Литье бронзы в домашних условиях

Температура плавления бронзы и особенности литья в домашних условиях

Температурные показатели, при которых плавится бронза, находятся в зависимости от ее состава. Чтобы самостоятельно производить литье изделий из этого материала, нужно оборудовать свое рабочее место всеми необходимыми приспособлениями и строго придерживаться технологических правил.

Разновидности сплавов

Бронза включает в свою основу медь и легирующие добавки (бериллий, свинец, алюминий, кремний и олово). Во всех ее сплавах присутствуют и такие компоненты как цинк, фосфор и пр. Помимо бронзы современная промышленная индустрия занимается изготовление и иных сплавов из меди — константан, копель, нейзильбер, мельхиор, латунь и т. д.

Количество и тип легирующих компонентов в составе бронзового сплава определяет его химические и физические характеристики, а также расцветку материала.

Марки сплавов бронзы, температура плавления которых лежит в пределах от 930 до 1140 градусов Цельсия, имеют свою маркировку. По химическому составу сплавы на основе бронзы классифицируются на:

Сочетать олово с медью для получения бронзы люди научились очень давно. Олово делает материал крепче, а также уменьшает его температурные показатели плавления. Ярким примером данной разновидности сплава считается колокольная бронза. В ней содержится двадцать процентов олова и восемьдесят процентов меди. Однако изделия, сделанные на основе колокольной бронзы, характеризуются высокой хрупостью.

Бронзы безоловянного типа, как видно из названия, не имеют олова в составе. Такие сплавы сегодня выделены в отдельные категории бронз:

  1. Бериллиевые — наиболее крепкие, многими характеристиками превосходят сталь;
  2. Кремне-цинковые — обладают повышенной стойкостью к стиранию (преимуществом таких бронз данной группы считается и то, что будучи расплавленными они имеют высокую текучесть);
  3. На основе алюминия и меди — отличаются высокой антикоррозийной защитой и прекрасными антифрикционными качествами.

В настоящее время наибольшее распространение имеют бронзы, в состав которых добавлено олово. Для целей маркировки материала независимо от состава применяется обозначение «Бр», после которого указаны используемые добавки и их содержание в материале. Для примера можно произвести расшифровку бронзы «БР ОЦСНЗ-7−4−2-. В этом оловянном сплаве содержится олово, цинк, свинец и никель. Цифры обозначают их процентное содержание в бронзе. Состав любой марки бронзы может содержать и иные элементы, имеющие следующие обозначения:

  1. А — алюминиевые сплавы;
  2. Б — сплавы на основе бериллия;
  3. Ж — обыкновенное железо;
  4. К — кремниевый элемент;
  5. Мц — обычный марганец;
  6. Ф — фосфор.

Литье в домашних условиях

Для самостоятельной отливки изделий из бронзы, находясь в домашних условиях, необходимо обеспечить подходящие условия. Самые важные момент — эффективная вентиляция в помещении и надежные средства пожарной безопасности. В том случае, если вам нужно сделать небольшие бронзовые изделия, то работу можно выполнить в небольшом помещении. Для габаритных же конструкций лучше воспользоваться гаражом или цехом. Стоит отметить, что напольное покрытие в рабочем помещении обязательно должно быть сделано из какого-нибудь негорючего материала.

Для того чтобы расплавить бронзу, невозможно обойтись без специальной муфельной печи. Будет отлично, если оборудование будет иметь встроенный регулятор температурных показателей нагрева. В том случае, если у вас нет возможности воспользоваться такой печью, то в домашних условиях можно применять обыкновенный горн.

Помимо печи, которая может расплавить металлический сплав, для отливки бронзовых изделий понадобятся:

  1. Тигель — чугунная или стальная емкость с носиком (для разливки материала в формы и плавления);
  2. Специальные щипцы, которыми тигель будет извлекаться из муфельной печи;
  3. Крючок;
  4. Форма для отливки;
  5. Уголь из древесины, который будет выполнять функции топлива (при использовании горна для плавления).

Итак, процедура отливки производится по следующей схеме:

  1. Металлический сплав, который нужно расплавить, измельчить и уложить в тигель.
  2. Тигель помещается в печь и нагревается до необходимых температурных показателей.
  3. После расплавления металлического сплава в тигеле его еще в течение четырех-пяти минут прогревают в печи. Это нужно для той цели, чтобы материал стал максимально текучим и заполнил всю отливочную форму.
  4. Тигель, в котором находится расплавленный металлический сплав, извлекается из печки с помощью щипцов и крючка.
  5. Металл в жидком состоянии посредством специального отверстия отливается в форму. При исполнении этой процедуры необходимо контролировать, чтобы струя не была прерывистой и слишком тонкой.

Отливочную форму нужно заранее правильно подготовить, как следует прокалив ее внутри печи. Для этого печь нужно довести до температуры в 600 градусов и лишь после этого следует помещать в нее форму. Далее температурные показатели необходимо увеличить до 900 градусов и подержать в печи форму в течение двух-четырех часов. Чем больше размеры формы, тем дольше ее нужно держать в нагретой печи.

Особенности заливки

В том случае, если расплавленный металлический сплав отливается в крупную форму, то его массы хватит для вытеснения накопившегося воздуха. Если же для отливки применяются маленькие формочки, то следует прибегнуть к специальным технологическим методам.

Формы в этом случае помещаются в центрифуги, которые функционируют от электрического или же ручного привода. В процессе вращения формируется центробежная энергия, обеспечивающая равномерное распределение металлического сплава по внутренней поверхности формы. Однако эта технология эффективна лишь в той ситуации, если металлический сплав еще жидкий, а не застывший.

После завершения отливки и остывания материала изделие извлекают с помощью обыкновенных приспособлений (щипцы и крюк). Необходимо запомнить, что поверхность недавно извлеченных конструкций не может похвастаться высоким уровнем качества, потому их нужно подвергнуть специальной механической обработке.

Изготовление отливочных форм

На уровень качества получаемых изделий влияет и правильность формы для литья, которая позволяет наделить изделие необходимыми геометрическими параметрами и конфигурацией. Для создания форм зачастую применяют специальный инструмент — опоку. Опока, размеры которой должны быть приблизительно в полтора раза больше габаритов готовой конструкции, включает в свой состав нижний ящик и верхнюю рамку.

Части приспособления могут быть соединены друг с другом с помощью боковых фиксаторов.

Состав стандартной смеси для формовки включает:

  1. Глину;
  2. Мелкофракционный песок;
  3. Каменную пыль.

При смешивании этих составляющих получается однородная смесь. Чтобы сделать форму, вам также не обойтись без модели из древесины или иного достаточно мягкого материала.

Изготовление самой формовочной конструкции исполняют следующим образом.

  1. Внутрь нижнего ящика опоки помещается смесь для формовки, которую нужно немного утрамбовать.
  2. В приготовленный состав укладывают модель, которую нужно заблаговременно покрыть порошковым графитом или тальком.
  3. К нижней части опоки прикрепляется верхняя рама, после чего она засыпается формовочным раствором. Перед тем как производить засыпку, нужно сделать отверстие для будущего литника. Для этого можно воспользоваться специальной конической пробкой.
  4. После того как формовочная смесь будет утрамбована, форму необходимо разделить надвое. Для этого можно воспользоваться любым острым приспособлением.
  5. Финальная стадия предполагает устранение дефектов и выравнивание неровностей.

Сделанную форму нужно просушить, лишь после этого ее можно использовать.

Технология отливки

Для того чтобы сделать сложную конструкцию или высококачественную деталь, можно воспользоваться и иным способом, который предполагает использование модели, сделанной из легкоплавких материалов. В такой ситуации для изготовления отливочной формы можно воспользоваться парафином или воском. Эта модель просто выплавляется и помещается в кипяток.

Для обеспечения точности геометрических характеристик и форм модели можно применять готовое изделие. С помощью него получают форму из гипса, которая будет использована для отливки точной копии.

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.

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.

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.

Читать еще:  Технология изготовления силиконовых форм

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.

Процесс литья

Литье бронзы начинается с подготовки рабочего места. Устанавливают подставку под опоку, тигель. Она делается из огнеупорного материала. Можно насыпать слой песка в поддон или воспользоваться металлической пластиной.

До загрузки измельченного лома в печь необходимо подготовить опоку. Ее хорошо прогревают, выдерживают минимум 2 часа при +600°C. Огнеупорный тигель при такой температуре начинает излучать желтоватое свечение. Пока прогретая форма остывает, приступают к плавлению измельченного лома.

Плавильню заполняют на 1/3 объема. С кусочками лома ставят в горячую печь, оставляют до полного плавления. Тигель или другую плавильную емкость устанавливают нагревать, когда температура в печи близка или достигла точки плавления бронзы. Оловянные бронзы становятся жидкими до 1000°C, безоловянные приходится прогревать дольше, у них точка плавления выше.

Когда вся бронз расплавится, ее оставляют в печи на 3-5 минут, чтобы расплав хорошо прогрелся, стал менее вязким. Затем плавильню достают щипцами или специальным крюком. Расплав готов. Пора приступать к изготовлению отливки.

Заливка бронзы в литейную форму

Расплавленный металл выливают в отверстие формы тонкой струйкой, бронза должна равномерно заполнить все пустоты. Она уплотняется под собственным весом. Чтобы горячая форма хорошо заполнялась, ее ставят на вращающуюся подставку с ручным или электрическим приводом. Такая хитрость необходима для получения качественного литья. Если заливать бронзу спокойно, углы отливки будут закругленными. Раскручивают форму с горячим расплавом в процессе заполнения. Когда бронза схватится, форму литья уже не изменить. В заводских условиях используют технологические центрифуги. В домашних условиях умельцы делают подобие промышленных установок на базе отслуживших стиральных машин.

Придавать сплаву движение необходимо при изготовлении небольших сложных отливок. Бронзовому расплаву не хватит собственного веса для заполнения всех пустот. Он будет застывать неравномерно, на поверхности литья возникнут раковины, складки.

Как сделать форму для литья

Самостоятельное изготовление литейной формы начинается с подбора корпуса, куда свободно войдет будущая отливка и останется свободным половина пространства. Это может быть жестяная банка или специально изготовленная емкость. Традиционно размер опоки в 1,3–1,5 раза превышает габариты отливки. Такое соотношение необходимо, чтобы песчано-глиняная смесь образовала равномерный слой со всех сторон детали. Наполнитель для опоки делается из материалов, способных сохранять тепло. Литая заготовка будет качественной только при постепенном остывании.

Форму делают из двух частей:

  • верхняя рамка (занимает не менее 1/4 высоты формы);
  • нижний ящик, в него свободно помещается будущая деталь.

Для набивки делают смесь песка и глины в пропорции 3:1. В глину для аккумуляции тепла вводят 1/5 часть угольной крошки, лучше использовать каменный уголь, у него больше теплоемкость. Однородную массу укладывают в обе части опоки. Смесь не стоит сильно утрамбовывать, чтобы глина не спекалась, оставалась рыхлой во время прогрева в печи. Деталь перед закладкой в подготовленный нижний ящик густо обмазывают тальком или графитовым порошком. Затем делается отверстие для заливки бронзы, разогретой до температуры плавления.

Важно!

Готовую форму нужно просушить перед использованием.

Изделие достают из формы только после охлаждения. Форму аккуратно разбирают, затем вынимают отливку.

Технология получения литья более высокого качества

Получить литье нужной геометрии кустарным способом сложно. Нужно быть готовым к тому, что литье придется долго шлифовать, стачивать, доводить до нужных размеров. Процесс плавления бронзы в домашних условиях сопряжен с рядом ограничений. Нюансы, которые желательно учитывать при самостоятельном изготовлении бронзовых отливок:

  • лучше использовать муфельную печь для плавки, оснащенную терморегулятором, производители предлагают небольшие установки для изготовления домашнего литья, работающие от стандартной сети 220 В;
  • при изготовлении опоки необходимо учитывать сложность ее заполнения расплавом, в местах возможных пустот делают припуски на будущую доводку детали;
  • вместо песочно-глиняных опок для мелких деталей делают гипсовые формы с восковым или парафиновым заполнением. Горячую бронзу при вливании вытесняет не воздух, а расплавленный стеарин.

Парафиновые формочки делают на основе гипсовых слепков, сделанных с будущей детали. Точность изготовления отливок в этом случае возрастает. Опоки из гипса удобны для небольших отливок, их можно сделать неразъемными. Правда, процесс их изготовления усложняется: сначала делятся форма для парафинового муляжа, а затем он заливается формовочным гипсом. Подобные конструкции удобно размещать в центрифуге.

Приступая к плавлению бронзового лома в домашних условиях, следует учитывать состав сплава. Она зависит от химического состава бронзы. Вязкий расплав бронзы медленно заполняет опоку. Чтобы не было пустот, заполненную форму крутят в центрифуге. Под действием центробежной силы металл, нагретый до температуры плавления, распределяется равномерно. Отливка получается качественной.

Технология и температура плавления бронзы в домашних условиях

Бронза – медный сплав, легированный оловом, алюминием, свинцом и другими элементами. Медь, легированная цинком – это латунь, а никелем – мельхиор. Одним из способов получения бронзовых изделий является литье. Расплавленный металл заливают в форму, где он застывает.

Классификация

Бронзовые сплавы по составу делятся на:

Как понятно из названия, имеется в виду наличие или отсутствие в них олова. Вторые бывают алюминиевыми, кремнистыми, бериллиевыми и другими, в зависимости от главного легирующего компонента.

Добавки по-разному влияют на качество сплава:

  • Олово – придает прочность, улучшает антифрикционные свойства. Большое количество олова охрупчивает металл.
  • Бериллий – хорошо упрочняет материал, он сравним по свойствам со сталью.
  • Свинец – улучшает коррозионную стойкость.
  • Алюминий – снова стойкость к коррозии и антифрикционные качества.
  • Железо – улучшает структуру и прочностные свойства.

По технологическим свойствам бронзы разделены на:

  • Обрабатываемые давлением (деформируемые) – хорошо штампуются, куются.
  • Литейные.

Маркировка

Принцип маркировки такой:

  • Пишут буквы Бр (означает «бронза»).
  • Пишут буквы, обозначающие легирующие элементы:

  • Пишут цифры, обозначающие количество каждого элемента в процентах. Для деформируемых бронз цифры пишут в конце маркировки в том же порядке, что и буквы.
    Для литейных цифру пишут после каждого легирующего компонента. Например:

БрОФ10-1 – деформируемая бронза. Олова примерно 10%, а фосфора 1%, остальное – медь. Или:

БрА10Ж3 – литейная бронза, где алюминия 10%, железа 3%, остальное – медь.

Могут быть и другие примеси, но их количество незначительно.

Температура плавления

В таблице приведена температура плавления бронзы некоторых марок, а также температура заливки. Из таблицы видно, что температуры плавления и литья у материалов не совпадают. Это связано с тем, что бронза – вязкий материал. Его нужно расплавить, затем хорошо нагреть перед заливкой, чтобы достичь максимальной текучести расплава.

Можно ли отливать бронзу дома

Хорошая новость – этот металл растопить можно не только в промышленных условиях, но и в домашних. Правда «дома» – понятие относительное. Лить у себя на кухне не получится. Нужно, как минимум отдельное помещение с хорошей вентиляцией. Это для небольших вещей, например, мелкого художественного литья. Для крупных деталей понадобится гараж или ангар.

У бронзы малая усадка – менее 1%, из нее изготавливают точные отливки. Но в любом случае достичь промышленного качества литья не получится. И главное – нужно соблюдать меры предосторожности и пожарной безопасности! О них речь пойдет в конце статьи.

В качестве сырья используют бронзовый лом, можно переплавить своими руками детали сантехники. Промышленность выпускает металл в слитках.

Как сделать форму для литья

Материал для формы (оснастки) в непромышленных условиях – песчаная или глиняная смесь (литье в «землю») и гипс.

Примеры смесей для литья в «землю»:

  • песок, глина, каменноугольная пыль в соотношении 75% – 20% – 5%.
  • глина, шамотный кирпич, тонкие древесные опилки, соотношение 40% – 40% – 20%.

Компоненты смешивают до получения однородной консистенции.

Также может использоваться модель изделия из дерева либо другого материала. Также это может быть готовая деталь, образец.

Приспособление для подготовки песчаной оснастки – опока. Она состоит из двух ящиков без крышки, обычно деревянных. Нижний – с дном, верхний – без дна (по сути, рама). Части опоки имеют центрирующие элементы для их точного расположения относительно друг друга. Они иногда скрепляются между собой фиксаторами.

Оснастку изготавливают так:

  1. Перед работой поверхность опок и образец изделия присыпают тальком.
  2. В нижний ящик насыпают песчаную смесь до края и трамбуют.
  3. Модель детали кладут в опоку на землю и вжимают.
  4. На нижний ящик опоки кладут верхнюю раму.
  5. На модель крепят усеченный конус узкой частью к изделию. Это модель литника, через него зальют расплав. Желательно, чтобы место расположения литника было самой толстой частью изделия. Нужно учитывать, что на готовой детали в месте заливки могут быть дефекты.
  6. Верхнюю опоку заполняют доверху смесью. Снова трамбуют.
  7. Достают из песка модель литника.
  8. Острым тонким предметом разъединяют верхнюю и нижнюю половины, обозначая линию разъема. Верхнюю опоку с песчаной массой в ней снимают, изделие осторожно вынимают из песка.
  9. Части формы сушат и вновь соединяют.

Линию разъема выбирают так, чтобы деталь вынималось из оснастки, не повредив ее. Кроме того, иногда в части изделия, противоположной литнику, делают «воздушник». Это такое же отверстие в оснастке, как и литник. Через него в процессе заливки воздух выходит из полости.

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.

Технология литья

  1. Куски сырья кладут в тигель и нагревают в печи до нужной температуры (на 50-100˚ Цельсия выше температуры заливки) и выдерживают 4-5 минут. Перегрев нежелателен, так как некоторые компоненты сплава могут гореть при высоких температурах. До заливки расплав несколько раз перемешивают палочкой. Плавку ведут под слоем флюса. Он изолирует металл от воздуха и не дает окисляться.
  2. Тигель с жидким металлом вынимают из печи с помощью крюка и щипцов. Обязательно ложкой снимают шлак с поверхности расплава.
  3. Тонкой непрерывной струей аккуратно заливают материал в полость оснастки через специальное отверстие (литник).
  4. Когда металл остыл, затвердевшее изделие вынимают. Иногда плавильную форму размыкают и деталь выбивают оттуда либо разрушают оснастку, если она одноразовая.
Читать еще:  Как правильно класть фанеру на деревянный пол?

Если деталь сложная по геометрии или очень маленькая, расплав может выдавливать не весь воздух из полости, и на детали возникают дефекты. В этом случае используют центробежное литье. Оснастку устанавливают во вращающуюся центрифугу. Под действием центробежной силы жидкий металл равномерно распределяется по полости формы. Привод центрифуги бывает ручной или электрический.

Подготовка формы

Перед работой форму прогревают. Печь греют до 500-600˚С, помещают туда оснастку и повышают температуру в печи до 900˚С. Прокаливают в течение 2-5 часов. Время зависит от размера формы. Затем ее достают и остужают до 500-600˚С. После этого можно лить металл.

Изготовление отливок высокого качества

Можно получить изделия более высокого качества, чем при литье в землю. Для этого применяют литье по выплавляемым моделям.

Оснастку изготавливают из гипса. Она одноразовая, разрушаемая. Чтобы сделать форму, нужна модель изделия из воска, парафина или другого легкоплавкого материала. Этот материал должен быть легче воды. Далее будет сказано, почему это важно.

Изготавливают восковую модель также литьем в гипсовую оснастку. Модели сложной конфигурации делают из нескольких частей. А гипсовую оснастку для модели делают по оригиналу изделия либо его модели аналогично оснастке из песка. Получается цепочка: оригинал изделия – гипсовая форма для восковой модели – модель – гипсовая форма для металла – готовое изделие.

Когда оснастка для изделия готова, восковую модель из нее выплавляют, погружая форму в горячую воду или просто нагревая. Расплавившийся воск вытекает из полости через то же отверстие, куда потом зальют металл. Именно поэтому материал модели должен быть легче воды – чтобы при выплавке в воде он поднимался на поверхность.

Ознакомиться с процессом можно по инструкции в приведенном видео.

Меры предосторожности

Чтобы лить бронзу в непромышленных условиях, нужно отдельное помещение с принудительной вентиляцией. Для мелких деталей подойдет комната, для больших нужен гараж или ангар.

Пол в мастерской делают из негорючего материала. Обязательно устанавливают рабочий огнетушитель. В мастерской запрещено хранить легковоспламеняющиеся вещества.

Работать следует в специальной одежде, в перчатках, маске и респираторе. Некоторые материалы при плавке выделяют вредные вещества. Особенно осторожным следует быть, переплавляя старинный металл, так как при нагревании он иногда выделяет мышьяк.

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.

Общая характеристика металла

Бронза – это сплав меди в сочетании с оловом, реже в качестве дополнительного элемента используется кремний, свинец или алюминий. В зависимости от процентного соотношения металлов бронза приобретает различный цвет.

Базовые показатели этого материала обусловили его широкое применение в различных направлениях. Бронза отличается следующими свойствами:

  • высокая прочность;
  • износостойкость;
  • низкий уровень коррозии;
  • простота обработки;
  • паростойкость;
  • высокая тепло и электропроводность;
  • устойчивость к различным повреждающим факторам. К ним относится и влияние окружающей среды.

По сравнению с другими аналогичными сплавами бронза отличается особой прочностью и стойкостью. Температура ее плавления 1000–1100 градусов.

Специалисты по работе с металлом используют два варианта бронзы: с содержанием олова и без него. Ко второй группе относятся такие типы бронзы:

  • свинцовый – обладает высоким уровнем стойкости и устойчивости;
  • бериллиевый – этот сплав характеризуется наибольшей стойкостью и прочностью, превосходя показатели стали;
  • кремниецинковый – обладает наиболее высокой текучестью в расплавленном состоянии;
  • алюминиевый – наиболее стоек перед различными раздражителями, особенно химическими.

Несмотря на хорошие показатели, оловянный тип бронзы получил самое широкое распространение. Особенностью бронзового литья является небольшой процент усадки, поэтому его часто используют для изготовления деталей, требующих точного соблюдения размера.

Поэтому такие изделия после отливки нуждаются в минимальной обработке, так как они имеют гладкую поверхность и четкие контуры. Это качество металла проявилось и в художественном литье, а также в отрасли машиностроения для изготовления различных деталей.

Технология изготовления художественных изделий из бронзы

Художественное литье из бронзы является популярным способом изготовления различных предметов интерьера:

  • статуэток;
  • сувенирных часов;
  • гербов;
  • письменных наборов.

Процесс литья бронзы трудоемкий и многоэтапный, но изделия из него отличаются хорошим внешним видом и качеством и поэтому пользуются популярностью.

Перед тем как изготовить то или иное изделие необходимо создать эскиз будущей конструкции. Эта работа выполняется художником и дизайнером. Разработанный ими рабочий чертеж является основанием для изготовления отливной модели, по которой будет формироваться опечатка будущего изделия.

Модели, используемые для художественного литья из бронзы и латуни, изготавливаются из таких материалов, как дерево или слоновая кость. Пластик или гипс для этих целей используется реже. Поверхность деревянной или слоновой модели обязана быть обработана шпаклевкой и грунтовкой.

После наносится специальный лак в несколько слоев. Такие манипуляции необходимы для того чтобы добиться максимально ровной и гладкой поверхности.

По типу конструкции выделяются следующие типы моделей:

  • неразъемные – это монолитные изделия, которые применяются для ручного литья при домашних условиях;
  • разъемные – это сборная конструкция, состоящая из отдельных разъединяющихся элементов;
  • специальные – это шаблоны, которые применяются для литья сложных конструкций.

После изготовления подходящей модели начинается производство литейной формы. Это довольно трудоемкий и долгий процесс, для выполнения которого необходимы формовочные композиции, специальный инвентарь и приспособления.

Сами литейные формы являются как одноразовыми, так и многоразовыми. Они наполняются расплавленным металлом, который после остывания принимает форму, идентичную будущей модели изделия.

Технология литья бронзы состоит из таких этапов:

  • изготовления формы;
  • расплавление металла;
  • заливка;
  • выбивка;
  • очистка и окончательная обработка отливок.

Изготовление восковой модели для литья из бронзы в домашних условиях

Особенности работы с бронзой в домашних условиях

Сегодня множество красивых изделий изготавливается на основе сплава бронзы. Если есть желание и возможность заниматься этим в домашних условиях, необходимо прежде всего учесть особые характеристики этого материала.

Нужно обзавестись следующими вспомогательными устройствами:

  • форма для заготовки;
  • щипцы;
  • горн;
  • тигель;
  • древесный уголь;
  • печь, которая обеспечит нужную температуру плавления.

Для достижения желаемого результата нужно соблюдать строгую последовательность в выполнении процесса литья бронзы.

Сначала необходимо поместить тигель на печь и заложить в него куски металла. Установив регулятор нагрева, достигается температура плавления, бронза меняет форму. Затем с помощью крючка тигель вынимается из печи, и сплав заливают в специально подготовленную форму.

Так как температура плавления бронзы относительно невысокая специальную печь специалисты рекомендуют заменить паяльной лампой или автогеном.

Одной из наиболее трудоемких процессов в этой работе является формовка – изготовление специальной формы для литья. Для этих целей используются специальные формовочные смеси из глины или кварцевого песка. Важность этого этапа определяется тем, что от него будет зависеть идеальная форма будущего отливаемого изделия.

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.

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.

Видео: Литье бронзы в стальную форму

Температура плавления и литье бронзы в домашних условиях

Температура плавления бронзы определенной марки зависит от того, какие химические элементы входят в состав данного сплава. Для того чтобы в домашних условиях выполнять литье бронзовых изделий, необходимо оснастить свою мастерскую соответствующим оборудованием и строго следовать технологическим рекомендациям.

Плавка бронзы в домашних условиях

Читать еще:  Сделать отверстие в фундаменте под канализацию

Виды бронзовых сплавов и различия в температуре их плавления

Основу такого сплава, как бронза, составляет медь, а в качестве легирующих добавок выступают олово, алюминий, кремний, свинец и бериллий. В бронзе любой марки в небольших количествах содержатся и такие элементы, как фосфор, цинк и др. Кроме бронзы, современная промышленность производит и другие сплавы на основе меди – мельхиор, копель, константан и нейзильбер (основным легирующим элементом в них является никель), латунь (сплав меди с цинком).

Количество основных легирующих добавок в бронзе определяет не только ее физические и химические свойства, но и цвет.

Каждая из марок бронзы, температура плавления которых входит в интервал 930–1140°, обозначается своей маркировкой. В зависимости от своего химического состава все бронзовые сплавы делятся на:

Соединять медь и олово, чтобы получить бронзу, человек научился еще с древнейших времен. Олово, которое добавляется в такой сплав, делает его тверже, если сравнивать его с чистой медью, а также снижает температуру его плавления. Одним из ярких примеров такого сплава является колокольная бронза, из которой издавна методом литья изготавливались колокола. Она содержит 80% меди и 20% олова. Самым значимым недостатком бронз данного типа, обусловленным содержанием олова, является повышенная хрупкость изделий из них.

Температура обработки и технические свойства оловянных бронз

Безоловянные бронзы, как следует из их названия, не содержат в своем составе олова. Сплавы данного типа представлены на современном рынке одной из следующих категорий бронз:

  • бериллиевые – самые прочные, по многим параметрам превосходящие высококачественные стали;
  • кремне-цинковые, отличающиеся особенной стойкостью к истиранию (большим достоинством бронз этой категории является и то, что в расплавленном состоянии они обладают повышенной текучестью);
  • сплавы с добавлением свинца, которые отличаются повышенной устойчивостью к коррозии;
  • изготовленные на основе меди и алюминия, отличительными характеристиками которых являются повышенная устойчивость к коррозии и хорошие антифрикционные свойства.

Температура плавления и другие физические свойства литейных безоловянных бронз

Хотя бронзы с добавлением олова отличаются высокой хрупкостью, как уже говорилось выше, они и сегодня являются наиболее распространенными. Для маркировки бронз любых марок вне зависимости от их химического состава используются буквы «Бр», после которых перечисляются обозначения добавок, а также их процентное содержание. В качестве примера можно расшифровать обозначение бронзы марки Бр ОЦСН3-7-5-1. В данной бронзе, которая относится к оловянному типу, содержится 2,5–4% олова, 6–9,5% цинка, 3–6% свинца, 0,5–2% никеля. В химический состав любой бронзы, как было сказано выше, могут входить и другие элементы, которые обозначаются следующими буквами:

  • А – алюминий;
  • Б – бериллий;
  • Ж – железо;
  • К – кремний;
  • Мц – марганец;
  • Ф – фосфор.

Химический состав и назначение распространенных марок бронз (нажмите для увеличения)

Если говорить о наиболее распространенных марках бронзы, то к ним следует отнести:

  • сплавы литейного типа БрО5, БрО19, БрОЦ8-4, БрОЦ10-2, БрОФ10-1;
  • ковкий бронзовый сплав БрОС5-25.

Для такой технологической операции, как литье, особенно выполняемое в домашних условиях, большое значение имеет температура, при которой можно расплавить металл. Бронзы, содержащие олово, плавятся при меньшей температуре – 900–950°, а те из них, в составе которых данного металла нет, – при температуре 950–1080°.

Бронзовые литейные сплавы при нагреве до температуры плавления имеют большую вязкость, если сравнивать их с латунью. Именно поэтому, чтобы выполнить качественное литье из таких сплавов, их необходимо перегревать. Значимым преимуществом использования литейных бронз является то, что усадка изделий из них очень незначительна. Это позволяет изготавливать из таких сплавов фасонные отливки.

Заливка формы литейной бронзой

Возможно ли литье бронзы в домашних условиях

Для того чтобы выполнять литье изделий из бронзы в домашних условиях, требуется создать для этого все необходимые условия. Наиболее важными из таких условий является хорошая вентиляция в рабочем помещении, а также использование средств, обеспечивающих пожарную безопасность. Если вы собираетесь изготавливать из бронзы изделия небольшого размера, для этого будет достаточно площади небольшого помещения, если же в ваших планах изготовление габаритных отливок, то вам потребуется просторное помещение (например, гараж). Обязательное требование к таким помещениям – пол из негорючего материала.

Чтобы расплавить такой материал, как бронза, вам потребуется муфельная печь. Желательно, чтобы это устройство было оснащено регулятором температуры нагрева. Если же такой печи нет в вашем распоряжении, то для плавления бронзы в домашних условиях подойдет обычный горн.

Самодельный горн с вентилятором от старой вытяжки

Кроме печи, которая позволит расплавить металл, для литья изделий из бронзы потребуются:

  • тигель – стальной или чугунный сосуд с носиком (для плавления и разливки металла по формам);
  • щипцы, при помощи которых тигель извлекается из печи;
  • крюк;
  • литейная форма, в которую заливается расплавленный металл;
  • древесный уголь, используемый в качестве топлива (если для плавления металла применяется горн).

Тигель для плавки несложно сделать из обрезка толстостенной стальной трубы

Процедура литья изделий из бронзы проходит следующим образом.

  • Металл, который необходимо расплавить, измельчают и помещают в тигель.
  • Тигель устанавливают в печь и разогревают ее до необходимой температуры.
  • После того как металл полностью расплавился в тигле, его оставляют в печи еще 4–5 минут для прогрева. Такой прогрев необходим для того, чтобы металл приобрел максимальную текучесть и хорошо заполнял все углубления в литейной форме.
  • Тигель с расплавленным металлом, используя крюк и щипцы, извлекают из печи.
  • Жидкий металл через специальное литниковое отверстие заливают в форму. При этом важно следить за тем, чтобы струя заливаемого сплава была тонкой и не прерывалась.

Заливка бронзового расплава должна проводится быстро и аккуратно

Форму для литья необходимо предварительно подготовить, что заключается в ее прокаливании в печи. Для осуществления такой процедуры печь прогревают до температуры 550–600°, и только после этого в нее помещают литейную форму. Затем температуру в печи увеличивают до 900° и выдерживают форму под ее воздействием на протяжении 2–4 часов.

Чем большими габаритами обладает литейная форма, тем дольше ее необходимо выдерживать в раскаленной печи. После того как литейная форма полностью прокалена, ее надо извлечь из печи и охладить до температуры 500°, только после этого можно использовать ее для литья.

Более подробно познакомиться с правилами литья бронзы и применяемым для этих целей оборудованием позволяет видео данного процесса.

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.

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:

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

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.

Познакомиться с технологией, позволяющей выполнять качественное литье даже очень сложных по своей конфигурации изделий, также можно по многочисленных видео в сети.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector