Технология изготовления копий отливок кулайской культуры с использованием метода вакуумно-пленочной формовки

XIV Международная научно-практическая конференция
«СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ»

Данила К.Г., Лашманова А.О.
Научный руководитель: Егоров Ю.П., доцент
Томский политехнический университет, 634050, Россия, г.Томск, пр.Ленина, 30
E-mail: kristy@mail2000.ru

Цель проекта - исследование метода вакуумно-пленочной формовки для изготовления копий отливок артефактов Кулайской культуры.

Кулайская цивилизация - одна из наиболее ярких культурно-исторических общностей (сер. I тыс. до н.э. – сер. I тыс. н.э.). Памятники кулайской культуры отличаются неповторимой керамикой, оружием, орудиями труда и своеобразной металлопластикой.

Художественная бронзовая культовая металлопластика кулайцев – совершенно уникальное, не имеющее аналогов в мире, явление. Никакой другой источник сегодня не передаёт с такой полнотой духовную культуру, мировоззрение, художественный стиль сибирского населения той эпохи, как выразительные, содержательные и очень эстетичные бронзовые фигурки животных, птиц, людей, мифических существ.

Рис. 1. Бронзовые фигурки животных.

Выдающиеся достижения кулайцев в чёрной и цветной металлургии поставили кулайскую цивилизацию в один ряд с одновременными ей цивилизациями мира. Отсутствие письменности у кулайского населения, а также отдалённость территории формирования кулайской культурно-исторической общности от мировых цивилизаций, сделали эту цивилизацию абсолютно неизвестной современному мировому сообществу. Независимо от языка культуры (который в данном случае не сохранился), образы легко узнаются, воспринимаются вполне адекватно и «вписываются» в наше сознание.

Изготовление отливок кулайцами проводилась в глиняных формах нагревая перед заливкой металл. В настоящее время копии можно выполнить в песчано глиняные формы (формовка в двух опоках). Этот метод достаточно трудоемок и мало производителен, но самое главное качество отливки часто страдает от выходов газов из влажной формовочной смеси. Мы воспользовались современным методом отливки художественного изделия с использованием вакуума и сухого песка, так называемую вакуумно–пленочную формовку. Сущность метода заключается в следующем: В начале идет подготовка копий модели из пластика. После вырезки контура модели (обработанных в CorelDRAW) фрезой, модели обрабатываются вручную (специальной бор-машиной) в соответствии с фотографей.

Рис. 2 На подмодмодельной плите со сквозными отверстьями для создания вакуума расположены модели отливок. В центре устанавливаем питатели для того, чтобы металл растекался по всем каналам модели.

Вакуумно-пленочная формовка была разработана в 1971 г. в Японии. Способ вакуумно-пленочной формовки был применен для получения различных художественных отливок из алюминиевых и медных сплавов. Этим способом делали декоративные решетки, ажурные поверхности, не заботясь о впадинах, углублениях, отрицательных углах и прочее. Этим способом можно воспроизвести даже ветку хвойных деревьев, используя в качестве модели саму ветку, и получить точную копию, выполненную в металле.

Литье методом вакуумно-пленочной формовки осуществляется в опоках сухим песком без связующего, который спрессовывается и удерживается в опоке с помощью синтетических полимерных пленок и вакуума. При заливке металла пленка газифицируется; газ проникает в форму, где конденсируется на холодных
зернах песка, выполняя роль связующего. Этот способ применяется для получения отливок корпусов насосов и редукторов, работающих в условиях повышенного давления и агрессивных сред, судовых и промышленных уплотнений, а в нашем случае для изготовления копий отливок Кулайской культуры.

Вакуумная формовка имеет высокую производительность – 5-6 отливок/час. Этот процесс имеет огромные преимущества по сравнению с другими литейными процессами, при которых металл заливают в разовые формы. Во-первых, отсутствует формовочная смесь, т.к. применяется сухой песок. Во-вторых, исключается сложное формовочное оборудование и наряду с ним смесеприготовительное отделение. В-третьих, исключается применение связующих материалов и упрощается операция выбивки и очистки отливок. В третьих улучшаются условия труда и экологические характеристики Наконец, можно в качестве моделей использовать художественное изделие, лишенное формовочных уклонов, галтелей, положительных углов и т.д., т.к. пленка, участвующая в формообразовании, повторяет практически любой профиль художественного изделия. 

Помимо перечисленных преимуществ, процесс вакуумно-пленочной формовки имеет и недостатки. Требуется высокая технологическая дисциплина при производстве отливок. Этот метод подходит для изготовления отливок сравнительно простой конфигурации, преимущественно плоских. Применение вакуумного оборудовании требует специалистов высокой квалификации. Наконец, операция нагрева пленки до 100°С выдвигает ряд требований к деструкции
пленочных материалов, приводящей к образованию пригара и попаданию в отливку включений песка. В качестве огнеупорных покрытий используют графит, тальк, циркон, каолин и алюминиевую пудру, растворенными в метаноле, этаноле, т.е. в растворителях, не вступающих в химическое взаимодействие с пленкой. Вода в качестве растворителя не используется, поскольку она не смачивает пленку. [4] Также в основу выбора вакуумно-пленочных технологий производства и оборудования положены следующие основные принципы:

1. Получение высококачественных отливок, приближающихся по массе, габаритам и чистоте поверхности к готовым деталям и имеющих минимальные припуски на механическую обработку;
2. Повышение точности отливок до уровня литья по выплавляемым моделям при издержках производства, достигаемых при литье в песчано-глинистые формы.
3. Применение технологических процессов, позволяющих экономить материалы, энергию и трудовые ресурсы;
4. Освобождение рабочих литейщиков от тяжелого ручного труда;
5. Обеспечение охраны окружающей среды.
6. Снижение металлоёмкости при сохранении требуемых физико-механических свойств литых деталей.

ЛИТЕРАТУРА:
1. «Источники по этнографии Западной Сибири»: Томск: Изд-во ТГУ, 1987. 280 с.
2. http://neotribe.narod.ru/
3. Кухта М.С. «Мотив «небесного лося»: опыт художественной стилизации кулайской металлопластики»: Сб. трудов научной конференции. РАН. Златоуст,2003
4. Егоров Ю.П. «Вакуумно-пленочная формовка»: Томск, ТПУ, 2008. Методическое пособие.

Дмитрий Маратович Курамшин родился в 1970 году в Томске. Окончил Пензенское художественное училище. Участник областных, региональных и всероссийских выставок. Автор призов к Всероссийскому фестивалю фантастики «Урания», Всероссийскому фестивалю научно-образовательных и просветительских программ «Разум 21 век», к фестивалю научно-популярных и просветительских фильмов и программ университетского телевидения «УНИВЕРСИТЕТ-ТВ» (Национальный исследовательский Томский государственный университет), Томскому городскому карнавалу и др.

Основные жанры и направления творчества: скульптура, малая пластика, медальерное искусство, графика.