失蜡铸造是目前首饰工业化生产的主要手段,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的晚期,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,使蜡模气体挥发,同时黏土则成为陶瓷壳体,即获得所需的金属铸胚。现代失蜡铸造的原理与此并无二致,只是更加复杂精密。
失蜡铸造的大致过程为:将原模压成硅胶模,开胶模后注蜡得到蜡模,将蜡模种蜡树,放入套筒中灌注高温石膏,石膏经抽真空,自然硬化,烘干后进行浇铸,金属冷却后将石膏模放入冷水中炸洗,取出铸件后浸酸,冲洗,剪下毛坯进行滚光,再进行执模和镶嵌及表面处理。
失蜡铸造的铸造方法有真空吸铸,离心铸造恶真空离心铸造等,是目前首饰制作业中批量生产的主要手段。
失蜡浇铸工艺的主要工艺流程
失蜡浇铸需要蜡版,而蜡版的批量制作则需要用银版压制的橡胶模。银版的制作完全依靠起版师的手工技艺,通过锯,锉,焊和堑等手段用925银制作出棱角分明,线条清晰,表面光洁的原版。它是首饰制作工艺中要求最高的工序,要求所制银板的表面,镂空部位和背面光洁无痕,要求银板的各部分结构合理,镶嵌宝石的位置尺寸准确无痕,有些还要求对镶嵌部位进行预加工。对于复杂结构的银板,由于部件较多,采用一般的焊法非常困难,需要用摆胚的方法完成制作。准备好银版后就可以进入失蜡浇铸工艺流程。
失蜡浇铸的工艺流程是: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——炸洗石膏——冲洗,酸洗,清洗-剪毛坯-执模。下面分别介绍各个工序。
修整蜡模和种蜡树
修整蜡模:一般的,注蜡后取出的蜡模或多或少存在一些问题。对于飞边,多重边,花头不清晰或搭边等缺陷可以用手术刀片修光;对于砂眼,断爪可以用焊蜡器进行补焊;小孔不通的可以用焊针穿透;对于蜡模的变形可以在40-50℃的热水中校正。
种蜡树:将制作好的蜡模按照一定的顺序,用焊蜡器沿圆周方向依次分层地焊接在一根蜡棒上,最终得到一棵形状酷似大树地蜡树。
种蜡树的基本要求是蜡模要排列有序,之间既不能接触,又要尽量多的将蜡模焊在蜡树上,以满足批量生产的需要。
另外,种蜡树之前应先对橡胶底盘进行称重,种完蜡树再一次称重,两次称重的结果相减可得出蜡树的重量。将蜡树的重量按照石蜡与铸造金属的密度比例换算称金属的重量,就可以估算出进行浇铸的金属量。
灌石膏和烘焙石膏
灌石膏:将种好的蜡树连底盘一起套上不锈钢筒;将相应重量的石膏粉和水(比例一般为2-2.5:1,水用蒸馏水)搅拌成石膏浆,进行第一次抽真空后,将石膏浆沿钢铃的内壁缓缓注入,切忌将石膏浆直接倒在蜡树上。直至石膏浆没过蜡树约1cm,进行第二次抽真空。随后自然放置6-12小时以保证石膏的凝固。
烘焙石膏:石膏模的烘焙是保证浇铸正常进行的重要工序,他的作用主要是脱蜡,干燥和浇铸保温。
以18K金的烘焙为例,脱蜡温度为0-350℃,保温时间为2小时;干燥温度为350-700℃,保温时间为2-3小时;浇铸温度为50-600℃,保温时间为1-2小时。
一般的烘焙过程是:首先将电炉预热到起始温度,将石膏模水口向下放入炉中,以方便蜡液流出蒸发。在起始恒温区恒温一小时后,在以1-2小时的间隔逐步升温和恒温。注意升温(或降温)速度应保持再100-200℃/小时,否则升温过快易形成石膏模的裂纹,严重的可能造成石膏模损坏或报废。升温过慢又容易造成遗蜡或石膏模干燥不彻底,影响铸件质量。石膏模的烘焙时间主要取决于金树的大小和复杂程度,可根据具体情况进行调整。
熔金,浇铸
在石膏模的烘焙接近尾声时,开始熔化已配好的金并保持熔融状态。待石膏模保温完毕,将金水从水口注入,完成浇铸。常见的两种浇铸方式是真空吸铸机吸铸和真空感应离心浇铸机浇铸。
修胚
“修胚”即对毛胚进行初步加工修理。浇铸出来的毛胚,因工艺、模具等因素必然存在“水口”、“分层”等现象,修胚工艺就是利用锉、刀、锣机、钻床等工具通过挫、刮、铲、挑、钻、磨等方式将毛胚上的“水口”、“分层”修理平整。根据修胚工艺的特点,修胚又可分为“修水口”、“钻磨”、“溜机”等环节。