Тема: технология художественного литья

ЛЕКЦИЯ 13.

План лекции

1. Развитие художественного литья.

2. Литье колоколов.

3. Статуарное литье.

4. Уральское искусство литья.

5. Способы художественного литья.

Художественное литье как самостоятельная область литейного произ- водства начинается развиваться в России с конца XVII в. Петр I, помимо ин- женеров, техников, специалистов военного дела, приглашал в России на службу также и представителей науки и искусства в лице художников, скульпторов, литейщиков и т.д. Нередко имели место случаи, когда скульпто- ры были одновременно литейщиками, чеканщиками, механиками и т.д. [8].

Еще в первую свою поездку за границу (1697 г.) Петр I принял на служ- бу пушечного мастера Филиппа Шпекле, который помимо отливки пушек и других артиллерийских припасов «лепил орнаменты» и отлил в 1714 г. по царскому указу статую Самсона, раздирающего льва. Статуя эта была изго- товления дл петергофского фонтана по модели одного из приглашенных на русскую службу голландских скульпторов (Кнака или Дефриза).

Прекрасным доказательством этого может служить договор, заключен- ный им с Лефортом при поступлении на русскую службу. По этому договору Растрелли «обязуется работать в службе ц. в. три года во всех художествен- ных ремеслах, которые он сам имеет, т.е.: для планов и строений всяких сози- дати, для садов, фонтанов и бросовых вод (или тех, которые прыскают); в ку- мироделии всяких фигур и украшений в мраморе, порфире и твердых камнях; для литья и выливания всяких фигур такой величины, как пожелают, в меди, свинце или железе; для литья и деланья многих изрядных вещей из стали; для составления всяких притворных марморов разных цветов; в рези штемпелев для медалей и монет; для делания портретов из воску и в гипсе, которые по- добны живым людям; для писания фигур и кумиров в марморе и камне по- добно живым людям; для делания декораций (или прикрас) и машин к теат- рам оперским и комедианским; обязуется он взять в свою службу тех людей

русского народу, которых е. ц. в. изволит ему дать ради научения и обучения в тех художествах и ремеслах, которые он сам знает» [8].

Наиболее ярким примером таланта К.Б. Растрелли могут служить отли-

тые им, или по его моделям, следующие произведения искусства.

1. Бронзовый бюст Петр I (рис. 57), год исполнения – 1723. Эта работа замечательна как по портретному сходству, так и по исключительно тщатель- ной отделке деталей.

2. Конная статуя Петр I (рис. 58) была вылеплена в уменьшенной моде- ли самим Растрелли в 1720 г. и отлита после его смерти итальянским литей- щиком Мартелли. При всей своей сухости статуя производит сильное впечат- ление более жизненным, нежели в монументуре Фальконе, портретным сход- ством.

3. Нептун – небольшая бронзовая статуэтка, эскиз для большой фонтан- ной группы в Петергофе; в отливке этой статуэтки Растрелли помогал литей- щик Баши (Bache).

4. В 1732-1741 гг. Растрелли создал свое наиболее удачное произведе-

ние – статую императрицы Анны с арапченком.

 

Рис. 57. Бронзовый бюст Петра Рис. 58. Памятник Петру I у Инженерского замка в Санкт Петербурге

Большое внимание на развитие русской скульптуры, в частности, на сам процесс изготовления художественного литья оказал скульптор Э.М. Фалько- не, работающий в течение двенадцати лет (1766-1778 гг.) над моделью и от- ливкой статуи Петра I (Медный всадник). Около года потратил Фальконе на изготовление формы, установку литников, постройку печей, сушку формы и другие вспомогательные работы и 24 августа 1775 года приступил к отливке статуи.

Трудно найти человека, который впервые увидев «Медного всадника»,

не испытал бы трепетного чувства восхищения гениальным творением. Но

это чувство во сто крат усиливается, когда узнаешь о муках, выпавших на до- лю скульптора во время создания статуи. Надо было быть истинным худож- ником, беззаветно преданным своему делу, чтобы работать над своим дети- щем в условиях мелких придирок, помех и нарочитых унижений в течение 12 лет.

Большие трудности возникли с изготовлением литейной формы статуи. Мастера, обладавшего опытом такой тонкой и грандиозной работы, в России не нашли, иностранцы требовали несусветные суммы.

Скульптор решается сам взяться за труд литейщика, используя помощь русских мастеров. Получив разрешение, он начал эту работу в августе 1774 г. и только в августе 1775 г. закончил устройство литников, формовку и подго- товку формы к заливке. Заливка формы «Медного всадника» было произве- дена 24 августа 1775 г. На нее израсходовано 1351 пуд бронзы и 250 пуд же- леза.

Эта грандиозная работа, выполнявшаяся чуть ли не 10 лет, дважды едва не завершилась полным провалом. Первый раз это случилось во время вытап- ливания воска. Подмастерье Поммель, дежуривший у формы, уснул. Воск за-

горелся и, если бы не беспокойный скульптор, проверявший ночью ход рабо- ты, форма была бы разрушена. Вторая авария случилась во время заливки. Прорвавшийся из формы металл вызвал большой пожар. Все, кто был у фор- мы, бросили работу и в страхе разбежались. На месте остался лишь русский литейщик Кайлов, который «не теряя ни мало бодрости своей при представ- ляющейся ему опасности жизни» залил форму. Растроганный Фальконе рас- целовал его, наградил деньгами и специально доложил императрице о его подвиге. Фальконе говорил: «Его храбрости мы обязаны удачей отливки».

30-футовая (более 9 м) тонкостенная отливка удалась литейщикам. В статуе, имеющей толщину 7,5 мм, не было раковин и недоливов. Лишь в го- ловах всадника и лошади образовались недоливы и намывы – результат по- жара во время вытапливания воска. В копенгагенской статуе различного рада

«дыр» насчитывалось сотни две. Как это ни прискорбно, но «Медный всад- ник» родился «всадником без головы» да еще и на безголовом коне. Огорче- ний, разочарований и кривотолков было немало. Однако тот, кто больше все- го должен был огорчаться и печалиться, кто отдал своему творению почти 10 лет неустанного труда и мук созидания, меньше всех огорчился дефектами отливки. Фальконе был доволен результатами литья, считал, что «еще не бы- ло лучшей отливки». И это действительно так! Дефект для такой огромной отливки в самом деле невелик. Достаточно сказать, что даже толщина тела, бедер и задних ног коня вокруг стального стержня внутри них не превышала

7,5 мм. Заполнить такую форму без недоливов – явный успех литейщиков!

Фальконе разработал план исправления статуи, нашел нужных специа- листов. Меры были простые, но дерзкие: решено было долить статую, сделать на ней новую часть формы. Два с лишнем года статуя с зияющими ранам на- поминала о «провале» творчества скульптора. Но форма была сделана и ста-

туя удачно долита, так удачно, что ни одному даже взыскательному зрителю не догадаться о следах литья ее с двух заходов. В ноябре 1777 г. работа над статуей была завершена.

Литье колоколов. Техника литья колоколов развивалась тысячелетиями, постоянно совершенствовалась и улучшалась. Но всегда оставалась (да и ос- тается даже для современного уровня литейного производства) чрезвычайно сложной. Требующей не только большого мастерства литейщиков, но и под- линного искусства.

По сравнению с литьем, например, статуй техника литья колоколов внесла в металлургию важный элемент строжайшего соблюдения химическо- го состава сплава (преимущественно 80 % меди и 20 % олова), поскольку. Кроме литейных и прочностных свойств, необходимо было учитывать «звуч- ность».

Обычно крупные колокола формовали в ямах недалеко от печей, чтобы металл из них можно было заливать непосредственно в форму самотеком. Первоначально в яме из обычного кирпича выкладывали цоколь диаметром больше диаметра колокола, в центре которого закапывали доску с отверсти-

ем, куда вставляли стойку (рис. 59, а). Вверху стойка центрировалась в же- лезной перекладине, и к ней прикреплялся шаблон. По этому шаблону выкла- дывался из кирпича-сырца пустотелый болван с каналом, соединенным с ка- налами цоколя, образующими вместе своего рода топку для сжигания дров или угля при сушке болвана. По временному шаблону выкладывали пример- но половину высоты болвана, а далее шаблонную систему заменяли постоян- ной, металлической: вмуровывали металлический крест (рис. 59, б), в его от- верстие вставляли пятку металлического шпинделя, вокруг которого враща- лись шаблоны, выполнявшие внешние контуры болвана. Болван затем высу- шивали с помощью костра, горевшего в его канале.

Последние слои обмазки болвана делали из песка и глины, разведенной на квасном сусле. Высушенный болван окрашивали смесью, состоящей из молотой золы, разведенной в мыльной воде или пиве, а затем смазывали са- лом.

На готовый болван также с помощью шаблона (рис. 59, в) наносили глиняную рубашку – место будущего тела колокола. Рубашку подсушивали и красили краской, приготовленной из мыла, сала и воска. На окрашенную по- верхность наносили рельефные изображения (надписи, орнаменты, рисунки и пр.). Детали изображений изготовляли из смеси воска, канифоли, сурика и сажи в специальных формочках и наклеивали на окрашенную поверхность рубашки.

Приготовленный таким образом болван служил в дальнейшем как бы моделью, передающей наружные контуры колокола: по нему с помощью шаблона формовали кожух – верхнюю опоку с каркасами для прочности и другими приспособлениями (рис. 59, г). Готовый кожух обвязывали обруча- ми, делали на нем устройства для подвеса. После подсушки кожух снимали,

удаляли глиняную рубашку, доделывали элементы формы (литниковую сис-

тему, полости для ушек колокола) и окончательно собирали ее.

Готовую под заливку колокола форму (рис. 59, д) заливали бронзой, расплавленной в расположенной рядом печи. После затвердевания металла форму разрушали, извлекали отливку, очищали ее и отделывали – чеканили, шлифовали. Несмотря на тщательную и длительную подготовку, нередко в формах, изготовленных даже видными мастерами, во время заливки происхо- дили разрушения (обвалы, поднятия части формы и т.п.) и огромный труд и денежные затраты гибли. Приобретение опыта литья таких уникальных изде- лий обходилось дорогой ценой.

