Все о литье из бронзы и латуни

Бронза – это сплав меди и олова, иногда с добавлением кремния, алюминия и свинца. Она может иметь разную окраску, что зависит от процентного количества составляющих. Существуют несколько видов бронзы:

• оловянная;
• алюминиевая;
• свинцовая.

Оловянная бронза – самый широко используемый вид, она обладает низкой текучестью. Из нее удобно отливать изделия с конкретными размерами. Так как она не нуждается в последующей обработке. Латунь – сплав меди с добавлением цинка. Обычно смесь составляет 70% меди, 30% цинка. Иногда встречается латунь составом 50 на 50.

К плюсам бронзы можно отнести следующие.

• Практичность.
• Возможность заниматься художественным литьем в домашней обстановке.
• Высокая устойчивость к факторам окружающей среды.
• Почти не подвержена коррозии.
• Легкость в обработке.
• Долговечность.
• Электро- и теплопроводность.

Литье латуни, как и бронзы, появилось 12 тысяч лет назад. Сначала из данных материалов изготавливали орудия труда и украшения, позднее посуду и предметы домашнего быта. Изделия из бронзы и вещи из латуни имели широкое применение во всех сферах жизни. Первые методы изготовления бронзы и латуни зародились в античную эпоху в век классицизма. Многие шедевры искусства той эпохи мы можем созерцать и по сей день. На данный момент эти легкоплавкие сплавы используются в основном для изготовления декоративных вещей для декора и произведений искусства.

Медные сплавы с добавлением металлов широко применяются в производстве:

• скульптур и сувениров;
• решеток и других элементов ограждений;
• заборов и калиток;
• деталей интерьера;
• в отделке люстр и бра.

Художественное литье латуни почти не отличается технологией от литья бронзы. Приведем тонкости процесса.

1. Температура расплавки латуни довольно невысокая, в диапазоне 880-965 С. Это позволяет использовать разные виды печей. Даже газовую горелку, достаточно выбрать термоустойчивую посуду. Но иногда температуру повышают до 1070 С из-за добавок (для многокомпонентной латуни). Температура плавления бронзы выше. У сплава медь с оловом 900-950 С, а у бронзы без олова 950-1100 С. Бронзовые сплавы имеют высокую вязкость, поэтому для повышения качества их нагревают на 100 выше. Для экономии энергии лучше использовать индукционные или тигельные печи.
2. Основной этап литья – заливка расплава в форму. Длительность процесса не должна превышать 2 минут. Иначе изделие будет с браком. Появятся расколы, пригары и спаи. Вещь будет окончательно испорчена и непригодна. Или потребуется дополнительная обработка.
3. Для латуни должно быть равномерное постепенное охлаждение, без применения специальных растворов. При охлаждении бронзы используют охлаждающие жидкости.
4. Заключительным этапом является обработка готовой детали. Требуется удаление заливов, литников, выпор. Для сохранения состава неизменным в сплав добавляют флюсы. Благодаря им можно защитить поверхность расплава и дегазировать его состав. Это уменьшает брак на готовом изделии.

Приведем список основного оборудования для изготовления фигур из данных материалов.

• Литейная форма. Изготавливается из различных материалов.
• Щипцы, чтобы доставать готовую деталь из формы.
• Тигель для плавления в нем шихты. Материал его создания графит и глина.
• Нагревательное оборудование, печи. Для плавления латуни можно использовать газовую горелку и термостойкую емкость.
• Различные вспомогательные материалы: уголь, горн.

Нужно использовать строгую последовательность технологии. Сначала помещают тигель на печь, затем закладывают в него кусками металл. При полном расплавлении смесь меняет цвет. Затем специальным оборудованием – крючком достают тигель из печи и аккуратно отливают расплав в литьевую форму. После полного остывания деталь извлекают с помощью щипцов и подвергают заключительной обработке.

Перед тем как приступить к литью готового изделия, нужно сначала создать эскиз будущей формы. Чертеж выполняется специальными мастерами-художниками. Потом по нему будет создаваться отливная форма, в которую заливают основной расплав. Создание литейной формы – достаточно трудоемкое и ответственное занятие. Для этого используют специальные композиции для формования, инструменты и приспособления. Готовая модель играет основную роль во всем технологическом процессе. Ее внутренняя полость должна быть точной копией готового изделия по выплавляемым формам. В нее вливают расплавленный раствор, который впоследствии, находясь внутри, остывает и приобретает конечный вид.

Для придания устойчивости, чтобы во время отлива расплава в форму она не разрушилась, используют опоки. Это специальное приспособление, сделанное из двух прямоугольных соединяющихся частей, похожее на ящик. Обычно сделано из дерева либо фанеры. В металлических опоках происходит не только создание литейной формы, но и само литье. Модели для изготовления латуни и бронзы бывают многоразовые и одноразовые. Это зависит от того, из чего они изготовлены.

Слоновая кость, дерево, гипс и полимеры. Также для изготовления многоразовой формы используют сталь. Реже всего используют пластиковый материал для создания литейной модели. В домашних условиях расплав чаще всего отливают в неразборную гипсовую форму. После остывания и затвердевания сплава в готовую фигуру форму аккуратно разламывают специальным молотком.

Конструктивно литейные формы могут быть трех типов.

• Разъемная. Это конструкция, состоящая из двух и более деталей, соединяющаяся по прямой или сложной поверхности. Разъединяется для извлечения готового изделия. Чаще всего применяется на производстве для многоразового использования.

• Неразъемная. Для извлечения готовой детали разбивается молотом. Подходит только для одноразового использования. Изготавливается под определенное изделие по эскизам. Часто используется в домашнем производстве. Для создания таких форм больше всего подходит гипс.

• Специальная. Это сложный формовочный или скелетный шаблон. Отличается многодетальной составляющей. Создается для выплавки фигур сложной конструкции.

С помощью данного способа литья изготавливают детали и оборудование для машиностроения и других промышленных отраслей. Основа технологии – центробежная сила. Она появляется из-за вращения литейной модели. Данный тип литья используют в основном для изготовления тел вращения. Формование может осуществляться машинами с вертикальной и горизонтальной заливкой. На машинах с горизонтальной осью вращения изготавливают:

• вкладыши;
• втулки;
• кольца.

На машинах с вертикальной осью вращения производят:

• гребные винты;
• червячные колеса;
• шестерни.

В домашних бытовых условиях используют данный способ изготовления бронзы. Но этот сплав из меди обладает высокой текучестью, поэтому не полностью заполняет форму, в отличие от латунного сплава. Из-за этого задуманный рисунок на поверхности детали смазанный. Для придания четкости используют чеканку. Это довольно трудоемкий и времязатратный процесс. Но в то же время самый творческий момент художественного литья. От уровня выполненной чеканки зависит качество конечного вида изделия.

Этапы художественного литья:

• создание эскиза и рабочего чертежа;
• изготовление конструкции для создания литейной формы;
• изготовление литейной модели;
• подготовка модели;
• плавление шихты;
• отлив формомассы в литейную модель;
• охлаждение;
• извлечение из модели;
• обработка готового изделия шлифовальной машинкой, иногда используют щетку из металла.

Данный метод литья основан на воздействии избыточного, вакуумического давления. Используется принцип пресса, расплав в литьевую форму подают избыточным давлением. Пневмо- или гидросистема действует на поршень. Благодаря высокой скорости, с которой подается расплав высокой вязкости, создается избыточное давление, форма заполняется полностью.

Затем вакуумным всасыванием формомасса перетекает в полость кристаллизатора. У него тонкие стенки, окруженные холодной водой. Охлаждение переходит от краев в центр. Втягивание расплава происходит за определенный отрезок времени. Потом давление нормализуется, и лишние остатки формовочной массы стекают по стенкам.

Из-за усадки после охлаждения изделие легко достать из формы. За счет автоматизации форма заполняется расплавом за доли секунды, что значительно сокращает время изготовления деталей и является несомненным преимуществом данного способа литья. Вне зависимости от используемого метода литья, при изготовлении изделий из бронзы и латуни нужно соблюдать технику безопасности.

1. При работе нужно использовать защитные очки, чтобы уберечь глаза от капель расплавленного материала и испарений.
2. Перед началом деятельности следует надеть перчатки из специального жаропрочного материала.
3. Помещение должно хорошо проветриваться и вентилироваться, так как при плавлении данных сплавов выделяются вредные для человека газы.
4. Не стоит допускать контакт легковоспламеняющихся материалов и жидкостей с нагревательными приборами.
5. Нужно строго следовать технологии процесса. Так как это производство довольно травмоопасно.

О том, как делают бронзовые скульптуры, смотрите в следующем видео.