CN108454303A - 一种非手工锻制非手工錾刻的铁画构件制作方法 - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B44—DECORATIVE ARTS
- B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
- B44C5/00—Processes for producing special ornamental bodies
- B44C5/04—Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers
- B44C5/0415—Ornamental plaques, e.g. decorative panels, decorative veneers containing metallic elements
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明涉及一种铁画工艺品,为了克服上述产品的不足,本发明所采用的技术方案是:一种非手工锻制非手工錾刻的铁画构件制作方法,其特征在于:所述铁画构件由手工锻制手工錾刻以外的技术制成;所述技术是固体、固液混合体、熔融体、非牛顿流体、粉粒体的任意一种原料制成铁画构件的生产技术;采用现代工业技术、先进制造技术,取代传统手工锻制手工錾刻方式生产铁画构件,能够极大的降低生产成本、提高生产效率,杜绝了手工生产追求速度,质量下降的现象,为传统行业走出困境,实现标准化、规模化、产业化发展提供了切实可行的途径。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁画工艺品,属于传统铁画工艺品技术领域。
背景技术
目前,铁画主要是人工成本,材料主要是铁丝、铁皮、铜皮、木框,
生产方式也无法规模化、机械化大批量生产,缺乏与现代创新科技融合。
铁画创新能力不强,铁画企业生存境遇每况愈下。
铁画目前基本上沿用三百多年前的锻造技术,至今未能有重大突破。
铁画主要采取的还是手工业制作方法,导致铁画的价格也偏高。
铁画制作要求技艺高超,功底扎实的传统手工艺人,几个月打磨才能出一幅好作品。
铁画“锻制技艺”被列入非遗名录后,加强了铁画必须手工锻制的思维模式,创新被限定在锻制的极小范围以内,阻碍了铁画工艺适应时代的变革。
铁画创新只有突破思想樊篱,铁画工艺品完全具备规模化、机械化、标准化、品质化、产业化的条件,
铁画还具备与现代科技融合的特质,实现其目标首要任务是:冲破铁画必须“手工锻制”的思想上的误区。
发明内容
为了克服上述产品的不足,本发明所采用的技术方案是:
一种非手工锻制非手工錾刻的铁画构件制作方法,其特征在于:所述铁画构件由手工锻制手工錾刻以外的技术制成;
进一步的,所述技术是固体、固液混合体、熔融体、非牛顿流体、粉粒体的任意一种原料制成铁画构件的生产技术;
进一步的,所述固体原料的生产技术为金属铸造成型、金属锻造成型、熔融喷丝成型、塑料压缩成型、塑料压注成型的任意一种技术,
进一步的,所述固液混合体原料的生产技术为陶瓷可塑成型技术,
进一步的,所述熔融体原料的生产技术为塑料注射成型技术,
进一步的,所述非牛顿流体原料的生产技术为树脂手糊成型、光固化树脂成型、塑料浇铸成型、陶瓷注浆成型的任意一种技术,
进一步的,所述粉粒体原料的生产技术为粉末冶金成型、陶瓷干压成型、选择性激光烧结成型、三维打印成型的任意一种技术;
进一步的,所述:金属铸造成型为:砂型铸造、熔模铸造、石膏型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、V法铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造、离心铸造的任意一种铸造方式,所述铸造有以下11种方式:
1:砂型铸造:俗称“翻砂”是用天然或人工石英砂、树脂砂为造型材料的铸造,主要过程是A:制模,用金属制成与铸件(铁画构件)外形相同的模具(也可是其他材料),
B:造型,用模具在砂箱内制造砂型,
C:浇注,将熔化的金属液浇入砂型,
D:成品,金属冷凝后从砂型中取出修整得到铸件,
铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,利用砂型铸造带有图案或花边的金属造型属于成熟技术,例如围墙铁栅栏的图案、栏杆的花边、工艺品等,在此不做赘述,可参见《铸造工艺学》普通高等教育“十二五”规划教材,ISBN 978-7-111-42894-7机械工业出版社;
2:熔模铸造:又称“失蜡铸造”是用可熔材料制成熔模并组成模组,在模组表面涂覆多层耐火材料,干燥固化后形成型壳,将型壳加热熔出模料,再经高温焙烧浇入金属液即得铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,该技术被大量应用于艺术品制造,在此不做赘述,工艺过程可参见:《铸造手册》第6卷·特种铸造,中国机械工程学会铸造分会/组编,ISBN 978-7-111-32294-8机械工业出版社,第9页,以下简称《铸造手册》和《特种铸造》第二版,高等院校机械工程系列教材,ISBN 978-7-308-00520-3浙江大学出版社,第 5页,以下简称《特种铸造》;
3:石膏型铸造:是用石膏浆料制成铸型,利用石膏铸型制造铸件的方法,该方法主要有两种类型:A:熔模法:是用蜡制成母模并用石膏浆料灌注母模,凝固后熔去母模制得铸型,经干燥后铸型内灌注金属液,凝固冷却制得铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,与熔模铸造工艺相似,只是用石膏型代替熔模的型壳;B:起模法:用金属制作母模,用石膏浆料浇注母模(母模置于一平面,周围圈围起来浇注),浆料固化后起出母模,经干燥后浇注金属液,凝固冷却制得铸件,与砂型铸造相似只是用石膏型代替砂型,其中母模也可以用其他材料制作,石膏型铸造最小能生产壁厚为0.5mm~1.0mm壁厚的铸件,在工艺品制造行业被广泛运用,属于成熟技术在此不做赘述,可参见《铸造手册》第157页和《特种铸造》第71页;
4:陶瓷型铸造:在20世纪50年代研发成功,是在砂型铸造和熔模铸造基础上发展起来的,即在硅酸乙酯水解液和耐火粉料的陶瓷浆料中加入催化剂,经过灌浆、结胶硬化、起模、喷烧、焙烧工艺制成表面光洁的陶瓷铸型,后在铸型内浇注金属液,冷却后得到铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,铸型全部由陶瓷浆料灌注而成称为整体陶瓷型铸造,另一种复合陶瓷型,铸型的面层是陶瓷浆料形成,而背层(相当于砂型铸造的背砂层)则用型砂或金属框架构成,背层又称为底套,即陶瓷型的底套有砂套和金属套两种,具有底套的陶瓷型成本低、不易开裂、透气性好,适于工艺品铸件的生产,可参见:《特种铸造》第66页和《铸造手册》第178页;
5:消失模铸造:采用聚苯乙烯泡沫塑料制作母模,埋入型砂中直接浇注金属液,塑料汽化得到铸件,工艺过程如下:A:在模具内(与铁画构件外形相同)聚苯乙烯发泡制得母模,模具可设置多个母模以及浇注系统,以便增加铸造效率,B:母模表面涂覆多层耐火材料,干燥固化形成型壳,C:母模放于砂箱填入干砂震动填实,D:浇注金属液,母模汽化得到铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,消失模铸造公差等级CT6~CT9,粗糙度Ra=6.3μm~50μm,对于没有严格尺寸与形位公差限制的铁画构件而言该工艺完全能够实现,另外:也可以融合石膏型铸造技术,用石膏浆料取代型砂制造铸件,可参见《铸造手册》第190页;
6:V法铸造:该工艺采用塑料薄膜覆膜,干砂真空造型,在负压下浇注并冷却,撤除负压得到铸件,工艺过程如下:A:预备带有抽气箱的模具,模具上有抽气孔与抽气室的真空管相连,B:EVA薄膜加热到软化状态并覆盖在模具上,打开真空使EVA与模具紧密贴覆(等同真空吸塑工艺),C:负压砂箱放置在模具上,砂箱被干砂填满并振动填实达到最大密度,D:砂型顶部再覆盖一层密封薄膜,将浇口盆与模具直浇道相连,对砂箱抽真空,使干砂得到紧实,同时释放模具抽气室的真空并通入压缩空气反吹,将砂型与模具分开,E:用同样方法生产下砂型(另外的一半),将上砂型与下砂型合型(封闭型腔)准备浇注,F:浇注金属液(也可是非金属浆料)得到铸型,凝固定形后取出,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,V法铸造公差等级CT6~CT9,粗糙度Ra=6.3μm~50μm,尺寸精度对生产铁画构件而言完全能满足要求,可参见《铸造手册》第191页;
7:金属型铸造:又称硬模铸造或永久铸造,是金属液在重力作用下浇入用金属材料制造的铸型中获得铸件的方法,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,常用铸造合金都可以用金属型铸造,其中铝、镁合金应用最广,铸件重量最小几十克,公差等级CT7~CT9,粗糙度Ra=12.5μm~6.3μm,最高可达3.2μm,尺寸精度对铁画构件而言能够满足要求,可参见《铸造手册》第242页和《特种铸造》第79页;
8:压力铸造:是将液态或半液态金属,在压力作用下充填压铸模的型腔,并在压力下快速凝固而获得铸件的方法,工艺过程为:清理模具→喷刷涂料→合模→浇料→压射→凝固→开模→顶出→取出铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,压铸生产效率高可实现自动化,压铸件能够生产复杂造型的制件,且轮廓清晰,花纹、图案等均能清晰再现,壁厚最薄0.3mm,大量生产成本较低,铸件重量最小仅为几克,公差等级CT4~CT8,精度对工艺品构件而言完全满足要求,可参见《铸造手册》第343页和《特种铸造》第145页;
9:低压铸造:该工艺与差压铸造、真空吸铸和调压铸造本质上是使液态金属在外力作用下,逆重力方向流动并充填型腔、凝固成型,又可统称为反重力铸造,是区别与其他铸造的基本特征,低压铸造可分为气压型低压铸造和电磁泵低压铸造两种,气压型铸造是在装有金属液的密封容器中,通入干燥的压缩空气(或惰性气体),作用在保持一定浇注温度的金属液面上,造成密封容器内与铸型型腔之间的压力差,使金属液在气体压力的作用下,沿升液管上升,通过浇口平稳地进入型腔,金属液充满型腔后,增大压力并保持坩埚内液面上的气体压力,使型腔内的金属液在较高压力作用下结晶凝固;然后解除液面上的气体压力,使升液管中未凝固的金属液依靠自重流回坩埚,打开型腔取出铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,即完成一个低压铸造过程;电磁泵低压铸造是使金属液在电磁的推力的直接作用下流动,从而实现反重力铸造过程,通过电流密度和磁感应强度实现对压头的控制,金属液的流动速度精确可调,电磁泵低压铸造充型能力较弱,只适用于中小型铁画构件成型,可参见《铸造手册》第499页和《特种铸造》第126页;
10:挤压铸造:是把内凹的半型置于压机工作平台上,把外凸的半型作为冲头并固定在压机上部的活动横梁上,在凹型内倒入定量的金属液,外凸的半型垂直下移,凹型内金属液在凸型挤压下充填型腔,在压力下凝固制得铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,另外一种:凸型下移合型后金属液处于不封闭状态,多余的金属液可沿凹形的边缘流出,金属液在常压下凝固得到铸件,该工艺对外形为片状的铁画构件成型有利,可参见《特种铸造》第289页和《铸造手册》第545页;
11:离心铸造:是将金属液浇入旋转的铸型中,使液态金属在离心力的作用下充填铸型而凝固成型的一种方法,共有三种类型:A:真正离心铸造:不用型砂纯粹用旋转产生的离心力,使金属液紧贴滚筒状铸型内壁而制得铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,就铁画构件而言,区别之处在于:铸型内壁设有均布的凹坑,凹坑为铁画构件的形状,构件正面朝外背面朝内,金属液每次浇入量小于或等于凹坑总数的体积,金属液冷却凝固铸型停止旋转后,凹坑内的铁画构件能从滚筒状铸型中掉落,该方法适于铸造小型片状或条状的铁画构件,B:半真正离心铸造:铸型平面(类似螺旋桨形状)与旋转面平行,铸型轴线与旋转轴重合,铸型旋转速度低于真正离心铸造,离心力有助于充型和凝固,该方法适于整体铸造,平面为首尾相连的花瓣铁画构件C:非真正离心铸造:该方法能够铸造异形铸件,铸型内有浇注系统,金属液自中心浇道(浇道与旋转轴重合)浇注到型腔后,仅利用离心力增加金属液在型腔内凝固时的压力,铸件中心线不与旋转轴线重合,所得铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,该工艺对不同铁画构件,可用石膏制作铸型,可参见《铸造手册》第573页和《特种铸造》第216页;
上述金属铸造中的砂型铸造、石膏型铸造、陶瓷铸造、V法铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造除了可以浇注金属液体,也可以浇注非金属液体进而快速制得非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,例如:高强石膏浆料、氯氧镁水泥浆料、熔融塑料浆料等;
进一步的,所述金属锻造成型为:锤上模锻、热压模锻、等温锻造的任意一种锻造方式,所述金属锻造有如下3种方式:
1:锤上模锻:是以模锻锤为设备,金属坯料在模膛中的变形是在锤头多次打击下完成,制得锻件,锻件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,锤上模锻分为开式模锻和闭式模锻,模锻锤可以调节行程和打击速度,实现轻重缓急打击,工艺过程通常为:将坯料置于拔长模具内经模锻锤打击至适当长度,坯料移至弯曲模、成形模锤击至适当形状,坯料再移入预锻模、终锻模锤击至最终成型,就铁画构件而言,采用开式模锻较为适宜,其中模具型腔为敞口型,成型面朝下敞口朝上,位于静止的下模座上,锤头锤击面为平面,位于上模座上,锤头下移后锤击面能完全封闭模具型腔,坯料体积略微大于模具型腔体积,终锻时坯料少许溢出模具型腔产生飞边,成型后置于切断模内切除飞边,铁画构件分类为饼块类简单形状的锻件,分模面即锤击面,在锤击面上与模具型腔轮廓范围内,设置凸起,则可以锻制出铁画构件背面内凹的形状(模具型腔为凹模,锤击面为凸模),有利于减轻铁画构件的重量、减少材料成本,一般模锻件尺寸精度在±0.5mm完全满足铁画构件制作要求,可参见《锻压工艺学》普通高等教育“专业综合改革试点”规划教材,ISBN 978-7-5024-6910-8冶金工业出版社,第48页,以下简称《锻压工艺学》和《锻压手册》第1卷·锻造,中国机械工程学会塑性工程学会编,ISBN 978-7-111-43189-3机械工业出版社,第242页,以下简称《锻压手册》;
2:热压模锻:是在压力机上,金属坯料预热后,在模膛中一次行程制得锻件,锻件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,热压模锻与锤上模锻类似,主要区别是:坯料温度和成型次数的不同,以及设备的结构不同,热压模锻床身有较大刚性,行程速度较低,近似静压成形,锻件尺寸精确,工艺过程通常为:将精确下料(或制坯)并加热至暗红或红色坯料置于模具型腔内压制成型后,模具分开并取出锻件,就铁画构件而言采用开式热压模锻较为适宜,其中模具型腔为敞口型,成型面朝下敞口朝上,位于静止的下模座上,压制面为平面,位于上模座上,压制面下移后能完全封闭模具型腔,坯料体积可以略微大于模具型腔体积,终锻时坯料少许溢出模具型腔产生飞边,成型后置于切断模内切除飞边,在压制面上与模具型腔轮廓范围内,设置凸起,则可以锻制出铁画构件背面内凹的形状,有利于减轻铁画构件的重量、减少材料成本,热压模锻带有锻件顶出机构,容易实现自动化生产,摩擦压力机模锻也可用来制造铁画构件,主要区别在于压机结构差别较大,在此不再赘述,可参见《锻压工艺学》第81页和《锻压手册》第388页;
3:等温锻造:是模具和毛坯在相同恒定的温度条件下,低速率压制制得锻件,锻件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,锻造薄壁锻件,毛坯的温度很快在压模内散失,使得塑性急剧降低尤其是常规条件下塑性本身就很低的材料,例如铝合金,等温锻造的温度介于冷锻和热锻之间的一个中间温度,对于某些材料而言,等于热锻温度,碳钢的变形温度范围较宽(700℃以上),但是对于形状复杂的小型碳钢锻件,等温锻造能减少制造工序和获得较高的质量,就铁画构件而言,等温锻造能够方便的获得例如铝合金、碳钢等薄壁锻件,该工艺对减少工序、减轻重量、节约材料均体现出明显的优势,可参见《锻压手册》第601页;
进一步的,所述熔融喷丝成型为:丝状热塑性材料在计算机的控制下,由供丝机构送至喷头并加热至熔融态,加热喷头根据三维数据文件做X-Y平面运动和高度Z方向的运动,被选择性地涂覆在工作台上,快速冷却后形成截面轮廓,一层成形完成后,喷头上升一截面层的高度,再进行下一层的涂覆,如此循环制成制件,所得制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,《铸造手册》第700页;
进一步的,所述塑料压缩成型为:是把上、下模模具安装在压力机上、下模板之间,将塑料粒料直接加在敞开的模具型腔内闭合,塑料粒料(或粉料、预制坯料)在受热和受压的下充满模具型腔,固化定型后制得塑料制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,又称压制成型,采用热塑性原料可在型腔模具内设置冷却水管路,以加快固化定型与脱模速度,可参见《注塑成型技术》郭广思主编,ISBN 978-7-111-10670-8机械工业出版社,第14页,以下简称《注塑成型》;
进一步的,所述塑料压注成型为:该法将塑料粒料或坯料装入模具的加料室内,在受热受压下熔融的塑料通过模具的加料室底部浇注系统(流道与浇口)充满闭合的模具型腔后固化成型制得塑料制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,该工艺又称传递成型,可参见《注塑成型》第14页;
进一步的,所述陶瓷可塑成型技术为:印坯成型、塑压成型任意一种方式,所述可塑成型有如下2种方式:
1:印坯成型:是古老的手工成型法方法简便灵活,最大特点是不需要机械设备,具体做法是将可塑泥料用手指捏按,使泥料各个部分与石膏模具型腔紧密贴合,然后把坯边修整,待泥料水分被吸收,成型后从模具内取出坯体晾干后烧制制得,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,印坯成型分为单面印坯和双面印坯,双面印坯是将两个单面坯体,用泥浆黏结成一个空心体,修整晾干后烧制,也可直接用两个带有花纹图案的石膏模具,手工压制可塑泥料制得实心坯体,再经晾干烧制制得,可参见《陶瓷工艺学》第二版,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,马铁成主编,ISBN 978-7-5019-7822-9中国轻工业出版社,第288页,以下简称《陶瓷工艺学》和《中国民间陶瓷技法》白庚胜主编,ISBN 978-7-5045-8017-7中国劳动社会保障出版社,第67页,以下简称《陶瓷技法》;
2:塑压成型:与印坯成型类似,是采用机械压制的方法,迫使可塑泥料在模具中发生形变,得到所需坯体,坯体经晾干修整烧制后制得,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,该方法设备简易操作方便,如模具合型后处于封闭状态,则在模具适宜位置设置若干小直径排泥通孔,使得多余泥料在高压下顺利排出,达到坯体压制密实的目的,同时泥料宜干不宜湿,含水率以不同制件实验确定,可参见《陶瓷工艺学》第289页;
进一步的,所述塑料注射成型技术为:注射成型机将塑料原料输入到料筒受热并逐渐熔融,使其成粘性流动状态,由料筒中的螺杆或柱塞推至料筒端部,通过端部的喷嘴和模具的浇注系统将熔体注入到闭合的模具中,经过保压和冷却,进而制得注塑件,注塑件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,就铁画构件而言注射成型效率高容易实现自动化生产,产品尺寸精度高,尤其适合小型、微型非锻錾铁画构件的生产,可参见《注塑成型》第13页;
进一步的,所述树脂手糊成型为:是指在涂好脱模剂的模具上,采用手工作业,一边铺设增强材料,一边涂刷树脂直到所需制品的厚度为止,经固化、脱模而取得制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,增强材料通常是干燥的脱脂玻璃纤维,及其他干燥的纤维材料(例如织物等)通常采用不饱和聚酯树脂,批量生产前对不同批次的树脂、固化剂、促进剂以及生产季节的天气因素等,应进行凝胶实验,手糊前型腔内往往先做一层树脂含量较高的胶衣层,它可以是纯胶衣树脂层,该工艺适合制作较为大型的铁画构件,可参见《合成树脂及玻璃钢》中国腐蚀与防腐学会主编,ISBN 7-5025-0310-2/TQ·242化学工业出版社 1989年1月第1版,第130页,以下简称《合成树脂》;
进一步的,所述光固化树脂成型:又称SLA或SL,首先由计算机建立铁画构件的三维模型并将模型转换为SLA设备的可读数据文件,SLA设备可升降工作台的上表面处于光固化树脂液面下一个截面层厚的高度,该层液态光敏聚合物(光固化树脂)被激光束扫描而发生聚合固化,形成所需要的固态截面轮廓,然后工作台下降一层高度,液槽中的液态光敏聚合物流过已固化的截面轮廓层,刮刀刮去多余的聚合物,再对新铺上的一层液态聚合物进行扫描固化,形成新的所需固态截面轮廓,新固化的一层能牢牢的粘结在前一层上,如此重复直到整个工件成型完毕,工件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,可参见《铸造手册》第 699页;
进一步的,所述塑料浇铸成型为:是把塑料加热成熔融流动液体,浇注到敞口的模具中凝固冷却得到塑料制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件;还可以浇注到敞口的下模后,上模与下模合型,流动塑料液体在封闭的型腔内凝固冷却后得到塑料制件,可参见《注塑成型》第14页;
进一步的,所述陶瓷注浆成型为:把陶瓷泥浆注入石膏模具内水分被吸收形成薄泥层,达到要求厚度后,剩余泥浆倒出形成雏坯,石膏模具继续吸水和雏坯水分蒸发,雏坯达到脱模强度,脱离模具形成瓷坯,瓷坯经干燥和入窑烧制得制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件;以及双面注浆:是将陶瓷泥浆注入两个石膏模面之间的空腔内,泥浆被模面吸水,可以制造两面均有花纹而且外形较为复杂的构件,可参见《陶瓷工艺学》第296页;所述陶瓷注浆,另外尚有五种强化注浆方法:
1:压力注浆:可以加速水分吸收速度,最简单的方法是提高盛浆桶的高度以增加泥浆在封闭石膏模具内的压力,也可注浆后由浇道输入定量压缩空气并保压以加快坯体形成;
2:真空注浆:对注浆后的石膏模具施以真空,可以提高坯体密度和强度,坯体形成时间为常压下的25%-50%;
3:离心注浆:类似金属非真正离心铸造,石膏模具在旋转下注浆,模具沿旋转轴线均衡设置,泥浆受离心力紧靠石膏模具内壁形成致密坯体,泥浆气泡较轻旋转时集中在旋转轴中间最后破裂排出,石膏模旋转1000r/min时,吸浆时间缩短约75%,通常低于该转速一般在500r/min左右;
4:成组注浆:若干石膏模具叠放由一个连通的进浆通道进浆,再分别注入各个石膏模具内,进浆通道刷涂含有硬脂溶液的热矿物油,以免通道吸收泥浆而堵塞;
5:热浆注浆:在石膏模具两端设置电极,当泥浆注满后接交流电,利用泥浆中电解质的导电性来加热泥浆,泥浆温度上升到50℃左右可降低泥浆黏度,加快吸浆速度,注浆成型速度可提高32%~42%,可参见《陶瓷工艺学》第301页;
进一步的,所述粉末冶金成型为:普通模压、粉浆浇注、粉末挤压、粉末注射成型、粉末温压成型、粉末锻造成型的任意一种方式,所述粉末冶金有如下6种方式:
1:普通模压为:金属粉末混合料装在钢制的压模内,通过上模冲和下模冲对粉末混合料施加压力,压实后卸压粉坯从压模内顶出,所述压模为垂直中空圆形或垂直中空方形,中空部位的平面投影轮廓、上模冲和下模冲的头部平面投影轮廓与铁画构件的平面投影轮廓 (平面外形)一致,上模冲头部、下模冲头部能够在压模内垂直上下运动,模压的步骤为:下模冲头部位于压模内的下方,与压模形成敞口型腔,往压模内装填数量经过计算的金属粉末,上模冲下降进入压模压制金属粉末,压实后上模冲卸压并上移,下模冲随后上移将粉坯顶出压模,粉坯经烧制,制得金属制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件;其中:下模冲的上表面中心区域可以设置凸起,以达到重量减轻和减少粉末用量的目的,上模冲下表面的形状与铁画构件一致,压制过程中压模连同上模冲、下模冲可由机构产生振动,缓解压制件密度不均匀的问题,可参见《粉末冶金原理》普通高等教育本科“十二五”国家级规划教材,ISBN 978-7-111-37402-2机械工业出版社,第157页,以下简称《粉末冶金原理》;
2:粉浆浇注为:粉末冶金的粉浆浇注成型与陶瓷注浆成型原理一致,基本过程是:将金属粉末与悬浮剂、水(或其他液体如甘油、酒精)制成一定浓度的粉浆,注入具有所需形状石膏模具内,多孔的石膏模具吸收粉浆中的水分(或液体)从而使粉浆物料在模具内脱水固化并形成与模具相同的成形注件,达到拆模强度后拆开模具取出注件,注件经干燥烧制制得金属制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件;其中:下模冲的上表面中心区域可以设置为凸起,以达到重量减轻和减少粉末用量的目的,上模冲下表面的形状与铁画构件一致,可参见《粉末冶金原理》第205页;
3:粉末挤压为:该技术在现代电器陶瓷、塑料、橡胶工业也获得广泛应用,挤压工艺在粉末冶金的应用已有50多年的历史,其工艺结合了粉末注射成型和粉浆浇注的原理和优点,粉末挤压成形是指含有黏结剂的粉末体在压力的作用下,挤压至模具型腔内制成坯块,后脱模干燥预烧和烧结制成粉末冶金制品,制品即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,按照挤压条件不同,分为冷挤压法和热挤压法,粉末冷挤压是把金属粉末与一定量的有机黏结剂 (如聚乙烯醇)混合,在较低的温度下(40℃~200℃)挤压成坯块,坯块经干燥、预烧和烧结制成粉末冶金制品,粉末热挤压是指金属粉末及黏结剂的混合物装入压机包套内加热,在较高温度下(高于200℃)挤压,热挤压法能制取形状复杂的制品;粉末挤压工艺常常用来制作长度不受限的管状、带状产品,本申请粉末挤压,指在模具型腔内挤压成型,并烧结的粉末冶金制品,粉末挤压成型工艺还包括粉末增塑挤压工艺,除了黏结剂以外还含有增塑剂,添加增塑剂后对最终制品改善作用十分明显,增塑剂不与金属粉末产生化学反应,制品烧结后能全部挥发,增塑剂一般为淀粉、树脂、石蜡、橡胶汽油溶液等,可参见《粉末冶金原理》第213页;
4:粉末注射成型:过程是将粉末与热塑性材料(如聚苯乙烯)均匀混合,使之在注射成型机内具有良好流动性能,流态物质由注射成型机,注入模具型腔内成型得到坯块,坯块经溶剂或热分解炉脱除黏结剂后进行烧结,对烧结后的制品进行精压、少量加工、表面处理工序,最后得到粉末冶金制品,制品即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,粉末注射成型是粉末冶金技术与塑料注射成型技术相结合的工艺,一般说来,细粉末(如10μm~300μm)能制造出几何形状复杂、薄壁、尖棱、尺寸小、批量大和表面光滑的制件,可参见《粉末冶金原理》第223页;
5:粉末温压成型:与等温锻造有相似之处,是指铁基粉末与模具被加热到150℃左右的一种刚性模压制技术,工艺过程为:将金属粉末与润滑剂的混合料加热至130℃,后将混合料装填至130℃~150℃左右的模具型腔内进行温压压制,压制成型后自模具取出烧结,制得温压制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,过程与普通模压基本一致,在现有粉末压力机上添加粉末与模具的加热附件就能够实现温压压制,其中金属粉末为专用铁基粉末,润滑剂组元应在高压下保持润滑膜的连续性,如热塑性酚醛树脂、聚乙二醇、聚乙烯醇、阿克蜡等及上述物质的组合物可作为温压粉末中的润滑剂,温压粉末冶金件的密度可达7.6g/cm3高密度对降低粗糙度有利,温压压坯强度比普通压制提高25%~100%适于制造形状复杂的粉末冶金件,制件密度提高可以降低烧制过程中的变形和收缩,便于外观的控制,可参见《粉末冶金原理》第229页;
6:粉末锻造成型,是烧结的粉末预成型坯在闭式模具锻造成制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,是将传统的粉末冶金和精密模锻结合起来的工艺,可以制得相对密度98%以上的粉末锻件,就铁画构件而言密度的提高可以制造厚度较薄的铁画构件,符合传统铁画的外在的观感,可参见《粉末冶金原理》第237页;
进一步的,所述陶瓷干压成型为:与粉末冶金模压有相似之处,是指陶瓷粉末在模具内,被压制成粉坯进而烧制制得制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,为达到比较好的密度,粉料通常应根据制件的具体要求进行粉末颗粒的大小级配(与混凝土配制同理),粉料含水率一般控制在2%~8%,干压压力一般在0.5MPa~10MPa,当压力加在粉料上,粉料开始移动互相靠拢坯体收缩并将空气排出,压力继续增大,粉料继续靠拢,同时产生变形,坯体继续收缩,完全靠拢后压力再大坯体的收缩很小,坯体便得到相应的压实状态,在加压过程中,采用真空抽气和振动有利于坯体的致密度和均匀性,干压成型生产过程简单,烧制后坯体收缩小,尺寸精确,多用来生产扁平状制品,就铁画构件而言很多构件含有与其相似的外观特征,可参见《陶瓷工艺学》第306页;
进一步的,所述选择性激光烧结成型为:激光在计算机控制下对工作台上可熔粉末逐层烧结制得工件的方法,工件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,具体为:先在工作台上铺一层粉末材料,将其加热至略低于融化温度,计算机控制激光束对粉末进行扫描,使粉末的温度升至融化点,粉末互相粘结得到一层轮廊,非烧结区粉末仍为松散状,并作为工件和下一层粉末的支撑,一层成形完毕,工作台下降一截面层的高度,进行下一层的铺料和烧结,如此循环最终形成三维工件,该技术最早于1989年在美国研制成功,简称SLS,SLS技术的成型材料很多,例如适用于模具的铝粉与尼龙的混合粉末,其中聚碳酸酯(PC)具有优良的机械强度及耐候性,在SLS发展的初期,PC粉末就被用作SLS的成型材料,就铁画构件而言,可以通过建立三维模型或三维扫描传统铁画生成模型,来直接生产铁画构件具有积极意义,可参见《铸造手册》第700页和《3D打印基础教程》周功耀编著,ISBN 978-7-5060-8892-3 东方出版社,第44页,以下简称《3D打印教程》;
进一步的,所述三维打印成型为:喷头在计算机控制下对工作台上粉末逐层喷射黏结剂制得工件的方法,工件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,具体为:多通道喷头在计算机的控制下,根据三维模型截面数据,在铺好的粉末材料上有选择的喷射黏结剂,使部分粉末粘接形成截面轮廓,第一层完成后工作台下降一个面层的高度,再进行下一层的喷射粘接,如此循环最终形成三维工件,该技术于1989年在美国申请了专利,简称TDP或3DP,TDP使用的粉末材料有塑料、陶瓷、石膏、硅砂、金属以及各种复合材料粉末,就铁画构件而言,利用该技术不但可以直接制得铁画构件,而且还可以制得各种型腔模具用于生产铁画构件,可参见《铸造手册》第700页和《3D打印教程》第51页;
传统铁画是由铁片和铁线(手工)锻打、錾刻、焊接而成的,焊接前的铁画部件称为构件(零部件),例如:一根线条、一片荷叶、一片羽毛、一段树干、一根松针、一个果实、一块肌肉、一缕毛发、一块岩石、一截竹杆等,利用现代工业技术制造该构件,本申请的非手工锻制非手工錾刻的铁画构件的尺寸公差、型位公差完全达到并超越了传统铁画构件的尺寸精度,因此技术上完全可行;
众所周知生产依赖各类模具,就本申请而言主要有如下几种制造方式:
A:通过三坐标测量仪测绘铁画构件(原型)或用铁画构件图片利用计算机建模(利用产品的图片,一般是三视图,建立三维模型,其模型数据可以通过数控机械及其他先进制造技术直接生产产品或模具,常用软件有UG,PRO-E,CATIA,SW,3DMAX,犀牛等),建立三维模型并设计制造相应模具;
B:通过三维扫描铁画构件(原型),建立模型模型并设计制造相应模具;
C:铁画构件(原型)直接手工翻制相应模具,其模具制造方法可以参考由国家知识产权局公布的申请号为:201710015131.0、201710015133.X、201710015090.5的专利申请;
上述模具、模具材料、模具分型面、拔模的角度(脱模斜度)、模具结构类型、机械加工技术等,不同铁画构件需要针对个体独立设计,此为成熟技术因此不做赘述,需要指出的是:技术发展的本身,蕴含技术门类之间的相容相通、相互融合、相互借鉴的事实,因此本申请的模具制作技术乃至铁画构件的制作方法,在遵循本申请公布的基本技术原则的前提下,还可以综合各技术手段的特点,进行简单的排列组合,而产生其他衍生的技术方案。
本发明的有益效果是:
采用现代工业技术、先进制造技术,取代传统手工锻制手工錾刻方式生产铁画构件,能够极大的降低生产成本、提高生产效率,杜绝了手工生产追求速度,质量下降的现象,为传统行业走出困境,实现标准化、规模化、产业化发展提供了切实可行的途径。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细描述,应当理解无法对所有实施例逐一例举,保护范围以权利要求书为准,包括但不限于如下实施方式。
实施例一:
一种非手工锻制非手工錾刻的铁画构件制作方法,其特征在于:所述铁画构件由手工锻制手工錾刻以外的技术制成;
所述技术是固体、固液混合体、熔融体、非牛顿流体、粉粒体的任意一种原料制成铁画构件的生产技术;
所述固体原料的生产技术为金属铸造成型、金属锻造成型、熔融喷丝成型、塑料压缩成型、塑料压注成型的任意一种技术,所述固液混合体原料的生产技术为陶瓷可塑成型技术,所述熔融体原料的生产技术为塑料注射成型技术,所述非牛顿流体原料的生产技术为树脂手糊成型、光固化树脂成型、塑料浇铸成型、陶瓷注浆成型的任意一种技术,所述粉粒体原料的生产技术为粉末冶金成型、陶瓷干压成型、选择性激光烧结成型、三维打印成型的任意一种技术;
所述金属铸造成型为:砂型铸造、熔模铸造、石膏型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、 V法铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造、离心铸造的任意一种铸造方式,所述金属锻造成型为:锤上模锻、热压模锻、等温锻造的任意一种锻造方式,所述陶瓷可塑成型为:印坯成型、塑压成型的任意一种方式,所述粉末冶金成型为:普通模压、粉浆浇注、粉末挤压、粉末注射成型、粉末温压成型、粉末锻造成型的任意一种方式;
所述金属铸造成型为:
1:砂型铸造:俗称“翻砂”是用天然或人工石英砂、树脂砂为造型材料的铸造,主要过程是A:制模,用金属制成与铸件(铁画构件)外形相同的模具(也可是其他材料),B:造型,用模具在砂箱内制造砂型,C:浇注,将熔化的金属液浇入砂型,D:成品,金属冷凝后从砂型中取出修整得到铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,利用砂型铸造带有图案或花边的金属造型属于成熟技术,例如围墙铁栅栏的图案、栏杆的花边、工艺品等,在此不做赘述;
2:熔模铸造:又称“失蜡铸造”是用可熔材料制成熔模并组成模组,在模组表面涂覆多层耐火材料,干燥固化后形成型壳,将型壳加热熔出模料,再经高温焙烧浇入金属液即得铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,该技术被大量应用于艺术品制造,在此不做赘述;
3:石膏型铸造:是用石膏浆料制成铸型,利用石膏铸型制造铸件的方法,该方法主要有两种类型:A:熔模法:是用蜡制成母模并用石膏浆料灌注母模,凝固后熔去母模制得铸型,经干燥后铸型内灌注金属液,凝固冷却制得铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,与熔模铸造工艺相似,只是用石膏型代替熔模的型壳;B:起模法:用金属制作母模,用石膏浆料浇注母模(母模置于一平面,周围圈围起来浇注),浆料固化后起出母模,经干燥后浇注金属液,凝固冷却制得铸件,与砂型铸造相似只是用石膏型代替砂型,其中母模也可以用其他材料制作,石膏型铸造最小能生产壁厚为0.5mm~1.0mm壁厚的铸件,在工艺品制造行业被广泛运用;
4:陶瓷型铸造:在20世纪50年代研发成功,是在砂型铸造和熔模铸造基础上发展起来的,即在硅酸乙酯水解液和耐火粉料的陶瓷浆料中加入催化剂,经过灌浆、结胶硬化、起模、喷烧、焙烧工艺制成表面光洁的陶瓷铸型,后在铸型内浇注金属液,冷却后得到铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,铸型全部由陶瓷浆料灌注而成称为整体陶瓷型铸造,另一种复合陶瓷型,铸型的面层是陶瓷浆料形成,而背层(相当于砂型铸造的背砂层)则用型砂或金属框架构成,背层又称为底套,即陶瓷型的底套有砂套和金属套两种,具有底套的陶瓷型成本低、不易开裂、透气性好,适于工艺品铸件的生产;
5:消失模铸造:采用聚苯乙烯泡沫塑料制作母模,埋入型砂中直接浇注金属液,塑料汽化得到铸件,工艺过程如下:A:在模具内(与铁画构件外形相同)聚苯乙烯发泡制得母模,模具可设置多个母模以及浇注系统,以便增加铸造效率,B:母模表面涂覆多层耐火材料,干燥固化形成型壳,C:母模放于砂箱填入干砂震动填实,D:浇注金属液,母模汽化得到铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,消失模铸造公差等级CT6~CT9,粗糙度Ra=6.3μm~50μm,对于没有严格尺寸与形位公差限制的铁画构件而言该工艺完全能够实现,另外:也可以融合石膏型铸造技术,用石膏浆料取代型砂制造铸件;
6:V法铸造:该工艺采用塑料薄膜覆膜,干砂真空造型,在负压下浇注并冷却,撤除负压得到铸件,工艺过程如下:A:预备带有抽气箱的模具,模具上有抽气孔与抽气室的真空管相连,B:EVA薄膜加热到软化状态并覆盖在模具上,打开真空使EVA与模具紧密贴覆(等同真空吸塑工艺),C:负压砂箱放置在模具上,砂箱被干砂填满并振动填实达到最大密度,D:砂型顶部再覆盖一层密封薄膜,将浇口盆与模具直浇道相连,对砂箱抽真空,使干砂得到紧实,同时释放模具抽气室的真空并通入压缩空气反吹,将砂型与模具分开,E:用同样方法生产下砂型(另外的一半),将上砂型与下砂型合型(封闭型腔)准备浇注,F:浇注金属液(也可是非金属浆料)得到铸型,凝固定形后取出,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,V法铸造公差等级CT6~CT9,粗糙度Ra=6.3μm~50μm,尺寸精度对生产铁画构件而言完全能满足要求;
7:金属型铸造:又称硬模铸造或永久铸造,是金属液在重力作用下浇入用金属材料制造的铸型中获得铸件的方法,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,常用铸造合金都可以用金属型铸造,其中铝、镁合金应用最广,铸件重量最小几十克,公差等级CT7~CT9,粗糙度Ra=12.5μm~6.3μm,最高可达3.2μm,尺寸精度对铁画构件而言能够满足要求;
8:压力铸造:是将液态或半液态金属,在压力作用下充填压铸模的型腔,并在压力下快速凝固而获得铸件的方法,工艺过程为:清理模具→喷刷涂料→合模→浇料→压射→凝固→开模→顶出→取出铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,压铸生产效率高可实现自动化,压铸件能够生产复杂造型的制件,且轮廓清晰,花纹、图案等均能清晰再现,壁厚最薄0.3mm,大量生产成本较低,铸件重量最小仅为几克,公差等级CT4~CT8,精度对工艺品构件而言完全满足要求;
9:低压铸造:该工艺与差压铸造、真空吸铸和调压铸造本质上是使液态金属在外力作用下,逆重力方向流动并充填型腔、凝固成型,又可统称为反重力铸造,是区别与其他铸造的基本特征,低压铸造可分为气压型低压铸造和电磁泵低压铸造两种,气压型铸造是在装有金属液的密封容器中,通入干燥的压缩空气(或惰性气体),作用在保持一定浇注温度的金属液面上,造成密封容器内与铸型型腔之间的压力差,使金属液在气体压力的作用下,沿升液管上升,通过浇口平稳地进入型腔,金属液充满型腔后,增大压力并保持坩埚内液面上的气体压力,使型腔内的金属液在较高压力作用下结晶凝固;然后解除液面上的气体压力,使升液管中未凝固的金属液依靠自重流回坩埚,打开型腔取出铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,即完成一个低压铸造过程;电磁泵低压铸造是使金属液在电磁的推力的直接作用下流动,从而实现反重力铸造过程,通过电流密度和磁感应强度实现对压头的控制,金属液的流动速度精确可调,电磁泵低压铸造充型能力较弱,只适用于中小型铁画构件成型;
10:挤压铸造:是把内凹的半型置于压机工作平台上,把外凸的半型作为冲头并固定在压机上部的活动横梁上,在凹型内倒入定量的金属液,外凸的半型垂直下移,凹型内金属液在凸型挤压下充填型腔,在压力下凝固制得铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,另外一种:凸型下移合型后金属液处于不封闭状态,多余的金属液可沿凹形的边缘流出,金属液在常压下凝固得到铸件,该工艺对外形为片状的铁画构件成型有利;
11:离心铸造:是将金属液浇入旋转的铸型中,使液态金属在离心力的作用下充填铸型而凝固成型的一种方法,共有三种类型:A:真正离心铸造:不用型砂纯粹用旋转产生的离心力,使金属液紧贴滚筒状铸型内壁而制得铸件,铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,就铁画构件而言,区别之处在于:铸型内壁设有均布的凹坑,凹坑为铁画构件的形状,构件正面朝外背面朝内,金属液每次浇入量小于或等于凹坑总数的体积,金属液冷却凝固铸型停止旋转后,凹坑内的铁画构件能从滚筒状铸型中掉落,该方法适于铸造小型片状或条状的铁画构件,B:半真正离心铸造:铸型平面(类似螺旋桨形状)与旋转面平行,铸型轴线与旋转轴重合,铸型旋转速度低于真正离心铸造,离心力有助于充型和凝固,该方法适于整体铸造,平面为首尾相连的花瓣铁画构件C:非真正离心铸造:该方法能够铸造异形铸件,铸型内有浇注系统,金属液自中心浇道(浇道与旋转轴重合)浇注到型腔后,仅利用离心力增加金属液在型腔内凝固时的压力,铸件中心线不与旋转轴线重合,所得铸件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,该工艺对不同铁画构件,可用石膏制作铸型;上述金属铸造中的砂型铸造、石膏型铸造、陶瓷铸造、V法铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造除了可以浇注金属液体,也可以浇注非金属液体进而快速制得非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,例如:高强石膏浆料、氯氧镁水泥浆料、熔融塑料浆料等;
所述金属锻造成型为:
1:锤上模锻:是以模锻锤为设备,金属坯料在模膛中的变形是在锤头多次打击下完成,制得锻件,锻件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,锤上模锻分为开式模锻和闭式模锻,模锻锤可以调节行程和打击速度,实现轻重缓急打击,工艺过程通常为:将坯料置于拔长模具内经模锻锤打击至适当长度,坯料移至弯曲模、成形模锤击至适当形状,坯料再移入预锻模、终锻模锤击至最终成型,就铁画构件而言,采用开式模锻较为适宜,其中模具型腔为敞口型,成型面朝下敞口朝上,位于静止的下模座上,锤头锤击面为平面,位于上模座上,锤头下移后锤击面能完全封闭模具型腔,坯料体积略微大于模具型腔体积,终锻时坯料少许溢出模具型腔产生飞边,成型后置于切断模内切除飞边,铁画构件分类为饼块类简单形状的锻件,分模面即锤击面,在锤击面上与模具型腔轮廓范围内,设置凸起,则可以锻制出铁画构件背面内凹的形状(模具型腔为凹模,锤击面为凸模),有利于减轻铁画构件的重量、减少材料成本,一般模锻件尺寸精度在±0.5mm完全满足铁画构件制作要求;
2:热压模锻:是在压力机上,金属坯料预热后,在模膛中一次行程制得锻件,锻件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,热压模锻与锤上模锻类似,主要区别是:坯料温度和成型次数的不同,以及设备的结构不同,热压模锻床身有较大刚性,行程速度较低,近似静压成形,锻件尺寸精确,工艺过程通常为:将精确下料(或制坯)并加热至暗红或红色坯料置于模具型腔内压制成型后,模具分开并取出锻件,就铁画构件而言采用开式热压模锻较为适宜,其中模具型腔为敞口型,成型面朝下敞口朝上,位于静止的下模座上,压制面为平面,位于上模座上,压制面下移后能完全封闭模具型腔,坯料体积可以略微大于模具型腔体积,终锻时坯料少许溢出模具型腔产生飞边,成型后置于切断模内切除飞边,在压制面上与模具型腔轮廓范围内,设置凸起,则可以锻制出铁画构件背面内凹的形状,有利于减轻铁画构件的重量、减少材料成本,热压模锻带有锻件顶出机构,容易实现自动化生产,摩擦压力机模锻也可用来制造铁画构件,主要区别在于压机结构差别较大,在此不再赘述;
3:等温锻造:是模具和毛坯在相同恒定的温度条件下,低速率压制制得锻件,锻件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,锻造薄壁锻件,毛坯的温度很快在压模内散失,使得塑性急剧降低尤其是常规条件下塑性本身就很低的材料,例如铝合金,等温锻造的温度介于冷锻和热锻之间的一个中间温度,对于某些材料而言,等于热锻温度,碳钢的变形温度范围较宽(700℃以上),但是对于形状复杂的小型碳钢锻件,等温锻造能减少制造工序和获得较高的质量,就铁画构件而言,等温锻造能够方便的获得例如铝合金、碳钢等薄壁锻件,该工艺对减少工序、减轻重量、节约材料均体现出明显的优势;
所述熔融喷丝成型为:丝状热塑性材料在计算机的控制下,由供丝机构送至喷头并加热至熔融态,加热喷头根据三维数据文件做X-Y平面运动和高度Z方向的运动,被选择性地涂覆在工作台上,快速冷却后形成截面轮廓,一层成形完成后,喷头上升一截面层的高度,再进行下一层的涂覆,如此循环制成制件,所得制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件;
所述塑料压缩成型为:是把上、下模模具安装在压力机上、下模板之间,将塑料粒料直接加在敞开的模具型腔内闭合,塑料粒料(或粉料、预制坯料)在受热和受压的下充满模具型腔,固化定型后制得塑料制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,又称压制成型,采用热塑性原料可在型腔模具内设置冷却水管路,以加快固化定型与脱模速度;
所述塑料压注成型为:该法将塑料粒料或坯料装入模具的加料室内,在受热受压下熔融的塑料通过模具的加料室底部浇注系统(流道与浇口)充满闭合的模具型腔后固化成型制得塑料制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,该工艺又称传递成型;
所述陶瓷可塑成型技术为:
1:印坯成型:是古老的手工成型法方法简便灵活,最大特点是不需要机械设备,具体做法是将可塑泥料用手指捏按,使泥料各个部分与石膏模具型腔紧密贴合,然后把坯边修整,待泥料水分被吸收,成型后从模具内取出坯体晾干后烧制制得,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,印坯成型分为单面印坯和双面印坯,双面印坯是将两个单面坯体,用泥浆黏结成一个空心体,修整晾干后烧制,也可直接用两个带有花纹图案的石膏模具,手工压制可塑泥料制得实心坯体,再经晾干烧制制得;
2:塑压成型:与印坯成型类似,是采用机械压制的方法,迫使可塑泥料在模具中发生形变,得到所需坯体,坯体经晾干修整烧制后制得,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,该方法设备简易操作方便,如模具合型后处于封闭状态,则在模具适宜位置设置若干小直径排泥通孔,使得多余泥料在高压下顺利排出,达到坯体压制密实的目的,同时泥料宜干不宜湿,含水率以不同制件实验确定;
所述塑料注射成型技术为:注射成型机将塑料原料输入到料筒受热并逐渐熔融,使其成粘性流动状态,由料筒中的螺杆或柱塞推至料筒端部,通过端部的喷嘴和模具的浇注系统将熔体注入到闭合的模具中,经过保压和冷却,进而制得注塑件,注塑件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,就铁画构件而言注射成型效率高容易实现自动化生产,产品尺寸精度高,尤其适合小型、微型非锻錾铁画构件的生产;
所述树脂手糊成型为:是指在涂好脱模剂的模具上,采用手工作业,一边铺设增强材料,一边涂刷树脂直到所需制品的厚度为止,经固化、脱模而取得制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,增强材料通常是干燥的脱脂玻璃纤维,及其他干燥的纤维材料(例如织物等)通常采用不饱和聚酯树脂,批量生产前对不同批次的树脂、固化剂、促进剂以及生产季节的天气因素等,应进行凝胶实验,手糊前型腔内往往先做一层树脂含量较高的胶衣层,它可以是纯胶衣树脂层,该工艺适合制作较为大型的铁画构件;
所述光固化树脂成型为:又称SLA或SL,首先由计算机建立铁画构件的三维模型并将模型转换为SLA设备的可读数据文件,SLA设备可升降工作台的上表面处于光固化树脂液面下一个截面层厚的高度,该层液态光敏聚合物(光固化树脂)被激光束扫描而发生聚合固化,形成所需要的固态截面轮廓,然后工作台下降一层高度,液槽中的液态光敏聚合物流过已固化的截面轮廓层,刮刀刮去多余的聚合物,再对新铺上的一层液态聚合物进行扫描固化,形成新的所需固态截面轮廓,新固化的一层能牢牢的粘结在前一层上,如此重复直到整个工件成型完毕,工件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件;
所述塑料浇铸成型为:是把塑料加热成熔融流动液体,浇注到敞口的模具中凝固冷却得到塑料制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件;还可以浇注到敞口的下模后,上模与下模合型,流动塑料液体在封闭的型腔内凝固冷却后得到塑料制件;
所述陶瓷注浆成型为:把陶瓷泥浆注入石膏模具内水分被吸收形成薄泥层,达到要求厚度后,剩余泥浆倒出形成雏坯,石膏模具继续吸水和雏坯水分蒸发,雏坯达到脱模强度,脱离模具形成瓷坯,瓷坯经干燥和入窑烧制得制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件;以及双面注浆:是将陶瓷泥浆注入两个石膏模面之间的空腔内,泥浆被模面吸水,可以制造两面均有花纹而且外形较为复杂的构件;所述陶瓷注浆,另外尚有五种强化注浆方法:
1:压力注浆:可以加速水分吸收速度,最简单的方法是提高盛浆桶的高度以增加泥浆在封闭石膏模具内的压力,也可注浆后由浇道输入定量压缩空气并保压以加快坯体形成;
2:真空注浆:对注浆后的石膏模具施以真空,可以提高坯体密度和强度,坯体形成时间为常压下的25%-50%;
3:离心注浆:类似金属非真正离心铸造,石膏模具在旋转下注浆,模具沿旋转轴线均衡设置,泥浆受离心力紧靠石膏模具内壁形成致密坯体,泥浆气泡较轻旋转时集中在旋转轴中间最后破裂排出,石膏模旋转1000r/min时,吸浆时间缩短约75%,通常低于该转速一般在500r/min左右;
4:成组注浆:若干石膏模具叠放由一个连通的进浆通道进浆,再分别注入各个石膏模具内,进浆通道刷涂含有硬脂溶液的热矿物油,以免通道吸收泥浆而堵塞;
5:热浆注浆:在石膏模具两端设置电极,当泥浆注满后接交流电,利用泥浆中电解质的导电性来加热泥浆,泥浆温度上升到50℃左右可降低泥浆黏度,加快吸浆速度,注浆成型速度可提高32%~42%;
所述粉末冶金成型为:
1:普通模压为:金属粉末混合料装在钢制的压模内,通过上模冲和下模冲对粉末混合料施加压力,压实后卸压粉坯从压模内顶出,所述压模为垂直中空圆形或垂直中空方形,中空部位的平面投影轮廓、上模冲和下模冲的头部平面投影轮廓与铁画构件的平面投影轮廓 (平面外形)一致,上模冲头部、下模冲头部能够在压模内垂直上下运动,模压的步骤为:下模冲头部位于压模内的下方,与压模形成敞口型腔,往压模内装填数量经过计算的金属粉末,上模冲下降进入压模压制金属粉末,压实后上模冲卸压并上移,下模冲随后上移将粉坯顶出压模,粉坯经烧制,制得金属制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件;其中:下模冲的上表面中心区域可以设置凸起,以达到重量减轻和减少粉末用量的目的,上模冲下表面的形状与铁画构件一致,压制过程中压模连同上模冲、下模冲可由机构产生振动,缓解压制件密度不均匀的问题;
2:粉浆浇注为:粉末冶金的粉浆浇注成型与陶瓷注浆成型原理一致,基本过程是:将金属粉末与悬浮剂、水(或其他液体如甘油、酒精)制成一定浓度的粉浆,注入具有所需形状石膏模具内,多孔的石膏模具吸收粉浆中的水分(或液体)从而使粉浆物料在模具内脱水固化并形成与模具相同的成形注件,达到拆模强度后拆开模具取出注件,注件经干燥烧制制得金属制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件;其中:下模冲的上表面中心区域可以设置为凸起,以达到重量减轻和减少粉末用量的目的,上模冲下表面的形状与铁画构件一致;
3:粉末挤压为:该技术在现代电器陶瓷、塑料、橡胶工业也获得广泛应用,挤压工艺在粉末冶金的应用已有50多年的历史,其工艺结合了粉末注射成型和粉浆浇注的原理和优点,粉末挤压成形是指含有黏结剂的粉末体在压力的作用下,挤压至模具型腔内制成坯块,后脱模干燥预烧和烧结制成粉末冶金制品,制品即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,按照挤压条件不同,分为冷挤压法和热挤压法,粉末冷挤压是把金属粉末与一定量的有机黏结剂 (如聚乙烯醇)混合,在较低的温度下(40℃~200℃)挤压成坯块,坯块经干燥、预烧和烧结制成粉末冶金制品,粉末热挤压是指金属粉末及黏结剂的混合物装入压机包套内加热,在较高温度下(高于200℃)挤压,热挤压法能制取形状复杂的制品;粉末挤压工艺常常用来制作长度不受限的管状、带状产品,本申请粉末挤压,指在模具型腔内挤压成型,并烧结的粉末冶金制品,粉末挤压成型工艺还包括粉末增塑挤压工艺,除了黏结剂以外还含有增塑剂,添加增塑剂后对最终制品改善作用十分明显,增塑剂不与金属粉末产生化学反应,制品烧结后能全部挥发,增塑剂一般为淀粉、树脂、石蜡、橡胶汽油溶液等;
4:粉末注射成型:过程是将粉末与热塑性材料(如聚苯乙烯)均匀混合,使之在注射成型机内具有良好流动性能,流态物质由注射成型机,注入模具型腔内成型得到坯块,坯块经溶剂或热分解炉脱除黏结剂后进行烧结,对烧结后的制品进行精压、少量加工、表面处理工序,最后得到粉末冶金制品,制品即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,粉末注射成型是粉末冶金技术与塑料注射成型技术相结合的工艺,一般说来,细粉末(如10μm~300μm)能制造出几何形状复杂、薄壁、尖棱、尺寸小、批量大和表面光滑的制件;
5:粉末温压成型:与等温锻造有相似之处,是指铁基粉末与模具被加热到150℃左右的一种刚性模压制技术,工艺过程为:将金属粉末与润滑剂的混合料加热至130℃,后将混合料装填至130℃~150℃左右的模具型腔内进行温压压制,压制成型后自模具取出烧结,制得温压制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,过程与普通模压基本一致,在现有粉末压力机上添加粉末与模具的加热附件就能够实现温压压制,其中金属粉末为专用铁基粉末,润滑剂组元应在高压下保持润滑膜的连续性,如热塑性酚醛树脂、聚乙二醇、聚乙烯醇、阿克蜡等及上述物质的组合物可作为温压粉末中的润滑剂,温压粉末冶金件的密度可达7.6g/cm3高密度对降低粗糙度有利,温压压坯强度比普通压制提高25%~100%适于制造形状复杂的粉末冶金件,制件密度提高可以降低烧制过程中的变形和收缩,便于外观的控制;
6:粉末锻造成型,是烧结的粉末预成型坯在闭式模具锻造成制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,是将传统的粉末冶金和精密模锻结合起来的工艺,可以制得相对密度98%以上的粉末锻件,就铁画构件而言密度的提高可以制造厚度较薄的铁画构件,符合传统铁画的外在的观感;
所述陶瓷干压成型为:与粉末冶金模压有相似之处,是指陶瓷粉末在模具内,被压制成粉坯进而烧制制得制件,制件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,为达到比较好的密度,粉料通常应根据制件的具体要求进行粉末颗粒的大小级配(与混凝土配制同理),粉料含水率一般控制在2%~8%,干压压力一般在0.5MPa~10MPa,当压力加在粉料上,粉料开始移动互相靠拢坯体收缩并将空气排出,压力继续增大,粉料继续靠拢,同时产生变形,坯体继续收缩,完全靠拢后压力再大坯体的收缩很小,坯体便得到相应的压实状态,在加压过程中,采用真空抽气和振动有利于坯体的致密度和均匀性,干压成型生产过程简单,烧制后坯体收缩小,尺寸精确,多用来生产扁平状制品,就铁画构件而言很多构件含有与其相似的外观特征;
所述选择性激光烧结成型为:激光在计算机控制下对工作台上可熔粉末逐层烧结制得工件的方法,工件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,具体为:先在工作台上铺一层粉末材料,将其加热至略低于融化温度,计算机控制激光束对粉末进行扫描,使粉末的温度升至融化点,粉末互相粘结得到一层轮廊,非烧结区粉末仍为松散状,并作为工件和下一层粉末的支撑,一层成形完毕,工作台下降一截面层的高度,进行下一层的铺料和烧结,如此循环最终形成三维工件,该技术最早于1989年在美国研制成功,简称SLS,SLS技术的成型材料很多,例如适用于模具的铝粉与尼龙的混合粉末,其中聚碳酸酯(PC)具有优良的机械强度及耐候性,在SLS发展的初期,PC粉末就被用作SLS的成型材料,就铁画构件而言,可以通过建立三维模型或三维扫描传统铁画生成模型,来直接生产铁画构件具有积极意义;
所述三维打印成型为:喷头在计算机控制下对工作台上粉末逐层喷射黏结剂制得工件的方法,工件即非手工锻制非手工錾刻的铁画构件,具体为:多通道喷头在计算机的控制下,根据三维模型截面数据,在铺好的粉末材料上有选择的喷射黏结剂,使部分粉末粘接形成截面轮廓,第一层完成后工作台下降一个面层的高度,再进行下一层的喷射粘接,如此循环最终形成三维工件,该技术于1989年在美国申请了专利,简称TDP或3DP,TDP使用的粉末材料有塑料、陶瓷、石膏、硅砂、金属以及各种复合材料粉末,就铁画构件而言,利用该技术不但可以直接制得铁画构件,而且还可以制得各种型腔模具用于生产铁画构件;
一种非手工锻制非手工錾刻的铁画构件制作方法,其特征在于:所述铁画构件由手工锻制手工錾刻以外的技术制成;所述技术是固体、固液混合体、熔融体、非牛顿流体、粉粒体的任意一种原料制成铁画构件的生产技术;所述固体原料的生产技术为金属铸造成型、金属锻造成型、熔融喷丝成型、塑料压缩成型、塑料压注成型的任意一种技术,所述固液混合体原料的生产技术为陶瓷可塑成型技术,所述熔融体原料的生产技术为塑料注射成型技术,所述非牛顿流体原料的生产技术为树脂手糊成型、光固化树脂成型、塑料浇铸成型、陶瓷注浆成型的任意一种技术,所述粉粒体原料的生产技术为粉末冶金成型、陶瓷干压成型、选择性激光烧结成型、三维打印成型的任意一种技术。
实施例二:
一种非手工锻制非手工錾刻的铁画构件制作方法,其特征在于:所述铁画构件由手工锻制手工錾刻以外的技术制成;
所述技术是固体、固液混合体、熔融体、非牛顿流体、粉粒体的任意一种原料制成铁画构件的生产技术;
所述固体原料的生产技术为金属铸造成型、金属锻造成型、熔融喷丝成型、塑料压缩成型、塑料压注成型的任意一种技术;
所述固液混合体原料的生产技术为陶瓷可塑成型技术,
所述熔融体原料的生产技术为塑料注射成型技术,
所述非牛顿流体原料的生产技术为树脂手糊成型、光固化树脂成型、塑料浇铸成型、陶瓷注浆成型的任意一种技术,
所述粉粒体原料的生产技术为粉末冶金成型、陶瓷干压成型、选择性激光烧结成型、三维打印成型的任意一种技术;
所述金属铸造成型为:砂型铸造、熔模铸造、石膏型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、 V法铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造、离心铸造的任意一种铸造方式,
所述金属锻造成型为:锤上模锻、热压模锻、等温锻造的任意一种锻造方式,
所述陶瓷可塑成型为:印坯成型、塑压成型的任意一种方式,
所述粉末冶金成型为:普通模压、粉浆浇注、粉末挤压、粉末注射成型、粉末温压成型、粉末锻造成型的任意一种方式。
Claims (4)
1.一种非手工锻制非手工錾刻的铁画构件制作方法,其特征在于:
所述铁画构件由手工锻制手工錾刻以外的技术制成。
2.根据权利要求1所述的,铁画构件制作方法,其特征在于:
所述技术是固体、固液混合体、熔融体、非牛顿流体、粉粒体的任意一种原料制成铁画构件的生产技术。
3.根据权利要求2所述的,铁画构件制作方法,其特征在于:
所述固体原料的生产技术为金属铸造成型、金属锻造成型、熔融喷丝成型、塑料压缩成型、塑料压注成型的任意一种技术,
所述固液混合体原料的生产技术为陶瓷可塑成型技术,
所述熔融体原料的生产技术为塑料注射成型技术,
所述非牛顿流体原料的生产技术为树脂手糊成型、光固化树脂成型、塑料浇铸成型、陶瓷注浆成型的任意一种技术,
所述粉粒体原料的生产技术为粉末冶金成型、陶瓷干压成型、选择性激光烧结成型、三维打印成型的任意一种技术。
4.根据权利要求3所述的,铁画构件制作方法,其特征在于:
所述金属铸造成型为:砂型铸造、熔模铸造、石膏型铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、V法铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造、离心铸造的任意一种铸造方式,
所述金属锻造成型为:锤上模锻、热压模锻、等温锻造的任意一种锻造方式,
所述陶瓷可塑成型为:印坯成型、塑压成型的任意一种方式,
所述粉末冶金成型为:普通模压、粉浆浇注、粉末挤压、粉末注射成型、粉末温压成型、粉末锻造成型的任意一种方式。
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| CN109677186A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-04-26 | 芜湖江南工业设计有限公司 | 松针部件及具有松针部件的工艺品及其制作工艺 |
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