现代首饰制造行业常用的失蜡铸造工艺是由古代铸造工艺发展而来的。距今5000多年前的新石器时代晚期,我国古代工匠就在青铜器的制造中广泛采用了失蜡铸造工艺。当时的工匠根据蜂蜡的可塑性和热挥发性的特点,首先将蜂蜡雕刻成需要形状的蜡模,再在蜡模外包裹黏土并预留一个小洞,晾干后焙烧,使蜡模气化挥发,同时黏土则成为陶瓷壳体,壳体内壁留下了蜡模的阴模。这时再将熔化的金属沿小孔注入壳体,冷却后打破壳体,即获得所需的金属铸坯。现代失蜡铸造技术的基本原理并无二致,只不过更加复杂精密。这主要体现在对蜡模的型位精确的要求更加严格。现代工艺中蜡模的获得不只是对蜡的直接雕刻,还可以通过对金属原模(版)的硅胶模压得到阴模,再由硅胶阴模注蜡后得到蜡模。浇铸材料也不再是黏土,而代以铸造石膏。这样的产品比古代的铸件精细得多。
现代的失蜡铸造是目前首饰生产的主要手段。
失蜡浇铸实质是机械加工方法中的精密铸造。将精密铸造应用于首饰的批量制造是现代首饰制造业的突出特点。首饰制造的失蜡浇铸能够满足批量生产的需求,也能够兼顾款式或品种的变化,因此在首饰制造业的生产方式中占据重要的地位。失蜡铸造的铸造方法有真空吸铸、离心铸造、真空加压铸造和真空离心铸造等,是目前首饰制造业中批量生产的主要手段。
失蜡铸造的过程是:将原模(一般是银版)用生硅胶包围,经加温加压产生硫化,压制成硅胶模;用锋利的刀片按一定顺序割开胶模后,取出银版,得到中空的胶模;向中空的胶模注腊,待液态的蜡凝固后打开胶模取出蜡模;对蜡模进行修整后将蜡模按一定排列方式种蜡树,放入钢制套筒中灌注高温石膏浆;石膏经抽真空、自然硬化、按一定升温时段烘干后,融化金属进行浇铸(可利用正压或负压的原理进行铸造);金属冷却后将石膏模放入冷水炸洗,取出铸件后浸酸、清洗,剪下毛坯进行滚光;再进行执模和镶嵌、表面处理后即成为成品。上面提到的正压、负压铸造是指铸模内部在铸造过程中的压力状态而言。正压铸造以离心铸造为代表,在铸造过程中,熔融金属进入铸模时,铸模内的压力为大气压,这样要使液态金属进入铸模就必须使金属克服大气压的作用——离心铸造就是将液态金属坩埚与铸模安装在高速旋转的圆盘上,依靠离心力的作用使液态金属在圆盘的法向(径向)高速流动,产生注射作用进入铸模——也就是说,“正压铸造”
过程中熔融金属进入铸模空腔的瞬间,铸模内部压力大于铸模外部压力,两者的差值大于0,
故而称为“正压铸造”;
“负压铸造”以真空吸铸为典型,在铸造过程中,熔融金属进入铸模时,铸模内部的压力小于铸模外部压力,两者的差值小于0,故而称为“负压铸造”——当然铸模内的负压必须通过与铸模连通的真空泵来完成,液态金属在大气压的作用下自然进入铸模。
从实际的生产效果上看,正压铸造与负压铸造本没有明显的差异,只是在一般情况下,正压铸造适用于产量较高的场合,而负压铸造适用于中等或产量较小的场合。
真空离心铸造是结合了正压铸造和负压铸造的优点的一种铸造方法,就其本质而言,真空离心铸造是属于负压铸造。虽然这里的“真空”不只是指铸模内部,熔融金属及其容器——坩埚也是处于真空状态,但按照我们上面对“负压铸造”的定义,在铸造过程中,铸模内部的压力小于大气压,因此将“真空离心铸造”归于“负压铸造”一类是合理的。
真空加压铸造也是结合了正压和负压铸造优点的铸造方法。这种铸造方法的“真空”位置在石膏模一侧,而“加压”在盛放融化金属的坩埚一侧。按照我们上面定义的分类方法,由于这种铸造方法的铸模(石膏模)内部压力在铸造过程中是小于大气压的因此也应该归于“负压铸造”一类。
典型的失蜡浇铸(失蜡铸造)过程如上图所示。由图示可以看出,失蜡浇铸是经过了阳模——阴模——阳模——阴模——阳模的转换而完成的,也就是说,阳模经过了银版——蜡模——成品毛坯的三次转换。在这三次转换中,产生一定的误差和变形是难免的。但是合理的失蜡浇铸流程可以使这些误差和变形降低到最低限度。
失蜡浇铸的工序流程是:压制胶模——开胶模——注蜡(模)——修整蜡模(焊蜡模)——种蜡树(——称重)——灌石膏筒——石膏抽真空——石膏自然凝固——烘焙石膏——熔金、浇铸——炸石膏——冲洗、酸洗、清洗(——称重)——剪毛坯(——滚光)。下面分别讲述各个工序。
一.压制胶模
制作胶模使用的胶是两面带沾胶的生橡胶片。一般使用
进口胶片,以Castaldo牌为多。其中一种价格相对低一
些,由于所含天然橡胶的成分较少,硫化后的硬度稍大,
作;另一种价格稍高,所含天然橡胶的充分较多,质地
柔软,韧性十足,适合于花型较为复杂、轮廓尺寸细小、
凸凹明显的银版压模,在取出蜡模时不易折断蜡模。
生胶片的保存必须注意控制其存放温度,在20℃以下一
另外,也有一种预先制成一系列大小和厚度的橡胶模,
其内壁有凸凹的连接脚,使用比较方便。
压制胶模的设备是(硫化)压模机,其主要部件由两块内带电阻丝和感温器件的加热
板、定温器、定时器(有些型号没有此装置)等组成。压模机上面还配有升降丝杠,
用于压模及取出。配套使用的还有压模框,根据其开孔的数量可以分为单板、双板、四板等型号,制造
压模框的材料通常是铝合金。一般压模框的尺寸为48mm×73mm,有时使用加厚的压模
框压制较大的原版,尺寸通常为64mm×95mm。
压模质量的好坏还取决于压埋模版的质量。总的来说,首先应该使生胶片能够牢固紧密地粘接在一起,必须首先保证生胶片的清洁,不要用手直接接触生胶片的表面,而应该将生胶片粘上后再撕去生胶片表面的保护膜。要保证生胶与原版