Серый чугун имеет линейную усадку 0,7–1,3%, алюминиевые сплавы 0,9–1,4%, медные сплавы 1,25–2,4%.
При выполнении чертежа модели модельщик каждый размер, показанный на чертеже изделия, увеличивает на чертеже модели на величину припуска на усадку, при этом он не делает никаких вычислений, а пользуется специальным усадочным метром. Например, усадочный метр для изготовления моделей чугунных отливок больше нормального метра на 1%, латунных и бронзовых отливок – на 1,5%. Далее модельщик, учитывая способ формовки, намечает плоскость разъема модели, отъемные части, а также расположение и величину знаков. Затем он делает на стенках модели формовочные уклоны, устанавливает припуск на механическую обработку. Когда чертеж на щитке готов, модельщик подбирает соответствующие породы дерева и размеры досок, склеивает из них, как указывалось ранее, заготовку и, руководствуясь размерами чертежа модели, обрабатывает заготовку вручную или на станке.
Затем тщательно проверяет размеры изготовленной модели, легкость разъема частей, наличие формовочных уклонов, галтелей, соответствие размеров знаков размерам знаков стержневых ящиков, если модель приготовлялась для отливки пустотелого изделия. Поверхность готовой модели окрашивают. Слой краски предохраняет поверхность модели от разбухания и делает ее более гладкой. Кроме того, по цвету окраски модели формовщик может определить, где находятся на модели знаки, какая поверхность отливки должна быть особенно чистой, из какого сплава должна отливаться отливка. С этой целью условно принято поверхность деревянных моделей красить: для получения чугунных отливок – в красный цвет, для стальных – в серый, для отливок из цветных металлов – в желтый, знаки на всех моделях – в черный цвет. Готовые модели и стержневые ящики к ним маркируют и в комплекте с их частями и моделями литниковой системы сдают на склад для хранения.
Изготовление металлических моделей. Процесс состоит из двух этапов. Первый включает работы по изготовлению деревянной модели – заготовки будущей модели. Второй этап – это изготовление из отлитой по деревянной модели заготовки самой металлической модели путем обработки заготовки на станках или вручную. Деревянную модель заготовки модельщик делает с припусками на механическую обработку модели и изделия и усадку металла модели и изделия. После изготовления деревянной модели по ней из нужного для будущей металлической модели металла отливают заготовку. Рассмотрим процесс изготовления металлической модели отливки детской игрушки «Котелок».
Металлическую заготовку модели токарь модель шик укрепляет в патроне токарного станка. Для удобства установки на станок заготовку отливают с кольцевым приливом. Затем модельщик вытачивает внутреннюю часть модели, пользуясь при этом для проверки профиля специальным шаблоном, имеющим внутренние размеры модели.
Обработав внутреннюю поверхность модели, токарь переворачивает ее и снова укрепляет на станке; при этом обработанная сторона заготовки прижимается к деревянному щитку, укрепленному в патроне станка, пиноль задней бабки станка. Установив заготовку таким образом, модельщик обтачивает ее наружную поверхность, постепенно срезая кольцевой прилив. Чтобы выдержать заданную толщину стенки, токарь в процессе работы периодически контролирует толщину стенки изготовляемой модели, пользуясь при этом специальным кронциркулем со шкалой. Таким образом, модельщик обрабатывает заготовку до получения правильного профиля и необходимой толщины стенки модели.
От токаря модель поступает в слесарное отделение, где слесарь-модельщик окончательно ее отделывает. В процессе слесарной обработки на поверхности модели заделывают отверстие, сделанное в процессе токарной обработки для центра пиноли задней бабки. После этого изготовляют по чертежу отъемные части модели – ушки, как показано на рис. 19, а, б. Готовую модель хорошо зачищают и маркируют. Металлические модели сложных художественных отливок изготовляют в той же последовательности, но механически обрабатывают в основном вручную. Для этого по оригиналу изделия из соответствующего материала отливают заготовку модели или ее части. Затем полученную заготовку тщательно обрабатывают по оригиналу изделия. В процессе обработки у моделей делают необходимые разъемы, изготовляют и крепят отъемные части. Чеканкой восстанавливают четкость рисунка на поверхности модели. Затем модель тщательно сверяют с оригиналом и направляют в производство.
Изготовление гипсовых моделей. В зависимости от сложности формы отливаемого изделия Существует несколько способов изготовления гипсовой модели. Ее можно изготовить способом отливки в черновой гипсовой форме, в кусковой гипсовой форме с клеевой оболочкой и с помощью шаблонов вращения или протягивания. В черновых формах отливают гипсовые модели типа барельефов. Для этого оригинал изделия, выполненный на щитке из пластилина, воска или глины, смазывают тонким слоем жира и наносят на него глину, образуя барьерчик или рамку в виде опоки. На поверхность оригинала наносят слой подкрашенного раствора гипса, затем рамку До краев заполняют раствором обыкновенного гипса. После затвердевания гипса рамку переворачивают, оригинал удаляют и получают таким образом гипсовую форму.
Полость полученной формы промывают от остатков удаленного оригинала и заливают раствором модельного гипса. После затвердевания гипса форму ломают, извлекая из нее гипсовую отливку модели. Для получения хорошей поверхности модели гипсовую отливку хорошо зачищают и лакируют.
Достоинством описанного способа получения гипсовой модели является простота, недостатком – разрушение оригинала при изготовлении модели. Поэтому применение черновых форм удобно лишь для отливки несложных, недорогих моделей. Для сохранения оригинала и повторного использования гипсовой формы гипсовые модели объемных и более сложных по форме изделий отливают в кусковых формах. Для изготовления кусковой гипсовой формы оригиналы смазывают тонким слоем состава, приготовленного на основе керосина и стеарина, и укладывают по линии разъема формы в глиняную постель. На поверхности оригинала выполняют отдельные куски из полупустого гипса, подрезая их знаковые части так, чтобы каждый из кусков мог хорошо сниматься с оригинала, не повреждая отпечатка.
На поверхности стыковки кусков с формой для удобства сборки делают знаки в виде выступов и углублений. Во избежание коробления и расширения кусков раствор гипса готовят на известковой воде. Для удобства снятия кусков с поверхности оригинала в куски при формовке вставляют проволочные петли. После заполнения всей необходимой поверхности оригинала гипсовыми кусками наружную поверхность кусков смазывают разделительным составом н покрывают общим слоем гипса толщиной не менее 4 см, образующим кожух – опоку формы. Затем в таком же порядке заделывают обратную сторону оригинала. В плоскостях соединения кожухов устраивают знаки – замки. После сушки в течение 24 ч форму разбирают, сначала снимают кожух, затем куски, укладывая их на соответствующие места по знакам в снятых кожухах. Внутреннюю поверхность кусков смазывают, кожухи соединяют и скрепляют. Затем в полость полученной гипсовой формы заливают раствор модельного гипса.
После затвердевания гипса кусковую форму в отличие от черновой при извлечении из нее отливки не ломают, а разбирают и сохраняют для следующих отливок. Гипсовую модель обрабатывают. На ее поверхности зачищают швы, получившиеся по границам гипсовых кусков формы. Для получения гладкой поверхности модели и устранения возможности впитывания ею влаги модель лакируют.
Аналогично в кусковых формах отливают гипсовые модели статуй. Для удобства отливки оригинал скульптуры делят на части, каждую из которых отливают в отдельных формах. Крупные модели для уменьшения массы отливают пустотелыми.
Гипсовые модели архитектурных отливок часто изготовляют с помощью шаблонов вращения или протягивания. На рис. 24, а показан пример изготовления гипсовой модели крышки мостовой тумбы. Приспособлением для вращения шаблона является металлический стол /, в Центре которого расположена муфта с коническим отверстием для шпинделя 2. На шпиндель надеваются опорное кольцо 3 и рукав 4, к которому крепится шаблон 5 модели. На поверхности стола по окружности расположены остроконечные шпильки 6, чтобы обрабатываемая на столе модель при вращении шаблона не сдвигалась с места.
Процесс изготовления модели состоит в следующем. Поверхность стола смазывают маслом, чтобы в дальнейшем модель легко снималась с него. Вокруг шпинделя, установленного в муфте, плотно набивают глиняный болван, поверхность которого обливают раствором гипса. На шпиндель надевают опорное кольцо и рукав с шаблоном В, сделанным по размерам внутреннего профиля модели. Выверив положение шаблона по высоте, затачивают болван и сушат его. Просушенный болван хорошо зачищают шлифовальной шкуркой, смазывают маслом и обкладывают тестообразным раствором гипса. На шпиндель надевают рукав с шаблоном Н, сделанным по размерам наружного профиля модели, после чего затачивают тело модели. Поверхность модели обливают жидким раствором гипса и окончательно обрабатывают шаблоном. После затвердевания слоя гипса шпиндель с шаблоном удаляют, легко постукивая по столу, снимают гипсовую модель с болвана.
С помощью протяжных шаблонов можно изготовлять модели для отливок, форма которых не представляет собой тела вращения, используя при этом приспособление для протягивания шаблона.