В последние годы в России наблюдается стабильный спрос на литые художественные изделия. В результате возрождения культурного наследия России и стопроцентной загрузки многие литейные заводы наряду с изготовлением промышленных отливок берут заказы на производство художественных изделий. Эта тенденция обусловлена изменением социально-экономической обстановки в стране, возрастающим интересом к реставрации памятников культуры, оформлению жилых и административных помещений.
Среди всего многообразия декоративных предметов из металла особое место занимает камерное литье, или литье малых форм. Камерные отливки, как правило, по массе не превышают 10 килограмм, в случае особо мелкой номенклатуры до 100 грамм изделия относят к ювелирным. В качестве материалов изделий наибольшее распространение получили сплавы на основе меди. Отдельное направление – отливки из высокофосфористого чугуна, называемые Каслинским литьем благодаря месту зарождения производства – городу Касли.
В практике современного производства наряду с эксклюзивными моделями художественных изделий имеет место и производство сувениров, рассчитанное на массовый спрос покупателей. Технология обработки заготовок в обоих случаях придерживается двух направлений: грубая черновая обдирка с последующей полной прочеканкой и минимальная механическая обработка качественной отливки. Развитая механическая обработка допустима в случае изготовления мастер-модели и отдельных уникальных изделий. При тиражировании оправданность затрат на слесарную обработку всей поверхности отливки весьма сомнительна.
На рис. 1 представлены люстры, элементы которых выполнены с помощью литья по выплавляемым моделям. Основной причиной, вынуждающей производителей художественного литья механически обрабатывать изделия, является низкое качество поверхности заготовок по шероховатости, неметаллическим включениям и отпечатку в сравнении с мастер-моделью.
Производство литых заготовок для художественных изделий массой от 0,1 до 10 килограмм основывается на опыте производства машиностроительного литья. Отсутствие комплексного подхода к теории формирования художественных отливок, учитывающего все технологические этапы литья по выплавляемым моделям, вынуждает опираться на опыт конкретного производства. Как следствие происходит только частичная реализация возможностей литейной технологии, восполняемой в дальнейшем чеканкой изделий. Выявление резервов технологии литья по выплавляемым моделям применительно к заготовкам художественных изделий является актуальной задачей для развивающейся в наши дни отрасли художественного литья.
Опыт машиностроения в данном случае мало пригоден в силу особых требований к качеству заготовок. Для художественных изделий исключительное значение придается шероховатости отливки и качеству отпечатка с формирующей оснастки, причем воспроизведению подлежит декоративный макрорельеф, образованный выступами над телом отливки с радиусом кривизны 0,2-1 мм и размерами основного сечения: высота – 0,5-2 мм, основание – 0,8-2 мм. При виде сверху макрорельеф имеет протяженную или округленную форму. Подобные элементы используют также на кромках стенок отливок и на пересечении плоскостей, образующих пластику изделия.
В то же время не придается значение механическим свойствам, определяемым дефектами в виде усадочной пористости, не имеющей выхода на поверхность отливки. Сплавы для отливок выбирают по твердости, по цветовым параметрам, по способности образовывать стойкую оксидную пленку на поверхности, а не по механическим, антифрикционным и коррозионностойким параметрам, как это делается в машиностроении.
Научное обоснование технологии изготовления художественных изделий актуально только на основе системного анализа технологии ЛВМ. Определяющим фактором является поверхностное взаимодействие на всех этапах технологии от изготовления выплавляемой модели до получения отливки. Физические константы поверхностных взаимодействий материалов, статический краевой угол смачивания и поверхностное натяжение жидкость – газ позволяют судить о потерях профиля макрорельефа в ходе технологических операций [1].
Существенный момент – структура поверхности формообразующей оснастки. Эластичные пресс-формы на микроуровне имеют плотную аморфную структур. Иное дело – керамические формы. Это дисперсная среда, подверженная сегрегации в процессе гелеобразования. Анизотропия свойств возможна лишь при фиксации хаотичного состояния жидкой фазы огнеупорной суспензии.
Отверждение этилсиликатных форм в слабощелочной среде аммиака является достаточно медленным процессом по отношению к скорости разделения компонентов суспензии [2]. Кроме того, возникающие напряжения приводят к образованию трещин в покрытии. Предварительные исследования показали формирование аморфной структуры в суспензиях на жидком стекле и кремнезоле. Совершенствование литейной керамики – наиболее перспективное направление в части повышения качества художественных отливок малых форм.
Литература
1. Емельянов В.О., Мартынов К.В. и др. Водный раствор кремнезоля как альтернатива готовым связующим в технологии ЛВМ // Литейное производство. – 2012. – № 4.
2. Шкленник Я.И. Литье по выплавляемым моделям. – М. – 1984.
