Milling-master.ru

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

Технология изготовления форм для литья

Технология изготовления литьевых форм (часть 1)

В производстве литьевых форм используют множество разнообразных способов и их сочетаний. На рис. 1 приведена относительная себестоимость матриц, изготовленных из различных материалов. Видно, что стальные матрицы во много раз дороже. Несмотря на это предпочтение в большинстве случаев отдается именно стали. Это кажущееся противоречие объясняется тем, что стальные матрицы отличаются максимальным сроком службы, а дополнительные затраты при ее изготовлении составляют только часть общих затрат на форму.

Рис. 1. Сравнение стоимости: различные способы изготовления форм

Если матрицу изготавливают методом электролитического осаждения или другим способом, требующим кооперации, то общее время ожидания готовности формы увеличивается. Это может оказаться неприемлемым. Процесс получения формообразующих вставок методом гальванопластики занимает недели и даже месяцы. Матрицу, изготовленную из термообработанной стали, можно без затруднений использовать в пробном запуске, а затем доработать. При высоких производственных затратах стоимость материала даже самого высокого качества для изготовления матрицы составит 10-20% от общих затрат на форму.

Несмотря на постоянное совершенствование методов планирования, конструирования и управления производством, изготовление форм остается уделом опытных и высококвалифицированных специалистов, которых в наше время относительно немного. Очевидно также, что для изготовления форм требуется самое современное оборудование, например, станки или электроэрозионные машины с программным управлением, что позволяет снижать вероятность брака и автоматизировать процесс.

Изготовление форм и формообразующих вставок литьем

В ряде областей применения предпочтение при изготовлении вставок или даже полуформ отдается литью. Причины заключаются в том, что почти для любого применения формы можно подобрать подходящий литейный сплав, а форма и размеры практически неограниченны. Когда форма требует значительной механической обработки, альтернативой является экономически более выгодный литейный метод. Другой сферой применения литья является простое и экономичное изготовле¬ние форм (в основном из цветных металлов) для выпуска пробных и малых партий. Ниже дается лишь краткое перечисление литейных методов получения вставок для форм.

Методы литья и литейные сплавы

Из множества известных методов литья для получения вставок и матриц используются точное литье и литье в песчаные формы. Выбор конкретного метода зависит от размеров литьевой формы, допусков на размеры и желаемого качества поверхности. Отлитая форма уже имеет контур, необходимый для получения детали. При изготовлении крупногабаритных форм, отливаемых в виде монолита, можно в рамках литейной технологии отлить систему каналов для охлаждающей жидкости.

Обычно внутренние контуры формы отливаются с припуском и требуют небольшой механической доработки. Другим определяющим фактором являются требования к качеству поверхности готового изделия. Вся последующая обработка поверхности (например, полирование) выполняется так же, как и при обычном изготовлении форм, но зернистые и структурированные поверхности, специально получаемые методом точного литья, не требуют последующей обработки. Отверстия под толкатели, втулки литников и вставки, пазы для направляющих, износостойкие покрытия и другие элементы формы выполняются на отлитой заготовке также обычными способами.

Металлы, применимые для изготовления форм, делятся на две группы:

цветные металлы (алюминий, медь, цинк и сплавы олово-висмут).

Если речь идет не только об экспериментальных или мелких партиях деталей, то прочностным требованиям, предъявляемым к вставкам и матрицам, удовлетворяют лишь литейные стали. Более того, только сталь обладает достаточной полируемостью. Следует, однако, помнить, что стальное литье имеет грубую структуру, не сравнимую с полиморфной структурой кованых и катаных сталей. С макроскопической точки зрения у литья заметна разница в размере зерен между краевыми и срединными зонами. Для удаления первичных фаз, кристаллизующихся из расплава на поверхности зерен, путем термообработки существует немного возможностей. Поэтому для изготовления форм методом литья рекомендуется использовать те марки сталей, которые не склонны к образованию грубых кристаллов и возникновению ликвационной неоднородности.

Термообработка, следующая за литьем, не только приводит к положительным структурным изменениям, о которых сказано выше, но и улучшает механические свойства формы, снижая внутренние напряжения и повышая прочность при их концентрации на поверхности. Связанная с содержанием углерода прочность литейных сталей, а также пластичность и ударная вязкость ниже, чем у штампованных и катаных сталей, однако они удовлетворяют большинству предъявляемых требований. Срок службы форм из литейных сталей зависит от износостойкости, а в случае термической нагрузки — от стойкости к тепловому удару. Если рассматривать стали сравнимых марок, то у литейной стали стойкость к тепловому удару ниже, чем у стали, подвергнутой механической обработке.

Вставки из сплавов меди и алюминия получают как литьем, так и механической обработкой. Очищенные литейные сплавы цинка используются в литьевом формовании только для вставок в случаях экспериментального либо раздувного формования и мелких партий изделий. Подобно сплавам меди, очищенные литейные сплавы цинка отличаются превосходной теплопроводностью порядка 100 Вт/(м*К). Цинковые сплавы позволяют добиться отличной заполняемости, и даже в матрицах со сложным и протяженным профилем получаются отливки с гладкой поверхностью, не имеющей пор.

Сплавы олово-висмут — это относительно мягкие, тяжелые и низкоплавкие металлы (температура плавления в зависимости от состава меняется от 47 до 170 °С). Сплавы олово-висмут, выпускаемые под торговой маркой Gerro, особенно хороши для изготовления форм, так как при затвердевании не дают изменения в объеме, однако ввиду невысоких механических характеристик используются только для литья под давлением пробных партий либо для раздувного формования. Также они применяются как материал для изготовления выплавляемых пуансонов.

Изготовление форм. Выбираем материал.

В настоящее время практически каждый желающий может самостоятельно изготовить декоративный камень, тротуарную плитку, гипсовые фигурки, элементы фасада и тому подобное. Было бы желание. И знания.

Можно заниматься литьем гипса, воска, мыла, различных смол и даже металла. В этом случае вам понадобятся специальные эластичные формы, которые вы также можете сделать « своими руками». Но какой материал использовать для изготовления формы? Современный мир предлагает достаточно много вариантов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Давайте разбираться. Первый фактор, определяющий нужный материал для изготовления форм — жесткость.

3 вида форм по степени жесткости

Жесткие

Полужесткие

Эластичные

  • металл
  • пластмасса
  • недорогие
  • пластик и полиуретан
  • резиновые каучуки горячего отверждения
  • формопласты
  • пластик
  • силикон
  • полиуретан
  • резина
  1. смазанный рельеф готовых изделий;
  2. сложность конфигурации при отливке объемных изделий;
  3. возможность повреждения готовых изделий и форм
  1. недостатки жестких форм + наличие дополнительного жесткого корпуса;
  2. большой расход исходного материала для их изготовления
  1. каждый из этих материалов имеет свои недостатки, но эластичные формы являются самыми востребованными
Твердость по Шору

При выборе жесткости материала обращают внимание на такой показатель как « Твердость по Шору». Определяется он одноименной шкалой.

Твердость материалов по шкале Шор изменяется в диапазоне от очень эластичных до средней твердости с небольшой эластичностью, а также твердые и практически неэластичные. Полужесткие пластмассы тоже входят в эту шкалу, но в ее верхнюю часть.

Как видно, существует несколько шкал. Для мягких материалов используется шкала А. Она измеряется от 0 до 100. К примеру, твердость покрышки для автомобиля или подошва ботинка составляет 60-70 единиц. Лист ДСП или пластмассы будет около 100 единиц. Различные шкалы соприкасаются друг с другом, например, Шор А95=Шор Д45.

Твердость по Шору. Роль в выборе материала для изготовления форм

Главный момент — это насколько легко будет извлечь модель и последующие отливки из формы.

Пример. Требуется изготовить формы с модели, изготовленной из гипса, представляющей собой стоящую балерину с вытянутыми в разные стороны руками. Лучшим выбором в данном случае будет силикон с твердостью Шор А30 или мягче, который будет обладать большей гибкостью для извлечения модели.

А вот при производстве плоских бетонных изделий, таких как тротуарная плитка, от формы не требуется большой гибкости. В данном случае отлично подойдет эластомер с твердостью Шор А70.

Как физически измерить твердость материала?

Для измерения способности материала сопротивляться вдавливанию используют специальный прибор — твердомер по Шору.

Прибор имеет специальную иглу, которую необходимо расположить на поверхности измеряемого материала. Твердомер должен быть крепко прижат к эластомеру, тогда игла пройдет в материал настолько, насколько это возможно, а стрелка на шкале покажет значение твердости.

Особенности материалов для изготовления форм

Эластичные формы-матрицы позволяют воспроизводить и тиражировать сложные фактуры и поверхности из гипса, бетона, полимербетона, полимерных ( полиэфирных и эпоксидных) смол.

Существует четыре основных вида материалов для изготовления эластичных форм: формопласт ( ПВХ), резина, силикон, полиуретан. Рассмотрим их достоинства и недостатки.

Формопласт ( ПВХ)

Самый дешевый и примитивный, но сложный в работе материал. Широко использовался до появления качественных эластомеров. Формопласт расплавляется и заливается при высокой температуре ( до 200 о С). Важно четко выдерживать температурный режим, потому что при перегревании формопласт будет не пригоден к дальнейшему использованию, поэтому необходимо специальное плавильное оборудование с регулировкой температуры. Матрицы из формопласта используются при отливке не выше 70 о С.

Формы выдерживают 450 — 1000 отливок. Рельеф повторяют на 95%. Легко перерабатываются (8 — 10 раз).

  1. Дешевизна
  2. Прочность формы по сравнению с силиконовой
  3. Не требуется добавок — катализаторов, отвердителей. Это однокомпонентный материал
  1. Токсичен
  2. Значительная усадка при охлаждении, что приводит к потере геометрических размеров
  3. При заливке ( изготовлении формы) может сильно прилипать к модели
  4. Нетермостойкий
  5. При низких температурах ( -10…- 15 о С) затвердевает
  6. Мягкость формопласта, приводящая к деформации бортов изделия в виде « пузырения»
  7. Нещелочестойкий материал, что делает невозможным его применение при работе с бетоном
  8. Требуется специальное оборудование
  9. Недолговечный материал
Резина

Находит все большее применение при изготовлении форм методом горячей полимеризации под давлением. Формы изготавливаются автоматически на высококлассном оборудовании, что позволяет обеспечить стабильность их качества.

Формы из резины выдерживают до 6000 отливок с соблюдением геометрических размеров изделий. Используются в широком диапазоне температур от -90 о С до +300 о С.

  1. Высокая абразивная устойчивость
  2. Долговечность
  3. Сохранение геометрических размеров в течение всего срока эксплуатации
  4. Резиновая поверхность формы хорошо удерживает на поверхности красящие пигменты, что дает возможность применения всех способов окраски искусственного камня
  5. Отсутствие пузырьков воздуха внутри и на поверхности формы гарантирует высокое качество изделий
  6. Практически идеальная передача фактуры натурального камня
  7. Низкая себестоимость
  1. Высокая стоимость оборудования для производства форм
Силикон

Эластомер популярный среди производителей форм, которые легко изготовить своими руками. Для создания формы используются двухкомпонентные силиконовые компаунды: основной силиконовый состав + катализатор. Этот материал легко смешивается, допускает отклонение в дозировке компонентов. Формы застывают при комнатной температуре. Имеют среднюю прочность. Выдерживают до 2000 отливок в широком диапазоне температур заливаемого материала. Если рассматривать качественный силикон на платиновой основе, то эти формы выдержат до 5000 отливок.

