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首飾制作與熔模鑄造技術(shù)
發(fā)布于 2014-03-10 12:32:40
首飾熔模鑄造又稱為精密鑄造,其歷史非常悠久。熔模鑄造工藝經(jīng)歷了兩個(gè)主要的發(fā)展階段，一是1935年的加拿大人Jungersen發(fā)明了彈性硫化橡膠模型；二是在20世紀(jì)中期（1940~1950年），將牙科行業(yè)中長(zhǎng)期使用的鑄造方法成功地應(yīng)用于首飾生產(chǎn)。從那時(shí)起，熔模鑄造的首飾逐漸普及，該技術(shù)成為了現(xiàn)代首飾制作工藝的主要方法，目前大約有近70%的Au,Pt,Ag首飾產(chǎn)品采用熔模鑄造技術(shù)制作。世界上一些先進(jìn)的國(guó)家和地區(qū)，如意大利、德國(guó)、美國(guó)、日本和中國(guó)香港等，對(duì)首飾熔模鑄造技術(shù)進(jìn)行了深入地、全面的研究，在鑄造設(shè)備、生產(chǎn)工藝、原（輔）材料等方面取得了顯著的進(jìn)展。
首飾熔模鑄造涉及的設(shè)備較多，主要由注蠟設(shè)備、開(kāi)粉設(shè)備和鑄造機(jī)等。
一、注蠟設(shè)備
注蠟設(shè)備主要包括真空注蠟機(jī)和氣壓注蠟機(jī)，均采用氣泵加壓，使蠟液充填橡膠模腔。蠟?zāi)Ｖ谱魇侨勰ｈT造工藝中的重要工序，蠟?zāi)５馁|(zhì)量對(duì)首飾產(chǎn)品有著重要影響。早期普遍使用的是簡(jiǎn)易氣壓式注蠟機(jī)，蠟?zāi)５馁|(zhì)量相對(duì)難以保證，特別精細(xì)的蠟?zāi)ｋy以成形。20世紀(jì)80年代后出現(xiàn)了真空注蠟機(jī)，注蠟前需抽空橡膠模，由于蠟?zāi)Ｊ窃谡婵諣顟B(tài)下注蠟，使充填性能得到了優(yōu)化，因此，可以注出比較細(xì)薄的蠟?zāi)?，提高了蠟液的充型能力?0年代以后開(kāi)發(fā)了自動(dòng)化程度更高的真空注蠟機(jī)，如日本yasui公司生產(chǎn)的數(shù)碼式真空注蠟系統(tǒng)，采用二次注蠟系統(tǒng)使蠟?zāi)５氖湛s降到最低程度，注蠟參數(shù)可以任意組合。橡膠模放入夾模機(jī)械手內(nèi)，輸入程序號(hào)，按下“開(kāi)始”鈕，就可自動(dòng)完成全過(guò)程。該設(shè)備控制溫度準(zhǔn)，注蠟效果完美。
以往的注蠟?zāi)＞邽橄鹉z模，有一定的厚度要求。近幾年，在部分結(jié)構(gòu)上采用金屬膜，制作的蠟?zāi)７浅１?，近乎透明，且其重量、尺寸的穩(wěn)定性很好，適合構(gòu)造簡(jiǎn)單的批量件。
二、開(kāi)粉設(shè)備
普遍使用的簡(jiǎn)單攪拌機(jī)容易使?jié){料卷入氣體，整個(gè)開(kāi)粉過(guò)程要經(jīng)過(guò)多道工序，比較繁瑣。90年代后出現(xiàn)了真空自動(dòng)攪粉機(jī)，它集攪拌器和真空密封裝置于一身，可在真空狀態(tài)下完成從攪拌鑄粉到灌漿成形的整個(gè)過(guò)程，有效地減少了氣泡，使產(chǎn)品的光潔度更好。真空攪粉機(jī)一般具有定量加水以及設(shè)定攪拌時(shí)間與速度等功能，提高了開(kāi)粉的自動(dòng)化程度，操作簡(jiǎn)單、省時(shí)。
三、焙燒爐
首飾行業(yè)用的石膏焙燒爐大都采用電阻爐，一般為三面加熱，爐內(nèi)溫度分布不均勻，焙燒時(shí)也不易調(diào)整爐內(nèi)氣氛。為了達(dá)到均勻分布爐內(nèi)溫度、消除蠟的殘留物及自動(dòng)化控制等目標(biāo)，近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)了一些先進(jìn)的焙燒爐。如，意大利的Schultheiss公司研制了一種新型爐，在加熱元件與石膏型間設(shè)置了耐熱鋼罩，在爐頂裝風(fēng)扇，強(qiáng)制空氣流過(guò)加熱元件并從爐底返回爐膛，從而強(qiáng)制爐內(nèi)流動(dòng)空氣，改進(jìn)了爐殼的絕熱性能。德國(guó)研制了一種更先進(jìn)的焙燒爐，采用爐床回轉(zhuǎn)方式，使石膏型均勻受熱，石膏內(nèi)比較光潔、精細(xì)，特別符合先進(jìn)的蠟象鑄造工藝要求。這種爐箱四面加熱，內(nèi)有雙層耐火磚隔板，熱度均勻穩(wěn)定，絕緣性能好，經(jīng)過(guò)兩次充分燃燒后，排出的是無(wú)公害氣體，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生不良影響。目前，許多國(guó)家都在生產(chǎn)這種焙燒爐。
四、鑄造機(jī)
鑄造機(jī)是首飾熔模鑄造中非常重要的設(shè)備，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要條件。由于首飾產(chǎn)品都比較精細(xì)，金屬液在澆注過(guò)程中會(huì)很快凝固而喪失流動(dòng)性，因此，常規(guī)的重力澆注難以保證其成形，必須引入一定的外力，促使其迅速充填型腔，以獲得形狀完整、輪廓清晰的工件。根據(jù)采用的外力形式，常用的首飾鑄造機(jī)主要有離心和靜力鑄造機(jī)兩類。
（1）離心鑄造機(jī)：利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將金屬液引入型腔，充填速度較快，有利于細(xì)小復(fù)雜工件的成形，適合Au,Ag等合金的鑄造；對(duì)Pt來(lái)說(shuō)，由于其處于液態(tài)的時(shí)間非常短，用離心鑄造比較適合。目前，有些小型加工廠還在使用一種簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)式離心機(jī)，它沒(méi)有附帶感應(yīng)加熱裝置，利用氧氣（乙炔）熔化金屬，或者利用熔金機(jī)熔煉金屬，然后將金屬液倒入坩堝中進(jìn)行離心澆注，冶金質(zhì)量沒(méi)有保證?，F(xiàn)代離心鑄造機(jī)在這方面有了很大的改進(jìn)，集感應(yīng)加熱和離心澆注于一體，適合鑄造Au、Ag、Cu等合金。
與靜力鑄造相比，離心鑄造具有澆注時(shí)金屬液紊流嚴(yán)重、易出現(xiàn)氣孔、金屬液對(duì)型腔壁沖刷劇烈、易導(dǎo)致鑄型開(kāi)裂或剝落、離心鑄造的最大金屬量相對(duì)較少等缺點(diǎn)。針對(duì)這些問(wèn)題，現(xiàn)代離心鑄造機(jī)改進(jìn)了驅(qū)動(dòng)技術(shù)和編程能力，把鑄型中心軸和轉(zhuǎn)臂的角度設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)速的一個(gè)函數(shù)，能從90度變化到0度，綜合考慮了離心力和切向慣性力使金屬液流出坩堝、流入鑄型的作用，有助于均衡金屬液，防治金屬液首先沿著逆旋轉(zhuǎn)方向的澆道壁流入；在鑄型底部加設(shè)了抽氣裝置，方便型腔內(nèi)的氣體順利排出，較好地改善了充型能力；同時(shí)配備了測(cè)溫裝置，可以極大地減少人為的判斷誤差。
（2）靜力鑄造機(jī)：利用真空吸鑄、加壓等方式，促使金屬液充填型腔。與離心鑄造相比，靜力鑄造機(jī)的充型過(guò)程相對(duì)平緩，金屬液對(duì)型腔壁的沖刷作用較??；一次鑄造的最大金屬量較多。因此，靜力鑄造機(jī)在首飾制作業(yè)界得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。靜力鑄造機(jī)有多種，其中最簡(jiǎn)單的當(dāng)屬吸索機(jī)。該機(jī)器的主要構(gòu)件為真空系統(tǒng)，不帶加熱熔煉裝置，因此，需與焊槍或熔煉爐配合使用，其操作簡(jiǎn)單，效率較高。由于是在大氣下澆注，金屬液存在二次氧化吸氣的問(wèn)題，整個(gè)澆注過(guò)程由操作者控制，因此，人為影響質(zhì)量的因素較多。
首飾熔模鑄造涉及的設(shè)備較多，主要由注蠟設(shè)備、開(kāi)粉設(shè)備和鑄造機(jī)等。
一、注蠟設(shè)備
注蠟設(shè)備主要包括真空注蠟機(jī)和氣壓注蠟機(jī)，均采用氣泵加壓，使蠟液充填橡膠模腔。蠟?zāi)Ｖ谱魇侨勰ｈT造工藝中的重要工序，蠟?zāi)５馁|(zhì)量對(duì)首飾產(chǎn)品有著重要影響。早期普遍使用的是簡(jiǎn)易氣壓式注蠟機(jī)，蠟?zāi)５馁|(zhì)量相對(duì)難以保證，特別精細(xì)的蠟?zāi)ｋy以成形。20世紀(jì)80年代后出現(xiàn)了真空注蠟機(jī)，注蠟前需抽空橡膠模，由于蠟?zāi)Ｊ窃谡婵諣顟B(tài)下注蠟，使充填性能得到了優(yōu)化，因此，可以注出比較細(xì)薄的蠟?zāi)?，提高了蠟液的充型能力?0年代以后開(kāi)發(fā)了自動(dòng)化程度更高的真空注蠟機(jī)，如日本yasui公司生產(chǎn)的數(shù)碼式真空注蠟系統(tǒng)，采用二次注蠟系統(tǒng)使蠟?zāi)５氖湛s降到最低程度，注蠟參數(shù)可以任意組合。橡膠模放入夾模機(jī)械手內(nèi)，輸入程序號(hào)，按下“開(kāi)始”鈕，就可自動(dòng)完成全過(guò)程。該設(shè)備控制溫度準(zhǔn)，注蠟效果完美。
以往的注蠟?zāi)＞邽橄鹉z模，有一定的厚度要求。近幾年，在部分結(jié)構(gòu)上采用金屬膜，制作的蠟?zāi)７浅１?，近乎透明，且其重量、尺寸的穩(wěn)定性很好，適合構(gòu)造簡(jiǎn)單的批量件。
二、開(kāi)粉設(shè)備
普遍使用的簡(jiǎn)單攪拌機(jī)容易使?jié){料卷入氣體，整個(gè)開(kāi)粉過(guò)程要經(jīng)過(guò)多道工序，比較繁瑣。90年代后出現(xiàn)了真空自動(dòng)攪粉機(jī)，它集攪拌器和真空密封裝置于一身，可在真空狀態(tài)下完成從攪拌鑄粉到灌漿成形的整個(gè)過(guò)程，有效地減少了氣泡，使產(chǎn)品的光潔度更好。真空攪粉機(jī)一般具有定量加水以及設(shè)定攪拌時(shí)間與速度等功能，提高了開(kāi)粉的自動(dòng)化程度，操作簡(jiǎn)單、省時(shí)。
三、焙燒爐
首飾行業(yè)用的石膏焙燒爐大都采用電阻爐，一般為三面加熱，爐內(nèi)溫度分布不均勻，焙燒時(shí)也不易調(diào)整爐內(nèi)氣氛。為了達(dá)到均勻分布爐內(nèi)溫度、消除蠟的殘留物及自動(dòng)化控制等目標(biāo)，近年來(lái)不斷開(kāi)發(fā)了一些先進(jìn)的焙燒爐。如，意大利的Schultheiss公司研制了一種新型爐，在加熱元件與石膏型間設(shè)置了耐熱鋼罩，在爐頂裝風(fēng)扇，強(qiáng)制空氣流過(guò)加熱元件并從爐底返回爐膛，從而強(qiáng)制爐內(nèi)流動(dòng)空氣，改進(jìn)了爐殼的絕熱性能。德國(guó)研制了一種更先進(jìn)的焙燒爐，采用爐床回轉(zhuǎn)方式，使石膏型均勻受熱，石膏內(nèi)比較光潔、精細(xì)，特別符合先進(jìn)的蠟象鑄造工藝要求。這種爐箱四面加熱，內(nèi)有雙層耐火磚隔板，熱度均勻穩(wěn)定，絕緣性能好，經(jīng)過(guò)兩次充分燃燒后，排出的是無(wú)公害氣體，對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生不良影響。目前，許多國(guó)家都在生產(chǎn)這種焙燒爐。
四、鑄造機(jī)
鑄造機(jī)是首飾熔模鑄造中非常重要的設(shè)備，是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要條件。由于首飾產(chǎn)品都比較精細(xì)，金屬液在澆注過(guò)程中會(huì)很快凝固而喪失流動(dòng)性，因此，常規(guī)的重力澆注難以保證其成形，必須引入一定的外力，促使其迅速充填型腔，以獲得形狀完整、輪廓清晰的工件。根據(jù)采用的外力形式，常用的首飾鑄造機(jī)主要有離心和靜力鑄造機(jī)兩類。
（1）離心鑄造機(jī)：利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將金屬液引入型腔，充填速度較快，有利于細(xì)小復(fù)雜工件的成形，適合Au,Ag等合金的鑄造；對(duì)Pt來(lái)說(shuō)，由于其處于液態(tài)的時(shí)間非常短，用離心鑄造比較適合。目前，有些小型加工廠還在使用一種簡(jiǎn)單的機(jī)械傳動(dòng)式離心機(jī)，它沒(méi)有附帶感應(yīng)加熱裝置，利用氧氣（乙炔）熔化金屬，或者利用熔金機(jī)熔煉金屬，然后將金屬液倒入坩堝中進(jìn)行離心澆注，冶金質(zhì)量沒(méi)有保證?，F(xiàn)代離心鑄造機(jī)在這方面有了很大的改進(jìn)，集感應(yīng)加熱和離心澆注于一體，適合鑄造Au、Ag、Cu等合金。
與靜力鑄造相比，離心鑄造具有澆注時(shí)金屬液紊流嚴(yán)重、易出現(xiàn)氣孔、金屬液對(duì)型腔壁沖刷劇烈、易導(dǎo)致鑄型開(kāi)裂或剝落、離心鑄造的最大金屬量相對(duì)較少等缺點(diǎn)。針對(duì)這些問(wèn)題，現(xiàn)代離心鑄造機(jī)改進(jìn)了驅(qū)動(dòng)技術(shù)和編程能力，把鑄型中心軸和轉(zhuǎn)臂的角度設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)速的一個(gè)函數(shù)，能從90度變化到0度，綜合考慮了離心力和切向慣性力使金屬液流出坩堝、流入鑄型的作用，有助于均衡金屬液，防治金屬液首先沿著逆旋轉(zhuǎn)方向的澆道壁流入；在鑄型底部加設(shè)了抽氣裝置，方便型腔內(nèi)的氣體順利排出，較好地改善了充型能力；同時(shí)配備了測(cè)溫裝置，可以極大地減少人為的判斷誤差。
（2）靜力鑄造機(jī)：利用真空吸鑄、加壓等方式，促使金屬液充填型腔。與離心鑄造相比，靜力鑄造機(jī)的充型過(guò)程相對(duì)平緩，金屬液對(duì)型腔壁的沖刷作用較??；一次鑄造的最大金屬量較多。因此，靜力鑄造機(jī)在首飾制作業(yè)界得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。靜力鑄造機(jī)有多種，其中最簡(jiǎn)單的當(dāng)屬吸索機(jī)。該機(jī)器的主要構(gòu)件為真空系統(tǒng)，不帶加熱熔煉裝置，因此，需與焊槍或熔煉爐配合使用，其操作簡(jiǎn)單，效率較高。由于是在大氣下澆注，金屬液存在二次氧化吸氣的問(wèn)題，整個(gè)澆注過(guò)程由操作者控制，因此，人為影響質(zhì)量的因素較多。