Основы дизайна. Художественная обработка металла. Учебное пособие - Михаил Ермаков

Рис. 2.11. Погремушка из алюминия, золота и драгоценных камней.

Если нам нужно иметь значительное количество металла с постоянным химическим составом, то более всего подходит для этого вагранка. Это печь непрерывного действия, и потому у нее такая высокая производительность. Она представляет собой шахтную плавильную печь, которая внутри выложена огнеупорным кирпичом.

Снаружи она облицована металлическим кожухом, сварным или клепаным.

При всех достоинствах этой печи у нее имеется очень существенный недостаток – в составе расплава увеличивается содержание серы (она переходит в чугун).

Пламенная печь используется при изготовлении цветных сплавов и плавке чугуна. Она представляет собой камеру, кожух которой собран из литых чугунных плит. Ее также изнутри облицовывают огнеупорным кирпичом.

Такие печи могут быть стационарными и поворотными. Они имеют большое преимущество, заключающееся в возможности получения чугуна с меньшим содержанием вредных примесей. Но по сравнению с вагранками пламенные печи менее удобны в работе и неэкономичны.

По типу энергии, применяемой для плавки, например тигельные печи (рис. 2.12) подразделяются на электрические и коксовые. Могут быть поворотными и стационарными и используются для плавки бронз и латуни. Преимущество плавки в таких печах – получение расплава с малым содержанием серы. Недостаток – большой расход кокса и малая производительность.

Электрические плавильные печи делятся на дуговые, индукционные и печи сопротивления. Чаще всего их применяют для плавки бронзы и латуни, но редко – чугуна. Дуговая электрическая печь – это стальной сварной барабан с графитовыми электродами, между которыми возникает дуга, являющаяся источником теплоты.

Индукционные печи относятся к агрегатам непрерывного действия, они очень экономичны и производительны. Достоинствами этих печей являются небольшой угар элементов, постоянный химический состав металла и отсутствие вредных выделений.

Мы же на первых порах будем использовать при литье малых форм небольшие электрические муфельные печи с температурой нагрева до 950-1200 °C.

Рис. 2.12. Стационарная тигельная печь.

2.8. Микролитье небольших изделий

Как овладеть технологией микролитья? Главное – тщательно продуманная подготовка и подробные записи о выполняемой работе. Это поможет учесть первые ошибки, а в будущем даст возможность экспериментировать.

Вот основные материалы и инструменты: олово или третник (сплав 2/3 олова с 1/3 свинца), пластилин и пчелиный воск для лепки моделей, гипс, тальк (можно заменить порошком пемзы), мастика белая скипидарная для натирки паркетных полов (может быть заменена мыльным кремом для бритья), раствор медного купороса с марганцовокислым калием, самодельная центрифуга, газовая горелка и опока (рис. 2.13). Миниатюрные чеканы, сделанные из вязальных спиц.

Как вы уже узнали, что существует несколько основных способов литья, вобравших в себя опыт древнего ремесла и современной технологии изготовления художественных произведений из металла. Применительно к олову это способы барельефного литья, ажурного литья, объемного литья и кокильного литья. О каждом из них мы расскажем подробно.

Все оборудование для микролитья можно изготовить своими руками. Опока – это отрезок трубы с толщиной стенки 2–3 мм. Заготовить нужно несколько опок различного диаметра для моделей разной величины. Но учтите, что самая большая опока должна свободно умещаться в подставке ручной центрифуги.

Центрифуга изготовляется так. В деревянную ручку пропустите металлический стержень толщиной около 5 мм. К стержню неподвижно прикреплена серьга. Ручка длиной 4–5 см должна свободно вращаться на стержне (см. рис. 2.13 и 2.17, позиция 1). Подставку для опоки изготовьте из железа. Диаметр ее 7–8 см, высота бортика 2,5–3 см. К бортику приклепайте скобу высотой 11–12 см от основания подставки. Вверху скобы приварите или сделайте витое кольцо. Соедините его с серьгой проволочным коромыслом с согнутыми на концах кольцами. Места соединения должны быть прочными и подвижными. Длина коромысла 25–50 см, толщина 4 мм. Чтобы уверенно пользоваться центрифугой, потренируйтесь сначала: поставьте в нее сосуд с водой и вращайте, стараясь не пролить воду.

Наиболее простой и удобный аппарат для плавки металла состоит из портативного баллончика с пропаном, бронированного шланга к нему и самодельной горелки (см. рис. 2.13).

