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首飾制作與熔模鑄造技術
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。熔模鑄造工藝經歷了兩個主要的發(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世紀中期（1940~1950年），將牙科行業(yè)中長期使用的鑄造方法成功地應用于首飾生產。從那時起，熔模鑄造的首飾逐漸普及，該技術成為了現(xiàn)代首飾制作工藝的主要方法，目前大約有近70%的Au,Pt,Ag首飾產品采用熔模鑄造技術制作。世界上一些先進的國家和地區(qū)，如意大利、德國、美國、日本和中國香港等，對首飾熔模鑄造技術進行了深入地、全面的研究，在鑄造設備、生產工藝、原（輔）材料等方面取得了顯著的進展。
首飾熔模鑄造涉及的設備較多，主要由注蠟設備、開粉設備和鑄造機等。
一、注蠟設備
注蠟設備主要包括真空注蠟機和氣壓注蠟機，均采用氣泵加壓，使蠟液充填橡膠模腔。蠟模制作是熔模鑄造工藝中的重要工序，蠟模的質量對首飾產品有著重要影響。早期普遍使用的是簡易氣壓式注蠟機，蠟模的質量相對難以保證，特別精細的蠟模難以成形。20世紀80年代后出現(xiàn)了真空注蠟機，注蠟前需抽空橡膠模，由于蠟模是在真空狀態(tài)下注蠟，使充填性能得到了優(yōu)化，因此，可以注出比較細薄的蠟模，提高了蠟液的充型能力。90年代以后開發(fā)了自動化程度更高的真空注蠟機，如日本yasui公司生產的數(shù)碼式真空注蠟系統(tǒng)，采用二次注蠟系統(tǒng)使蠟模的收縮降到最低程度，注蠟參數(shù)可以任意組合。橡膠模放入夾模機械手內，輸入程序號，按下“開始”鈕，就可自動完成全過程。該設備控制溫度準，注蠟效果完美。
以往的注蠟模具為橡膠模，有一定的厚度要求。近幾年，在部分結構上采用金屬膜，制作的蠟模非常薄，近乎透明，且其重量、尺寸的穩(wěn)定性很好，適合構造簡單的批量件。
二、開粉設備
普遍使用的簡單攪拌機容易使?jié){料卷入氣體，整個開粉過程要經過多道工序，比較繁瑣。90年代后出現(xiàn)了真空自動攪粉機，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過程，有效地減少了氣泡，使產品的光潔度更好。真空攪粉機一般具有定量加水以及設定攪拌時間與速度等功能，提高了開粉的自動化程度，操作簡單、省時。
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，爐內溫度分布不均勻，焙燒時也不易調整爐內氣氛。為了達到均勻分布爐內溫度、消除蠟的殘留物及自動化控制等目標，近年來不斷開發(fā)了一些先進的焙燒爐。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置了耐熱鋼罩，在爐頂裝風扇，強制空氣流過加熱元件并從爐底返回爐膛，從而強制爐內流動空氣，改進了爐殼的絕熱性能。德國研制了一種更先進的焙燒爐，采用爐床回轉方式，使石膏型均勻受熱，石膏內比較光潔、精細，特別符合先進的蠟象鑄造工藝要求。這種爐箱四面加熱，內有雙層耐火磚隔板，熱度均勻穩(wěn)定，絕緣性能好，經過兩次充分燃燒后，排出的是無公害氣體，對環(huán)境不會產生不良影響。目前，許多國家都在生產這種焙燒爐。
四、鑄造機
鑄造機是首飾熔模鑄造中非常重要的設備，是保證產品質量的一個重要條件。由于首飾產品都比較精細，金屬液在澆注過程中會很快凝固而喪失流動性，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。根據采用的外力形式，常用的首飾鑄造機主要有離心和靜力鑄造機兩類。
（1）離心鑄造機：利用高速旋轉產生的離心力將金屬液引入型腔，充填速度較快，有利于細小復雜工件的成形，適合Au,Ag等合金的鑄造；對Pt來說，由于其處于液態(tài)的時間非常短，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單的機械傳動式離心機，它沒有附帶感應加熱裝置，利用氧氣（乙炔）熔化金屬，或者利用熔金機熔煉金屬，然后將金屬液倒入坩堝中進行離心澆注，冶金質量沒有保證。現(xiàn)代離心鑄造機在這方面有了很大的改進，集感應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金屬液紊流嚴重、易出現(xiàn)氣孔、金屬液對型腔壁沖刷劇烈、易導致鑄型開裂或剝落、離心鑄造的最大金屬量相對較少等缺點。針對這些問題，現(xiàn)代離心鑄造機改進了驅動技術和編程能力，把鑄型中心軸和轉臂的角度設計成轉速的一個函數(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方向的澆道壁流入；在鑄型底部加設了抽氣裝置，方便型腔內的氣體順利排出，較好地改善了充型能力；同時配備了測溫裝置，可以極大地減少人為的判斷誤差。
（2）靜力鑄造機：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，靜力鑄造機的充型過程相對平緩，金屬液對型腔壁的沖刷作用較??；一次鑄造的最大金屬量較多。因此，靜力鑄造機在首飾制作業(yè)界得到了越來越廣泛的應用。靜力鑄造機有多種，其中最簡單的當屬吸索機。該機器的主要構件為真空系統(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題，整個澆注過程由操作者控制，因此，人為影響質量的因素較多。
首飾熔模鑄造涉及的設備較多，主要由注蠟設備、開粉設備和鑄造機等。
一、注蠟設備
注蠟設備主要包括真空注蠟機和氣壓注蠟機，均采用氣泵加壓，使蠟液充填橡膠模腔。蠟模制作是熔模鑄造工藝中的重要工序，蠟模的質量對首飾產品有著重要影響。早期普遍使用的是簡易氣壓式注蠟機，蠟模的質量相對難以保證，特別精細的蠟模難以成形。20世紀80年代后出現(xiàn)了真空注蠟機，注蠟前需抽空橡膠模，由于蠟模是在真空狀態(tài)下注蠟，使充填性能得到了優(yōu)化，因此，可以注出比較細薄的蠟模，提高了蠟液的充型能力。90年代以后開發(fā)了自動化程度更高的真空注蠟機，如日本yasui公司生產的數(shù)碼式真空注蠟系統(tǒng)，采用二次注蠟系統(tǒng)使蠟模的收縮降到最低程度，注蠟參數(shù)可以任意組合。橡膠模放入夾模機械手內，輸入程序號，按下“開始”鈕，就可自動完成全過程。該設備控制溫度準，注蠟效果完美。
以往的注蠟模具為橡膠模，有一定的厚度要求。近幾年，在部分結構上采用金屬膜，制作的蠟模非常薄，近乎透明，且其重量、尺寸的穩(wěn)定性很好，適合構造簡單的批量件。
二、開粉設備
普遍使用的簡單攪拌機容易使?jié){料卷入氣體，整個開粉過程要經過多道工序，比較繁瑣。90年代后出現(xiàn)了真空自動攪粉機，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過程，有效地減少了氣泡，使產品的光潔度更好。真空攪粉機一般具有定量加水以及設定攪拌時間與速度等功能，提高了開粉的自動化程度，操作簡單、省時。
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，爐內溫度分布不均勻，焙燒時也不易調整爐內氣氛。為了達到均勻分布爐內溫度、消除蠟的殘留物及自動化控制等目標，近年來不斷開發(fā)了一些先進的焙燒爐。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置了耐熱鋼罩，在爐頂裝風扇，強制空氣流過加熱元件并從爐底返回爐膛，從而強制爐內流動空氣，改進了爐殼的絕熱性能。德國研制了一種更先進的焙燒爐，采用爐床回轉方式，使石膏型均勻受熱，石膏內比較光潔、精細，特別符合先進的蠟象鑄造工藝要求。這種爐箱四面加熱，內有雙層耐火磚隔板，熱度均勻穩(wěn)定，絕緣性能好，經過兩次充分燃燒后，排出的是無公害氣體，對環(huán)境不會產生不良影響。目前，許多國家都在生產這種焙燒爐。
四、鑄造機
鑄造機是首飾熔模鑄造中非常重要的設備，是保證產品質量的一個重要條件。由于首飾產品都比較精細，金屬液在澆注過程中會很快凝固而喪失流動性，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。根據采用的外力形式，常用的首飾鑄造機主要有離心和靜力鑄造機兩類。
（1）離心鑄造機：利用高速旋轉產生的離心力將金屬液引入型腔，充填速度較快，有利于細小復雜工件的成形，適合Au,Ag等合金的鑄造；對Pt來說，由于其處于液態(tài)的時間非常短，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單的機械傳動式離心機，它沒有附帶感應加熱裝置，利用氧氣（乙炔）熔化金屬，或者利用熔金機熔煉金屬，然后將金屬液倒入坩堝中進行離心澆注，冶金質量沒有保證。現(xiàn)代離心鑄造機在這方面有了很大的改進，集感應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金屬液紊流嚴重、易出現(xiàn)氣孔、金屬液對型腔壁沖刷劇烈、易導致鑄型開裂或剝落、離心鑄造的最大金屬量相對較少等缺點。針對這些問題，現(xiàn)代離心鑄造機改進了驅動技術和編程能力，把鑄型中心軸和轉臂的角度設計成轉速的一個函數(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方向的澆道壁流入；在鑄型底部加設了抽氣裝置，方便型腔內的氣體順利排出，較好地改善了充型能力；同時配備了測溫裝置，可以極大地減少人為的判斷誤差。
（2）靜力鑄造機：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，靜力鑄造機的充型過程相對平緩，金屬液對型腔壁的沖刷作用較??；一次鑄造的最大金屬量較多。因此，靜力鑄造機在首飾制作業(yè)界得到了越來越廣泛的應用。靜力鑄造機有多種，其中最簡單的當屬吸索機。該機器的主要構件為真空系統(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題，整個澆注過程由操作者控制，因此，人為影響質量的因素較多。