а б в г д

Рис. 59. Схема изготовления формы колокола:

а – изготовление основы болвана; б – заточка болвана; в – заточка рубашки; г – формовка кожуха; д – готовая форма

Нехватка бронзы иногда приводила к тому, что уже готовые колокола приходилось переплавлять на пушки (в частности, Петр I таким образом по- крывал недостачу материала при оснащении армии артиллерией). В основном по этой причине появились чугунные колокола. Первый чугунный колокол на Руси был отлит при Иване Грозном. В Женеве колокол из чугуна появился в

1610 г. И позже часто вместо бронзы литейщики применяли для колоколов серый чугун, который зазвучал особым, приятным звуком.

Нигде колокола не достигли такого совершенства и разнообразия как в России. Русские колокола – самые лучшие в мире не только по своей форме и искусству исполнения, но и по интересным решениям: их части соразмеримы так, чтобы давать три тона: первый – в месте удара, на середине колокола – полутон верхнего, а вверху – на целую октаву ниже.

Первые колокола на Руси появляются в X в. В XII в. русские мастера самостоятельно изготавливают колокола, и к началу XIV в. техника литья и мастерство русских литейщиков достигли большого совершенства. При Ива- не Грозном осваивается литье чугунных колоколов. К XVI в. в Москве насчи- тывалось не меньше 5000 колоколов, причем иностранцы отмечали, что такой

красоты колокола не отливали нигде в мире.

Русские колокольных дел мастера своими произведениями прославили родину далеко за ее пределами. Достаточно сказать, что «вифлеемские коло- кола» Иерусалима, которые слушает в рождество весь христианский мир, от- литы в 1874 г. московскими мастерами.

Иван Моторин, создавший шедевр колокольного литья, принадлежал к одной из знаменитых династий литейщиков, где опыт литья колоколов, пу- шек и других уникальных изделий передавался из поколения в поколение и где нередко еще безусые юнцы становились выдающимися и всеми почитае- мыми мастерами. Род Моториных славен многими колокольных дел умель- цами. Так, Дмитрии Моторин создал прорезной колокол, с удивительно кра- сивой отделкой – затейливые прорези переплетаются с выпуклым изящным орнаментом, напоминая старинную вышивку «ришелье», а вместо ушка укре- плена стилизованная голова льва, что довольно редко применялось в русских колоколах.

Царь-колокол оказался лебединой песней Ивана Моторина, но не един- ственным его произведением. Известен его набатный колокол (1714 г.), хра- нящийся сейчас в Москве и главный колокол звонницы Печерской лавры в Киеве, созданный в 1722 г. и весящий 700 пудов. Конечно, они далеки по весу от царь-колокола, но тщательностью отделки, прекрасной орнаментовкой и длительной службой и они подтвердили незаурядное мастерство своего соз- дателя.

Старинные образцы и памятники литейного производства, сохранив- шиеся до нашего времени, говорят о том, что древний литейный мастер знал ремесло, изученное им в результате долгого ученичества, во всем его объеме, умел делать все, что можно было сделать при помощи его инструментов. Чем древнее изучаемая эпоха, тем в большей степени сказывается универсализм ремесленного труда. Отсутствие удобных путей сообщения и сколько-нибудь удовлетворительных транспортных и подъемных средств обусловливало бро- дячий образ жизни первых русских литейщиков, а это, в свою очередь, пре- допределяло «универсализм» их мастерства. Мастер должен был знать весь комплекс литейных работ, начиная от приискания и приготовления на месте формовочных материалов, составления шихты и кончая постройкой печей, изготовлением огнеупоров, плавкой, формовкой и заливкой металла и пр.

Сейчас нецелесообразно тратить десятки лет на подготовку дорого- стоящих специалистов-ремесленников. Современное состояние техники фор- мовки позволяет наметить новые пути разрешения данной проблемы. При из- готовлении гипсовой формы, равно как и при кусковой формовке, наиболее ответственная часть работы специалиста-мастера состоит в том, чтобы наибо- лее целесообразно наметить форму и расположение отдельных кусков. Изго- товление последних следует производить в соответствующих стержневых ящиках механизированным путем, хотя бы посредством наддувки.

Применением разборных стержневых ящиков можно свести число от-

дельных кусков при формовке к минимуму и, тем самым, резко сократить

срок и стоимость работ по изготовлению статуй.

Прецизионный метод литья полностью повторяет отдельные операции технологического процесса «итальянского» способа. Главное отличие нового способа заключается в том, что вместо дорогостоящей и требующей затраты большого количества времени операции по нанесению на восковую модель отдельных слоев мастики при изготовлении формы производится заливка восковой модели жидким формовочным составом с применением особого связующего; вследствие этого для затвердевания формы требуется не более 3-

4 ч. Другими словами, для изготовления формы применяется способ, анало- гичный тому, какой старинные литейщики применяли для изготовления стержней (заливка «калидра»). Чтобы обеспечить четкое воспроизведение контура модели, формовочную смесь уплотняют посредством вибрации, а для того чтобы обеспечить получение чистой, без пригара отливки, поверхность восковой модели обрызгивают специальным раствором для образования прочной огнеупорной пленки (SiO2).

Таким образом, получение точных, не требующих дальнейшей механи-

ческой обработки отливок, правда, не очень сложных по своей конфигурации,

требует сравнительно небольшого отрезка времени.

Вполне возможно применить этот «ускоренный» метод и для отливки статуарного литья, причем, конечно, придется предварительно разрешить ряд технологических проблем: рациональный метод уплотнения формовочной смеси для весьма сложных по конфигурации восковых моделей; вопрос нане- сения достаточно прочного противопригарного покрытия на восковую модель и т.п.

Искусство каслинских мастеров. «Каслинский чугуноплавильный и железоделательный завод» построен в Екатеринбургском уезде при озере Касли от Екатеринбурга в 130 верстах в XVII веке. Три слагаемых составляли секрет успеха, который сопровождал художественные изделия Каслинского завода: высокое качество чугуна, выплавляемого на древесном угле, особые достоинства каслинских формовочных песков и мастерство художников и ра- бочих-литпещиков.

Пути развития каслинского художественного литья отражают различ- ные этапы в истории русской скульптуры. Можно проследить как в изделиях мастеров находят свое выражение стиль высокого классицизма (Э. Фальконе, Ф. Толстой и др.), становление камерной скульптуры, связанной с движением

«передвижников» (Ф. Каменский) или стиля «модерн» (Е. Баумгартен и др.).

Кто же они – те талантливые люди, изделия которых на многие десяти-

летия принесли славу затерянным в Уральских горах Каслем?

Сегодня, вглядываясь в застывшие в металле прямоугольники с имена-

ми, мы словно встречаемся с ними заново через многие годы.

На рис. 60-65 приведены фота творений каслинских мастеров.

Получение художественных отливок в песчано-глинистых формах.

Наиболее распространенные технологии литья художественных отливок – это

литье по постоянным моделям в песчано-глинистые формы и литье по вы-

плавляемым моделям.

Рис. 60. Фото: мебель

Рис. 61. Фото: кабинетная скульптура

Рис. 62. Фото: кабинетная скульптура

Рис. 63. Фото: кабинетная скульптура

Рис. 64. Фото: кабинетная скульптура

Рис. 65. Фото: Каслинский чугунный павильон

В зависимости от требований, предъявляемых к отливкам (толщина стенки, чистота поверхности, габаритные размеры и др.) выбирают ту или другую технологию.

Технология литья художественных отливок по постоянным моделям имеет много общего с технологией литья технических отливок в песчано- глинистые формы. Однако художественное литье имеет свои особенности и специальные приемы.

Смеси для формовки художественных отливок для формовки по-

сырому и по-сухому. Формовочные смеси, применяемые для получения худо- жественного и архитектурного литья, подразделяются так же, как и смеси для производства технических отливок на: облицовочные, наполнительные и единые. При изготовлении крупных отливок используют облицовочные и на- полнительные формовочные смеси, при получении мелких и средних отливок

– единые формовочные смеси. Единые и облицовочные формовочные смеси должны иметь хорошую пластичность, газопроницаемость, прочность и дру- гие высокие технологические свойства. В производстве применяют как ис- кусственные, так и природные смеси, улучшая их свойства различными до- бавками. Наиболее распространенные составы смесей для получения художе- ственных отливок из чугуна приведены в табл. 30.

Состав смесей различен и зависит от массивности отливок, толщины их стенки и других факторов.

Формовочные смеси по-сырому применяют для тонкостенных и ажур- ных отливок (барельефы, ажурные тарелки, вазы и т.д.). Такие смеси должны состоять из мелкозернистых песков с пониженным содержанием глины и низким содержанием воды, чтобы иметь хорошую пластичность, прочность и газопроницаемость.

Формовочные смеси по-сухому используют в основном при получении крупных отливок и при кусковой формовке. Повысить прочность и пластич- ность такой смеси удается в результате увеличения содержания глины и во- ды, что значительно снижает газопроницаемость смеси (до 20-25 %). Улуч- шают газопроницаемость и повышают прочность форм, просушивая их, при этом удаляется лишняя влага. Из таких смесей изготавливают формы статуй, бюстов и сложных пустотелых отливок.

Качество художественных отливок зависит не только от компонентов формовочной смеси, но и от способов приготовления этих смесей. Смеси мо- гут быть приготовлены из естественных (природных) смесей с добавками ис- кусственно введенных компонентов.

Приготовление формовочной смеси включает следующие операции: со- ставление смеси (подбор процентного соотношения составляющих смеси); перемешивание компонентов в сухом виде; увлажнение и перемешивание; вылеживание; рыхление.

Составы смесей, используемых для получения художественных отливок

Таблица 30

Сплав	Отливки	Особые тре- бования к от- ливкам	Состоя- ние фор- мы перед заливкой	Смесь, марка песка	Состав смеси, %	Предел прочно- сти при сжатии, МПа	Газо- прони- цае- мость, ед.	Влаж- ность, %
гли- на	свежие формовоч- ные мате- риалы	оборот- ная смесь
Чугун	Тонкостенные, ажурные (шка- тулки, вазы, тарелки)	Повышенная чистота по- верхности	Сырая	Единая, П0063	12-	10-12	Осталь- ное	0,030- 0,035	80-90	3-4
Чугун	Кабинетные (настольные бюсты, стату- этки)	Чистота и мяг- кость поверхно- сти, подверга- ются отжигу	Сухая	Облицовоч- ная, Ж005	25-	60-70	30-40	0,085- 0,900	19-21	9-10
Наполнитель- ная, Ж0063		-		0,055- 0,060	20-25	5-6
Чугун	Статуарные (статуи, памят- ники)	Чистота по- верхности	Сухая	Облицовоч- ная, Ж0063				0,080- 0,900	20-25	5-6
Наполнитель- ная, Ж0063, 2К016	2,4	12,5	87,5	0,065- 0,070	25-30	6-7
Чугун	Архитектурные (решетки, ко- лонны, баляси- ны, барельефы)	Чистота по- верхности	Сырая	Облицовоч- ная, Ж0063, 3К016	12-	30, 18, 10, 2		0,020- 0,025	30-50	4-6
Наполнитель- ная, П006Б, 2К0315Б бентонит	10-	15, 2, 5, 8		0,020- 0,030	65-70	4-5

Для кусковой формовки применяют смеси по-сухому, отличительной особенностью которых является повышенное содержание глины (25-30 %). Эта смесь трудно поддается перемешиванию после увлажнения, поэтому хо- рошо смешанные в сухом виде составляющие этой формовочной смеси засы- пают слоем толщиной 4-6 см в специальный (запарный) ящик. Поверхность слоя увлажняют равномерно из пульверизатора. На увлажненный слой насы- пают следующий, увлажняют его, повторяя эти операции до заполнения всего ящика. После вылеживания в течение 6-8 часов влага равномерно распреде- ляется по всему объему смеси в ящике, т.е. смесь «пропаривается».

Верхний слой смеси закрывают влажной тряпкой, чтобы исключить ис- парение влаги с поверхности. Перед использованием смесь разрыхляют, обычно просеиванием.

Влажность формовочной смеси по-сухому составляет 6-7 % и может быть увеличена до 20 % при длительной работе с ней, когда идет изготовле- ние очень крупной формы.

При многократном использовании смеси в ней появляются пылевидные составляющие, ухудшающие ее свойства. Для восстановления утраченных

свойств в смесь добавляют 5-35 % свежих формовочных материалов.

Способы формовки. Примером формовки художественных отливок мо-

жет служить формовка с фальшивой опокой.

Формовка с фальшивой опокой или с применением специальных мо- дельных плит выполняется, когда надо получить несколько одинаковых отли- вок по имеющемуся готовому изделию (оригиналу). Этот оригинал не должен иметь поднутрений. Для получения одной отливки пользуются способом формовки с подрезкой. Если надо получить 2-3 отливки, то удобнее работать с фальшивой опокой.

Термин «фальшивая опока» используют потому, что эта опока не зали- вается металлом (не участвует непосредственно в процессе заливки). Фаль- шивая опока является специальной модельной плитой для каждой конкретной отливки, она изготовлена из формовочной смеси.

Изготавливают фальшивую опоку в зависимости от высоты и массивно- сти моделей разными способами. Если модель низкая, то ее устанавливают на плоскую подмодельную плиту в удобное положение вместе с опокой. Засы- пают формовочную смесь, уплотняют, срезают излишки смеси, переворачи- вают опоку. Подрезают смесь до линии разъема как при формовке с подрез- кой, чтобы можно было извлечь модель. Поверхность разъема тщательно за- глаживают. Для увеличения прочности фальшивой опоки ее часто подсуши- вают.

Высокую модель удобнее вначале вдавить на половину высоты в рых- лую неуплотненную смесь в опоке. Затем подрезать и загладить поверхность разъема и по этой промежуточной опоке – модельной плите сделать собст- венно фальшивую опоку.

Если в качестве модели используют ажурное и хрупкое изделие, то его

устанавливают на плоскую подмодельную плиту, устанавливают опоку, за- сыпают смесью и очень аккуратно, не прилагая усилий, уплотняют. Затем опоку вместе с подмодельной плитой переворачивают, снимают плиту, за- глаживают плоскость разъема, припыливают разделительным порошком, ус- танавливают вторую опоку. Ее засыпают жирной смесью, так как она впо- следствии будет представлять собой фальшивую опоку и уплотняют. Затем обе опоки переворачивают и снимают верхнюю. Нижнюю используют как фальшивую.

Формовка ажурных отливок. Из всего множества разновидностей ху- дожественных отливок большую группу составляют литые ажурные изделия, отличающиеся мелким и сложным рельефом поверхности с большим числом просветов, незначительной толщиной стенки и большой площадью поверхно- сти. Среди таких отливок различают изделия с односторонним и двусторон- ним ажуром. Изделия с односторонним ажуром имеют рельеф рисунка с фор- мовочным уклоном только на лицевой стороне. Изделия, имеющие рельеф- ный рисунок с уклоном в обе стороны, называют изделиями с двухсторонним ажуром (рис. 66).

Рис. 66. Разрез стенки модели ажурной тарелки:

а – с односторонним ажуром; б – с двусторонним ажуром

При формовке изделий с односторонним ажуром будут появляться бол- ванчики в одной полуформе. При формовке изделий с двусторонним ажуром болванчики появятся в обеих полуформах, так как линия разъема проходит посередине толщины изделия. Процесс изготовления литейной формы в обо- их случаях начинают с приготовления фальшивой опоки или специальной модельной плиты.

Особенностью изготовления фальшивой опоки является так называемая операция «перебивка», заключающаяся в следующем.

Модель укладывают на подмодельную плиту с опокой, засыпают фор- мовочной смесью, уплотняют и переворачивают, снимают плиту и извлекают модель. Заглаживают плоскость разъема, припыливают и вновь устанавлива- ют в опоку модель в прежнем положении. Затем модель осаживают легкими ударами деревянного молотка, чтобы образующиеся в просветах модели бол- ванчики поднялись до половины высоты модели. Поднятые болванчики за-

глаживают до поверхности разъема. Эта операция даст возможность уплот- нить болванчики с двух сторон, что значительно их упрочняет. Далее все опе- рации по изготовлению фальшивой опоки повторяются, как описано выше. При формовке с двойным ажуром операция «перебивка» может быть выпол- нена как на нижней, так и на верхней опоке.

Для придания большей прочности болванчики смачивают водой с по- мощью кисточки через просветы в модели. Такие приемы позволяют избе- жать обрыва болванчиков при извлечении модели.

Основные операции при изготовлении формы для ажурных отливок следующие (рис. 67).

Изготовляют фальшивую опоку (рис. 67, a).

Устанавливают фальшивую опоку с моделью, припыливают и изготав-

ливают нижнюю опоку с перебивкой (рис. 67, б).

Перевертывают форму, снимают фальшивую опоку (рис. 67, в), уста- навливают элементы литниковой системы и изготавливают верхнюю опоку – выполняют перебивку при двухстороннем ажуре (рис. 67, г).

Извлекают модель, собирают форму (рис. 67, д, е). При использовании формовочной смеси с большим содержанием глины накалывают полуформы душником для удаления газов.

Рис. 67. Формовка по модели с односторонним ажуром

Перед заливкой каждую полуформу красят из пульверизатора и подсу-

шивают.

Формовка с фальшивой опокой, с подрезкой – это способы изготовле- ния форм для моделей, конфигурация которых позволяет извлекать их из формы, не повредив стенок последней. Такие модели имеют, как правило, гладкую поверхность и достаточные формовочные уклоны.

Многие модели художественных отливок не подходят по своей конфи-

гурации для этих способов формовки.

Примером таких моделей могут быть барельефы, на лицевой поверхно-

сти которых имеются поднутрения, препятствующие съему с модели верхней

части формы. Для таких отливок применяют способ кусковой формовки.

Кусковой формовкой называется способ изготовления литейной формы, состоящей обычно из двух полуформ и нескольких отдельных кусков формы, находящихся между этими полуформами. Такая составная форма называется кусковой формой. По существу, кусковая формовка подобна изготовлению кусковой гипсовой формы для получения выплавляемых моделей, но при кус- ковой формовке используют вместо гипса жирную формовочную смесь с 25-

30 % глины.

К кусковой формовке прибегают в тех случаях, когда модель имеет поднутрения и поэтому литейная форма не может быть изготовлена только из двух половин.

Сущность способа кусковой формовки разберем на простейшем приме- ре. Барельеф (рис. 68, а) на лицевой поверхности имеет поднутрения 1, 2, 3, препятствующие съему с модели верхней части формы. Для того чтобы снять форму, не повреждая ее стенок, надо убрать поднутрения, как бы сгладить поверхность модели. Такое сглаживание-выравнивание поверхности модели выполняют в процессе изготовления литейной формы путем набивки на под- нутрениях модели отдельных частей формы – кусков из формовочной смеси так, чтобы каждый из них мог сниматься с модели без повреждения на нем отпечатка поверхности модели. Если куски прилегают друг к другу, их разде- ляют в форме слоем древесноугольного порошка или ликоподия. Наружную поверхность кусков 1, 2, 3 (рис. 68, б) подрезают в виде болванов с пологими стенками, чтобы с них удобнее было снять полуформу (рис. 68, в). Кроме то- го, на поверхности кусков для фиксации положения их в форме вырезают знаки в виде продолговатых углублений. По модели с заформованными кус- ками, припылив поверхность разъема, модели и кусков, изготовляют нижнюю полуформу Б (рис. 68, в). Заформованную опоку вместе с фальшивой пере- вертывают, фальшивую снимают, а на оставшейся нижней полуформе зафор- мовывают верхнюю полуформу А с литниковым каналом К и выпором Л (рис. 68, г). Перевернув обе полуформы вместе, нижнюю снимают так, чтобы модель с прилегающими к ее поверхности кусками осталась на верхней по- луформе А (рис. 68, г), расположенной в данном случае внизу.

Куски снимают с модели плоской иглой в таком направлении, чтобы не повредить на них отпечаток поверхности модели. Снятые с модели куски от- делывают и по имеющемуся на них знаку укладывают на соответствующее место в снятой нижней полуформе. Чтобы куски не выпадали и не смеща- лись, при дальнейших операциях с формой их укрепляют шпильками или приклеивают (рис. 68, д). Таким образом, в нижней полуформе получают полный профиль поверхности модели, составленный из отдельных кусков формы. Части формы с прикрепленными кусками, как правило, сушат, так как куски набивают из недостаточно газопроницаемой, жирной формовочной смеси.

Приведенный пример является простейшим случаем кусковой формов-

ки. Форма в данном случае имеет сравнительно небольшое число кусков, рас- положенных на одной стороне модели или в одной опоке. Формы более сложных изделий могут иметь несколько десятков кусков, расположенных на всей поверхности модели.

Рис. 68. Кусковая формовка барельефа

Изготовление художественных отливок по выплавляемым моделям. Художественные отливки получают также методом литья по выплавляемым моделям. Этот способ литья широко применяется в настоящее время для по- лучения художественных отливок в связи с тем, что он позволяет получить сложные отливки с хорошей чистотой поверхности и минимальной толщиной стенки. Для получения небольших отливок высотой до 50-60 см применяется традиционная технология получения технических отливок. Ее отличительной особенностью является изготовление выплавляемых моделей и монтаж их на стояке.

Технология получения художественных отливок имеет ряд особенно-

стей по сравнению с получением технических отливок.

Последовательность технологического процесса изготовления художе-

ственных отливок представлена ниже.

Изготовление выплавляемых моделей (их называют также легкоплав- кими, или восковыми) осуществляется из парафиностеариновой массы в ме- таллических, гипсовых, виксинтовых и клеевых формах. В зависимости от толщины стенки модели и массивности отливки модельная масса может быть запрессована в форму под давлением с помощью шприца в кашеобразном со- стоянии или залита свободной заливкой с дальнейшим «обкатыванием» (по- ворачиванием залитой формы в разных направлениях) и выплеском неза- стывшей массы с целью получения полой модели.

В случае если выплавляемые модели изготавливают в гипсовой форме, то ее предварительно вымачивают в воде в течение 30-40 мин. для того, что- бы модельная масса не прилипала к гипсу. При изготовлении модели в вик-

синтовой форме гипсовый кожух тоже вымачивается. После выдержки гипсо- вой формы в воде она разбирается, тщательно протирается от капель воды и собирается.

Расплавленная модельная масса должна иметь температуру 50-60 °С. Она не должна кипеть и иметь спокойную поверхность, без пузырей. При ка- сании поверхности массы пальцем она не должна его обжигать. В форму мо- дельная масса заливается плавно, без разбрызгивания. После заливки форма выдерживается до тех пор, пока не нарастет твердый слой толщиной 3-5 мм. Оставшуюся в форме жидкую модельную массу сливают. Чем тоньше стенка отливки, тем чище ее поверхность, меньше масса и ниже вероятность иска- жения в результате усадки.

Часто для получения равномерной толщины стенки модели по всей по- верхности в форму наливают заранее вымеренную дозу модельной массы, за- крывают резиновым листом заливочное отверстие и вращают форму в разных направлениях до тех пор, пока не прекратится бульканье модельной массы.

Для ускорения охлаждения форму с моделью через некоторое время

(через 3-10 мин.), в зависимости от величины модели опускают в воду. Это облегчает извлечение модели при разборке формы. Толщину стенок модели можно проверить на просвет (тонкие места просвечивают). Для точного опре- деления толщины стенок модели их прокалывают тонкой проволокой и заме- ряют толщину модельной массы.

Для получения тонких и плоских моделей толщиной 1-3 мм, типа на- кладок с тонким рисунком, модельную массу запрессовывают в форму. Фор- му при этом стягивают струбцинами. Модельную массу заливают в подогре- тый металлический шприц и под давлением через уплотнительную резинку подают в форму. Показателем качественной запрессовки служит выдавлива- ние модельной массы из литника формы после удаления шприца.

При изготовлении крупных плоских моделей типа барельефа модель- ную массу наносят на части формы кисточкой для получения равномерного слоя. В процессе охлаждения модель коробится, и ее края отходят от плоско- сти формы. Чтобы исключить коробление модельную массу, помимо полости формы, наносят и на торцевую поверхность, что позволяет удержать края мо- дели от коробления. После полного охлаждения модель подрезают по краям и снимают с формы.

Для того чтобы не было деформации тонких плоских моделей при мон- таже на стояке, их армируют, не вынимая из формы, пластинками из модель- ной массы, которые припаивают паяльником торцами к модели по ее пери- метру. Например, при изготовлении бюстов обычно изготавливают модели груди (1-2 куска), спины (1-2 куска) и головы. Плоские модели груди и спины армируют по периферии куска, что в дальнейшем исключает коробление мо- дели и отливки и облегчает сборку бюста. Полученные модели прорабаты- ваются автором, с них удаляются заусенцы, образующиеся на линии разъема

частей формы. Поверхность полируется с помощью скипидара или бензина.

После этого модели подготавливают для сборки на стояке.

При литье по выплавляемым моделям возможно использование кера- мических стержней при изготовлении моделей, но это очень трудоемкий про- цесс, поэтому он применяется лишь в тех случаях, когда необходимо исклю- чить сварку или она невозможна.

Обычно в полой модели вырезают люк для заполнения ее полости об-

мазкой и песком, которые оформляют внутреннюю поверхность. Люк отлива- ется вместе с моделью и заваривается после очистки внутренней поверхности отливки. Люки вырезаются на менее ответственных местах, обычно на спине, если это фигура. В случае изготовления крупных моделей фигура режется по поясу. Модели, имеющие полости, располагают полостью вверх, например, части фигуры, разрезанной пополам, припаивают к стояку вниз головой и вниз ногами.

Если полая модель в нижней части не имеет отверстия, то при окунании модельного блока в обмазку полость модели наполняется обмазкой и при из- влечении модель может оторваться от стояка из-за большого веса. Во избежа- ние этого в нижней части модели (например, в голове) сверлят отверстие диаметром 8-12 мм, что обеспечивает слив суспензии и высыпание песка при обсыпке. Если эти полости небольшие, то отверстие не делают, но модель прошпиливают медной или латунной проволокой в нескольких местах для удержания внутреннего консольного стержня. При припаивании модели к стояку надо учитывать прочность крепления модели на стояке и возможность свободного удаления из формы модельного состава при выплавлении, что ис- ключает возникновение «карманов». Необходимо, чтобы верхняя точка моде- ли располагалась ниже воронки стояка на 15-20 мм, что обеспечивает напор металла при заливке.

Для изготовления стояков используют металлические формы, в которые заливают модельную массу, затем в литниковую чашу устанавливают ручку, сделанную из металлической трубки. Каналы литниковой системы получают свободной заливкой модельной массы в смазанный металлический поддон. В кашеобразном состоянии модельную массу нарезают на полоски нужной ши- рины. Перед использованием полосок в качестве литниковых каналов необ- ходимо снять фаски, так как наличие острых углов каналов в литниковой сис- теме приводит к появлению трещин в оболочке. При монтаже моделей удоб- но ручку стояка зажать в тиски, установленные на рабочем столе и электро- паяльником с регулятором напряжения припаивать литниковую систему мо- дели к стояку. Далее методом последовательного нанесения огнеупорных слоев (кварцевый песок) формируют оболочку, после сушки модель выплав- ляют, оболочку прокаливают и заливают металлом.

Получение художественных отливок в керамических литейных формах методом Шоу. Для получения художественных отливок применяют метод Шоу (керамические формы). При этом методе литейную форму изготавлива-

ют из специальной жидкой формовочной смеси, которая в процессе отверде-

вания проходит резиноподобное состояние. В этот период из формы можно извлечь модель с небольшими поднутрениями, например, кисть руки челове- ка. Методом Шоу получают литейные формы, составленные из 2-3 частей, а также целиковые литейные формы. В первом случае используют деревянные, металлические, гипсовые модели. Во втором случае используют выплавляе- мые модели.

Формовочная смесь представляет собой суспензию пылевидного кварца и кварцевого песка в гидролизованном растворе этилсиликата. Время отвер- девания суспензии поддается регулированию путем добавления раствора ще- лочи. Отвердевание суспензии сопровождается испарением спирта или аце- тона, присутствующих в гидролизованном растворе этилсиликата. На поверх- ности отвердевшей литейной формы образуется сетка микротрещин шириной

0,1-0,3 мм. Это характерная черта литейных форм, изготовленных методом

Шоу.

Трещины делают форму нечувствительной к тепловым ударам. Перед заливкой форму прокаливают. При получении тонкостенных отливок заливку можно проводить в горячую форму. Форма почти не изменяет размеров при нагревах до высокой температуры, обладает очень хорошей огнеупорностью (до 1500 °С) и хорошими прочностными свойствами. Микротрещины, ввиду их малой ширины, расплавом не заполняются, поэтому поверхность отливок получается весьма чистой. По методу Шоу модель можно готовить без укло- нов и даже с небольшими обратными уклонами. Обычно метод Шоу приме- няется для получения мелких и средних отливок весом до 20-30 кг. Особен- ностью этого метода является высокая точность и воспроизводимость отпе- чатка модели при низкой шероховатости ее поверхности (Ra 10-20 мкм).

Контрольные вопросы.

1. Почему нельзя изготовлять литейные формы бюстов и статуэток обычным способом формовки?

2. В чем состоит сущность формовки в кусках?

3. Как правильно заложить модель в фальшивую опоку при формовке в кусках?

4. Почему при кусковой формовке применяют жирные формовочные смеси?

5. Почему кусковые формы перед заливкой сушат?

6. Какие недостатки имеет способ формовки в кусках?

7. В чем заключается сущность способа литья по выплавляемым моде-

лям?

8. Какие исходные материалы применяют для изготовления моделей и оболочек?

9. Зачем изготавливают фальшивую опоку?

10.В чем особенности формовки ажурных отливок?

Дата добавления: 2014-01-07