Литье под давлением с помощью… веревки

Рис. 1. Самодельная горелка: а - внешний вид; б – разрез

Литье металла под давлением - самый легкий способ получения изделий сложной формы. В данном материале мы постараемся разобраться в технике подобного литья с помощью ручной центрифуги. Но сначала познакомимся с конструкцией газовой горелки, которая пригодится для приготовления расплава, и с устройством центрифуги, с помощью которой и будем осуществлять литье. Начнем с изготовления газовой горелки. Конструкция ее понятна из рис. 1. Корпус горелки выполняют из отрезка стальной трубы диаметром 20...22 мм. На одном конце трубы придется сформировать конус. Для этого с одного края трубы ножовкой по металлу по окружности в нескольких местах вырезают "треугольники" (рис. 2). После чего на оправке молотком на конце трубы как можно ровнее "выковывают" конус, стараясь сделать его без щелей. Края конуса выравнивают напильником. Не забудьте просверлить в корпусе отверстия, которые показаны на рис. 1. Вытачиваем из латуни втулку, чтобы ее можно было плотно забить в трубу. Предварительно во втулке следует предусмотреть резьбы для ниппеля-сопла от старой газовой плиты и трубки для подключения газового шланга, который, понятно, должен выдержать давление газа из баллона (резьбу для сопла можно нарезать и в самой трубке для подачи газа). Хорошо бы поставить еще и кран для регулировки подачи газа. Зажигают горелку при минимальной подаче газа. Такая газовая горелка развивает температуру 1000°С, что достаточно для осуществления микролитья.

Рис. 2. Труба-заготовка для корпуса горелки

Сплав для нашего литья под давлением подойдет, например, такой: медь - 60%, цинк - 36%, олово - 3% и свинец - 1%. А вообще рецептов сплавов для такого литья множество.

Теперь разберемся с центрифугой. Из круглой палки длиной 15 см и диаметром 3...4 см получится ручка, из стальной полосы сечением 3x20 мм - пластинка-коромысло, которое с ручкой образует шарнир (рис. 3). Пластина, прикрепленная к торцу ручки шурупом, должна свободно на нем вращаться. С другой стороны коромысло с помощью переходного кольца и проволочной тяги подсоединяют к емкости (котелку, кастрюле), где будет находиться собственно литейная форма. Все, центрифуга готова. Только сначала поучитесь пользоваться центрифугой, для чего поставьте в емкость сосуд с водой и попробуйте вращать всю конструкцию, держа за ручку. Понятно, конструкция должна быть абсолютно надежной.

Рис. 3. Центрифуга в сборе: 1 - ручка; 2 - коромысло; 3 – емкость

Далее займемся моделью отливаемого изделия. Модель выполняют из воска, и от ее качества зависит качество будущего отлитого изделия. Так что модель делают очень аккуратно. Здесь в качестве примера я осуществляю отливку простого шарика. Итак, изготовив модель шарика из воска в него втыкают штифты (обычные швейные иголки), которые необходимы для получения литниковых каналов, по которым расплавленный металл будет поступать в форму. Диаметр иголок 1,5...2 мм.

Далее по размерам готовой модели изготавливаем опоку, то есть емкость в виде открытого ящика для формовочной смеси, в которой и будет "организована" форма для отливки изделия. Размеры опоки таковы, что расстояние от крайних точек модели до воображаемого дна и стенок опоки составляет около 2 см. В нашем случае для опоки подбираем трубу нужного диаметра и отрезаем от нее кусок нужной длины (высоты). Опоку ставим в емкость центрифуги, располагая ее по центру. Начинаем готовить формовочную смесь, которую составляем из 70% (по объему) гипса или алебастра, а также 30% талька или мелкого порошка из пемзы. Сухие компоненты перемешаем и засыпаем в воду. По консистенции готовая масса должна напоминать негустую сметану.

Поставим опоку на лист асбеста, зальем в нее формовочную массу. И сразу, пока масса еще не затвердела, осторожно берем модель за штифты и погружаем в массу. При этом слегка покачиваем модель, чтобы с ее поверхности удалить воздушные пузырьки. Когда формовочная масса полностью затвердеет (это обычно происходит через 30...40 мин), вытаскиваем из модели штифты-иголки и вырезаем ножом в "схватившейся" массе литниковую чашу (рис. 4). Вовнутрь формы и литниковых каналов не должны попасть остатки гипса, поэтому лучше чашу делать еще при установленных штифтах. Необходимо, чтобы начала литниковых каналов располагались в центре чаши (рис. 5).

Рис. 4. Опока с формой для литья: 1 - литниковая чаша; 2 - литниковый канал

Теперь переворачиваем опоку литниковыми каналами вниз, кладем ее опять на лист асбеста и помещаем в жарочный шкаф, постепенно (в течение 2...3 ч) доводя температуру в нем до 300...350°С. За это время формовочная масса подсохнет, а воск через литниковые каналы выльется из формы. Далее опоку на листе асбеста ставим на газ и равномерно нагреваем, выжигая оставшийся воск. Как только стальные стенки опоки станут красными (такой нагрев формовочной массы необходим для повышения ее газопроницаемости), устанавливаем опоку в центре емкости центрифуги, быстро в литниковую чашу опоки кладем приготовленный (мелко нарубленный) металл, зажигаем газовую горелку и начинаем плавку, подсыпав в металл немного буры. Конечно, расплавленный металл сам не пойдет в литниковые каналы. Поэтому беремся за деревянную ручку центрифуги и начинаем вращать емкость с опокой. В результате расплавленный металл под давлением центробежных сил через литниковые каналы начнет поступать в форму, то есть в полость, где был воск. Обычно 25...30 вращений для заполнения формы бывает достаточно. Минут через 10...20 горячую опоку с формой опускают в ведро с водой. В результате гипс от резкого охлаждения разрушается, после чего остается достать из ведра готовую отливку. Изделие из меди при желании легко отбелить 15%-ным раствором серной кислоты. Приготавливая такой раствор обязательно кислоту доливают в воду, не наоборот. И последнее. При центробежном литье металла соблюдайте правила техники безопасности, а то ваше увлечение закончится печально.

Конечно, данный способ литья годен только для получения мелких деталей, причем из металлов или сплавов, у которых температура плавления не выше 1000°С.

Рис. 5. Литниковые каналы должны "начинаться" в центре литниковой чаши

Удобнее форму для литья сделать из двух половинок. Технология изготовления таких форм подробно описана в альманахе "Сделай сам" № 2 за 1998 год. С помощью разъемных форм вы уже сможете формовать готовые изделия, не утруждая себя изготовлением восковой модели. Из легкоплавких металлов (олово, свинец) достаточно просто отливать несложные детали и открытым способом. Например, чтобы изготовить нательный крестик, разводим формовочную массу (состав ее описан выше), делаем в растворе оттиск имеющегося крестика - оригинала. Когда масса затвердеет, крестик аккуратно вынимаем, после чего формовочную массу с полученным оттиском постепенно нагреваем в жарочном шкафу до температуры 300...400°С. Осталось в прогретую открытую форму залить олово. Все. Ваше изделие будет точно таким же, как и оригинал.

А теперь немного о формопласте - материале, из которого делают весьма долговечные и не боящиеся воды формы для отлива из гипса и ему подобных материалов. Формопласт - это вид пластмассы, получаемый из смеси искусственных смол и пластификатора. Состав формопласта:

- полихлорвиниловая смола (20%);

- дибутилфталат (76%);

- стеарат кальция (2%);

- касторовое масло (2%).

Формопласт марки С плавится при температуре 130°С, формопласт марки СМ - при температуре 170°С. Формопласты выдерживают более 1000 отливок независимо от ажурности последних. При отливках в такие формы смазки не применяют. Формопласты используют на крупных заводах, а также в реставрационных мастерских. Подобные материалы служат в милиции для снятия слепков. Чтобы разбавить загустевший формопласт, в него следует добавить немного ацетона или дибутилфталата.