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          行業知識
          濰坊首飾加工—失蠟鑄造工藝流程
          現代首飾制造行業常用的失蠟鑄造工藝是由古代鑄造工藝發展而來的。距今5000多年前的新石器時代晚期,我國古代工匠就在青銅器的制造中廣泛采用了失蠟鑄造工藝。當時的工匠根據蜂蠟的可塑性和熱揮發性的特點,首先將蜂蠟雕刻成需要形狀的蠟模,再在蠟模外包裹黏土并預留一個小洞,晾干后焙燒,使蠟模氣化揮發,同時黏土則成為陶瓷殼體,殼體內壁留下了蠟模的陰模。這時再將熔化的金屬沿小孔注入殼體,冷卻后打破殼體,即獲得所需的金屬鑄坯?,F代失蠟鑄造技術的基本原理并無二致,只不過更加復雜精密。這主要體現在對蠟模的型位精確的要求更加嚴格?,F代工藝中蠟模的獲得不只是對蠟的直接雕刻,還可以通過對金屬原模(版)的硅膠模壓得到陰模,再由硅膠陰模注蠟后得到蠟模。澆鑄材料也不再是黏土,而代以鑄造石膏。這樣的產品比古代的鑄件精細得多。 夏、商、周三代創造了燦爛輝煌的青銅文化,大量造型復雜、紋飾繁縟、工藝高超的青銅鑄件流傳至今。春秋時期創造出失蠟法、疊鑄法等先進技術, 鑄成后的加工采用了鑲嵌寶石、紅銅以及錯金技術。到戰國時又出現了鎏金工藝。在春秋晚期,中國進入早期的鐵器時代,及至戰國,冶鐵已非常盛行。西漢時冶鐵成為最大手工業部門,當時采用炒鐵技術。到了南北朝時又發明了灌鋼法煉鋼新技術,煉爐的鼓風設施亦有創造發明,漢代使用水力皮橐,宋代發明木風扇,明代改進為木風箱。在商朝時,我們的祖先對于冶鑄青銅器的技術已經非常純熟,到了春秋時期則進入鐵器時代,甚至到了戰國中期以后,更發展出一整套的煉鋼技術,包括了滲碳鋼、百煉鋼、炒鋼、灌鋼等等。因為中國是世界上最早采用高爐煉鐵的國家,所以在古時候煉鐵技術是屬于高水平的。其次又在很早的時候就有了比較強的鼓風系統來加強爐子的溫度,可以縮短冶煉的時間。經歷了滲碳鋼、百煉鋼、炒鋼等過程,『灌鋼法』的發明,是重要的里程碑。方法是選出素質較高的鐵礦,冶煉生鐵后,再將液態生鐵澆注在熟鐵上,經過融煉使得鐵滲碳而成為鋼。這種方法不但加快了冶鐵的時間,并減少鍛打的次數,而且操作方法簡便,同時對后來的煉鋼的技術產生深遠的影響。 現代的失蠟鑄造是目前首飾生產的主要手段。 失蠟澆鑄實質是機械加工方法中的精密鑄造。將精密鑄造應用于首飾的批量制造是現代首飾制造業的突出特點。首飾制造的失蠟澆鑄能夠滿足批量生產的需求,也能夠兼顧款式或品種的變化,因此在首飾制造業的生產方式中占據重要的地位。失蠟鑄造的鑄造方法有真空吸鑄、離心鑄造、真空加壓鑄造和真空離心鑄造等,是目前首飾制造業中批量生產的主要手段。 失蠟鑄造的過程是:將原模(一般是銀版)用生硅膠包圍,經加溫加壓產生硫化,壓制成硅膠模;用鋒利的刀片按一定順序割開膠模后,取出銀版,得到中空的膠模;向中空的膠模注臘,待液態的蠟凝固后打開膠模取出蠟模;對蠟模進行修整后將蠟模按一定排列方式種蠟樹,放入鋼制套筒中灌注高溫石膏漿;石膏經抽真空、自然硬化、按一定升溫時段烘干后,融化金屬進行澆鑄(可利用正壓或負壓的原理進行鑄造);金屬冷卻后將石膏模放入冷水炸洗,取出鑄件后浸酸、清洗,剪下毛坯進行滾光;再進行執模和鑲嵌、表面處理后即成為成品。