Этапы изготовления формы для отливки

Военно-историческая

МИНИАТЮРА СВОИМИ РУКАМИ.

Последние обсуждения на форуме:

Изготовление формы для литья металла

Для отливки металлических миниатюр классической складной двухкомпонентной формой является гипсовая или силиконовая форма. Опыт использования данного типа форм позволяет перечислить их недостатки: для изготовления каждой из двух половинок требуется относительно большое количество силикона, время отверждения каждого слоя силикона составляет 8-12 часов при комнатной температуре, а когда этих слоев три, то для изготовления двух силиконовых форм требуется два дня. И главным недостатком является мусор — металл, который попадает в зазор между двумя половинками формы. Каждый, кто бросал, знает, как трудно иногда сделать бросок так, чтобы линия лома была невидимой и точно выверенной. Метод изготовления формы, который я хочу продемонстрировать, успешно преодолевает все три трудности и позволяет получать высококачественные формы, а следовательно, и высококачественные фигурки, в домашних условиях.

Часть первая. Подготовка модели.

Фото 1. В качестве примера я взял 28-мм модель мастера-эльфа для игры Blood Bowl, сделанную из эпоксидного компаунда Quick-Wood.

Прежде чем приступить к изготовлению формы, необходимо подготовить саму модель. Во-первых, наденьте модель на литник и носик. Модели, которые я моделирую сам, имеют проволочную раму для ног, я использую концы проволоки для изготовления литника (кусок этой проволоки хорошо виден на первом фото). То есть, литник, сужается, литник только один, не слишком толстый — для другой ноги. Если трудно разместить литник и литник отдельно, иногда можно обойтись вообще без литника. Затем вся конструкция собирается и приклеивается к картонной основе. Во-вторых, чтобы легко отделить модель от силикона, я крашу ее тонким слоем акриловой металлизированной краски или нитрокраской. Если ваша основная модель металлическая, я рекомендую нитро, но если она пластиковая, эпоксидная или сделана из гринстаффа, то вполне подойдет акриловый металлик.

Почему металлический? Из своего опыта я знаю, что его легче всего разделить, а также можно наносить довольно тонким слоем. Убедитесь, что все подрезы также покрыты краской (в другой литературе их называют «подрезы» или «отрицательные углы»). Третий шаг — необязательный, но очень рекомендуемый — заключается в том, чтобы отметить воображаемую линию, разделяющую половинки формы, маркером — это очень поможет позже, когда вы будете делать точный разрез силиконового корпуса.

На фотографии модель готова к началу изготовления самой формы. Видно литник, литник и линию разреза, по крайней мере, на ногах. Не ищите его на голове — его там нет. Порез будет распространяться только на кончики пальцев левой руки и верхний шест мяча. Вся модель устанавливается на основание.

Вторая часть. Силиконовый кокон и каменный гроб.

Начинаем наносить силикон слой за слоем. Первый слой требует большого внимания и терпения. Задача состоит в том, чтобы поместить силикон во все трещины, щели и полости. Силикон — очень капризный материал и не хочет туда лезть, поэтому я беру небольшой кусочек силикона и вставляю его в отверстие за отверстием, проверяя снова и снова, чтобы убедиться, что я не забыл про зазор.

Уже нанесенный силикон можно прижать мокрым пальцем. Я также предпочитаю работать с прозрачным силиконом, так как могу видеть, образуются ли пузырьки воздуха под слоем силикона. В конце этого этапа наша модель должна быть полностью покрыта тонким, желательно менее миллиметра, слоем силикона.

На фото: силикон наносится капля за каплей на все «проблемные» участки.

Затем нужно дать силикону высохнуть. Время высыхания может варьироваться в зависимости от силикона, но в большинстве случаев через восемь часов можно наносить еще один слой силикона. И никогда не наносите следующий слой, пока не высохнет предыдущий! После того как первый слой силикона высохнет, еще раз внимательно осмотрите «кокон», если в силиконовом слое нет щелей, продолжайте! Если они есть, заполните щели силиконом и отправляйтесь в путь! Затем второй, третий и так далее, сколько потребуется. Эти слои должны плотно обернуть модель в один кокон уже без каких-либо подрезов. Какой толщины он должен быть? Скажем так, дополнительный слой силикона не повредит, но слишком тонкий может привести к деформации во время формовки, особенно в области высечки. На показанной модели силикон нанесен в четыре слоя, а в некоторых местах я положил дополнительный пятый слой. После того как силикон готов, обрезаем излишки картона основы.

Теперь у нас есть силиконовая мумия, из которой наша модель едва просвечивает. Теперь пришло время построить «каменный гроб». Я делаю опалубку из деталей Lego, наношу гипс и заливаю первую половину гроба, наполовину погружаясь в гипсовый кокон, и жду.

Обратите внимание на резиновую чашку для заливки гипса. Очень удобная вещь для работы, ветеран отрасли. Изначально это стоматологический инструмент, но его также можно сделать из половины резинового мяча. Работая с одной и той же емкостью для смешивания гипса, со временем учишься дозировать воду и гипс «на глаз», чтобы не было слишком много отходов, и очищать застывший гипс после работы, просто вывернув его наизнанку.

Когда гипс затвердеет, что можно определить по теплу, передвиньте опалубку выше, но ни в коем случае не снимайте кокон с гипса! Затем не забудьте смазать поверхность штукатурки замшей, чтобы потом можно было разделить половинки штукатурки. Никаких специальных смесей! Достаточно жидкости для мытья посуды или жидкого мыла. Растворите вторую порцию гипса и вылейте ее в форму. Снова подождите, пока штукатурка нагреется. Когда гипс затвердеет, снимите опалубку, разделите половинки «гроба» и извлеките мумию.

Часть третья. Хирургическая.

На этом этапе у нас есть полностью изготовленная форма для литья. Теперь осталось извлечь модель из формы и протравить поверхность отливки. На самом деле, вскрытие силикона и извлечение модели — это самая ответственная операция, поэтому к ней нужно подходить очень серьезно. Махать ножом — это не то же самое, что мазать силиконом. Во-первых, я настоятельно рекомендую приобрести совершенно новое лезвие для скальпеля. Во-вторых, найдите время, чтобы осмотреть мумию и вспомнить или попытаться найти именно ту линию разреза, которую мы нарисовали при подготовке модели. И только после того, как вы продумаете, как должен проходить разрез, приступайте к работе. Резать нужно медленно, кусочек за кусочком, но с «твердой рукой». Начните делать надрезы, ваша точка отсчета — линия, мы нарисовали ее не просто так. Тем временем постепенно и очень осторожно отделите силикон от модели. Хотя силикон очень гибкий, но оторвать кусок или отрезать какой лиишебный скальпелем не так уж сложно, поэтому не нужно прикладывать усилий и спешить. Конечная цель этой операции — скрутить силиконовую обертку таким образом, чтобы можно было удалить модель, но оставить обертку неповрежденной, чтобы при освобождении она снова приняла свою первоначальную форму.

При снятии формы с моделей сложной формы можно сделать дополнительные надрезы, чтобы удалить отдельные части из силикона, но не отрезать ничего окончательно. Так же, как если бы мы хотели снять кожуру с целого апельсина. В этом и заключается суть данного метода. Это сработало! Теперь хирург может снять маску и перчатки, сварить кофе и выкурить надоевшую сигарету.

Перед отливкой внутреннюю поверхность формы необходимо как следует обработать графитовым порошком (я использую в качестве источника графита внутреннюю часть батарейки, хотя это может быть и графитовый стержень карандаша), сдуть излишки графита и собрать всю форму. Форма полностью готова к отливке. Зажим прост и ужасно удобен — две палочки и две резинки.

Конечно, хорошо бы дать гипсу время высохнуть, хотя бы несколько дней, но кто может устоять перед удовольствием сделать пару-тройку пробных слепков, имея полностью готовую форму? Я тоже не могу устоять.

Времезатраты.

Подготовка модели: полчаса на изготовление литников, еще полчаса на покраску и разметку линий выпуска (конечно, это максимальное время, вы можете сделать все еще быстрее). Нанесение первого слоя силикона занимает около двадцати минут. Последующие слои — это операции, не требующие сверхточности, поэтому они занимают от пяти до 15 минут. Для высыхания каждого слоя силикона, как я уже говорил, требуется около восьми часов, но и здесь есть маленькая хитрость. Если вы поставите модель в теплое место, вероятно, 60-80 градусов, я не могу сказать точно без термометра, силикон затвердеет через час. Я поставила его в электрическую духовку. Недостатки: неприятный запах в духовке и по всей кухне. Если запах очень неприятный, попробуйте снизить температуру. Можно, конечно, и включить вытяжку, если она есть. В общей сложности пять слоев отвердевают за шесть часов. Я предпочитаю не торопиться и оставить внешний слой (он самый толстый) на ночь при комнатной температуре. Еще один день: изготовление гипсового гроба — около 20 минут на каждую половину. Хитрость: разведите гипс в подсоленной воде. Соль является катализатором кристаллизации гипса. В общей сложности на все, включая уборку, ушел час. Без уборки — 40 минут и моя жена была бы очень раздражена. Операция по открытию «кокона» заняла у меня 15 минут, измеренных таймером. Еще пятнадцать минут ушло на нанесение графики на поверхность формы и подготовку всего к работе. Итак: вчера в 11 утра я начал делать форму, а сегодня в 13 часов я держал формы в руках.

Возможности метода.

Я изготавливаю формы таким способом уже два года и имею опыт экономии силикона и времени по сравнению с другими способами изготовления форм. Теперь я делаю двухкомпонентные силиконовые формы только для идеально плоских деталей, а все остальное — руки, тела, головы — я делаю таким образом. Качество улучшилось, особенно в отношении заусенцев и точности совмещения половинок формы. Этот метод может быть успешно использован для изготовления форм для фигур любой формы и сложности. Я использовал его для отливки 28-мм и 54-мм фигурок и даже 75-мм фигурок с одинаковым успехом.

В заключение я хотел бы сказать несколько слов о силиконах. Найти подходящий материал для работы непросто. Вы должны попробовать довольно много сортов. Чтобы сэкономить, не ищите стоматологические силиконы и ювелирные силиконы для литья металлов (они гордо именуются «жидкой резиной») — они не стойкие. Конечно, есть исключения, но, как правило, они также дороги.

Я использую наиболее часто применяемый строительный силикон Silirub от бельгийской компании Soudal. Я использую 330-граммовый шприц. Он почти не пахнет уксусом. Он бывает трех видов: черный, белый и прозрачный. Первый и последний имеют температуру застывания олова, которая составляет 300-400 градусов Цельсия. Белая имеет трещины и «грунтовую» оболочку после нескольких заливок. Он практически не разрушается после многократных заливок. Остается только пожелать удачи всем тем, кто любит терять себя в силиконе.

Основные этапы процесса изготовления отливки

Схема процесса изготовления отливки в песчаной форме.

Отливки изготавливаются в литейном цехе. Рассмотрим последовательность операций по их изготовлению (рис. 1) на примере литья в песчаные формы, поскольку этот способ литья включает в себя все этапы, составляющие суть литейного производства, а другие способы литья являются его модификациями.

Изготовление моделей и основных коробок

Заливка стержневых отливок в форму

Кастинг с литниковой системой

Рис.3 Этапы процесса литья

Разработка конструкций отливок. Отправной точкой для построения чертежа отливки является чертеж детали (рис. 2). На котором нанесена следующая информация для изготовления модели и отливки: положение отливки в форме (определяется путем указания верхней и нижней разделительных плоскостей в соответствии с положением отливки в форме); припуски на механическую обработку 1; технологические припуски (уклоны и т.д.), идентификационные данные и другие требования; кроме того, при данном способе литья можно делать подрезы, отверстия и т.д.

a) Деталь b) Вид отливки фланца в соответствии с A.

Рис. 4 Эскиз детали и отливки

Положение плоскости пробора определяется на основании:

Обработанные поверхности отливки должны находиться внизу;

Верхняя часть отливки должна быть помещена в нижнюю половину формы;

Следует избегать изогнутых щелей;

Обеспечивает более легкое извлечение модели из формы.

Разделительная плоскость обозначена 2где B — верхняя часть, а H — нижняя часть формы.

Припуск на механическую обработку — это дополнительный слой металла 1 (рис. 4), который удаляется в процессе механической обработки отливки для обеспечения точности и шероховатости поверхности, что невозможно было сделать выбранным методом литья. Размер припуска зависит от положения отливки в форме. Обычно верхний припуск больше нижнего. На чертеже отливки припуск обозначается штриховкой или красным карандашом.

Литейные уклоны используются для легкого извлечения моделей или отливок (при литье под давлением и литье в формы) из формы. Градиенты назначаются на поверхность отливки, перпендикулярно плоскости раздела. Размеры уклонов обозначаются буквой «a» (в миллиметрах или градусах). В зависимости от высоты модели или отливки уклон, установленный ГОСТом, составляет 1-8 мм или 0,5-3,0.

Идентификационные данные — требуемые размеры, марка сплава, вес литейного сплава и т.д. указываются на чертеже отливки.

Обычно форма изготавливается из формовочной смеси (формовочная смесь — многокомпонентная смесь формовочных материалов; формовочные материалы — природные и искусственные материалы (песок, глина, вода и т.д.), используемые для изготовления формовочной смеси) по образцу. Модель — это устройство, используемое для получения оттиска в форме, соответствующего конфигурации и размеру отливки. Для упрощения процесса изготовления форм модель чаще всего делят на две части, по которым отдельно изготавливают полуформы (эскиз модели см. на рис. 6). Центрирующие штифты используются для соединения деталей модели. Поверхность модели должна быть гладкой, чистой, чтобы ее можно было легко отделить от формовочной смеси после извлечения из формы.

Рис. 5Последовательность изготовления формы.

Рис. 6Эскиз модели.

Отверстия или внутренние полости отливки выполняются отдельными частями формы — стержнями (стержень отливки — часть формы, служащая для образования отверстия, полости или другого сложного контура отливки), которые изготавливаются в стержнях (стержень — устройство, имеющее рабочую полость, служащее для получения стержня требуемого размера и формы из заливочной смеси). Стержни укладываются в форму в специальные полости, которые маркируются модельными знаками. Модели и стержни изготавливаются из дерева, металла, пластика и, гораздо реже, других материалов. Выбор материала зависит в основном от типа производства, количества отливок, которые необходимо изготовить, а также от требований к точности размеров и шероховатости поверхности отливки (эскиз стержневой коробки см. на рис. 7).

Рис. 7. (а — стержневой ящик, б — стержень).

При проектировании моделей и стержневых ящиков учитывается усадка металла отливки, поэтому размеры модели больше размеров отливки.

где K — линейная усадка металла, выраженная в процентах и значительно отличающаяся для различных сплавов: чугун 0,8-1,2%, углеродистая сталь 1,5-2,0%, алюминиевый сплав 1,5-2,0%.

Формовочная и стержневая смесь и ее подготовка.Форма изготавливается из формовочной смеси. Формовочная смесь для алюминиевых сплавов состоит из 60 % кварцевого песка, 30 % глины, 3 % сульфитного сала, антиадгезионной добавки (2 % бентонита) и 5 % воды. Поскольку стержни подвергаются большим нагрузкам при сборке и заливке формы, используются смеси для достижения большей прочности. Для алюминиевых отливок используется следующая смесь стержней: кварцевый песок — 87%, глина — 8%, связующее вещество — 5%.

Формовочные и стержневые смеси должны обладать хорошей пластичностью, текучестью, газопроницаемостью, достаточно высокой прочностью и невязкостью. Текучесть — это способность смеси под действием внешних сил заполнять полость стержневого ящика или обтекать модель. Газопроницаемость — это способность формы и стержня пропускать газы, выделяющиеся из формовочной и стержневой смеси, во время заливки расплава. Если газопроницаемость смеси недостаточна, газы могут попасть в расплав, что приведет к отбраковке отливок газовыми оболочками. Неприлипаемость — это способность смесей не спекаться и не сплавляться с расплавленным металлом.

Формовочная смесь готовится путем смешивания компонентов в специальных смесителях.

При земляных работах формы изготавливаются в виде разъемных форм, обычно состоящих из двух полуформ. Последовательность операций при изготовлении полуформ методом ручной формовки следующая (схема формовки и сборки формы показана на рис. 8). Нижняя полуформа (НПМ), устройство подачи модели 10 и нижняя колба 2 установлены на формовочной плите 1. Формовочная колба представляет собой раму с перфорированными стенками, используемую для хранения формовочной смеси во время изготовления формы. Формовочная смесь 3 засыпается в колбу и уплотняется различными способами: вручную трамбовкой или машинным способом, прессованием, встряхиванием и др. После уплотнения излишки формовочной смеси удаляются линейкой, а со стороны уплотнения металла делаются игольчатые вентиляционные отверстия 4 для удаления воздуха и газов из формы в процессе заполнения ее металлом. Затем нижнюю колбу 2 вместе с подложкой и моделью поворачивают на 180 градусов и помещают на пластину субмоделирования так, чтобы модель оказалась сверху. С помощью центрирующих штифтов установите вторую половину модели и установите верхнюю колбу 5 на штифты 7. Помимо рабочей полости, в верхней половине формы имеются каналы литниковой системы (ЛС), которая вошла в полость жидкого металла. Система литников, состоящая из стояка 8, коллектора 9 и питателей 10, представляет собой систему каналов и элементов формы для подачи расплавленного металла в ее полость, обеспечивая заполнение и питание отливки в процессе затвердевания. Для удаления воздуха из полости формы делаются специальные каналы 6, называемые вентиляционными отверстиями. Часто в форме делается дополнительная полость — усиление (II). Цель получения прибыли будет более подробно рассмотрена ниже. После уплотнения смеси в верхней колбе полуформу открывают и извлекают половинки модели и детали, составляющие литниковую систему.

Делаем нижнюю половину формы. Сборка верхних половинок модели и половинок.

Изготовление формы верхней половины

Извлечение модели из нижней половины

Рисунок 7 Схема формовки.

При изготовлении ядра смесь насыпают отдельно в каждую половинку ящика, взбивают, шлифуют и смазывают клеем по разделительной плоскости. Затем половинки ящика соединяются вместе на центрирующих штифтах, половинки стержня склеиваются, и цельный стержень извлекается из ящика и отправляется на просушку, так как непросушенный стержень имеет низкую прочность. После сушки при температуре 150-300 сердцевина становится достаточно прочной, чтобы использовать ее в форме.

