Ювелирное дело
Новые сведения о литье платины

Новые сведения о литье платины

Христофер Дж. Кари, директор HOOVER & strong

Как и в других производственных процессах, в случае литья платины необходимо систематически контролировать процесс и продукцию. Вы должны постоянно улучшать качество продукции, оценивая ее, внося технические новации и обеспечивая контроль процесса. Ниже в хронологической последовательности приведено описание процедур, необходимых для успешного литья платины.

 Модель

При проектировании модель для платины должна быть тоньше модели, изготовленной для золота или серебра. Сплавы платины имеют больший удельный вес, который составляет 20,0 – 21,5, удельный вес стерлингового серебра – 10,36, золото 14 карат – 13,4, и золото 18 карат – 15,5.

Необходимо избегать создания моделей с сечением, переходящим от толстого к тонкому и возвращающегося к толстому. В таком случае при переходе через участок с тонким сечением в платине может возникнуть эффект Вентури (рис


Рис.1 . 2).

Кроме этого, в затвердевающую платину может попасть воздух, и отливка будет очень пористой. К тому же часть с тонким сечением охлаждается быстрей, а в толстом сечении при затвердевании создается усадочная пористость.

Если проект требует, чтобы в модели были переходы толстый-тонкий-толстый, для предотвращения осложнений лучше, чтобы она состояла из нескольких частей.

Для создания лучшего соединения с питателями необходимо изучить металлическую модель, чтобы питатели не затруднили подготовку и резку формы, инжекцию воска и литье.

Например, если край каста или каст с грифом перпендикулярны каналу питания, во время инжекции воска давление в форме может покорежить деталь. Стенка одной стороны каста может изогнуться по отношению к другой, и это будет отчетливо видно в случае квадратных или прямоугольных кастов.

Питатели моделей необходимо оценить для того, чтобы улучшить условия прохождения металла в углубления формомассы. Питатель, достаточный для золота 18 карат, может оказаться непригодным для платины и может потребоваться добавление других питателей.

В основном, питатели должны немного сужаться со стороны заполняемого литья, но это сжатие не должно делаться при помощи напильника, так как таким образом изменится объем. Лучший способ сужения конца питателя – сколотка или вальцевание до присоединения его к модели. Во время литья это сужение, уменьшая турбулентность, позволит расплавленному металлу более равномерно проникать в углубления формы, а так же уменьшить острые края формы, которые могут отламываться и загрязнять металл (рис

Наиболее распространенным дефектом, появляющимся при литье платины, является углубление под питателем, которое вызывается усадкой при солидификации. Диаметр питателя должен быть достаточен для того, чтобы в форму вошло количество платины необходимое для полного заполнения формы.


Рис. 2

Если этого не происходит, под питателем образуется углубление (эта часть затвердевает последней). Для того, чтобы правильно заполнить форму платиной, диаметр или сечение питателя должны быть, по крайней мере, равны самому толстому заполняемому сечению.

 

Изготовление и резка форм

Для изготовления формы необходимо заполнить рамку требуемым количеством резины, чтобы гарантировать хорошую репродукцию модели (около шести с половиной слоев резины 13/16 дюймов = 20,6 мм).

При резке резиновой формы разрезы необходимо делать вдоль линий модели, чтобы спрятать или замаскировать линии соединения формы.

Для того, чтобы позволить воздуху с легкостью выйти из углублений формы во время инжекции воска можно сделать необходимые отверстия. Это требуется, очевидно, когда не удается правильно заполнить форму. Для облегчения выпуска воздуха в отверстия для выпуска можно поместить немного порошка талька, нанеся его кисточкой.

Внимание: внутри резиновой формы для облегчения извлечения восковых моделей тальк использовать нельзя. Если в восковую модель попадет тальк, поверхность отливки будет шероховатой. Остатки талька в опоке после прокалки могут вызвать загрязнение металла.

В продаже есть силиконовые смазки, которые могут быть нанесены непосредственно в углубления резиновой формы, облегчая извлечение восковок.

До использования в производстве форма должна быть испытана для определения параметров, наиболее благоприятных для инжекции воска (давление воздуха, время выдержки и вакуум).

Эти параметры затем надписываются на форме так, чтобы до инжекции воска оператор мог внести необходимые коррективы.

Особенное внимание необходимо уделять, когда процесс литья начинается с вырезанных или приготовленных вручную восковок. Так как это единичные детали, которые никогда раньше не отливались, для решения о том, где должны быть расположен питатель или питатели и для выбора оптимальной температуры опоки, необходимо обратиться к опыту, полученному при изготовлении похожих изделий.

Для восковок вырезанных или изготовленных вручную силиконовую форму необходимо приготовить, используя холодную вулканизацию, чтобы уменьшить риск потери уникального изделия из-за дефектной отливки. Эта форма позволить изготовить дубликаты оригинальной восковки, если она будет потеряна из-за плохого литья.

 

Обычно тип изготовляемого изделия влияет на тип воска, используемого для инжекции. Если изделие тонкое, например, филигрань, касты с тонкими сечением или грифами, необходимо пользоваться очень текучим воском. Если изделия имеют большой размер и толстые сечения, необходимо выбрать воск с небольшой усадкой. В любом случае, существует множество видов воска для общего использования, которые хорошо работают, когда параметры инжекции регулируются в зависимости от резиновой формы.

Для гарантирования качества восковок оператор должен осмотреть их сразу же и затем повторно во время монтажа елочки. Так, все грифы должны быть идеальны, а модель не должна иметь деформаций, линий соединения и пузырьков воздуха. Удаление линий соединения с литья не является эффективным способом использования времени и драгоценного металла. Если в воске есть пузырьки воздуха, они могут высвободиться во время подготовки формомассы, повредив воск и вызвав дефекты в штампе и литье.

При необходимости ремонта восковки существует множество средств, предназначенных для этой цели. Они включают в себя полировальные жидкости для сглаживания воска и специальные воски для заполнения углублений.

 

Формирование елочки

Для правильного расположения центрального питателя восковки должны быть разделены на категории, от очень мелких до мелких, от мелких до средних, от средних до тяжелых, а тяжелые необходимо расположить в различных частях елочки. Детали от очень мелких до мелких должны находиться на вершине елочки, мелкие и средние – посередине, а средние/тяжелые – внизу. Однако лучшим решением является размещение на елочке однотипных деталей и выбор температуры печи, требуемой для каждой конкретной опоки. В самом лучшем случае восковки взвешиваются и разделяются по весу и по геометрическим характеристикам. Таким образом, обеспечиваются наиболее благоприятные температурные условия во время прокалки, литья и охлаждения (рис.3). Также необходимо контролировать, чтобы для каждой опоки соблюдалось высокое отношение между весом продукции и питателей (ломом). Целью является по крайней мере 60% полезного веса продукции в каждой опоке.

Однако восковки не должны располагаться на елочке слишком близко друг к другу, заполняя цилиндр, из-за этого появляются другие сложности: формомасса может дать усадку, детали могут касаться друг друга и сплавляться, либо могут перегреваться и образовывать пористую поверхность, так как тепловая масса продукции не будет позволять теплу хорошо распределяться.

 


Рис. 3

 

Формомасса и ее перемешивание

Для литья платины существует довольно много видов формомассы и их использование зависит от желания литейщика. Все эти формомассы состоят из кремниевого песка, стойкого к высоким температурам и других компонентов. обычно используется для литья платины благодаря относительно короткому времени затвердевания (2 часа). Этот материал схватывается благодаря химической реакции и, когда смесь готовится, необходимо соблюдать указанное время. Его можно заливать в опоку с резиновым донышком, как и в случае золота. Формомасса со связующим на основе фосфатов может быть очень вязкой и для перемешивания порошка с водой, чтобы приготовить жидкую формомассу, следует использовать мощный смеситель.

Так как формомасса затвердевает, выпадая в осадок, количество материала в опоке уменьшается. Поэтому, чтобы обеспечить излишек при заполнении на 12,5-25 мм (рисунок 4), верхний край опоки необходимо обернуть скотчем.


Рис. 4

Так как затвердевание происходит благодаря осаждению, а не химической реакции, этот материал может перемешиваться любое время и чем оно будет большим, тем лучше.

Во время затвердевания формомассы со связующим на основе фосфорной кислоты необходимо увеличить испарение, подводя тепло и создавая циркуляцию воздуха. Это может быть достигнуто благодаря помещению опоки в место с контролируемой температурой (от 21 до 23,3°C) и влажностью (36%).

Другой способ – размещение опоки на нагревателе для проращивания семян, установленного на максимальную температуру, верхняя часть опоки должна быть открыта – это создаст хорошую циркуляцию воздуха.

для литья платины этот тип формомассы относительно нов. Используя эту формомассу, можно перейти от перемешивания к прокалке и литью за несколько часов. Химическая реакция, которая протекает во время затвердевания повышает температуру формомассы до 49°C, вызывая плавление воска и удаляя остаточную влажность до прокалки. Эта быстросхватывающася формомасса не требует использования металлической опоки.

Формомасса с быстрым затвердеванием для зубных техников:

Она поставляется с донышками из силиконовой резины и гибкой опокой с небольшой конусностью, которая легко снимается. Эта формомасса очень полезна, когда необходимо срочно изготовить отливку из платины, так как реально приготовить формомассу, отлить и отделать изделие из платины за восьмичасовой рабочий день.

Необходимо контролировать и записывать все параметры, относящиеся к перемешиванию формомассы, включая тип и номер партии, температуру формомассы, отношение вода/порошок, температуру и рН воды, температуру и рН жидкого замеса, время подготовки и время затвердевания. Для приготовления жидкой формомассы лучше использовать дистиллированную воду, которая благодаря своей чистоте и нейтральному рН не нарушает химического равновесия в формомассе. При перемешивании формомассы необходимо следовать указаниям ее производителя.

Для каждой новой партии формомассы до ее использования в производстве рекомендуется сделать пробный замес. Таким образом сводятся до минимума проблемы, которые могут возникнуть во время производства.

Все операции подготовки формомассы должны выполняться, соблюдая нормы охраны труда и окружающей атмосферы, используя соответствующую вытяжку для порошка, операторы должны одевать защитную маску и очки. С

читается, что этот тип формомассы является лучшим для платины, благодаря ее прочности и возможности получения очень гладкой поверхности литья. Эта формомасса схватывается при осаждении и для полного затвердевания требует от 12 до 15 часов. Опока укладывается на абсорбционные материалы (картон, прочные бумажные салфетки, одноразовые подгузники и т.д.), а промежуток между опокой и впитывающим материалом закрывается расплавленным или мягким и пластичным воском.

 

Прокалка

Обычно процесс прокалки выполняется ночью, используется программатор температуры, соединенный с термопарой, находящейся в печи.

Так как прокалка производится ночью, термопара должны быть также подключена к регистрационному устройству, которое на бумаге задокументирует возможные отклонения. Этот документ в дальнейшем может быть использован для устранения возможных дефектов, таких как усадка формомассы, которая может быть вызвана слишком быстрым нагревом или недостаточной прокалкой.

Можно обеспечить очень точный контроль и регистрацию температуры, используя инструменты с программируемой логикой (PLC). PLC регулирует подачу электроэнергии и позволяет получить намного более ровную кривую подъема, чем программаторы "все/ничего", которые во время прокалки поднимают и опускают температуру, следуя теоретической кривой.

PLC позволяет также запомнить данные, которые могут быть затем переписаны в компьютер, обеспечивая графиками для анализа, создавая архив, полезный для оценки отклонений, которые могут проявиться во время прокалки. Дополнительно некоторые контроллеры PLC позволяют автоматически повторно запускать процесс в случае прерывания подачи напряжения, включая программу с последнего шага действовавшего в момент отключения.

В печи опоки должны размещаться на расстоянии, обеспечивающем правильную циркуляцию воздуха и хорошего термического равновесия. Если в печи опоки расположены слишком близко друг от друга, могут возникнуть проблемы, связанные с плохой прокалкой.

Прокалочные печи с газовым нагревом и электрические печи:

часто дискутируется, какой тип печей лучше использовать. Электрические печи дают однородный нагрев по всей рабочей камере, но не обеспечивают циркуляции воздуха, которая необходима при энергичном воздействии кислорода для полного сжигания остатков воска. Газовый нагрев благоприятствует циркуляции воздуха в печи, однако циркуляция вызывает турбулентность и могут существовать "холодные участки". Обычно газовые печи крупнее электрических и, если они должны использоваться в маленькой мастерской, это необходимо принимать в учет. Если газ можно легко подвести и размеры печи не составляют проблемы, газовая печь может оказаться предпочтительней, так как газ стоит дешевле электричества.

 

Плавка и литье

 

Металлы

В том случае, даже если для литья рекомендуется использовать высокие пропорции между свежим металлом и рециркулируемым (70 свежего и 30 вторичного), литейщик не всегда рассматривает это отношение как экономичное. Если необходимо использовать большие или очень большие отношения между количеством нового металла и вторичного, расплавленный металл должен дольше оставаться при высокой температуре. Таким образом могут быть удалены до литья некоторые загрязнения. Необходимо также убедиться, что весь возвратный металл абсолютно чист и в нем нет посторонних включений, таких как формомасса, окислов или кислот. Если нельзя гарантировать абсолютную чистоту металла, при литье неизбежно возникнет брак, который выражается, как газовая пористость, хрупкость отливок и неравномерность окраски готовых изделий. Если есть подозрение, что металл загрязнен, его необходимо сразу же удалить из цикла литья, а тигли, использованные для литья загрязненного металла должны быть уничтожены, чтобы изолировать источник загрязнения.

