Milling-master.ru

В помощь хозяину
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Литейное производство бронзы

Литье бронзы

Литье бронзы используется издревле. На протяжении многих столетий сплавы из меди (бронза, латунь) использовались для изготовления орудий труда, охоты и украшений.

Совершенствование литейной технологии привели на современном этапе к возникновению множества методов литья металлов, в особенности цветных. Технологические возможности литья бронзы позволяют получать не просто предметы, а произведения искусства, которые с давних времен считались верхом совершенства.

Разработанные технологии позволяют производить плавку медных сплавов не только в условиях промышленного производства, но и в домашних условиях, в небольших мастерских.

Основные этапы

Чтобы получить качественные литые изделия требуется строгое соблюдение технологической последовательности. Процесс литья выглядит следующим образом:

  1. Изготовление модели или копии по эскизу, чертежу. Материалы для модели –легко плавящиеся при невысоких температурах: стеарин, парафин, воск и прочие. Способность полного заполнения объема внутреннего пространства в форме сделало эти материалы широко используемыми.
  2. Примыкание к модели литниковой системы производится приклеиванием, спаиванием или механическим креплением. Таким образом, формируют питатели, каналы, выпоры и другие элементы.
  3. Изготовление литьевой формы производится из огнеупорной смеси. В основной состав смесей водит глина шамотная или глиноземная и кварцевый песок.
  4. Освобождение формы от модельного состава производится путем нагревания паром или погружением в нагретую воду.
  5. Обыкновенно литье бронзы производится свободной заливкой с использованием центробежных машин, избыточного или недостаточного давления (вакуума).
  6. Охлаждение производится на воздухе или с использованием термостата.
  7. После остывания, модельная форма разрушается. Производится обрубка литниковой системы. Заготовка отправляется на чистку с помощью промывки или химическими составами.

Литейные модели

Художественное литье бронзы и латуни предусматривает получение максимально гладкой поверхности, поэтому для воссоздания модели используются достаточно твердые материалы:

Для получения максимально гладкой поверхности, она подвергается устранению пористости шпатлеванием, грунтованием и покрытием лаком.
Литейные модели изготавливаются разъемными; неразъемными — подходят для отливки изделий простой формы; специальными для деталей имеющих достаточно сложную конфигурацию.

Литейные формы

Литейные формы бывают двух типов: одноразовыми и многоразовыми. Все зависит от материала из которого они изготовлены. Если для изготовления используется глинисто-песчаная смесь, то для сохранения ее формы требуются металлические опоки, предотвращающие разрушение смеси.

Многоразовые формы изготавливаются из сталей с горизонтальной или вертикальной линией разъема. Для повышения литейных способностей медного сплава используются смазки, которые предотвращают появление спаев, пригаров и прочих дефектов.

Температуры плавления

Температура плавления бронзы напрямую зависит от наполняемости химическими элементами сплава. Ведь в качестве легирующих компонентов могут выступать тугоплавкие элементы. Так, максимальная температура для разлива бронзы составляет 1350 °С.

Маркировка легирующих элементов, добавляемых в сплавы меди:

  • алюминий (А);
  • бериллий (Б);
  • железо (Ж);
  • кремний (К);
  • марганец (Мц);
  • никель (Н);
  • свинец (С);
  • селен (О);
  • титан (Т);
  • цинк (Ц).

Для деления бронзовых сплавов пользуются двумя определениями – это оловянистые и безоловянистые бронзы. Температура плавления пригодного для литья, в зависимости от ее химического состава приведена в таблице.

Добыча сырья и технологии изготовления бронзы

Бронзовый век охватывает примерно III и II тысячелетие до н.э. Именно в это время был разработан и реализован полный металлургический цикл: добыча, подготовка, выжиг угля, выплавка и рафинирование. С тех пор изменилось оборудование, стали использовать другой способ разработки руды, однако основные этапы технологии совершенно не изменились.

В этой статье мы рассмотрим технологию получения, плавки (выплавки) бронзы, особенности и способы производства литья из нее в России.

Сырье для изготовления бронзы

Отливают сплав из меди, а также олова, алюминия, бериллия, свинца и так далее. В древности для этого использовалась самородная медь, однако позднее интерес сместился к рудам, богатым этим и другими металлами.

Сегодня, кроме самородной меди, промышленное значение имеет халькопирит – медный колчедан, борнит, халькозин. Можно использовать малахит, азурит или куприт. Перспективным считается рудник, в котором содержание металла достигается 0,3–1%. Добывают руду в основном открытым методом.

Извлекают медь 3 основными способами: пирометаллургическим, гидрометаллургическим и электролитическим.

  • Пирометаллургический – наиболее распространенный, включает несколько операций. Вначале медная руда обогащается методом флотации или окислительным обжигом. Первый способ основывается на разной степени смачиваемости пустой породы и меди. В итоге обогащения получают концентрат с содержанием металла в 10–35%. Окислительный обжиг больше подходит для сернистых руд: минерал нагревают дважды до температуры в 700–800 С, чтобы отжечь серу. Полученный после обогащения медный штейн продувают в конвертерах и получают черновую медь с содержанием металла до 91%. Затем металл рафинируют огневой очисткой или электролитической и получают чистую медь – 99,9%.
  • Гидрометаллургический метод сводится к выщелачиванию меди серной кислотой с получением раствора меди и других металлов. Этот метод применяют при разработке обедненной руды.

Олово – второй наиболее популярный компонент бронзы. Получают из касситерита, станина или нигерита. Руду обогащают механическими методами, промывают, чтобы получить рудный шлих, затем подвергают восстановительной плавке и рафинированию – термическому или электролитическому. Остальные металлы – алюминий, бериллий, свинец, также получают соответствующими методами.

О том, как производят бронзу на протяжении веков, расскажет данное видео:

Расчет шихты

Поскольку состав разного рода бронз очень разнообразен, то и для ее получения применяют самые разные сочетания шихтового материала. Комбинации могут быть следующие:

  • только свежие металлы, что встречается достаточно редко;
  • металл и вторичные сплавы с лигатурой;
  • из оборотных сплавов;
  • только из вторичных сплавов.

При определении состава шихты учитывают тип печи, чистоту компонентов, степень угара ингредиентов сплава, и так далее.

Самый распространенный состав шихты включает:

  • 50–60% свежего металла;
  • 20–35% оборотных сплавов;
  • 10–12% лома, если шихта подбирается из вторичных сплавов.

Далее рассмотрены технологии изготовления и литья бронзы.

Технологии производства

В качестве шихты для получения бронзы используются либо чистые металлы, либо готовые сплавы в чушках. Первый вариант встречается реже, чаще применяется для дорогих деформируемых бронз. Второй же охотно применяется для получения литьевых сплавов.

Плавка на основе чушек

Плавка по такой технологии включает 4 этапа: загрузка, расплавление, перегрев, рафинирующе-дегазирующая обработка.

Важным условием плавки вне зависимости от того, какой тип печи используется, является минимальный срок процедуры. Чем меньше время плавки, тем меньше риск насыщения сплава газами и ниже угар цветного металла.

  1. Загрузка – для этого используют графито-шамотные или графито-карборудные тигли. Перед использованием их просушивают и прокаливают.
  2. Расплавление начинают с плавки меди, которую загружают по частям или полностью. Медь плавят как можно быстрее под слоем древесного угля. Добавляют фосфористую медь. Добавка фосфора обеспечивает получение жидких фосфатов, которые удалять из сплава значительно легче. После этого в тигли вводят олово и другие компоненты сплава, если они предусмотрены по рецептуре.
  3. Перегрев – расплав нагревается до 1150–1200 С. Оловянную бронзу выплавляют с покровом древесного угля или угля с солями. Если исходное сырье загрязнено кремнием, магнием, алюминием используют жидкие солевые флюсы.
  4. Дегазация – очистка от газовых примесей в основном от водорода. Для этого применяют продувку расплава осушенным аргоном или азотом. Время процедуры составляет от 3 до 10 минут в зависимости от величины печи.

Как правило, в процесс изготовления включается этап модифицирования с целью улучшения механических свойств бронзы. Методы определяются составом продукта и его назначением.

Получение отливок

Литниковые системы

Медные сплавы создают довольно высокое металлостатическое давление, поэтому отливка из бронзы включает ряд особенностей. Привычные песчаные формы для медных сплавов не годятся, поэтому используют формовочные смеси с повышенным содержанием глины.

Заливка формы осуществляется при температуре в 1100–1200 С. При этом может появиться металлизированный пригар, который сложно удалить. Риск тем выше, чем больше содержание фосфора в бронзе и чем выше температура отливки. Отказаться от добавки фосфора нельзя: вещество повышает жидкотекучесть сплава, что, в свою очередь, обеспечивает плотность отливки и малую усадку. Так что проблему решают добавлением к формовочной смеси углеродсодержащих компонентов – сланцевых смол, например.

Для отливки применяют специальное оборудование – литниковые системы. Выбор температуры процесса зависит от конструкции системы, также как и от массы и конфигурации отливки.

Чтобы обеспечить высокую плотность отливок применяют метод направленного затвердевания при помощи холодильников. Скоростное охлаждение уменьшает пористую зону и увеличивает толщину литейной корки.

О плавке бронзы из латуни поведает данное видео:

Литье в металлические формы

Этот метод чаще используется для получения отливок из оловянной бронзы. Основное отличие – применение металлических форм для литья – кокиль. Это обуславливает более высокую скорость затвердевания, соответственно, высокую плотность отливки.