Рис. 2.13. Горелка, центрифуга, опока.

Отрежьте от железной трубы подходящих размеров втулку для сопла горелки. Затем, прорезав в нескольких местах ножовкой край трубки, ковкой сузьте на конус одну из сторон и опилите. После этого вдоль втулки просверлите и пропилите отверстия. Из латуни выточите пробку и плотно вгоните молотком в сопло. В центре пробки просверлите отверстие и нарежьте резьбу для трубки, которая будет подавать газ в горелку. Трубку подберите с таким расчетом, чтобы в ней можно было нарезать резьбу для капсюля. Капсюль вывинчивают из шланга. Трубку с капсюлем ввинтите в пробку, аккуратно изогните и насадите на другой конец ручку из дерева или эбонита. Бронированный шланг удлините прочным резиновым шлангом, способным выдержать давление газа.

Регулируют подачу газа краном, расположенным на шланге. Зажигайте горелку при минимальной подаче газа, а потом увеличивайте пламя. Горелка развивает температуру до 1000 °C – ее вполне достаточно, чтобы заниматься художественным микролитьем.

Во время работы с горелкой баллон с газом не должен находиться рядом с пламенем.

Различных сплавов для мелких отливок существует множество. Можно взять, например, такой: 63,7 % меди, 33,5 % цинка, 2,55 % олова, 0,25 % свинца. Пусть вас не пугают десятые и сотые доли процента – не обязательно слишком точно придерживаться этой пропорции.

Хорошо продумайте, что вы будете отливать, потом приступайте к изготовлению восковой модели. Учтите, что расплавленный металл повторит все огрехи модели, поэтому тщательно отделывайте ее.

К модели прикрепите расплавленным воском металлические литниковые штифты толщиной 1–2 мм. Хороший штифт получается из швейной иглы, если отломать острие. Чаще всего для равномерного и быстрого заполнения формы требуется несколько штифтов – в этом случае они обязательно должны пересекаться в одной точке, где также скрепляются воском.

Впоследствии точка пересечения окажется вне формовочной массы – это видно на рисунке 2.13.

Учитывая габариты модели, подберите опоку. Высота опоки определяется с таким расчетом, чтобы расстояние ее воображаемым дном и моделью составляло 1–1,5 см, а вверху можно было вырезать в формовочной массе литниковую чашу для плавки металла.

Формовочную массу приготовьте из двух частей гипса и одной части талька или пемзового порошка. Хорошо перемешайте состав и засыпайте в воду. Масса должна приобрести консистенцию негустой сметаны. Поставьте опоку на лист асбеста и заполните формовочной массой. Пока масса не затвердела, возьмите модель за штифт и погрузите в нее, слегка вибрируя, чтобы удалить пузырьки воздуха. Не раньше чем через полчаса скальпелем вырежьте литниковую чашу и плоскогубцами осторожно удалите штифты. Литниковые каналы, оставшиеся после удаления штифтов, должны располагаться в центре литниковой чаши, имея каждый самостоятельный выход.

Поместите опоку в духовку или муфельную печь литниковыми каналами вниз и в продолжение двух часов постепенно (иначе пар разорвет форму) повышайте температуру до 350 °C. После этого положите опоку боковой стороной на газовую плиту, подстелив лист асбеста, и, увеличивая огонь, выжгите оставшийся воск, поворачивая опоку для равномерного прогрева. Продолжайте нагрев и после того, как выгорит весь воск: обжиг необходим для повышения газопроницаемости формы. Как только стенки опоки станут красными, перенесите ее в ручную центрифугу. В литниковую чашу аккуратно заложите нужное количество металла и начните плавку, подсыпав немного буры. Плавящийся металл не пойдет без давления в узкие литниковые каналы. Но вот металл расплавлен весь, вы начинаете быстро вращать центрифугу, и металл устремляется в форму. Двадцати оборотов центрифуги достаточно, чтобы не только заполнение формы, но и кристаллизация металла произошли под давлением.

Чтобы извлечь отливку из формы, надо горячую опоку подставить под струю воды, направленную в литниковую чашу. Форма разрушится, и вы увидите почти готовое изделие (см. рис. 2.14, 2.15, 2.16). Отливку отбелите в 15 %-ном растворе серной кислоты.

Из мелких фрагментов можно с помощью пайки монтировать более крупные художественные произведения.