今日元 / 基本知识 / 首饰铸造设备的发展

1、注蜡设备的进展

蜡模制作是一个较早的工序,它的质量对首饰品有重要影响,早期普遍使用的是简易气压式注蜡机,蜡模的质量相对难保证,特别精细的蜡模难成型。上世纪80 年代后出现了真空注蜡机,注蜡前对橡胶模抽真空,提高了蜡液充型能力。90 年代以后开发了自动化程度很高的真空注蜡机,例如日本Yasui 公司生产的数码式真空注蜡系统。它采用二次注蜡系统使蜡模的收缩降低到最低程度,一次射出加压,二次射出加压,二次射出加压开始时间,夹模压力,保持时间,压迫压力等注蜡参数可以任意组合设定储存,达到最适合的注蜡设定参数组合。橡胶模放入夹模机械手内,输入程序号,按下开始钮即可;然后夹模、前进、自动对准注蜡口、抽真空、一次注蜡、二次注蜡、蜡模凝固保持、夹模开放等动作全自动完成。温度控制准确,注蜡效果完美。另外,以往注蜡用的模具都是橡胶模,一般蜡模都必须有一定的厚度,近几年开始在部分结构上采用金属模,用它制作出来的蜡模非常薄,近乎透明,而且蜡模的重量、尺寸的稳定性很好,对结构简单的批量件很有意义。

2、开粉设备的进展

普遍使用的简易搅粉机在搅粉过程中容易使浆料卷入气体,对石膏铸型性能产生影响。上世纪90 年代后出现了真空自动搅粉机,其中由意大利生产的一种搅粉机性能较好,它集搅拌器和真空密封装置于一身,可以实现从搅拌铸粉开始直到灌浆成型的整个过程都处于真空状态下进行,有效减少了气泡的出现,使产品的粗糙度更好。真空搅粉机一般配备了定量加水、设定搅拌时间、设定搅拌速度等功能,提高了开粉的自动化程度。与简易搅粉机相比,省去了搅粉、抽真空、灌浆、抽真空等复杂化操作,使操作简单省时。

3、焙烧炉的进展

首饰行业用的石膏焙烧炉大都采用电阻炉,一般采用三面加热,炉内温度分布不够均匀,焙烧时也不易调整炉内气氛。围绕使炉内温度分布均匀、消除蜡的残留物、自动化控制等目标,近年来不断出现了一些先进的焙烧炉,例如意大利的Schultheiss 公司研制了一种新炉型,它在加热元件和石膏型间加设耐热钢罩,炉顶装风扇,强制空气流过加热元件,并从炉底返回炉膛内,从而强制了炉内空气流动,此外该炉子也改进了炉壳的绝热性能。再如德国研制了一种更先进的炉子,它采用炉床回转方式,使石膏型能均匀受热,石膏内壁光洁精细,特别适合先进的蜡镶铸造工艺,目前许多国家都在生产这种炉子。

4、铸造机的进展

由于首饰件都是比较精细的产品,浇注过程中很快发生凝固而丧失流动性,因此常规的重力浇注难于保证成型,必须引入一定的外力,促使金属液迅速充填型腔,获得形状完整、轮廓清晰的铸件。因此,铸造机是失蜡铸造首饰中非常重要的设备,是保证产品质量的一个重要基础。根据所采用的外力形式,常用的首饰铸造机主要有离心铸造机和静压铸造机两类。

(1)离心铸造机

它利用高速旋转产生的离心力将金属液引入型腔,充填速度较快,对于细小复杂工件的成型比较有利,适合金、银等合金的铸造;对铂金来说,由于处于液态的时间非常短,用离心铸造也是比较适合的。目前一些小型加工厂还在使用一种简单的机械传动式离心机,它没有附带感应加热装置,利用氧气-乙炔来熔化金属,冶金质量没有保证。现代离心铸造机取得了很大进展,集感应加热和离心浇注于一体,并适合铸造金、银、铜等合金。与静力铸造相比,离心铸造具有浇注时金属液紊流严重、容易出现气孔、金属液对型壁冲刷厉害、可铸造的最大金属量相对较少等缺点。针对这些问题,现代离心铸造机在驱动技术和编程方面取得了很大的进步,其发展目标是改进编程能力和过程自动化。比如,铸型中心轴和转臂的角度设计成可变的,它作为转速的一个函数,能够从90o变化到0o,这样就综合考虑了离心力和切向惯性力在驱使金属液流出坩埚和流入铸型的作用,这种装置有助于改善金属流的均衡,防止金属液优先沿着逆旋转方向的浇道壁流入。在铸型底部加设抽气装置,方便型腔内的气体顺利排出,改善充型能力。并配备测温装置,减少人为判断误差。

(2)静力铸造机

它利用真空吸铸、真空加压等方式,促使金属液充填型腔,与离心铸造相比,静力铸造机的充型过程相对平缓,金属液对型壁的冲刷作用较小,由于抽真空的作用,型腔内气体反压力较小。一次铸造的最大金属量也较多,因此静力铸造机得到了越来越广泛的应用。静力铸造机的种类有很多种,其中最简单的静力铸造机当属吸索机,这种机器的主要构件是真空系统,不带加热熔炼装置,因此需要与火枪或熔金炉配合使用。由于是在大气下浇注,金属液存在二次氧化吸气的问题,整个浇注过程是由操作者控制的,包括浇注温度,浇注速度,压头高度、液面熔渣的处理等,因此人为影响质量的因素较多。现代静力铸造机则集感应加热、真空系统、控制系统等于一体,在结构上一般采用直立式,上部为感应熔炼室,下部为真空铸造室。采用底注式浇注方式,坩埚底部有孔,熔炼时用耐火柱塞杆塞住,浇注时提起塞杆,金属液就浇入型腔。一般在柱塞杆内安设了测温热电偶,它可以比较准确地反映金属液的温度,也有将热电偶安放在坩埚壁测量温度的,但测量的温度不能直接反映金属液的温度,只能作为参考。

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