Академия Ювелирного Искусства

 
На главную / Научная деятельность

СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБОЛОЧЕК ДЛЯ ЛИТЬЯ ПО ВЫПЛАВЛЯЕМЫМ МОДЕЛЯМ

Дата публикации: 08.12.2006

Станислав
Леонидович Зеленков, Украина
Директор учебно
производственного центра
"Академия ювелирного искусства"

Анализ современных методов изготовления оболочек для литья по выплавляемым моделям и влиянию применяемых материалов на экосистему позволяет сделать следующие выводы:

  • применяемые в современном отечественном литейном производстве материалы для литья по выплавляемым моделям являются дефицитными и дорогостоящими;
  • традиционные методы изготовления оболочек из суспензий на основе гидролизованного этилсиликата не позволяют снизить количество брака, вызываемое многослойностью получаемых оболочек, а применяемые материалы несут экологическую опасность окружающей среде;
  • замена традиционного метода формообразования на электрофоретический многослойный метод не позволил избавиться от недостатков, присущих традиционному методу, таких, как многослойность, применение в качестве потенциалобразующих электролитов веществ, вредных для здоровья рабочих.

Для решения этих проблем предлагается изготовление монослойных электрофоретических оболочек без применения электролитов-зарядчиков.

В качестве материалов для изготовления электрофоретической оболочки предлагается использовать смеси плавленого и пылевидного кварца в различных соотношениях (табл. 1). 

Таблица 1. Составы для электрофоретических оболочек

Номер смеси
Материал
Плавленый кварц
Маршалит
I
100
0
II
80
20
III
60
40
IV
40
60
V
20
80
VI
0
100

Исходный материал приготавливали измельчением в шаровой мельнице алундовыми шарами в течение 24 часов. За это время частицы кварца получали наибольший заряд, что можно было наблюдать по скорости формирования оболочки. Увеличение времени помола не вело к значительному росту скорости формирования оболочки, снижение времени помола вело к снижению скорости формирования оболочки или к полному прекращению ее образования. За это время помола частицы достигали размеров 57-64 мкм для суспензии из плавленого кварца и 55-71 из пылевидного кварца. 

В результате исследования было определено, что на технические характеристики изготовления и на качество оболочек значительное влияние оказывает время ее изготовления, напряженность электрического поля и состав суспензии. Так, при увеличении времени изготовления оболочки, ее толщина увеличивается, причем толщина оболочки из плавленого кварца выше, чем из пылевидного. Это можно объяснить минералогической природой плавленого кварца.

Рис. 1 Длительность формирования электрофоретической оболочки

На качество получаемых оболочек значительное влияние оказывает напряженность электрического поля. Одним из важных технических характеристик получаемых оболочек является влажность.

Определение влияния состава форетической суспензии и напряженности электрического поля на влажность форетической оболочки показало, что при увеличении напряженности электрического поля, влажность оболочки увеличивается. Влажность оболочки также увеличивается и при увеличении содержания в суспензии пылевидного кварца (рис. 2). 

Рис. 2 Зависимость влажности оболочки от напряженности электрического поля

Это объясняется тем, что частицы плавленого кварца имеют более округлую и плотную поверхность, чем частицы пылевидного кварца. 

Влажность оболочки является одной из основных технологических характеристик, так как ее уровень определяет не только последующие режимы сушки, но и конечную прочность. В этой связи при исследовании влияния влажности на качество оболочки нами выявлена оптимальная область уровня допустимой влажности. Этот уровень составил 6-15%. Ниже 6% влажности оболочки при сушке отличаются неоднородной структурой. Газопроницаемость в виду малоразветвленной пористости, что показали сравнительные показатели пористости прозрачных шлифов, снижалась до 25-35 ед. Верхний предел уровня влажности »15% обеспечивал более однородную по текстуре оболочку, а, следовательно, и необходимую газопроницаемость и технологическую прочность.

