REFERAT DIVERSE: TURNAREA OPERELOR DE ARTA FOLOSIND MODELE DIN CEARA

label Referate autorenew 2025-09-29, 16:56 history_edu Anonim
Turnarea operelor de arta folosind modele din cearaProcedeul de turnare cu modele usor fuzibile din ceara este unul dintre cele mai cunoscute procedee si este folosit in cea mai mare masura in cazul metodelor traditionale de turnare a statuilor metalice. Arta chinezeasca de turnare a statuilor din bronz folosind modele fuzibile este cunoscuta inca din anii 4000 i.e.n. utilizandu-se la turnarea monumentelor din bronz. Opere de arta mari au fost adesea turnate pe bucati ulterior fiind unite cu o metoda sofisticata de sudura sau folosind tehnici de nituire obtinandu-se de exemplu figuri turnate de o neobisnuita calitate peste miezuri de lut incalzite de foc.Renascentistii au folosit modele fuzibile, cateodata sculptorii turnau statui de mici dimensiuni in atelierele proprii insa mult mai frecvent foloseau serviciile unei turnatorii pentru a reproduce in bronz un model din ghips sau lut, aceasta traditie de realizare a pieselor turnate din bronz predomina de atunci, impletind arta sculptorului si maiestria turnatorului. Un model pregatit din lut sau din ghips de catre sculptor este transportat la turnatorie pentru a fi turnat de catre turnatori calificati. Aceasta colaborare dintre sculptor si turnator devine celebra in lumea intreaga datorita capacitatii de a reproduce cu fidelitate neobisnuita trasaturile initiale ale modelului. Turnatorii se specializeaza in turnarea sculpturilor utilizand aceasta tehnologie adesea dictata mai mult de ratiuni economice decat de traditie, reproducand in bronz copia exacta a modelului din ghips sau din lut, economisind timp si fiind mai putin costisitoare.Tehnologii contemporani au dezvoltat mai multe variante de turnare folosind model usor fuzibil, cel mai adesea ei aleg sa lucreze direct in ceara, in felul acesta eliminand deficientele de transmitere a tuturor detaliilor de configuratie de la un model de ghips sau lut la mulajul de ceara, desi modelarea direct in ceara este uneori dificila pentru a aprecia toate posibilele forte si tensiuni ce pot aparea. O piesa mare poate fi usor realizata din bronz dar dificil de realizat din ceara.Factor deosebit de important in dezvoltarea turnatoriilor comerciale sunt pretul si timpul necesar realizarii turnarii, se reduce pretul de cost aproape la jumatate, comparativ cu cel al modelelor metalice, datorita reducerii considerabile a manoperei folosite la executie, timpul de executie fiind cu 40-50% mai mic decat la modelele metalice. O importanta deosebita o are controlul direct asupra fiecarui proces si inalta calificare si experienta a muncitorilor. Procesul tehnologic de turnare folosind modele fuzibile este asemanator cu cel folosit pentru turnarea aliajelor in forme permanente, dar este mult mai usor de realizat datorita temperaturii scazute la care se realizeaza modelele fuzibile. Criterii de alegere a materialelorRetetele de ceara sunt numeroase folosindu-se ceara sintetica, naturala sau amestecuri, realizate astfel incat sa raspunda exact cerintelor impuse de tehnologie. Tehnicile cele mai sofisticate in cea ce privesc materialele si metodele folosite au fost dezvoltate de catre tehnicienii dentari si fabricantii de instrumente, aparate de inalta precizie, astfel au fost dezvoltate tehnologii ieftine cu o larga utilizare in domenii variate.Miezul este acoperit cu un stat de ceara, grosimea stratului de ceara este determinata de dimensiunile piesei ce se urmareste a fi realizata astfel incat sa nu se distruga sub actiunea propriei greutati sau in timpul manevrarii. Atunci cand ceara se raceste datorita contractiei modelul isi modifica forma si trebuie luate masuri pentru ca stratul de ceara sa fie adus prin adaugiri si prin retusari la o forma cat mai apropiata de cea initiala. Elementele retelei de turnare sunt atasate de stratul de