Точность сборки во многом определяет точность размеров отливки, образование литейных полостей и сложность их очистки. Сборка начинается с продувки нижней половины формы сжатым воздухом для удаления мусора и пыли, попавших в форму во время разборки модели и ремонта половины. Стержни вставляются в чистое углубление полуформы. Затем нижняя половина формы накрывается верхней формой. Операция проходит плавно, аккуратно, без перекосов верхней полуформы по отношению к нижней. Точность совмещения нижней и верхней полуформ обеспечивается центрирующими штифтами 7. Для предотвращения увеличения статического давления металла верхней полуформы на нижнюю полуформу ее связывают опорами 12 или пластовыми грузами.

Заливка формы из расплава.(рис. 1). Сплав заливается в форму с помощью ручных или крановых ковшей, в зависимости от веса отливки. Возьмем следующий сплав, залитый при температуре: сталь 1500-1600, алюминиевые сплавы 700-780, магниевые сплавы 680-780.

Продолжительность охлаждения отливки в форме зависит от теплосодержания металла, толщины стенки отливки, теплофизических свойств формы и склонности сплава к образованию трещин. Для небольших прямых отливок с тонкими стенками время охлаждения в форме измеряется в минутах.

После охлаждения металла в форме, отливка извлекается (выбивается), что приводит к разрушению формы. Формы можно выбивать, когда температура мелких стальных отливок достигает 700-800C, а средних — 400-500C. Алюминиевые отливки можно выбивать при 200-300C. Трамбовка форм в установках серийного и массового производства осуществляется с помощью специальных механизмов — выбивных решеток. На рисунке 1 показана отливка с системой заливки после того, как она была выбита из формы.

Нанесение шпатлевки и затирки. Стояки чугунных отливок выбиты. Стояки отливок из ковкого металла удаляются дисковыми или ленточными пилами: первые часто удаляют стояки стальных отливок, вторые — стояки отливок из цветных металлов. Стояки стальных отливок удаляются с помощью газорезательной машины, а стояки цветных металлов срезаются пилами.

Очистка отливок. После выбивки отливок из формы на их поверхности остается пригоревший формовочный компаунд, который очищается в обрубном отделении цеха. Используются следующие методы очистки отливок. Дробеструйная обработка или дробеметная обработка струей железной или стальной дроби, направленной на поверхность отливки с высокой скоростью. Ударная обработка гидравлической или песчано-гидравлической струей. Струя воды и песка под давлением 35 атмосфер направляется на поверхность отливки, очищая ее струей формовочной смеси.

Изготовление форм. Выбираем материал.

Сегодня практически каждый может самостоятельно изготовить декоративные камни, флагштоки, гипсовые фигуры, фасадные элементы и тому подобное. Это было бы желание. И знания.

Вы можете отливать гипс, воск, мыло, различные смолы и даже металл. В этом случае вам понадобятся специальные гибкие формы, которые также можно сделать «своими руками». Но какой материал можно использовать для изготовления форм? Современный мир предлагает довольно много вариантов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Давайте изложим все по порядку. Первый определяющий фактор при выборе подходящего материала для пресс-форм — жесткость.

3 вида форм по степени жесткости

Жесткий

Полужесткий

Гибкий

• металл
• пластик

• недорого
• пластмассы и полиуретан
• термоотверждаемые резины

• формовка
• пластмассы
• силикон
• полиуретан
• резина

1. размазанный рельеф готового продукта;
2. Сложная конфигурация при формовке крупногабаритных изделий;
3. Потенциал повреждения готовых изделий и форм

1. недостатки жестких форм + наличие дополнительного жесткого тела
2. высокий расход сырья для их производства

1. каждый из этих материалов имеет свои недостатки, но гибкие формы являются наиболее популярными

Твердость по Шору

При выборе твердости материала следует обратить внимание на его «твердость по Шору». Он определяется одноименной шкалой.

Твердость по Шору варьируется от очень упругой до средней твердости с низкой эластичностью и твердой до практически неупругой. Полужесткие пластмассы также включены, но в верхней части шкалы.

Как видно, существует несколько шкал. Для мягких материалов используется шкала A. Например, твердость автомобильной шины или подошвы обуви составляет 60-70 единиц, а листа ДСП или пластика — около 100 единиц. Разные шкалы соприкасаются друг с другом, например, Shore A95=Side D45.

Твердость по Шору. Роль в выборе материала для изготовления форм

Первое, что необходимо учитывать, это то, насколько легко будет извлекать модель и последующие отливки из формы.

Пример. Гипсовая модель, изображающая стоящую балерину с вытянутыми в разные стороны руками, должна быть отлита. Лучшим выбором в этом случае будет силикон с твердостью по Шору А30 или более мягкий, который будет обладать большей гибкостью при снятии модели.

Однако при производстве плоских бетонных изделий, таких как тротуарная плитка, форма не должна быть очень гибкой. В этом случае хорошо подходит эластомер с твердостью по Шору A70.

Как физически измерить твердость материала?

Для измерения сопротивления материала вдавливанию используется специальный прибор — твердомер Шора.

Прибор имеет специальную иглу, которую необходимо поместить на поверхность измеряемого материала. Тестер следует плотно прижать к эластомеру, тогда игла максимально проникнет в материал, а стрелка на шкале укажет значение твердости.

Особенности материалов для изготовления форм

Эластомерные формы позволяют воспроизводить и тиражировать сложные текстуры и поверхности из гипса, бетона, полимербетона, полимерных смол (полиэфирных и эпоксидных).

Существует четыре основных типа гибких формовочных материалов: формовочный пластик (ПВХ), резина, силикон, полиуретан. Рассмотрите их преимущества и недостатки.

Термопластик (ПВХ).

Самый дешевый и первичный, но сложный в обработке материал. Он широко использовался до появления высококачественных эластомеров. Формовочная пластмасса расплавляется и заливается при высоких температурах (до 200 °C). Важно точно соблюдать температурный режим, так как при перегреве термопласт становится непригодным для дальнейшего использования, поэтому требуется специальное оборудование для плавки с контролем температуры. Формы можно использовать для литья при температуре до 70 °C.

Формы выдерживают 450 — 1000 отливок. Повторяемость рельефа до 95%. Легко перерабатывается (от 8 до 10 раз).

