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Comment fabriquer des modèles en cire pour couler des bijoux en or, en argent et en platine ?
Les principes de base et les compétences opérationnelles pour 3 tâches typiques
La fabrication d'arbres en cire, également appelée plantation d'arbres en cire, consiste à souder les moules en cire préparés sur une tige de cire en couches selon des exigences spécifiques et un ordre de disposition à l'aide d'une soudeuse à cire, ce qui permet d'obtenir un arbre en cire ressemblant à un grand arbre. Plus tard, l'arbre en cire est utilisé pour des processus tels que la coulée de gypse. La condition de base pour planter un arbre à modèles en cire est que les moules en cire doivent être disposés de manière ordonnée, en maintenant un certain écart tout en soudant autant de moules en cire que possible sur l'arbre à modèles en cire afin de répondre aux besoins de la production de masse.
L'arbre des modèles en cire se compose d'un système de coulée et de moules en cire. Le système de coulée est un canal qui introduit le métal liquide dans la cavité du moule. Le fait que le système de coulée soit conçu de manière raisonnable ou non aura une incidence considérable sur le remplissage du moule, la qualité des pièces coulées et le rendement du processus. Le système de coulée comprend généralement des composants tels que la tête d'arbre, le noyau d'arbre et la tige de coulée ; parfois, des conduites d'aération sont également installées. La tête d'arbre agit comme un godet de coulée, utilisé pour recevoir le métal en fusion ; le noyau d'arbre équivaut à un canal de coulée directe et remplit également la fonction d'élévateur ; le canal reliant le noyau d'arbre et le moule en cire est appelé carotte, qui sert de canal de coulée interne et de canal d'élévateur. La carotte doit être suffisamment épaisse et les points de connexion avec le moule en cire et le noyau doivent être lisses, sans angles aigus ni creux. Des tiges de coulée multiples ou auxiliaires doivent être mises en place pour les moules en cire de forme complexe. La longueur de la tige de coulée doit être appropriée et sa position dépend de facteurs tels que la structure du moule, le matériau et la méthode de coulée. Lors de la plantation de l'arbre des modèles en cire, les moules en cire peuvent être répartis sur le noyau de l'arbre en fonction de leur forme, de leur taille et de leur type. Les moules en cire plantés ne doivent pas être trop proches les uns des autres, sinon la paroi du moule en plâtre dans cette zone sera trop fine et susceptible de se fissurer.
Ce projet vous permet de maîtriser les principes de base et les compétences opérationnelles de l'arborescence des modèles de cire pour la coulée sous vide de bijoux en or et en argent, la coulée centrifuge de bijoux en or et en argent, et la coulée de bijoux en platine, grâce à trois tâches typiques et à des tâches d'extension après la classe.
Structure du moule en cire
Table des matières
Section I Fabrication de modèles en cire Arbres pour la coulée sous vide de bijoux en or et en argent
1. Connaissances de base
1.1 Modification de la carotte
1.2 Conception des carottes pour les pièces coulées à prise de cire
1.3 Production de modèles de cire (création de modèles de cire)
Lors de la plantation d'un arbre Wax models, il est généralement préférable d'insérer le noyau de cire (c'est-à-dire la carotte principale) dans la base en caoutchouc. Le noyau de cire peut être fabriqué à l'aide d'un moule en alliage d'aluminium, comme le montre la figure 4-2. Le noyau de cire est généralement cylindrique et la hauteur du plat en acier peut déterminer sa longueur. La base en caoutchouc pour la plantation de la cire équivaut aux racines de l'arbre ; elle permet de maintenir l'arbre Wax models en position verticale pour faciliter la plantation et sert à sceller l'étape suivante de coulage de la boue de gypse, en formant le gobelet de coulée du moule.
