1. Wprowadzenie Odlewanie precyzyjne metodą wytapianych modeli było znane już w starożytności. To jeden z procesów stosowanych od wieków w odlewnictwie. Zmieniły się co prawda surowce, z których sporządza się masy (modelowe, ceramiczne), aczkolwiek sama idea procesu została zachowana. Metoda wytapianych modeli sprawdza się znakomicie w przypadku wykonywania odlewów drobnych (o masie od kilku gramów do kilku kilogramów), o skomplikowanych kształtach, dużej dokładności wymiarowej i małej chropowatości powierzchni [1]. Polega ona na zastosowaniu modelu wykonanego z substancji łatwotopliwej, który pokrywany jest odpowiednią ilością powłok z masy ceramicznej poprzez zanurzanie, a po ich wysuszeniu model jest wytapiany. Otrzymana w ten sposób „skorupa” z masy ceramicznej wiernie odtwarzająca kształt wytopionego modelu, po wypaleniu stanowi formę odlewniczą. Wykorzystanie modelu i forma odlewnicza są najbardziej charakterystycznymi cechami tej metody odlewania. Modele wykonuje się z masy modelowej - mieszaniny wosków naturalnych, sztucznych, substancji woskowych, kwasów tłuszczowych, tworzyw sztucznych, środków emulgujących. Przykładowy skład masy modelowej to mieszanina składająca się z parafiny i stearyny z dodatkiem cerezyny, kalafonii, wosku pszczelego (w ilości: 40% stearyny, 20% parafiny, 10% cerezyny) [2]. Masę wlewa się do matrycy w danej temperaturze i pod ciśnieniem – tym większym, im bardziej restrykcyjne wymagania są stawiane co do dokładności wymiarowej odlewu. W badaniach przedstawionych w niniejszej pracy stosowano masy modelowe woskowe stosowane w firmie LOTOS (woski białe i brązowe) oraz woski jubilerskie (woski kolorowe). Celem pracy było określenie optymalnego zakresu temperatury zaprasowania matryc. Za wysoka temperatura może powodować „obciągnięcie” modeli – tzn. miejscowy skurcz. W niskiej temperaturze wosk zachowuje się jak ciecz nienewtonowska, wtedy może powstać struktura stała, która może zablokować przepływ masy modelowej do matrycy. Ważne jest również, aby wosk przejawiał cechy płynu newtonowskiego w zakresie temperatur pracy autoklawu, w temperaturze wytapiania modelu, tj. w temperaturze około 130°C. Wtedy model woskowy z łatwością jest wytapiany ze skorupy ceramicznej. Lepkość dynamiczna modelu woskowego wpływa na właściwości skorupy ceramicznej oraz na jej przepuszczalność dla gazów. Im większa lepkość wosku, tym większa ilość pęknięć skorupy ceramicznej i mniejsza jej przepuszczalność dla gazów przy wytapianiu modelu woskowego w autoklawie [3].
76
Małopolskie Centrum Innowacyjnych Technologii i Materiałów