Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы ювелирного дела лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
10
Рис. 3. Этапы создания изделия (мастер-модели) с помощью компьютерной
программы
Этот способ создания мастер-модели требует от художникамодельера, помимо знаний областей ювелирного дела, еще и владения
трехмерными программами и программами, соединяющими модель на
компьютере, с оборудованием, на котором эта модель изготавливается
в специальном материале.
3 . Изготовление мастер-модели фрезерованием. Является одним
из возможных способов получения мастер-модели как из металла, так
и прамоделей из различных материалов, например, из воска или
дерева.
Фрезерование является распространенным видом механической
обработки и представляет собой обработку материала фрезами. В
большинстве случаев ими обрабатываются плоские или фасонные
линейчатые поверхности, но могут обрабатывать и наклонные
поверхности. Процесс ведется многолезвийными инструментами фрезами. Фреза представляет собой тело вращения, у которого
режущие зубья расположены на цилиндрической или на торцовой
поверхности. В зависимости от этого фрезы соответственно
называются цилиндрическими или торцовыми, а само выполняемые
ими фрезерование - цилиндрическим или торцовым.
Для выполнения большей части фрезерных работ используются
вертикально-фрезерные станки. С их помощью производятся самые
распространенные работы: сверление, зенкерование, вытачивание
отверстий на металлических деталях. Вертикально-фрезерные станки
имеют ручное, автоматизированное или управление с системой ЧПУ.
В таком станке главное движение задает фреза, а заготовка вращается
по мере необходимости и интенсивности ее обработки. Движение
заготовки, закрепленной на столе, может быть криволинейным и
прямолинейным. Вертикально-фрезерные станки также позволяют
работать с пластмассой и сплавами металлов. Даже сталь и чугун с
легкостью поддаются обработке на вертикально-фрезерном станке.
Кроме того, нередко они дополняются такими элементами, благодаря
которым значительно расширяется область их применения.
Вертикально-фрезерный станок в этом случае приобретает большие
технические возможности. Оборудование данного типа также
используется для фрезерной обработки вертикальных и
горизонтальных плоскостей, спиральных деталей, штампов и других
деталей.
Виды воска, используемые при моделировании.
С точки зрения литейщика, наиболее важными для воска
11
являются две характеристики:
Воск, который применяется для инжекции, литья, пайки или
резьбы, должен быть достаточно прочным, чтобы тонкие части модели
без разрушения выдерживали все прилагаемые к ним усилия (при
освобождении из резиновой формы, при резьбе, обработке
бормашиной, абразивной обработке и т.п.)
Воск должен плавиться при достаточно низкой температуре и при
этом не оставлять остаточной золы после отжига.
1. Инжекционный воск. Основной вид воска, используемый для
тиражирования изделий. Применяется в виде расплава для инжекции в
резиновую форму. Представляет собой основу из натурального
природного или искусственного воска, а также химические соединения
и природные вещества, которые добавляются для изменения
физических и механических свойств (вязкость, твердость, упругость,
механическая память, текучесть расплава, отделяемость от резиновой
формы, скорость застывания, усадка и пр.). Выпускается в виде
блоков, плиток, чешуек или гранул рис. 4.
Рис. 4. Инжекционный воск в виде гранул
2. Скульптурные воски. В случае, когда большие размеры
восковых моделей не позволяют делать качественные восковые
отливки с помощью воскового инжектора, рекомендуется
использовать метод прямой заливки растопленного воска. При
использовании обычных инжекционных восков в этом случае, на
крупных изделиях наиболее существенно проявляются такие дефекты,
как неравномерная объемная усадка, пузыри и пр. Во избежание
возникновения подобных проблем, рекомендуется использовать
специальные скульптурные воски, которые годятся для лепки, резьбы,
прямой заливки и пр.
3. Зеленый воск - наиболее популярный воск для резьбы. Это
самый твердый воск, на нем возможна прорезка наиболее тонких
12
деталей и сложных дизайнов. Может полироваться до зеркального
блеска. Толщина изделий из воска может достигать менее 0,2 мм абсолютного минимума толщины, при которой вообще возможна
качественная отливка изделий. При этом восковка остается прочной и
не подвержена деформации. Воск исключительной твердости,
содержащий минимум пластических добавок, чтобы гарантировать,
что модель не сломается в руках во время работы. Предельные
параметры для использования данного воска - плоские изделия
толщиной менее 1 мм и диаметром 38 мм, что перекрывает
практически весь диапазон ювелирных изделий. Воск плавится при
105 С, практически сразу превращаясь в легко подвижную жидкость,
минуя вязкую стадию. Застывание воска происходит очень быстро.
После застывания воск становится более мягким и гибким, но попрежнему пригоден для резьбы (рис. 5).
Рис. 5. Застывшие формы из воска
4. Фиолетовый воск - наиболее универсальный воск,
применяемый для резьбы. Воск более гибкий, чем зеленый, легче
режется ножом, хотя опасность скола все же присутствует. Может
обрабатываться напильником или бормашиной, однако, инструменты
достаточно быстро забиваются, т.к. при резьбе образуются не опилки,
как у зеленого воска, а более вязкие чешуйки.
При плавлении фиолетовый воск становится вязким, а затем
превращается в жидкость. Застывший воск становится слишком
гибким и мягким и уже не годится для резьбы.
5. Синий воск. Гибкость воска такова, что пластинка толщиной 3
мм, после кратковременного помещения в кипящую воду, может быть
изогнута в полукруг. По свойствам воск наиболее соответствует
древесине белой сосны. Идеальный воск для резки ножом - в отличие
от синего и фиолетового восков образует стружку.
При плавлении ведет себя как аморфное вещество, постепенно
меняя вязкость с температурой. Обработка напильниками и борами
13
затруднена. Следует вести обработку на очень маленьких скоростях,
при этом необходимо использовать инструменты с редкими зубами.
6. Листовой воск. Широко используется стоматологами.
Ювелирами в основном применяется для снятия объемных слепков с
твердых предметов, утолщения моделей, в качестве замены листового
металла для восковых моделей, а также в производстве фантазийных
моделей, случайно образуемых из размягченного воска. Выпускается
воск различной толщины и твердости (рис. 6),
Рис. 6. Листовой воск
Дефекты восковок и методы их устранении:
Неслитина - след неполного соединение потоков воска. Для
устранения нужно припудрить форму тальком или немного повысить
давление запрессовки. Также дефект может быть вызван
недостаточной температурой модельного состава.
Недолив - неполное заполнение воском формы. Для устранения
данного дефекта необходимо увеличить давление запрессовки или
температуру воска. Причиной также может быть загрязнённая полость
пресс-формы.
Залив - воск, попавший в разрез формы. Отрегулированное
давление зажима формы поможет избежать этого дефекта, так как его
причиной является как слабый прижим, так и пережим формы. Также
можно уменьшить давление запрессовки.
Перекос - сдвинутые по разрезу фрагменты формы,
отформованные восковкой. В основном возникает в разъёмных (по
всему периметру) пресс-формах из-за неточного несовпадения полуформ.
Засор в моделях – Исключить использование загрязнённых
модельных материалов и модельного возврата; загрязнённая прессформа; не хранить модели в пыльном помещении.
Деформация моделей – Необходимо увеличить время выдержки
14
модели до извлечения из пресс-формы; не хранить долго модели перед
их сборкой.
Местная усадка – Повышенная температура модельного состава;
неостывшая пресс-форма.
Пузыри и вспучивание могут быть обнаружены при рассмотрении
восковки на свету. Если пузыри правильной формы, значит они
возникли в следствие насыщения воска воздухом в расплавленном
состоянии. Этот дефект устраняется вакуумированием воска. Если
пузыри имеют неправильную форму, то их причиной являются
усадочные процессы.
Некачественная поверхность – Небрежная зачистка и хранение
моделей, избыток или недостаток талька.
Трещины на моделях – Интенсивное охлаждение пресс-форм,
длительная выдержка моделей перед извлечением из пресс-форм.
Усадка - объемное и линейное уменьшение восковки при
остывании. Этот вид брака зависит от самого модельного состава и
температуры состава. Для его устранения нужно выбирать воски с
постоянной низкой усадкой, установить температуру впрыска
максимально возможно низкую, также играет роль достаточное
питание восковки. Используя охлаждённую пресс-форму, можно
сосредоточить усадочную пористость внутри восковки
Вопросы для контроля
1. Назовите способы изготовления мастера модели из воска?
2. Какие смеси Вы знаете, назовите их состав?
3. Укажите факторы влияющие на качество модели?
4. Что такое летники?
5. Способы получения металлической мастер-модели.
6. Необходимые характеристики воска для создания модели.
7. Виды используемого воска. Краткая характеристика.
8. Дефекты восковок и методы их устранения.
Лабораторная работа №2
Работа с медными сплавами
Цель работы: Изучить медные сплавы и научиться работать с ними.
15
Медь. Температура плавления меди 1083 °С; плотность 8960 кг
м3; она обладает гранецентрированной кубической решеткой и имеет
хорошую коррозионную устойчивость в ряде сред, высокие тепло-,
электропроводность и пластичность. Отечественная промышленность
выпускает медь одиннадцати марок, различающихся содержанием
примесей Все примеси снижают электропроводность меди, но в
большей мере это относится к растворимым примесям (Al, Zn, Sn, Ni,
Sb).
Чистую медь используют в основном для изготовления листов,
труб, профилей, прутков и проволоки методами пластической
деформации. Отливки из меди применяют для электротехнических
целей, а также для изготовления сварочных машин, котлов и
химических аппаратов. В зависимости от требований к свойствам
изделий из чистой меди для изготовления литых заготовок используют
катодную медь марок M0, M1.Медь имеет низкие литейные свойства:
большую линейную (2,1 %) и объемную (~ 11 %) усадку, высокую
склонность к газопоглощению и образованию трещин при
затрудненной усадке, низкую жидкотекучесть.
Сплавы меди
Латунями называются сплавы меди с цинком, который повышает
прочность и пластичность меди. Она хорошо обрабатывается и
используется в виде проволок, труб и т.д Марка (Л 55)
Бронзы – сплавы меди с любыми металлами кроме цинка(но он
может примешиваться в виде легирующего элемента). Бывают
оловянистые, и не оловянистые. Бронза хорошо обрабатывается. А
оловянистые широко применяются в художественном литье. Марка
(Бр. А7)
Применение медных сплавов
Одна из важнейших отраслей применения меди -
электротехническая промышленность. Из меди изготавливают
электрические провода. Для этой цели металл должен быть очень
чистый: примеси резко снижают электрическую проводимость.
Присутствие в меди 0,02% алюминия снизит ее электрическую
проводимость почти на 10%. Еще более резко возрастает.
сопротивление металла в присутствии неметаллических примесей. Для
получения чистой меди, которую можно использовать в
электротехнике, проводят ее электрорафинирование.
16
Электрорафинированием получают Н электролитическую медь
чистотой 99,999%, что вполне достаточно для нужд электротехники.
Очень важная область применения меди - производство медных
сплавов. Со многими металлами медь образует так называемые
твердые растворы, которые похожи на обычные растворы тем, что в
них атомы одного компонента (металла) равномерно распределены
среди атомов другого. Большинство сплавов меди -это твердые
растворы.
Сплав меди, известный с древнейших времен,-бронза содержит
4-30% олова (обычно 8-10%). Интересно, что бронза по своей
твердости превосходит отдельно взятые чистые медь и олово.
В настоящее время в бронзах олово часто заменяют другими
металлами, что приводит к изменению их свойств. Алюминиевые
бронзы, которые содержат 5-10% алюминия, обладают повышенной
прочностью. Из такой бронзы чеканят медные монеты. Очень
прочные, твердые и упругие бериллиевые бронзы содержат примерно
2% бериллия. Пружины, изготовленные из бериллиевой бронзы,
практически вечные. Широкое применение в народном хозяйстве
нашли бронзы, изготовленные на основе других металлов: свинца,
марганца, сурьмы, железа, никеля и кремния.
Большую группу составляют медно-никелевые сплавы. Эти
сплавы имеют серебристо-белый цвет, несмотря на то что
преобладающим компонентом является медь. Сплав мельхиор
содержит от 18 до 33% никеля (остальное медь). Он имеет красивый
внешний вид. Из мельхиора изготавливают посуду и украшения,
чеканят монеты («серебро»). Похожий на мельхиор сплав – нейзильбер
- содержит кроме 15% никеля, до 20% цинка. Этот сплав используют
для изготовления художественных изделий, медицинского
инструмента.
Медно-никелевые сплавы константан (40% никеля) и манганин
(сплав меди, никеля и марганца) обладают очень высоким
электрическим сопротивлением. Их используют в производстве
электроизмерительных приборов. Характерная особенность всех
медно-никелевых сплавов-их высокая стойкость к процессам коррозии
- они почти не подвергаются разрушению даже в морской воде.
Латуни благодаря своим качествам нашли широкое применение в
машиностроении, химической промышленности, в производстве
бытовых товаров. Для придания латуням особых свойств в них часто
добавляют алюминий, никель, кремний, марганец и другие металлы.
Из латуней изготавливают трубы для радиаторов автомашин,
трубопроводы, патронные гильзы, памятные медали, а также части
технологических аппаратов для получения различных веществ.
17
Марки медных сплавов
Согласно ГОСТу, медные сплавы маркируются
соответствующим образом. Первая буква маркировки медных сплавов
«Л» или «Бр» означают латунь и бронза. После этих букв могут стоять
следующие буквы, которые означают: «А» – алюминий, «Б» –
бериллий, «Ж» – железо, «К» – кремний, «Мц» – марганец, «Н» –
никель, «О» – олово, «С» – свинец, «Ц» – цинк, «Ф» – фосфор. За
буквенными обозначениями следуют цифры, которые показывают
процентное содержание данных элементов.
Причем стоит отметить, что порядок расположения цифр
латунных и бронзовых медных сплавов отличается. Если это латунь, то
первые две цифры после букв отражают содержание в сплаве меди, а
остальные цифры, разделенные друг от друга тире, говорят о
содержании остальных легирующих компонентов, причем эти цифры
располагаются, строго в том же порядке, что и буквенные выражения.
Так, например, аббревиатура ЛАЖ 60-1-1 означает, что в данном
медном сплаве латуни содержится шестьдесят процентов, алюминия –
один процент и железа также один процент. При маркировке бронзы
процентное содержание меди как основного компонента не
указывается, цифры после букв также разделяются тире и обозначают
процентное содержание легирующих элементов.
Плавка меди и медных сплавов
Плавку меди ведут на воздухе, в среде защитных газов и в
вакууме. При плавке на воздухе медь окисляется. Образующаяся
закись (Cu2O) растворяется в жидкой меди Содержание кислорода в
расплаве определяет выбор состава футеровки плавильных печей. Для
плавки меди с повышенным содержанием кислорода используют
футеровку из магнезита Применение футеровки из кремнезема SiO2 в
этом случае недопустимо из-за возможного оплавления ее при
взаимодействии с закисью меди с образованием легкоплавких
силикатов: mCu2O+nSiO2 → mCu2O*nSiO2.
Плавка латуней
Приготовление латуней (Л68, Л62) ведут главным образом в
индукционных печах, футерованных кварцем. Особенность плавки —
высокая летучесть цинка, обусловленная низкой температурой его
кипения (907 °С). По этой причине из-за сильного перегрева верхних
18
слоев расплава нерациональна плавка в дуговых печах. В качестве
защитного покрова используют древесный уголь, который загружают в
печь вместе с первой порцией шихты. Добавка небольшого количества
криолита — 0,1 % (по массе) делает шлак «сухим» и сыпучим, что
способствует лучшему отделению корольков металла. Иногда вместо
древесного угля применяют флюс, состоящий из 50 % стекла и 50 %
плавикового шпата.При выплавке латуней сначала расплавляют медь;
в расплав вводят цинксодержащие отходы и вторичную латунь. Сплав
нагревают до 1000—1050 °С и перед заливкой в него вводят цинк.
Плавка бронз
Особенность оловянных бронз — образование SnO2 при
взаимодействии олова с Cu2O Наличие включений SnO2 заметно
снижает механические и эксплуатационные свойства оловянных бронз.
Поэтому перед введением олова или оловосодержащих отходов медь
раскисляют фосфором. Плавку ведут в окислительной атмосфере под
слоем древесного угля или флюса (сода + древесный уголь). Вначале
под слоем угля расплавляют медь и нагревают ее до 1100—1150 °С.
Введением фосфористой меди (9— 13 % Р) производят раскисление.
Затем вводят цинк, олово или отходы сплава и в последнюю очередь
свинец. Сплавы нагревают до 1100—1200 С, рафинируют хлористым
марганцем или азотом, модифицируют и разливают в формы при
1150—1300 С.
Плавка сложных оловянных бронз мало чем отличается от
приведенной технологии. Плавку вторичных оловянных бронз ведут
под слоем флюса в окислительной атмосфере.
Алюминиевые бронзы чувствительны к перегреву и больше
оловянных склонны к поглощению газов, поэтому плавку их ведут в
окислительной атмосфере под слоем флюса не допуская перегрева
расплава выше 1200 °С. Для предотвращения загрязнения расплава
окисными пленками медь перед введением алюминия и других
легирующих компонентов раскисляют фосфором. Большая разница в
плотности меди и алюминия способствует расслоению их в процессе
плавки. Поэтому необходимо очень тщательно перемешивать расплав
перед заливкой.
Плавка медноникелевых сплавов
Приготовление мельхиора, нейзильбера, константана и
манганина не представляет особых затруднений. Эти сплавы плавят в
индукционных печах с кварцевой футеровкой под слоем прокаленного
древесного угля. В шихту допускается вводить до 80 % отходов.
19
Приготовление этой группы сплавов. Начинают с загрузки меди
и никеля; по мере их расплавления загружают крупнокусковые
отходы, а затем под зеркало металла — мелкие отходы. Цинк вводят в
последнюю очередь. После полного расплавления шихты сплавы
раскисляют марганцем и кремнием (для нейзильбера) или марганцем и
магнием (для мельхиора и константана). Количество раскислителя
определяется содержанием кислорода в расплаве.
Художественное литье бронзы по выплавляемым моделям
Процесс создания бронзовой фигурки:
1. Изготовление мастер-модели для литья. Модель может быть
из разных материалов: пластилин, воск, дерево, пластики, металл, гипс
и т.д.
Рис. 7 Пластиковая модель
Скульптор-миниатюрист создает модель вручную. Сложные
модели иногда приходится делать разборными и многосоставными. На
модель крепят литниковую систему продумывая как будет течь металл
и как затем удалить литники без ущерба для будущей фигурки.
2. С мастер-модели снимается силиконовая (резиновая) форма из
специальной резины. Изготавливается так называемая матрица, по
которой затем будет получена восковая копия модели (восковка). С
литниками для последующего литья.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]