Pour planter le moule en cire sur le noyau de cire, il est préférable d'utiliser une méthode en spirale, comme le montre la figure 4-3. Tout d'abord, par rapport à une disposition chaotique ou plate, la méthode en spirale est non seulement esthétique et peu encombrante, ce qui permet de planter davantage de moules en cire et de réduire les coûts de production, mais elle peut également accélérer considérablement le processus de découpe des pièces de l'arbre de coulée, améliorant ainsi l'efficacité de la production. En outre, elle permet un remplissage plus doux du métal en fusion et une dissipation plus uniforme de la chaleur, évitant ainsi des températures locales trop élevées dans le moule en gypse qui pourraient provoquer des réactions entre le métal en fusion et la poudre de gypse, entraînant des défauts tels que des trous de gaz et des trous de sable. Enfin, la méthode de plantation en spirale permet à davantage de bulles de s'échapper lors de l'ajout de la boue de gypse et de l'aspiration, ce qui réduit la probabilité de défauts tels que la formation de bourrelets dans les pièces coulées.
Figure 4-2 Moule métallique pour noyau de cire en alliage d'aluminium
Figure 4-3 Moules à cire disposés en spirale
Figure 4-4 L'angle entre le noyau de cire et la carotte de branchement
Figure 4-5 Distance entre les moules en cire
Figure 4-6 Position de l'arbre des modèles de cire dans le flacon en acier
1.4 Outils auxiliaires pour la fabrication de modèles d'arbres en cire
(1) Modèle de machine à planter les arbres en cire (figure 4-7)
Ce dispositif est facile à utiliser et présente un rapport coût-performance élevé. Le disque de base et la tige latérale sont intégrés et fabriqués en alliage d'aluminium avec un dispositif de réglage qui permet un réglage multi-angle flexible. La tige mobile peut se déplacer vers le haut et vers le bas, et le disque de base peut tourner librement à 360°.
(2) Plateau tournant à base de caoutchouc (figure 4-8)
Cet outil a une structure simple et est facile à utiliser. Il est principalement utilisé pour fixer les bases en caoutchouc. Le plateau tournant peut tourner librement et est équipé d'un dispositif de réglage multi-angles, ce qui permet une utilisation flexible sous différents angles lors de la plantation de modèles d'arbres Wax.
(3) Soudeuse à la cire (figure 4-9) ou fer à souder électrique
La température de la soudeuse à la cire peut être réglée avec une vitesse de chauffage rapide et une plage de température de 50~200℃ ; elle comporte un stylo de soudure à la cire flexible, rendant l'opération de cirage plus douce ; la pointe du stylo peut être chauffée et refroidie instantanément grâce à un contrôleur au pied.
Figure 4-8 Plaque tournante à base de caoutchouc
Figure 4-9 Soudeuse à la cire
2. Mise en œuvre des tâches
(1) Travail de préparation
Préparer le moule en cire pour bague d'homme encastrée, un noyau de cire d'un diamètre de 10 mm, un fer à souder électrique, une base en caoutchouc d'un diamètre intérieur de 4 pouces, un plateau tournant à fond en caoutchouc ou une machine à planter des modèles en cire. La longueur du noyau de cire peut être choisie en fonction de la hauteur du flacon en acier, comme le montre la figure 4-11.
(2) Planter l'arbre à modèles de cire
Le moule en cire doit être placé sur une base circulaire en caoutchouc, dont le diamètre intérieur doit correspondre au diamètre extérieur du flacon en acier. En général, les diamètres intérieurs des bases en caoutchouc sont de 3, 3,5 et 4 pouces. Au centre de la base se trouve une protubérance sphérique concave, avec un creux circulaire au milieu, dont le diamètre est comparable à celui du noyau de cire. Les étapes de la plantation de l'arbre Wax models sont les suivantes.
① La base en caoutchouc doit d'abord être pesée, marquée et enregistrée avant de planter l'arbre Wax models, comme le montre la figure 4-12.
② Insérer le noyau de cire dans le trou circulaire de la base en caoutchouc et le fixer avec une petite quantité de cire liquide. La base en caoutchouc peut être utilisée avec une machine à planter les modèles en cire (ou un plateau tournant pour la base en caoutchouc) ou posée sur un support et inclinée. Réglez la température du fer à souder électrique, utilisez la panne pour faire de petits trous dans le noyau de cire, insérez rapidement la carotte du moule en cire, maintenez le moule en cire stable et attendez que la cire liquide se solidifie légèrement avant de la relâcher, comme le montre la figure 4-13. À ce stade, l'angle entre la tige de coulée et le noyau de cire est de 45° et il doit y avoir un espace d'au moins 2 mm entre les moules en cire.
Figure 4-12 Pesée de la base en caoutchouc
Figure 4-13 Plantation d'un arbre à modèles en cire
③ Soudez le moule en cire sur le noyau de cire couche par couche jusqu'à ce que l'arbre des modèles en cire soit terminé, et obtenez enfin une collection de moules en cire en forme d'arbre. Lorsque vous soudez le moule en cire, vous pouvez commencer par le bas du noyau de cire (de bas en haut), comme le montre la figure 4-14, ou par le haut du noyau de cire (de haut en bas), comme le montre la figure 4-15. Si l'arbre des modèles de cire est utilisé avec habileté, il n'y a pas de grande différence entre les deux méthodes. Toutefois, la méthode consistant à commencer par la partie supérieure du noyau de cire (de haut en bas) est généralement utilisée car elle a pour principal avantage d'empêcher la cire fondue de couler sur les moules en cire soudés, ce qui évite les retouches dues à l'égouttement de la cire.
Figure 4-14 Plantation d'un arbre à modèles en cire de bas en haut
Figure 4-15 Plantation d'un modèle de cire de haut en bas
④ Après avoir planté l'arbre Wax models, effectuez une nouvelle pesée, comme le montre la figure 4-16. La masse du modèle en cire peut être obtenue en soustrayant les résultats des deux pesées. La masse de l'arbre des modèles en cire peut être convertie en masse de métal sur la base du rapport de densité entre la cire de paraffine et le métal de coulée, ce qui permet d'estimer la quantité de métal nécessaire pour la coulée. Typiquement, laiton H65 : cire=8,5：1 ; argent : cire=10,5：1 ; or : cire=15,5：1.
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Section II Fabrication des modèles en cire pour la coulée centrifuge de bijoux en or et en argent
1. Connaissances de base
1.1 Moulage centrifuge
La coulée centrifuge consiste à verser du métal en fusion dans un moule en rotation, où le métal en fusion remplit le moule et se solidifie sous l'effet de la force centrifuge, comme le montre la figure 4-17. Les avantages et les inconvénients du procédé de coulée centrifuge sont les suivants.
(1) Avantages
Pendant la rotation, le métal liquide remplit le moule sous l'effet de la force centrifuge (figure 4-18), avec une vitesse de remplissage rapide et un rendement de production élevé, ce qui le rend particulièrement adapté au coulage de petits accessoires, tels que les chaînes et les boucles d'oreilles. Les métaux plus denses sont poussés vers la paroi extérieure, tandis que les gaz plus légers et le laitier se déplacent librement vers la surface, formant une solidification directionnelle de l'extérieur vers l'intérieur. Par conséquent, les conditions de retrait sont bonnes, la structure de la coulée est dense et les propriétés mécaniques sont bonnes.
Figure 4-17 Méthode de rotation de la coulée centrifuge
Figure 4-18 Remplissage de la coulée centrifuge
(2) Inconvénients
Par rapport à la coulée statique, la coulée centrifuge traditionnelle présente certains inconvénients : en raison de la vitesse de remplissage, le métal liquide subit de fortes turbulences pendant la coulée, ce qui augmente la probabilité de piégeage de gaz et de formation de pores ; la vitesse d'évacuation du gaz dans la cavité du moule est relativement lente, ce qui entraîne une forte contre-pression dans le moule, qui augmente la probabilité de formation de pores ; lorsque la capacité de remplissage est trop élevée, le métal liquide exerce une forte pression sur la paroi du moule, ce qui entraîne facilement des fissures ou un décollement du moule ; en outre, le laitier peut pénétrer dans la cavité du moule en même temps que le métal liquide pendant la coulée. La pression de remplissage élevée générée par la force centrifuge détermine que la quantité maximale de métal qui peut être coulée dans un rayon de sécurité de la centrifugeuse est inférieure à celle d'une machine de coulée statique. En outre, en raison de la taille plus importante de la chambre de coulée centrifuge, la fusion sous gaz inerte est généralement moins utilisée.
1.2 Précautions à prendre pour la production de modèles d'arbres en cire à l'aide de méthodes de coulée centrifuge
(1) Le moule en cire est incliné vers le haut et soudé sur le noyau de cire, généralement avec un angle de 45-60° entre le moule en cire et le noyau de cire et une longueur de carotte de 10 mm. Par rapport à la méthode de coulée sous vide, l'angle entre le noyau de cire et la ligne de flottaison est plus faible lors de l'utilisation de la méthode de coulée centrifuge.
(2) L'angle d'inclinaison peut être plus faible lorsque le moule en cire est petit et présente une structure complexe. Un angle d'inclinaison plus faible permet au métal liquide de s'écouler vers le bas, ce qui augmente la probabilité de réussite de la coulée (pendant la coulée, la cavité de l'arbre en cire est inversée). Lors de la mise en place de l'arbre des modèles en cire, il faut d'abord souder le canal de coulée horizontal radial, comme le montre la figure 4-19. Ensuite, soudez verticalement le moule en cire sur le canal de coulée horizontal afin de faciliter l'écoulement horizontal du métal liquide, comme le montre la figure 4-20.
(3) Le moule en cire est planté couche par couche de manière ordonnée autour du noyau de cire, du sommet de l'arbre à modèles en cire vers le bas. Les moules en cire doivent être disposés à proximité les uns des autres, sans se toucher, en respectant une distance minimale de 3 mm. La distance minimale entre le moule en cire et le noyau de cire est de 8 mm, et le moule en cire le plus haut doit se trouver en dessous du sommet de la fiole en acier.
Figure 4-19 Canal de coulée horizontal radial
Figure 4-20 Système de coulée centrifuge
2. Mise en œuvre des tâches
Pour fabriquer un sapin en cire, cette tâche utilise un moule en cire avec un pendentif intégré et une base en caoutchouc d'un diamètre intérieur de 3,5 pouces.
(1) Travail de préparation
Préparer le moule en cire de type pendentif, un noyau de cire d'un diamètre de 8 mm, un fer à souder, une base en caoutchouc avec un noyau intérieur de 3,5 pouces, un plateau tournant à base de colle, ou une machine à planter des modèles d'arbres en cire ; la longueur du noyau de cire peut être choisie en fonction de la hauteur du flacon en acier.
(2) Planter l'arbre à modèles de cire
Le moule en cire doit être planté sur une base circulaire en caoutchouc, dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur du flacon en acier. Les étapes de la plantation de l'arbre modèle en cire sont les suivantes.
① la base en caoutchouc doit d'abord être pesée et marquée avant de planter l'arbre Wax models.
② Insérer le noyau de cire dans le trou rond de la base en caoutchouc et le fixer avec une petite quantité de cire liquide ; soulever la base en caoutchouc et la placer de biais, régler la température du fer à souder électrique, souder d'abord la coulisse horizontale radiale sur le noyau de cire, puis souder séquentiellement les tiges de moule en cire verticalement sur la coulisse horizontale radiale, en laissant un espace de 3 mm entre les moules en cire, comme illustré à la figure 4-21.
③ Souder les moules en cire couche par couche sur la glissière horizontale jusqu'à ce que l'arbre en cire soit terminé, pour obtenir finalement un assemblage de moules en cire en forme d'arbre, comme illustré à la figure 4-22.
Figure 4-21 Soudage du moule en cire sur la glissière horizontale radiale
Figure 4-22 Soudage couche par couche du moule en cire sur la glissière horizontale
(3) Vérification de la qualité de l'arbre des modèles de cire
Après avoir planté l'arbre à modèles en cire, vous pouvez vérifier si les moules en cire sont bien soudés en secouant ou en faisant vibrer doucement l'arbre à modèles en cire. S'ils ne sont pas bien soudés, les moules en cire risquent de se détacher lors de la coulée du plâtre, ce qui nuira à la qualité du moulage. Enfin, vérifiez si l'écart entre les moules en cire est suffisant. Si les moules en cire sont collés l'un à l'autre, ils doivent être séparés ; les gouttes de cire sur l'arbre des modèles en cire doivent être coupées à l'aide d'une lame.
(4) Pesée secondaire
Pesez à nouveau l'ensemble du Wax models tree, et en soustrayant les résultats des deux pesées, vous obtiendrez la masse du Wax models tree. Ensuite, en fonction du rapport de densité entre le Wax models tree et le métal de coulée, convertissez-le en masse de métal, ce qui vous permettra d'estimer la quantité de métal nécessaire à la coulée.
Section III Modèles de cire Production d'arbres pour la joaillerie en platine
1. Connaissances de base
1.1 Propriétés de coulée du platine
1.2 Méthodes de coulée du platine
Le processus actuel de coulée du platine utilise principalement les méthodes de coulée suivantes :
(1) Méthode de mise en place d'un grand canal de coulée directe
Cette méthode utilise une technique similaire à la fonte de bijoux en or et en argent lors de la fabrication d'arbres en cire, le canal de coulée intérieur formant un angle de 45° avec le canal de coulée direct. Le canal de coulée est très long, comme le montre la figure 4-23. Le platine en fusion se précipite donc rapidement vers l'extrémité du moule sous l'action de la force centrifuge pendant la coulée, puis se replie pour remplir la cavité, ce qui entraîne facilement de fortes turbulences et, par conséquent, un remplissage incomplet de la pièce. La forte force centrifuge présente également un risque d'explosion au sommet du moule. En outre, le rendement de cette méthode est faible.
(2) La méthode consistant à relier directement la pièce coulée au gobelet de coulée
Cette méthode ne comporte pas de canal de coulée direct, mais relie la pièce moulée directement à la cuvette de coulée, chaque pièce moulée ayant un canal de coulée interne indépendant, comme le montre la figure 4-24. Bien que cette méthode permette d'améliorer le rendement du processus, le nombre de pièces coulées produites par moule est très faible. En production, pour augmenter le nombre de pièces coulées, la distance entre les canaux de coulée intérieurs des pièces coulées est réduite, ce qui facilite le lavage et la rupture des parois du moule entre les canaux de coulée intérieurs pendant la coulée, entraînant des défauts tels que des trous de sable ou des inclusions dans le moule, qui affectent la qualité des pièces coulées.
(3) La méthode de mise en place d'un système de coulée radiale
Cette méthode met en place des godets de coulée en forme d'entonnoir, une coulée droite et une coulée transversale, formant une coulée en forme d'anneau en forme de rayon, et plusieurs pièces de bijouterie sont reliées verticalement à la coulée transversale en forme d'anneau à travers la coulée intérieure, comme le montre la figure 4-25. Cette méthode favorise la direction du métal liquide dans la cavité, réduit les turbulences, réduit l'impact du métal liquide sur la pièce moulée et augmente le nombre de pièces moulées. Figure 4-24 Connexion directe de la pièce moulée à la carotte de coulée.
2. Mise en œuvre des tâches
Cette tâche utilise des modèles en cire de bagues avec des ouvertures de sertissage, des fers à souder électriques, du papier absorbant, des flacons en acier, etc. pour fabriquer des arbres en cire pour les bijoux en platine.
(1) Travail de préparation
Tout d'abord, pesez la qualité du papier absorbant à l'aide d'une balance électronique et notez-la, comme le montre la figure 4-26. Soudez le gobelet de coulée en cire préparé au centre du papier absorbant à l'aide d'un fer à souder électrique, en scellant le bord extérieur du gobelet de coulée sans laisser d'espace.
(2) Soudage du canal de coulée radial horizontal
Souder la glissière radiale horizontale au centre du gobelet, en veillant à ce que le joint soit lisse et sans angles vifs.
(3) Soudage du modèle en cire
Sceller la maquette en cire avec une petite quantité de cire liquide sur la glissière annulaire, placer la maquette en cire à la verticale, régler la température du fer à souder, puis souder séquentiellement la carotte de la maquette en cire sur la glissière radiale horizontale, en veillant à ce que les maquettes en cire soient disposées proprement en cercle avec un espace de 3 mm entre elles, comme illustré à la figure 4-27.
(4) Pesée des modèles de cire Arbre
Après avoir planté tous les moules en cire, pesez-les ; soustrayez le poids du papier absorbant du poids final pour obtenir le poids du moule en cire. Ensuite, le poids du métal a été calculé en fonction du rapport de densité entre l'arbre Wax models et le platine, comme le montre la figure 4-28.
Une réponse
Je cherche à accompagner ma classe dans le processus de création de bijoux. Nous avons une imprimante solidscape et nous recherchons des informations.