Технология художественного и прецизионного литья

№ 1656 

Кафедра технологии литейных процессов 

С.П. Герасимов 

ТЕХНОЛОГИЯ ХУДОЖЕСТВЕННОГО И 
ПРЕЦИЗИОННОГО ЛИТЬЯ 

Лабораторный практикум 
для студентов специальности 1104 

Рекомендовано редакционно-издательским 
советом института в качестве учебного пособия 

МОСКВА 2001 

УДК 673.3 

Г37 

Герасимов С.П. Технология художественного и прецизионного литья: Лаб. практикум. – М.: МИСиС, 2001. – 119 с. 

В лабораторном практикуме содержится 18 лабораторных работ по 
технологии художественного и прецизионного литья. Каждая работа содержит краткие общие сведения по теме, описание необходимого оборудования, инструмента и материалов, а также порядок проведения и оформления работы. Подобные лабораторные работы издаются впервые. 

© Московский государственный 
институт стали и сплавов 
(Технологический университет) 
(МИСиС) 2001 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Предисловие..............................................................................................5 
Раздел 1. Изготовление гипсовых моделей, подмодельных плит, 
кусковых и эластичных форм .......................................................6 

Лабораторная работа 1. Приготовление 
гипсовых 
растворов, 
смазок и клеев и исследование их свойств ..................................7 

Лабораторная работа 2. Изготовление 
гипсовой 
модели 
по 
мягкому (глиняному) оригиналу с помощью черновой 
формы............................................................................................12 

Лабораторная работа 3. Изготовление подмодельных плит из 
гипса ..............................................................................................17 

Лабораторная работа 4. Изготовление 
гипсовых 
моделей 
с 
помощью шаблонов путем вытягивания или вращения...........19 

Лабораторная работа 5. Изготовление кусковой формы из гипса 
для получения выплавляемой модели........................................23 

Лабораторная работа 6. Изготовление эластичной (виксинтовой) 
формы с гипсовым кожухом для получения выплавляемой 
модели ...........................................................................................26 

Лабораторная работа 7. Изготовление 
пресс-форм 
из 
легкоплавких сплавов для получения выплавляемых 
моделей..........................................................................................29 

Лабораторная работа 8. Изготовление пресс-форм из резины для 
получения выплавляемых моделей ............................................32 

Раздел 2. Особенности изготовления песчано-глинистых форм 
для получения художественных отливок...................................37 

Лабораторная работа 9. Приготовление смесей для формовки 
художественных отливок “по-сырому” и “по-сухому” ............37 

Лабораторная работа 10. Формовка: 
с 
фальшивой 
опокой; 
ажурных отливок; по гипсовым и выплавляемым моделям; 
с подрезкой болвана.....................................................................46 

Лабораторная работа 11. Кусковая формовка......................................57 
Лабораторная работа 12. Изготовление 
стержня 
в 
полости 
формы............................................................................................61 

Раздел 3. Изготовление 
художественных 
отливок 
по 
выплавляемым моделям ..............................................................65 

Лабораторная работа 13. Литье художественных отливок по 
выплавляемым моделям ..............................................................65 

3 

Лабораторная работа 14. Изготовление 
крупных 
художественных отливок литьем по выплавляемым 
моделям в целиковые формы ......................................................75 

Лабораторная работа 15. Получение художественных отливок в 
керамических литейных формах методом Шоу ........................86 

Лабораторная работа 16. Изготовление 
ювелирных 
изделий 
методом литья по выплавляемым моделям ...............................90 

Раздел 4. Центробежное литье в резиновые формы..........................102 
Лабораторная работа 17. Получение художественных отливок 
центробежным литьем в резиновые многоразовые формы....102 

Раздел 5. Сведения о сплавах для художественного литья ..............106 
Лабораторная работа 18. Приготовление сплавов для получения 
художественных отливок...........................................................106 

Литература ............................................................................................118 

4 

“К сожалению мы мало наблюдаем и это часто 
отражается на нашей работе. Надо наблюдать 
за всем, что окружает нас, наблюдать за приемами  
работы опытных мастеров, способами, которыми они держат 
инструмент, за положением рук и глаз во 
время выполнения работы.” 

Скульптор и литейщик А.М. Шепелев 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Лабораторный практикум предназначен для студентов, обучающихся по специальности “Литейное производство черных и 
цветных металлов” и специализации “Художественное и прецизионное литье”. 

Практикум написан с учетом того, что студенты-литейщики 
приступают к изучению дисциплин специализации на четвертом 
курсе, прослушав лекции по теории и технологии литейного производства и по специальным видам литья. 

Данное пособие составлено так, что после выполнения лабораторных работ студенты могут самостоятельно получать художественные отливки. 

Пособие включает 18 лабораторных работ и содержит необходимые теоретические сведения, описание методик и выполнения 
работ. 

В данном практикуме представлены также работы по дисциплинам “Технология художественного и прецизионного литья” и 
“Литье ювелирных изделий из драгоценных металлов”. Тематика работ соответствует программам соответствующих дисциплин, объем 
работ пропорционален числу часов занятий в лаборатории, предусмотренных учебным планом. Каждая работа выполняется бригадой 
из двух студентов. Так как специализация предполагает обучение не 
более 12 студентов, предполагается одновременное выполнение нескольких лабораторных работ. После вводной беседы преподаватель 
знакомит студентов с правилами техники безопасности, что фиксируется в специальном журнале. 

Приступая к выполнению работы, студент должен изучить ее 
описание и составить краткий конспект. 

Автор выражает благодарность за полезные советы при написании рукописи профессору Пикунову М.В. 

5 

Раздел 1. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГИПСОВЫХ 
МОДЕЛЕЙ, ПОДМОДЕЛЬНЫХ ПЛИТ, 
КУСКОВЫХ И ЭЛАСТИЧНЫХ ФОРМ 

Прототипом художественных отливок служат оригиналы изделий, выполненные скульптором, ювелиром, художником из мягкого материала (глины, пластелина), из металла или других материалов. По этим оригиналам литейщики получают отливки, используя 
различные технологические процессы литья. Для получения художественных отливок наиболее часто применяют литье в песчаноглинистые формы и литье по выплавляемым моделям. Для получения моделей, форм, подмодельных плит и других приспособлений, 
необходимых в том или другом технологическом процессе литья, 
широко используют гипс, эластичные материалы (виксинт, желатиновый клей, резину) и различные смазки. Этим вопросам посвящены 
первые восемь работ, в которых подробно рассматриваются приемы 
работы с этими материалами и технологии изготовления гипсовых 
форм, моделей, подмодельных плит, эластичных форм и пресс-форм 
из легкоплавких сплавов. 

6 

Лабораторная работа 1 

Приготовление гипсовых растворов, смазок и 
клеев и исследование их свойств 

1.1. Общие сведения 

Гипсовый раствор 

В художественном литье очень широко применяется гипс для 
изготовления моделей, форм, подмодельных плит и т. д. Для сложных форм с большим количеством поднутрений используют эластичные материалы: клей, формопласт, виксинт. Для разъединения 
поверхностей гипс –гипс; гипс – металл; гипс – модельная масса и 
т. п. применяются смазки. 

Гипс (CaSO4 ⋅ 2H2O) получают в результате обжига природного гипсового камня и его последующего измельчения. По степени 
измельчения различают гипс грубого (I), среднего (II) и тонкого (Ш) 
помола. 

Применение гипса основано на “схватывании” смеси гипса и 
воды. Эту смесь называют гипсовым тестом или гипсовым раствором. В зависимости от количества гипса на 1 литр воды получают 
растворы разной консистенции: 

1,4 кг гипса – жидкий раствор; 
1,5 кг гипса – средний раствор; 
2,0 кг гипса – густой раствор; 

Смешивание гипса с водой производят следующим образом: 
в посуду, обычно деревянную или эластичную (половина резинового 
мячика) наливают воду, а затем засыпают гипс при непрерывном перемешивании. При обратном процессе приготовления раствора (в 
гипс вливают воду) высока вероятность появления комков. Большие 
порции раствора перемешивают деревянными мешалками (шумовками) или металлическими пропеллерами, прикрепленными к электродрелям с малым числом оборотов. 

По времени схватывания гипс делится на классы А, Б, В 
(табл. 1.1) 

7 

Таблица 1.1 

Классификация гипса в зависимости от времени схватывания 

Время после смешивания, мин 
Класс 
Начало схватывания 
Конец схватывания 

А 
2 
15 

Б 
6 
20 

В 
20 
не нормируется 

Выпускается гипс различных марок – от Г2 до Г25. Цифра в 
обозначении марки показывает предел прочности на сжатие [МПа] 
(10 МПа = 1 кг/см2) среднего раствора после полного схватывания. 
Для ускорения схватывания гипсового раствора на 1 литр воды добавляют 5 г алюминиевых квасцов (KAl(SO4)2), вместо квасцов возможно добавление 1 – 2 г поваренной соли. Для замедления схватывания в воду добавляют слабый раствор столяpного клея, который 
также увеличивает прочность после твердения. В процессе твердения 
гипсовое тесто расширяется и нагревается. Это вызывает коробление 
изделий. Чтобы снизить склонность к короблению, рекомендуется 
разводить гипс в известковой воде, которую приготавливают из гашеной извести или известкового теста. Добавление буры до 5 г на 1 л 
воды также снижает коробление изделий и замедляет схватывание 
гипсового раствора. 

Если в твердеющее гипсовое тесто добавлять воду и размешивать, оно “омолаживается” – перестает твердеть и теряет прочность. Хранение гипса более 3-х месяцев приводит к ухудшению 
схватываемости и потере прочности на 25–50 %. Работать с гипсом 
следует при температуре не ниже +16 °С. Замерзшие гипсовые изделия после нагревания обычно самопроизвольно разрушаются. 

Желатиновый и костный клей 

Кроме кусковых жестких гипсовых форм для получения моделей используют эластичные формы, которые делают из желатина, 
клея, формопластов и виксинта. Желатин и клей – вещества животного происхождения, получаемые путем вываривания кожи, сухожилий, костей животных. Лучший желатин получают из костей рыб. 
Желатин технический, или мездровый (кожный) клей, выпускается в 
виде плиток, гранул, порошков. Для получения желатинового клея 
плитки раскалывают на мелкие куски и выдерживают в холодной во
8 

де от 6 до 12 часов до их набухания. Желатин набухает в течение 
30 – 40 мин. Набухший желатин в виде кусков вынимают из воды, 
удаляют с его поверхности воду и загружают в “клеянку”, представляющую собой два сосуда, помещенные один в другой, в больший 
налита вода, и нагревают, непрерывно перемешивая, до получения 
однородной массы, но не доводя до кипения. Если масса густая, ее 
разбавляют небольшим количеством горячей воды. В полученный 
клей добавляют несколько капель уксусной эссенции для предупреждения загнивания. Готовую клеевую массу наносят кистью на поверхность изделия. 

Приготовление смазки 

Смазка необходима для создания тонкой пленки, которая 
способствует разъединению поверхностей контакта гипс – гипс, 
гипс – модельная масса, металл – гипс, виксинт – металл и т. д. В качестве смазки может быть использован тонкий слой воды. Так, к вымоченной гипсовой форме, на поверхности которой имеется тонкий 
слой воды, не прилипает модельная масса. 

В качестве смазки применяют также мыльную или смешанную с машинным маслом воду. 

Для разъединения поверхностей гипс – гипс применяют керосино-стеариновую смазку. Её готовят так: 1 кг стеарина расплавляют при непрерывном помешивании и доводят до кипения. Сняв с 
огня расплав стеарина, в него вливают 2 – 2,5 литра подогретого керосина при непрерывном помешивании. Применяют такую смазку 
после остывания до комнатной температуры. Нормальной по густоте 
считается смазка, капля которой, зажатая между пальцами,начинает 
плавиться от теплоты человеческого тела. 

1.2. Оборудование, инструмент и материалы 

Эластичная посуда (резиновая), ложка столовая, нож, деревянная лопаточка, прибор для определения предела прочности формовочных смесей на сжатие, нестандартная гильза диаметром 20 мм 
для изготовления проб, выталкиватель формовочной смеси, мензурка, гипс, вода, известковая вода, поваренная соль, бура, смазка. 

9 

Порядок проведения работы 

Работа рассчитана на 4 часа 

1. Приготовить гипсовое тесто на воде. 
2. Подготовить гильзу, смазать ее внутреннюю поверхность 
разделительной смазкой и установить на поддон. 

3. Залить гипсовую массу в гильзу на высоту 50 мм и выдержать в течение 30 мин. до конца схватывания. 

4. Вытолкнуть пробу выталкивателем и провести испытание 
на сжатие. Определить марку гипса. 

5. Сделать аналогичные пробы по 2 – 3 шт. с добавлением 
поваренной соли, клея, известковой воды. 

6. Определить предел прочности всех проб на сжатие. Использовать 
универсальный 
пpибоp 
для 
опpеделения 
пpедела 
пpочности на сжатие стеpжневых и фоpмовочных смесей. 

7. Определить зависимость прочности гипса от количества 
воды и добавок; определить степень коробления. 

8. Изготовить желатиновую или клеевую массу для получения эластичной фоpмы. 

9. Изготовить разделительную смазку. Желатиновая масса и 
смазка будут использоваться в последующих pаботах. 

1.4. Обработка результатов эксперимента 

Прочностные свойства проб, определенные не менее чем на 
трех образцах из одного замеса, занести в табл. 1.2. 

Таблица 1.2 

Результаты эксперимента 

Состав гипсового теста, % 

Предел прочности образцов при испытании на 
сжатие, МПа 

Образец 

Гипс 
Вода 

Время выдержки после замеса, 
мин 

Количество добавок, г 
1
2
3
среднее значение 

1 
2 
3 

10 

Определить отклонение среднего значения предела прочности проб от максимального и минимального значений. Если оно составляет более 10 %, эксперимент необходимо повторить. 

1.5. Содержание отчета 

1. Краткое описание методики испытаний и принцип работы прибора для определения предела прочности при сжатии. Схема 
прибора. 

2. Результаты определения предела прочности гипса с различными добавками. 

3. Графические зависимости предела прочности гипса от 
различного количества добавки. 

4. Выводы по результатам эксперимента. 

1.6. Контрольные вопросы 

1. Какие свойства гипсовой массы меняются в зависимости 
от класса гипса? 

2. Что обозначают цифры в обозначении марки гипса? 
3. Какие добавки замедляют схватывание гипса? 
4. Что происходит в процессе твердения гипсового теста? 
5. Какова процедура изготовления образцов при определении прочности на сжатие? 

6. Как определить марку гипса? 
7. Как уменьшить коробление гипсовых изделий? 
8. Что такое “омолаживание” гипса? 
9. Что происходит с гипсовым изделием при замерзании и 
почему? 

10. Какую смазку используют, чтобы гипс не прилипал к металлу, дереву, гипсу и т. д.? 

11 

Лабораторная работа 2 

Изготовление гипсовой модели по мягкому 
(глиняному) оригиналу с помощью черновой 
формы 

2.1. Общие сведения 

Гипсовая модель оригинала служит для получения отливки 
при использовании песчано-глинистых (“земляных”) литейных форм 
и изготовлении формы для получения выплавляемых моделей. 

Гипсовую модель получают в так называемой черновой форме, материалом для которой служит также гипс. Черновую форму (ее 
называют “форма в расколотку”) изготавливают по скульптуре изделия из глины или пластилина следующим образом: глиняную или 
пластилиновую скульптуру устанавливают на подставке, внимательно осматривают со всех сторон и мысленно расчленяют на части таким образом, чтобы каждая часть скульптуры могла быть извлечена 
из соответствующей части (куска) черновой формы. Число кусков 
черновой формы может быть равно 2 и более. 

Например, требуется изготовить черновую форму (в этом 
случае говорят “снять форму”) с глиняной скульптуры – бюста. Очевидно, что линия разъема должна проходить в вертикальном направлении через плечи, уши и голову, разделяя поверхность скульптуры 
на 2 части. Поэтому и изготавливаемая черновая форма в данном 
случае будет состоять из двух частей. Глиняный бюст (оригинал) 
предварительно смачивают водой из пульверизатора для полного насыщения влагой, чтобы глина не оттягивала на себя воду из гипсового раствора, который будет наноситься на поверхность бюста. По 
намеченной линии разъема на глиняном оригинале размещают разделительные пластины из мягкой стали, меди, латуни. Используют 
пластины толщиной 0,2 – 0,5 мм, шириной 3 – 5 см, длиной 5 – 20 см. 
Металлические пластины вдавливают боковыми кромками в поверхность бюста на глубину 1 – 2 см по всей линии разъема, перекрывая 
концы пластин на 3 – 4 см. 

После оформления всей линии разъема приступают к нанесению гипсового раствора на оригинал для получения черновой формы. Черновая форма изготавливается поэтапно – частями. Черновая 
гипсовая форма для каждой части скульптуры обычно делается двухслойной. Первый слой, примыкающий к поверхности скульптуры, 

12