Кокиль отливают из чугуна, стержни изготавливают из стали. Сложные полости выполняют при помощи оболочковых песчаных стержней. Перед заливкой форму смазывают смесью машинного масла с 6% графита.

Читать еще:  Технология вибропрессования тротуарной плитки

Заливку осуществляют в формы, предварительно нагретые до 150–250 С. Отливки извлекают из формы как только последние приобрели достаточную механическую прочность, таким образом уменьшается усадочное напряжение.

Центробежное литье

Таким образом получают до 37% всех заготовок в станкостроении. Способ одинаково годится и для крупных, и для мелких деталей.

Используют для этого горизонтальные центробежные машины, в которых стальная изложница размещается на нескольких роликовых опорах. Отливка производится в изложницу, снаружи последняя охлаждается водой.

Мелкие детали отливают на машинах консольного типа.

Необходимое оборудование

Как и на большинстве предприятий цветной металлургии используемое для получения бронзы оборудование зависит от множества факторов: применяемого сырья, особенностей плавки, состава готовой бронзы, финансовых возможностей предприятий и так далее. Плавка до сих пор является процессом очень тонким и многовероятным и на двух одинаковых заводах может использоваться совершенно разная технология.

Для плавки подбирают такое устройство и мощность печи, которые обеспечили бы максимально быстрое расплавление меди и других компонентов. Для этого подходит несколько вариантов.

  • Электрические печи – дуговые и индукционные. Последние могут быть со стальным сердечником и без него. В последнее время стали чаще использовать индукционные тигельные печи. В этом случае и устройство подготовить для новой плавки проще, и угар в таких печах не превышает 0,5– 1%.
  • Электродуговые печи с косвенным нагревом – дуга формируется между горизонтальными графитовыми электродами. Во время расплавления печь покачивается все с большим углом наклона при повышении температуры. Таким образом удается избежать локального перегрева расплава.

Для отливки медного сплава используют разного рода литниковые системы. Конструкция их определяется составом сплава, размерами и конфигурацией отливки и так далее.

  • Самое распространенное устройство относится к расширяющимся системам с сифонным – нижним, и верхним боковым подводом. Эта конструкция универсальна и позволяет получить детали и простой, и сложной конфигурации.
  • Для получения простых по конфигурации заготовок используют дождевые или верхние литниковые системы.
  • Если получают отливки из сплавов, не формирующих оксидных пленок высокой прочности, то используют аппараты без сложных шлакоуловителей. В противном случае такое устройство необходимо.
  • Если нужно получить малые по размерам заготовки, то можно использовать системы с нижним подводом.

Далее рассмотрены производители бронзы в России.

Известные производители

Бронза – востребованный материал, имеющий немалое значение для народного хозяйства. Выпускают его весьма известные предприятия.

  • Кольчугинский завод ОЦМ предлагает 20 тыс. типоразмеров разного вида металлопроката из более чем 70 марок сплавов. Существенную часть ассортимента составляют самые разные бронзы. На сегодня завод обеспечивает 30% всего проката цветных металлов в РФ.
  • Каменск-Уральский завод ОЦМ – выпускает продукцию на базе 140 различных сплавов, в том числе из циркониевой и хромовой бронзы – жаропрочных сплавов.
  • Кировский завод ОЦМ – работает с 1956 года. Это одно из самых крупных предприятий по производству меди и медных сплавов самого разного состава.
  • ОАО «Ревдинский завод по обработке цветных металлов» специализируется на выпуске труб и прутков из меди и медных сплавов – латуни, бронзы, мельхиора. Завод прошел сертификацию на соответствие международному стандарту ИСО 9002:1994.

Мировое производство меди и медных сплавов определяется в большинстве своем ресурсами металлов. Лидерами в получении рафинированной меди являются США, Чили и Япония. США является и самым крупным потребителем меди и медных сплавов.

Производство бронзы – металлургический процесс, разработанный в самой глубокой древности и используемый до сих пор. По сути, именно создание бронзы и послужило образцом для разработки всех остальных пирометаллургических процессов по получению сплавов.

Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях рассмотрено в этом видеоролике:

Литье бронзы и латуни: особенности технологии и этапы процесса

Художественное литье из бронзы представляет собой настоящее искусство, которое зародилось задолго до наступления нашей эры. Не кануло оно в небытие и в наши дни.

Считается, что первая технология литья из бронзы простейших украшений и разнообразных предметов появилась около 12 тысяч лет тому назад. Уже в те далекие годы наши предки умели создавать бронзовые изделия, многие из которых были по-настоящему великолепными. С каждым веком методики литья из бронзы улучшались.

На сегодняшний день технологии такого процесса разработаны до совершенства. Причем роскошные изделия из бронзы в наши дни можно получить и на заводах, и в домашних условиях.

Бронзовые литые конструкции современности вызывают у человека с художественным вкусом ассоциации с аристократическими интерьерами средних веков, барочным шиком, искусством античных времен. Бронза, а также еще один сплав меди – латунь, являются идеальными материалами для создания интерьерных и монументальных шедевров, которые могут украсить любой дом.

Отметим, что максимальную популярность бронзовое и латунное литье обрело в эпоху классицизма и европейского барокко.

Именно мастера тех столетий научились создавать изысканные и роскошные композиции, используя латунь и бронзу.

Мы и сейчас можем любоваться ими, осматривая вживую или на видео Санкт-Петербургский Екатерининский дворец, залы и сады французского Версаля, другие шедевры прошедших веков.

Сейчас латунь и бронза активно используются для изготовления:

  • элементов интерьера;
  • ворот и заборов;
  • скульптур и сувениров;
  • барельефов и бра;
  • решеток и лестничных ограждений.

Многие из этих и другие изделия легко производятся в домашних условиях, некоторые можно изготавливать исключительно в заводских.

Сначала создается эскиз бронзовой конструкции при помощи подготовленных художников и дизайнеров. На его основании разрабатывается рабочий чертеж, по которому изготавливают отливочную модель, которая требуется для формирования в литейной форме отпечатка (контуров) будущего изделия.

Модели для художественного литья выполняются из слоновой кости или дерева (сосна, ольха, бук, липа), реже из пластика или гипса. На их поверхность обязательно наносят шпаклевку, грунтовку и несколько слоев специального лака, чтобы она была ровной и максимально гладкой.

Конструктивно же модели бывают следующих типов:

  • Разъемные – сборные конструкции из отдельных элементов, которые можно разъединить после извлечения из формы по плоскости либо по сложной поверхности.
  • Неразъемные – монолитные изделия, чаще всего используются в домашних условиях (при ручном литье).
  • Специальные – скелетные либо формовочные шаблоны. Их применяют, когда из бронзы изготавливаются сложные конструкции.

После получения нужной модели приступают к производству литейной формы. Это долгий и трудоемкий процесс, выполняемый при помощи особых формовочных композиций (глина плюс кварцевый песок), приспособлений и специального инвентаря.

Литейные формы подразделяются на много- и одноразовые. Их наполняют расплавленной бронзой (смотрите видео), которая при остывании образует отливку, идентичную форме созданной модели.

Формовочная композиция при уплотнении удерживается двумя опоками – полуформами, составляющими одну литейную форму. В эти опоки обычно заливают подобранные комбинации различных неорганических и органических веществ.

В домашних условиях рекомендуется применять небольшие опоки (по геометрическим параметрам и весу). А вот на крупных предприятиях, занимающихся художественным литьем, как правило, используют более «масштабные» полусферы.

После того, как будет осуществлена формовка, приступают к подготовке расплава, который требуется для заливки формы. Его получают в дуговой, тигельной либо пламенной печи (видео).

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.

Как только металл полностью расплавляется в печи, форму можно сразу же заполнять. Данная процедура длится буквально пару минут, но для операции отливки и результатов литья она имеет важнейшее значение.

Если процесс выполняется с нарушением технологии, в заливке могут образоваться шлаковые раковины, спаи, пригары, серьезные недоливы.

Заполнение форм в небольших мастерских и в бытовых условиях производится при помощи специальных «ложек» – ручных металлических ковшей.

После охлаждения отливки до заданной температуры (она может варьироваться) следует процедура выбивки. Выполняют ее молотком и клещами, просто-напросто разрушая форму (если применяется одноразовая форма). На литейных заводах чаще применяются многоразовые формы, разбивать которые не нужно.

За выбивкой производится процедура обрубки. Она также важна, так как на поверхности отливки появляются выпоры, всевозможные литники, заливы и прибыли. Все эти дефекты необходимо удалить, чтобы обеспечить высокое качество готового бронзового изделия.

К поверхности отливок при их обработке нередко пригорают остатки формовочной композиции. Их удаляют посредством грубых щеток из металла. Если же нужно очистить очень тонкое и изысканное изделие, обычно используют проволочные механические щетки.

Для улучшения качества полученных предметов из бронзы, кроме того, применяют чеканку. На отливке почти нереально получить изображение безупречного качества – рисунок нередко трудно назвать четким и идеальным.

Читать еще:  Технология изготовления тротуарной плитки методом вибролитья

Справиться с этой проблемой как раз позволяет доводочная операция чеканки. Она может занимать немало времени – чем более ажурное и тонкое изделие отливалось, тем дольше она будет выполняться. Также готовые изделия при необходимости покрывают патиной, серебром, позолотой, никелем.

Если отливалось составная бронзовая конструкция, ее элементы соединяют. Причем сборка изделия производится таким образом, чтобы гнезда на одних составляющих частях совпадали с замками на других (мастер обязательно маркирует их).