Низкая стоимость . Тверже, чем силиконовые формы Без добавок — катализаторы, отвердители не нужны. Это однокомпонентный материал

Токсичный Значительная усадка при охлаждении, приводящая к потере геометрических размеров Может прочно прилипать к модели во время заливки (изготовления формы) Не устойчив к высоким температурам Может отверждаться при низких температурах (-10…-15o C) Мягкость формы может вызвать деформацию краев формы в виде «пузырей». Материал не является щелочным и не может использоваться в бетонных работах Требуется специальное оборудование Материал недолговечен.

Резина

Все чаще используется в производстве пресс-форм для литья под давлением методом горячего отверждения. Пресс-формы для литья под давлением изготавливаются автоматически на самом современном оборудовании, что означает неизменно высокое качество.

Резиновые литьевые формы выдерживают до 6 000 отливок с сохранением геометрических размеров изделий. Формы могут использоваться в широком диапазоне температур от -90°C до +300°C.

1. Высокая стойкость к истиранию
2. Долговечность
3. Сохраняет геометрические размеры в течение всего срока службы
4. Прорезиненная поверхность формы хорошо принимает красящие пигменты, что позволяет окрашивать все виды искусственного камня
5. Отсутствие воздушных пузырьков внутри формы и на ее поверхности гарантирует высокое качество продукции
6. Практически идеальная передача фактуры натурального камня
7. Низкая цена

1. Высокая стоимость оборудования для изготовления форм

Силикон

Эластомер является популярным средством для изготовления форм, которые легко изготавливаются вручную. Для создания форм используется двухкомпонентный силиконовый компаунд: основной силиконовый компаунд + катализатор. Материал легко смешивается и позволяет варьировать дозировку ингредиентов. Формы затвердевают при комнатной температуре. Их ударопрочность средняя. Она выдерживает до 2 000 отливок в широком диапазоне температур. Если рассматривать высококачественный силикон на основе платины, то формы вмещают до 5 000 отливок.

1. Нетоксичен (силикон широко используется в медицине и может быть одобрен для пищевых продуктов)
2. Практически полное отсутствие усадки
3. Высокая точность оттиска
4. Не требуется дополнительных смазочных материалов
5. Можно лить в широком диапазоне температур (до и выше 200 oC)
6. Устойчивость к агрессивным средам
7. Простота в обращении

1. Низкая химическая стойкость к щелочным материалам
2. Умеренная прочность, сравнимая с прочностью армированного формой пластика, но уступает полиуретану
3. Волдыри на боковых сторонах декоративных предметов
4. Сложность окрашивания готовых изделий
5. Высокая цена

Полиуретан

Очень прочный двухкомпонентный материал для литья в формы. Как и силиконовые формы, он затвердевает при комнатной температуре. Необходимо строго соблюдать инструкции по смешиванию компонентов. Неправильные пропорции смешивания снижают прочность, а непрореагировавшие ингредиенты приводят к разрушению формы.

После вскрытия упаковки необходимо сразу использовать все количество сырья, т.е. нельзя делить его на разные порции, так как компоненты полиуретана взаимодействуют с воздухом, влагой — изменяя свойства соединения.

Для каждого материала должен быть выбран определенный сорт полиуретана. Формы из полиуретана предназначены в основном для материалов, которые должны отливаться при температуре до 70°C.

Формы из полиуретана выдерживают до 4 000 отливок.

1. Высокие прочностные характеристики
2. Высокая гибкость
3. Низкая усадка
4. Щелочестойкий материал
5. Устойчивость к агрессивным средам
6. Точное воспроизведение текстуры поверхности
7. Низкая цена (в два раза дешевле силикона)

1. Токсичный
2. Боится контакта с воздухом и влагой
3. Не может быть порционным и должен быть использован весь за один раз
4. Сильная адгезия ко всем материалам, требует большого количества смазки
5. Пузырьки воздуха на поверхности формы
6. Сложности в работе
7. Липкий, плотный материал — трудно наливать

Мы надеемся, что эта информация была вам полезна. В заключение хотелось бы отметить, что с каким бы материалом вы ни решили работать, необходимо строго следовать рекомендациям производителя. Только так вы сможете правильно оценить качество материала.

Подробнее о полиуретане читайте в статье ниже.

Следите за нами на Facebook, Вконтакте. Следите за нашими новостями.

3D-технологии для литейного производства: как создать форму для отливки за неделю

3D-технология, интегрированная в технологическую цепочку литья, дает реальные преимущества для компании. Как можно продемонстрировать преимущества 3D-сканирования и печати? Лучший способ — продемонстрировать процесс создания деталей с нуля с помощью аддитивных методов и сравнить его с традиционными технологиями. Для этого мы обратились к Павлу Чадушкину, главному специалисту по производству в RP-центре iQB Technologies.

— Наша задача, таким образом, заключается в создании эталонной детали на основе цифровой модели для последующего литья реального изделия. С чего начинается этот процесс, если мы используем 3D-технологию?

— Во-первых, нам необходимо отсканировать оригинальный продукт, а затем провести обратную разработку. Конечно, он должен быть новым и неиспользованным, чтобы не было видно износа деталей. Мы оцениваем, насколько сложна его геометрия, а затем задаем всего один вопрос: каким должен быть допуск на точность? Просто взглянув на деталь, можно определить, как она изготовлена. Наиболее распространенными методами являются литье (точное или в землю), фрезерная или токарная обработка. Каждая из этих технологий производства имеет свои допуски.

После того как у нас есть представление о технологии производства и допусках, мы выбираем оборудование, т.е. 3D-сканер с необходимой нам точностью, и оцифровываем изделие. Например, Creafrom HandyScan 700 или стационарный Solutionix C500. Эти приборы метрологического класса уже хорошо зарекомендовали себя на производственных предприятиях. После получения 3D-модели мы переносим ее в программное обеспечение Geomagic Design X, чтобы быстро и легко обработать данные 3D-сканирования для проверки геометрии и обратного проектирования. Затем привлекается инженер для создания эскиза детали на основе результатов сканирования и создания твердотельной модели.
В процессе создания эскиза инженер устраняет различные недостатки твердой модели. Здесь следует отметить, что абсолютно каждое изделие имеет производственные деформации. Они могут быть вызваны различными факторами — например, неправильно выбранным материалом, сложной формой, деформацией при транспортировке, изношенностью инструментов, используемых в производстве.

