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Come fare l'iniezione di cera per gioielli e realizzare modelli di fusione in cera per gioielli?
I principi di base e le competenze operative per 5 attività tipiche
Nel processo di fusione a cera persa di gioielli, la qualità dello stampo in cera influisce direttamente sulla qualità delle fusioni di gioielli. Per ottenere stampi in cera di alta qualità, il materiale in cera deve avere un punto di fusione moderato, un basso tasso di ritiro, una certa resistenza e tenacità e ceneri residue minime. I metodi per la produzione di stampi in cera includono l'iniezione di cera sotto vuoto, l'iniezione di cera automatica, l'iniezione di cera in linea di produzione completamente automatica e l'iniezione di cera in stampo metallico. La qualità di uno stampo in cera viene generalmente valutata sotto quattro aspetti: forma e dimensioni, qualità estetica, qualità interna e proprietà meccaniche. Garantire la qualità dello stampo in cera è fondamentale e l'utilizzo di stampi in cera non qualificati per la coltivazione di alberi da modello in cera è severamente vietato, in quanto può ridurre i costi di lavorazione della produzione e le perdite di metallo prezioso. I principali fattori che influenzano la qualità dello stampo in cera sono la qualità dello stampo in gomma, la qualità del materiale in cera, la temperatura del liquido in cera, la pressione dell'aria di iniezione della cera e le tecniche di bloccaggio e rimozione dello stampo.
Questo progetto consente agli studenti di padroneggiare i principi di base e le abilità operative dell'iniezione di cera sotto vuoto, dell'iniezione automatica di cera, dell'iniezione di cera in linea di produzione completamente automatica, dell'iniezione di cera in stampi metallici e della finitura di stampi in cera attraverso cinque compiti tipici ed esercizi di estensione dopo le lezioni.
Perline di cera di diversi colori
Indice dei contenuti
Sezione I Iniezione di cera sotto vuoto
1. Conoscenze di base
1.1 Cera per la fusione a cera persa di gioielli
Nel processo di fusione dei gioielli, la qualità dello stampo in cera influisce direttamente sulla qualità del gioiello grezzo. Per ottenere un buon stampo in cera per gioielli, il materiale dello stampo in cera deve avere le seguenti proprietà.
(1) Il punto di fusione del materiale per stampi in cera deve essere moderato, con un certo intervallo di temperatura di fusione, fluidità adeguata dopo la fusione, non facilmente ammorbidito o deformato e facile da saldare.
(2) Per garantire l'accuratezza dimensionale dello stampo in cera per gioielli, il tasso di contrazione del materiale dello stampo in cera deve essere ridotto, generalmente inferiore a 1%.
(3) Il materiale dello stampo in cera deve avere una durezza superficiale sufficiente a temperatura ambiente per garantire l'assenza di usura superficiale durante i processi di fusione a cera persa.
(4) Per garantire che lo stampo in cera possa essere rimosso dallo stampo in gomma senza piegarsi e rompersi e possa tornare automaticamente alla sua forma originale dopo la rimozione, il materiale dello stampo in cera deve avere buone caratteristiche di resistenza, flessibilità ed elasticità, con una resistenza alla flessione superiore a 8MPa.
(5) La composizione deve essere poco modificata durante il riscaldamento e i residui di cenere durante la combustione devono essere minimi.
I componenti di base del materiale per stampi in cera comprendono cera, grasso, resine naturali, resine sintetiche e altri additivi. Tra questi, la cera funge da matrice, una piccola quantità di grasso funge da lubrificante e l'aggiunta di varie resine può rendere lo stampo in cera più tenace ed elastico, migliorandone la lucentezza superficiale. L'aggiunta di resina alla paraffina può ostacolare la crescita dei cristalli di paraffina, affinando così la grana e aumentando la resistenza.
Attualmente, i tipi di cera più diffusi per la gioielleria sono disponibili in varie forme, come perline, fogli, tubi, fili e blocchi. I materiali in cera utilizzati per la realizzazione di stampi in cera sono più comunemente in forma di perline e fogli, con colori che includono il blu, il verde, il rosso e altri, come mostrato nelle Figure 3-1 e 3-2. La temperatura di fusione della cera è di circa 60℃ e la temperatura della cera per iniezione è di circa 70℃. La temperatura di fusione della cera è di circa 60℃, mentre la temperatura della cera per iniezione è di 70~75℃. Quando si sceglie la cera per il canale centrale e la cera per lo stampo, queste devono essere il più possibile diverse. Il punto di fusione della cera per il canale centrale deve essere leggermente inferiore a quello della cera per lo stampo, per evitare l'espansione del liquido di cera nella colata durante la deceratura, che potrebbe causare crepe.
Figura 3-1 Perle di cera di diversi colori
Figura 3-2 Fogli di cera di diversi colori
1.2 Principali attrezzature e strumenti per la realizzazione di stampi in cera
Tabella 3-1 Parametri di iniezione della cera per diverse strutture
| Struttura della cera | Temperatura /℃ | Tempo di iniezione della cera /s | Pressione di iniezione della cera /kPa |
|---|---|---|---|
| Superfici più piatte, struttura semplice | 70 〜 73 | 2 | 50 〜 80 |
| Le pareti sono sottili, ci sono molte posizioni di incastonatura delle pietre e gli spazi sono stretti. | 73 〜 75 | 2 | 100 〜 150 |
| Bracciale | 73 〜 75 | 4 | 60 ~ 100 |
1.3 Iniezione di cera
L'iniezione della cera avviene con una macchina che riscalda e pressurizza la cera fusa nello stampo. L'apparecchiatura comunemente utilizzata oggi è un iniettore di cera sotto vuoto. Il suo principio di funzionamento consiste nell'evacuare l'aria dallo stampo prima di iniettare la cera, utilizzando la pressione dell'aria per iniettare la cera fusa nello stampo. Il vantaggio dell'iniezione di cera sottovuoto è che ha buone proprietà di riempimento, consentendo di riempire anche stampi di cera sottili, e riduce la presenza di bolle d'aria nello stampo di cera.
Il materiale ceroso collocato nel serbatoio della cera deve essere mantenuto pulito. Se la cera contiene polvere o impurità sulla sua superficie, può facilmente intasare la valvola, causando continue perdite di cera dall'ugello di iniezione. Pertanto, se si sospetta la presenza di detriti estranei nella cera o se si utilizza cera riciclata, questa deve essere riscaldata a una temperatura adeguata, lasciata sciogliere e filtrata attraverso diversi strati di garza prima dell'uso. Il riscaldatore e il regolatore di temperatura dell'iniettore di cera possono garantire che il liquido di cera raggiunga e mantenga una determinata temperatura. In genere, la temperatura dell'iniettore di cera deve essere mantenuta tra i 70 e i 75 °C, in modo da garantire una fluidità sufficiente del liquido di cera. Se la temperatura è troppo bassa, il liquido ceroso non riempirà correttamente la cavità dello stampo, dando luogo a stampi di cera incompleti; al contrario, se la temperatura del liquido ceroso è troppo alta, potrebbe traboccare dalle giunture dello stampo o dalla porta di iniezione, formando facilmente bolle o ferendo le dita.
1.4 Dimensioni dell'anello dello stampo a cera per anelli
"Misura dell'anello" è un termine professionale dell'industria della gioielleria che si riferisce alla misura di un anello in base al diametro interno e alla circonferenza interna dell'anello, classificata in diversi numeri di misura. È un numero adimensionale e non può essere equiparato direttamente a misure specifiche. I sistemi di numerazione delle misure degli anelli utilizzati nei diversi Paesi variano (Tabella 3-2), con sistemi comunemente utilizzati che includono la misura di Hong Kong, la misura americana e la misura giapponese, ciascuna corrispondente a diametri e circonferenze diversi.
Tabella 3-2 Confronto tra i numeri delle dimensioni degli anelli nei diversi paesi
| Cina | Stati Uniti | Regno Unito | Giappone | Germania | Francia | Svizzera |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 9 | 5 | J1/2 | 9 | 15.75 | 49 | 9 |
| 12 | 6 | L1/2 | 12 | 16.5 | 51.5 | 11.5 |
| 14 | 7 | 0 | 14 | 17.25 | 54 | 14 |
| 16 | 8 | Q | 16 | 18 | 56.5 | 16.5 |
| 18 | 9 | S | 18 | 19 | 59 | 19 |
| 20 | 10 | T1/2 | 20 | 20 | 61.5 | 21.5 |
| 23 | 11 | V1/2 | 23 | 20.75 | 64 | 24 |
| 25 | 12 | T | 25 | 21.25 | 66.5 | 27.5 |
La misurazione della misura dell'anello comporta due aspetti: la misurazione della circonferenza del dito dove viene indossato l'anello per determinare la misura dell'anello. I metodi e gli standard per indicare le dimensioni degli anelli variano a seconda del Paese o della regione, con un intervallo di tolleranza consentito di ±0,5 mm. I metodi più comuni per misurare le dimensioni degli anelli sono: ① Indossando direttamente l'anello: Provando diversi anelli per trovare quello che si adatta meglio, misurarne il diametro interno o la circonferenza interna e confrontarlo con la tabella delle misure degli anelli per confermare la misura. ② Utilizzando un misuratore di anelli: Un ring sizer è uno strumento professionale per misurare le dimensioni dell'anello, che può aiutare a determinare la misura provandolo. ③ Usando un filo di cotone o una striscia di carta da avvolgere intorno al dito, si determina la lunghezza e poi si confronta con la tabella delle misure degli anelli per confermare la misura.
L'altro è quello di misurare la dimensione della mano per lo stampo in cera per anelli, che può essere misurata con un calibro per anelli. Il calibro ad anello è di forma conica e presenta i numeri corrispondenti alla misura dell'anello, come illustrato nella Figura 3-4.
1.5 Valutazione della qualità degli stampi in cera
La produzione di stampi in cera è un anello fondamentale nella fusione dei gioielli e la qualità dello stampo in cera ha un impatto significativo sui prodotti di gioielleria. Garantire la qualità dello stampo in cera è fondamentale e l'uso di stampi in cera non qualificati per i modelli in cera è severamente vietato, in quanto può ridurre i costi di lavorazione della produzione e le perdite di metallo prezioso.
La qualità di uno stampo in cera viene generalmente valutata in base ai seguenti quattro aspetti.
(1) Forma e dimensioni. Lo stampo in cera deve rispecchiare accuratamente la forma del modello originale, non presentare deformazioni evidenti, soddisfare i requisiti dimensionali, essere resistente al rammollimento e alla deformazione e facile da saldare.
(2) Qualità dell'aspetto. La superficie dello stampo in cera deve essere liscia, fine e pulita, senza evidenti ritiri superficiali, crepe, spellature, rigonfiamenti o altri difetti.
(3) Qualità interna. Lo stampo in cera deve essere denso, senza bolle evidenti all'interno e con un minimo residuo di cenere quando viene bruciato.
(4) Proprietà meccaniche. Lo stampo in cera deve avere buone caratteristiche di resistenza, flessibilità ed elasticità, con una durezza superficiale sufficiente a temperatura ambiente per evitare l'usura della superficie durante gli altri processi di fusione a cera persa; quando viene rimosso dallo stampo in gomma, lo stampo in cera deve essere in grado di piegarsi senza rompersi e di ritornare successivamente alla sua forma originale. Quando si piantano alberi in cera, lo stampo in cera deve essere saldamente saldato al nucleo e non deve cadere facilmente.
2. Attuazione del compito
Questo compito utilizza uno stampo ad anello interno con pezzi mobili incorporati e un iniettore di cera sottovuoto per produrre stampi in cera, con la struttura interna dello stampo mostrata nella Figura 3-5.
(1) Preparazione del materiale in cera
Accendere l'interruttore dell'iniettore di cera a vuoto, impostare la temperatura del serbatoio della cera e dell'ugello di iniezione al massimo, quindi svitare le quattro manopole nere sul coperchio superiore dell'iniettore e aggiungere i granuli di cera al serbatoio della cera, come mostrato nella Figura 3-6. La quantità aggiunta deve essere superiore alla linea di capacità minima del serbatoio. La quantità aggiunta deve essere superiore alla linea di capacità minima del serbatoio. Quando tutti i grani di cera si sono sciolti, coprire la parte superiore e serrare le quattro manopole in diagonale.
Figura 3-5 Struttura interna dello stampo ad anello
Figura 3-6 Preparazione del materiale in cera
(2) Impostazione dei parametri
Impostare la temperatura del serbatoio della cera e dell'ugello di iniezione a 73℃ (tenere in caldo per 10 minuti), impostare il tempo di vuoto e di iniezione rispettivamente a 2s, attivare il compressore d'aria e la pompa del vuoto, ruotare la valvola di pressione in senso orario fino a 0,6kg/cm2 (lettura rossa) e aprire la valvola del vuoto, come mostrato nella Figura 3-7.
(3) Iniezione di cera
Prima di iniettare la cera, aprire lo stampo, verificarne l'integrità e la pulizia e utilizzare una pistola ad aria compressa per rimuovere eventuali residui nella cavità. Pulire accuratamente i trucioli di cera. Spruzzare una piccola quantità di distaccante (o cospargere un po' di talco) nelle aree più piccole e complesse dello stampo per facilitare la rimozione della cera. Quindi, utilizzare morsetti acrilici per fissare saldamente lo stampo, assicurandosi che la distribuzione delle dita eserciti una pressione uniforme sullo stampo. Allineare la materozza dello stampo con l'ugello per l'iniezione della cera e spingere con forza in direzione orizzontale per tenerla ferma, come mostrato nella Figura 3-8. Premere delicatamente l'interruttore a pedale dell'iniettore di cera, quindi rilasciarlo. Quando la spia dell'iniettore di cera passa da giallo a rosso e poi da rosso a verde, indica che il processo di iniezione della cera è completato (il tempo è di 3~4s). A questo punto, lo stampo può essere allontanato dall'ugello di iniezione della cera e posizionato in ordine sul tavolo per raffreddarsi.
(4) Rimozione dello stampo di cera
Dopo aver iniettato continuamente 6~8 stampi, lo stampo in cera può essere rimosso. Prima di estrarre lo stampo in cera, rimuovere innanzitutto il pezzo mobile esterno, quindi estrarre il pezzo mobile interno, piegare delicatamente lo stampo per allentare le parti più piccole, come la lunetta e la testa, e quindi estrarre delicatamente lo stampo in cera, come illustrato nella Figura 3-9. Quando si estrae lo stampo, fare attenzione alla tecnica per evitare una forza eccessiva che potrebbe causare la rottura o la deformazione dello stampo in cera.
Sezione II Iniezione automatica di cera
1. Conoscenze di base
(1) Iniettore automatico di cera sottovuoto
Nella produzione a iniezione di cera, gli operatori di solito impostano i parametri manualmente e l'iniezione di cera viene completata con stampi manuali. Questo metodo ha una bassa automazione ed efficienza e non può raggiungere l'automazione della produzione. L'iniettore automatico di cera è stato sviluppato sulla base degli iniettori di cera tradizionali. Rispetto alle macchine tradizionali, l'iniettore automatico di cera è dotato di pinze robotiche, schermi touch screen e dispositivi di rilevamento RFID (identificazione a radiofrequenza). Sul pannello di controllo è presente un'area di lettura delle tessere RF e le tessere identificative sono presenti sugli stampi. I dati di iniezione della cera per ogni stampo sono memorizzati nel chip della macchina. La semplice collocazione della scheda ID dello stampo sull'area di lettura delle schede durante l'iniezione consente la lettura automatica dei dati. I parametri di iniezione vengono visualizzati direttamente sul touch screen, eliminando la necessità di inserire o selezionare ogni volta i parametri e di registrarli sullo stampo. Gli operatori non devono tenere la pinza; la macchina è in grado di allineare automaticamente l'ugello di iniezione della cera, garantendo una migliore stabilità della qualità dello stampo e una maggiore efficienza produttiva.
(2) Il principio dell'iniezione secondaria di cera
L'iniezione secondaria di cera mira a ridurre i difetti legati al ritiro dello stampo in cera. In genere, la pressione per l'iniezione secondaria di cera deve essere maggiore di quella per l'iniezione primaria di cera, per consentire al liquido di cera di compensare il ritiro nello stampo di cera prima della completa solidificazione. I parametri per l'iniezione secondaria di cera, come il tempo di iniezione, la pressione dello stampo e il tempo di mantenimento dello stampo, devono essere impostati in base alla struttura dello stampo in silicone, come illustrato nella Tabella 3-6.
Tabella 3-6 Impostazione dei parametri di iniezione della cera
| Parametro | Impostazione dei requisiti |
|---|---|
| Temperatura del serbatoio della cera/℃ | Utilizzato per la fusione di materiali in cera, il punto di fusione è 5〜8℃ più alto di quello della cera. |
| Temperatura dell'ugello di iniezione della cera /℃ | Per garantire che il liquido di cera fuoriesca senza problemi dal serbatoio, la temperatura deve essere generalmente di 2〜3℃ superiore a quella del serbatoio della cera. |
| Pressione esterna di alimentazione del gas/kPa | Il valore fisso è generalmente 400 kPa; non è necessaria alcuna regolazione. |
| Tempo di estrazione a vuoto/s | Rimuovere l'aria dalla cavità dello stampo e regolarla in base alla struttura dello stampo, ad esempio 2〜4s. |
| Prima pressione di iniezione della cera/kPa | Correlato linearmente al flusso di uscita della cera, 0〜200kPa. |
| Tempo di iniezione della prima cera/s | Regolare in base alla quantità di cera richiesta, ad esempio 2〜4s. |
| Seconda pressione di iniezione della cera/kPa | In genere, dovrebbe essere maggiore della pressione di iniezione della prima cera. |
| Secondo tempo di iniezione della cera/s | Regolare in base alla situazione reale, ad esempio 2~4s, prestando attenzione al tempo di solidificazione della cera. |
| Pressione di stampaggio/kPa | Maggiore è la pressione, migliore è l'ermeticità e più facile è la deformazione dello stampo in gomma; viceversa, minore è la pressione, peggiore è l'ermeticità e più facile è la formazione di bolle nello stampo in cera. L'intervallo per l'impostazione della pressione di stampaggio è di 30〜235kPa. |
| Pressione dello stampo di iniezione e di spinta/kPa | In genere, dovrebbe essere inferiore alla pressione di stampaggio. |
| Tempo di mantenimento dello stampo/s | Al termine dell'iniezione di cera, il tempo di mantenimento dello stampo del braccio robotico è di 2〜4s. |
2. Attuazione del compito
Questo compito prevede l'utilizzo di uno stampo cavo a filigrana e di un iniettore automatico di cera per produrre stampi in cera.
(1) Impostazione dei parametri del sistema
Innanzitutto, avviare il compressore d'aria e la pompa del vuoto, quindi accendere l'interruttore dell'iniettore di cera e impostare i parametri del sistema sullo schermo LCD: il tempo di avvio dello stampo è di 1,0 s, il tempo di avvio dello stampo a spinta è di 1,0 s, il tempo di avvio dell'iniezione di cera è di 0,5 s, come illustrato nella Figura 3-12.
(2) Impostazione dei parametri del programma
Impostare i parametri del programma in base alla struttura interna dello stampo: la temperatura dell'ugello della cera è di 78℃, la temperatura del serbatoio della cera è di 75℃, il tempo di vuoto è di 2,0 s, il tempo di iniezione della cera è di 2,0 s, la pressione dello stampo è di 150kPa, la pressione dello stampo di spinta è di 120kPa, la prima pressione di iniezione della cera è di 75kPa, la seconda pressione di iniezione della cera è di 80kPa, come mostrato nella Figura 3-13.
(3) Aggiunta di materiale in cera
Per prima cosa, svitare in diagonale le quattro manopole nere sul coperchio superiore dell'iniettore di cera e aggiungere i granuli di cera al serbatoio, come mostrato nella Figura 3-14. La quantità aggiunta deve essere superiore alla linea di capacità minima del serbatoio. La quantità aggiunta deve essere superiore alla linea di capacità minima del serbatoio. Quando tutti i grani di cera si sono sciolti, coprire la parte superiore e serrare le quattro manopole in diagonale.
(4) Immissione dei parametri RF
Dopo aver inserito i dati (corrispondenti ai parametri del programma dello stampo per cera) nell'area del touch screen, fare clic sul pulsante "Input". Quando l'inserimento è riuscito, il sistema emette un segnale acustico.
(5) Regolazione dell'altezza del dispositivo del braccio robotico
Un selettore a levetta si trova sotto il lato destro dell'attrezzatura del braccio robotico. Ruotando la manopola in senso antiorario si solleva il braccio robotico; ruotandola in senso orario si abbassa il braccio robotico. Osservare se l'ugello di iniezione della cera è allineato con l'apertura dello stampo. Se non è allineato, l'altezza dello stampo può essere regolata ruotando la manopola, come mostrato nella Figura 3-15.
(6) Iniezione di cera
Prima di iniettare la cera, aprire lo stampo, verificarne l'integrità e la pulizia ed eliminare eventuali residui di cera rimasti nella cavità. Regolare l'altezza del morsetto del braccio robotico, selezionare la modalità di iniezione della cera a rilevamento automatico, posizionare la scheda identificativa dello stampo nell'area di lettura della scheda RF e recuperare i parametri di iniezione della cera pre-memorizzati, come mostrato nella Figura 3-16. Quindi, lo stampo viene posizionato nel morsetto del braccio robotico, come mostrato nella Figura 3-16. Quindi, lo stampo viene posizionato nella pinza del braccio robotico, come mostrato nella Figura 3-17.
Figura 3-16 Parametri di iniezione della cera per la lettura della scheda RF
Figura 3-17 Posizionamento dello stampo nella pinza del braccio robotico
(7) Rimozione dello stampo in cera
Prima di rimuovere lo stampo in cera, aprirlo, piegarlo delicatamente per allentare le parti più piccole, come la lunetta e la testa, e rimuovere delicatamente lo stampo in cera, come mostrato nella Figura 3-18. Durante la rimozione dello stampo, fare attenzione alla tecnica per evitare una forza eccessiva che potrebbe causare la rottura o la deformazione dello stampo in cera. Dopo aver rimosso lo stampo in cera, è necessario ispezionarlo attentamente.
Sezione III Linea di produzione a iniezione di cera completamente automatica
1. Conoscenze di base
2. Attuazione del compito
Questa attività utilizza una linea di produzione a iniezione di cera completamente automatizzata e dieci diversi stili di stampi a fondo aperto per creare stampi in cera.
(1) Impostazione dei parametri di iniezione della cera attraverso il touchscreen
Accendere la macchina, regolare l'altezza della pinza del braccio robotico, controllare che il nastro trasportatore e il sistema di raffreddamento funzionino correttamente e impostare i parametri relativi all'iniezione della cera attraverso il touchscreen, come mostrato nella Figura 3-20.
(2) Posizionamento dello stampo in gomma con il codice a barre applicato sul nastro trasportatore
Apporre i codici a barre corrispondenti su 10 stampi in gomma di diverso tipo e posizionarli sul nastro trasportatore a una certa distanza, come illustrato nella Figura 3-21.
(3) Avvio del programma di iniezione automatica della cera
Avviare la modalità automatica; il processo specifico di iniezione della cera è il seguente.
① Lo scanner esegue automaticamente la scansione del codice a barre sullo stampo per ottenere i parametri di iniezione della cera corrispondenti, come mostrato nella Figura 3-22.
Figura 3-21 Posizionamento dello stampo sul nastro trasportatore dello stampo
Figura 3-22 Scansione del codice a barre
Il cilindro di spinta del braccio robotico spinge lo stampo verso l'attrezzatura di centraggio, centrando lo stampo, come mostrato nella Figura 3-23.
③ Regola automaticamente i parametri di iniezione della cera in base ai parametri del codice a barre.
④ Avviare l'iniezione di cera; il cilindro di pressione verso il basso sul dispositivo di iniezione preme lo stampo, il cilindro di spinta sposta lo stampo nella posizione di iniezione della cera e, una volta completato il vuoto, inizia l'iniezione della cera, come mostrato nella Figura 3-24.
Dopo l'iniezione di cera, il cilindro di spinta si ritrae automaticamente, il cilindro di pressione verso il basso si ritrae e l'attrezzatura viene rilasciata. Al contrario, il cilindro sull'attrezzatura spinge lo stampo in gomma sul dispositivo di rilascio dello stampo, il dispositivo di rilascio dello stampo scende e lo stampo in gomma esce automaticamente dal nastro trasportatore e viene raffreddato forzatamente, come illustrato nelle Figure 3-25 e 3-26.
Figura 3-25 Uscita automatica degli stampi dal nastro trasportatore
Figura 3-26 Raffreddamento dello stampo
(4) Rimozione dello stampo di cera
Prima di rimuovere lo stampo in cera, è necessario aprire lo stampo in gomma nella parte inferiore o estrarre i pezzi mobili. Piegare delicatamente lo stampo in gomma per allentare le parti più piccole, come la lunetta e la testa, quindi rimuovere con cautela lo stampo in cera. Durante la rimozione dello stampo, prestare attenzione alla tecnica per evitare una forza eccessiva che potrebbe rompere o deformare lo stampo in cera. Dopo aver rimosso lo stampo in cera, è necessario ispezionarlo attentamente. Dopo la sformatura, i pezzi mobili estratti e l'apertura inferiore devono essere riportati nelle loro posizioni originali nello stampo in gomma, assicurando un allineamento preciso senza deviazioni. Quindi, allineare i quattro angoli delle due metà dello stampo in gomma e rimetterli sul nastro trasportatore in preparazione della successiva iniezione di cera.
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Sezione IV Iniezione di cera per stampi in metallo
1. Conoscenze di base
1.1 Vantaggi e svantaggi degli stampi in gomma
1.2 Caratteristiche dell'iniezione di cera per stampi in metallo
1.3 Iniettore di cera per stampi in metallo
1.4 Stampi per gioielli in metallo
Gli stampi per gioielli in metallo sono solitamente classificati per materiale in stampi in lega di alluminio, stampi in lega di alluminio incorporati a bassa temperatura, stampi in acciaio per gioielli cavi in cera idrosolubile e stampi per gioielli in lega di alluminio rivestiti in gomma siliconica. In base ai disegni di progetto, gli stampi vengono lavorati con una macchina per incisione CNC (controllo numerico computerizzato), generalmente in stampi maschili e femminili, con perni di posizionamento lasciati ai quattro angoli per facilitare l'allineamento e la separazione degli stampi.
(1) Stampo in lega di alluminio
Questo tipo di stampo è realizzato in lega di alluminio e la cavità di iniezione della cera, il canale di iniezione della cera, i perni di posizionamento e i fori di posizionamento vengono lavorati tramite CNC, come mostrato nella Figura 3-28.
(2) Stampo in lega di alluminio incorporato in lega a bassa temperatura
Questo tipo di stampo utilizza una lega di alluminio per realizzare il telaio dello stampo e una lega a bassa temperatura per creare il modulo di formatura, che viene incorporato nel telaio dello stampo in lega di alluminio, come illustrato nella Figura 3-29.
(3) stampo in acciaio per gioielli vuoti di cera solubile in acqua
Alcuni prodotti di gioielleria presentano intricati disegni cavi e strutture a rete che richiedono un'incisione tridimensionale. Se si utilizzano stampi tradizionali in acciaio per l'assemblaggio dei segmenti e poi si saldano durante la produzione dello stampo in cera, quest'ultimo presenterà inevitabilmente cuciture, punti di saldatura e segni di posizionamento, che influiscono direttamente sull'aspetto dei gioielli. Inoltre, lo stampo in cera è soggetto a deformazioni, rendendo difficile garantire la qualità degli accessori. Utilizzando stampi in acciaio per gioielli cavi in cera idrosolubile, è possibile incorporare un nucleo di cera idrosolubile nelle aree cave prima dell'iniezione di cera. Dopo l'iniezione della cera, lo stampo in cera avvolge completamente il nucleo di cera idrosolubile (Figure 3-30, 3-31). Lo stampo di cera viene quindi immerso in una soluzione acquosa acida e, una volta che il nucleo di cera idrosolubile è completamente sciolto, è possibile ottenere uno stampo di cera cavo completo.
(4) Lega di alluminio interno rivestimento Silicone gomma gioielli stampo
Il materiale in gomma siliconica viene talvolta aggiunto all'interno dello stampo metallico per alcuni pezzi in cera dalle pareti sottili, facilmente deformabili e complessi che richiedono uno stampo completo, come le statue di Buddha e gli accessori di gioielleria vuoti. L'intero set di stampi è suddiviso in uno stampo superiore in alluminio, uno strato esterno in gomma siliconica, un modello in cera, uno strato interno in gomma siliconica, un'anima in alluminio e uno stampo inferiore in alluminio, come illustrato nella Figura 3-32. In questo modo si garantisce che i componenti dello stampo non siano complicati, facilitando lo smontaggio e riducendo le linee di giunzione dello stampo. Poiché la gomma siliconica utilizzata è piuttosto speciale, il modello in cera prodotto si restringe meno di quello realizzato con stampi in gomma siliconica.
2. Attuazione del compito
Per la realizzazione di stampi in cera si utilizzano stampi in acciaio per gioielli cavi in cera idrosolubile e iniettori di cera in metallo.
(1) Lavoro di preparazione
① Innanzitutto, accendere l'interruttore del sistema di iniezione della cera e impostare il tempo di iniezione a 6 secondi (il tempo deve essere generalmente impostato in base alla struttura interna dello stampo).
Metodo di funzionamento: Accendere l'interruttore del sistema di iniezione della cera (a questo punto, l'asta di iniezione della cera premerà una volta verso il basso; fare attenzione a non far cadere oggetti estranei nella tramoggia).
Accendere l'interruttore del sistema di riscaldamento, regolare la temperatura a 75℃, aggiungere i grani di cera, preriscaldare per 30 minuti e procedere all'iniezione della cera solo dopo che i grani di cera si sono completamente sciolti.
Metodo di funzionamento: Per prima cosa, premere il tasto SET; la temperatura può essere regolata quando il display digitale PV lampeggia. A destra del regolatore di temperatura si trovano i tasti numerici di impostazione della temperatura e i tasti "aumento, diminuzione, sinistra, destra".
③ Valvola di regolazione della pressione: Utilizzata per regolare la pressione dell'aria durante l'iniezione della cera.
Metodo di funzionamento: Tirare delicatamente verso l'alto il coperchio rotante; ruotandolo verso sinistra si aumenta la pressione dell'aria, mentre ruotandolo verso destra si diminuisce la pressione dell'aria, come mostrato nella Figura 3-33. Si consiglia di regolare la pressione dell'aria a 0,4~0,6Mpa. Stampi metallici di dimensioni diverse richiedono pressioni d'aria diverse.
(2) Produzione di nuclei di cera idrosolubile
Le tradizionali anime di cera idrosolubili sono prodotte con urea, che ha un certo odore e corrosività. Il componente principale dell'attuale materiale per anime di cera idrosolubile è il polimero, che non contiene urea, è ecologico, non corrosivo per la pelle degli addetti alla produzione e non ha odore. Il metodo di produzione delle anime in cera idrosolubile consiste nell'iniettare la cera idrosolubile fusa nello stampo. Dopo che la cera idrosolubile si è raffreddata e solidificata, lo stampo viene aperto per rimuovere il nucleo solido di cera idrosolubile, come mostrato nella Figura 3-34.
(3) Controllo dello stampo
Per prima cosa, aprire lo stampo metallico e controllare che non vi siano trucioli di cera o polvere. Dopo aver soffiato con una pistola ad aria compressa, spruzzare un agente distaccante, come mostrato nella Figura 3-35.
(4) Incorporazione del nucleo di cera idrosolubile
Posizionare il nucleo di cera idrosolubile nella fessura di posizionamento all'interno dello stampo metallico (Figura 3-36) e chiuderlo dopo averlo posizionato correttamente.
(5) Fissare lo stampo
Bloccare lo stampo metallico nella ganascia piatta della morsa, allentare la vite di regolazione dell'altezza di iniezione della cera, regolare l'altezza del cilindro di iniezione della cera in modo che l'ugello di iniezione della cera si trovi a 5~10 mm dal bordo superiore dello stampo, quindi serrarla. Quindi, allentare la vite di fissaggio della morsa, spostare la morsa avanti e indietro per allineare l'ingresso della cera dello stampo con l'ugello di iniezione della cera, come mostrato nella Figura 3-37.
(6) Iniezione di cera e rimozione dello stampo in cera
Premere l'interruttore di iniezione della cera per avviare l'iniezione. Dopo che lo stampo di cera si è raffreddato e solidificato, picchiettare delicatamente entrambi i lati per allentarlo, quindi rimuovere lo stampo di cera, come mostrato nella Figura 3-38. Se la cera non riempie correttamente lo stampo, regolare la temperatura di riscaldamento, il tempo di iniezione e la pressione dell'aria su parametri adeguati in base alle condizioni di riempimento dello stampo.
(7) Sciogliere il nucleo di cera solubile in acqua
Immergere lo stampo in cera in una soluzione acquosa acida per sciogliere il nucleo di cera idrosolubile (Figura 3-39). Attendere che il nucleo di cera idrosolubile sia completamente sciolto. Dopo la dissoluzione, pulire lo stampo in cera.
Figura 3-38 Rimuovere lo stampo in cera
Figura 3-39 Sciogliere il nucleo di cera solubile in acqua
Sezione V Rifinitura dello stampo in cera
1. Conoscenze di base
1.1 Metodi di rifilatura degli stampi in cera
Figura 3-40 Stampo in cera lucidato
Figura 3-41 Stampo in cera saldato
1.2 Difetti comuni negli stampi di cera per gioielli
(1) Formazione del flash (Figura 3-42)
Descrizione del difetto: Sul pezzo di cera compaiono bordi sottili o bave di cera in eccesso. Se non vengono rimossi, aumentano il lavoro di pulizia degli sbozzi di colata, la probabilità di crepe nel pezzo grezzo e la perdita di metallo prezioso. Ciò porta alla formazione di una fiammata nello stampo in cera. Le cause possono includere i seguenti aspetti.
① La pressione dell'aria dell'iniettore di cera è troppo alta. I gioielli sono relativamente delicati e richiedono la pressione dell'aria compressa per iniettare il liquido di cera nella cavità dello stampo. La pressione di iniezione del liquido di cera dipende dalla pressione dell'aria; se la pressione dell'aria è troppo alta, può causare l'apertura dello stampo in gomma sulla linea di divisione, con conseguente formazione di un flash.
② La temperatura del liquido ceroso è troppo alta. La fluidità del liquido ceroso è strettamente correlata alla sua viscosità, che dipende in larga misura dalla temperatura. Più alta è la temperatura del liquido ceroso, minore è la viscosità, migliore è la fluidità e più facile è la penetrazione del liquido ceroso nelle scanalature dello stampo, con conseguente formazione di bolle.
③ La forza di serraggio su entrambi i lati dello stampo è troppo bassa. Lo stampo comprende due metà o più parti, assemblate durante l'iniezione della cera e serrate saldamente in alto e in basso per formare una cavità chiusa. Se la forza di serraggio è insufficiente, il liquido della cera può facilmente spingere lo stampo a separarsi sotto la pressione dell'aria esterna, provocando una fiammata.
④ Lo stampo non è tagliato correttamente, lo stampo è deformato o lo stampo ha un'elevata elasticità. Se le varie parti dello stampo non si chiudono bene, si verifica una fiammata.
Pertanto, è necessario adottare soluzioni adeguate.
① Abbassare la pressione dell'aria dell'iniettore di cera. In genere, per i campioni di cera con molte superfici piane e forme semplici si utilizza una pressione dell'aria compresa tra 50~80kPa; per i campioni di cera con pareti sottili, molte posizioni di incastonatura e spazi ristretti si utilizza una pressione dell'aria compresa tra 100~150kPa.
Abbassare opportunamente la temperatura del liquido ceroso. Per i pezzi comuni, il controllo della temperatura del liquido ceroso tra 70~75℃ può garantirne la fluidità.
Aumentare la forza di serraggio su entrambi i lati dello stampo. Prestare attenzione alla tecnica durante l'operazione; utilizzare entrambe le mani per bloccare saldamente lo stampo nell'attrezzatura, assicurandosi che la distribuzione delle dita applichi la pressione in modo uniforme allo stampo. Durante il processo di iniezione della cera, lo stampo deve essere ben serrato e non allentato.
Controllare la qualità del taglio dello stampo e lo stato di deformazione dello stesso. Utilizzare gomma di alta qualità per pressare lo stampo, in quanto ha una buona resistenza all'invecchiamento e può mantenere morbidezza ed elasticità per lungo tempo. Durante la pressatura dello stampo, regolare ragionevolmente i parametri di processo e non impostare una pressione di pressatura e una temperatura di pressatura troppo elevate o un tempo di vulcanizzazione troppo lungo.
(2) Difetti della cera (Figura 3-43)
Descrizione del difetto: Alcune parti dello stampo in cera non sono completamente formate, oppure sono presenti linee di chiusura a freddo, segni di flusso, delaminazione, ecc. Le possibili cause dei difetti dello stampo in cera possono essere classificate in sei aspetti.
① Bassa pressione dell'aria nell'iniettore di cera. A causa di una forza motrice esterna insufficiente, il flusso di cera viene ostacolato, con conseguente rallentamento del riempimento. Quando la cera non riesce a fondersi, si verificano difetti.
② Bassa temperatura della cera. Il calore non è sufficiente per mantenere il flusso della cera.
③ Lo stampo in gomma è bloccato troppo strettamente. Per alcuni pezzi a parete sottile, una forza di serraggio eccessiva sullo stampo in gomma riduce lo spessore della parete della cavità dello stampo, aumentando la difficoltà di riempimento e formatura.
④ L'ugello di iniezione della cera dell'iniettore di cera è bloccato. In questo momento, la quantità di liquido di cera espulsa è ridotta, prolungando il tempo di riempimento della cavità dello stampo da parte del liquido di cera.
⑤ C'è un problema con lo stampo. I gas interni non riescono a fuoriuscire, formando una contropressione che ostacola il riempimento regolare del liquido ceroso.
⑥ La temperatura dello stampo è troppo bassa e assorbe una grande quantità di calore dal liquido di cera, facendo perdere rapidamente la fluidità al liquido in entrata.
Le soluzioni corrispondenti sono le seguenti.
① Aumentare la pressione dell'aria dell'iniettore di cera; questo è il metodo più utilizzato ed è abbastanza efficace per i pezzi complessi e delicati.
② Aumentare la temperatura del liquido ceroso. L'aumento della temperatura del liquido ceroso, senza pregiudicarne la qualità, ne migliorerà la fluidità e consentirà di mantenerlo allo stato liquido più a lungo.
Ridurre adeguatamente la pressione su entrambi i lati dello stampo. Lo stampo è relativamente morbido ed elastico, quindi la forza di serraggio deve essere gestibile per evitare la deformazione della cavità dello stampo.
④ Pulire l'ugello di iniezione della cera. L'ugello di iniezione della cera è un piccolo canale che può facilmente ostruirsi se il materiale di cera è sporco o contiene impurità estranee. Il materiale di cera riciclato deve essere filtrato per rimuovere le impurità prima dell'uso.
Aprire le linee di sfiato negli angoli morti all'interno dello stampo in gomma per consentire la fuoriuscita regolare del gas ed evitare di generare una contropressione di riempimento.
Quando il clima è troppo freddo, preriscaldare lo stampo in gomma per garantire che raggiunga una certa temperatura prima di iniettare la cera.
(3) Comparsa di bolle nello stampo di cera (Figura 3-44)
Descrizione del difetto: Ci sono bolle sulla superficie o all'interno del pezzo di cera e il colore dell'area delle bolle è sensibilmente più chiaro rispetto all'area circostante sotto la luce. La possibilità che le bolle nello stampo in cera influiscano sulla colata dipende dalla struttura della colata e dalla posizione delle bolle. Se le bolle sono esposte sulla superficie dello stampo in cera, causeranno sicuramente dei fori nella colata in quel punto; se le bolle si trovano sotto la superficie dello stampo in cera, c'è la possibilità che si rompano durante il processo di vuoto dello stampo in gesso, nel qual caso le bolle non avranno alcun impatto sulla qualità della colata. Le ragioni della comparsa di bolle nello stampo in cera possono includere i seguenti cinque aspetti.
① La pressione dell'aria dell'iniettore di cera è troppo alta. Durante il processo di iniezione della cera, il liquido di cera riempie la cavità dello stampo in modo turbolento, il che può intrappolare l'aria e produrre bolle.
② La quantità di cera nell'iniettore di cera deve essere maggiore. Quando la superficie del liquido di cera si trova a livello o addirittura al di sotto dell'uscita della cera, il gas contenuto nel serbatoio della cera verrà iniettato nella cavità dello stampo insieme al liquido di cera.
③ La temperatura del liquido di cera è troppo alta. In questo momento, il liquido di cera assorbe una grande quantità di gas, che si condensa formando bolle.
L'ingresso della cera nello stampo di gomma non è allineato con l'ugello dell'iniettore di cera. Durante l'iniezione, l'aria entra nello stampo di gomma dal lato insieme al liquido di cera.
⑤ Lo stampo in gomma non ha linee di sfiato o le linee di sfiato sono bloccate. Se il gas della cavità dello stampo in gomma non può essere scaricato agevolmente, rimarrà intrappolato nel liquido della cera o negli angoli morti, formando bolle.
Le soluzioni corrispondenti sono le seguenti.
① Regolare la pressione dell'aria dell'iniettore di cera per garantire che il liquido di cera si riempia senza problemi, senza che sia troppo alta.
② Aumentare la quantità di cera nell'iniettore, assicurandosi che il volume del liquido di cera sia superiore a 2/1 della capacità della macchina.
③ Controllare la temperatura del liquido della cera entro l'intervallo corretto.
④ Allineare l'ingresso della cera dello stampo in silicone con l'ugello di iniezione della cera dell'iniettore di cera e premere con forza, senza lasciare spazi vuoti.
⑤ Creare linee di sfiato sullo stampo in silicone e controllare regolarmente le linee di sfiato per mantenerle libere.
(4) Alcune aree dello stampo di cera possono presentare crepe o rompersi completamente (Figura 3-45).
Le ragioni della rottura dello stampo in cera possono includere i seguenti cinque aspetti.
① La percentuale di cera riutilizzata nel materiale ceroso deve essere ridotta. Il materiale ceroso è composto da paraffina, acido stearico e vari additivi. Ogni volta che viene fuso e iniettato, le sue prestazioni si deteriorano e anche la sua elasticità e plasticità diminuiscono, aumentando la fragilità.
② Lo stampo in cera non è stato rimosso in tempo ed è stato conservato nello stampo in gomma per troppo tempo. La fragilità dello stampo in cera è legata alla temperatura. Se lo stampo viene estratto dopo un intervallo adeguato dopo l'iniezione di cera, lo stampo in cera conserva il calore residuo e ha una migliore flessibilità; se viene lasciato nello stampo in gomma per troppo tempo, la temperatura dello stampo in cera diventa troppo bassa, aumentando la fragilità e rendendolo incline alla rottura.
③ L'uso di cera di scarsa qualità o di cera troppo dura determina una scarsa tenacità, con conseguente facilità di rottura sotto sforzo.
④ Il taglio improprio dello stampo in gomma rende difficile il prelievo dello stampo.
⑤ Il metodo di rimozione dello stampo in cera è semplice e approssimativo.
Le soluzioni corrispondenti sono le seguenti.
① Ridurre l'uso di cera riciclata, assicurandosi che la cera nuova rappresenti più di 60% della cera totale della macchina.
② Rimuovere tempestivamente lo stampo in cera dopo l'iniezione per evitare una maggiore fragilità e una potenziale rottura dovuta a uno stoccaggio prolungato.
③ Passare a una cera di alta qualità o a una cera più morbida.
④ Migliorare il metodo di taglio dello stampo in gomma e tagliare ulteriormente le aree ostruite, se necessario.
⑤ Fare attenzione durante l'operazione di rimozione dello stampo.
(5) Deformazione dello stampo in cera (Figura 3-46)
Le cause della deformazione dello stampo in cera possono includere i seguenti quattro aspetti.
① Rimuovere lo stampo in cera dallo stampo in gomma troppo presto dopo la ceratura; a questo punto la resistenza dello stampo in cera alla deformazione è bassa e si deforma facilmente.
② Il materiale della cera utilizzato è troppo morbido. La resistenza alla deformazione della cera morbida è bassa, soprattutto alle alte temperature, e la rende soggetta a deformazioni.
③ Lo stampo in gomma non è allineato correttamente, causando disallineamenti e deformazioni dopo l'iniezione della cera.
④ La struttura dello stampo in cera è irragionevole, manca di un supporto efficace e si deforma facilmente durante la rimozione dello stampo.
Le soluzioni corrispondenti sono le seguenti.
Dopo l'iniezione di cera, lo stampo in cera deve essere lasciato raffreddare nello stampo in gomma per un certo periodo prima di essere rimosso. Nel caso di gioielli generici, lo stampo in cera deve essere lasciato per 1 minuto dopo l'iniezione prima di essere rimosso. Per i pezzi a parete spessa, per abbreviare il tempo di rimozione dello stampo, lo stampo in gomma può essere immerso in acqua fredda per accelerare la solidificazione e il raffreddamento dello stampo in cera.
② Scegliere materiali di cera più duri. La temperatura varia a seconda delle regioni e delle stagioni. Durante le stagioni ad alta temperatura, si possono scegliere materiali cerosi con una migliore resistenza all'ammorbidimento e alla deformazione.
③ Predisporre dispositivi di posizionamento efficaci e assicurarsi che la posizione dello stampo sia corretta quando si inietta la cera.
④ Per i pezzi delicati e cavi, è necessario aggiungere punti di supporto al modello originale per migliorare la resistenza dello stampo in cera alla deformazione.
(6) Superficie ruvida dello stampo in cera (Figura 3-47)
I possibili motivi della superficie ruvida dello stampo in cera sono i seguenti quattro aspetti.
① Prima dell'iniezione della cera, sullo stampo in gomma è stata utilizzata una quantità eccessiva di talco o di distaccante. Se lo stampo in gomma non viene pulito regolarmente, queste impurità si accumulano gradualmente, causando una superficie ruvida sullo stampo in cera.
② Utilizzo di cera riciclata non pulita. Quando il particolato si mescola al materiale di cera riciclato, viene iniettato anche nello stampo di cera, formando aree ruvide disperse. Quando queste particelle si trasferiscono sulla superficie della colata, il risultato è ancora peggiore.
③ L'ambiente in cui viene collocato lo stampo in cera deve essere più pulito, ed è stato lasciato per troppo tempo, con conseguente accumulo di polvere sulla superficie.
④ Dopo la ceratura, sulla superficie del pezzo di cera rimangono dei residui di cera.
Le soluzioni corrispondenti sono le seguenti.
L'uso di distaccanti per stampi o di talco deve essere appropriato, per evitare di utilizzare contemporaneamente talco e distaccanti durante l'applicazione della cera. Quando si utilizza lo stampo in silicone, è importante controllare regolarmente e pulire le pareti interne della cavità.
② Assicurarsi della qualità del materiale della cera; se si utilizza cera riciclata, è necessario pulirla prima.
③ Assicurare la pulizia dell'ambiente di lavoro; se sulla superficie dello stampo per cera si accumulano polvere o trucioli di cera residui, occorre prima pulirlo. È possibile preparare una soluzione detergente neutra con una concentrazione di 0,2~0,3% per lavare lo stampo in cera in acqua saponata, utilizzando una spazzola morbida per rimuovere il grasso e la polvere dalla superficie e risciacquando poi con acqua pulita.
2. Attuazione del compito
Questa mansione prevede l'utilizzo di strumenti quali saldatore elettrico, coltello chirurgico e calibratrice ad anello per rifinire e modificare gli stampi in cera che presentano difetti quali bolle, bolle, deformazioni e piccoli fori.
(1) Lavoro di preparazione
Accendere il saldatore elettrico e regolarne la temperatura. Riempire una tazza di vetro da 100 ml con acqua calda a 40~50℃ e preparare il calibro ad anello, il coltello chirurgico e la carta vetrata 1200 #.
(2) Rifinitura dello stampo in cera
① Utilizzare un coltello chirurgico o un raschietto per rimuovere le scorie di cera e altri difetti. Fare attenzione alla forza e alla tecnica di taglio lungo la superficie dello stampo in cera per evitare di danneggiarlo, e lisciare la superficie prima di lucidarla con carta vetrata.
② Utilizzare un saldatore elettrico immerso nella cera per riparare i fori di sabbia, le bolle e i difetti sulla superficie del campione di cera, quindi lucidarlo con carta vetrata.
③ Per i pezzi di cera con piccoli fori bloccati, è possibile utilizzare un ago d'acciaio o un saldatore elettrico per forare i fori.
È possibile correggere gli stampi in cera deformati in acqua calda a 40~50℃.
(3) Modifica della dimensione dell'anello dello stampo per cera per anelli
Inserire il campione di cera per anelli nella corrispondente calibratrice e aprirlo dal centro. Se è necessario aumentare la dimensione dell'anello, utilizzare un saldatore elettrico per aggiungere cera nella posizione in cui l'anello incontra la dimensione richiesta, quindi lisciare con un bisturi (Figura 3-48); se è necessario diminuire la dimensione dell'anello, tagliare la parte in eccesso del gambo dell'anello nella posizione in cui incontra la dimensione richiesta, saldarla con un saldatore elettrico, quindi regolare la forma con un bisturi per adattarla al corpo dell'anello.