Несколько слов скажем и о том, что собой представляет центробежное литье, с помощью которого получают разные по назначению бронзовые детали с высоким уровнем износостойкости (червячные колеса, шестеренки, обечайки, втулки, фланцы, кольца, вкладыши и так далее).

Под таким процессом понимают производство отливок в формах из металла под действием центробежных сил. Они отбрасывают заливаемый металлический расплав к стенкам формы, в результате чего и получается требуемая отливка (после затвердевания горячей композиции).

Центробежное литье осуществляется на специальном машинном оборудовании – вертикальном либо горизонтальном, в зависимости от того, как располагается ось вращения литейной формы.

Особых конструктивных различий между такими агрегатами нет.

Они состоят из тигеля для плавления бронзы, желоба, по которому подается расплав, корпуса, изложницы, электродвигателя, шкивов и валов, а также клиноременной передачи.

Центробежное литье имеет множество достоинств, которые не могут обеспечить другие литейные технологии.

Литьё художественное из бронзы и латуни

Улица Кусковская, дом 20А. Москва, Россия, 111141

Телефоны

+7 495 740-51-70 +7 929 680-27-76

Время работы

Пн — Пт: с 10 00 — 20 00 Сб: с 12 00 — 20 00

Художественное литье

Художественное литье на заказ — это услуга компании, где с помощью отработанного алгоритма действий, от 3D-моделирования, создания мастер-модели с помощью 3D-печати до снятия с них силиконовых форм и отливки из нужного материала, Вы получаете уникальные и красивые изделия.

Уникальное производство

Ни для кого не секрет, что художественное литье всегда было уникальным в своем роде направлением, в котором создаются настоящие произведения искусства.

Sprint 3D дополнили литейное производство используя 3D-моделирование и 3D-печать для изготовление моделей под снятие форм. На начальном этапе мы используем различные виды пластика, полимеров, а также воска.

Перед производством мы сохраняем 3D-модель на электронном носителе. В любой момент она готова к внесению изменений, дополнений и быстрому переносу в физическую форму.

Сотрудники отдела литейного мастерства, где работают настоящие профессионалы своего дела, снимают силиконовые формы и отливают партии (от 1 штуки). Работы ведутся на современном высококлассном оборудовании, что позволяет выполнять сложнейшую работу точно и в срок.

Литье из бронзы в художественном стиле — это произведение искусства. Компания «ОгранСтрой» предлагает изготовить на заказ скульптуры, элементы декора, таблички, памятники и другие изделия из бронзы.

Бронза — уникальный материал, из которого можно изготовить любую художественную композицию.

В настоящее время художественное литье из бронзы является одним из трендовых модных веяний в области архитектуры и строительства. Такие декоративные элементы способны стать достойным украшением вашего дома и прилегающей территории.

В штате компании «ОгранСтрой» состоят профессиональные дизайнеры, скульпторы и литейщики, которые готовы воплотить в жизнь даже самые фантастические ваши пожелания.

Литье бронзы используется издревле. На протяжении многих столетий сплавы из меди (бронза, латунь) использовались для изготовления орудий труда, охоты и украшений.

Совершенствование литейной технологии привели на современном этапе к возникновению множества методов литья металлов, в особенности цветных. Технологические возможности литья бронзы позволяют получать не просто предметы, а произведения искусства, которые с давних времен считались верхом совершенства.

Разработанные технологии позволяют производить плавку медных сплавов не только в условиях промышленного производства, но и в домашних условиях, в небольших мастерских.

Основные этапы

Чтобы получить качественные литые изделия требуется строгое соблюдение технологической последовательности. Процесс литья выглядит следующим образом:

  1. Изготовление модели или копии по эскизу, чертежу. Материалы для модели –легко плавящиеся при невысоких температурах: стеарин, парафин, воск и прочие. Способность полного заполнения объема внутреннего пространства в форме сделало эти материалы широко используемыми.
  2. Примыкание к модели литниковой системы производится приклеиванием, спаиванием или механическим креплением. Таким образом, формируют питатели, каналы, выпоры и другие элементы.
  3. Изготовление литьевой формы производится из огнеупорной смеси. В основной состав смесей водит глина шамотная или глиноземная и кварцевый песок.
  4. Освобождение формы от модельного состава производится путем нагревания паром или погружением в нагретую воду.
  5. Обыкновенно литье бронзы производится свободной заливкой с использованием центробежных машин, избыточного или недостаточного давления (вакуума).
  6. Охлаждение производится на воздухе или с использованием термостата.
  7. После остывания, модельная форма разрушается. Производится обрубка литниковой системы. Заготовка отправляется на чистку с помощью промывки или химическими составами.