Определение влияния состава форетической суспензии и напряженности электрического поля на прочность форетической оболочки показало, что при увеличении напряженности электрического поля, прочность оболочки уменьшается. Прочность оболочки увеличивается и при увеличении содержания в суспензии плавленого кварца (рис. 3). Как видно из представленных результатов исследований прочность оболочки изменяется в пределах от 0,3 до 3,0 кг/см2. Такой широкий интервал значений непосредственно связан не только с процентным соотношением плавленого кварца, маршалита и воды, но и со значением величины напряжения. При росте напряжения наблюдаются дефекты местного разрыхления.

Рис. 3 Зависимость прочности оболочек от напряжения

Это объясняется тем, что при увеличении напряжения увеличивается количество пор в оболочке из-за усиления движения жидкости от поверхности модели в суспензию, а так же из-за увеличения содержания газовых включений, выделяющихся на аноде. Это подтверждается и снижением плотности электрофоретических оболочек при увеличении напряженности электрического поля (рис. 4), а так же при микроструктурном анализе образцов. 

Рис. 4 Зависимость плотности оболочки от напряженности электрического поля

Плотность имеет важное значение в упрочнении оболочек при изменении прочности. Из экспериментальных данных (рис. 4) можно определить, что максимальная плотность оболочек имела при напряженности электрического поля 30В. Эти показатели напряжения соответствовали максимальной плотности оболочек (из маршалита 2,14 г/см3 и для плавленого кварца 2,3 г/см3). 

Технологический процесс литья в монослойные электрофоретические оболочки, разработанный для широкой гаммы сложнопрофильных заготовок, успешно апробирован при изготовлении художественных отливок различных типоразмеров в экспериментальной лаборатории специальных способов литья Учебно-производственного центра «Академия ювелирного искусства» (рис. 5-6) для конкретной партии отливок из сплавов бронз развесом от 6 до 30 кг с толщиной стенки от 4 до 10 мм. 

 

На основании проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

  • Применение электрофоретического метода формообразования оболочек из водо-кварцевых суспензий на безсвязующей основе обеспечивает условия формирования оболочки с регулируемой толщиной и технологическими свойствами.
  • Установлено, что водо-кварцевые суспензии состава: маршалит – 71,4%, вода – 28,6%; маршалит – 35,7%, плавленый кварц – 35,7%, вода – 28,6%; плавленый кварц – 71,4%, вода – 28,6% применимы для формообразования однослойных оболочковых форм электрофоретическим методом без применения электролита-зарядчика.
  • Увеличение содержания плавленого кварца в электрофоретической суспензии приводит к увеличению прочности оболочки, ее плотности и к снижению влажности, увеличению скорости набора массы.
  • Полная замена в электрофоретической оболочке маршалита на плавленый кварц приводит к увеличению прочности в 4 раза, плотности оболочки на 10%, снижению влажности на 29%. Отказ на использование при получении оболочек электролитов-зарядчиков приводит к снижению экологической опасности производства и улучшению условий труда.

Факты об Академии

Учебно-производственный центр «Академия ювелирного искусства» — негосударственное профессионально-техническое учебное заведение, находящееся в системе Министерства образования и науки Украины.

Обучение в Академии

Основная цель обучения — освоение учащимися основ ювелирного дела, принципов ювелирного искусства, технологий и методов декоративной обработки материалов, навыков моделирования ювелирных изделий как для ручного художественного изготовления, так и для внедрения в промышленное ювелирное производство.

Повышение квалификации

На курсах занимаются ювелиры, имеющие опыт работы на ювелирных предприятиях. Под руководством наших мастеров слушатели курсов приобретают новые знания, осваивают передовые современные технологии, совершенствуют своё индивидуальное мастерство.
Академия Ювелирного Искусства © 2008 Обучение ювелиров, курсы ювелиров
 65005, Одесса, ул. Мельницкая 24-А
+38 (0482) 325-335.
Факс: +38 (0482) 326-118

academy@jewerly.com.ua
 

Наши партнеры: