低熔点金属空心工艺美术品的制造工艺

目前铸造金属工艺美术品制造工艺可分三大类：一、有起模斜度的工件可采用金属模、木模，经压铸、浇铸或翻砂造型取得实心铸件，配上金属抽芯、砂型等型芯可取得空心铸件。金属模，翻砂模制造铸件简单，可批量生产，这种工艺广泛用于工业领域。而工艺美术品形状上多数设计都没有起模斜度，有些还向内凹就不适合用金属模、翻砂模工艺来生产。二、没有起模斜度的工艺美术品现在一般是用失蜡浇铸法制造，先用石蜡浇铸成空心蜡模，在空心蜡模上结上多层石英砂成为型壳，型壳经去蜡、焙烧、浇铸而成。对于复杂形状的工艺美术品几何形状不受铸造工艺限制，只要蜡模能制出来就能铸造。此法广泛用于工艺美术品领域，缺点是制造工艺复杂。三、随着新型造型材料的出现，一些生产工艺也发生了变化。如耐热硅橡胶，它能耐铅锡合金、锌合金的铸造温度，可将该合金直接浇铸到耐热硅橡胶制成的型腔上凝固成型。目前普便使用的是在离心浇注机上装上耐热硅橡胶制成的模具，直接在耐热硅橡胶模具中浇注合金，这种浇铸方法有象金属模的方便，又有象熔模铸造不受起模斜度限制的便利，因硅橡胶是软的，可方便的将内凹和没有起模斜度的地方脱模出来，硅橡胶模有制造成本低、制造简单、工件表面光洁度高的优点。现许多企业都利用耐热硅橡胶模在离心浇注机上浇铸低熔点金属，铸成实心工艺品和半空心工艺品。实心工艺品多用于首饰、领带夹、胸花等产品，半空心是指分铸的半成品，比如需铸一个空心球体，就先要铸成二个半球，然后焊接成一个球体。比如要铸一个空心佛像，就要将佛像设计成小于离心硅橡胶模半径的若干块，分铸成型后拼装焊接成型，再打磨修整。虽然这种方法集金属模、熔模铸造之优点，铸件光洁度高，但受离心模半径和铸造工艺的限制，整体空心铸造就不可能实现。硅橡胶模虽软，能轻松将内凹和没有起模斜度的地方脱模，但许多工艺品是内大外小，硅橡胶模型芯就不能从大处向小处拔出，工艺品尺寸大于离心模半径就需分割才可铸造。多块焊接容易使工艺品变形，焊接处如是花纹，还需将焊疤修平，刻上花纹，制造费工费时，现工艺品厂家均采用该工艺生产低熔点合金工艺品。

本发明的目的是集以上三种铸造的方法的优点，实施整体制造空心工艺美术品的工艺方法。该工艺不受工艺品尺寸的限制，可大部分一次铸造成型，它有象金属模铸造的方便和快速，有象熔模铸造不受凹面和起模斜度限制的特点，有耐热橡胶制造简单，成本低、表面光洁度高的总成，可广泛用于低熔点金属铅锡合金、锌合金的工艺美术品制造。

本发明的目的是这样实现的：用耐热硅橡胶制造工艺品的型腔，在型腔中放入相应的覆膜砂型、石膏型等型芯，利用各种方式如重力浇铸、真空吸铸使低熔点合金充盈型腔而达到空心工艺品。

下面结合附图和分6个方面对本发明进一步说明：

图1是工艺品马的实施例纵剖面构造图。

图2是工艺品佛像的实施例纵剖面构造图。

图中1、型腔模铝合金夹具，2、耐热硅橡胶型腔模，3、型芯，4、型芯头，5、型芯撑，6、硅橡胶定位销，7、真空吸铸直浇道，8、横浇道，9、进液通道，10、排气口，11、直浇道，12、螺栓紧固位。

6个方面的工艺流程是：1、工艺品原模的制造和设计，2、耐热硅橡胶型腔模的制造，3、型芯模的制造，4、重力浇铸的实施方案，5、真空吸铸的实施方案，6、铸件的后处理。

1、工艺品千姿百态，要好的产品就需要好的原模。先用木雕、树脂、石膏等做成初原模，在初原模上用常温固化硅橡胶涂抹，达到一定厚度再剥出成了阴模，在阴模中倒入液体石蜡，一定时间后将未凝固的液体倾出，形成中空蜡模，也可直接用石蜡雕刻蜡模，将蜡膜用熔模铸造法制成原模，可用铜、低熔点合金铸成。原模经修整、打磨、抛光、表面镀镍而成。原模的光洁度、纹理清晰直接反映在产品上。本实用新型虽能整体铸造空心工艺品，但有些工艺品结构复杂、重迭、影响脱模，制原模时就需局部分铸，分铸的连接处以榫铆连接，成品再粘结或焊接。空心工艺品是安放型芯(3)而达到空心的目的，在原模上就需设计型芯头、芯撑的安放点，铸成后型芯需清除的，应视清理的难度，在工艺品的上部或相关部位设型芯头或工艺孔。型芯头(4)是安放在原模底部为单撑，型芯头比原模底部宽出0-10mm，厚10-20mm，在分型面处制成内小外大的形状，有利型芯的安装及合模。如原模细长又需清除型芯残砂，就需用双撑和工艺孔。在原模头部或相应部位设厚10-20mm，直径10-30mm的园柱体，就成了型芯头和工艺孔。型芯头尽可能安在少花纹的地方，因铸成品后型芯头处是空的，需要焊补。如要求型芯头处是实的，那就要用芯撑来实现，芯撑是用φ0.3-1.0的金属丝，比原模高出5-10mm，浇铸后芯撑与铸件融为一体，露出的尾端经打磨去除，如象直立的马，就用二头芯撑(5)让合金液整个包住型芯，采用芯撑的不便清除型芯砂就将型芯留在铸件中。

2、有了原模就可以制造耐热硅橡胶型腔模(2)，之前还应制造型腔模铝合金夹具(1)。根据原模的形状，用记号笔划出分型面，一般是分成二块，复杂形状可分成数块。硅橡胶模厚为8-12mm，根据工件尺寸大小增减所需厚度，用相应厚度的橡皮泥贴在原模分型面上，贴满一侧的原模。在分型面上设二个或多个螺栓紧固位置，并设数个硅橡胶定位销(6)位置。用石膏或树脂倒在橡皮泥上达8-10mm厚，等固化后清理分型面，相应位置设上螺栓坚固位(12)，另一侧原模上再压贴上相应厚度的橡皮泥，倒上石膏或树脂，固化后将二侧的模型打开，取出橡皮泥与原模，就成为型腔模铝合金夹具造型模。将造型模修整，内外二面都留有脱模斜度，用翻砂造型铸造制成型腔模铝合金夹具，夹具的坚固部位可钻孔用螺栓紧固，也可用柱销环螺栓配蝶型螺母坚固。根据铸造方法的不同如重力浇铸和真空吸铸，还应在夹具上分别设计上浇道和吸铸直浇道和横浇道，具体方法下章再述。制好了夹具就可将耐热硅橡胶压在原模的分型面一侧，再扣上铝合金夹具，使硅像胶充满夹具内腔，硅橡胶一定要压紧压满并沿原模分型面压实。在空档处设定位销(6)，定位销用带帽园头螺母而成，将硅橡胶塞满螺母孔内，埋于硅橡胶分型面处露出圆球头部。压实一侧的硅橡胶后，在硅橡胶分型面和定位销上涂上分离剂，再用上述方法压上另一侧的硅橡胶和铝合金夹具。两边夹具用螺栓坚固，为防加热硫化时螺栓脱落影响成型，再用C型夹具夹紧两侧，放入烘箱内加热硫化。硫化温度为160℃，硫化时间为2～4小时，根据模具的大小增减硫化时间。经硫化塑性的硅橡胶就定型了，将夹具松开从分型面处分离二侧的硅橡胶，取出原模就成为中空的硅橡胶型腔，如将低熔点合金倒入型腔内，就成为实心的工艺品，要制造空心工艺品，需在硅橡胶型腔内加上型芯，铸造出来才是空心的。

3、有了硅橡胶型腔模还需配有型芯模，型芯模制法是：根据工艺品的壁厚尺寸把橡皮泥压制成相应的厚度，贴在硅橡胶型腔模内腔上，沿分型面向内压，贴压时注意留有脱模斜度、内凹处贴厚点，外凸处压薄一点，这样能保证下一步的砂芯脱模。在型芯头和芯撑的地方不要贴橡皮泥，贴好橡皮泥将硅橡胶型腔模合模，浇上石膏。浇道及真空吸铸直、横浇道不要浇入石膏。石膏凝固后修整型芯头底部多出的石膏，使型芯头与型腔模底持平。打开型腔模剥去橡皮泥就是石膏型芯实型。放回一侧的型腔模中观察空隙看壁厚情况，背面看不到可用较软橡皮泥分点状放在石膏型芯实型上，再放回型腔处压紧，看橡皮泥压痕的厚薄了解壁厚，如太厚在石膏型芯实型上加上石膏，如太薄可刮掉一部分石膏，修整时要注意石膏型芯实型的脱模斜度和光洁度。型芯模是用铝合金制成，考虑铸件的收缩率，石膏型芯实型要加上收缩位制稍大一点，在石膏型芯实型上涂上石蜡等分离剂，沿原来的分型面贴上橡皮泥，高出10mm的合缝位和20-50mm的定位销和锁紧孔位，定位销用2-4个，用园球压在橡皮泥上呈凹球面。在石膏型芯实型和橡皮泥处倒上石膏或树脂，固化后将橡皮泥取掉，修整分型面及凸出的球体，在分型面上涂上分离剂，在另一侧的石膏型芯实型与分型面上倒上石膏或树脂，固化后打开外模，取出型芯实型就成了型芯造型模。合模后看两边球面定位销和分型面接缝是否密缝，修整合缝及外形，使内腔光洁，型芯造型模壁厚8-10mm，要有脱模斜度，符合造型要求，造型模经翻砂浇铸铝合金就成了型芯模。型芯模经修整合缝、内腔打磨抛光，安装铁棒把手和紧固螺栓，就可放在炉上加热，有芯撑的型芯，在型芯模芯撑位置插上相应金属丝，如型芯细小易断处也可加入铁丝增强牢度。倒入覆膜砂，热固化后刮去型芯头处多出的砂，取出就成了型芯。将型芯放入型腔模中试铸，看成品壁厚，太厚可将型芯模相应部位内腔修磨大些，太薄可补焊上点厚度，经调试达到厚度要求。石膏型芯的制造工时较长，使用前还需烘干，一般情况少用。

4、工艺品体积较小壁较厚的就可用重力浇铸法实施，硅橡胶型腔及型芯模的制造前面已说过，这里就不重说。重力浇铸就要设立直浇道，直浇道(11)呈漏斗型，可直接放入在工艺品分型面顶部，也可设横浇道，以增加产品成品率，根据工艺品形状设不同的直、横浇道，可用木头制造，在设计型腔模铝合金夹具时将直、横浇道设计其中，制造硅橡胶型腔模时，将浇道木模与原模一同压入硅橡胶中固化。重力铸造工艺较简单，将型芯放入型腔模中夹紧两边合缝就可浇铸，缺点是成品率不够高。

5、真空吸铸是将放有型芯的硅橡胶型腔模放置于一密封室内，然后将密封室内的空气抽出，使型腔内造成一定的负压，由于差压作用，熔池中的金属液通过升液管被吸入型腔，然后保压，真空吸铸中铸件凝固时间需严格控制，当横浇道及铸件已凝固而直浇道的金属液尚未开始凝固，去除负压放入空气。直浇道管内的金属液就流回熔池中，这种浇注方法的优点是提高合金的充型能力，达到较薄壁厚，同时减少气孔、夹渣，增加表面光洁度。硅橡胶型腔模没有透气性，合缝处也不透气，型腔内达不到负压就完不成真空吸铸。要在原模上部合模处设排气口(10)，排气口高30mm，厚度与工件厚度相当，宽度根据工件大小定、工件大，排气口的孔径就大，也可设计多个排气口。排气口的孔径影响型腔内空气被抽出的快慢，从而影响金属液充型速度及吸铸工艺的稳定。升液管直径影响金属液回流，直径太小金属液凝固过早影响回流。升液管采用φ30-φ50的钢管制成，上端伸出50mm焊于密封室底内部，下端伸到金属溶池底部。在密封室顶端开一个观察窗，用玻璃密封窗口，抽真空后看到排气口流出金属液就保压，排气口金属凝固就打开气阀进入空气解除真空，使直浇道合金回流，如不用观察窗可严格控制时间完成操作。在原模分型面底部根据形状的不同设计各异的横浇道(8)木模，直浇道(7)用与升液管相同尺寸的钢管做模，与横浇道木模胶合成丁字型。横浇道与原模处用稍厚于壁厚的木模相连成为进液通道(9)进液通道可设多个，孔径大于排气口孔径。在硅橡胶型腔模夹具设计时就将直、横浇道及进液通道、排气口设计其中，制造硅橡胶型腔模时将直、横浇道、进液通道、排气口木模与原模一同压入到硅橡胶中，热固化而成。在型腔模中放入型芯，将直浇道处插入密封室内端升液管中，锁紧两边合缝就可进行真空吸铸。

6、铸件经去飞边，清除型芯残砂，铸造缺陷处可用锡焊补。用吊磨机装上大号钢针，在针眼上插上剪成三角形的砂纸抛光，工艺品经全面打磨抛光，就可进行镀24K黄金、仿古铜、镀银等工艺，装配其它饰物及木质底盘就成了一件漂亮的工艺品。