В любом случае, какой бы объект мы ни взяли для 3D-сканирования, он будет содержать дефекты и отклонения от стандарта, и наша задача — создать этот стандарт. Если деталь круглая, то справедливо будет сказать, что ее отверстие будет эллиптическим, а не круглым. Поэтому инженер, используя программное обеспечение, устраняет этот эллипс и создает круг правильной формы. Очерчивая каждую геометрическую фигуру, мы исправляем все недостатки. Когда деталь полностью обрисована, мы получаем цельную деталь, которую можно запустить в производство.

Отливка клапана сброса давления газа (вид в поперечном сечении)

— У нас есть наша CAD-модель. Теперь нам нужно определить, как производить продукт.

— Традиционным способом является подготовка оснастки в виде восковой модели на станке с ЧПУ. В этом случае модель должна быть адаптирована к станку, со своими допусками, углублениями, закруглениями — все зависит от оборудования и инструментов, с помощью которых будет изготавливаться деталь.

Но теперь есть второй способ — 3D-печать, которая идеально подходит для создания прототипов и мелкосерийного производства.
Ключевым преимуществом аддитивной технологии является возможность создавать изделия самых сложных форм (включая мельчайшие детали), которые невозможно изготовить традиционными методами. Кроме того, сложность геометрии не нужно учитывать при запуске процесса печати. Это особенно актуально при производстве изделий с использованием литья металла и пластмассы.

Если изделие имеет простую форму, то зачастую целесообразнее изготавливать его на станке с ЧПУ. Однако если геометрия сложная, лучшим вариантом будет 3D-печать.

Когда нам нужен не один рабочий прототип, а небольшая серия от 10 до 1 000 штук, мы используем силиконовое литье, т.е. двухкомпонентное литье. Для этого необходимо получить мастер-модель — образец, который будет использован для создания силиконовой формы, в которую затем заливается пластик или воск.

— Мы убедились, что 3D-печать является незаменимым решением для производства изделий с использованием металлического и пластикового литья. Можете ли вы привести пример создания конкретной детали?

— Возьмем пример простого пластикового чехла для телефона. Во-первых, он разделен на две половины — нижнюю и верхнюю. Чтобы изготовить одну из половинок, необходимо сделать штамп и печать — это оснастка для литья пластмассы под давлением. Металлическая форма, состоящая из двух половинок, зажимается, затем в нее под давлением впрыскивается пластик, который принимает форму внутренней геометрии изделия.
При традиционном производстве внешняя и внутренняя форма каждой половины фрезеруется на станке с ЧПУ. Но если у нас есть 3D-принтер, мы сразу печатаем готовое изделие целиком, нет необходимости делать металлические инструменты. Это не только займет много времени, но и будет стоить баснословно дорого при тираже в десять штук. Таким образом, преимущество 3D-печати очевидно — нет необходимости фрезеровать инструменты.

Телефон — продукт массового производства, и речь идет не о десяти, а о тысячах единиц. Именно в этом случае необходимы штамп и высекальный пресс, а также постоянное тиснение большого тиража. Кроме того, если нам нужно внести небольшие изменения в дизайн, мы можем быстро исправить CAD-модель, напечатать прототип и проверить его собираемость, а также убедиться, правильно ли мы выбрали геометрию.

— При создании легкоплавких и выжигаемых мастер-моделей для литья с помощью 3D-принтера используются соответственно воск и фотополимер (технология печати MJP, технология QuickCast). Какова производственная цепочка при использовании этих материалов и каковы различия?

— Использование 3D-печатных восковых и обожженных фотополимерных моделей имеет ту же механику, с несколько иными алгоритмами.

У нас есть напечатанная восковая модель. Мы создаем для него оболочку (т.е. форму, в которую заливается металл), покрывая ее тонким порошком толщиной не менее 6-8 мм. Тип материала и толщина оболочки зависят не только от сложности геометрии и размера детали, но и от металла, который будет залит в будущую форму. Затем компонент помещается в печь. В печи воск плавится, а сама оболочка затвердевает, и мы получаем цельную металлическую форму для литья.

Восковые и фотополимерные модели отводного клапана, напечатанные на 3D-принтерах

Что касается фотополимера, мы также помещаем продукт в печь, но в то время как воск плавится при температуре +200⁰C, фотополимер плавится при температуре +950⁰C. При этом оболочка затвердевает, а модельный материал выгорает.

Затем форма заполняется раскаленным металлом — это может быть алюминий, титан или даже магний. Форма остывает, после чего оболочка разбивается молотом или вибрационной машиной, и получается отливка.

Следующий этап — механическая обработка. Это включает сглаживание поверхности детали — обрезку стружки, в которую был залит металл, ее шлифовку и удаление излишней шероховатости с детали. На этом этапе нам также может понадобиться просверлить отверстия или установить крепеж — станки с ЧПУ используются для доводки детали до окончательного варианта (шлифовка, шлифовка, сверление и т.д.).

— От чего зависит выбор воска или фотополимера?

— Восковые машины относительно дешевы, в то время как расходные материалы стоят дорого. Для фотополимерных 3D-принтеров ситуация обратная. По сравнению с фотополимером, воск — довольно хрупкий материал, и это его недостаток. Но сегодня 3D-печать с использованием воска обеспечивает наиболее точную и гладкую поверхность. Более того, литье воска является традиционным для всех литейных предприятий России. Поэтому фотополимер подходит для тех случаев, когда требуются более крупные модели, а прочность и детализация менее важны. Пользователь должен сделать свой выбор, основываясь на том, какие тиражи он будет печатать и как часто он будет обращаться к прототипированию.

Например, литейные предприятия по всему миру, в том числе и в России, активно используют профессиональные 3D-принтеры компании 3D Systems, мирового лидера в производстве оборудования для аддитивного производства. В то же время ряд компаний имеет собственный парк 3D-оборудования, другие заказывают услуги 3D-печати у подрядчиков.

— Мы подробно рассмотрели, как и когда выгодно использовать 3D-принтеры и 3D-сканеры. Реферат: Почему литейному заводу необходимо внедрять технологии аддитивного производства?

— Сократите время производства прототипов и малосерийных деталей. Экономия времени и денег.

