Специальные способы изготовления моделей применяют для строгого сохранения их формы (что существенно для художественного литья), повышения точности размеров или упрощения изготовления. К ним относят применение холодильников и стержней, а также выпадающих вставок.
1. Холодильники применяют для предупреждения образования искаженной поверхности (утяжин) на моделях либо с большой, либо массивных целиковых.
При этом способе под холодильником понимают модель-вставку из того же модельного состава, которую вставляют в пресс-форму для уменьшения толщины стенки модели, выполняемой последующей запрессовкой (или заливкой). Примером могут служить постаменты для художественных отливок каслинского литья.
2. Стержни применяют для уменьшения толщины стенок модели или отливки, что уменьшает и выравнивает их усадку, а также для сокращения расхода модельного материала и металла. Пример применения стержня для художественной отливки — фигуры собаки.
Обычно такие стержни изготовляют из . песчаных смесей со связующим — жидким стеклом или по нагреваемым металлическим пресс-формам на пескодувной машине. В этом случае связующим материалом служит смола горячего отверждения — пульвербакелит. Получаются полые стержни из огнеупорной оболочки.
В ряде случаев такие стержни оставляют внутри отливки (не удаляют). Установку стержней в пресс-форму осуществляют на специальных знаках из металла или материала стержня. В первом случае, применяемом для стержней, оставляемых в отливках, концы металлических знаков отрезают и расклепывают. Во втором случае в отливке в местах знаков остаются отверстия, через которые можно удалить стержень.
Инженерами ООО «Мастер Див» А. В. Морозовым и М. В. Соловьевым предложен новый способ получения пустотелых отливок по выплавляемым моделям без применения стержней.
Кроме того, полученная полость сохраняется после заливки металлом. Работа по изготовлению пустотелой отливки литьем по выплавляемым моделям осуществляется следующим образом. Сначала изготовляют половинки модели будущей отливки из легкоплавкой массы по оригиналу, выполненному художником, обычным способом в открытых гипсовых пресс-формах с применением виксинта или без него. Затем вставляют металлические трубки диаметром 5-10 мм
в половинки модели, после чего их спаивают горячим электролобзиком или электропаяльником. В дальнейшем изготовляют литниковую систему из легкоплавкой массы, например из ПС 50-50 и производят сборку блока.
Затем собранный блок устанавливают на резиновый поддон чашей вниз, накрывают опокой, на которую устанавливают резиновую манжету, поскольку при заливке и твердении формовочной массы последняя увеличивается в объеме. Далее опоку заливают приготовленной предварительно дегазированной формовочной гипсодинасовой или гипсокристобалитовой массой. (Перед заливкой блока моделей, помещенного в трубчатую опоку, формовочная смесь предварительно дегазируется в течение 2-3 мин при остаточном давлении 104 Па.)
Затем залитый блок помещают в вибровакуумную установку и продолжают виброваку-умирование при остаточном давлении 104Па в течение 3-4 мин.
Во время вибровакуумирования удаляются воздушные пузырьки, адсорбированные на поверхности блока, и формовочная смесь по трубкам заполняет полость восковки, где продолжается ее затвердевание. После затвердевания манжету удаляют, излишек смеси срезают, и после окончательного затвердевания форма помещается в термическую печь, где происходит вытапливание модельной массы и прокаливание. Прокаленную форму заливают металлом, охлаждают и выбивают из опоки. Затем механическим путем под струей воды удаляют формовочную смесь и отливки отрезают от литниковой системы. Формовочную массу, находящуюся внутри отливки, через трубки вымывают из тела отливки, а если оставшаяся масса в отливке не влияет на внешний вид изделия и замысел художника, ее оставляют в отливке. Затем отверстия зачеканиваются и отливка поступает на окончательную отделку.
Получение отливок с равными тонкими стенками без применения стержней является новым процессом. При этом улучшается точность отливок (так как отливка заливается целиком), увеличивается производительность труда, исключаются операции по изготовлению и установке стержней и осуществляется возможность получения закрытых полостей в отливках с равным сечением стенок при литье по выплавляемым моделям. Отливки получаются плотными, лишенными пороков газовоусадочного происхождения.
Выпадающие вставки (выпадающие твердые модели) применяют для ускорения затвердевания модели, уменьшения расхода модельного состава и облегчения его выплавления из формы. Наибольшее распространение получили выпадающие вставки стояков с литейными воронками.
Их изготовляют из металла, дерева и пр. и покрывают слоем модельного состава. Такие вставки при подплавлении модельного слоя выпадают, образуя в модели полость: они могут применяться много раз.
Охлаждение и хранение моделей. Модели, извлеченные из пресс-формы, обычно выдерживаются несколько часов при температуре 15-20 °С до их остывания и получения постоянной конфигурации и постоянных размеров.
Выдержку необходимо производить при постоянной температуре, так как изменение температуры влечет за собой изменение формы модели и размеров. Так, например, при повышении температуры от 20 до 25 °С размеры модели увеличиваются на 0,2 %, что недопустимо, особенно если отливается художественное изделие с мелким рельефом (складки одежды, черты лица и пр.).
Для исключения этих дефектов прибегают к следующему:
а) применяют помещения с кондиционером;
б) хранят модели либо в воде, либо в передаточных и охлаждаемых шкафах;
в) модели, склонные к короблению, хранят в воде, в подвешенном состоянии или на специальных подкладках;
г) время хранения моделей должно быть ограничено во избежание коробления моделей и их запыления;
д) пресс-формы должны быть перед хранением очищены и собраны, а металлические смазаны.