Художественное литье бронзы в домашних условиях: технология

Современное литье бронзы представляет собой прочный сплав древних секретов с прогрессивными технологиями. Литье бронзы технологически сложный и интересный процесс, изучить который полностью не просто

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.

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.

1. Создание мастер — модели

Данная модель может быть восковой, металлической, гипсовой, деревянной, пластилиновой или выполняться из других материалов.

Мастер-копия является прототипом будущей фигурки – по ней проще всего заказать изделия из бронзы. На фото показаны примеры пластиковых мастер — моделей

Специалисты мастерской «БронзаМания» чаще всего подготавливают мастер — модели из полимеров, предназначенных для создания скульптур.

Профессиональные скульпторы — миниатюристы делают каждую модель вручную. При этом сложный дизайн фигурки требует создания нескольких деталей, то есть разборной модели.

На нее закрепляется литниковая система для подачи расплавленного металла – подводящие каналы потом будут удаляться, поэтому они не должны испортить изделие в местах своего соединения с фигуркой.

Где работать с пресс-формами?

Где лучше производить пластиковые детали для своего устройства: на родине или в Китае? В большинстве случаев лучше начать работу с местным производителем в своей стране (если только вы не живете в стране, где промышленность развита очень слабо).
Затем, когда объемы превысят 10 тыс. штук, для снижения затрат можно переходить к китайскому производителю.

Китай — это просто идеальный выбор для крупносерийного производства. Только не стоит там затевать первичную разработку и отладку процесса. С местными производителями любые вопросы можно будет решить гораздо проще и быстрее.

Первый запуск и первые ошибки делать на местном уровне, а затем перемещать производство в Китай.

Примечание переводчика: важно учитывать, что перевозка пресс-формы из одной страны в другую (а тем более в Китай из Европы) — это сложная и дорогая затея. Поэтому мы выбираем для своих клиентов местных производителей прототипов, а серию — если она в сумме будет крупная — сразу размещаем в Китае с расчетом на амортизацию формы за несколько итераций производства. Ведь если запустить серийное производство у местных производителей, то и пресс-форма будет местная, а ее перевозка в Китай или создание второй формы в Китае себя не оправдает.

4. Из готовых восковых копий формируется своеобразная елка

Для этого несколько заготовок крепятся на одну ось – в виде грозди под 45° к основанию.

После окончания этого этапа получается елка, состоящая из множества восковок.

Чем больше вам нужно заказать изделий из бронзы, тем большее количество елок будет подготовлено для следующего этапа.

Восковки с литниковой системойВосковки с литниковой системой

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.

Сплав, обозначение Температура для литья, °С
БрОФ4-0,25 1300
БрОЦ4-3 1250
БрОЦС4-4-4 1200
БрАЖ9-4 1200
БрА9Мц2Л 1150
БрА10Ж8Л 1190
БрА11Ж6Н6 1185
БрАЖС7-1,5-1,5 1150
БрС3О 975
БрА5 1200
БрКН1-3 1050
БрБНТ1,7 1050
БрАМц10-2 1150
БрКМц3-1 1150
БрМц5 1150
БрБ2 1100
БрСН60-2,5 1100

Это далеко не полный перечень литейных бронзовых сплавов.

Если плавка бронзы производится в домашних условиях, то особое внимание следует обращать на температуру плавления сплава. Оловянистым бронзам не требуется преодолевать тысячеградусный порог. Им достаточно 900°С — 950 °С. Безоловянистым сплавам уже требуется 950 °С — 1100 °С.

Детали, получаемые из бронзы методом центробежного литься

Детали, получаемые из бронзы методом центробежного литься

При выплавке бронзовых деталей стоит учитывать их высокую вязкость. Поэтому для качественного литья нагревать их следует выше температуры плавления примерно на 100 градусов. Бронзы обладают минимальной усадкой, которая не превышает 1,5%. Данная характеристика является преимуществом перед латунями и позволяет получать фасонные отливки.

Для сравнения можно посмотреть на температуру плавления латуней. Выделяются две категории латуней – это двухкомпонентные и многокомпонентные латуни. В состав двух компонентных сплавов кроме меди входит цинк. Его количество влияет на температуру плавления, которая находится в диапазоне 880°С — 965°С.

Для много компонентных температурные режимы повышаются до 895 °С — 1070 °С из-за ввода легирующих компонентов с высокой температурой плавления.

Придание отлитому изделию привлекательного внешнего вида

Изделие, которое только что извлекли из литейной формы, выглядит достаточно непрезентабельно. На его поверхности может остаться пригоревшая формовочная смесь и обнаруживаются другие поверхностные дефекты. Первым этапом приведения отлитого из бронзы предмета в нормальное состояние является его очистка. Для выполнения такой процедуры используются металлические щетки или шлифовальные машинки (в качестве рабочего органа на них устанавливается проволочный круг).

Несмотря на то, что латунь и бронза отличаются хорошей текучестью и при выполнении литья хорошо заполняют все углубления в форме, получить на готовом изделии тонкий рисунок практически невозможно. Чтобы сформировать подобный рисунок, используют такую доводочную операцию, как чеканка. Она выполняется при помощи специального инструмента. В зависимости от сложности и тонкости рисунка, который необходимо сформировать на поверхности отлитого из бронзы изделия, операция чеканки может занимать различное количество времени.

Ручная чеканка бронзовой статуэтки

Ручная чеканка бронзовой статуэтки

Следует иметь в виду, что чеканка – это самый творческий этап процедуры литья, от качества и тщательности ее выполнения напрямую зависит то, как в конечном итоге будет выглядеть изделие. Именно поэтому подходить к выполнению такой операции следует очень ответственно и с максимальной аккуратностью.

В зависимости от задумки мастера, выполняющего литье из бронзы или латуни, а также от требований к декоративности, поверхность отливки может покрываться искусственной патиной, позолотой, серебром, слоем никеля или хрома. Предметы, которые имеют сложную конструкцию, часто отливают не целиком, а отдельными частями, которые затем необходимо правильно соединить. Выполняется такое соединение при помощи специальных замков, изначально предусмотренных в конструкции. Для того чтобы не перепутать такие замки и правильно сопоставить их элементы друг с другом, их часто маркируют.

Технологии литья бронзовых изделий

Плавка, как и обработка резанием, широко распространенная операция получения деталей. Для плавки рекомендуется использовать индукционные плавильные или тигельные нагревательные печи. Выбор обуславливается экономным потреблением электричества.

Чтобы сохранить химический состав сплавов применяются флюсы. С их помощью можно:

  • Защитить внешний слой поверхности расплава:
    1. от окисления;
    2. повысить объем годного расплава;
    3. исключить неметаллические компоненты;
  • Дегазировать состав из-за чего снижается образование:
    1. газовых пор;
    2. раковин.

Для получения гладких поверхностей на отливке и легкости ее извлечения после охлаждения используются антипригарные краски. Их использование обеспечивает:

  • смазку пресс-форм;
  • защиту от разрушения при контакте с расплавом;
  • отсутствие пригаров.

Литье под давлением

Литье под давлением происходит при воздействии избыточного или недостаточного (вакуумического) давления. Для подачи расплава под избыточным давлением используется прессовый принцип. На поршень действует усилие от гидро- или пневмосистемы. Высокая скорость подачи наряду с высокой вязкостью создают высокое давление, позволяющее полностью заполнить форму. У полученных отливок высокая точность и мелкозернистая структура.

За счет вакуумного всасывания расплав втягивается в форму кристаллизатора.Охлаждение происходит к центру формы. Требуемое количество расплава втягивается за определенный промежуток времени.

Кристаллизатор — емкость с тонкими стенками, которые охлаждаются водой.

После восстановления нормального (атмосферного) давления излишки расплава стекают. После охлаждения за счет усадки деталь самостоятельно извлекается из формы. Автоматизация процесса вакуумного всасывания позволяет заполнять форму в минимальное количество времени, вплоть до 0,1 секунды.

Готовое изделие из бронзы

Готовое изделие из бронзы

Центробежное литье

Целесообразно использовать центробежное литье, разливая бронзу и латунь при изготовлении деталей типа тел вращения. Формирование деталей происходит на машинах с горизонтальной и вертикальной осями вращения. На машинах с горизонтальной заливкой отливают:

  • втулки;
  • вкладыши;
  • кольца.

На машинах с вертикальной заливкой отливают:

  • шестерни;
  • червячные колеса;
  • гребные винты.
Центробежное литье

Центробежное литье

В основе технологии лежит центробежная сила, которая образуется при вращении формы. Расплав уплотняется под действием сил, вытесняя сторонние компоненты.

Художественное литье

Современные тенденции диктуют применять литье не только при производстве деталей к механизмам и агрегатам, но и при получении элементов интерьера. Так, используя технологию художественного литья можно изготавливать:

  • барельефы, скульптуры;
  • элементы оград, решеток, ограждений ворот;
  • сувенирную продукцию;
  • светильники, бра;
  • элементы интерьера.

Этапы технологии получения отливок следующие:

  • изготовление модели;
  • изготовление формы;
  • подготовка формы;
  • плавка шихты;
  • подготовка расплава к заливке;
  • охлаждение;
  • извлечение из формы;
  • обрубка;
  • чистка и придание товарного вида.

Готовые отливки, по замыслу мастера, соединяются в единое изделие, если оно является многокомпонентным. После чего могут хромироваться, никелироваться, покрываться патиной и другими металлами.

7. После того как гипс стал твердым, из него выплавляют весь воск

Получается керамическая форма, в которую и будет заливаться металл – бронза.

Но перед этим форму нужно прокалить до температуры 1300°, чтобы жидкий металл при аналогичной температуре не разрушил ее во время литья.

Закалка происходит в течение суток – сначала температура постепенно подымается, потом также медленно опускается.

Литье в домашних условиях

Многие мастера занимаются отливкой изделий из бронзы в домашних условиях. В основном это детали интерьера и фигурное литье. Кроме основных приспособлений, требуется приобрести вспомогательные инструменты и материалы. Среди них:

  • щипцы;
  • уголь (древесный, каменный);
  • тигель;
  • горн.
Плавильная печь, использующаяся в домашних условиях

Плавильная печь, использующаяся в домашних условиях

Горном подается воздух, необходимый для поддержания горения угля, который создает необходимую температуру для плавления бронзы. Щипцами производится изъятие тигеля из камеры нагрева и разлив расплава. В связи с тем, что бронза плавится при невысоких температурах, то плавильную печь можно заменить газовым резаком (автогеном) или паяльной лампой.

Художественное литье из бронзы предполагает проведение работ в отдельном помещении, которое должно быть оборудовано средствами пожаротушения, приточно-вытяжной вентиляцией. Кроме того, в нем необходимо организовать места хранения для инструмента, приспособлений, материалов, а также организовать условия для личной гигиены.

Изделия из бронзы, после того как их извлекли из литейной формы, выглядят как черный, обугленный, оплавленный кусок металла. Для придания презентабельного вида на первоначальном этапе пользуются металлической щеткой или машинкой с насадками из абразивного материала.

Достаточно хорошая текучесть бронзы, в отличие от латуни, не способствует полному заполнению формы при ручном разливе в домашних условиях, в следствие чего рисунок на поверхности отливки нечеткий.

Для устранения данного дефекта мастера используют чеканку. Она помогает придать окончательный вид изделию, если на нем множество ажурных орнаментов. Чеканка занимает довольно много времени.

9. Залитые формы после вакуума достаточно быстро охлаждают
(за 15-20 мин)
и механическим путем аккуратно разрушают,
чтобы достать бронзовую елку с фигурками

Каждое изделие отделяется от елки при помощи кусачек, подготавливая их к обработке.

Каждая фигурка отмывается от остатков формы (гипса), если присутствует накал, он удаляется методом отмачивания в особом растворе.

Изделия в формомассеИзделия в формомассе

Изготовление форм

В качестве огнеупорной основы формовочных смесей применяют кварцевый песок, пылевидный кварц, плавленый кварц, электрокорунд, циркон, дистен-силлиманит, шамот, магнезит, графит. Связующими материалами служат этилсиликат, жидкое стекло, гипс.

Приготовление огнеупорной суспензии и гипсовой массы.

Огнеупорные суспензии (этилсиликаты и жидкостекольные), как правило, готовят в специальных установках.

Приготовление этилсиликатной суспензии. Для приготовления этилсиликатной суспензии рекомендуется использовать установки. У которых частота вращения крыльчатки составляет до 2500 мин-1. На практике суспензию иногда готовят вручную, если к качеству поверхности отливки не предъявляется высоких требований.

Этилсиликатную суспензию готовят двумя способами — раздельным и совмещенным.

При раздельном способе предварительно готовят гидролизрованный этилсиликат, затем в него вводят огнеупорную составляющую при постоянном перемешивании. Суспензию выдерживают в течении получаса до полного удаления из нее пузырьков замешанного воздуха.

При использовании совмещенного метода в этилсиликат сначала вводят, непрерывно перемешивая, растворитель ( гидролизный спирт, ацетон или изопропиловый спирт). Затем всыпают часть (0,7-0,8 от общего количества) огнеупорного материала и перемешивают в течении 10-15 мин. Далее вливают воду, подкисленную соляной или азотной кислотой, продолжая перемешивать в течении 30-40 мин. Наконец, добавляют оставшуюся часть огнеупорного материала и специальные добавки (глицерин, борную кислоту и др.), перемешивают еще в течении 10-15 мин.

Приготовление жидкостекольной суспензии. Для приготовления жидкостекольной суспензии в жидкое стекло добавляют сначала огнеупорную глину (глинозем или шамот, а затем пылевидный кварц. Огнеупорные составляющие вводят при непрерывном перемешивании в течении часа. Для улучшения технологических свойств в суспензию иногда добавляют 4% веретенного масла. Готовую суспензию выдерживают в течении 5-8 мин до удаления пузырьков воздуха.

Приготовление гипсовой массы. Жидкую гипсовую массу для форм, в которые заливают алюминиевые и магниевые сплавы готовят обычно в смесителях пропеллерного типа. В воду предварительно вводят замедлитель схватывания (0,15-0,30% от массы сухой смеси).

Если форма предназначена для литья магниевых сплавов, добавляют также 1% борной кислоты для предотвращения загорания магния при заливке. Кислота, кроме того, замедляет схватывание гипса.

Составы некоторых огнеупорных покрытий приведены

в таблице 3Таблица 3. Составы огнеупорных покрытий

Заливаемые сплавы покрытия Состав суспензии Закрепляющая присыпка
Связующее Массовая доля связующего, % Огнеупорный материал Массовая доля огнеупорного материала, % Огнеупор Размер зерна, мм
Углеродистые стали, чугун Этилсиликатное Гидролизованный этилсиликат 30-40 Пылевидный кварц 60-70 Кварцевый песок 0,20-0,40
Комбинированное с упрочняющим жидкостекольным покрытием Гидролизованный этилсиликат (облицовочные слои) 30-40 Пылевидный кварц 60-70 Кварцевый песок 0,20-0,40
Жидкое стекло (упрочняющие слои) 40 Пылевидный кварц + глина (Н2О до 10-15%) 60 Кварцевый песок 0,20-0,40
Титановые сплавы Комбинированное Гидролизованный этилсиликат 43-48 Электрокорунд (м5-М7-20%, М40-80%) 52-57 Электрокорунд шлифзерно
Жидкое стекло 40 Электрокорунд М40 60 Электрокорунд
Цветные сплавы Гипсовая форма Вода (99,7%), замедлитель схватывания (0,3%) 40 Гипс (40%), кварцевый песок (50%), асбест (10%) 60
Этилсиликатное Гидролизованный этилсиликат (98%), борная кислота (2%) 32 Электрокорунд (м5 — 70%), М7-30%) 78 Электрокорунд 0,40

Безупречное качество и долгая эксплуатация

Бронзовые детали идеальны в местах трущихся частей и повышают износостойкость, в частности, горного и карьерного оборудования в различных сферах промышленности.

Бронзовая продукция «Zavod-Litja.ru» широко востребована на рынке производства деталей, запасных частей и комплектующих машиностроительными, тракторными, вагоноремонтными, судоремонтными и другими предприятиями и заводами.

Пришлите ваши чертежи или эскизы на

Либо звоните 8-800-250-88-72. Доставка по России и СНГ!!!

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...
Лазерные станки