Изготовление литейных форм для литья алюминия

Литейная форма для литья алюминияЯ уже немного рассказывал в своем ТехноБлоге Dimanjy про плавку алюминия в домашних условиях, но сама по себе плавка алюминия не является самоцелью. Наша цель — отливка деталей из алюминия, а для этого нужно сперва изготовить так называемую литейную форму. Литейные формы для литья алюминия могут изготавливаться из множества различных материалов. На промышленных предприятиях для крупносерийного производства обычно применяют металлические литейные формы, но изготовить такую в домашних условиях своими руками крайне проблематично, особенно для сложной детали. Поэтому самым благодарным материалом для изготовления литейных форм для литья алюминия в домашних условиях является гипс. Именно о нем и пойдет речь в данной статье.

Подходящий гипс для самостоятельного изготовления литейных форм можно найти практически на любом строительном рынке или даже в хозяйственном магазине по доступной цене. Наилучшей маркой гипса является Г-16, но это уже скульптурный гипс, и найти его трудно. В магазинах обычно можно найти белый гипс марки Г-7. Стоит, однако, предупредить, что вместо гипса вам могут предложить алебастр. Алебастр не подходит для изготовления форм для литья алюминия! Нужен именно белый гипс.

Белый гипс Г-7

Парафиновые или стеариновые свечи

Итак, все, что нам потребуется для изготовления нашей первой литейной формы — это гипс Г-7 (для начала хватит даже мешка 3 кг ценой ~60 рублей), пачка обычного пластилина из детского магазина, немного плотного картона и скотч, а также небольшие листы оргстекла или какого-либо пластика для изготовления опалубки (подойдет даже ламинированная ДСП или фанера; главное, чтобы гипс хорошо от нее отходил). Также нам потребуется несколько парафиновых/стеариновых (или из чего их там делают) свечей для изготовления модели самой детали, которую мы будем отливать из алюминия. Я купил себе целый пакет (штук 20, наверное) свечей в соседнем хозяйственном магазине.

Материалами запаслись — приступаем к делу. Сперва нужно изготовить модель нашей детали, для которой мы будем делать литейную форму. Модель детали — это точная копия будущей детали из алюминия, только сделанная из другого материала. Самый простой и доступный способ — вырезать модель детали из парафина/стеарина (в общем, из растопленной свечки). Этот материал вполне неплохо держит форму и очень легко обрабатывается любым инструментом. Кладем нужное количество свечей в обрезанную сверху банку из под пива (да, забыл включить литрушечку пивка в перечень материалов ;) ) и заправляем все это в нашу муфельную печь. (Как, вы еще не обзавелись муфельной печью?! Скорее идем по ссылке на ТехноБлог Dimanjy и делаем муфельную печь своими руками!).

Плавка парафина или стеаринаНадо сказать, что процесс растопки свечей в 4-ех киловаттной  муфельной печи без терморегулятора — это тот еще геморрой! Нужно сидеть и постоянно включать и выключать печку, чтобы спираль ТЭНа не успела разогреться до 1000°C. Настоятельно рекомендую — обзаведитесь терморегулятором для своей муфельной печи — сэкономьте электроэнергию, а главное — свои нервы!

После того, как свечи расплавятся, вынимаем банку из муфельной печи и даем ей немного остыть. Свечи сейчас слишком горячие и слишком жидкие — как водичка. Они будут оставаться жидкими и при более низкой температуре, а пока они остывают, мы как раз успеем изготовить из картона коробочку, в которую выльем наш парафин/стеарин. Стенки коробочки плотненько обматываем скотчем, чтобы она случайно не раскрылась. Стараемся заклеить все щели, иначе вся наша свечка вытечет через них. Если это случится, то соскребаем свечку с пола и плавим ее заново в нашей муфельной печи. Не беда, если в свечку попадет мусор — он весь осядет на дне пивной банки.

Форма для расплавленной свечиВыливаем расплавленные свечи в нашу картонную форму и даем ей остыть. Остывает свеча очень долго. Даже если кажется, что все затвердело, внутри парафин/стеарин может быть еще жидким. Я заливал свечу вечером и лишь на следующее утро приступал к изготовлению модели детали. Хотя, конечно, все зависит от размеров.

Также нужно помнить, что при застывании свечи дают очень заметную усадку. Посреди формы образуется глубокая воронка. Поэтому растапливайте свечи с большим запасом, потому как очень многое потом придется обрезать для получения ровного прямоугольного брусочка.

Получив таким образом парафиновый кирпичик, можно приступать к изготовлению модели нашей будущей детали. Т.к. парафин очень мягкий, то его можно резать даже детскими пластмассовыми резцами, которые можно купить в магазине игрушек рядом с пластилином и пластиком для лепки. Также незаменим в этом деле обычный ножичек.

Изготовление парафиновой модели деталиСразу хочу предупредить, что процесс вытачивания модели будущей алюминиевой детали из парафина вручную крайне трудоемкий и требует большой выдержки и сноровки. И даже счастливые обладатели прямых рук, потратив целый день на выпиливание, могут быть слегка разочарованы — точную деталь вручную вырезать практически нереально! Если же вы хотите изготовить некую скульптурную композицию, то тогда ручной труд оправдан, ведь вы вкладываете в изделие частицу своей души, да и природа не терпит прямых линий. Однако для изготовления алюминиевых деталей технического назначения лучше использовать более точную технику. Например настольный станок с ЧПУ (числовым программным управлением), который способен вытачивать сложнейшие детали с высокой точностью. Все, что от вас потребуется — это просто нарисовать деталь на компьютере.

Получив парафиновую модель нашей будущей детали, мы, наконец, приступаем к изготовлению литейной формы для литья детали из алюминия. Для этого вокруг модели нужно сгородить опалубку из листов оргстекла, склеив их пластилином и промазав им же все швы.

P1060781 P1060784 P1060785

На дно получившегося «аквариума» помещается модель детали. Очень желательно ее также прикрепить ко дну небольшим пластилиновым шариком, иначе выливаемый в опалубку раствор гипса может сместить модель, и форма получится кривая (у меня сперва так и получилось).

P1060787

P1060783

Все готово к заливке гипса. Замешивать гипс можно в старой кастрюле. Воды нужно добавить ровно столько, чтобы получить консистенцию очень жидкой сметаны или кефира. Помним, что гипс очень быстро начинает схватываться, поэтому делать все нужно достаточно бодро. Важно точно прикинуть количество гипсового порошка, чтобы при заливке наша модель полностью погрузилась в гипс. Если не хватит раствора, то домешивать и доливать крайне не желательно. Форма тогда получится неоднородной, а то и вовсе развалится. Лучше сразу намесить немного лишнего — гипс не такой дорогой, чтобы его экономить.

P1060790 P1060795

Итак, выливаем гипсовый раствор в недра нашей опалубки. Для наглядности я прилепил сбоку небольшую пластилиновую полоску, чтобы было видно, до какого уровня нужно заливать гипс. После заливки нужно хорошенько потрясти «аквариум», чтобы из раствора вышли лишние пузыри и гипс заполнил все полости и закутки нашей парафиновой модели. Некоторые для этого используют специальный вибрационный стол. Для его изготовления подойдет обычный электродвигатель с болванкой на валу, установленной со смещением центра тяжести. Но я просто потряс опалубку руками, т.к. делать вибростол мне пока лень, да и нет времени.

P1060793Гипс уже через несколько минут начинает схватываться, поэтому слишком долго трясти нельзя. Отвердевающий гипс начинает нагреваться под действием химической реакции. Разбирать опалубку можно уже тогда, когда этот нагрев пойдет на спад. Но лучше не торопиться и просто подождать, когда поверхность гипса остынет — это не займет много времени.

P1060806

После разборки опалубки края получившейся литейной гипсовой формы желательно обработать ножиком, чтобы они приняли гладкую округлую форму.

Следующим этапом в изготовлении гипсовой литейной формы будет вытапливание парафина/стеарина, который остался закован в гипсе. Для этого можно гипс разогреть до температуры плавления свечки, и она вытечет в поддон, на который необходимо положить форму.  Но есть более надежный способ, хотя и не самый «чистый» — кипячение гипсовой формы в воде, при котором весь парафин/стеарин всплывает на поверхность воды, как жир в супе. Этот способ практически исключает неполное вытапливание свечки и полностью очищает внутреннюю поверхность гипсовой формы от парафина/стеарина, однако мыть потом кастрюлю замотаешься!

После вытапливания свечки гипсовую форму можно сразу начинать активно сушить. Для сушки гипсовых форм можно воспользоваться обычной кухонной духовкой или же использовать муфельную печь, но только исключительно с терморегулятором! Если сушить гипсовые литейные формы в муфельной печи без терморегулятора, то тонкие части формы могут попросту перегореть и осыпаться, как показано на рисунке ниже.

P1060807В общем, в работе со своей муфельной печью я неоднократно убедился, что без хорошего терморегулятора мне не обойтись. Именно поэтому первое изделие, которое я решил выплавить из алюминия — это корпус для терморегулятора муфельной печи, который будет одновременно радиатором для силовых симисторов, управляющих ТЭНами.

Как бы то ни было, но моя первая гипсовая форма для литья алюминия готова. Позднее я подробнее расскажу о тех граблях, которые возникают при литье алюминия в гипсовые формы, по которым мне лично довелось пройтись. Надеюсь, это поможет вам избежать моих ошибок.

В общем, следите за обновлениями!

Обновление на ТехноБлоге Dimanjy!

На практике делать формы из чистого гипса нельзя! Дело в том, что в затвердевшем гипсе на молекулярном уровне заперта вода, которую никаким нагреванием не выпарить. При заливке алюминия в такую гипсовую форму вода начинает в любом случае высвобождаться и алюминий начинает бурлить, что сильно портит выплавляемую деталь.

P1060820

 

P1060823

На рисунке видно, что из абсолютно сухой (на вид) формы сразу после заливки начинает сочиться вода и идти пар. Это может быть очень опасно, если вы забыли надеть защитные очки. Алюминий также начинает булькать и выплескиваться из формы. А далее видна отлитая с таким бурлением деталь. Газы в итоге не только испортили поверхность, но и проделали довольно большую воронку. Кроме того, если сделать надпил в такой детали, то мы также сможем столкнуться со следами внутренней газификации алюминия — большое число раковин, неравномерная структура. Одним словом — брак. Такое годится только для не ответственных деталей, там, где потом можно зашпатлевать и закрасить.

А вот и рецепт, который позволит избежать такого нежелательного эффекта: при замесе гипсового раствора нужно просто добавить 50% мелкого песка.

  • Станислав

    Спасибо, очень позновательно!

  • Lyusine Lyusiine

    Подскажите пожалуйста при какой температуре и сколько по времени сушить гипс. Заранее спасибо!

    • http://dimanjy.com/ Dimanjy

      О-о-о! Это целая наука. Его нужно сушить по специальной программе, т.е. по графику. Поэтому я и хочу себе изготовить программируемый терморегулятор для своей муфельной печки. Сам график я где-то в ссылках у себя сохранял. Позднее отыщу и сюда выложу.

      • Lyusine Lyusiine

        Спасибо большое !
        интересно сколько по времени длится каждый процесс

        • http://dimanjy.com/ Dimanjy

          Давайте посчитаем:
          100 град. в час до 250 — это значит 2,5 часа.
          Затем 1 час с 250 до 550, и с 550 до 750 — значит на 200 градусов за 2/3 часа (т.е. 40 минут).

          Итого:
          до 250 град — 2 часа 30 минут
          до 750 град — 1 час 40 минут
          затем остывание

          • Lyusine Lyusiine

            Спасибо!!!! вы очень помогли

    • http://dimanjy.com/ Dimanjy

      Вот, нашел график:
      1. Разогрев со скоростью 100 град. в час -> до 250 град.
      2. Разогрев со скоростью 300 град. в час -> до 750 град.
      3. Остывание до 200 град.

  • Виктор

    Извиняюсь может уже и поздно но для кого-то думаю пригодиться! Форма из гипса конечно легче в обработке но из опыта строительства а я в нём 10 лет время полное высыхания гипса(алебастра) 90 дней при комнатной температуре по этому ваша форма начала выделять влагу. И температура плавления (распада ) гипса 87 градусов.
    На ютубе видел видео где мешают 4кг цемента с 0,5л тормозной жидкости полученное перемешивают просеивают (протирают) через мелкое сито из полученное прессуют(заложив требуемую форму) тем самым создавая форму материал не рассыпается и легко отчищается такой способ применяют и на большом производстве но там кварцевый песок с отвердителем(пропорции не знаю)

    • http://dimanjy.com/ Dimanjy

      Спасибо, Виктор. Но этот способ называется литье в «землю», и это отдельная тема для обсуждения. Я до этого еще не дошел на практике, но уже немного изучал. Особенно интересны составы этой так называемой «земли». Самый лучший рецепт, как заверяют «деды» — это специальный цемент марки 1000 и нефть. Ни то, ни другое я достать не смог. А ваш рецепт вполне можно попробовать, как альтернативу!

  • Виктор

    Забыл добавить в форме надо делать 2 отверстия для заливки материала а 2 для выхода воздуха и излишек материала таким образом получиться избежать раковин от воздуха

    • http://dimanjy.com/ Dimanjy

      Тоже верное замечание. Только стоит уточнить, что все это зависит от конфигурации отливаемого изделия. «Выпары» — отверстия для выхода воздуха, «литники» — отверстия для заливки — все это нужно продумывать на этапе проектирования литейной формы и самого изделия. Под каждую деталь приходится придумывать отдельно.

  • Лев

    Изготовление модельных комплексов, стержневой оснастки для стержневых автоматов любой группы сложности по вашим чертежам, на современных станках оснащенных системой ЧПУ с возможностью
    5-ти осевой обработки изделий из полиуретана, дерева, модельного пластика, алюминия.
    Марки станков
    ARES 36/18PX5 г.в 2008 портального типа, рабочая плоскость стола 3600 на 1360 мм., по оси z 1200 мм.
    ANTARES 26/15 new г.в 2012 портального типа, рабочая плоскость стола 2500 на 1500 мм., по оси z 1200 мм частота вращения шпинделя 24000 об/мин, мощность шпинделя 12 кВт

    89001990258 Лев

  • Александр

    Здравствуйте
    поясните пожалуйста не образованному в данной теме , но очень сильно желающему научиться :) на сколько отливок хватит формы из гипса?
    мне нужно отлить впускной коллектор для мотоцикла, для этого сначала я сделаю форму из парафина (а точнее форму придется распилить на две части), засыплю ее(каждую отдельно) смесью цемента и тормозной жидкости, нагрею, чтобы парафин вытек через заранее предусмотренное для этого отверстие, затем залью алюминий (взятый от впускных коллекторов япоавто), потом полученную форму залью гипсом и получится форма для литья, только как мне сделать отверстие в коллекторе, есть идея сделать сердцевину из того же состава (цемент + торм. жидк.) как то зафиксировать перед заливкой, а после остывания детали извлечь этот самый состав ?

    заранее благодарю за ответ, прошу сильно не пинать

    • http://dimanjy.com/ Dimanjy

      Вы немножко напутали. Цемент с тормозухой никакого отношения к гипсовым формам не имеет. Это совершенно другой метод литья — называется «литье в землю». Советую посмотреть видео по литью алюминия в землю на YouTube. Мне кажется, для вашего случая этот способ предпочтительнее. Там ничего вытапливать не надо, нужно только «впечатать» парафиновую модель в эту «землю» а потом аккуратно вынуть ее и залить алюминий.

      Вот с отливкой сложной детали с внутренней полостью нужно, конечно, помозговать. Не видя модели самой детали сложно что-либо конкретное подсказать. Тут вам самому изобретать придется.

      • Александр

        Да верно, меня вчера уже посетила мысль делать формы из парафина, а потом лить их в «землю». скажите, если я сделаю форму из гипса и буду лить в нее сначала парафин его легко потом можно будет изъять или он прилипнет?

        • http://dimanjy.com/ Dimanjy

          От самой формы зависит. Бывает, можно прям целиком вытащить, а бывает — вытапливать приходится. Вытапливать — это обычно для сложных деталей. И гипсовая форма при этом получается одноразовая, потому как чтобы вынуть из нее деталь, ее приходится разрушать.

    • Коля

      я тоже хочу сделать колектор карбюратора для «Днепра», идея вот какая: берем резиновую трубу нужного диаметра внутри и стенкой приблизительно 5мм(я брал шланг для воды ), гнем шланг по мемту как должен быть колектор, фиксируем его, внутрь заливаем гипс(внутренняя часть), дальше делаем коробку и заливаем с двух частей внешнюю разборную форму, потом вынимаем и разрезаем шлангу, внутреннюю гипсовую часть ставим в разборную форму, не забываем о литниках и выпорах, сушим и заливаем алюминий

  • паша

    а как насчет формы и глины? (если кто знает как их делать подскажите)

    • александр

      Привет всем я делаю все это из шликера и циркониевого песка.Также как делают на Европейских заводах

  • Tim

    Здесь всё очень подробно о литье алюминия показано:
    https://www.youtube.com/playlist?list=PLD2A7F5FD2D3C3088

    • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

      Да, хорошая подборка, только она по литью «в землю», а не в гипсовые формы. Про литье в землю у меня будет отдельная статья, когда сам освою эту методику.

  • Иван

    Здравствуйте. Очень долго искал информацию по этой теме. Очень благодарен за труды.
    Хотел бы уточнить пропорции гипса, воды и песка. Чего и сколько в пропорциях?

    • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

      Воду лью в гипс «на глаз», до получения консистенции жидкой сметаны. Песка столько же, сколько и гипса, т.е. 50/50.
      Вообще гипс нужно использовать только для того, чтобы связать песок. Количество гипса нужно минимизировать, а песка — максимизировать. Только это нужно выводить уже самостоятельно опытным путем.

  • Ilya

    Я не понимаю,а почему нельзя использовать Алебастр??,обьясните пожайлуста

    • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

      Хрупкий очень. Не держит форму.

      • Ilya

        А если использовать его 1 раз,то можно выплавить,СПС:))))

        • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

          Это от формы зависит. Тонкостенная может обвалиться прямо при заливке расплава!

  • Андрей

    скажите если таким образом сделать форму как кокиль, сколько она может выдержать заливок ( надо хотя бы 10 отливок) ? Тонкостенных частей не будет

  • леха

    Почему аллюбастр не годится? Собрался латунь лить.

    • Литейщик

      При всем Уважении, сразу скажу -статья напоминает полностью делитантскую и элементарно опасна для здоровья! Гипс, он же алебастр, нужно прокаливать циклически до 750 и при 750 градусах. Иначе при литье более крупных моделей, как из алюминия, так и из латуни форму порвет и забрызгает «рукодельника» жидким металлом. Физика элементарная. Форму желательно паковать в опоку, ящик и т.д. Гипс очень сильно газует, молчу про воду, без выпорной системы, даже прокаленная опока может взорваться. Друзья, не вздумайте воспользоваться сией статьей.

      • http://tech.dimanjy.com/ Dimanjy

        Уважаемый Литейщик, вы хоть статью до конца дочитали? Особенно до того места, где написано «На практике делать формы из чистого гипса нельзя!»?

  • I

    Спасибо, хорошая статья.

  • Юрий Чудаев

    Я читал статью об еще одном способе, как сделать качественную отливку. Автор печатал необходимую деталь на 3D-принтере, если не ошибаюсь из PLA-пластика (вместо восковой модели). Затем эту деталь помещал так же в гипс и проделывал отверстия. Через эти тверстия с помощью паяльной лампы он полностью выжигал пластик. Технология схожа с вашей, но возможности создания самых сложных деталей на 3D-принтере вам, уверен, хорошо известны!

  • Pavel Bondarenko

    Метал не хрупкий бедет(пористый)?