Читать также: Станки для загиба листового металла

Литейные модели

Художественное литье бронзы и латуни предусматривает получение максимально гладкой поверхности, поэтому для воссоздания модели используются достаточно твердые материалы:

Для получения максимально гладкой поверхности, она подвергается устранению пористости шпатлеванием, грунтованием и покрытием лаком.Литейные модели изготавливаются разъемными; неразъемными — подходят для отливки изделий простой формы; специальными для деталей имеющих достаточно сложную конфигурацию.

Литейные формы бывают двух типов: одноразовыми и многоразовыми. Все зависит от материала из которого они изготовлены. Если для изготовления используется глинисто-песчаная смесь, то для сохранения ее формы требуются металлические опоки, предотвращающие разрушение смеси.

Многоразовые формы изготавливаются из сталей с горизонтальной или вертикальной линией разъема. Для повышения литейных способностей медного сплава используются смазки, которые предотвращают появление спаев, пригаров и прочих дефектов.

Температуры плавления

Температура плавления бронзы напрямую зависит от наполняемости химическими элементами сплава. Ведь в качестве легирующих компонентов могут выступать тугоплавкие элементы. Так, максимальная температура для разлива бронзы составляет 1350 °С.

Маркировка легирующих элементов, добавляемых в сплавы меди:

Для деления бронзовых сплавов пользуются двумя определениями – это оловянистые и безоловянистые бронзы. Температура плавления пригодного для литья, в зависимости от ее химического состава приведена в таблице.

Описание основных этапов бронзового литья

Данные археологических раскопок, а также исторических хроник подтверждают, что бронзовое литье можно отнести к старинным способам обработки металла. Технологию, требующую виртуозного мастерства при точном соблюдении правил, ремесленники прошлого держали в секрете. Современное литье бронзы представляет собой прочный сплав древних литейных секретов с прогрессивными технологиями, что позволяет любоваться красотой авторских изделий.

Бронза в литейном деле

О технологии бронзового литья было известно не менее 12 тысячелетий тому назад, тогда из бронзы отливали не только простые орудия труда и предметы домашнего обихода, но и разнообразные украшения. На протяжении веков мастера литейного дела совершенствовали технологию, которая сегодня стала отработанным способом создания уникальных предметов различной направленности.

Произведения мастеров средних веков и античных времен, сохранившиеся до наших дней, удивляют совершенством бронзового литья. Современная изысканность бронзовых изделий ассоциируется с аристократизмом средневековья, украшая современный быт.

Совершенствование этапов работы с металлом позволяет использовать бронзу не только для изготовления скульптурных композиций и сувенирных наборов. Из металла отливают ограждения (ворота, заборы) и лестничные конструкции, предметы оформления интерьеров, барельефы и осветительные приборы.

Общие характеристики металла

Бронза не относится к однородным металлам, а представляет собой сплав на основе меди, усиленный легирующими добавками алюминия, бериллия, свинца, кремния, олова. На основе количества и типа дополнительных компонентов, кроме латуни, бронзовый сплав приобретает определенную расцветку, ряд химических и физических характеристик.

Бронзу относят к особо прочным и стойким сплавам, температура ее плавления составляет 900–1100 градусов. С учетом базовых показателей материала, его применяют на производстве, а также для получения художественного литья благодаря обилию полезных свойств:

  • высокой прочности, износостойкости;
  • исключительно низкому уровню коррозии;
  • простоте обработки, паростойкости;
  • способности проводить ток и тепло;
  • устойчивости к внешним повреждениям.

С точки зрения химического состава, бронза может быть двух вариантов – безоловянные и оловянные сплавы. Сочетание олова с медью наделяет конечный материал крепостью, но понижает температуру плавления и теплопроводность. В качестве примера бронзово-оловянного сплава можно назвать колокольную бронзу, но изделия из нее приобретают повышенную хрупкость.

Бронзы без олова

К материалам без содержания олова относят следующие виды:

  • особо стойкая свинцовая с широким спектром антифрикционных свойств, тугоплавкая;
  • бериллиевая – самая прочная и пластичная после закаливания;
  • кремниецинковая с высоким показателем текучести при расплавлении;
  • алюминиевая – стойкая к агрессии химических элементов, окружающей среды.

В составе многокомпонентного сплава без присутствия олова содержится 2,5 % легирующих элементов, значительно улучшающих набор полезных качеств бронзового металла. Наличие железных примесей способствует улучшению структуры и прочностных характеристик сплава. Для маркирования бронзы применяют сочетание букв «Бр», после которых следует первые буквы названия добавки (алюминий, бериллий, свинец и т.д.) и процент ее содержания в сплаве.

Читать еще:  Изготовление моделей для литейного производства

Температура плавления

Сведения о температурах плавления и литья отдельных видов бронзы приведены в таблице ниже:

По технологическим характеристикам бронзы бывают двух типов:

  • деформируемый вид, отлично выдерживающий механическую обработку, используют для штамповки, изготовления проволоки, производства листов;
  • литейную разновидность стойкую к высоким температурам, используют для отливки изделий больших габаритов с особо сложной конфигурацией.

Название «бронза» металл получил по аналогии с древнейшим морским портом Италии – Бриндизи. В четвертом тысячелетии до н. э. местные металлурги достигли совершенства в массовом производстве сплава меди и олова, а эпоху стали называть бронзовым веком.

Подготовка к работе

Металл популярен не только в различных отраслях современной промышленности (судостроение, авиация, ракетная техника и др.), но также для литья скульптурных композиций по причине долговечности и стойкости к механическим повреждениям. Высокохудожественные формы бронзовых изделий украшают театры и дворцы, залы торжественных мероприятий.

Несмотря на сложность технологии, художественное литье бронзы остается востребованной процедурой, которая реально станет прибыльным бизнесом по причине низкой насыщенности рынка. Сначала будущему мастеру понадобится стартовый капитал не менее 200 тысяч рублей, чтобы заняться приобретением оборудования, постижения секретов работы с материалом.

Необходимое оборудование

Для обустройства небольшой плавильной мастерской нужно приобрести:

  • простую плавильную печь;
  • чугунный либо стальной тигель;
  • специальный вид щипцов для извлечения тигля;
  • формы для отливки, вспомогательный крючок;
  • горн потребуется, если печь не муфельная;
  • запас древесного угля, если использовать горн для плавления.

Подбирая помещение для литейных работ, важно снабдить его эффективной вентиляцией, подготовить набор надежных средств, обеспечивающих противопожарную защиту. Для отлива мелких изделий можно воспользоваться небольшим помещением. Литье крупногабаритных конструкций лучше выполнять в цеху или гараже.

Общий план процесса выглядит следующим образом:

  • создание эскиза, а затем модели для отлива;
  • загрузка металлолома в тигель, плавление внутри печи;
  • заполнение отливочной формы жидким сплавом;
  • извлечение готового изделия, устранение дефектов.

Перед процессом самостоятельного литья бронзы необходимо запастись сырьем. Для этого подойдет небольшой запас бронзового лома – выпускаемые промышленностью слитки металла либо детали сантехнических приборов.

Этапы бронзового литья

Художественные изделия, отлитые из бронзы, удивляют изысканностью внешних очертаний, а время не вредит их поверхности. Благодаря формированию оксидной пленки, обволакивающей поверхность поделки, она превращается в антиквариат, что повышает цену бронзовых моделей. Теперь рассмотрим подробнее каждый этап домашнего литья с учетом важных нюансов производственного процесса.

С чего начинать

На подготовительной стадии идею для собственноручного творчества следует отобразить на бумаге – подготовить эскиз будущего шедевра. По чертежу будет создана модель изделия из выбранного материала – гипса, дерева, пластилина, воска или других пластичных материалов, для плавления которых достаточно невысоких температур. Заготовка создает отпечаток внутри литейной формы, обозначая контуры бронзовой статуэтки.

Занимаясь литьем, мастера выбирают определенный вид модели в зависимости от характеристик будущего изделия.

  1. Неразъемной конструкцией пользуются во время ручного литья. Модель такого вида, сохраняющую четкие очертания контура, удается извлекать из формы без разделения ее на части.
  2. Конструкция разъемной заготовки состоит из отдельных частей. Элементы каркаса, применяемого для создания сложных поверхностей, легко отделить друг от друга, чтобы изъять заготовку.
  3. Специальный тип модели, представляющий собой шаблон для формовки, выбирают для отлива конструкций со сложным рельефом. Такие формовочные модели чаще называют скелетными.

Чтобы получить максимально гладкую поверхность моделей, сконструированных из древесины, гипса или слоновой кости, их подвергают шпаклевке, грунтовке. На финишном этапе поверхность вскрывают модельным лаком (2 слоя). Когда работы над моделью полностью закончены, приступают к изготовлению формы для бронзового литья.

Скульпторы-миниатюристы советуют создавать мастер-модель из полимерного пластика вручную. Изготовление сложных моделей – более трудоемкий процесс с использованием литниковой системы, визуализирующей путь течения металла.

Конструирование литейной формы

Литье бронзы в домашних условиях начинают с изготовления формы. На этапе формовки выбирают один из видов форм – одноразовый или многоразовый. Затем емкости наполняют жидким металлом. Когда бронза остывает, она обретает контуры будущего домашнего шедевра. Форму можно изготовить из готовой формовочной смеси, имеющейся в продаже, пользуясь набором специальных приспособлений. Чаще основным материалом для формовки мастера выбирают глинисто-песчаную смесь. Глину соединяют с тщательно очищенным песком кварцевой разновидности.

С учетом литейной технологии, форме для литья отводится решающая роль, что требует строгого соблюдения правил формовки. Литейная конструкция, которая будет заполнена расплавленным металлом, должна быть прочной и сохранять свои пропорции. Задача реализуется при помощи опок, представляющих собой две металлические полуформы, удерживающие объем формовочной смеси во время ее уплотнения. После завершения формовочного процесса приступают к работе с металлом.

Этап формования

Когда отливочная форма правильно подготовлена (прокалена внутри печи), предстоит заняться подготовкой расплавляемой массы. Для этого нужно измельчить подготовленный бронзовый лом и загрузить его в предварительно вычищенный тигель.

Что делать дальше:

  • тигель с металлоломом поместить в печь и нагревать до требуемой температуры;
  • когда бронза расплавится, тигель нужно еще несколько минут прогреть в печи для достижения максимальной текучести металла;
  • пользуясь щипцами и крючком, емкость с расплавленным металлом извлечь из печи;
  • заполнить расплавленным составом подготовленную форму, контролируя толщину струи расплава.

Занимаясь плавкой бронзы, в домашних условиях нужно самостоятельно поддерживать определенный температурный режим, учитывая параметры качества сплава. Если плавить бронзы оловянистого состава, требуется температура не выше 950 °С. Для безоловянистых сплавов максимальная температура составляет 1100 °С.

Заливка

Процесс заливки расплавленного состава во время литья имеет свои технологические особенности:

  • при использовании крупной формы жидкая масса бронзы полностью вытесняет воздух из емкости;
  • применение маленьких формочек требует наличия центрифуги для равномерного распределения массы внутри формы.

Заливка по формам продолжается не более 2 минут. Но ее правильное выполнение обеспечивает качество поверхности готового изделия. Результатом несоблюдения правил станет появление дефектов – пригаров, недоливов, шлаковых раковин, спаев.

Извлечение

Завершив отливку, дожидаются остывания металлической массы. Затем бронзовое изделие можно извлекать из многоразовой формы, пользуясь щипцами и крюком. Одноразовую заготовку для отливки просто разрушают. Необходимо учесть, что после завершения литья поверхность собственноручно отлитой статуэтки не порадует отличным качеством. Художественное изделие требует специальной обработки.

Обрубка и сборка

Даже при соблюдении всех правил технологии литья бронзы не удастся избежать появления изъянов на поверхности отлитой статуэтки. После печки она выглядит оплавленным куском металла. Чтобы придать бронзовой поделке товарный вид, ее нужно для начала обработать при помощи металлической щетки либо абразивного материала, позволяющих сгладить следы прибылей заливов, выпоров. Операция очистки, выполняемая механическими инструментами, получила название обрубки.

Если в составе бронзовой конструкции несколько элементов, на завершающем этапе литья их соединяют в единое изделие. По ходу монтажа отливки гнезда соединения должны совпадать полностью.

Основной недостаток ручного разлива металла – неполное заполнение формы из-за высокой текучести бронзы. Это вредит четкости поверхностного рисунка. Чтобы устранить неприятный дефект, мастера рекомендуют заняться творчеством чеканки.

Центробежное литье бронзы

Минимизировать затраты на выполнение механической обработки поможет центробежное литье бронзы, выполняемое на недешевом оборудовании. Технологию применяют на производстве для изготовления деталей (шестеренки, втулки, вкладыши, кольца и др.) с повышенным требованием к износостойкости.

Главное отличие этого вида литья связано со способом заполнения расплавленной бронзой отливочных форм, подвергаемых действию центробежной силы. Под ее влиянием происходит разбрасывание заливаемого бронзового расплава по поверхности стенок формы, равномерно покрываемых горячей композицией.

Технологию центробежного литья реализуют на специально разработанном оборудовании с вертикальным либо горизонтальным расположением оси вращения литейной емкости. Производственный комплекс состоит из следующих элементов:

  • тигля для расплавления металлического лома;
  • желоба для подачи расплавленной массы внутрь литейных форм;
  • изложницы (прямоугольная форма из прочного материала).

Для обеспечения вращения устройство оснащено электродвигателем, привод которого работает на клиноременной передаче. Центробежная технология плавления бронзы позволяет добиться высокого качества литья при изготовлении бронзовых конструкций, имеющих чрезвычайно сложный рельеф. Благодаря центробежному распределению расплавленного металла внутри литейной емкости повышается плотность поверхности отливки, стремительно возрастает износостойкость изделия.

Используемая литература и источники:

  • Hedden, Thomas Dexter. The Names of the Metals in Slavic and Baltic and Their Significance for the Ethnogenesis of the Slavs, University of California in Berkeley, 1988
  • Ковшов А. Н. Технология машиностроения. — М.: Машиностроение, 1987.
  • Hart, G. H. & G. Keeley, 1945. Metal Work For Craftsmen, London: Sir Isaac Pitman & Sons.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector