Лиття металів в домашніх умовах

Виготовити невелику деталь порівняно простої форми з легкоплавких кольорових металів і сплавів (олово, мідь, алюміній, цинк, свинець, латунь) в домашніх умовах під силу будь-якому майстрові-любителю ...

Розглянемо технологію виготовлення ливарної форми. Ливарну форму створюють у формувальному ящику, що виготовляється з неструганих дощок (для кращого контакту з формувальної землею) і званому опокой. Розміри опоки повинні бути приблизно в 1,5 рази більше розмірів деталі. Опока (рис. 2.5.1) складається з двох частин: нижньої (ящик з дном) і верхній (рамка з двома-трьома поперечинами в середині). Для міцного з'єднання обох частин опоки на ящику встановлюють фіксатори, а на рамці роблять поглиблення.

Формувальна земля складається з 75% чистого дрібного піску, 20% глини і 5% кам'яновугільної пилу. Всі компоненти повинні бути ретельно перемішані до отримання однорідної маси.

Моделлю для виготовлення форми може служити як сама деталь, так і спеціальна модель, виконана з дерева або іншого матеріалу. Якщо моделлю для формовки служить вже спрацьована в окремих місцях деталь (наприклад, засувка замка автомобільної двері), то спрацьовані місця нарощують шпаклівкою (бажано епоксидної) до розмірів нової деталі. Після повного затвердіння нарощені місця обробляють напилком і зачищають шкіркою.

При формуванні в нижню частину опоки насипають формувальну землю і злегка її утрамбовують. Модель припудрюють порошкоподібною графітом або тальком і утискують її в землю наполовину. Розміщують модель таким чином, щоб виступи та інші її частини легко виймалися з форми і не руйнували її. Землю в ящику знову посипають графітом або тальком, на нижню частину опоки встановлюють верхню, поєднуючи фіксатори з отворами. У невідповідальних частини майбутньої деталі ставлять конічну пробку широкою частиною догори для формування литника, через який розплавлений метал будуть заливати в форму (рис. 2.5.2). Після цього в опоку з надлишком насипають формувальну землю і добре її утрамбовують. Потім дуже акуратно виймають пробку під літник, гострим предметом знімають верхню частину форми і виймають модель з нижньої. На обох частинах форми повинні бути поглиблення, які точно відображають форму деталі. Іноді доводиться підправляти модель тонким гнучким ножем, видаляючи надлишки формувальної землі або, навпаки, додаючи її в тому місці форми, де вона прилипла до моделі і вийняв разом з нею. Якщо деталь довга, то в одному її кінці влаштовують літник, а в іншому формують отвір, аналогічне

ливникової, але служить для видалення повітря з форми у міру заповнення її розплавленим металом. Після підсихання обох половин форми, їх з'єднують і добре стискають, щоб не залишилося щілини між верхньою і нижньою частинами. У результаті вийшла форма, готова до заливання металом.

Плавлять метал в сталевої або чавунної ємності, що має носик, через який розплавлений метал заливають в ливникової отвір форми. В якості печі використовують невеликий горн або муфельну піч.

При плавленні цинку в посуд поверх металу доцільно насипати шар деревного вугілля, щоб перешкодити вигорання металу.

Після розплавлення метал 4-5 хв витримують у печі для максимального прогріву. Ця операція сприяє якісному заповнення форми в тонких місцях. Розплавлений метал заливати в форму необхідно безперервної, але тонким струменем, щоб не відбувалося розмивання форми.

Після повного охолодження металу форму рознімають і виймають готову деталь. Вироби, одержувані описаним методом, як правило, мають шорстку поверхню і потребують додаткової чистовій обробці.

Розглянемо тепер технологію лиття більш складну, ніж попередня, але дозволяє отримувати вироби високої якості і точності. Ця технологія дає можливість відливати в домашніх умовах технічні вироби складної форми, скульптури, барельєфи та інше.

Модель майбутнього виробу виготовляють з воску, парафіну чи іншого легкоплавкого матеріалу, потім її заформовивалі в нероз'ємної жаростійкої масі. При незначному нагріванні або навіть кип'ятінні у воді воскову модель виплавляють з форми через отвір (майбутній літник), а в отриману форму заливають розплавлений метал. При ретельному формуванні даний спосіб дозволяє повторити у виробі дрібні елементи моделі.

Виготовлення моделі.

Матеріал, застосовуваний для створення моделі, повинен мати температуру плавлення в межах 50-90 град. С і щільність, меншу, ніж щільність води, щоб при виплавлення моделі він безперешкодно спливав на поверхню. Цим вимогам найкраще відповідає віск бджолиний, сплав однакових частин стеарину і парафіну, зубопротезні воски: "Віск для базисів", "Віск моделювальний", "Віск для бюгельних робіт".

Якщо необхідно мати точну форму, наприклад ключ складної конфігурації, то спочатку за допомогою оригіналу виготовляють гіпсову форму, а вже в ній відливають воскову модель.

Процес створення воскової моделі мало чим відрізняється від виготовлення виливки. Різниця лише в тому, що для заливки гіпсу не потрібна опока, її з успіхом замінить картонна коробка відповідних розмірів.

Послідовність виготовлення невеликої воскової моделі наступна. Гіпс розводять до консистенції рідкої сметани, виливають його в коробку і, поки він не схопився, в нього вдавлюють модель-оригінал на половину її висоти (рис. 2.5.3). Оригінал попередньо покривають тонким шаром вазеліну. Одночасно в гіпс по краях коробки вдавлюють на половину довжини два сірники, які будуть виконувати функції фіксаторів. Після затвердіння гіпсу його поверхню, а також виступаючі частини сірників-фіксаторів покривають рівномірним тонким шаром вазеліну і свіжим розчином гіпсу заливають верхню частину коробки. Перед заливанням верхній частині моделі на її край ставлять металеву вставку з товстого дроту або цвяха для освіти литникового отвори. Після затвердіння гіпсу верхню частину від'єднують від нижньої за допомогою тонкого ножа, виймають оригінал і литниковую вставку, надають конусність верхній частині литникового отвори (для зручності при заливці воску), з'єднують обидві половини форми, орієнтуючись на сірники-фіксатори, щільно стискають. В результаті маємо готову форму для отримання воскової моделі. Розплавлену воскову масу заливають через ливникової отвір у форму, і після охолодження акуратно виймають. Якщо виріб неправильної форми і має велику кількість виступів, то поряд з ливникової отвором формують одне або кілька тонких отворів для виходу повітря, що витісняється розплавленим воском. З готової моделі акуратно видаляють залишки литника і воздуховиводящіе каналів, а також задирки.

Виготовлення форми.

Готову воскову модель формують у вогнестійку форму, однак, перед цим до моделі приєднують літник, виготовлений з воску. Формувальна маса, якою заливають воскову модель, при лиття вироби з алюмінію і легкоплавких бронз (температура плавлення 860-880 град.С) складається з наступних компонентів (у масових частинах):

1-й склад
Гіпс ........................ 1
Тальк ...................... 2
Мел ........................ 2
Пісок (дрібний) ... 1

2-й склад
Гіпс ......................... 1
Пісок (дрібний) ...... 2

Третій склад
Гіпс ................... 1
Кремнезем ......... 3

Медична промисловість випускає склади "Сілаур ЗБ" і "Сілаур 9", в які входять високоякісні гіпс і кремнезем. Ці препарати можна з успіхом застосовувати в якості формувальної суміші.

Формувальну масу розводять водою до сметаноподібної стану, після чого нею повністю заливають воскову модель. Для цього на дно ємності наливають невелику кількість маси, акуратно встановлюють на неї воскову модель і поступово заливають масу навколо моделі, контролюючи відсутність бульбашок повітря. Повне затвердіння форми станеться через 40-60 хв.

Якщо виріб планують відливати з металу або сплаву, температура плавлення якого перевищує 880 град.С, воскову модель попередньо обробляють шаром вогнестійкою обмазки (товщина шару приблизно 1 мм), а вже потім заливають формувальної масою.

В якості вогнестійкою обмазки доцільно застосовувати засоби "Сіламін" і "формальний", що випускаються медичною промисловістю. До складу "Сила-міна" входять магнезитовий порошок, кварцовий пісок, етилсилікати й у якості закріплювача - розчин рідкого скла. "Формалей" складається з пилоподібного кварцу і етилсилікати. У разі відсутності зазначених коштів воскову модель можна обробити сумішшю тальку і водного розчину рідкого скла (1 частина рідкого скла і 3 частини води). Покриту сумішшю воскову модель присипають чистим кварцовим піском, потім знову покривають сумішшю і присипають піском. У загальній складності операцію повторюють 4-5 разів. Якщо відливають виріб досить велика і, отже, великий обсяг заливається в форму розплавленого металу, то необхідно нанести 6-7 шарів саморобної вогнетривкої обмазки. Після того як обмазка висохне, модель занурюють на 2 хв у водний розчин (18-20%) аміаку (нашатирю) для закріплення. Тепер настала черга виплавки воскової моделі з форми, утвореної застиглої формувальної сумішшю. Найчастіше форму просто кип'ятять у воді. Ливникової отвір повинен знаходитися у верхній частині форми, зануреної в воду, щоб розплавлений віск міг вільно виходити назовні і спливати на поверхню води. Якщо відливати деталь має складну поверхню, то в процесі кип'ятіння необхідно багаторазово перевертати форму для повного її звільнення від воску. Після видалення воскової маси всередині форми утворюється порожнина, точно відповідна моделі. Перед заливанням металу форму необхідно прожарити в муфельній печі або горні. Спочатку піч розігрівають до 550-600 град. С, потім в неї кладуть форму і піднімають температуру до 900 град. С. При цій температурі прожарювання триває 2-4 год (в залежності від маси форми).

Після прожарювання форму охолоджують до кімнатної температури, якщо в неї заливають алюмінієві сплави або чавун. Якщо ж заливають латунь або бронзу, то форму охолоджують лише до 500 град. С. нержавіючої сталі заливають у форму, що має температуру 850 град. С.

Заливка металу.

У порівняно великі форми розплавлений метал затікає під дією власної ваги, витісняючи знаходиться там повітря. Але якщо відливання має маленькі розміри, то хорошої якості виробу домогтися неможливо, оскільки повітря не дозволяє рідкого металу заповнити всі порожнини форми. Подолати ці труднощі можна, помістивши форму в ручну центрифугу. Відцентрова сила допомагає витіснити повітря і дає можливість металу повністю заповнити всі порожнечі форми. Однак проводити цю операцію необхідно швидко, поки метал знаходиться в розплавленому стані.

Готову виливок виймають з форми, руйнуючи виливок. Потім механічним шляхом видаляють літник і канали для відведення повітря (якщо вони є). При необхідності готовий виріб піддають косметичної обробці.