Потерянная восковая литья: технологии и история

Что такое литье по выплавляемой модели (Lost Wax Casting)?

Литье по выплавляемой модели (lost wax process) — метод литья, где расплавленный металл лиют в форму/кокиллю, сделанную по восковой модели. Название: после формирования формы воск выплавляют и удаляют. История — тысячелетия назад в Древнем Египте, Леванте, Китае.

Несмотря на тысячелетия без существенных изменений, в современном производстве считается прецизионным литьем (precision casting) или литье в растворимых моделях (investment casting) благодаря преимуществам процесса.

Как работает литье по выплавляемой модели?

Производство детализированных сложных металлических компонентов для промышленности. Несколько этапов, некоторые варьируются, другие общие для литья.

● Создание модели

Первый шаг — изготовление модели. Форма/кокилля формируется из воска. Оригинальная модель служит для изготовления металлической кокилли. Помимо воска — глина.

● Формование

Восковая/глиняная модель покрывают латексом, резиной, силиконом, стекловолокном. Когда форма готова, вливают расплавленный воск до равномерного слоя на внутренней поверхности. Излишки выливают, ждут остывания и застывания воскового слоя.

● Удаление воска из формы

Полостая восковая копия извлекается из формы. Это этап «lost wax» — потерянный воск. Форму нагревают до выплавления и удаления воска. Теперь форма готова к повторному использованию для воспроизводства деталей. Обычно форма многоразовая до износа.

● Доводка финиша

После формирования формы и потери воска могут потребоваться финишные операции. Например, разделительные линии или заусенцы (flashing) там, где части формы сходятся. Форма делает оболочки (shells) для литья металла. Расплав вливают в оболочку. Оболочка нагревается при заливке.

● Извлечение из оболочки

После остывания и застывания металла в оболочке — извлекают разломом оболочки. Изделия могут требовать финишную обработку для удаления следов литья, чтобы выглядели точно как оригинальная глиняная модель.

Какие материалы нужны для литья по выплавляемой модели?

Основные виды воска: натуральный, синтетический, специальный. У каждого цели, плюсы, минусы.

● Натуральный воск

Обычно пчелиный воск. Свойства: ароматный, мягкий, гибкий, липкий. Температура плавления и твердость варьируются (природный). Диапазон: 61–65°C (142–150°F). Зависят от пыльцы и цветов.

Предпочитают в некоторых процессах: снижает усадку и недолив. Как покрытие для железа, стали, бронзы — маскирует несовершенства. Защищает от ржавчины, дает блеск. Смешивают с маслами/минералами для спец. эффектов.

● Синтетический воск

Микрокристаллический или парафиновый. Микрокристаллический: пластичный, слегка липкий, мягкий, мелкокристаллическая структура (мельче пчелиного и парафина). Нефтепродукт, плавление ~71°C (160°F). В основном для ювелирных скульптур.

Парафин: белый, скользкий, твердый, крупнокристаллическая структура. Тоже нефтепродукт. Можно использовать чистым (ограниченно) или добавлять к другим воскам для твердости. Плавление ~57–60°C (135–140°F).

● Специальный воск

Воски со специализированными свойствами для конкретных процессов. Резной воск (carving wax) — очень твердый, плавление >104°C (220°F). Моделирующий воск (modeling wax) — размягчается при температуре тела, для лепки скульптур. Заплаточный воск (patch wax) — редко, только для заполнения мелких дефектов модели. Существуют и другие подтипы, не рассмотренные здесь.