Литье ваз: от гипсовой формы до алюминиевого сплава 

Когда говорят про литье ваз, многие сразу представляют что-то монументальное, чугунное, тяжелое. А на самом деле, львиная доля заказов сейчас — это как раз тонкостенные, сложные по геометрии вещи, часто декоративные. Тут как раз вакуумное литье в гипсовые формы показывает себя во всей красе, особенно для алюминиевых сплавов. Ошибка многих — пытаться делать такие тонкие стенки в песчаные формы, получается брак по недоливу или рыхлота. Гипс здесь — совсем другая история.

Почему именно гипс для тонкостенных ваз?

Ну, во-первых, точность. Гипсовая форма повторяет мастер-модель с точностью, которую песок и не снился. Особенно если поверхность фактурная, с орнаментом. Песок ее просто ?съест?, сгладит все углы. А для вазы, где важен каждый завиток, это смерти подобно.

Во-вторых, и это ключевое — возможность получить тонкую стенку без холодных спаев. Вакуум, которым мы отсасываем воздух из формы перед заливкой, помогает металлу заполнить самые узкие каналы. Без вакуума алюминий просто не успеет дойти до конца тонкого лепестка, застынет по дороге. У нас на производстве, в ООО Чэнду Йехуа наука и техника сантай филиал предприятия, стоит как раз такое оборудование под это дело. Без него за такие проекты браться — только металл переводить.

Но и с гипсом не все просто. Состав смеси, время сушки, температура прокалки — все влияет на итог. Пересушишь — форма станет хрупкой, треснет при заливке. Недосушишь — пар от остаточной влаги даст раковины в отливке. Это уже из области практики, которую в книжках не всегда опишут.

Алюминиевый сплав: какой выбрать и где ошибаются

Для художественного литья ваз часто идут по пути наименьшего сопротивления — берут тот сплав, что под рукой, обычно АК12 или что-то подобное. Это не всегда правильно. Если ваза будет стоять на улице, нужна стойкость к коррозии. Если важна полировка до зеркала — другая структура сплава.

Мы, например, для одного заказа на партию декоративных уличных ваз долго экспериментировали с добавками к АК7ч. Нужно было добиться, чтобы и текучесть для тонких элементов была хорошая, и механические характеристики после термообработки не подкачали. Первая партия, помню, пошла в брак — на ребрах жесткости появились микротрещины после обработки. Пришлось корректировать и режим литья, и состав.

Тут еще момент с усадочной раковиной. В толстостенных местах, например, у основания ножки вазы, она норовит образоваться. Спасаем установкой холодильников — это такие металлические вставки в форму, которые ускоряют остывание массивной части. Но их положение нужно точно рассчитать, иначе создадим лишнее внутреннее напряжение, та же ваза потом может лопнуть.

От модели до готового изделия: подводные камни

Все начинается с модели. Часто клиент присылает 3D-модель, отлитую на пластиковой 3D-печати. И вот тут первый нюанс — такая модель имеет слоистость. Если ее просто покрыть разделительным составом и заформовывать в гипс, на отливке проявятся все эти слои. Поверхность будет не гладкой, а ступенчатой. Поэтому идеальный путь — по такой модели сделать точную резиновую форму, а уже с нее — восковую модель для выплавляемых моделей. Но это удорожает процесс. Иногда идем на хитрость — вручную дорабатываем поверхность мастер-модели шпатлевкой и полируем. Трудоемко, но для единичных экземпляров выгоднее.

Заливка — это отдельная операция. Температура металла, температура формы, скорость заливки. Если лить быстро — возможны турбулентные потоки, которые захватят окислы. Если медленно — опять рискуем недоливом. Нашли для себя оптимальный режим для большинства тонкостенных ваз — форма подогревается до 150-200°C, металл заливаем с небольшим превышением температуры над ликвидусом, но без перегрева. Перегрел — зерно в сплаве крупное получится, хрупкость повысится.

После выбивки из формы — обрезка литников, зачистка. Литники на таких изделиях стараемся ставить в местах, которые потом будут скрыты или легко зашлифованы. Иногда, если дизайн позволяет, литник становится частью декора — например, тем самым креплением для последующей ножки.

Конкретный кейс: что пошло не так и как исправили

Был у нас заказ на вазу высотой около 70 см, с ажурной решеткой по корпусу. Стенка решетки — 3 мм. Сделали все по технологии, но после заливки в нескольких ячейках решетки обнаружились пробоины. Металл как будто не смочил форму в этих местах. Стали разбираться.

Оказалось, проблема в геометрии. В этих проблемных ячейках были острые внутренние углы, меньше 90 градусов. Воздух при заливке там ?запирался?, и вакуум его оттуда полностью не вытягивал. Металл его обтекал, создавалась воздушная полость. Решение нашли простое, но неочевидное — доработали 3D-модель, скруглив эти углы до R2. Для визуального восприятия вазы это ничего не изменило, но заполняемость стала идеальной. Теперь это у нас как обязательная проверка при анализе модели — отсутствие ?острых карманов?.

Этот случай хорошо показывает, что технология литья ваз — это не только рецепт гипса и настройка вакуумной установки. Это еще и глубокий анализ геометрии будущего изделия, предугадывание поведения металла. Часто дизайнеры, создающие красивые вещи, не думают о технологических ограничениях. Наша задача — найти баланс между задумкой и возможностями литья.

Про оборудование и перспективы

Наше вакуумное оборудование, которое мы используем для литья в гипсовые формы, позволяет стабильно работать с толщиной стенки от 2 мм. Но это не предел. Есть разработки, где и 1.5 мм получают, но там уже требования к чистоте сплава и подготовке формы на порядок выше. Для большинства коммерческих заказов, которые идут через наш сайт https://www.www.cdyhkj.ru, оптимальный диапазон — 2.5-4 мм. Это и прочность хорошая, и сложность ажурных элементов допустима.

Сейчас все больше запросов на индивидуальные, штучные вазы, часто в единственном экземпляре. Тут как раз наша специализация — мелкосерийное и штучное производство тонкостенных отливок — оказывается в выигрыше. Не нужно делать дорогостоящую оснастку, как для литья под давлением. Достаточно качественной мастер-модели.

В будущем, думаю, будет больше интеграции с 3D-печатью непосредственно форм. Но пока что для гипса печать формы — дорого и неоправданно по свойствам. Печатаем модель, а форму снимаем по старинке, с гарантированным качеством поверхности. Так что, говоря о литье вазы как о процессе, стоит понимать — это часто симбиоз новых цифровых технологий на этапе проектирования и проверенных временем мануальных операций на этапе изготовления. Искусство здесь еще никто не отменял, несмотря на весь вакуум и компьютеры.