一種架上雕塑的水玻璃型殼鑄造工藝

胡春良（山西宇達(dá)青銅文化產(chǎn)業(yè)園，山西運(yùn)城044402）

·藝術(shù)鑄造·

一種架上雕塑的水玻璃型殼鑄造工藝

胡春良（山西宇達(dá)青銅文化產(chǎn)業(yè)園，山西運(yùn)城044402）

所謂“架上雕塑”、是指雕塑家個(gè)人探索性較強(qiáng)、創(chuàng)作風(fēng)格較明顯、受公共環(huán)境因素制約較少的一類(lèi)體量較小的雕塑，因多在軸架上完成而得名。這里泛指一些體量較小的藝術(shù)鑄件。水玻璃型殼是藝術(shù)鑄造主要的制殼工藝之一，快捷方便，鑄件表面質(zhì)量好，易于清砂。本文介紹了一種架上雕塑的水玻璃型殼鑄造工藝。

架上雕塑；水玻璃型殼；鑄造工藝；藝術(shù)鑄造

圖1 《人體》

圖2 《黃河母親》

所謂“架上雕塑”、是指雕塑家個(gè)人探索性較強(qiáng)、創(chuàng)作風(fēng)格較明顯、受公共環(huán)境因素制約較少的一類(lèi)體量較小的雕塑（如圖1，圖2），因多在軸架上完成而得名。這里泛指一些體量較小的藝術(shù)鑄件。水玻璃型殼是藝術(shù)鑄造主要的制殼工藝之一，快捷方便，鑄件表面質(zhì)量好，易于清砂。下面簡(jiǎn)單介紹莫來(lái)石水玻璃型殼鑄造銅合金架上雕塑的工藝。

1 水玻璃型殼材料的選擇

水玻璃制殼工藝，耐火材料一般選用石英砂粉，鋁礬土砂粉和莫來(lái)石砂粉。在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中我們采用的是莫來(lái)石砂粉。采用氯化銨或結(jié)晶氯化鋁硬化。

2 具體制殼工藝過(guò)程

2.1 面層

面層涂料配制，把比重調(diào)到1.28 g/cm3的水玻璃倒入涂料缸內(nèi)，添加320目莫來(lái)石粉進(jìn)行調(diào)配，流速夏季調(diào)到35 s左右，冬季調(diào)到55 s～60 s.涂料在配制稀釋攪拌中產(chǎn)生大量氣泡，又不能自行消失，就需要加入消泡劑，如正辛醇，加入量一般為涂料質(zhì)量的0.02%.為改善蠟殼的涂掛性，需要在涂料中加入潤(rùn)濕劑JFC，加入量為涂料質(zhì)量的0.05%.面層采用35目莫來(lái)石砂子。

2.2 過(guò)渡層

把調(diào)配到比重為1.30 g/cm3的水玻璃倒進(jìn)涂料缸內(nèi)，加入270目莫來(lái)石粉進(jìn)行攪拌，流速調(diào)到夏季18 s～20 s，冬季調(diào)到25 s～35 s，過(guò)渡采用30目～60目砂。

2.3 背層

背層涂料配制，抽取水玻璃原液將其比重調(diào)到1.32 g/cm3～1.34 g/cm3將其倒入涂料缸內(nèi)，添加200目莫來(lái)石粉進(jìn)行調(diào)配，流速夏季為50 s冬季為65 s，背層采用10目～20目砂。涂掛第三層后用18#鐵絲進(jìn)行加固。一般涂掛5層～6層。

3 脫蠟

脫蠟也是制殼的重要工藝環(huán)節(jié)，脫蠟質(zhì)量的好壞也影響著鑄件質(zhì)量。采用高壓蒸汽脫蠟，快進(jìn)汽，慢排汽，減少型殼裂紋?，F(xiàn)介紹蒸汽脫蠟工藝。

脫蠟操作規(guī)程：

1）檢查自動(dòng)熱脫蠟釜的電源及汽路是否安全。

2）開(kāi)啟蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生蒸汽壓力達(dá)到0.4 MPa.并對(duì)電熱脫蠟釜進(jìn)行預(yù)熱，適時(shí)打開(kāi)排蠟閥和排水閥，使閥門(mén)中涼蠟排出閥門(mén)暢通。

3）將清理好的型殼整齊排放于脫蠟框內(nèi)，檢查是否穩(wěn)固，不能出現(xiàn)浮動(dòng)以防止推動(dòng)過(guò)程中損壞型殼。

4）打開(kāi)脫蠟斧門(mén)將脫蠟框平穩(wěn)推入脫蠟釜中關(guān)閉釜門(mén)，打開(kāi)進(jìn)氣閥門(mén)將蒸汽通入脫蠟釜內(nèi)，使倉(cāng)內(nèi)壓力快速達(dá)到0.4 MPa.

5）觀察倉(cāng)內(nèi)壓力，維持6 min～8 min后選關(guān)閉進(jìn)氣閥門(mén)，打開(kāi)排氣閥門(mén)排出罐內(nèi)氣體，壓力達(dá)到0.2MPa左右時(shí)，打開(kāi)排水閥，再將壓力降至0.15MPa，關(guān)閉排氣閥，再打開(kāi)排蠟閥，待液態(tài)蠟排完后，關(guān)閉排蠟閥。接著打開(kāi)安全聯(lián)鎖裝置排氣過(guò)1 min后，再緩慢開(kāi)啟釜門(mén)，以免蠟液過(guò)多從前門(mén)溢出，最后取出脫蠟型殼。

6）二次脫蠟。如果造型比較復(fù)雜的型殼，須進(jìn)行二次脫蠟。把型殼澆口杯朝上，然后把配制好的鹽酸溶液（溫度為80℃～100℃左右的水1 000 g，加入鹽酸1 g）緩慢倒入型殼，灌滿為止。把型殼推進(jìn)脫蠟釜進(jìn)行二次脫蠟，時(shí)間為2 min～4 min，取出后把型殼澆口朝下，讓蠟殘液流出。

4 型殼的焙燒及銅合金的冶煉

型殼的焙燒采用的是電焙燒爐燒殼（如圖4），隨爐升溫至850℃，保溫3 h.大小不同的鑄件型殼保溫的時(shí)間要適當(dāng)調(diào)整。

采用中頻電爐冶煉銅合金。對(duì)蠟殼壁厚要求在2.5 mm～3 mm，銅配方采用3-13-84（Sn3%，Zn13%，Cu84%），澆鑄溫度基本在1 200℃～1 250℃之間。壁厚低于2.5mm的鑄件，銅液澆鑄溫度達(dá)到1280℃左右才澆鑄成功；同樣采用C90300配方澆鑄的產(chǎn)品，如果鑄件壁較厚，銅液澆溫在1140℃～1170℃之間；如果鑄件壁較薄，澆鑄溫度在1200℃～1240℃之間。

圖4 焙燒型殼

5 鑄件加工

5.1 鑄后清理

包括清除鑄件組上的型殼、切除澆冒口、磨削澆冒口余根、清除鑄件表面和內(nèi)腔的粘砂和氧化皮、清除鑄件表面毛刺等。

5.1.1 清除型殼

因雕塑造型的復(fù)雜性和特殊性，實(shí)際生產(chǎn)中大多靠手工來(lái)完成型殼的清除，使用鐵錘、鋼釬、電鉆等工具對(duì)藝術(shù)鑄件進(jìn)行清除。近幾年來(lái)有好多企業(yè)越來(lái)赿青睞于高壓水力清砂（如圖5），其優(yōu)點(diǎn)是利用高壓水注噴射到帶型殼的鑄件組上，將型殼與鑄件組分開(kāi)的方法，不損壞鑄件、生產(chǎn)效率高、勞動(dòng)條件好、經(jīng)濟(jì)性好。

圖5 高壓水槍清砂

5.1.2 切除澆冒口

方法很多，有砂輪切割、氣割、鋸切等。砂輪切割適用于造型簡(jiǎn)單的藝術(shù)鑄件的澆冒口切割。對(duì)于復(fù)雜的造型的雕塑可采用氣割來(lái)完成，必要時(shí)用鋸切手工來(lái)進(jìn)行，避免損傷雕塑紋理。等離子切割機(jī)被經(jīng)常應(yīng)用于澆冒口的切割（如圖6）.

5.1.3 鑄件的表面清理

清除鑄件表面和內(nèi)腔的粘砂、氧化皮方法有機(jī)械清理和化學(xué)清理兩種。實(shí)際生產(chǎn)中機(jī)械清理方法因易操作，速度快，實(shí)用而被廣泛應(yīng)用。機(jī)械清理包括拋丸和噴砂等，其中又以噴砂較為適用。

圖6 等離子切割澆冒口

5.2 打磨精整

將清砂干凈、檢驗(yàn)合格的鑄件進(jìn)行精細(xì)修整，焊補(bǔ)矯正，打磨拋光，光飾和表面除油以達(dá)到表面著色要求的加工工序。對(duì)于毛面的室內(nèi)雕塑，表面不需要精細(xì)打磨拋光，應(yīng)參照原模型進(jìn)行矯正，對(duì)有縮松的地方進(jìn)行焊補(bǔ)修復(fù)，以達(dá)到雕塑本身的要求。而對(duì)于著色要求高、表面要求非常光潔的雕塑，則要選用合適的打磨拋光設(shè)備來(lái)進(jìn)行精細(xì)加工。在實(shí)際生產(chǎn)中，打磨的設(shè)備一般有氣動(dòng)刻磨機(jī)、角向磨光機(jī)等，采用的打磨工具有牙科砂輪、砂布片及砂帶等等，對(duì)于一些要求十分嚴(yán)格中等人物像系列，打磨時(shí)可采用進(jìn)口的帶軟底托的砂布片來(lái)加工，以防止產(chǎn)品打磨走形，杜絕表面打磨凹凸不平現(xiàn)象產(chǎn)生，避免失去雕塑的原本風(fēng)格。

對(duì)于打磨精整經(jīng)檢驗(yàn)合格的鑄件，采用濕噴砂或光飾的方法，去除鑄件表面的油污，待完成雕塑的著色。

圖9 使用至極限尺寸后軋輥表面優(yōu)良

通過(guò)對(duì)上述兩方面措施改進(jìn)后的A位置軋輥使用跟蹤統(tǒng)計(jì)，在軋輥使用至極限報(bào)廢尺寸后，也未發(fā)生粘鋼現(xiàn)象（見(jiàn)圖9），有效解決了此位置軋輥粘鋼難題，滿足了生產(chǎn)需求。

5 結(jié)語(yǔ)

新型連軋管機(jī)組熱負(fù)荷試機(jī)磨合過(guò)程一般要具有一定的周期，1-2機(jī)架毛管連軋過(guò)程中也存在一些工況參數(shù)不可控因素的影響。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，關(guān)鍵機(jī)架特殊位置的備件產(chǎn)品性能需重點(diǎn)研究。

同時(shí)，隨著近年高品質(zhì)合金鋼管的需求不斷增多，合金鋼管的生產(chǎn)比例逐漸加大。由于合金鋼管硬度高，強(qiáng)度大，在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)1-2機(jī)架連軋機(jī)輥的要求更加嚴(yán)格，本文對(duì)1-2機(jī)架特殊位置軋制中低合金碳管粘鋼問(wèn)題的研究可為開(kāi)發(fā)高鋼級(jí)鋼管用連軋機(jī)輥提供借鑒作用。

TG24

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1674-6694（2015）05-0056-03

10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2015.05.018

2015-06-05

胡春良（1970-），男，鑄造工程師，主要從事銅合金藝術(shù)鑄造的生產(chǎn)管理工作。