ceara. Retelele de turnare in forme cu modele usor fuzibile difera fata de procedeele de turnare in forme clasice. La formele clasice introducerea aliajului in cavitatea formei se face prin pereti subtiri pentru a asigura o solidificare simultana a peretilor. La formele cu model usor fuzibil introducerea aliajului se realizeaza prin zonele groase ale piesei iar sub nodurile termice nu se pot folosi racitori, alimentatoarele si piciorul palniei joaca rol de maselota.Cea mai importanta consideratie in alegerea cerii pentru a retine forma in timpul procesului de turnare cu model usor fuzibil este temperatura de topire si de turnare mica de obicei situata in intervalul 8085o C si cantitatea de deseuri cat mai mica ce ramane in cavitatea formei obiectiv ce se realizeaza la o temperatura de incalzire a cuptorului in intervalul 460537oC.Ceara are capacitatea de a retine forma modelului in timpul formarii deoarece o ceara care este moale poate sa fie deformata de greutatea amestecului de formare necesitand sustinere prin diferite metode. Cateva straturi de ceara cu diverse straturi de tarie pot fi aplicate succesiv sau ceara poate fi consolidata cu o armatura metalica, sau folosind lemn sau paie:-nu sunt influentate de umiditatea amestecului de formare;-utilajul pentru pregatirea rasinilor este foarte simplu.Ceara cristalina este folosita in cea mai mare masura la realizarea pieselor turnate din bronz. Este relativ ieftina usor de procurat si nu necesita pregatiri anterioare inaintea folosirii. Este o ceara sintetica, un produs secundar din industria petrolului, cu o structura mai fina decat cea a parafinei sau a cerurilor naturale. Cerurile cristaline isi pastreaza maleabilitatea intr-un domeniu mai larg de temperatura decat cerurile naturale. Ard in intregime la o temperatura maxima de 482oC si nu produc deseuri, aderenta buna intre doua straturi, folosirea modelelor din rasini sintetice prezinta multe avantaje printre care se amintesc:-inlocuirea aluminiului si a altor metale care se prelucreaza greu;-prezinta rezistenta la uzura in anumite conditii mai mare ca modelele metalice;-modelele au greutate redusa;Prezentarea tehnologiei de realizarea modelelorRealizarea retelei de turnare (palnia de turnare, canalele de distributie, alimentatoare) sunt executate prin turnare in forme confectionate din amestec de formare, ipsos sau dupa machete din lemn, in cazul in cazul in care sunt destinate productiei de serie se recomanda sa se realizeze un negativ care sa foloseasca la realizarea elementelor retelei de turnare ori de cate ori este nevoie. Un procedeu adesea utilizat consta in realizarea unui model de baza construindu-se din metal, sculptand in lemn sau modeland din ipsos sau ghips si nisip de silice. Acest model de baza este un suport peste care se aplica prin laminare ceara inmuiata, adica prin aplicarea succesiva de straturi de rasina cu diferite grosimi, masa de ceara sintetica trebuie preparata inainte de aplicarea pe miez in ea se adauga substante durificatoare si eventual adaosuri care maresc elasticitatea si vascozitatea, toate adaosurile introducandu-se inaintea introducerii substantei de durificare, forma finala a modelului fiind realizata prin sculptura. in cazul operelor de arta de mari dimensiuni dupa primul stat de ceara aplicat se realizeaza o plasa din sarma de otel cu diametru corespunzator avand temperatura de topire, rezistenta mecanica, si la coroziune ridicate creand astfel o armatura pentru a mari rezistenta mecanica a stratului de ceara. De aceasta plasa pot fi atasate dispozitive care sa ajute la manevrarea piesei. Contractia modelului fuzibil creste cu temperatura la care se lamineaza ceara de aceea se utilizeaza ceara in stare pastoasa. Defectele mai mici de pe suprafata modelului cum ar fi goluri provocate de umplerea incompleta se repara cu ceara de aceeasi compozitie in acest scop se folosesc ciocane de lipit electrice.in cazul miezurilor mari pentru a se reduce greutatea se recomanda amestecuri de:Ipsos 1 parte Ipsos 1 parteMica 1 parte Mica 2 partiNisip 1 parte Nisip 1 parteArgila 1 parte Amestecuri generale pentru corpul miezului Nisip 3 parti Nisip 1 parte Nisip 1 parteIpsos 1 parte Ipsos 1 parte Ipsos 1 parteArgila 1 parte Argila 2 partiUrmatoarele amestecuri redau cel mai bine cele mai fine detalii de configuratieFugi de azbest 1 parte Argila 1 parteIpsos 2 partiIpsos 1 parteCremene (praf de piatra) 2 partiIn cazul operelor de arta de mici dimensiuni primele modele fuzibile s-au confectionat din ceara de albine, dar ceara fiind un material scump, s-a inlocuit cu un amestec compus din 50% stearina si 50% parafina. Materialul fuzibil se introduce in matrita in stare pastoasa, nu in stare lichida, deoarece in stare pastoasa are contractia liniara mai mica si cedeaza mai putina caldura matritei. Pentru a se realiza umplerea completa a matritei cu material pentru model introducerea materialului fuzibil in matrita se face sub presiune. Matrita folosita pentru confectionarea modelelor trebuie executata din materiale rezistente la uzura. Cele mai bune matrite se executa din otel, dar in cazul in care se toarna un numar mai mic de piese se pot folosi matrite din materiale usor fuzibile. Materialele nemetalice nu s-au raspandit din cauza ca sunt rele conducatoare de caldura si ingreuneaza racirea modelului fuzibil. Dupa presare in matrita si solidificare, modelele fuzibile din ceara sau amestec de stearina si parafina se scot din matrita si de introduc intr-un bazin cu apa rece pentru a se intari si a asigura rezistenta mecanica necesara.Reteaua de turnare trebuie sa asigure:-umplerea corecta si completa a cavitatii formei, evitand aparitia retasurilor, suflurilor;-sa fie dimensionata astfel incat sa asigure necesarul de aliaj lichid evitand un consum suplimentar conditie deosebit de importanta mai ales in cazul aliajelor cu cost ridicat; -sa aiba o greutate scazuta, sa fie suficient de rezistenta pentru a nu se rupe sub greutatea proprie;-reglarea vitezei de umplere a cavitatii formei cu aliaj lichid;-sa asigure retinerea zgurii;-sa asigure o solidificare dirijata dinspre peretele miezului spre exterior pentru a evita solidificarea aliajului lichid in alimentator;Ceara Sursa Temperatura de topire grade CMediu de solubilitate Observatiiceara de albine produs natural al albinelor 62,2 - 63,8 alcool acetona reteta traditionala de ceara, prea dura pentru a fi utilizata singuraceresin ceara de pamant 62,7 - 82,2 ulei fierbinte alcool benzen tare, coeficient de contractie mic, utilizata singura este fragilacardauba 82,2 - 87,7 ulei fierbinte alcool terebentina adauga consistenta amestecului de ceara, contractie mareseu grasime animala ulei fierbinte perisabila, adauga plasticitate si maleabilitateceara microcristalina derivat al petrolului 62,7 - 148,8 alcool ulei terebentina in stare pura se preteaza cel mai bine a fi utilizata la realizarea pieselor turnateparafina derivat al petrolului 48,8 - 62,7 alcool micsoreaza vascozitatea amestecului de cearaAditivii cerii:Material Sursa Mediu de solubilitate Observatiisacaz distilarea produselor petroliere alcool metilic coboara punctul de topire al amestecului de ceara, mareste maleabilitatea, amestecul de ceara devine mai lipicios, sacazul poate fi intarit prin adaugarea a 15% glicerinalanolina eter inmoaie amestecul de ceara, mareste plasticitatea, recomandata la temperaturi scazuteceara de petrol derivat al petrolului inmoaie amestecul de cearaulei mineral mineral inmoaie amestecul de cearaCele mai utilizate retete de ceara sunt:ceara de albine 50% ceara de albine 40%parafina 40% parafina 40%ceara de petrol 7% sacaz 15%lanolina 3% ceara de petrol 5%Piciorul palniei are de obicei sectiune circulara si forma unui trunchi de con cu baza mare sus la baza palniei de turnare, diametrul se alege de regula 0,25-0,35% din diametrul inferior al palniei, pentru piese deosebit de importante si cu pereti subtiri se recomanda folosirea picioarelor in forma de pana acestea retin zgura mult mai bine, produc o franare a jetului de aliaj si micsoreaza viteza de umplere. Picioarele palniilor de turnare in forma de zig-zag sunt evitate deoarece se realizeaza mai greu, produc crapaturi in peretele piesei turnate, sunt spalate de aliajul lichid producand incluziuni in piese. In cazul retelelor de turnare folosite la piese mari diametrul piciorului palniei de turnare incorporeaza de la 4 la 6 canale de alimentare. Palnia de turnare serveste drept rezervor de alimentare cu aliaj lichid pentru intreg sistemul de alimentatoare si de acea volumul sau trebuie sa asigure un debit continuu si egal pentru toate alimentatoarele. Adoptarea unei forme patrate sau dreptunghiulare va impiedica aparitia turbioanelor in metalul topit si nu va permite antrenarea aerului in aliajul lichid ce umple cavitatea formei. Canalele de alimentare pot fi de forma unui trunchi de con sau piramida cu baza mica la patrunderea in piesa, la piesele deosebit de importante canalele de alimentare se prevad cu colectoare de zgura. Trebuie sa aiba diametru mare si lungime cat mai mica, diametrul minim al alimentatorului ar trebui sa fie aproximativ jumatate din diametrul maxim asigurand completa si rapida si reduce curba de porozitate la intrarea in cavitatea formei.Matrita folosita pentru confectionarea modelelor trebuie executata din materiale rezistente la uzura. Cele mai bune matrite se executa din otel.Dupa curatarea matritei pe suprafata acesteia se aplica o solutie de detensionare care sa impiedice aderenta cerii pe suprafetele active ale acesteia. Se utilizeaza ulei siliconic cu temperatura ridicata de topire ce nu interactioneaza cu ceara topita si favorizeaza procesul de demulareCu ajutorul unei pensule se aplica un strat subtire de ulei siliconic pe suprafetele active ale matritei. In cazul operelor de arta de mici dimensiuni primele modele fuzibile s-au confectionat din ceara de albine, dar ceara fiind un material scump, s-a inlocuit cu un amestec compus din 50% stearina si 50% parafina. Materialul fuzibil se introduce in matrita in stare pastoasa, nu in stare lichida, deoarece in stare pastoasa are contractia liniara mai mica si cedeaza mai putina caldura matritei. Dupa turnare in matrita si solidificare, pentru a se putea extrage modelele fuzibile din ceara sau amestec de stearina si parafina din matrita, se indeparteaza excesul de material ce ar putea conduce la aparitia tensiunilor mecanice mari in modelul din ceara care datorita caracteristicilor materialului s-ar putea deteriora.Dupa turnare in matrita si solidificare, modelele fuzibile din ceara sau amestec de stearina si parafina se scot din matrita si de introduc intr-un bazin cu apa rece pentru a se intari si a asigura rezistenta mecanica necesara.Se indeparteaza excesul de material. Defectele mai mici de pe suprafata modelului cum ar fi goluri provocate de umplerea incompleta se repara cu ceara de aceeasi compozitie in acest scop se folosesc ciocane de lipit electrice.Clopot obtinut prin turnare cu model usor fuzibil din ceara.In cazul operelor de arta de mari dimensiuni componentele amestecului de formare sunt mai intai uscate apoi amestecate pentru ai asigura omogenitatea. Amestecul de formare este apoi cernut si amestecat cu apa pentru a se obtine o pasta densa. Dupa realizarea completa a modelului pe suprafata acestuia se aplica o solutie de detensionare care sa impiedice aderenta amestecului de formare pe suprafata cerii. Aceasta este o solutie slaba de alcool sau mai empiric se poate folosi o solutie de apa si sapun. Cantitati mici de amestec de formare sunt aplicate pe model cu ajutorul unei pensule sau a unei spatule, in acest mod se acopera modelul cu un stat de amestec de formare. Se aseaza modelul in rama de formare pe placa de baza. Modelul trebuie sa aiba o pozitie precisa pe placa de baza, pozitie ce trebuie mentinuta pe tot parcursul procesului de formare si turnare. Amestecul de formare aflat in stare pastoasa se amesteca in continuare cu apa pana capata fluiditatea necesara turnarii in rama de formare. Materialele refractare au tendinta de a se decanta si pentru a preveni acest neajuns amestecul de formare se va amesteca continuu pe cat posibil cat mai aproape de staturile inferioare. Supunand rama de formare la vibratii usoare se vor indeparta bulele de aer existente in amestecul de formare. Rama de formare se introduce in cuptor la o temperatura cu 30-40oC mai mare decat temperatura de topire a cerii. in timpul procesului de incalzire o parte din ceara se va pierde prin ardere iar restul va fi recuperata si poate fi folosita in viitor. Cand cavitatea formei este golita de toata cantitatea de ceara si amestecul de formare sa racit cavitatea formei este curatata de ceara ramasa pe suprafetele interioare. Daca forma este deschisa in partea de jos sau cavitatea formei este suficient de mare, ceara poate fi curatata si totodata cavitatea formei poate fi vopsita. Daca procesul de vopsire nu poate fi realizat utilizand pensule se poate realiza vopsirea folosind un pistol cu aer comprimat. Procedeul prin care modelul de ceara realizat prin modelarea cerii pe un miez este pregatit pentru a primi metalul topit in cavitatea formei prezinta avantajele ca:-elimina modelul in intregime sau partial (in functie de materialul din care este confectionat miezul, acesta putand fi confectionat dintr-un material cu temperatura de topire aproximativ egala cu cea a cerii sau dintr-un material cu temperatura de topire inalta mai mare decat temperatura de turnare a metalului din care se urmareste a se executa piesa) astfel incat materialul din care este acesta realizat poate fi recuperat in intregime sau partial;-in urma procesului de incalzire ce conduce la topirea sau arderea acesteia nu ramane cenusa sau deseuri indepartand totodata toata umezeala asigurand astfel o uscare completa a cavitatii formei cea ce conduce la o cantitate mica de gaze rezultate in urma patrunderii aliajului lichid in cavitatea formei, cuptorul cu arzator de gaze ce dezvolta o temperatura de 600oC este satisfacator acestui scop.In cazul operelor de arta de mici dimensiuni sunt utilizate forme din ipsos. Ipsosul (2CaSO4 -H2O) semihidrat de sulfat de calciu, care se obtine prin arderea gipsului natural (CaSO4 -2H2O) la o temperatura joasa (140190gradeC). Dupa ardere se macina la granulatii mici, rezultand ipsos sub forma unui praf alb. in contact cu apa se intareste rapid (1015 minute) transformandu-se in ghips prin rehidratare. Comparativ cu formele temporare clasice, formele din ipsos prezinta o serie de avantaje:-nu se consuma lucru mecanic pentru indesare, deoarece formele se intaresc de la sine pe cale chimica;-permit obtinerea de piese turnate cu precizie dimensionala mare;-permit obtinerea de piese turnate cu suprafete foarte netede, rugozitatea variind intre 7-30 um;-sunt relativ ieftine comparativ cu alte procedee de turnare de precizie;-se pot folosi la turnarea pieselor cu pereti cu pereti subtiri, chiar de 1.3 mm, deoarece au conductibilitate termica mica, cea ce asigura umplerea corecta a formei cu aliaj lichid.Formele din ipsos au si o serie de dezavantaje:-au conductibilitate termica mica, ceea ce duce la obtinerea unei structuri grosolane, deci piese cu proprietati mecanice reduse decat cele turnate in forme metalice, acest defect se poate remedia partial printr-un tratament termic;-au permeabilitate mica, deci procent mai mare de rebut din cauza suflurilor-se pot folosi numai pentru aliaje cu temperatura de turnare sub 1200gradec;-au productivitate scazuta din cauza vitezei mici de racire;-necesita timp indelungat pentru punerea la punct a procesului tehnologic.Precizia dimensionala a pieselor turnate in forme din ipsos depinde de precizia de executie a modelului precum si de rugozitatea suprafetei lui. Ca urmare a conductibilitatii termice scazute a formelor din ipsos, solidificarea aliajului decurge lent de aceea piesele au tendinta mai pronuntata de formare a retasurilor si a structurii grosolane.In cazul modelelor realizate exclusiv din ceara pentru a economisi timpul necesar realizarii intregii tehnologii se recomanda in cazul pieselor mici asamblarea lor in ciorchine. Aceasta este o operatie specifica pieselor mici si mijlocii, in cazul turnarii pieselor cu o greutate sub 400 grame. Modelele se asambleaza pe o tija formand asa numitul ciorchine, putand sa se toarne mai multe piese. Avantajele asamblarii modelelor fuzibile in ciorchine:-se reduce consumul de metal pentru reteaua de turnare, deoarece cu o singura retea se toarna mai multe piese;-se reduce numarul de forme si numarul de turnari;-se realizeaza o mai buna utilizare a cuptoarelor de uscare.Pentru asamblarea modelelor in ciorchine se practica doua variante: Montarea modelelor fuzibile prin lipire ce prezinta avantajul ca nu necesita dispozitive speciale. Pentru montarea modelelor in ciorchine se incalzeste cu atentie locul unde trebuie facuta lipirea si se toarna masa topita pentru lipirea celor doua parti. Aceasta varianta prezinta urmatoarele inconveniente:-operatia trebuie executata de muncitori inalt calificati;-operatia de montare a modelelor fuzibile necesita un timp indelungat; -ciorchinele obtinut are o rezistenta mecanica mica si este asimetric.Montarea modelelor fuzibile pe un suport metalic reprezinta cea mai raspandita metoda in etapa actuala. Modelele fuzibile fac corp comun prin canalul de alimentare cu bucsa ce se monteaza pe tija metalica care serveste ca element principal al retelei pot apare fisuri de turnare (palnia de turnare si piciorul palniei). Pe un dispozitiv (tija) se monteaza cu atat mai multe mai multe modele cu cat mai mici sunt piesele care se toarna. Montarea modelelor fuzibile incepe de la palnie catre partea inferioara a ciorchinelui in pozitia de turnare se asigura astfel montarea usoara si perfect simetrica pe tija metalica. Datorita faptului ca piesele sunt mici, modelele se realizeaza in forma de ciorchine. Ciorchinii se scufunda intr-o barbotina cu nisip cuartos si silicat de sodiu; dupa acea pe ciorchini se presara nisip cuartos fin si se scufunda intr-o baie de solutie NH4Cl (clorura de amoniu) care produce precipitarea silicogelului si intarirea cojilor. Se repeta operatia pana se obtine grosimea necesara cojii. incalzind ansamblul ceara se topeste si se obtin forme de turnare precise, fara plan de separatie.Cuptoarele proiectate pentru aceasta tehnologie sunt prevazute de la inceput cu o deschidere ce permite cerii topite sa se scurga intr-un recipient. in turnatoriile mari se folosesc cuptoare construite sa primeasca un carucior pe care sa poata fi incarcat un lot de rame de formare prevazute de asemenea cu un dispozitiv de ridicare pentru a usura manevrarea ramelor mari. Ceara se topeste la temperaturi relativ joase de cele mai multe ori ceara utilizata se topeste la 74 grade C sau mai scazute. in timp ce este incalzita ceara se dilata creand o presiune asupra miezului si trebuie sa i se asigure curgerea libera inainte ca miezul sau amestecul de formare sa se fisureze. Pentru a ajunge la temperatura optima de 537707oC temperatura cuptorului trebuie sa creasca treptat cu 3865oC. Nu este recomandat sa depasim temperatura de 850oC deoarece modelele din ipsos se deterioreaza la o temperatura de 905927oC. Ceara din palnia de turnare se topeste in urma cerii ce formeaza modelul. Cuptorul trebuie racit lent socul termic este cauza ce determina cele mai multe defectiuni, daca o forma umeda este introdusa intr-un cuptor fierbinte aburul ce se formeaza poate sa distruga forma, mutand forma ce este inca la o temperatura ridicata in aer deschis.