Материалы для ювелирных изделий - Владимир Куманин

Виксинтовая пресс-форма обеспечивает высокую точность отпечатка, и ее не нужно смазывать разделительным составом.

Модели можно получать как свободной заливкой модельного состава, так и под небольшим давлением.

Пресс-форма может быть получена по эталону из различных материалов: металла, дерева, пластилина, глины, воскоподобных материалов и др.

Ласил . Ласил-Т – это высокопрочная силиконовая резина для изготовления пресс-форм и литейных форм для легкоплавких сплавов с температурой плавления ниже 350 °C, которая подходит для детального воспроизведения поверхностей и объектов при разработке прототипов, а также в художественных и реставрационных работах.

Силиконовая резина Ласил-Т представляет собой двухкомпонентный материал, состоящий из основы и катализатора (реагента), при смешивании которых в массе происходит процесс вулканизации при комнатной температуре. Ласил не имеет запаха и усадки, он прозрачен и выдерживает температуру до 350 °C. В формы, изготовленные из ласила, можно непосредственно заливать сплавы на основе цинка, олова, свинца, а также сплавы Вуда и Розе. В формы из отвержденного силикона можно отливать изделия из целого ряда неметаллических материалов: воск, гипс, полиуретан, бетон, полиэфир и другие термореактивные смолы.

Ласиловые формы обладают смазывающей способностью и при работе не требуют использование тальковой пудры. Кроме того, прозрачность формы облегчает работу форматора и процесс создания восковых моделей. Приводим техническую характеристику ласилα-Т.

Основа в несмешанном виде

Смесь 100 частей основы и 10 частей отверждающего реагента по весу

Резина . Для пресс-форм используют сырую резину на основе искусственного каучука. Используют СКН-40М, СКИ-3, СКН-26, СКЕИгОМ. В качестве вулканизирующих агентов используют ПДК (пероксид дикумила), Ф-40 (пероксимон), ХДО (хинондиоксим) и ХДО + Мп02. Вулканизацию проводят при 150 °C в течение 20–45 мин. После вулканизации получается эластичная пресс-форма со следующими физико-механическими свойствами.

Резина СКН-40М с вулканизирующим агентом ПДК при 150 °C в течение 35 мин дает σв = 11 МПа, δост= 4 %, δ = 400 %, твердость по ТМ-2 = 55.

Резина СКИ-3 с ПДК при 150 °C в течение 35 мин дает σв= 14 МПа, δост = 6 %, δ = 780 %, твердость по ТМ-2 = 36.

Резина СКН-26 с Ф-40 при 150 °C в течение 35 мин дает σв= 14,8 МПа, δост= 6 %, δ = 810 %, твердость по ТМ-2 = 38.

Резина СКН-40М с ХДО при 150 °C в течение 45 мин дает σв=12 МПа, δост= 24 %, δ = 850 %, твердость по ТМ-2 = 34.

Резина СКН-40М с ХДО + МnО2 при 150 °C в течение 20 мин дает σв= 14 МПа, δост= 16 %, δ = 740 %, твердость по ТМ-2 = 42.

Металлические материалы . Для изготовления пресс-форм отливок серийного производства с несложным профилем применяются легкоплавкие сплавы, чаще всего оловянно-свинцовые, и реже легкие, такие как сплавы на алюминиевой основе (табл. П.1).

Таблица П. 1

Сплавы для литых пресс-форм

П.2. Материалы для моделей

В практике ювелирного литья применяются только воскоподобные модельные материалы с температурой плавления ниже 100 °C. Это позволяет удалять их горячей водой, паром или в термическом воздушном шкафу.

Такие воскоподобные составы используются для изготовления моделей как в расплавленном, так и в пластифицированном и пастообразном состояниях.

Главными компонентами легкоплавких смесей являются парафин, натуральный и синтетический стеарин, буроугольный или горный (монтановый), а также торфяной воски (битумы), сложные эфиры высших кислот, синтетические, полиэтиленовые, реже натуральные воски.

В качестве добавок, улучшающих реалогические свойства составов, повышающих их прочность и теплопроводность, снижающих хрупкость, используются кубовой остаток термического крекинга парафина, касторовое масло, этилцеллюлоза, канифоль, полиэтилен и др.

Требования, предъявляемые к модельным составам

• Состав должен точно воспроизводить полость пресс-формы и не прилипать к ней.

• Модели после затвердевания должны иметь достаточную прочность, чтобы не деформироваться на всех технологических операциях.

• Состав должен быть несложным в приготовлении и содержать недорогие компоненты.

• Состав должен обладать хорошей жидкотекучестью в расплавленном состоянии для изготовления и выплавления его из формы.

• Плотность состава должна быть менее 1 кг/см3.

• Модельный состав должен хорошо смачиваться суспензией.

• Зольность состава должна быть минимальной.

• Модельный состав должен быть пригоден для многократного использования.

• Состав должен быть безвреден для работающих. Свойства отечественных модельных составов приведены в таблице 2.1.

В ювелирной промышленности ряда производств применяют специальные импортные и отечественные модельные составы. Последние представлены в таблице 2.2.

Модели обычно изготовляются методом свободной заливки жидкого модельного состава, методом запрессовки жидкого модельного состава и методом запрессовки пластифицированного состава или пасты (смесь модельного состава с 10–15 % воздуха).

Растворимые модели В художественном литье растворимые модели применяются достаточно редко. Их применяют главным образом для изготовления стержней, выполняющих различные полости в моделях из обычных парафино-стеариновых составов.

Таблица П.2.1

Выплавляемые модельные составы

Условные обозначения: П – парафин; Б – буроугольный воск; Т – торфяной воск; Тэ – триэтиламин; Псм – пластичный смазочный материал ПВК (ГОСТ!9537-83); Ц – церезин; Пэв – полиэтиленовый воск (низкомолекулярный полиэтилен); Цс – синтетический церезин; Ко – Кубовый остаток крекинга парафина; С – стеарин.

Таблица П.2.2

Специальные модельные составы

Такие стержни устанавливают в пресс-форму и затем запрессовывают или заливают модельный состав. Материалом такого стержня служит карбамид. Удаление карбамидного стержня из модели производят растворением в воде. Полученная после этого полость модели точно отображает внешнее очертание растворившегося стержня с чистой и гладкой поверхностью и большой точностью общей конфигурации. Этот способ применяют для изготовления моделей с полостями, которые нельзя выполнить другими стержнями из-за различных поднутрений. Растворенный в воде карбамид может быть повторно использован. Возвращение растворенного материала производится выпариванием воды. Хранение карбамида должно осуществляться в сухом помещении из-за его гигроскопичности.

Растворимый воск

В настоящее время появились водорастворимые литьевые воски ISM Hydrowax, которые поставляются в гранулах. Работа с ними заключается в следующем. Воск расплавляют при 100 – 120 °C и выдерживают в расплавленном состоянии не менее 24 часов. Перед началом работы его вакуумируют и выдерживают под вакуумом не менее 8 часов. Затем воск охлаждают до 72–76 °C и шприцем или инжектором производят заполнение холодной эластичной пресс-формы, в которой его выдерживают не менее 3-х минут. Растворение проводят в воде при комнатной температуре в течение 5 минут.

С помощью растворимого воска можно значительно улучшить приведенный технологический процесс и получить более точную восковку, отливая ее целиком.

П.З. Материалы для изготовления оболочки восковых моделей (литейных форм)

В процессе литья по выплавляемым моделям большую роль играют литейные формы. Они должны быть, с одной стороны, огнеупорны (во избежание пригара), прочны, чтобы выдерживать давление заливаемого металла, и не должны выделять газов, а с другой стороны, форма должна иметь гладкую рабочую поверхность и небольшие изменения в рабочей конфигурации при нагреве. Последний фактор очень важен в художественном литье.

Для удовлетворения таких высоких требований применяются высокоогнеупорные мелкораздробленные формовочные материалы и специальные огнеупорные связующие материалы.

Для облицовочного огнеупорного покрытия применяются твердые огнеупорные материалы и жидкие связующие материалы: этилсиликат и жидкое стекло.

Огнеупорные наполнители

В качестве наполнителя были опробованы различные типы огнеупорных материалов: кремнеземистые, алюмосиликат-ные, глиноземистые, магнезиальносиликатные, цирконовые и др. Наилучшими из них были кремнеземистые огнеупоры, аморфный и кристаллический кварц, кварцевый песок, кристобалит, динас и асбест. За рубежом применяют только кристобалит, а в России – динас и асбест. Часто кристобалит получают из кремнеземистого сырья.

Асбест. Асбест и асбест-хризотил состоят из волокон различной длины и представляют гидросиликат магния βMgO 2SiC02 • 2Н20). В зависимости от его насыпной плотности асбест делится на группы (марки) от 0-й до 7-й. Чем выше плотность, тем выше группа. При 360 °C асбест выделяет адсорбционную воду, а при 700 °C обезвоживается и легко превращается в порошок. Он при добавлении в гипсовую массу создает каркас, который и воспринимает значительную часть нагрузки при изготовлении формы, ее сушке и заливке металлом.