 

Плавка

Рекомендуется правильно измерять температуру расплавленного металла, используя пирометры. Вы должны контролировать, что бы эти приборы проверялись и тарировались два раза в год или по мере необходимости.

Необходимо помнить, что оптические пирометры могут быть подвержены влиянию дыма или шлама на поверхности расплавленного металла. Так происходит со сплавами платины, содержащими кобальт, когда поверхностная пленка или дым исчезают, датчик показывает реальную температуру, которая обычно намного выше, чем требуется. До использования все тигли должны быть тщательно осмотрены, их состояние должно быть проверено (толщина стенок, износ литейных форсунок, трещины и т.д.). Необходимо также убедиться, что в них не осталось металла или посторонних материалов, чтобы избежать риска попадания загрязнений. Требуется записывать количество плавок, сделанных в каждом тигле и следует создать архив данных, чтобы определить момент, когда тигли будут изношены.

в небольших мастерских это наиболее распространенный метод литья платины, несмотря на то, что он не обеспечивает такой точности контроля процесса и качества продукции, рис. 4.

Литье

Горизонтальная или вертикальная центрифуга/ горелка:

 

Когда производится литье платины при помощи горелки и центрифуги, до литья необходимо отрегулировать равновесие рычага центрифуги. Лучший способ балансировки – поместить опоку на рычаг центрифуги и затем подобрать противовесы, чтобы рычаг находился в горизонтальном положении, параллельно опоре литейной машины. Если рычаг сбалансирован плохо, это может вызвать потери или выплескивание расплавленного металла, вызванное вибрацией рычага. Опока может вылететь из вращающегося рычага, нанеся тяжелый ущерб персоналу или окружающим предметам.

Когда литье производится при помощи системы с нагревом горелкой, необходимо быть максимально внимательными в особенности во время плавки. Независимо от вашего опыта, угадать, когда металл имеет наилучшую для литья температуру – это всегда проблема.

Для плавления платины горелкой рекомендуется использовать водород и кислород. Тем не менее можно также пользоваться пропаном или метаном и кислородом, давление которого регулируется на достаточно большое значение.

Когда металл расплавлен и готов для литья, а опока хорошо сбалансирована, вы должны быстро включить вращение и удалить горелку (вверх на горизонтальной центрифуге и вниз на вертикальной).

Вертикальная центрифуга имеет два преимущества: когда рычаг центрифуги и тигель поднимаются во время первой четверти поворота, при помощи гравитации обеспечивается увеличение ускорения. Кроме этого, если металл вылетает или разбрызгивается во время литья, металл или опока вылетает вверх и вдали от оператора.

При помощи горелки и центрифуги были изготовлены многие украшения из платины, однако эта технология во многом отличается от современных систем, о которых мы поговорим ниже. эта технология плавки является прогрессивной по отношению к методу с горелкой, так как для плавки металла используется катушка индуктивности. Нагрев и плавление происходят тогда, когда материалы, проводящие электричество, например, платина, помещены в переменное магнитное поле, которое индуцируется катушкой, питающейся от генератора переменного тока.

 

 

ЭФФЕКТИВНОЕ ВЫТЕСНЕНИЕ ГАЗА МЕТАЛЛОМ БЛАГОДАРЯ ЭФФЕКТУ ВОРОНКИ

Центрифуга/ индукция:

 

 

Индуктивный нагрев – более чистый и быстрый метод плавления платины, чем горелка, а также происходящий с меньшими потерями тепла. Для плавления платины рекомендуется использовать высокочастотные генераторы. Хорошо спроектированная центрифуга для литья платины имеет рычаг, складывающийся в двух местах. Система со складывающимися рычагами компенсирует вес платины (инерцию) и направляет поток расплавленного металла в опоку. Как бы то ни было, эта система все еще используется сегодня, поэтому остается проблема турбулентности, как и в случае горелки и центрифуги, и все еще остается необходимым балансировать опоку.

Наиболее современные индукционные центрифужные машины используют эффект вакуума. Это помогает уменьшить турбулентность расплавленного металла, снижая воздействие сопротивления воздуха, который остается в опоке. эти машины для плавления и литья с индукционным нагревом предусматривают литье с наклоненным тиглем, вакуум, вращение вертикальной опоки от нуля до 600 об/мин, поддавливание газом (аргоном). Для точного измерения температуры используются двухцветные оптические пирометры, машины оснащены программаторами с управляемой логикой.

 

 

СЕЧЕНИЕ КАНАЛА ПИТАНИЯ

Литейные машины последнего поколения:

 

Данное описание демонстрирует преимущество машин последнего поколения для литья платины: они используют разные силы: гравитацию (литье с наклоном тигля), вакуум, центробежную силу (вертикальное вращение опоки, которое способствует постепенной замене газа расплавленным металлом) и давление, то есть силы, которые тянут и толкают, рисунки с 5 по 8.

Как случается с большим числом новинок, литьевые машины последнего поколения позволяют увеличить производительность и эффективность. В то время, когда обычные машины для центрифужного литья позволяют отливать от 125 до 175 г платины, некоторые из последних современных машин имеют тигель, который может содержать до 700 г.

 

Необходимо помнить, что независимо от типа используемой формомассы, в любом случае, будет труднее отделить формомассу с гипсом, используемую для литья золота. Это вызвано высокой температурой опоки, необходимой для литья платины (от 538 до 1093°C) и высокой температурой плавления сплавов платины (от 1726 до 1788°C), которая вызывает прилипание формомассы к отливке. Тем не менее существует два метода для удаления формомассы. Чтобы снять формомассу с горячей платиновой елочки, горячие опоки после литья должны быть сразу же подвергнуты воздействию воды под большим давлением. Опоки могут быть охлаждены в воде, однако лучше делать это после того, как платиновая отливка перестанет светиться. Остатки формомассы, прилипшие к елочке могут быть сняты при помощи пескоструйки с большим давлением, а елочка может быть оставлена на ночь в фтористоводородной кислоте, чтобы удалить все остатки окисла и формомассы. После извлечения из ванны с фтористоводородной кислотой, елочки нейтрализуются в растворе бикарбоната натрия и помещаются в ультразвуковую мойку, в раствор аммиака с водой для нейтрализации остатков кислоты.

Вместо фтористоводородной кислоты можно использовать более безопасные заменяющие ванны, такие как 25% гидроокись калия и 50% воды или бифторид аммония и воду (60 г бифторида аммония на литр воды).

Все операции по удалению формомассы должны проводиться в вытяжном шкафу.

Рабочие, выполняющие эти операции должны одевать защитную одежду и очки, в особенности, когда входят в помещения, где находится ванна с фтористоводородной кислотой. Кислота является исключительно опасной и необходимо иметь необходимые в случае аварии устройства защиты.

Выполненные испытания показали, что во время охлаждения опок частички формомассы (кремний) переносимые паром, который образуется на горячей опоке, остается в воздухе.

Эти частички кремния имеют очень небольшой размер и могут летать в воздухе долгое время.

Резюме

Применение технологии, обработка данных и контроль процесса позволяют обеспечить значительное улучшение качества литья из платины. При использовании методов контроля процесса литейщики могут получить увеличение повторяемости платиновых отливок на 50%.

Однако, как и при других изменениях, техническое руководство должно систематически документировать все положительные и отрицательные моменты. Таким образом можно избежать повторения негативных явлений или намного быстрее и эффективнее разрешить сложности.

 

 

источник: ЮвелиТЕХ ювелирная техника и технологии


просмотров: 13676
Search All Amazon* UK* DE* FR* JP* CA* CN* IT* ES* IN* BR* MX
Search All Ebay* AU* AT* BE* CA* FR* DE* IN* IE* IT* MY* NL* PL* SG* ES* CH* UK*
10Pcs ESD Anti-static Tweezers Set Maintenance Repair Stainless Steel Tools Kit

$6.50
End Date: Wednesday Sep-11-2019 10:02:34 PDT
Buy It Now for only: $6.50
|
Bead Smith Tarnish Resistant Craft Copper Wire Gold/Silver/Copper 16-28 gauge

$6.50
End Date: Wednesday Sep-11-2019 10:02:34 PDT
Buy It Now for only: $6.50
|
Bead Smith Tarnish Resistant Craft Copper Wire Gold/Silver/Copper 16-28 gauge

$5.50
End Date: Wednesday Sep-11-2019 10:02:34 PDT
Buy It Now for only: $5.50
|
Bead Smith Tarnish Resistant Craft Copper Wire Gold/Silver/Copper 16-28 gauge

$5.99
End Date: Thursday Sep-5-2019 17:12:26 PDT
Buy It Now for only: $5.99
|


2003 Copyright © «Zoloto.Peterlife.ru» Мобильная Версия v.2015 | PeterLife и компания
Золото, Украшения, Ювелирная энциклопедия. Производство ювелирных изделий.
Пользовательское соглашение использование материалов сайта разрешено с активной ссылкой на сайт. Партнёрская программа.
  Яндекс цитирования Яндекс.Метрика