上面提到的正壓、負壓鑄造是指鑄模內部在鑄造過程中的壓力狀態而言。正壓鑄造以離心鑄造為代表,在鑄造過程中,熔融金屬進入鑄模時,鑄模內的壓力為大氣壓,這樣要使液態金屬進入鑄模就必須使金屬克服大氣壓的作用——離心鑄造就是將液態金屬坩堝與鑄模安裝在高速旋轉的圓盤上,依靠離心力的作用使液態金屬在圓盤的法向(徑向)高速流動,產生注射作用進入鑄?!簿褪钦f,“正壓鑄造” 過程中熔融金屬進入鑄??涨坏乃查g,鑄模內部壓力大于鑄模外部壓力,兩者的差值大于0,故而稱為“正壓鑄造”;“負壓鑄造”以真空吸鑄為典型,在鑄造過程中,熔融金屬進入鑄模時,鑄模內部的壓力小于鑄模外部壓力,兩者的差值小于0,故而稱為“負壓鑄造”——當然鑄模內的負壓必須通過與鑄模連通的真空泵來完成,液態金屬在大氣壓的作用下自然進入鑄模。 從實際的生產效果上看,正壓鑄造與負壓鑄造本沒有明顯的差異,只是在一般情況下,正壓鑄造適用于產量較高的場合,而負壓鑄造適用于中等或產量較小的場合。 真空離心鑄造是結合了正壓鑄造和負壓鑄造的優點的一種鑄造方法,就其本質而言,真空離心鑄造是屬于負壓鑄造。雖然這里的“真空”不只是指鑄模內部,熔融金屬及其容器——坩堝也是處于真空狀態,但按照我們上面對“負壓鑄造”的定義,在鑄造過程中,鑄模內部的壓力小于大氣壓,因此將“真空離心鑄造”歸于“負壓鑄造”一類是合理的。 真空加壓鑄造也是結合了正壓和負壓鑄造優點的鑄造方法。這種鑄造方法的“真空”位置在石膏模一側,而“加壓”在盛放融化金屬的坩堝一側。按照我們上面定義的分類方法,由于這種鑄造方法的鑄模(石膏模)內部壓力在鑄造過程中是小于大氣壓的因此也應該歸于“負壓鑄造”一類。 典型的失蠟澆鑄(失蠟鑄造)過程如上圖所示。由圖示可以看出,失蠟澆鑄是經過了陽?!幠!柲!幠!柲5霓D換而完成的,也就是說,陽模經過了銀版——蠟?!善访鞯娜无D換。在這三次轉換中,產生一定的誤差和變形是難免的。但是合理的失蠟澆鑄流程可以使這些誤差和變形降低到最低限度。 失蠟澆鑄的工序流程是:壓制膠?!_膠?!⑾灒#拚災#ê赶災#N蠟樹(——稱重)——灌石膏筒——石膏抽真空——石膏自然凝固——烘焙石膏——熔金、澆鑄——炸石膏——沖洗、酸洗、清洗(——稱重)——剪毛坯(——滾光)。下面分別講述各個工序。 一 .壓制膠模 制作膠模使用的膠是兩面帶沾膠的生橡膠片。一般使用進口膠片,以Castaldo牌為多。其中一種價格相對低一些,由于所含天然橡膠的成分較少,硫化后的硬度稍大,但壓模時間較短,適合于經驗比較豐富的開模師進行操作;另一種價格稍高,所含天然橡膠的充分較多,質地柔軟,韌性十足,適合于花型較為復雜、輪廓尺寸細小、凸凹明顯的銀版壓模,在取出蠟模時不易折斷蠟模。 生膠片的保存必須注意控制其存放溫度,在20℃以下一般可保存一年,在0~5℃保存時間可達到2~3年。 另外,也有一種預先制成一系列大小和厚度的橡膠模,其內壁有凸凹的連接腳,使用比較方便。 壓制膠模的設備是(硫化)壓模機,其主要部件由兩塊內帶電阻絲和感溫器件的加熱板、定溫器、定時器(有些型號沒有此裝置)等組成。壓模機上面還配有升降絲杠,用于壓模及取出。配套使用的還有壓???,根據其開孔的數量可以分為單板、雙板、四板等型號,制造壓??虻牟牧贤ǔJ卿X合金。一般壓??虻某叽鐬?8mm×73mm,有時使用加厚的壓??驂褐戚^大的原版,尺寸通常為64mm×95mm。 壓膠??此坪唵?,其實其中也有許多細節必須講究。首先必須保證壓??蚝蜕z片的清潔,壓模之前應該盡可能地將壓??蚯逑锤蓛?,操作者清洗雙手和工作臺;其次要保證原版與橡膠之間不會粘連,要做到這一點,就應該優先使用銀版,如果是銅版則應該將銅版鍍銀后再進行壓模,因為銅版很容易與橡膠粘連在一起;再次就是要注意根據具體情況確定適當的硫化溫度和時間——這兩者不但基本符合某一個函數關系,而且還與膠模的厚度、長寬、原版的復雜程度有關,通常將壓模溫度定為150℃左右,如果膠模厚度在3層(約10mm),一般硫化時間為20~25分鐘,如果是4層(約13mm)則硫化時間可為30~35分鐘……依次類推,同時硫化溫度與原版的復雜程度也有關系:如果原版是復雜、細小的款式,則應該降低硫化溫度,延長硫化時間(如有的師傅采用降低溫度10℃,延長時間一倍的方法),反之如果溫度過高,反而會影響壓模的效果。 壓模質量的好壞還取決于壓埋模版的質量??偟膩碚f,首先應該使生膠片能夠牢固緊密地粘接在一起,必須首先保證生膠片的清潔,不要用手直接接觸生膠片的表面,而應該將生膠片粘上后再撕去生膠片表面的保護膜。要保證生膠與原版 之間沒有縫隙。在填埋生膠時就應該仔細,尤其對某些細小的花型和副石鑲口底孔等細微孔隙,必須用碎小的膠粒填滿,用尖銳物(如鑷子尖)壓牢。為了避免壓出的膠模過于堅硬,填埋生膠時應該按照同一方向進行壓埋。 為了保證膠模在相當時期內可以使用,應該使膠模具有足夠的厚度,因此一個膠模最少也應該使用3層生膠壓制。將生膠疊壓好原版后應該使膠模整體略大于壓???,即長寬略大(能夠用力壓入壓??颍?,膠模厚度在壓入壓??蚝舐愿哂诳蝮w平面約2mm。 壓模還必須注意要首先預熱,再放入已裝壓好生膠的壓???,旋緊手柄使加熱板壓緊壓???,硫化初期可以檢查一下加熱板是否壓緊,硫化時間到了以后迅速取出膠模,最好使其自然冷卻(當然也可以用冷水沖涼)到不燙手時,就可以趁熱用鋒利的手術刀進行開膠模的操作了。 二 .開膠模 開膠模在首飾工廠中是一項要求很高的技術,因為開膠模的好壞直接影響蠟模以及金屬毛坯的質量,而且還直接影響膠模的壽命。技術高超的開模師傅開出的膠模,在注蠟后基本沒有變形、斷裂、披風的現象,基本不需要修蠟、焊蠟,能夠節省大量修整工時,得到較高的生產效率。 開膠模使用的工具比較簡單,有手術刀及刀片、鑷子、剪刀、尖嘴鉗等。注意初學者使用手術刀時必須使用新刀片,這樣反而不容易劃傷手指。切割過程中為保證刀片與生膠片膠模之間的潤滑,可以在刀片上蘸水或洗滌劑(但是千萬不能蘸油,因為油會使膠模變硬、變脆)。膠模通常采用四腳定位法,也就是說,開出的膠模有四個腳相互吻合固定,四腳之間的部分有采用直線切割的,也有采用曲線切割的。一般的開模順序(以開戒指膠模為例)如下: 1) 壓過的膠模冷卻至不燙手時,用剪刀剪去飛邊,用尖嘴鉗取下水口塊,拉去焦殼。 2) 將膠模水口朝上直立,從水口的一側下刀,沿膠模的四邊中心線切割,深度為3~5mm(可根據膠模大小適當調整),切開膠模四邊。 3) 從第一次下刀處切割第一個腳。首先割開兩個直邊,深度為3~5mm(可根據膠模大小適當調整),再用力拉開已切開的直邊,沿45°切開一個斜邊,形成一個直角三角形形狀的腳。這時切口的膠模兩半部分應該有對應的陰、陽三角形腳相互吻合。 4) 按照上一步的操作過程,依次切割出其余三個腳。 5) 拉開第一次切開的腳,用刀片平穩地沿中線向內切割(如果是曲線切割法則應按照一定的曲線擺動刀片,劃出魚鱗狀或波浪形的切面),一邊切割一邊向外拉開膠模,快到達水口線時要小心,用刀尖輕輕挑開膠模,露出水口。再沿戒指外圈的一個端面切開戒指圈,直至戒指花頭和鑲口處。 6) 花頭的切割,這是開膠模中比較困難和復雜的步驟。如果主石鑲口是爪鑲,切割花頭就應該沿花頭一側兩個爪的軸線切開,然后向花頭另一側的戒指外圈端面切割,直至切割到水口位置。這時膠模已經被切成兩半了,但還不能將銀版取下。 7) 切割留有鑲口、花頭的膠模部分。在主石兩側與副石鑲口間隔處,沿主石鑲口外側已切開的兩個爪軸線切割,直至對稱的另兩個爪;再沿主石鑲口外側的剩余一個方向切割,與剛才切割的面相交,使主石鑲口呈直立狀。再在主石鑲口及副石鑲口的爪根部橫切一刀,使花頭成為兩部分。拉開已切開的部分,注意觀察有無被拉長的膠絲(通常是副石鑲口的孔和花頭的鏤空部分形成的),若有則應該切斷。 8) 取下銀版,注意觀察銀版與膠模之間有無膠絲粘連,若有,切斷。 9) 開底。沿戒指內圈深切整個圓周,使切口接近底面,不要切透。翻轉膠模,用手指抓住膠模兩邊向切口方向折彎,可以觀察到內圈的圓周切口以及鑲口、花頭部分的切口的痕跡(因未切割透,剩余的橡膠拉伸形成略凹的淺痕)。沿這些痕跡切割至對應水口的位置,再沿水口平行的方向切割8~12mm寬度的長條,長度接近水口。這時的底部形成一個類似蘑菇的形狀,已經能夠將戒指的內側部分從切開的底部拉出了。這樣的膠模才能順利地將蠟模取出。 壓制好的膠模應該再進行仔細的檢查。注意膠模內不能有任何缺陷,比如明顯的破花、缺角、粘連等。這些都有可能造成蠟模的缺陷,因此應該對這些缺陷進行修補,如切開未切的位置、用焊蠟器焊補破花、缺腳的地方等。另外,對于結構復雜的原版應該按照具體情況進行切割面的調整,比如對于多層的盤鑲式首飾應該分層切割,有時還需要套切出套芯;對于多層的吊墜、大而復雜的鏈牌可以不必開底,直接分層等等。膠模的保存環境應該是低溫、陰暗的,還要避免油類、酸性物質的影響。如果使用的不是非常頻繁,膠??梢允褂蒙鲜甑臅r間。但是如果使用頻繁,一般使用兩年就不使用了,因為這時的膠模由于反復注蠟受熱已經變硬,使用效果大大降低。加上對款式變化需要的考慮,一般膠模的使用壽命在2~3年之間。 三. 注蠟 膠模開好后就可以進行注蠟操作了。注蠟操作應該注意對蠟溫、壓力以及膠模的壓緊等因素。 制作蠟模使用的蠟一般是蘭色的模型石蠟,其融化溫度在60℃左右,注蠟溫度在65℃左右。還有一些其他顏色的石蠟,性質略有不同。蠟溫及注射壓力是由注蠟機決定的。注蠟機的類別通常有風壓式和真空式兩種。這兩種注蠟機的注蠟原理基本相似,就是利用氣壓將熔融狀態的蠟注入膠模。兩者的區別在于真空式注蠟機能夠先將膠模抽真空,在向膠模注蠟;而風壓式注蠟機只能直接向膠模注蠟。所以通常操作以真空式注蠟機比較容易掌握,而風壓式注蠟機則需要具有一定的經驗。濰坊首飾加工http://www.xinhuiduo.com/cp/
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