Формовка
Формовочная земля должна хорошо принимать форму — запечатлевать все детали модели, сохранять приданную форму и быть при этом достаточно пористой, чтобы образующиеся газы легко проходили через нее.
Для нашей мастерской пригоден будет мелкий просеянный песок (90%) с небольшой (10%) примесью глины. Глину надо хорошо разболтать с водой и полить этим раствором сухой песок. Получается достаточно хорошая формовочная земля. Эти смеси — тощая формовочная земля — употребляют для изготовления сырых, непросушенных форм. Однако юным мастерам надо самим производить опыты с различными местными сортами песка и глины, выбирать наиболее подходящие. Иногда очень хорошую формовочную землю представляет собой мелкий песчанистый ил по берегам ручьев и рек.
Формовочная земля должна быть слегка влажной на ощупь, не слишком сухой и не мокрой. Качество формовочной земли узнают простой пробой. Комок земли, полученный сжатием кулака, сдавливают двумя пальцами или кидают с небольшой высоты. Если шарик развалится только на две-три части, — земля хорошая. Если же проба рассыплется на мелкие куски, — связность земли мала. Связующими веществами являются глина, патока, сахарный сироп, клейстер.
При изготовлении форм с тонкими деталями надо брать более жирную формовочную землю. Но при этом надо помнить, что земля всегда должна оставаться пористой. Для пористости в жирную землю можно добавить толченый древесный уголь или древесные опилки, истертый мох и другое.
Для изготовления шишек надо брать более жирную землю. Иногда для прочности в шишку приходится вставлять металлический стержень, в нее вкладывают восковой фитиль или соломинку, с целью образовать вентиляционный канал, что увеличивает ее пористость. Шишки надо тщательно сушить до полного высыхания. При сушке соломинки выгорают, а воск расплавляется.
Формовочная земля должна быть очень тщательно отсеяна и перемешана так, чтобы она стала совершенно однородной. Ею набивают опоки с моделью, затем их разнимают, вынимают модель, подчищают форму и прорезывают канал от литника к заполняемой металлом полости.
Модель и форму надо при формовке припыливать, чтобы получить чистые отпечатки. Для припыливания лучше всего брать ликоподий, детскую присыпку. Для более грубых отливок употребляют в качестве припыла графит, древесный уголь в порошке, пемзу. Припыл насыпают в холщевый мешочек.
Готовую припыленную форму из тощей земли можно прямо заливать металлом. Это будет сырая форма. Однако при более жирной земле, металле с высокой температурой плавления и форме с тонкими деталями опоку с формой лучше сушить и даже нагревать перед отливкой при помощи паяльной лампы, горячих углей или ставя в печь. Форму можно подсушить или высушить совершенно.
Кроме таких временных форм (так как они служат для изготовления отливки лишь один раз), можно изготовлять формы постоянные. На заводах их делают из металла; мы же будем изготовлять их из глины, гипса. При изготовлении таких постоянных форм надо предусмотреть выход из нее воздуха и газов при заливке, а также возможность вынимания отливки без какого бы то ни было повреждения формы.
Постоянные формы делают только тогда, когда надо сделать много одинаковых деталей. Например, юному мастеру может понадобиться десятка два колес. Для таких отливок лучше всего сделать постоянные формы.
Опишем несколько способов формовки на очень простых типичных моделях. Для начала возьмем в качестве модели небольшой конус. Его форма позволяет отформовать модель в одной опоке. Вот как это делается.
Модель на подмодельной доске
На подмодельную доску укладывают нижнюю опоку, перевернув ее вниз той стороной, которой она соединяется с верхней половиной. Внутрь опоки на доску ставят модель плоскостью вниз и слегка ее припыливают. На рисунке выше показано положение модели. При укладке модели сбоку можно положить деревянный полуцилиндрик, или баклушу, для отформования литникового канала. Модель засыпают слоем самой мелкой свежей сеяной земли толщиной сантиметра в два и плотно уминают его пальцами, стараясь не сдвинуть модели. Постепенно наполняют опоку землей, утрамбовывая колотушкой.
Набивка нижней половины опоки
Набив опоку, избыток земли срезают линейкой и в том месте, где находится модель, делают шпилькой несколько проколов, почти доводя их до модели, чтобы сделать отдушины для выхода газов сквозь землю.
Прокалывание отдушин
Закрывают опоку второй подмодельной доской, осторожно переворачивают опоку и снимают первую доску, оказавшуюся наверху. Под доской будет плотно набитая землей опока с плоской стороной модели и баклуши канала. Припыливают ее, наставляют верхнюю половину опоки и набивают ее плотно землей, предварительно установив на свободный конец баклуши канала коническую баклушу литникового стояка.
Перевернутая и припыленная нижняя половина опоки с моделью
Набивка верхней половины опоки с литниковой баклушей
Набив и эту опоку, срезают избыток земли и карасиком или ложечкой делают литниковую воронку около литникового стояка сбоку.
Вырезывание карасиком воронки
Шпилькой делают отдушины в верхней опоке, вынимают литниковую баклушу и осторожно снимают верхнюю опоку.
Разнятая после набивки опока
Сняв, ее ставят набок. В этой верхней опоке получится только отверстие для литникового стояка; вся же форма будет в нижней опоке, откуда теперь можно вынуть баклушу литникового канала и саму модель.
Если при формовке не вкладывалась баклуша для литникового канала, то, не вынимая модели, надо прорезать карасиком от литника к модели литниковый канал. По модели надо слегка постучать, раскачать ее, чтобы она отделилась от земли, а затем, воткнув в нее шило, осторожно вытащить.
Вынимание модели
Маленькие модели можно вытаскивать при помощи куска мягкой смолы. Так как при вколачивании заостренного шила деревянная модель несколько разрушается, то можно в ней предварительно сделать отверстия для винтов, которые ввинчиваются при вынимании модели. При вынимании может случиться, что в форму попадут песчинки или даже обломятся края формы. Песок удаляют при помощи карасиков, ложечек и скребочков и выдувают ртом или резиновой грушей. Обвалившиеся края подравнивают. Чтобы они были крепче, перед удалением модели их можно осторожно смочить водой при помощи мягкой кисточки. На воронке верхней половины можно положить перекладину из глины, чтобы в форму не попали вместе с металлом шлаки и зола.
Воронка с ловушкой
После этого припыливают поверхности обеих опок и осторожно их складывают, следя за знаками на боках опок. После припыливания можно опять вдавить осторожно модель в форму, чтобы стенки формы были глаже. При отливке из легкоплавких металлов можно сразу же и заливать форму.
Заливка формы
Заливку надо производить возможно быстрее, чтобы вся литниковая воронка была постоянно заполнена металлом. Перерыв струи металла в процессе заливки может повлечь за собою попадание внутрь формы — в тело будущей отливки — всяких загрязнений, обычно всплывающих на поверхность металла в литниковой воронке.
Разнятая опока с отливкой в верхней половине
Дав металлу застыть, разнимают опоку. Часть земли около формы пристанет к металлу, образуя корку около металла. При недостаточном припыливании и высокой температуре металла земля пристает довольно крепко. Ее удаляют стальными щетками. На следующем рисунке изображена готовая отливка вместе с литниковым каналом, литником и литниковой воронкой.
Очищенная отливка
Это самый простой пример формовки и отливки. Если верхняя часть модели не плоская, а имеет другой вид и сама модель неразъемная, дело будет сложнее. Положим, что надо отлить колесо с ребордой для железнодорожных моделей или шкив. Примерные сечения этих моделей показаны на этом рисунке:
Сечения колеса с ребордой и шкива
У них сделана литейная конусность, чтобы модели легко можно было вытащить из формы. Несмотря на сложность формовки, она уже не представляет особых затруднений после первой работы. Укладывают модель верхней (более широкой) стороной вниз на подмодельную доску, накрывают перевернутой нижней опокой и набивают ее уже известным образом. Перевернув опоку, карасиком удаляют слой земли над моделью так, чтобы вокруг ее поверхности образовалась ямка с пологими краями.
Подрезанная форма
Края эти как следует уминают и заглаживают, припыливают поверхность, ставят верхнюю опоку и заканчивают набивку. Вот что получится в верхней опоке.
Разнятые опоки
Вынимают модель, чистят форму, складывают ее и заливают. Надо больше осторожности при разъеме таких опок, особенно если форма в верхней опоке выпуклая.
Такой способ формовки вполне допустим, когда верхний край АВ ступицы колеса или шкива не выходит за пределы линии АВ, проведенной через край обода. Если же ступица выходит за пределы плоскости обода, как это показано на рисунке с сечением, то необходимо подкладывать под обод кусочки дерева такой толщины, чтобы в процессе формовки сохранить горизонтальное положение модели. Можно формовать также и при помощи фальшивой опоки, помещая в фальшивую опоку всю выступающую за плоскость обода часть ступицы.
Формовку неразъемной модели можно делать иногда не с подрезкой, а при помощи фальшивой опоки.
Этот способ состоит в том, что сначала набивают верхнюю опоку и затем вдавливают в поверхность земли модель верхней половиной на такую глубину, чтобы модель можно было впоследствии вытащить без повреждения формы. Припыливают поверхность, ставят нижнюю опоку и набивают ее. Перевертывают обе опоки и верхнюю снимают, выколачивают из нее землю, подчищают модель и поверхность в нижней опоке. Наставляют снова верхнюю пустую опоку и набивают ее вторично обычным порядком, с литниковой баклушей и отдушинами. Для большого числа неразъемных моделей эти два способа очень хороши. Набитая первоначально фальшивая опока не годится в качестве части формы, ее обычно разрушают.
Очень часто модели делают разъемными, разрезая их по таким плоскостям, чтобы части модели легко вынимались из формы. Для того, чтобы части модели точно складывались, они имеют стержни, или дюбели, в одной половине и соответствующие им дыры в другой. Заформовывают обычным образом сначала одну половину модели, затем переворачивают набитую опоку. На плоскость разъема заформованной половинки модели ставят вторую половинку, припыливают землю и модель и набивают верхнюю опоку. Формовка по разрезанным моделям, конечно, проще, нежели по неразрезанным. На рисунке ниже изображена разрезная модель шкива. Литейную конусность здесь уже делают в обеих половинах в противоположные стороны.
Разрезная модель шкива
Несколько сложнее формовка для отливок с пустотами. Как пример возьмем формовку трубки с фланцем; это отливка вкладыша для шпинделя токарного станка. Она имеет полость, образуемую в отливке с помощью шишки — цилиндрика, отформованного отдельно в шишельном (правильнее — шишечном) ящике из более жирной, достаточно пористой формовочной земли. В шишке шпилькой можно сделать сквозной канал или вставить внутрь при ее изготовлении несколько соломинок (фитиль) для выхода газов. Кроме того, шишку надо тщательно высушить. Модель трубки имеет по концам соответствующие шишке выступы — шишельные знаки. В форме отпечатаются углубления от шишельных знаков, в которые после удаления модели плотно ляжет шишка. Металл зальется вокруг шишки, и, таким образом, отливка получится с отверстием.
Форма с уложенной шишкой.
Материал для этого должен быть не только пластичным, пористым, но и легко удаляться из отливки. Поэтому иногда для шишек берут тощую формовочную землю и связывают ее веществом, сгорающим при заливке или теряющим свои связывающие качества. К таким веществам принадлежат масла, патока, воск, канифоль, клейстер и другие.
Как уже говорилось, все формы из формовочной земли являются формами временными.
Более прочные формы, выдерживающие несколько отливок, делают из более жирной земли или глины. Их надо хорошо сушить. Кроме того, всякие каналы, литники, выпоры и другое надо устраивать на плоскости разъема, иначе отливку нельзя будет вытащить из формы без разрушения ее. Формы постоянные делаются из металла.
* Выпором называется специальный канал, иногда оставляемый в форме для облегчения вывода из последней газов и воздуха; очевидно, выпор необходимо устраивать в самой верхней части будущей отливки и на стороне, противоположной литниковому каналу.
Автор: П.В. Леонтьев