плавильный котел. Крышку котла закрывают и прижимают гайками. После чего включается обогрев котла, устанавливается температура (60--70°С) для модельного состава и регулируется давление сжатого воздуха в зависимости от величины и формы восковой модели. На рабочую часть пресс-формы наносят слой тальковой пудры или распыленной силиконовой жидкости. Затем пресс-форму устанавливают в специальное приспособление. Нагретый до определенной температуры модельный состав путем надавливания на сопло подается из котла в пресс-форму. Для моделей со сложной конфигурацией и крупных плоских моделей состав подается сильным или неоднократным нажатием.

Половинки резиновых пресс-форм должны быть прижаты друг к другу плотно, но не очень сильно и не очень слабо. Чрезмерное сжатие половинок пресс-формы препятствует выходу из нее воздуха и ведет к незаполнению модели, а слабое сжатие ведет к переполнению пресс-формы. Заполненную модельным составом пресс-форму выдерживают 1--2 мин до ее охлаждения, после чего из разъединенной пресс-формы осторожно извлекают восковую модель.

Для сборки моделей в блоки используют литники -- восковые стояки с металлическим стержнем внутри. Их делают из отходов модельного состава от выплавки моделей. Восковые отходы расплавляют на песчаной или масляной бане и заливают в специальную форму, в которую заранее вложен взвешенный металлический стержень диаметром 1,5 мм. После охлаждения и извлечения из формы литник подвергается тщательному осмотру, зачистке (специальным шабером) швов, облоя и других дефектов.

Для сборки моделей в блок восковой стояк укрепляют в специальном приспособлении. Сплавляя соединительные части моделей и стояка тонким лезвием электропаяльника, припаивают модели к стояку. В результате образуется блок -- «куст». Каждый блок может насчитывать до 60 моделей. Блок устанавливается на резиновую подставку (масса подставки, впрочем, как и других деталей, фиксируется), а затем промывается в 5%-ном растворе сульфанола или в моющих средствах для синтетических изделий. Сушат блоки потоком воздуха, используя для этой цели вентилятор, до полного исчезновения влаги с поверхности моделей.

Изготовление литейных форм . В резиновый цилиндр наливают дистиллированную воду и устанавливают на вибростоле вакуумной установки. При включенном вибраторе постепенно, при непрерывном перемешивании, в цилиндр засыпают формовочную массу из расчета 2,5 ч. на 1 ч. воды. Формовочная масса перемешивается с водой 1,5--3 мин, после чего цилиндр накрывают крышкой и включают вакуумный насос для отсоса из цилиндра воздуха. Вакуум доводится до 0,8--0,9 ат давления и смесь вакуумируется в течение 5--7 мин. Затем цилиндр с вакуумированной массой снимают с вибростола, а на вибростол, при умеренном вибрировании, помещают опоку с модельным блоком (опока устанавливается на резиновой подставке). Осторожно, чтобы не повредить блока моделей, формовочную массу заливают в опоку, закрывают крышкой и снова включают отсос воздуха. При вакууме 0,8-- --0,9 ат, как только смесь начнет разбрызгиваться, насос выключают. Вибрация продолжается 1--2,5 мин. Через 2 ч резиновую подставку снимают и сушат на воздухе не менее 6 ч.

Выплавление восковых моделей . Для выплавления восковых моделей из форм пользуются сушильным шкафом, оснащенным термометром и поддоном для сбора вытопленной восковой массы. Литейную форму устанавливают в камеру сушильного шкафа на решетку вниз литниковой чашей и выдерживают в ней в течение 6 ч при температуре 150°С, после чего подвергают прокаливанию.

Прокаливание опоки с литейной формой . Опоку с литейной формой устанавливают в нагретую до 100°С электрическую печь на специальную решетку вертикально, литником вниз. Нагрев проводят ступенчато по заданной программе до 700°С с периодическими выдержками после 200 и 400°С. После этого печь выключают и опока охлаждается вместе с печью до определенной температуры, при которой опоку переносят в электроплавильную машину для центробежного литья. Температура опоки рассчитывается в зависимости от литейного сплава по формуле t° нагрева опоки.

Заливка металла в формы производится в специальной установке для центробежного литья. Для литья ювелирных изделий используют установки мощностью порядка 13 кВт, емкостью тигля 1,5 кг (для золота). Интервал регулирования температуры 700...1200 °С и частота вращения плавильного узла 220 об/мин. Для заливки металла нагревают тигель установки до 700 °С и засыпают на дно тигля обезвоженную борную кислоту в качестве флюса из расчета 1,5...2,0% от массы шихты. Затем нагревают тигель до температуры плавления сплава и загружают частями металл по массе отливки. Расплавленный металл раскисляют цинком для золота и фосфористой медью для серебра из расчета 0,1...0,2% от массы шихты, перемешивая расплав, избыток флюса с поверхности удаляют. Литейную форму из печи переносят и устанавливают в заливочном узле. Машину включают на установленное время вращения 2...3 мин и производят заливку. Снятую с заливочного узла форму охлаждают на воздухе до 60...70 °С. Отделяют блок от формовочной массы легкими ударами молотка по металлической опоке и стержню блока. Затем блок очищают жесткой щеткой. Окончательно очищают отливки от формовочной смеси в 20...40%-ном растворе плавиковой кислоты. После травления отливки промывают в проточной воде и при необходимости осветляют в отбелах: золото в 10 %-ном азотном, серебро - 10 %-ном серном. После промывки и сушки блок готов к отделению отливок от литниковой системы.

Отделенные отливки даже в том случае, когда сделаны но модели целого изделия, еще не являются готовыми. Они поступают в монтировку для обработки поверхности, подгонки размеров колец, сборки замковых узлов в серьгах и брошах, припайки ушек кулонов и т. д. и только после окончательной монтировки готовы к закреплению камней и полировке.