Давайте вернемся к сравнению традиционного процесса и процесса аддитивного производства. В первом случае это выглядит следующим образом:

1. конструктор проектирует деталь, а затем передает свой проект инженеру.
2. инженер, совместно с технологом, адаптирует его к методу производства.
3. дальнейшая адаптация заключается в создании чертежа будущей формы штампа и пуансона или чертежа детали, которая будет обрабатываться на фрезерном станке.
4. Затем штамп и пуансон изготавливаются на станке и отправляются на производство.

Таким образом, с того момента, как конструктор представляет готовый проект инженеру и получает форму, на которой будет отлито изделие, проходит от шести месяцев до года. Допустим, прошло шесть месяцев, сделано десять прототипов, дизайнер получает их, примеряет эти металлические блоки, но они не влезают в пазы. Он понимает, почему они не подходят, уточняет модель, и цикл повторяется. До следующей примерки проходит еще как минимум полгода.

С помощью 3D-принтера дизайнер нажимает кнопку, чтобы напечатать свое изделие и сразу же отправить его на производство для отливки. Время сокращается с года или шести месяцев до недели максимум. Это самое важное преимущество. Кроме того, мы экономим значительную сумму денег на изготовлении формы. Не менее важно и то, что мы можем создавать изделия с геометрией любой сложности и, при необходимости, быстро оптимизировать конструкцию в программном обеспечении.

Как сделать форму для литья

Изготовление литейных форм, на фрезерном станке Roland Modela

Студентка ФабЛаба рассказывает, как она изготовила форму для литья на фрезерном станке Roland Modela и залила в нее металл и пластик.

Задача: разработать любую фигуру или изделие, которое мы могли бы повторить много раз, изготовив для него форму для литья.

Я решил загрузить модель фигуры из Thingiverse и персонализировать ее по-своему в Rhinoceros. Я хотел попробовать работать с твердыми материалами, такими как металл или твердый пластик, поэтому сама форма для отливки должна быть мягкой. Мы изготовили контрформу из модельной глины с помощью фрезерного станка Roland Model, а для самой формы использовали термостойкий силикон.

Общие указания по изготовлению формы и контрформы:
1) Рассчитайте диаметр используемой фрезы. Убедитесь, что вы оставляете достаточно места между вашим товаром и стенкой прилавочной формы.
2) Оставьте отверстие достаточного размера для заливки материала и дополнительное вентиляционное отверстие для выхода воздуха.
3) Стенки контрфорса должны быть слегка наклонными.
4) Если вы делаете форму из двух частей, не забудьте сделать штифты и пазы для точного соединения половинок.
5) Помните, что для литья твердых деталей нужны мягкие формы.
6) Обратите внимание на соотношение смешивания материалов для литья.

Процесс изготовления

Я попробовал два разных способа изменить форму черепа, чтобы сделать двухстороннюю форму для литья. Поскольку я буду отливать из металла и изделие будет твердым, сама форма должна быть мягкой. В программе Rhinoceros я подготовил 3D-модель контрформы, которую я вырежу из блока модельного воска размером 7,0 X 14,1 X 3,5 см. Я также учел и оставил необходимые отверстия для заливки металла и вентиляционные отверстия.

После того как 3D-модель была завершена, я приступил к вырезанию стержня из модельного воска для контрформы на фрезерном станке Roland Model. Я использовал двухзубую фрезу диаметром 3 мм для черновой обработки и сферическую фрезу диаметром 1,5 мм для чистовой обработки. Я обработал финишное покрытие только в одном направлении (hu), так как посчитал, что этого достаточно, дальнейшая работа не требуется, и время было сэкономлено. Отделка и черновая обработка заняли в общей сложности около 3 часов 20 минут.

Вырезав форму для верха, я приступил к изготовлению самой формы из термостойкого силикона. Как я уже упоминал ранее, форма должна быть не только мягкой, но и очень термостойкой, поэтому я использовал термостойкий силикон Mold MAX® 60.
Вот как сделать нашу форму:
1) Нанесите немного универсального разделительного средства и дайте ему высохнуть в течение 3 минут.
2) Сделайте силиконовую пасту: смешайте ингредиенты А и В в массовом соотношении 100А:3В (или в соответствии с инструкцией к используемому силикону).
3) Вылейте смесь в форму с верхом, следя за тем, чтобы внутрь не попали пузырьки воздуха.
4) На всякий случай тщательно постучите по форме, пока все пузырьки воздуха не выйдут на поверхность.
5) Дайте силикону затвердеть в течение суток.

К сожалению, в моем случае через 24 часа силикон все еще не затвердел. Оказалось, что весы были неисправны, они показывали неправильные результаты, и я смешал неправильные пропорции! Очистив контрфорс мылом и водой, я попытался сделать все правильно.

По крайней мере, во второй раз, но это сработало!

Теперь все готово к долгожданному кастингу.
Для того чтобы отлить металлические детали, я выполнил следующие действия:
1) Добавьте тальк в форму.
2) Разогрейте духовку или емкость, в которой вы будете плавить металл, подождите, пока ваши кусочки не расплавятся. Будьте осторожны и надевайте перчатки!
3) Положите две части формы вместе и прижмите их друг к другу любым удобным для вас способом. Детали формы должны быть хорошо прижаты друг к другу во избежание утечек.
4) Осторожно и медленно влейте расплавленный металл.
5) Немедленно погрузите форму в холодную воду для охлаждения. Оставьте форму в воде, пока она не остынет достаточно и ее можно будет потрогать.
6) Снимите форму и достаньте ваш продукт.

Черепа получились довольно хорошо, с хорошей детализацией. Я отполировал один из них, а другой оставил необработанным (см. фотографии).

Закончив с металлом, я попробовал сделать то же самое с пластиком.
Процесс был проще, поскольку соотношение смешивания материала составляет 1:1.
Кроме того, пластик легче обрабатывать, он не нагревается и его легче отливать.
Результат показан на фотографии:

Литье из гипса

Гипс — доступный и легко обрабатываемый материал. С доисторических времен литье из гипса использовалось так же, как и лепка из глины, для изготовления поделок, игрушек и ритуальных предметов.

Сегодня гипс по-прежнему является популярным ремесленным материалом. Он также используется для изготовления масштабных декораций и механизмов.

Процесс литья из гипса

Процесс литья гипса состоит из нескольких этапов. Сама заливка в гипсовые формы занимает считанные минуты, гораздо больше времени отнимают подготовительные и отделочные работы. Подготовительные мероприятия включают:

• Создание модели изделия.
• Проектирование и изготовление формы, т.е. колбы.
• Подготовка материалов для литья в форму для смазки.

Процесс отливки в гипсе

Убедитесь, что все необходимые материалы, оборудование и инструменты находятся под рукой, вымыты и очищены после последнего раза. Кастинг исчисляется минутами.

Непосредственно перед отливкой в гипс смажьте колбу и перемешайте раствор для отливки. Залейте раствор в отверстие тонкой струйкой, следя за тем, чтобы выходил воздух. После заливки форму следует вращать и слегка встряхивать, чтобы обеспечить максимальное сцепление раствора с мелкими элементами рельефа.

Не менее важны и отделочные операции. Они также определяют качество продукта. К ним относятся.

• Сушка (при естественной температуре или на обогревателе). Слишком быстрая сушка может привести к растрескиванию отливки.
• Снятие формы. Если он плохо отходит, можно осторожно постучать по нему деревянным или резиновым молотком.
• Удалите острые части и переработайте детали готового изделия.
• Очистка колбы (если вы планируете сделать одну или несколько отливок).

Литье в гипсовые формы несколько отличается от литья в силиконовые формы. Силикон не требует смазки, более эластичен и легче удаляется.

Необходимое оборудование и материалы

Формовка гипсовых изделий не требует высокопрофессионального оборудования. Этот процесс вполне можно осуществить в домашней мастерской любителя.

Важно: при подготовке, процессе литья и финишной обработке образуется много пыли. Убедитесь, что помещение хорошо проветривается и чистое. Этого не следует делать в жилых комнатах и домах, где есть аллергики. Кроме того, смеси воздуха и пыли в определенных концентрациях являются взрывоопасными. Избегайте использования открытого огня в мастерской.

Литейные формы для гипсового литья

Основной частью оборудования является литейная форма. Подготовьте модель для изготовления формы для литья. Подойдет пластилин, полимерная глина или любой пластичный материал. Если вы делаете копию, то моделью является сам оригинал. Обязательно отметьте на модели линии соединения половинок будущей формы.

Важно выбрать правильный материал для инвестиционного кольца. Если вы готовите небольшую форму для отливки кулона или части масштабной модели машины — подойдет жесткий картон. Для больших отливок лучше использовать фанеру — она не рассыплется от большой массы гипса.

Лоток из жесткого картона для литейных камней

• Нижняя емкость для смешивания гипса и воды.
• Стакан с носиком для наливания.
• Резинки для затяжки деталей пресс-форм.
• Кисти для нанесения смазки.
• Сверлильный инструмент для изготовления отверстий.
• Шпатели и ножи.
• Картон и малярный скотч.

Для изготовления формовочного гипса следует использовать лучший гипс. Алебастр можно использовать в крайнем случае, лучше просеять его через сито 0,2 мм, убедиться, что он достиг «пушистой» консистенции и не содержит комков и посторонних включений.

Смазывание гипсовой формы

Смазку можно сделать из натертого детского мыла, воды и подсолнечного масла.

Изготовление форм для литья из гипса

Наиболее часто используемыми материалами являются сам гипс и силикон.

Гипсовые формы традиционны и знакомы многим поколениям мастеров. Они более требовательны к мастерству при их изготовлении. В последние десятилетия их все чаще вытесняют силиконовые формы.

Формы из силикона характеризуются высокой точностью, возможностью проработки мелких деталей, простотой изготовления и извлечения из отливки. Начальная смесь немного дороже, но это компенсируется повышенной обрабатываемостью и долговечностью.

При проектировании и изготовлении формы следует обратить внимание на:

• Внимание к деталям.
• Способ соединения и последующего удаления половинок формы.
• Как крепятся половинки формы
• Расположение литейных отверстий. Он должен позволить жидкому гипсу проникнуть во все уголки формы и полностью заполнить ее.
• Конфигурация инвестиционного кольца должна обеспечивать выход пузырьков воздуха.

Для фиксации частей колбы вместе обычно используются резиновые ленты. Для мелких деталей подойдут резинки для денег, для крупных — отрезки от велосипедных или автомобильных камер.

Изготовление гипсовых форм для литья

Отливка в гипсовых формах требует определенного мастерства, хорошего планирования и хорошей координации между мастерами. Как сделать форму для гипсового литья?

Сначала вы делаете заготовку, которая представляет собой небольшую коробку из картона с клейкой лентой или жестким пластиком вокруг будущей модели. Щели между основанием и стенами замазываются пластилином. Модель покрывается жиром и помещается внутрь колбы на одинаковом расстоянии от дна и стенок. В качестве опор используются куски пластика или картона. Иногда модель просто подвешивают на струнах.

Разведите гипс до консистенции сметаны.

Гипс разводится до консистенции сметаны и наносится кистью на сложные рельефные детали модели — углы, углубления и т.д. Модель готова к отливке. Затем модель заливается до линии соединения початков и оставляется для затвердевания.

Заливка гипсовых слепков.

После застывания проверьте, насколько хорошо рисунок отделяется от нижней половины, смажьте его и рисунок, залейте верхнюю половину формы. После того как верхняя половина затвердела, в углах просверливаются отверстия для колышков, которые будут удерживать половинки на месте во время литья. Затем верхняя половина снимается, и модель извлекается. Теперь инвестиционное кольцо готово к отливке. Если вы новичок, планируйте достаточно времени, чтобы набраться опыта и развить свои навыки. Отливка в гипсе может не получиться с первого раза.

Область применения литья из гипса

Литье в гипс используется как на промышленных предприятиях для деталей интерьера, так и в ремесленных мастерских. Ассортимент продукции для художников, использующих гипс, очень широк.

• Аутентичные элементы дизайна интерьера
• Статуи и даже более крупные статуи, вплоть до металлических моделей
• Небольшие украшения
• Игрушки
• Детали для масштабных моделей машин

Этот список — не единственная область применения. Специализированные мастера постоянно изобретают новые области применения гипсового литья — везде, где необходимо создать детали со сложными поверхностями и узорами, и где прочность и долговечность не являются первостепенной задачей.

Специально для модного журнала о красоте, здоровье, отношениях и уюте в доме www.stilnos.com