Основы дизайна. Художественная обработка металла. Учебное пособие

Ермаков Михаил Прокопьевич

2. В зависимости от применяемых при приготовлении смеси песков – природные, или естественные, и искусственные, или синтетические;

3. По роду применяемого для отливки металла – для чугунного литья и для цветного;

4. По состоянию формы перед заливкой – для форм, заливаемых в сыром виде, и для заливания после сушки;

5. Специальные формовочные смеси.

Облицовочной смесью называют такую смесь, которую используют для изготовления рабочего слоя формы, соприкасающегося с моделью. Она первой принимает на себя температурные воздействия и должна обладать хорошей прочностью, пластичностью, огнеупорностью и газопроницаемостью.

Наполнительная –

это такая смесь, которой заполняется форма после нанесения облицовочной.

Единые смеси применяются при машинной формовке. При изготовлении цветных отливок и тонкостенных ажурных и чугунных применяют природные формовочные смеси.

Искусственные, или синтетические, смеси представляют собой смесь песка или нескольких видов песка и глины с отработанным составом.

Для форм чугунных отливок используется смесь, обладающая хорошей огнеупорностью и газопроницаемостью, из-за высокой температуры чугуна, заливаемого в форму.

При производстве литейных форм для отливок из цветных металлов и сплавов (алюминиевые сплавы, бронза, латунь) применяют мелкозернистые формовочные смеси.

В формах, заливаемых по-сырому, применяются смеси крупных песков. Отработанную смесь используют при заливке форм после сушки. Освежается она за счет облицовочной смеси. В процессе художественного литья бывают моменты, когда применяют специальные формовочные смеси. Они бывают жидкими и песчано-смоляными.

Материалы для отливок. При художественном литье металлы в чистом виде практически никогда не применяют, так как их свойства не соответствуют требованиям, предъявляемым к отливкам. При соединении двух и более элементов в определенных пропорциях получаются сплавы. Они бывают нескольких разновидностей: цветные (медь, олово, алюминий, свинец, цинк, магний и т. д.), черные сплавы (чугун и сталь). Наибольшее распространение получили медные сплавы в производстве монументальных отливок, а серый литейный чугун – при отливке малых форм.

У всех металлов и сплавов имеются определенные механические, технологические и физические свойства. Немного подробнее о каждом из них.

Механические свойства – это прочность сплава, твердость, пластичность, вязкость, упругость.

К технологическим относятся литейные свойства сплавов, их свариваемость и способность к обработке резанием.

Физическими свойствами являются температура плавления сплава, цвет, плотность, расширение при нагревании, магнитные свойства, электро– и теплопроводность.

Также у сплавов есть литейные свойства. К ним относятся такие, как: жидкотекучесть, ликвация и усадка. Ниже приводятся объяснения по каждому свойству.

Жидкотекучесть – качество заполнения металлом литейной формы. Когда мы изготовляем ажурную художественную отливку со сложной поверхностью, хорошая жидкотекучесть просто необходима. Химический состав сплава и температура заливки – показатели жидкотекучести. У чугуна она увеличивается при повышении содержания кремния, фосфора и углерода, а сера и марганец понижают жидкотекучесть. Существует специальная литейная форма со спиралевидным каналом, при помощи которой и определяют жидкотекучесть.

Залитый в форму сплав при

охлаждении теряет объем. Это называется усадкой, которая бывает объемной и линейной. Если в отливках возникает внутренние напряжения, вызывающие трещины, пористость, усадочные раковины, то причиной этому стала усадка.

Она также негативно влияет на объем и размеры изготовляемых отливок.

При кристаллизации сплава возникает неоднородность химического состава – это ликвация, которая наиболее выражена в массивных сечениях изделия.

Употребляемые литейные сплавы. Теперь нам необходимо подробнее остановиться на рассмотрении сплавов, применяемых при художественном литье. Как уже говорилось выше, их несколько.

Медные сплавы. Современные исследования историков и археологов свидетельствуют о том, что медь, вероятнее всего, была первым металлом, которым овладел человек, научившись выплавлять его из руд. Произошло это, судя по возрасту найденных в последнее время археологами древнейших изделий из меди, почти 10 тысяч лет назад.

С открытием металлургии медь и ее сплавы на много веков стали материальной основой техники. Затем люди научились выплавлять железо, и медь на целые тысячелетия утратила свое первостепенное значение в производстве орудий труда. Со временем наука и техника подготовили новые сферы использования меди. Медь стала одним из самых важных и широко распространенных легирующих элементов в десятках новых сплавов. Да и в электротехнике медь всегда являлась материалом номер один.

Если изделие будет работать в условиях повышенного трения, во влажной среде (морская вода), то такие детали необходимо изготавливать из медных сплавов. Также они имеют хорошие литейные свойства и их используют в художественном литье. Существуют два вида медных сплавов – бронза и латунь. Расскажем немного о каждом. Олово, свинец (см. описание выше), марганец, алюминий, добавленные к меди, – это и есть бронза. В свою очередь и бронза бывает двух видов – оловянная и безоловянная. Оловянные бронзы имеют как достоинства (высокое сопротивление износу и действию воды, хорошая жидкотекучесть), так и недостатки (высокая стоимость, низкая прочность при повышенной температуре, склонность к образованию усадочной пористости). Безоловянные бронзы обладают хорошей коррозийной прочностью и стойкостью, недороги, но в то же время отливки из них получаются с усадочными раковинами, не очень плотными.

Латунь – это сплав меди с цинком (см. применение цинка ниже). Иногда при плавке латуни добавляют и другие химические элементы. Эти сплавы чаще всего используют при изготовлении отливок со сложной поверхностью, потому что они имеют более плотную структуру и малую газовую пористость.

Алюминиевые сплавы. Бокситы – главная руда алюминия. Своим названием этот вид минерального сырья обязан местности Ле-Бо на юге Франции, XIX веке впервые были обнаружены его крупные залежи. Однако знакомство человека с этой рудой произошло гораздо раньше – в самом начале нашей эры. Сохранилось письменное свидетельство Плиния Старшего о том, как безыменный мастер изготовил для императора Тиберия серебристый сосуд из «глины». Император, отличавшийся недоверчивостью, подозрительностью и вероломством, приказал казнить мастера, так как побоялся, что доступное «глиняное серебро» обесценит его серебряные сокровища. Загадочная глина осталась безвестной еще на восемнадцать столетий.