  1. Не токсичен ( силикон широко используется в медицине, может иметь пищевой допуск)
  2. Практически не дает усадки
  3. Высокая точность слепка
  4. Не требует дополнительных смазок
  5. Допускает заливку в широком диапазоне температур ( до 200 о С и выше)
  6. Стойкость к агрессивным средам
  7. Простота в работе
  1. Низкая химическая стойкость к щелочным материалам
  2. Умеренная прочность, сравнимая с прочностью формопласта, но уступающая прочности полиуретана
  3. Появление пузырей на боковых сторонах декоративных изделий
  4. Сложность окраски готовых изделий
  5. Высокая цена
Полиуретан

Очень прочный заливочный двухкомпонентный материал для форм. Как и силиконовые, формы застывают при комнатной температуре. Необходимо четко соблюдать инструкции по смешиванию компонентов. При неправильном соотношении будет понижена прочность, непрореагировавшие компоненты вызовут разрушение формы.

При открывании упаковки, все количество сырья необходимо использовать сразу же, то есть нельзя его делить на разные порции, так как полиуретановые компоненты взаимодействуют с воздухом, влагой — происходит изменение свойств компаунда.

Под каждый материал следует выбирать конкретную марку полиуретана. Формы из полиуретана в основном предназначены для материалов, заливаемых при температуре до 70 о С.

Формы из полиуретана выдерживают до 4000 отливок.

  1. Высокие прочностные характеристики
  2. Большая гибкость
  3. Малая усадка
  4. Щелочестойкий материал
  5. Устойчив к агрессивным средам
  6. Точно передает рельеф поверхности
  7. Низкая цена ( в два раза дешевле силикона)
  1. Токсичен
  2. Боится контакта с воздухом и влагой
  3. Нельзя делить на порции, необходимо использовать весь материал сразу же
  4. Сильно прилипает ко всем материалам, требуется большое количество смазки
  5. Наличие пузырьков воздуха на поверхности формы
  6. Сложность в работе
  7. Достаточно густой вязкий материал — сложно заливать

P.S. Надеемся, информация была вам полезна. Подводя итог, хочется отметить, что какой бы материал вы не выбрали для работы, четко соблюдайте рекомендации производителя. Только так вы сможете верно оценить качество материала.

В следующей статье читайте подробнее о полиуретане.

Подписывайтесь на нас в Facebook , Vkontakte . Следите за нашими новостями.

Изготовление гипсовой формы для литья

Этот мастер-класс для тех, кто хочет снять форму с модели, но не знает, как.

Для работы вам понадобится:

  • мастер модель, с которой будет сниматься форма;
  • пластилин скульптурный или глина для лепки (я использую глину);
  • инструменты для моделирования, можно один;
  • гипс или алебастр около 2-х кг.;
  • стакан или посуда для смешивания гипса с водой;
  • палка или шпатель для размешивания гипса;
  • бортики для создания ящика (у меня из плитки);
  • скалка или валик для разравнивания поверхности из глины;
  • нож канцелярский со сменными лезвиями;
  • ложка для засыпания гипса;
  • мыльный раствор;
  • кисть мягкая среднего размера для мыла;
  • вода;
  • линейка-угол.

Начнем с разметки размера формы. Я на кафельной плитке нарисовала ровный прямоугольник гелевой ручкой, можно маркером, с углами по 90 градусов. Сверху на плитку положила плотную полиэтиленовую пленку, чтобы контур не стерся. По контуру заполнила глиной. Для выравнивания поверхности использовала скалку. Углы выравнивала с помощью угольника. Высота глины должна быть по высоте модели до метки которая будет погружаться в глину, можно больше. Вот, что у меня получилось на этом этапе.

Далее важно выравнивать стороны глиненного куска под углам 90 градусов. Это нужно для того, чтобы бортики встали ровно под углом 90 градусов. Прикладывая модель на поверхность из глины, обводим по контуру модели на поверхности глины. Убираем модель и удаляем лишнюю глину в центре по разметке.

С помощью угла выравниваем углы, стави бортики.

Замуровываем на модель по разметке на модели.

Стави бортики под углом 90 градусов. Все щели с низу и с боко замазываем глиной. Перед заливкой гипса ВАЖНО! намазать всю поверхность смазкой (использую мыльный раствор — лучший разделитель). Заливаем гипсом выше 2-х см высшей точки модели.

После затвердевания первой части около часа, убираем бортики, обрабатываем первую часть с помощью ножа, выравниваем поверхность. Инструментом для моделирования прорезаем замки в форме.

Теперь можно начать делать вторую часть. Делаем бортик из глины. Можно использовать только три бортика из керамики. Ставим бортики с трех сторон. Облепляе глиной все щели. Обязательно нужно слепить литник, куда будет заливаться раствор для отливки.

Смазываем разделителем и заливаем гипс. У моей модели в шее вставлен шарик из гипса с отверстием для отливки. В нем заранее сделаны замки, чтобы он не смещался в форме. Шарик сделан по форме подходящего шара.

После затвердевания также все убираем бортики и глину. Орабатываем вторую часть также, как первую.

Таким же методом делаем третью, последнюю часть.

Все части обрабатыват ножом, срезая грани. Вот, в принципе, и все.

Если вам понравился мастер-класс или вы интересуетесь моим творчеством добавляйтесь в ленте новостей.

Литье из гипса

Гипс — доступный и легкий в обработке материал. С доисторических времен литье из гипса наравне с лепкой из глины использовалось для изготовления различных поделок, игрушек и ритуальных фигурок.

И в наши дни гипс сохраняет свою популярность как поделочный материал. Из него делают также украшения и детали масштабных моделей техники.

Процесс литья из гипса

Процесс литья из гипса состоит из нескольких этапов. Само литье в гипсовые формы занимает минуты, гораздо больше времени уходит на подготовительные и завершающие операции. К подготовительным относятся:

  • Изготовление модели изделия.
  • Проектирование и изготовление формы, или опоки.
  • Подготовка материалов для литья смазывания формы.

Процесс литья из гипса

Проверьте, чтобы все необходимые материалы, оборудование и инструменты были под рукой, отмыты и очищены после прошлого раза. Счет при отливке идет на минуты.

Непосредственно перед литьем в гипс следует произвести смазывание опоки и смешивание раствора для литья. Заливать растров в отверстие следует тонкой струйкой, обязательно давая воздуху возможность выйти. После заливки форму надо повращать и слегка потрясти, чтобы добиться максимального прилегания раствора к мелким деталям рельефа.

Завершающие операции не менее важны. Они так же определяют качество изделия. К ним относятся

  • Сушка (при естественной температуре или на радиаторе). Слишком быстрая сушка может привести к растрескиванию отливки.
  • Разборка формы. Если она плохо отходит от изделия, можно легонько обстучать ее деревянным или резиновым молоточком.
  • Удаление литников и доработка деталей готового изделия.
  • Очистка опоки (если планируется еще одна или несколько отливок).

Литье в гипсовые формы немного отличается от литья в формы из силикона. Силикон не нуждается в смазке, он упруг и из него легче извлекать отливку, к тому же он дает больше возможностей для проработки деталей.

Необходимое оборудование и материалы

Для отливки изделий из гипса не требуется высокопрофессиональное оборудование. Процесс вполне доступен в любительской домашней мастерской.

Важно: подготовка, сам процесс литья и завершающие операции связаны с появлением большого количества пыли. Обязательно должна быть обеспечена качественная вентиляция и уборка помещения. Не стоит заниматься этим в жилых помещениях и в домах, где живут аллергики. Кроме того, смесь воздуха и пыли в определенной концентрации взрывоопасна. Избегайте использования открытого огня в мастерской.

Формы для отливки из гипса

Основным оборудование является форма для отливки. Для ее изготовления сначала следует подготовить модель изделия. Для этого подходит пластилин, полимерная глина, любой пластичный материал. Если делают копию, то моделью является сам оригинал. Обязательно нужно наметить на модели линию стыка половинок будущей формы.

Важно правильно подобрать материал для опоки. Если готовится маленькая формочка для литья кулона или деталей масштабной модели техники — подойдет жесткий картон. Для литья крупных отливок лучше взять многослойную фанеру — ее не разопрет большой массой гипса.

Опока из жесткого картона для литья из гипса

  • Емкость для смешивания гипса с водой.
  • Стакан с носиком для заливки гипса.
  • Резинки для стягивания частей формы.
  • Кисточки для смазки.
  • Дрель для сверления отверстий.
  • Шпатели и ножи.
  • Картон и скотч.

Гипс для литья следует выбирать самый лучший. Строительный алебастр можно применять, в крайнем случае, его лучше просеять через сито 0.2 мм, убедиться в том, что он достиг «пуховой» консистенции, не содержит комочков и посторонних включений.

Смазка формы для литья из гипса

Смазку для формы можно приобрести готовую, а можно изготовить самостоятельно из натертого на терке детского мыла, воды и подсолнечного масла.

Изготовление форм для литья из гипса

Наиболее используемыми материалами являются сам гипс и силикон.

Формы из гипса являются традиционными и привычными для многих поколений мастеров. Они более требовательны к уровню мастерства при изготовлении. В последние десятилетия их все больше теснят формы из силикона.

Формы, которые сделаны из силикона, отличаются высокой точностью, возможностью проработки мелких деталей, легкостью изготовления и снятия ее с отливки. Несколько дороже обходится исходный состав, но это компенсируется повышенной технологичностью и долговечностью.

При проектировании и изготовлении формы важно обращать внимание на:

  • Тщательность проработки деталей.
  • Способ соединения половинок формы и их последующей разборки
  • Способ фиксации половинок друг относительно друга
  • Расположение отверстий для литья. Оно должно позволить жидкому гипсу проникать во все уголки формы и полностью заполнять ее.
  • Конфигурация опоки должна давать пузырькам воздуха свободный выход.

Для фиксации частей опоки друг относительно друга обычно используют резиновые ленты. Для маленьких изделий подходят резинки для денег, для более крупных их вырезают из велосипедных или автомобильных камер.

Изготовление гипсовых форм для литья

Литье в гипсовые формы требует определенного навыка, хорошего планирования и точной координации действий мастера. Как сделать форму для литья из гипса?

Сначала вокруг модели будущего изделия строится опока — ящичек из картона, обклеенного скотчем, или жесткого пластика. Щели между основанием и стенками помазываются пластилином. Модель покрывается смазкой и размещается внутри опоки на равных расстояниях от дна и стенок. В качестве подпорки используют кусочки пластика, картона. Иногда просто подвешивают модель на нитках.

Гипс разводят до консистенции сметаны

Гипс разводят до консистенции сметаны, кисточкой наносят на сложные элементы рельефа модели — углы, впадины и т.п. Все готово к литью. Потом заливают модель до линии стыка половинок опоки и оставляют гипс загустевать.

Гипсовая форма для литья

После загустевания проверяют, насколько хорошо модель отделяется от нижней половинки, смазывают ее и модель и заливают верхнюю половину формы. После загустевания верхней половинки по углам сверлят отверстия для штифтов, которые будут фиксировать половинки при отливке. После этого верхнюю половинку снимают, модель удаляют. Опока готова к отливке. Если вы начинающий мастер, запланируйте достаточно времени на приобретение опыта и наработку навыков. Литье в гипс может получиться не с первого раза.

Область применения литья из гипса

Литье из гипса применяется как на промышленных предприятиях для изготовления деталей отделки помещений, так и в авторских мастерских. Мастера льют из гипса весьма широкий ассортимент

  • Авторские элементы декора помещений
  • Статуэтки и даже большие статуи, вплоть до моделей для последующего литья из металлов
  • Небольшие украшения
  • Игрушки
  • Детали для масштабных моделей техники

Этим перечнем область применения не ограничивается. Мастера придумывают все новые и новые области применения литья из гипса — везде, где нужно создать детали со сложными поверхностями и рельефом, а требования к прочности и износостойкости не являются критически важными.

Читать еще:  Центробежное литье бронзы технология
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector