Литье бронзы по выплавляемым моделям

Литье из бронзы: технология художественного бронзового литья

Литье бронзы позволяет изготавливать изделия, отличающиеся исключительной декоративной привлекательностью. Технология литья из данного сплава, основу которого составляет медь, известна на протяжении многих веков, но и в наше время она продолжает совершенствоваться.

Внешний вид бронзовых изделий говорит об кропотливом труде мастера, превращающего безликий металл в художественное произведение

Описание основных этапов бронзового литья

Данные археологических раскопок, а также исторических хроник подтверждают, что бронзовое литье можно отнести к старинным способам обработки металла. Технологию, требующую виртуозного мастерства при точном соблюдении правил, ремесленники прошлого держали в секрете. Современное литье бронзы представляет собой прочный сплав древних литейных секретов с прогрессивными технологиями, что позволяет любоваться красотой авторских изделий.

Самостоятельное литье бронзы

Литье бронзы в художественном стиле является настоящим произведением искусства. Это направление работы с металлом зародилось еще до нашей эры, но при этом оно не забыто и сейчас.

Постепенно технология художественного литья из бронзы совершенствовалась. Создавать причудливые изделия из бронзы специалисты могут как в домашних условиях, так и на заводском производстве.

Литые из бронзы конструкции ассоциируются с аристократическим убранством Средних веков.

Пик популярности бронзовое литье получило в эпоху европейского барокко и классицизма. Мастера того времени создавали роскошные и изысканные композиции из бронзы, которыми люди любуются и по сей день.

Сейчас бронзу используют в различных целях, в большинстве случаев для изготовления скульптур и сувениров, лестничных ограждение и решеток, элементов интерьера, люстр и бра, заборов и ворот.

Художественное литье бронзы по выплавляемым моделям

Чтобы получить качественные литые изделия требуется строгое соблюдение технологической последовательности. Процесс литья выглядит следующим образом:

1. Изготовление модели или копии по эскизу, чертежу. Материалы для модели –легко плавящиеся при невысоких температурах: стеарин, парафин, воск и прочие. Способность полного заполнения объема внутреннего пространства в форме сделало эти материалы широко используемыми.
2. Примыкание к модели литниковой системы производится приклеиванием, спаиванием или механическим креплением. Таким образом, формируют питатели, каналы, выпоры и другие элементы.
3. Изготовление литьевой формы производится из огнеупорной смеси. В основной состав смесей водит глина шамотная или глиноземная и кварцевый песок.
4. Освобождение формы от модельного состава производится путем нагревания паром или погружением в нагретую воду.
5. Обыкновенно литье бронзы производится свободной заливкой с использованием центробежных машин, избыточного или недостаточного давления (вакуума).
6. Охлаждение производится на воздухе или с использованием термостата.
7. После остывания, модельная форма разрушается. Производится обрубка литниковой системы. Заготовка отправляется на чистку с помощью промывки или химическими составами.

Температура плавления бронзы и как расплавить и отлить в домашних условиях

Бронза – сплав на основе меди, не содержащий в качестве основных легирующих компонентов никеля и цинка. Характеризуется сравнительно высокой температурой плавления, металл становится жидким в диапазоне от +940°С до +1300°С. Самая тугоплавкая – оловянно-фосфорная. Из бронзовых сплавов производят сортовой, листовой и трубный прокат, детали двигателя, элементы передаточных устройств, вкладыши в запорную арматуру, фитинги, краны, сувенирные изделия, детали приборов и многое другое. Сделать литье можно в домашних условиях. Плавка бронзы производится в муфельных печах или горнах. При температуре плавления бронза становится густой, плохо растекается по форме, нужно знать некоторые хитрости, чтобы самостоятельно заниматься литьем.

Бронза в литейном деле

О технологии бронзового литья было известно не менее 12 тысячелетий тому назад, тогда из бронзы отливали не только простые орудия труда и предметы домашнего обихода, но и разнообразные украшения. На протяжении веков мастера литейного дела совершенствовали технологию, которая сегодня стала отработанным способом создания уникальных предметов различной направленности.

Произведения мастеров средних веков и античных времен, сохранившиеся до наших дней, удивляют совершенством бронзового литья. Современная изысканность бронзовых изделий ассоциируется с аристократизмом средневековья, украшая современный быт.

Совершенствование этапов работы с металлом позволяет использовать бронзу не только для изготовления скульптурных композиций и сувенирных наборов. Из металла отливают ограждения (ворота, заборы) и лестничные конструкции, предметы оформления интерьеров, барельефы и осветительные приборы.

Основные характеристики бронзовых сплавов

Цвет бронзового сплава зависит от количественного состава легирующих элементов. Они оказывают влияние на физические свойства: пластичность, износостойкость, температуру плавления бронзы. В качестве легирующих компонентов выступают металлы (олово, алюминий, бериллий, свинец, марганец) и неметаллы (фосфор, кремний). Расплавить в домашних условиях можно любой бронзовый сплав. Зная маркировку лома, несложно определить точную температуру плавления бронзы. Но обычно состав бронзовых кусочков, подготовленных к плавлению, разнится. Тогда оценивают внешний вид металла.

Бронзовые сплавы классифицируют по двум категориям:

1. оловянные более пластичные;
2. безоловянные хуже поддаются обработке:

• бериллиевые характеризуются высокой прочностью, максимальной выносливостью на разрыв, кручение;
• у алюминиевых невысокая температура плавления, они устойчивы к коррозии, обладают хорошими антифрикционными свойствами;
• свинцовые пластичные, хорошо поддаются механической обработке;
• с добавками цинка и кремния отличаются текучестью, при плавлении равномерно заполняют форму для литья;
• сплав с железом неплохо сваривается, но контакт ее с агрессивными средами нежелателен;
• марганец улучшает прочностные характеристики с сохранением пластичности, свойственной меди;
• оловянно-свинцовые бронзы отличаются ковкостью, их подвергают горячей деформации, делают из сплава горячекатаный прокат.

Для литья в промышленных условиях используют оловянную бронзу с низкой температурой плавления, до +1000°С.

В отличие от латуни, бронза более вязкая в точке плавления. При заполнении форм сложной конфигурации в производственных цехах применяют центрифуги. Сплаву, разогретому выше температуры плавления на 5°, придают дополнительное ускорение, чтобы он растекался равномерно. При кустарном изготовлении отливок вязкость бронзового сплава в точке плавления желательно учитывать, чтобы не было брака на поверхности. Достоинством цветного металла литейщики считают низкую усадку при охлаждении. Удается получать литье, не требующее длительной доводки до заданных геометрических размеров. Из бронзовых сплавов делают качественные фасонные отливки.

Секция «Кампей»

82.884₽ В корзину
Какими способами изготавливают литые изделия?

Художественное литье отличается своей уникальностью. Оно позволяет получить изделия с высокими эстетическими качествами, которые нельзя встретить при массовом производстве. Существует множество стилей художественного литья, но способы изготовления изделий сводятся к нескольким основным способам:

• использование выплавляемых моделей;
• отлив «в землю»;
• отлив под давлением в пресс-формы (для изготовления серии повторяющихся деталей);
• изготовление эластичных или гипсовых форм (кокилей).

Для начала мастеру предстоит создать шаблон будущего изделия из дерева, металла, пластилина, глины, гипса или пластмассы. Этот шаблон позволяет создать форму для отлива из силикона, сочетания металла и формовочной смеси. Чаще всего для повышения точности отливка форму делают одноразовой, после извлечения готового изделия ее разрушают. Это связано с тем, что готовая модель имеет сложную форму.

После изготовления отливку дорабатывают и декорируют. Прежде всего мастеру нужно получить гладкую поверхность с однородным оттенком. Придать металлу безупречности может шлифовка и полировка. Важно обезжирить металл, чтобы последующая обработка была успешной. После обработки на поверхности создается пленка путем оксидирования, патирования или тонирования.

Основные этапы

Чтобы получить качественные литые изделия требуется строгое соблюдение технологической последовательности. Процесс литья выглядит следующим образом:

1. Изготовление модели или копии по эскизу, чертежу. Материалы для модели –легко плавящиеся при невысоких температурах: стеарин, парафин, воск и прочие. Способность полного заполнения объема внутреннего пространства в форме сделало эти материалы широко используемыми.
2. Примыкание к модели литниковой системы производится приклеиванием, спаиванием или механическим креплением. Таким образом, формируют питатели, каналы, выпоры и другие элементы.
3. Изготовление литьевой формы производится из огнеупорной смеси. В основной состав смесей водит глина шамотная или глиноземная и кварцевый песок.
4. Освобождение формы от модельного состава производится путем нагревания паром или погружением в нагретую воду.
5. Обыкновенно литье бронзы производится свободной заливкой с использованием центробежных машин, избыточного или недостаточного давления (вакуума).
6. Охлаждение производится на воздухе или с использованием термостата.
7. После остывания, модельная форма разрушается. Производится обрубка литниковой системы. Заготовка отправляется на чистку с помощью промывки или химическими составами.

Характеристики и сферы применения латуни

Латунь — это сплав главными компонентами которой являются медь и цинк. Традиционное соединение представляет собой смесь 70% первого металла, 30% второго. Однако существуют материалы где содержание цинка достигает 50%.

Чтобы понимать, как правильно работать с этим соединением, нужно разобраться с его характеристиками:

1. Температура плавления — до 950 градусов.
2. Плотность — около 8,7 тонн на м3.
3. Электросопротивление — 0,08 микрон на метр.
4. Теплоёмкость — 0,377 кДж/(кг·К)

Изделия из латуни могут представлять собой смесь из меди и цинка, или этих двух компонентов и дополнительных легирующих добавок. Сплав применяется в разных отраслях:

• изготовление комплектующих для часов;
• создание статуэток, украшений, элементов интерьера;
• изготовление деталей, используемых в машиностроении;
• создание комплектующих для электрооборудования.

Латунь обладает хорошим показателем свариваемости. Кроме того, она имеет высокий показатель защиты от коррозии. Благодаря этих характеристикам, сплав используется, как защитное покрытие для других металлов при изготовлении металлоконструкций.

Общие характеристики металла

Бронза не относится к однородным металлам, а представляет собой сплав на основе меди, усиленный легирующими добавками алюминия, бериллия, свинца, кремния, олова. На основе количества и типа дополнительных компонентов, кроме латуни, бронзовый сплав приобретает определенную расцветку, ряд химических и физических характеристик.

Бронзу относят к особо прочным и стойким сплавам, температура ее плавления составляет 900–1100 градусов. С учетом базовых показателей материала, его применяют на производстве, а также для получения художественного литья благодаря обилию полезных свойств:

• высокой прочности, износостойкости;
• исключительно низкому уровню коррозии;
• простоте обработки, паростойкости;
• способности проводить ток и тепло;
• устойчивости к внешним повреждениям.

С точки зрения химического состава, бронза может быть двух вариантов – безоловянные и оловянные сплавы. Сочетание олова с медью наделяет конечный материал крепостью, но понижает температуру плавления и теплопроводность. В качестве примера бронзово-оловянного сплава можно назвать колокольную бронзу, но изделия из нее приобретают повышенную хрупкость.

Бронзы без олова

• особо стойкая свинцовая с широким спектром антифрикционных свойств, тугоплавкая;
• бериллиевая – самая прочная и пластичная после закаливания;
• кремниецинковая с высоким показателем текучести при расплавлении;
• алюминиевая – стойкая к агрессии химических элементов, окружающей среды.

В составе многокомпонентного сплава без присутствия олова содержится 2,5 % легирующих элементов, значительно улучшающих набор полезных качеств бронзового металла. Наличие железных примесей способствует улучшению структуры и прочностных характеристик сплава. Для маркирования бронзы применяют сочетание букв «Бр», после которых следует первые буквы названия добавки (алюминий, бериллий, свинец и т.д.) и процент ее содержания в сплаве.

Температура плавления

Сведения о температурах плавления и литья отдельных видов бронзы приведены в таблице ниже:

• деформируемый вид, отлично выдерживающий механическую обработку, используют для штамповки, изготовления проволоки, производства листов;
• литейную разновидность стойкую к высоким температурам, используют для отливки изделий больших габаритов с особо сложной конфигурацией.

Название «бронза» металл получил по аналогии с древнейшим морским портом Италии – Бриндизи. В четвертом тысячелетии до н. э. местные металлурги достигли совершенства в массовом производстве сплава меди и олова, а эпоху стали называть бронзовым веком.

Литейные модели

Художественное литье бронзы и латуни предусматривает получение максимально гладкой поверхности, поэтому для воссоздания модели используются достаточно твердые материалы:

1. древесина;
2. гипс;
3. слоновая кость.

Для получения максимально гладкой поверхности, она подвергается устранению пористости шпатлеванием, грунтованием и покрытием лаком. Литейные модели изготавливаются разъемными; неразъемными — подходят для отливки изделий простой формы; специальными для деталей имеющих достаточно сложную конфигурацию.

Можно ли плавить и отливать бронзу в домашних условиях

Воссоздать промышленную технологию кустарным способом невозможно. Металл для улучшения текучести перегревают. При температуре выше точки плавления выдерживают определенный временной интервал, только после этого расплав разливают в изложницы. Технологи рассчитывают температурный режим для каждого сплава.

Самостоятельно удается получать несложные мелкие детали, требующие серьезной доводки до точных размеров. Как расплавляют бронзу в домашних условиях, стоит рассказать подробно. Для этого нужны особые условия, инструменты. Бронзовый лом не плавится в жестяной банке, для него нужен огнеупорный тигель или старая посуда из черного чугуна. Расплав выливают в самодельные формы. Отливки покрупнее делают на земле или на бетонном полу.

Для лома подбирают схожие по цвету сплавы, бронза плохо измельчается, необходимы ножницы по металлу. Тигель нагревают до температуры плавления лома в горне, подбрасывая уголь, или в электрической муфельной печке. Горячую емкость с расплавом зажимают специальными щипцами с длинной ручкой, чтобы минимизировать риск ожогов.

Подготовка к работе

Металл популярен не только в различных отраслях современной промышленности (судостроение, авиация, ракетная техника и др.), но также для литья скульптурных композиций по причине долговечности и стойкости к механическим повреждениям. Высокохудожественные формы бронзовых изделий украшают театры и дворцы, залы торжественных мероприятий.

Несмотря на сложность технологии, художественное литье бронзы остается востребованной процедурой, которая реально станет прибыльным бизнесом по причине низкой насыщенности рынка. Сначала будущему мастеру понадобится стартовый капитал не менее 200 тысяч рублей, чтобы заняться приобретением оборудования, постижения секретов работы с материалом.

Необходимое оборудование

• простую плавильную печь;
• чугунный либо стальной тигель;
• специальный вид щипцов для извлечения тигля;
• формы для отливки, вспомогательный крючок;
• горн потребуется, если печь не муфельная;
• запас древесного угля, если использовать горн для плавления.

Подбирая помещение для литейных работ, важно снабдить его эффективной вентиляцией, подготовить набор надежных средств, обеспечивающих противопожарную защиту. Для отлива мелких изделий можно воспользоваться небольшим помещением. Литье крупногабаритных конструкций лучше выполнять в цеху или гараже.

• создание эскиза, а затем модели для отлива;
• загрузка металлолома в тигель, плавление внутри печи;
• заполнение отливочной формы жидким сплавом;
• извлечение готового изделия, устранение дефектов.

Перед процессом самостоятельного литья бронзы необходимо запастись сырьем. Для этого подойдет небольшой запас бронзового лома – выпускаемые промышленностью слитки металла либо детали сантехнических приборов.

Используемые материалы

На протяжении всей истории человек использовал различные металлы для художественной отливки. Изначально главными соединениями металлов для декоративного литья считались сплавы, в которых преобладала медь. Начиная с 19 века, начали использоваться соединения с преобладанием цинка и свинца. Чугунное художественное литье появилось чуть позже. На сегодняшний момент в этом процессе используется нержавеющая сталь и алюминий.

Серый чугун

Помимо использования железа и бронзы в художественном литье и изготовлении различных предметов большую популярность получил чугун. Из него изготавливали пушки, ядра, памятники, фонтаны. Однако в развитии декоративного направления в металлообработке чугун получил популярность только во второй половине 19 века.

Самым распространённым сплавом при изготовлении скульптур являлся серый чугун. Он обладал такими преимуществами:

1. Хорошая текучесть благодаря добавлению фосфора.
2. Низкая стоимость материала.
3. Привлекательный внешний вид.

Однако фосфор делал металл более хрупким.

Как правильно заливать металл в литейную форму

Если расплавленный металл заливают в литейные формы большого размера, то его собственного веса вполне хватает для того, чтобы вытеснить из них весь скапливающийся воздух. Если же литье выполняется в небольшие формы, то вытеснить из всех внутренних полостей таких конструкций воздух за счет массы расплавленного металла практически невозможно. Чтобы в таких случаях получить отливки высокого качества, необходимо использовать специальные технологические приемы.

Литейные формы помещают в специальные центрифуги, работающие от ручного или электрического привода. При вращении создаются центробежные силы, равномерно распределяющие расплавленный металл по всем внутренним полостям форм. Эффективной данная технология является только в том случае, если металл находится еще в жидком, а не в застывшем состоянии.

Самодельная центрифуга для литья мелких деталей

После окончания процесса литья и остывания металла отливку извлекают, используя для этого простейшие механические приспособления. Следует иметь в виду, что поверхность изделий, только что извлеченных из литейных форм, не отличается высоким качеством, поэтому их необходимо подвергнуть различным видам механической обработки.

Заливка металла

Для того чтобы расплавлять материал понадобится:

• Плавильная муфельная печь, желательно с регулятором нагрева. Для крупных отливок нужен горн. Иногда материал плавят автогеном, паяльной лампой, газовой или бензиновой горелкой.
• Тигель – стальная, чугунная или шамотная (из огнеупорной глины) емкость для плавки, желательно с носиком.
• Щипцы и крюк для извлечения горячего тигля из печи и других манипуляций.
• Литейная форма. Как ее подготовить к работе, описано ниже.
• Флюс. Нужен для предохранения сплава от окисления воздухом. Древесный уголь, бура.
• Топливо для горна, например, тот же древесный уголь.
• Керамическая или березовая палочка для перемешивания расплава.

Придание отлитому изделию привлекательного внешнего вида

Изделие, которое только что извлекли из литейной формы, выглядит достаточно непрезентабельно. На его поверхности может остаться пригоревшая формовочная смесь и обнаруживаются другие поверхностные дефекты. Первым этапом приведения отлитого из бронзы предмета в нормальное состояние является его очистка. Для выполнения такой процедуры используются металлические щетки или шлифовальные машинки (в качестве рабочего органа на них устанавливается проволочный круг).

Несмотря на то, что латунь и бронза отличаются хорошей текучестью и при выполнении литья хорошо заполняют все углубления в форме, получить на готовом изделии тонкий рисунок практически невозможно. Чтобы сформировать подобный рисунок, используют такую доводочную операцию, как чеканка. Она выполняется при помощи специального инструмента. В зависимости от сложности и тонкости рисунка, который необходимо сформировать на поверхности отлитого из бронзы изделия, операция чеканки может занимать различное количество времени.

Ручная чеканка бронзовой статуэтки

В зависимости от задумки мастера, выполняющего литье из бронзы или латуни, а также от требований к декоративности, поверхность отливки может покрываться искусственной патиной, позолотой, серебром, слоем никеля или хрома. Предметы, которые имеют сложную конструкцию, часто отливают не целиком, а отдельными частями, которые затем необходимо правильно соединить. Выполняется такое соединение при помощи специальных замков, изначально предусмотренных в конструкции. Для того чтобы не перепутать такие замки и правильно сопоставить их элементы друг с другом, их часто маркируют.

Изготовление форм для литья

На качество изделий, полученных методом литья из бронзовых сплавов, серьезное влияние оказывает правильность изготовления литейной формы, которая и позволяет создать из расплавленного металла деталь требуемой конфигурации и с заданными геометрическими параметрами. Для изготовления литейных форм традиционно используют специальные приспособления – опоки. Опока, габариты которой должны примерно в полтора раза превышать параметры готового изделия, состоит из:

• верхней рамки;
• нижнего ящика.

Литейная форма изготавливается под конкретное изделие

Верхняя и нижняя части опоки, в которые засыпается формовочная смесь, для большей надежности могут надежно соединяться друг с другом, для чего используются специальные фиксаторы на их боковых поверхностях.

Состав наиболее часто используемой формовочной смеси включает:

• песок мелкой фракции – 75%;
• глину – 20%;
• каменноугольную пыль – 5%.

В результате смешивания данных компонентов должна получиться однородная масса.

Для изготовления литейной формы также потребуется модель, которую делают из древесины или другого мягкого материала (можно использовать в ее роли готовое изделие требуемого качества).

Самодельная форма для литья состоит из двух половинок

Изготовление самой литейной формы выполняют следующим образом.

• В нижний ящик опоки засыпают формовочную смесь и несильно ее утрамбовывают.
• В полученную утрамбованную массу помещают модель, поверхность которой необходимо предварительно покрыть тальком или порошковым графитом.
• На нижнюю часть опоки ставят верхнюю рамку и засыпают ее доверху формовочной смесью, также утрамбовывая ее. Перед засыпкой верхней половины опоки необходимо сформировать в будущей форме отверстие литника, для чего используют специальную пробку конической формы.
• После утрамбовки формовочной смеси надо разделить готовую форму на две половины – верхнюю и нижнюю, для чего можно использовать любой острый предмет.
• После извлечения из полученной литейной формы внутренние полости модели внимательно осматривают и исправляют дефекты, которые могут на них присутствовать.

Готовую форму необходимо подсушить, после чего ее можно собрать и начать использовать для литья изделий из бронзы. Более наглядно изготовление литейной формы представлено на видео ниже.

Гипсовую форму следует покрыть тонким графитовым слоем

Рекомендации

Литье бронзы в домашних условиях требует специально оснащенного помещения, где будут храниться не только все инструменты, но и средства личной защиты. Рекомендуется обязательно обзавестись рабочим огнетушителем.

Кроме этого, в целях безопасности в мастерской не должны храниться материалы и вещества, которые легко воспламеняются. Для литья бронзы технология важна еще и потому что это занятие довольно травмоопасное.

Если требуется выполнить отливку тонких металлических изделий, то предпочтение необходимо отдать сплаву из латуни, поскольку она легче плавится.

После полного расплавления металла в печи нужно сразу же заполнить форму. Эта процедура занимает несколько минут. Если на этом этапе будет нарушена технология, то в отливке могут образоваться дефекты в виде недолива, шлаковых раковин.

Если литье осуществляется в домашних условиях, то заполнение формы производится специальным металлическим ковшом. Управление ковшом производится вручную.

После того как отливка охладилась до необходимой температуры необходимо ее выбить. Это манипуляция выполняется с помощью клещей и молотка. Если использовалась одноразовая форма, то нужно просто разломать ее.

На промышленном производстве часто используются многоразовые формы. В этом случае выбивка проводится через разъединение элементов формы. После выбивки проводится обрубка, эта процедура заключается в устранении дефектов с поверхности отливка.

Литье по центробежной технологии

Для производства в заводских условиях изделий из бронзы, к износостойкости которых предъявляются повышенные требования, часто используется такая технология, как центробежное литье. С ее помощью выполняют литье изделий из бронзы, используемых в машиностроении и других отраслях промышленности. Сюда, в частности, относятся:

• шестерни;
• элементы червячных соединений;
• втулки различного назначения;
• обечайки;
• втулки;
• кольца;
• вкладыши и др.

Технология центробежного литья предполагает, что расплавленная бронза заполняет форму не под действием собственного веса, а под влиянием центробежных сил. Литейные формы помещаются в специальное оборудование. В зависимости от того, в какой плоскости происходит вращение литейных форм, установленных в такое оборудование, оно может быть вертикального или горизонтального типа.

Схема центробежного литья

Оборудование любого типа, используемое для выполнения литья из бронзы по центробежной технологии, имеет следующие конструктивные элементы:

• тигель, в котором происходит плавка металла;
• желоб, по которому расплавленный металл подается в литейные формы;
• изложница;
• электродвигатель, который используется в качестве главного привода и обеспечивает вращение форм;
• элементы привода: шкивы, валы, клиноременная передача.

Благодаря особенностям данной технологии, с ее помощью можно выполнять качественное литье изделий из бронзы, отличающихся даже очень сложной конфигурацией. За счет задействования центробежных сил, которые прижимают расплавленный металл к стенкам литейной формы, поверхность отливки отличается повышенной плотностью и, соответственно, высокой износостойкостью.

Температуры плавления

Температура плавления бронзы напрямую зависит от наполняемости химическими элементами сплава. Ведь в качестве легирующих компонентов могут выступать тугоплавкие элементы. Так, максимальная температура для разлива бронзы составляет 1350 °С.

Маркировка легирующих элементов, добавляемых в сплавы меди:

• алюминий (А);
• бериллий (Б);
• железо (Ж);
• кремний (К);
• марганец (Мц);
• никель (Н);
• свинец (С);
• селен (О);
• титан (Т);
• цинк (Ц).

Для деления бронзовых сплавов пользуются двумя определениями – это оловянистые и безоловянистые бронзы. Температура плавления пригодного для литья, в зависимости от ее химического состава приведена в таблице.

Сплав, обозначение	Температура для литья, °С
БрОФ4-0,25	1300
БрОЦ4-3	1250
БрОЦС4-4-4	1200
БрАЖ9-4	1200
БрА9Мц2Л	1150
БрА10Ж8Л	1190
БрА11Ж6Н6	1185
БрАЖС7-1,5-1,5	1150
БрС3О	975
БрА5	1200
БрКН1-3	1050
БрБНТ1,7	1050
БрАМц10-2	1150
БрКМц3-1	1150
БрМц5	1150
БрБ2	1100
БрСН60-2,5	1100

Это далеко не полный перечень литейных бронзовых сплавов.

Если плавка бронзы производится в домашних условиях, то особое внимание следует обращать на температуру плавления сплава. Оловянистым бронзам не требуется преодолевать тысячеградусный порог. Им достаточно 900°С — 950 °С. Безоловянистым сплавам уже требуется 950 °С — 1100 °С.

Детали, получаемые из бронзы методом центробежного литься

При выплавке бронзовых деталей стоит учитывать их высокую вязкость. Поэтому для качественного литья нагревать их следует выше температуры плавления примерно на 100 градусов. Бронзы обладают минимальной усадкой, которая не превышает 1,5%. Данная характеристика является преимуществом перед латунями и позволяет получать фасонные отливки.

Для сравнения можно посмотреть на температуру плавления латуней. Выделяются две категории латуней – это двухкомпонентные и многокомпонентные латуни. В состав двух компонентных сплавов кроме меди входит цинк. Его количество влияет на температуру плавления, которая находится в диапазоне 880°С — 965°С.

Для много компонентных температурные режимы повышаются до 895 °С — 1070 °С из-за ввода легирующих компонентов с высокой температурой плавления.

Технология литья бронзовых изделий более высокого качества

Чтобы получить методом литья изделие из бронзы более высокого качества или изготовить деталь сложной конфигурации, можно использовать и другую технологию, предполагающую применение модели из легкоплавкого материала. В таком случае для создания неразъемной литейной формы применяют модель из парафина, воска или любого другого легкоплавкого материала. Такую модель просто выплавляют из готовой формы, нагревая ее или помещая в кипящую воду.

Восковая модель сложной конфигурации изготавливается из нескольких частей, которые потом дорабатываются и спаиваются

Чтобы обеспечить высокую точность формы и геометрических параметров модели, для ее создания может быть использовано готовое изделие. С его помощью получают гипсовую форму, в которую и отливается копия.

Заключительная обработка

После извлечения из литейной формы изделия, как правило, имеет непрезентабельный вид. Оно имеет различные поверхностные дефекты. Чтобы придать изделию из бронзы нормальное состояние и его нужно очистить шлифовальной машинкой или металлической щеткой.

Помимо очистки, потребуется и чеканка, хотя бронза имеет неплохую текучесть и при заполнении формы с легкостью проходит во все углубления. Тем не менее для того чтобы добиться на изделии четкого рисунка не обойтись без чеканки. Этот этап работы часто занимает долгое время, особенно если изделие имеет ажурные элементы.

Чеканка является наиболее творческим этапом литейной процедуры, и от ее качества будет зависеть окончательный внешний вид изделия. Готовые изделия часто покрывают серебром или позолотой, хромом или никелем. Часто дополнительным слоем покрываются статуэтки.

Изделия, отличающиеся сложностью конструкции, могут отливаться отдельными частями, а не целиком. После, элементы изделия соединяются специальными замками. Рекомендуется маркировать каждую часть, чтобы не спутать замки при сборке.

Преимущества

Производство дверной фурнитуры, вентиляционных решеток, сувенирной продукции и украшений методом художественного литья по выплавляемым моделям имеет ряд преимуществ:

• Эстетическая привлекательность.
• Безграничные возможности дизайна.
• Разнообразие видов обработки готовой вещи.
• Выплавление мелких деталей наравне со скульптурными гигантами.
• Гладкость и чистота поверхности.
• Высокое качество, долговечность.
• Тираж от 1 до 1000 штук.

Основные способы литья металлов

Литье в землю

Традиционный способ. Изготавливается простая или составная модель из дерева или других модельных материалов, потом по модели делается матрица из песчано-глиняной смеси. Подробнее об этом способе читайте в соответствующей статье.

Технология литья в землю

Модель извлекают из формы, части ее собирают вместе, создают литниковую систему. Форму накалывают тонкими острыми иглами, чтобы обеспечить газоотведение. Производят отливку, ждут ее остывания,

Литье в металлические формы

Разъемную форму, называемую кокилем, изготавливают из металлических деталей. Части матрицы получают путем отливки или, если требуется обеспечить высокое качество поверхности и точность размеров, путем фрезерования. Формы смазывают антипригарными составами и производят заливку.

Литье в металлические формы

После остывания кокили разбирают, извлекают отливки, очищают. Металлическая матрица выдерживает до 300 рабочих циклов.

Литье по газифицируемым моделям

Модель выполняется не из дерева или воска, а из легкоплавкого и газифицируемого материала, преимущественно полистирола. Модель остается в форме и испаряется при заливке металла.

Литье по газифицируемым моделям

Преимущества способа:

• модель не требуется извлекать из матрицы;
• можно изготовлять модели сколь угодно сложных отливок, не нужны сложные и составные формы;
• существенно снижена трудоемкость моделирования и формования.

Литье по газифицируемым моделям приобретает большую популярность на современных металлургических производствах.

Где используется литье металлами и какие особенности процесса вам следует знать

Сегодня активнее всего изделия, полученные по технологии литья по выплавляемым моделям. Заметим, что литье металлами нашло довольно широкое применение в стоматологии и ювелирной отрасли, что говорит о высочайшей точности при изготовлении и качестве.

Плюс ко всему мы готовы изготовить оригинальные подарки, сувениры, статуэтки, эксклюзивные декоративные элементы, награды, декорирующие элементы, сувенирную продукцию, барельефы и прочее. Возможности производства ограничиваются только креативностью и желаниями заказчиков.

Как было сказано выше, в литье могут быть использованы разные металлы. Главное требование для них – текучесть в расплавленном состоянии. Так бронзовое литье и латунное литье являются приоритетными. Но не единственными. Плюс нужно учитывать то, при какой температуре тот или иной металл плавится. Чем ниже температура плавления, тем проще и, соответственно, дешевле весь процесс.

Есть масса металлов, которые можно использовать:

• Цветные: латунь, медь, бронза, алюминиевые или никелевые сплавы и др.
• Драгоценные: серебро, золото, платина.

Изготовление изделий методом литья металлом осуществляется поэтапно и обязательно включает в себя следующие шаги:

1. Формирование идеи. Вы можете предоставить нам собственные мысли касательно того, каким должно быть то или иное изделие. Или же просто скажите, что вам нужно, а мы предложим несколько оригинальных вариантов.

2. Создание эскиза и чертежа. Наши специалисты визуализируют идею для понимания, каким будет конечный результат, а также внесения необходимых корректировок, если таковые возникнут.

3. Печать на 3D принтере трехмерной модели, создание мастер-модели. Это прототип изделия, который в дальнейшем и будет растиражирован нужным числом.

4. Разработка форм и восковка. Этапы, предшествующие непосредственно литью. Позволяют получить точную форму для дальнейшего отлива и подготовить ее к использованию.

5. Литье. В форму вливается расплавленный металл или сплав, приобретая нужную форму и остывая.

6. Постобработка. Готовое изделие можно дополнительно обработать: выполнить гальваническое покрытие золотом или серебром, сделать чернение или ручную прочеканку. Все это также готовы выполнить наши специалисты.

Что потребуется для литья?

Чтобы плавить латунь, нужно изначально подготовить оборудование, инструменты для проведения работ. К нему относятся:

1. Формовочные композиции. Изготавливаются из огнеупорных материалов. Форма выбирается зависимо от требуемого готового изделия.
2. Специальные щипцы, с помощью которых делали извлекаются из форм после застывания.
3. Нагревательное оборудование. Можно использовать покупную модель или изготовить печь самостоятельно. Для сборки понадобится шамотный кирпич, огнеупорная мастика. Для нагревания можно использовать газовую горелку или проволоку из нихрома.
4. Тигель — емкость, которая заполняется расходными материалами. Они плавятся во время нагревания. Затем мастер переливает расплавленные металлы в подготовленную заранее форму. Тигель изготавливают из глины или графита. Дополнительно используется жаропрочная обмазка, которая увеличивает долговечность емкости.

Для того чтобы достать тигель из печи, используются полукруглые щипцы.

1. Создание мастер — модели

Данная модель может быть восковой, металлической, гипсовой, деревянной, пластилиновой или выполняться из других материалов.

Мастер-копия является прототипом будущей фигурки – по ней проще всего заказать изделия из бронзы. На фото показаны примеры пластиковых мастер — моделей

Специалисты мастерской «БронзаМания» чаще всего подготавливают мастер — модели из полимеров, предназначенных для создания скульптур.

Профессиональные скульпторы — миниатюристы делают каждую модель вручную. При этом сложный дизайн фигурки требует создания нескольких деталей, то есть разборной модели.

На нее закрепляется литниковая система для подачи расплавленного металла – подводящие каналы потом будут удаляться, поэтому они не должны испортить изделие в местах своего соединения с фигуркой.

Подготовительные работы

Прежде чем начинать изготавливать отливку нужно подготовиться к проведению основных работ. Изначально нужно разработать эскиз будущего изделия, зарисовать его на бумаге. По готовому чертежу сделать форму для заливания расплавленного сплава. Она изготавливается из глины и кварцевого песка. Существуют многоразовые, одноразовые формы. Первые изготавливать труднее, но они могут применятся при серийном изготовлении изделий из металлических сплавов.

После изготовления детали из латуни потребуется дополнительная обработка для устранения дефектов, возникающих при литье. Для этого поверхности отливки подвергается химической обработке. С помощью активнодействующих растворов с поверхности заготовок удаляются дефекты.

Поверхность отливки

История и суть технологии

История работы человека с металлом начинается в 4 тысячелетии до нашей эры. Об этом говорят разнообразные археологические находки. Однако качество и точность работ начало появляться во 2 тысячелетии. Археологические находки этого временного периода свидетельствуют о том, что истоки мастерства проявляются именно тогда. С этого момента металлообработка становится не только ремеслом, но и декоративно-прикладным искусством.

Суть технологии изготовления скульптур из чугуна заключается в том, что изначально создаётся полая форма, в которую заливается расплавленный металл. При застывании он повторяет все линии, грани и детали, которые обрисованы в полой форме. Когда металл застывает, его освобождают от формы. На сегодняшний момент одним из известнейших направлений работы с чугуном является каслинское литье.

2. На следующем этапе мастер — модель отделяется от формы из силикона

Так получается рабочая матрица с литниками для отливки восковой копии будущего изделия из бронзы.

Когда у нас заказывают скульптуру из бронзы, все происходит по такой же схеме.

Форма из материала на основе силикона Форму разрезают особым способом, что бы можно было получить качественную восковку

3. Далее в силиконовую форму подается под давлением расправленный воск

Он равномерно заполняет все полости, образуя восковку – восковую копию разрабатываемого бронзового изделия.

После остывания восковки, она проверяется на дефекты – наличие воскового облоя, пузырьков: сначала снимается облой,

затем восковая копия просвечивается, и если нет пузырьков, то полируется.

На производство одной восковки уходит 12-15 минут, поэтому с силиконовой матрицы за час можно получить до 4-5 копий.

Так выглядит рабочее место восковщицы. На фото присутствуют резиновые формы и восковки Восковки различных изделий

4. Из готовых восковых копий формируется своеобразная елка

Для этого несколько заготовок крепятся на одну ось – в виде грозди под 45° к основанию.

После окончания этого этапа получается елка, состоящая из множества восковок.

Чем больше вам нужно заказать изделий из бронзы, тем большее количество елок будет подготовлено для следующего этапа.

Восковки с литниковой системой

6. Елку с восковками располагают на основании из резины, а сверху одевают короб без дна и верха (опоку)

Металлическая опока удерживает гипсовую смесь, которая заливается внутрь и полностью заполняет пространство между деталями елки.

Затем короб помещают в вакуумную камеру, где из смеси выводятся все пузырьки. В таких условиях гипс затвердевает.

7. После того как гипс стал твердым, из него выплавляют весь воск

Получается керамическая форма, в которую и будет заливаться металл – бронза.

Но перед этим форму нужно прокалить до температуры 1300°, чтобы жидкий металл при аналогичной температуре не разрушил ее во время литья.

Закалка происходит в течение суток – сначала температура постепенно подымается, потом также медленно опускается.

8. В готовые формы из гипса заливается жидкая бронза, и сразу помещается под вакуум

Металл формирует в таких условиях идеальную поверхность, плотно прилегая к стенкам формы.

Процесс отливки нужного тиража бронзовых изделий идет в течение нескольких суток, не прекращаясь.

Чтобы температурный режим соблюдался постоянно, работа литейщиков происходит в несколько смен.

Именно такое художественное литье бронзы можно заказать по выплавляемым моделям в мастерской «БронзаМания».

9. Залитые формы после вакуума достаточно быстро охлаждают (за 15-20 мин) и механическим путем аккуратно разрушают, чтобы достать бронзовую елку с фигурками

Каждое изделие отделяется от елки при помощи кусачек, подготавливая их к обработке.

Каждая фигурка отмывается от остатков формы (гипса), если присутствует накал, он удаляется методом отмачивания в особом растворе.

Изделия в формомассе

10. Предпоследний этап – обработка изделий

Все места крепления литников полируются вручную, после их удаления бормашинами.

На специальных станках бронзовые фигурки обрабатываются щетками из латуни – их мягкая щетина снимает последние окалины.

Затем происходит полировка текстильными кругами с применением полировочных паст и специальных пропиток.

Мастер стачивает остатки литников бормашиной и полирует места их крепления к фигурке Изделия перед чернением и полировкой

Отполированные бронзовые изделия при необходимости
проходят процедуру чернения (антикварного старения)

Если вам нужно заказать скульптуру из бронзы в антикварном виде, этот этап обязателен.

После того как фигурки из бронзы прошли обработку кислотными составами, они выглядят как настоящий антиквариат.

В завершение производится финальная полировка и тонировка тканью – изделие окончательно приобретает товарный вид.