Литье рамка


СОДЕРЖАНИЕ
Введение 1 Исторический раздел................................................................ 1.1 История литейного производства......................................... 1.2 История художественного литья................................................. 2 Материал................................................................................................ 2.1 Металлические материалы.............................................................. 2.2 Вспомогательные материалы..................................................... 3 Художественный замысел..................................................... 4 Технологический процесс........................................................... 4.1 Подготовительные операции........................................................... 4.2 Основные операции.......................................................................... 4.3 Отделочные операции....................................................................... Заключение...................................................... СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Приложение А. Технологическая карта
ВВЕДЕНИЕ
В данном курсовом проекте разрабатывается технологический процесс изготовления фигуры «Конь – шахматный» путем литья по выплавляемым моделям.
Литьё — технологический процесс изготовления заготовок (реже — готовых деталей) , заключающийся в заполнении предварительно изготовленной литейной формы жидким металлом с последующим его затвердеванием. В процессе литья, при охлаждении металл в форме затвердевает и получается отливка — готовая деталь или заготовка, которая при необходимости (повышение точности размеров и снижения шероховатости поверхности) подвергается последующей механической обработке. В связи с этим перед литейным производством стоит задача получения отливок, размеры и форма которых максимально приближена к размерам и форме готовой детали.
Целью данного курсового проекта является разработка технологического процесса и изготовление фигуры «Шахматного коня».
Задачи:
1. Изучить историю литейного производства и художественного литья;
2. Изучить и описать материалы, из которых изготовлено изделие;
3. Описать художественный замысел;
4. Описать технологический процесс изготовления;
5. Изготовить изделие в материале.
1 Исторический раздел
История литейного производства
Литье - это процесс получения изделий из разных материалов методом перевода их из твердого состояния в жидкое и заливки получившегося расплава в заблаговременно приготовленную полость. Перевод материала из твердого в жидкое положение исполняется под действием тепла и называется плавлением. Заранее изготовленная полость, куда заливают расплав, называется литейной формой. Изделие, которое получается в литейной форме после заливки расплава, его затвердевания и охлаждения, называется отливкой. Отливки разрешено обретать лишь из тех материалов, которые могут переходить под действием тепла из твердого состояния в жидкое, а с потерей тепла возвращаться в исходное, то есть в твердое состояние. Этот обратный процесс называется затвердеванием или кристаллизацией. Материалов, из которых могут быть получены отливки, в природе чрезвычайно немало: это металлы и их сплавы, стекло, камни, пластмассы и так далее. В понятие «литейное производство» входит, как правило, получение отливок из черных и цветных металлов и их сплавов, поэтому в предстоящем мы станем воспринимать под отливками изделия из металлов.
Уже 1-ое знакомство с действием литья наводит на мысль об универсальности его внедрения и сравнительной простоте отливки различных предметов, хотя понятие простоты весьма относительно и определяется временем и накопленными знаниями. И именно в те далекие эпохи, когда в руках первобытного человека уже были орудия труда из камня, дерева, глины и кости, мог показать метод получения металлических предметов, выполнить который можно было с помощью этих примитивных орудий труда. Одним из таких методов стало литье.
Археологические раскопки в разных частях света проявили, что население земли познакомилось с металлами еще в V-IV тысячелетии до н. э. Этими металлами были самородные медь, золото и метеоритное железо. Правда, еще и сегодня ученые не могут достоверно сказать, какой металл стал первым известен человеку, и виной тому непродолжительность жизни железа вследствие его интенсивной коррозии. Жизнь железа коротка, поэтому археологи при раскопках практически не находят предметов из железа. При раскопках Ниневии - древней столицы ассирийского государства, засыпанной более 2-ух с половиной 1000-летий тому назад пеплом и магмой при извержении вулкана, было найдено огромное количество оружия из железа: копья, топоры, шлемы, а также различная домашняя утварь. Все это железо хорошо сохранилось благодаря отсутствию доступа кислорода. А в одной из расщелин между гранитными плитами, сложенной в третьем тысячелетии до нашей эры известной пирамиды Хеопса найдена стальная кирка для тесания камня. Сохранилась она потому, что была случайно замурована в известковом растворе, которым скреплялись гранитные глыбы. Химический анализ показал, что кирка сделана из углеродистой стали. Значит, свыше 5 тысяч лет тому назад человек мог производить орудия труда не из чистого железа, а из стали. Да и каким иным инструментом можно было вытесать гранитные глыбы, чтоб при укладке их одна на другую не было зазоров. Металл помог человеку сотворить одно из удивительных чудес света.
В настоящее время исследования старых цивилизаций, существовавших в различное время и в различных районах земного шара, установилось общепризнанное мировоззрение, что литейное дело было понятно человеку наиболее 5000 лет обратно и, наравне с кузнечным и гончарным, являлось самым старым ремеслом.
На первой стадии развития литья главным сплавом для получения отливок были медь и медные сплавы. Сравнительно низкая температура плавления меди (1084°С) и еще наиболее низкая температура плавления бронзы (наименее 1000°С) дозволяли старым мастерам применять для плавки сплава обыденные костры. В качестве литейной формы употребляли мягкиее каменные породы, в которых выдалбливали примитивные формы для получения заготовок копий, наконечников стрел, топоров, разного рода украшений. Затем эти литые изделия подвергали чеканке или ковке. В дальнейшем, в качестве формы стали использовать глину. Развитие гончарного изготовления содействовало появлению глиняной формы и позволило заполучить литые изделия очень трудной конфигурации. Применение глиняной формы стало значимым шажком в развитии литейного ремесла. Стало вероятным накрутить форму литого изделия и даже накрахмалить его узором.
Следующим шагом улучшения литейной формы было использование восковых моделей, которые положили правило художественному литью, что существенно расширило использование литых изделий, усилило смысл литейного ремесла в развитии культуры и художества.
Изучение жизни и быта древнейших поселений в разных районах широкой местности нашей страны показало, что предки народов Советского Союза были знакомы с литьем бронзы и меди еще во II тысячелетии до н. э. Особенно огромного художества в изготовлении орудия и украшений из бронзы добились литейщики народов, заселявших в XVI в. до н. э. местность Грузии. Литейщики старой страны Урарту слыли крупными мастерами художественного литья и семейной утвари еще в XI-X вв. до н. э. Большого расцвета достигло литейное дело в III-IV вв. до н. э. в Скифском государстве, где в особенности обширно использовались литье по выплавляемым моделям для получения художественных отливок и украшений. Скифы использовали и неизменные каменные формы для литья наконечников стрел.
1.2 История литья на Руси
Принятие христианства в X в. послужило новым толчком в развитии литейного ремесла на Руси. При княжеских дворах, в монастырях возникли мастерские, где отливали колокола, церковные двери, кресты, подсвечники и остальные предметы церковного обихода. Наряду с этим для охраны феодальных княжеств и монастырей изготавливали орудие: секиры, ножики, топоры, наконечники для стрел и копий.
С образованием Московского станы обострилась сражение против монголо-татарского ига. Необходимо было существенно прирастить выпуск обыденного орудия, овладеть и сделать создание пушек. Для организации изготовления пушек на Русь был приглашен из Италии А. Фиораванти. Он популярен как глянцевитый зодчий и инженер пушечных войск. Именно под его управлением был сооружен 1-ый на Руси пушечный завод «Пушечная хата», но после пожара на Неглинке был сооружен «Пушечный двор», который просуществовал некоторое количество веков.
«Пушечный двор» имел огромный смысл не только для изготовления пушек. Это была кузница сотрудников российских литейщиков, которые переняли тайны иностранных мастеров, а потом и существенно их затмили, создав примечательные эталоны российского орудия. Об этом свидетельствуют сохранившиеся до сих пор отливки российских мастеров А. Чохова, М. Осипова, Ф. Дубинина, А. Григорьева, Ф. Терентьева и др. Одним из образцов высочайшего мастерства российских литейщиков разрешено именовать «Царь-Пушку», отлитую Андреем Чоховым в 1586 г. Масса «Царь-Пушки» 40 т., длина 5,34 м., калибр ствола 89 см., масса ядра 2 т., а заряд пороха сочиняет 0,5 т. Из «Царь-Пушки» никогда не стреляли, она является живым свидетельством прекрасного мастерства российских литейщиков.
Значительных фуроров российские профессионалы добились и в литье колоколов, превзойдя тут все забугорные страны, подключая Китай, который длительное время держал пальму главенства в данной области. Прекрасным прототипом литейного художества служит «Царь-Колокол», отбавленный мастером-литейщиком Иваном Моториным, которому помогал его сын Михаил. Масса колокола составляет 205 т. Когда «Царь-Колокол» располагался в литейной яме, произошел пожар и от огня колокол разогрелся. Когда его стали поливать водой, он треснул. В таком расположении колокол пролежал сто лет, и только в 1836 г. под управлением Монферрана (строителя Исаакиевского храма в Петербурге) его извлекли из литейной ямы и установили на постамент возле колокольни Ивана Великого в Кремле как монумент русским мастерам литейного дела.
Литейное дело было отлично поставлено не лишь в Москве, но и в остальных городках старой Руси - Новгороде, Пскове, Киеве, Ростове Великом, Нижнем Новгороде, Полтаве, Глухове и т. д.
Дальнейшее формирование литейного изготовления в Русском государстве соединено с появлением чугуна. Чугун, как разливательный материал, возник в Европе в XV в., в Китае он был популярен наиболее 1000 лет назад. Свидетельством тому служит дошедшая до нас неповторимая отливка из 954 г., которая по собственному выполнению и размерам поражает фантазию даже сейчас. Высота отливки наиболее 5, 5 м, длина 5 м, толпа возле 100 т.
Иноземные профессионалы завезли в Россию технологию по лучения чугуна и изделий из него, основным образом пушек и ядер. Уже в истоке XVI в. в Москве отливали чугунные ядра, а при Иване Грозном из чугуна российские профессионалы отливали пушки и колокола. Однако чугунолитейное создание получило обширное формирование лишь в середине 17 в., когда были построены 1-ые Городищенские фабрики возле Тулы, доменные печи которых по собственной производительности вдвое превосходили английские. С этого времени грубо растет спрос на чугунное литье, основным образом для пушек, мортир и пушечных припасов.
В истоке XVIII в. по инициативе Петра I формируется чугунолитейная индустрия на Урале, в центральных областях России (г. Липецк), поблизости Петербурга и в остальных районах страны. К концу 18 в. лишь на Урале действовало возле 130 заводов. По производству чугуна Российская Федерация вышла на 1-ое пространство в мире и не лишь удовлетворяла свои нищеты в сплаве, но и экспортировала чугун и ферро за предел, основным образом Англию и США. До середины 18 в. чугунные отливки получали конкретно из чугуна доменной плавки (из чугуна первой плавки). В 1774 г. заводчик А. Р. Баташев выстроил особые опрокидывающиеся шахтные печи, какие послужили макетом современной вагранки. Применение печи Баташева дозволяло переплавлять чугун, приобретенный в доменных печах, т. е. обретать чугун 2-ой плавки. Благодаря этому в конце XVIII - истоке XIX в. литейное создание правило равномерно изолироваться от металлургии; возникли литейные цехи. Этому содействовало формирование машиностроительных заводов по производству котлов, паровозов, кузнечного и прокатного оснащения, станочного оснащения для отделки подробностей машин. Так, в XIX в. были построены большие литейные цехи на Коломенском, Сормовском, Брянском паровозостроительных заводах. Значительно ранее, в конце XVIII в., такие цеха были сооружены под Петербургом в Колпино и Кронштадте. Однако в XIX в. Российская Федерация равномерно потеряла родное ведущее место в производстве чугуна и стали и отошла на 4-е место (после США, Англии и Германии), что было обусловлено социально-политическим строем России.
XVIII в. заложил базу развития большого статуарного литья, правило которому положил Петр I, уделявший только огромное интерес украшению Петербурга. Для развития художественного литья Петр I приглашал иностранных мастеров, посреди которых следует именовать Филиппа Шпекле и К. Б. Растрелли, отца знаменитого конструктора елизаветинских пор. В 1764 г. в Петербурге при Академии художеств формируется «Литейный Дом», где получило обучение созвездие российских мастеров статуарного литья: Василий Можалов, Иван Баженов, Никита Бирюков, Василий Екимов. В. Екимов был одним из выдающихся мастеров и сотворил шедевры статуарного литья: монумент большому русскому полководцу А. В. Суворову, выполненный в 1801 г. по проекту М. Козловского, крупный монумент Минину и Пожарскому, по проекту архитектора И. П. Мартоса.
Значительное воздействие на формирование художественного литья оказал архитектор Э. М. Фальконе, творец известного «Медного всадника» - конной статуи Петра I, над которой он работал на протяжении 12 лет, с 1766 по 1778 г. Последним талантливейшим скульптором-литейщиком при Литейном Доме Академии художеств был П. К. Клодт, создавший очень много великолепных скульптур. Среди них монумент Карамзину(1861 г.), поставленный в Симбирске, скульптурная группа из 4 жеребцов на Аничковом мосту в Петербурге (1842 г.), монументы князю Владимиру в Киеве (1853г.) и писателю-баснописцу Крылову в Петербурге (1855 г.) и остальные.
К концу XIX в. в развитии статуарного литья, как и в развитии литейного изготовления, наступает спад. Литейная мастерская Академии художеств, лишенная муниципальных субсидий, пресекла родное наличие.
За годы Советской власти возродилось большое статуарное и художественное литье. Приумножая известные традиции монументального литья, русские архитекторы и литейщики сотворили уникальные монументы, отражающие борьбу нашего народа в период революции и строительства социализма, мужество, неколебимость и геройство русских людей во время Великой Отечественной войны. Большое пространство в статуарном литье занимают статуи и монументы главам революции и героям гражданской борьбы, русским военачальникам и дельцам литературы и художества, ученым и передовым представителям рабочего класса и крестьянства.
Особое пространство в художественном и статуарном литье занимает образ В. И. Ленина. Любовь и почтение русского народа к собственному вождю выражаются в разработке бессчетных памятников. Скульптуры Н. А. Андреева «Ленин за письменным столом», «Ленин за работой», «Ленин-вождь», «Ленин на трибуне», и почти все остальные обширно популярные как в нашей стране, так и за рубежом.
В память о гражданской борьбе, о замечательных победах Конной армии С. М. Буденного установлена монументальная скульптурная группа «Легендарная тачанка», отлитая на Ленинградском заводе «Монумент-скульптура» по проекту Ю. Н. Лоховина, Л. Л. Михайленка и Л. А. Радионова. За эту работу они были удостоены Государственной премии СССР в 1969 г.
За годы русской власти литейное дело перевоплотилось в основу социалистической промышленности. Уже в 1936 г. СССР занимал 1-ое место в Европе по числу изготовления, а в годы IX пятилетки на 1-ое пространство в мире. Если в 1913 г. королевская Российская Федерация издавала отливок из темных металлов около 685 тыс. тонн, то уже в 1937 г. фабрики нашей страны изготавливали более 5 млн. т литья, а в 1981 г. - более 25 млн. т, что составило 1/ 3 мирового изготовления.
1.3 История художественного литья
Возникновение процессов литья в древности обусловлено рядом причин. К первой следует отнести географическое положение и климат той или иной страны; вторая заключается в наличии необходимого и доступного сырья; третья, пожалуй, самая важная, состоит в достаточно высоком уровне развития производительных сил региона и необходимой потребности в металлических изделиях.
Общее направление технического прогресса идет от камня к металлу, хотя отдельные народы и регионы проходили эти стадии в разное время. Традиционно считается, что век металла в Старом свете начался на Ближнем Востоке, где еще в начале VI тысячелетия до н.э. из природной меди ковкой изготовляли небольшие предметы. Подобным образом обрабатывали и золото. Но металл встречался реже, чем камень. Так что его открытие еще не вывело человечество из каменного века, и еще очень долго наряду с металлическими изделиями использовались каменные.Прошло еще около трех тысяч лет, пока на Ближнем Востоке не начали выплавлять медь из руды, что явилось крупнейшим техническим переворотом: из меди стали изготавливать первые металлические орудия, предметы быта и другие изделия, появилась новая, более производительная и совершенная технология - литье. Чуть позже было обнаружено, что гораздо более прочный материал можно получить, если сплавить медь и, например, олово. Высказывались предположения, что позднее об этом открытии узнали в Китае и Европе.
На самородной меди делают акцент все сторонники самостоятельного зарождения металлургии. Они считают, что первоначально медь обрабатывали методом холодной ковки, т.е. под ударами молотка медный самородок приобретал необходимую форму. Однако один из сторонников выплавки, австрийский археолог М. Мух опытным путем доказал, что достаточно вокруг насыпи медной руды разжечь костер, чтобы медь начала выплавляться. Для этого необходимы два условия: наличие достаточного количества серы в руде и обильное поступление воздуха.
Если правы моноцентристы, и медные изделия вместе с идеей их получения диффузионно распространялись в регионах Старого Света, то во вторичных регионах нельзя будет обнаружить доказательства использования примитивнейших форм и технологии, т.е. зачатки металлургии (естественно полагать, что усваивались новейшие, последние, а не первичные идеи и приемы).
Вообще представляется, что исследователи и историки иногда преувеличивают роль диффузии накопленного опыта литья из одного региона в другие. Несомненно, в результате торговых отношений, обмена специалистами-ремесленниками, войн между странами Древнего Востока и Европы, а также миграции народов неизбежным было заимствование не только готовых образцов и изделий, но и техники и технологии их изготовления. Подобный обмен, конечно, ускорял распространение новейших технологий по континенту и вовлечение новых регионов в орбиту цивилизации, но это является лишь временным фактором, а не обязательным условием появления новых идей.
Следует отметить, что первые медные и бронзовые изделия - это не грубые орудия, а преимущественно сложные художественные изделия - иглы, булавки, застежки и прочие украшения, изготовление которых требовало высокого мастерства. Это связано с тем, что с самого зарождения металлургии произошло разделение труда. По социально-экономическим признакам выделились два типа производства: первый (более древний) - изготовление в мелких "подсобных" мастерских изделий для собственного пользования (семьи, общины); второй - производство изделий для обмена. Они возникли у рудников, где изготавливались слитки и различные изделия. Очевидно, здесь же изготавливался и специальный литейный инструмент, что требовало высокой квалификации и не позволяло производителям заниматься другими видами работ. Таким образом, возникали металлургические центры. Слитки металла, изделия и литейный инструмент посредники доставляли в различные регионы на достаточно большие расстояния. Клинописные тексты, перечисляя города-поселения древних царей, упоминают Бадтибир. Это название можно перевести как "поселение металлистов", или как "поселение бога Тибира", которого некоторые исследователи сопоставляют с библейским Тувалкаином.
Многие древние художественные изделия - сложные комплексы, каждая часть и деталь которых взаимно дополняют одна другую. В их изготовлении часто принимали участие мастера многих ремесел. Знаменитая голова быка из Ура (2685 г. до н.э.), без изображения которой не обходится ни одна работа по культуре шумеров, составная: золото, ляпис-лазурь; она украшает деревянный резонатор музыкального инструмента, инкрустированный перламутром.
В его декорировании использованы самые разнообразные виды техники: резьба по дереву, литье, гравирование, чеканка, инкрустация полудрагоценными и драгоценными камнями. Не менее знаменита фигура крылатого льва с человеческим торсом из Урарту (VIII в. до н.э.), туловище которого отлито из бронзы и украшено тончайшей гравировкой и позолотой, а лицо вырезано из камня. И сам лев - только часть сложного великолепного трона урартского царя. Отдельные украшавшие его фигуры попали в музеи Лондона, Берлина, Парижа, Петербурга. Многие литые статуи и статуэтки художественно соединяются с постаментом из других материалов, создавая единую гармоничную фигуру, например, "Спящий Эрос" из Греции.
Уже в глубокой древности результатом технологического прогресса становилось отчетливо прослеживаемое международное разделение труда, когда определенные производственные функции сосредоточивались в руках "избранных" культур. Бывало, что народы, обладавшие богатыми природными ресурсами, не догадывались о возможности их применения, а в бедном металлами Междуречье уже в начале III тысячелетия до н.э. из меди делали различные предметы - оружие, топоры, серпы и сосуды. К середине 3-го тысячелетия до н.э. относят медные статуэтки и рельефы, найденные в Уре и сделанные с большим художественным мастерством. В сохранившихся надписях упоминаются 19 медных статуй, сделанных по царским приказам. В это же время храмы на территории Двуречья украшали выбитыми или коваными медными изделиями. Здесь, по-видимому, впервые был использован для литья природный сплав золота и серебра - электрон. Позднее литейщики Месопотамии одними из первых научились сплавлять медь со свинцом, а впоследствии с оловом, получая замечательный литейный сплав, сыгравший исключительную роль в развитии художественного литья не только в Шумере, но и во многих странах. Стоит отметить, что шумерская бронза, кроме олова, содержала никель, поэтому по распространению изделий из нее можно строить предположения о связях шумеров с другими пародами.

2 Материалы
2.1 Металлические материалы
Алюминий (лат. Aluminium), – в периодической системе алюминий находится в третьем периоде, в главной подгруппе третьей группы. Заряд ядра +13. Электронное строение атома 1s22s22p63s23p1. Металлический атомный радиус 0,143 нм, ковалентный – 0,126 нм, условный радиус иона Al3+ – 0,057 нм. Энергия ионизации Al – Al+ 5,99 эВ.
Наиболее характерная степень окисления атома алюминия +3. Отрицательная степень окисления проявляется редко. Во внешнем электронном слое атома существуют свободные d-подуровни. Благодаря этому его координационное число в соединениях может равняться не только 4 (AlCl4-, AlH4-, алюмосиликаты), но и 6 (Al2O3, [Al(OH2)6]3+).
Историческая справка
Название Алюминий происходит от лат. alumen – так еще за 500 лет до н.э. назывались алюминиевые квасцы, которые применялись как протрава при крашении тканей и для дубления кожи. Датский ученый X. К. Эрстед в 1825, действуя амальгамой калия на безводный АlСl3 и затем отгоняя ртуть, получил относительно чистый Алюминий. Первый промышленного способ производства Алюминия предложил в 1854 французский химик А.Э. Сент-Клер Девиль: способ заключался в восстановлении двойного хлорида Алюминия и натрия Na3AlCl6 металлическим натрием. Похожий по цвету на серебро, Алюминий на первых порах ценился очень дорого. С 1855 по 1890 годы было получено всего 200 т Алюминия. Современный способ получения Алюминия электролизом криолитоглиноземного расплава разработан в 1886 году одновременно и независимо друг от друга Ч. Холлом в США и П. Эру во Франции.
Нахождение в природе
Алюминий – самый распространенный в земной коре металл. На его долю приходится 5,5–6,6 мол. доли% или 8 масс.%. Главная масса его сосредоточена в алюмосиликатах. Чрезвычайно распространенным продуктом разрушения образованных ими горных пород является глина.
Получение
В настоящее время в промышленности алюминий получают электролизом раствора глинозема Al2O3 в расплавленном криолите. Al2O3 должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Температура плавления Al2O3 около 2050оС, а криолита – 1100оС. Электролизу подвергают расплавленную смесь криолита и Al2O3, содержащую около 10 масс.% Al2O3, которая плавится при 960оС и обладает электрической проводимостью, плотностью и вязкостью, наиболее благоприятствующими проведению процесса. При добавлении AlF3, CaF2 и MgF2 проведение электролиза оказывается возможным при 950оС.
Электролизер для выплавки алюминия представляет собой железный кожух, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Его дно (под), собранное из блоков спрессованного угля, служит катодом. Аноды располагаются сверху: это – алюминиевые каркасы, заполненные угольными брикетами.
Алюминий собирается на дне печи, откуда периодически выпускается. На аноде выделяется кислород. Кислород окисляет графит до оксидов углерода. По мере сгорания углерода анод наращивают. Алюминий, кроме того, применяется как легирующая добавка ко многим сплавам для придания им жаростойкости.
Физические свойства алюминия
Алюминий сочетает весьма ценный комплекс свойств: малую плотность, высокие теплопроводность и электрическую проводимость, высокую пластичность и хорошую коррозионную стойкость. Он легко поддается ковке, штамповке, прокатке, волочению. Алюминий хорошо сваривается газовой, контактной и других видами сварки. Решетка Алюминия кубическая гранецентрированная с параметром а = 4,0413 Å.
Свойства
Свойства Алюминия особой чистоты (99,996%): плотность (при 20 °С) 2698,9 кг/м3; tпл 660,24 °С; tкип около 2500 °С; коэффициент термического расширения (от 20° до 100 °С) 23,86·10-6; теплопроводность (при 190 °С) 343 вт/м·К [0,82 кал/(см·сек·°С)], удельная теплоемкость (при 100 °С) 931,98 дж/кг·К. [0,2226 кал/(г·°С)]; электропроводность по отношению к меди (при 20 °С) 65,5%. Алюминий обладает невысокой прочностью (предел прочности 50–60 Мн/м2), твердостью (170 Мн/м2 по Бринеллю) и высокой пластичностью (до 50%). При холодной прокатке предел прочности Алюминия возрастает до 115 Мн/м2, твердость – до 270 Мн/м2, относительное удлинение снижается до 5% (1 Мн/м2~ и 0,1 кгс/мм2). Алюминий хорошо полируется, анодируется и обладает высокой отражательной способностью, близкой к серебру (он отражает до 90% падающей световой энергии). Обладая большим сродством к кислороду, Алюминий на воздухе покрывается тонкой, но очень прочной пленкой оксида Al2О3, защищающей металл от дальнейшего окисления и обусловливающей его высокие антикоррозионные свойства. Прочность оксидной пленки и защитное действие ее сильно убывают в присутствии примесей ртути, натрия, магния, меди и др. Алюминий стоек к действию атмосферной коррозии, морской и пресной воды, практически не взаимодействует с концентрированной или сильно разбавленной азотной кислотой, с органических кислотами, пищевыми продуктами.Химические свойства
При накаливании мелко раздробленного алюминия он энергично сгорает на воздухе. Аналогично протекает и взаимодействие его с серой. С хлором и бромом соединение происходит уже при обычной температуре, с иодом – при нагревании. При очень высоких температурах алюминий непосредственно соединяется также с азотом и углеродом. Напротив, с водородом он не взаимодействует.
Алюминий, лишенный защитной пленки, взаимодействует с водой, вытесняя из нее водород. Алюминий заметно растворяется в растворах солей, имеющих вследствие их гидролиза кислую или щелочную реакцию, например, в растворе Na2CO3. В ряду напряжений он располагается между Mg и Zn. Во всех своих устойчивых соединениях алюминий трехвалентен.
Соединение алюминия с кислородом сопровождается выделением тепла (1676 кДж/моль Al2O3), значительно большим, чем у многих других металлов. В виду этого при накаливании смеси оксида соответствующего металла с порошком алюминия происходит бурная реакция, ведущая к выделению из взятого оксида свободного металла. Метод восстановления при помощи Al (алюмотермия) часто применяют для получения ряда элементов (Cr, Mn, V, W и др.) в свободном состоянии.
Применение Алюминия
Сочетание физических, механических и химических свойств Алюминия определяет его широкое применение практически во всех областях техники, особенно в виде его сплавов с других металлами. В электротехнике Алюминий успешно заменяет медь, особенно в производстве массивных проводников, например, в воздушных линиях, высоковольтных кабелях, шинах распределительных устройств, трансформаторах.
Сверхчистый Алюминий употребляют в производстве электрических конденсаторов и выпрямителей, действие которых основано на способности оксидной пленки Алюминия пропускать электрический ток только в одном направлении. Сверхчистый Алюминий, очищенный зонной плавкой, применяется для синтеза полупроводниковых соединений типа АIII BV, применяемых для производства полупроводниковых приборов. Чистый Алюминий используют в производстве разного рода зеркальных отражателей. Алюминий высокой чистоты применяют для предохранения металлических поверхностей от действия атмосферной коррозии (плакирование, алюминиевая краска). Обладая относительно низким сечением поглощения нейтронов, Алюминий применяется как конструкционный материал в ядерных реакторах.
В алюминиевых резервуарах большой емкости хранят и транспортируют жидкие газы (метан, кислород, водород и т.д.), азотную и уксусную кислоты, чистую воду, перекись водорода и пищевые масла. Алюминий широко применяют в оборудовании и аппаратах пищевой промышленности, для упаковки пищевых продуктов (в виде фольги), для производства разного рода бытовых изделий. Резко возросло потребление Алюминий для отделки зданий, архитектурных, транспортных и спортивных сооружений.
В металлургии Алюминий (помимо сплавов на его основе) – одна из самых распространенных легирующих добавок в сплавах на основе Сu, Mg, Ti, Ni, Zn и Fe. Применяют Алюминий также для раскисления стали перед заливкой ее в форму, а также в процессах получения некоторых металлов методом алюминотермии. На основе Алюминия методом порошковой металлургии создан САП (спеченный алюминиевый порошок), обладающий при температурах выше 300 °С большой жаропрочностью.
2.2. Вспомогательные материалы
При изготовлении изделий методом литья кроме основных – металлов и их сплавов – применяют вспомогательные материалы. Без них невозможны основные производственные операции. В ходе работы с изделием, нам понадобятся:
Воск – название, применяемое для обозначения группы жироподобных твёрдых веществ природного или синтетического происхождения. По химической природе это, как правило, сложные эфиры высших одноосновных жирных кислот и высших одноатомных жирных спиртов.
По своим свойствам воски напоминают твёрдые жиры. У них, например, блестящая и жирная на ощупь поверхность. Они плавятся в широком интервале температур (40-90 ºС) – обычно при более высоких температурах, чем твёрдые жиры и жирные кислоты.
Воск – сложная смесь соединений. В её состав могут входить углеводороды, жирные кислоты, жирные спирты, сложные, или простые эфиры жирных спиртов и глицерина или продукты их разложения. Природные воски могут быть минерального, животного, растительного и морского происхождения. Синтетические воски получаются в результате прибавления невоскообразных или псевдовоскообразных материалов к природным воскам.
Все виды восков используют для сходных целей: изготовления свечей, цветных карандашей, копировальной бумаги, полировальных составов, косметических средств, кондитерских изделий, жевательной резинки, литья, эмульсий, составов для запечатывания и выделки кож и для придания бумаге и текстилю водоотталкивающих свойств. Воски, как правило, смешивают для получения нужных свойств. Использование добавок в коммерческих восках практикуется часто и допускается, если смесь удовлетворяет определенному набору требований.
Минеральные Растительные Животные Воски насекомых
Парафины КарнаубскийСпермацет (цетин). Пчелиный воск.
Озокерит КанделилаШерстяной воск (ланолин) Китайский воск
Церезин Японский Горный воск Таблица 1. Виды восков
Силиконы (полиорганосилоксаны) – кислородосодержащие высокомолекулярные кремнийорганические соединения с химической формулой [R2SiO]n, где R = органическая группа (метильная, этильная или фенильная).
Сейчас этого определения придерживаются уже крайне редко, и в «силиконы» объединяются также полиорганосилоксаны (например, силиконовые масла типа ПМС, гидрофобизаторы типа ГКЖ или низкомолекулярные каучуки типа СКТН) и даже кремнийорганические мономеры (различные силаны), стирая различия между понятиями «силиконы» и «кремнийорганика».
Силиконы имеют строение в виде основной неорганической кремний-кислородной цепи (…-Si-O-Si-O-Si-O-…) с присоединёнными к ней боковыми органическими группами, которые крепятся к атомам кремния. В некоторых случаях боковые органические группы могут соединять вместе две или более кремнийорганических цепей. Варьируя длину основной кремнийорганической цепи, боковые группы и перекрёстные связи, можно синтезировать силиконы с разными свойствами.
Силикон нашёл широкое применение в строительстве и в быту. Они обладают рядом уникальных качеств в комбинациях, отсутствующих у любых других известных веществ: способности увеличивать или уменьшать адгезию, придавать гидрофобность, работать и сохранять свойства при экстремальных и быстроменяющихся температурах или повышенной влажности, диэлектрические свойства, биоинертность, химическая инертность, эластичность, долговечность, экологичность. Это обуславливает их высокую востребованность в разных областях.

3 Художественный замысел
Шахматы – одна из самых популярных настольных игр в мире. Игра сочетает в себе элементы науки, искусства и спорта. Способствует развитию фантазии, концентрации внимания, воспитанию характера, воли и приучает логически мыслить.
История шахмат насчитывает не менее полутора тысяч лет. Считается, что игра-прародитель, чатуранга, появилась в Индии не позже 6 века нашей эры. По мере распространения игры на Арабский Восток, затем в Европу и Африку, правила менялись. В том виде, который игра имеет в настоящее время, она сформировалась к 15 веку, окончательно правила были стандартизованы в 19 веке, когда стали систематически проводиться международные турниры. Так изобретённые в Индии шахматы распространились практически по всему миру и стали неотъемлемой частью человеческой культуры.
В шахматы играют специальными фигурами, которые имеют свою определенную ценность, классификацию, слабые и сильные стороны. Самой необычной фигурой шахмат, несомненно, является конь. Кроме того, что конь - самая узнаваемая фигура на игровом поле, ее уникальность заключается и в правилах передвижения в игре. Конь ходит не так, как все остальные фигуры. Сначала конь перемещается на два поля по горизонтали или по вертикали, а затем на одну клетку перпендикулярно первоначальному направлению (как русская буква “Г”). Также конь это единственная фигура, которая может «перепрыгивать» через другие фигуры и пешки.
Образ коня часто встречается в легендах, сказаниях и мифах и ассоциируется с подвигами, честью и отвагой. Именно поэтому, для нашей работы мы выбрали именно его. Изящный конь, вылитый из алюминия станет настоящим украшением дома и восхитительным сувениром.

4 Технологический процесс
4.1 Подготовительные операции
Подготовка эскиза. Прежде всего, подготавливают эскиз будущего изделия, выполненный на бумаге.
Подготовка мастер-модели. Мастер-модель – это изготовленная вручную или на станке первичная модель, которая является прототипом будущего объекта для отлива его копий. Точность мастер-модели важна, её размеры должны соответствовать размерам изготовляемого объекта.
Для получения мастер-модели использование материалов, легко поддающихся обработке, позволяет значительно снизить затраты на изготовление образцов. Для объёмного моделирования художественных изделий можно использовать термопластичные материалы двух типов: составы, пригодные для лепки деталей изделий, и составы различной твёрдости, применяемые для вырезания из них деталей и обработки специальным инструментом. В данной работе для изготовления мастер-модели был использован скульптурный пластилин.
Смешивание силикона. Главная цель при смешивании силикона – тщательное, а не быстрое смешение. Её нужно производить достаточно агрессивно, т.к. части компонентов оседают на дне, стенках и углах ёмкости.
Силикон и отвердитель помещаются в стакан в пропорции 100:5, а затем, с помощью жёсткой лопаточки или металлической спицы, смешиваются в течение пяти минут. Рекомендуется применять технику двойного смешивания: после тщательного смешивания содержимое стакана переносится в другой чистый смесительный контейнер для повторного перемешивания в течение 2-3 минут перед нанесением на поверхность модели.
Снятие силиконовой формы. Существуют два основных способа снятия формы из силикона: методом заливки и методом промазывания.
При изготовлении формы первым методом мастер-модель закрепляется в опалубке, а затем заливается силиконом до уровня, на 3-5 мм превышающего верхнюю точку изделия.
Изготовление силиконовой формы методом простой заливки может оказаться дорогим. Даже в случае изготовления предмета малой величины может потребоваться несколько килограммов силикона. Кроме того, если форма изделия достаточно сложная, то процесс выемки готовой скульптурной копии становится затруднительным, если форма неразъёмная, не говоря уже о том, что, несмотря на эластичность силиконовой массы и её прочности на разрыв, с каждой последующей выемкой очередной копии из нераздельной и частично надрезанной формы длина разрыва будет увеличиваться, всё сложнее будет «сложить» форму обратно, всё отчетливее будет видна линия разреза на выходе.
В данной работе применяется второй метод снятия формы. Мастер-модель устанавливается на плоскую поверхность, обложенную не вощённой бумагой. Затем с помощью жёсткой кисти изделие тонко промазывается силиконом (покрывая все детали), и оставляется просыхать на 5-10 минут. Процедуру повторяют до толщины в 2-5 мм.
Создание каркаса жёсткости. Для лучшей сохранности поверхности, а также для более удобного использования силиконовой формы рекомендуется создание гипсовой рубашки – каркаса жёсткости. Для этого в пропорции 1:1,5 в стакан с водой засыпается гипс и тщательно перемешивается до однородности консистенции. Затем с помощью кисти или лопаточки смесь наносится на силиконовую форму относительно толстым слоем. После просыхания мастер-модель вынимается из формы.
4.2 Основные операции
Изготовление восковой модели. Воск растапливается при помощи паровой бани. На плиту устанавливается кастрюля с водой (уровень – 2 см), а в неё – металлическая тара с воском. Растопленный воск заливается в силиконовую форму и оставляется до полного застывания. Затем восковая модель извлекается из формы и проверяется на наличие дефектов, т.е. производится лечение.
Лечение восковой модели. Для доработки восковой модели используются различные нагреватели, с помощью которых можно растопить небольшое количество воска и нанести на модель. На этом же этапе можно произвести дополнительную детализацию, например, с помощью ножа проработать мелкие элементы на поверхности изделия.
Изготовление литниковой чаши. Литниковая чаша – часть литниковой системы – совокупности каналов и элементов литейной формы, по которым расплав поступает из разливочного ковша в полость формы и заполняет её и с помощью которых обеспечивается питание отливки при затвердевании.
Основными элементами являются:
Литниковая чаша, которая служит для приёма расплавленного металла и подачи его в форму;
Стояк – вертикальный или наклонный канал для подачи металла из литниковой чаши в рабочую полость или к другим элементам;
Шлакоуловитель, с помощью которого удерживается шлак и другие неметаллические примеси;
Питатель – один или несколько, через которые расплавленный металл подводится в полость литейной формы;
Для вывода газов, контроля заполнения формы расплавленным металлом и питания отливки при её затвердевании служит выпор;
Вентиляционные каналы, предназначенные для вывода газов;
Прибыли, компенсирующие усадку отливки, поэтому их располагают над массивными частями отливки.
В пластиковый стакан при помощи пламени горелки растапливается воск толщиной в 2-3 мм. В ещё не застывший слой плоской стороной вниз устанавливается восковая модель. Далее восковую модель перемещают в перфорированную опоку.
Изготовление огнеупорной формы. С помощью сита с мелкой сеткой просеивается мелкодисперсный песок для удаления различного мусора и включений. Чистый песок пересыпается в стакан. Во второй стакан насыпается асбест и смешивается с песком в пропорции 1:3 и тщательно перемешивается. После этого добавляется вода, и добиваются сметанообразного состояния смеси. Формовочная масса заливается в опоку с восковым изделием.
Дегазация. Дегазация – это удаление пузырьков воздуха из формовочной массы с помощью вакуумной литейной машины. Затем огнеупорная форма оставляется на просушку.
Прокаливание. Опоку прокаливают после вытапливания воска из литейной плоскости в муфельной печи для выпаривания остатков воска со стенок полости, с упрочнением формовочной массы. Весь процесс занимает примерно 5-6 часов.
Нагрев формы. Чтобы избежать при заливке металла термического удара, форму нагревают в муфельной печи при температуре на 200-250 ºС ниже температуры плавления металла.
Подготовка металла. Тигель с бронзой помещается в муфельную печь, где металл доводится до температуры заливки (1100 ºС). Количество металла должно быть достаточным для полного заполнения всех полостей и каналов литейной формы.
Заливка металла. После этого расплавленный металл вручную заливается в полость подготовленной формы: тигель вынимается из печи при помощи кузнечных щипцов.
Охлаждение литейной формы. Когда все полости литейной формы заполнены и расплавленный металл затвердевает, формируется заданная форма отливки. Необходимую длительность охлаждения оценивают по толщине стенки отливки и температуре заливки металла. Для ускорения охлаждения форму можно поместить в воду.
Большинство возможных дефектов, которые могут быть в отливке, возникают в результате процесса затвердевания. Если расплавленный металл охлаждать слишком быстро, то на отливке могут возникать усадка, трещины или участки, недостаточно наполненные металлом.
Погружение опоки в воду. После, опоку погружают воду. Под действием воды, формовочная масса размягчается так, что можно легко извлечь отливку из опоки.
Очистка отливки. Изделие просматривается и очищается от остатков огнеупорной формовочной массы и прочих загрязнений. Для этого используют крацовочную щётку.
Обрубка отливки. При охлаждении металла в литейной форме материал вспомогательных каналов литниковой системы затвердевает вместе с отливкой. Этот лишний материал удаляется с отливки вручную при помощи различных режущих инструментов, например, зубила или ножовки. Трудоёмкость этой работы зависит от размеров и сложности отливки. Отходы металла, которые образуются при операции обрубки, направляются на переплавку следующих отливок.
4.3 Отделочные операции
Отбеливание. Цель этой операции – очистка поверхности слитков, элементов и готовых изделий от окислов и удаление остатков огнеупорной формовочной массы. Состав отбеливающего раствора определяется видом сплава, подлежащего отбеливанию. Длительность процесса отбеливания зависит от температуры и концентрации раствора. Изделие отбеливается в 5-10%-ном растворе серной кислоты при температуре 40-50ºС, а также в 1-2%-ном растворе соляной кислоты при температуре 30-40ºС.
Первичная механическая обработка. Подрезка и выравнивание неровностей осуществляется с помощью напильников, надфилей и наждачных шкурок. Инструмент устанавливается так, чтобы сохранялась общая поверхность выравниваемого изделия. Затем в несколько приёмов постепенно стачивается слой металла, сглаживая тем самым поверхность. Большие объёмы металла можно выпилить с помощью ювелирного лобзика и пилки.
Полирование. Полировку изделия осуществляют на фетровых кругах. Для окончательной полировки и наведения блеска используют матерчатые круги. Так же для этого подойдёт бормашина со специальными насадками.
Заключение
Литьё в формы, получаемые по выплавляемым моделям, является наиболее древним способом изготовления отливок. Его использовали при отливке памятников, скульптур, украшений, предметов домашнего обихода, модели для которых создавались из воска с последующей обмазкой глиной и выплавлением воска при сушке и обжиге форм. Промышленное применение этот способ получил в годы Великой Отечественной войны. В настоящее время технологический процесс получения отливок способом литья по выплавляемым моделям значительно усовершенствован. Им можно получать оливки из всех видов сплавов массой от нескольких граммов до 50-80 кг, весьма сложной конфигурации, толщиной стенки до 0,3-0,5 мм, с низкой шероховатостью поверхности. Благодаря этому, литьё по выплавляемым моделям часто используют в мелкосерийном производстве.
В ходе изготовления фигуры были выполнены поставленные задачи, а именно:
1. Проведён исторический анализ развития литьевого производства и художественного литья;
2. Изучены материалы, из которых было выполнено изделие;
3. Описана художественная задумка изделия;
4. Описан, проведён и освоен технологический процесс изготовления изделия литьём по выплавляемым моделям.
Итогом данной работы является фигура «Шахматный конь». Данный способ наиболее оптимален для получения точных изделий при определённом минимуме затрат.
Список использованных источников
Конспект лекций по дисциплине «Технология конструкционных материалов» – Улан-Удэ: ВСГТУ, 2004. – 138 с., ил.
Старова О.В. Специальные технологии в производстве ювелирных изделий: Учебное пособие. – Улан-Удэ: Издательство ВСГУТУ, 2015. – 92 с.: ил.
Производство точных отливок /И. Дошкарж, Я. Габриель, М. Гоушть, М. Павелка. М.: Машиностроение, 1979.— 296 с.
Белоусов Н.Н. Плавка и разливка сплавов цветных металлов. – М.: Машгиз, 1961. – 80 с.
Обеспыливание в литейных цехах машиностроительных предприятий/В. А. Минко, М. И. Кулешов, Л. В. Плотникова и др.— М.: Машиностроение, 1987.— 224 с.
Могилев В. К., Лев О. И. Справочник литейщика. — М.: Машиностроение, 1988. — 272 с.
Липницкий А.М., Морозов И.В., Яценко А.А. Технология цветного литья. – Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1986. – 224 сМутылина И.Н. Художественное материаловедение. Ювелирные сплавы: Учебное пособие. – Владивосток: Издание ДВГТУ, 2005. – 236 с.: ил.
Урвачев В.П., Кочетков В.В., Горина Н.Б. Ювелирное и художественное литье по выплавляемым моделям сплавов меди – Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1991. –168 с.
Лившиц, Навроцкий, Казачкова: Ковка и литье. Изготовление ювелирных и декоративных изделий – Челябинск: Металлургия, Издание ЧМГТУ, 2004, – 194с.
Технологическая карта
№ Название операции Эскиз операции Инструменты, оборудование Примечания
1 Подготовка эскиза Бумага, карандаш 2 Подготовка мастер-моделиПластилин, канцелярский нож, остроконечная палочка 3 Смешивание силикона Стаканы, весы электронные, жёсткая лопаточка Перемешивать
τ ≈ 5-10 мин. до однородности
4 Снятие силиконовой формы Жёсткая лопаточка Просушка каждого слоя
τ ≈ 5-10 мин.
5 Создание каркаса жёсткости Стаканы, жёсткая лопаточка Всыпать гипс в воду при постоянном перемешивании
6 Отливка восковой модели Плита электрическая, металлические ёмкости t = 45-65 °С
7 Отливка литниковой чаши Плита электрическая, металлические ёмкости t = 45-65 °С
8 Создание огнеупорной формы Стаканы, сито, жёсткая лопаточка, опока АсбестПесок= 139 Дегазация Вакуумная литейная машина 10 Прокаливание опоки Муфельная печь t =150 °С
τ ≈ 5-6 часов
11 Нагрев формы Муфельная печь t =200-250 °С
τ ≈ 15-20 мин.
12 Подготовка металла для заливки Муфельная печь, тигель t = 1100 °С
13 Заливка металла Муфельная печь, тигель,
щипцы кузнечные 14 Охлаждение отливки Ёмкость с водой,
щипцы кузнечные 15 Очистка отливки Крацовочная щетка Очистку производить под струёй воды
16 Обрубка Ножовка 17 Отбеливание Плита электрическая H2SO4
18 Первичная механическая обработка Напильники, надфили, наждачная бумага 19 Полирование ШлифмоторПаста ГОИ
20 Контроль качества Визуальный осмотр

Приложенные файлы

  • docx 9379628
    Размер файла: 483 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий