Литье цветных металлов в домашних условиях
Краткий справочник литья по выплавляемой модели на дому
Автор: Treugolnik (Сергей)
Март 2007
Источник: https://www.chipmaker.ru/forum/95/
Часть 1. Восковое моделирование
Материалы, инструменты для изготовления восковки
Восковая модель (в просторечии и далее "восковка") - это в точности то, что вы хотите иметь в металле. Способов получения три: первый - изготовить собственную, уникальную; второй - снять слепок с уже имеющегося предмета и повторить; третий - совместить два первых, т.е. что-то скопировать по слепку, что-то сделать самому.
Спиртовка или газовая горелка. Спиртовка - это самое простое и дешевое получение маленького пламени, которое понадобится для работы. Варианты можно посмотреть вот здесь Где достать спирт - нашего человека учит не нужно. Но желательно все-таки медицинский. Технический горит не хуже, но в нем всякие добавки, которые будут сгорать у Вас перед носом. По секрету: у меня уже года три юзается бутыль изопропилового, которым промывают оргтехнику - и ничего, пока жив... Но пример с меня брать не нужно.
Газовая горелка осмысленна только тогда, когда в доме есть газ. Тогда вы снимаете с газовой плиты одну из конфорок и в то место, куда она втыкалась, вставляете простой резиновый шланг диаметром меньше, чем отверстие. Для уплотнения нужно намотать на шланг ПВХ-изоленту. К другому концу шланга присоединяете горелку. Давление в бытовом газоснабжении настолько маленькое, что отверстие можно заткнуть пальцем, так что серьезная утечка вам не грозит. Но тем не менее, присоединив горелку и включив газ, проверьте стыки мыльной водой.
Лабораторную газовую горелку все вы видели в школе в кабинете химии. Если ничего готового достать не удастся, то нетрудно сделать горелку самому - тем более что никаких особых требований к ней не предъявляется. Основа конструкции - тонкая трубка, по которой подается газ, и толстая трубка вокруг нее с регулировкой поддува воздуха снизу. Вот регулировка поддува - вещь обязательная, для получения нормального мягкого пламени. Самодельная горелка из баллончика от сифона. Количество и размер отверстий для поддува определяются опытным путем, лишние можно заткнуть болтиком.
Большая лупа в оправе на штативе. Моделирование - работа тонкая, и без лупы даже с хорошим зрением трудно работать с мелкими деталями. А уж половину дефектов восковки вы заметите уже на готовой отливке. В крайнем случае - сойдет маленькая, см 6-7 в диаметре, чтобы периодически смотреть на свою работу. Хорошо бы - специальная лупа на штативе и с кольцевой подсветкой. В идеале - бинокуляры (такая хрень вроде обруча с очками, которая одевается на голову).
Для обработки воска понадобятся различные тонкие и острые шпатели различной формы. Классический шпатель - это та самая длинная тонкая двухсторонняя лопаточка, которой злая тетя-доктор замешивает пломбу после того, как рассверлит вам зуб. (Если для Вас это принципиально, то в следующий визит к стоматологу можете его украсть.) Наконечники шпателей затачивают, как кому нравится, но обычно одна сторона лопатки плавно истончается к концу и затачивается. а используется для горячей моделировки, а другая затачивается с обоих сторон - с одной стороны режущая часть прямая, с другой выпуклая. Самому можно сделать шпатель из чего угодно, например из старого плоского надфиля. Можно также использовать медицинский скальпель, бывшую пилку для ногтей и вообще все, что придет в голову. Главное требование к нему - он должен быть не просто острым, а не иметь зазубрин и шероховатостей на лезвии. Любая неровность на лезвии при работе перейдет на восковку, и вы будете долго и нудно вылизывать царапины на воске. Так что отнеситесь к заточке внимательно. И, разумеется, он должен удобно сидеть в руке - Вам предстоят тонкие работы.
А некоторые разновидности шпателей можете посмотреть на рис.
Употребляются ещё электрошпатели, то есть тот же наконечник, нагреваемый электроспиралью. Позже расскажу, как проще сделать нечто подобное самому. Плюсы - гораздо проще и быстрее научиться им работать, чем греть простой шпатель на горелке и "ловить" температуру. Минусы - постоянная температура, и, соответственно, постоянные свойства разогретого воска. Те, кто только начинает работать с воском, этого не поймут, а вот с опытом приходит потребность постоянно менять температуру воска на шпателе.
Слепочные массы
Для начала опишу самые простейшие, кустарные способы снятия слепка, что называется - на коленке. Они вполне работоспособны, хотя и не гарантируют получения идеального слепка. Но максимальный брак, который Вам грозит - несколько воздушных пузырьков, которые на восковке превратятся в пупырышки (т.н. корольки). В большинстве случаев их легко удалить кончиком острого лезвия, если только они не попали на очень ответственную часть с филигранным рельефом - в этом случае слепок придётся переделать.
Слепочных масс существует великое множество, и это довольно затратная пока часть проекта. Стоматологические слепочные массы очень дороги (в пересчёте на килограмм), но продаются мелкими фасовками (от 100 грамм) и более распространены - потому, что продаются в любом городе в магазине медтехники и т.п. Но их главный минус - они очень дороги в сравнении со, скажем, ювелирными массами. Их есть смысл покупать или при острой необходимости "прямо щас", или при случае по фирмам, торгующим материалами для стоматологов, просроченной и уцененной массы. Ну, и для тех, у кого родственник/знакомый работает в ортопедической стоматологии - для начала можно попросить немного...
Я вот почти три года назад купил по случаю за треть цены пять больших упаковок просроченной массы "Оптосил" и до сих пор пользуюсь (для моей мелочёвки мне ещё на год хватит). Может, для полости рта она уже и не годится, но я нареканий не имею.
На примере "Оптосила" и расскажу коротенько о стоматологических массах. Все они двухкомпонентные - сама масса и активатор. У некоторых совершенно дебильные инструкции, в каких пропорциях смешивать массу с активатором, но среднее соотношение для всех примерно 50:1.Массы бывают двух видов - для базового слепка и для тонкой коррекции, в наборе обычно идет банка базовой и тюбик тонкой, или продаётся просто тюбик тонкой. Тонкая масса по консистенции и текучести примерно соответствует ювелирным массам. Применение понятно из названия. Базовая масса - похожа на жирное тесто для слоеной выпечки, легко разминается руками. Добавляете в нее нужное количество активатора из тюбика, разминаете в течении минуты и облепляете модель. В течении двух-пяти минут масса превращается в резину, которая легко отделяется от любого материала модели. Годится она для снятия слепков с изделий, в которых не требуется тончайшая проработка всех мельчайших деталей, вплоть до царапинок.
Если же нужна именно высокая точность и проснятие даже щершавости детали, то использует массу для тонких деталей. Она тоже в тюбике, по консистенции обычно жиже зубной пасты, и после добавления активатора не разминается пальцами, а размешивается на какой-нибудь пластмассовой или металлической пластинке (при большем количестве - в соответствующей ёмкости). Эта ее жидковатость иногда неудобна, особенно при снятии слепка с объемных моделей - до того, как схватиться, масса все время стекает и приходится ее поправлять. (Но для стоматологических целей как раз такая консистенция и нужна - сначала снимается слепок базовой массой, потом внутрь этого слепка укладывается тонкая масса и слепок снимается еще раз.) Нам такая технология не очень подходит, и вот почему: в стоматологии модель отливается в слепок 1-2 раза, и все, а нам нужно иметь слепок более долговечный - мало ли что. Засада в том, что эти два слоя плоховато держатся между собой, и при частом использовании слой финишной массы отслаивается от базовой и прорывается, особенно в тонких местах. Может быть даже так, что в некоторых местах тонкая масса продавится вообще до микронной толщины и не выдержит больше одной-двух заливок воска.
Можно, конечно, сделать более толстый слой финишной, смешивая несколько порций подряд и намазывая новый слой на ещё не до конца схватившийся, но (учитывая дороговизну массы) это неэкономично.
Поэтому есть три приема. Первый - если молель маленькая и мы успеваем обмазать ее массой за минуту, то добавляем полторы дозы активатора и вперед!
Второй - добавляем в финишную массу немного базовой до нужной густоты, потом добавляем активатор и разминаем/размешиваем - намазываем/облепляем.
Третий - наносим тонкий слой финишной массы. Поправляем, чтобы не стекала, пока не начнет схватываться. Как только перестала обтекать - тут же разминаем с активатором заранее подготовленную базовую и лепим поверх финишной слоем нужной толщины.
Облепляя/обмазывая финишной массой, работаем в основном узкой лопаточкой и зубочисткой для углублений, чтобы не было пустот. Особое внимание - глубоким впадинам.
Ювелирные слепочные массы обычно более текучие, и ими модель не обмазывают, а заливают в оправке. Но принцип действия у них такой же - массу смешивают с активатором, заливают модель и оставляют до полимеризации. Другой вид масс - для горячей вулканизации под прессом. Ими я никогда не пользовался, потому, что мои сборные модели нагреву не подлежат.
Сейчас вполне приличные ювелирные слепочные массы можно купить от 350-400 р/кг.
Хорошо, конечно, иметь маленький вибростолик для этих дел - качество слепков значительно повышается, меньше риск оставить пузыри. Вариантов масса - сгодиться всё, что мелко вибрирует.
Можно его сделать из старой электробритвы, которая туда-сюда (забыл как называется), или из старой стригальной машинки. Есть у меня такая когда-то специально купил на рынке самую дешевую китайскую. Стригёт она, конечно, никак, ну и наплевать - зато у нее здорово вибрирует торчащий язычок и есть возможность регулировки вибрации - сбоку торчит здоровенный винт.
Еще вариант вибростолика, более профессиональный - на базе любого маленького моторчика. Принципиальная схема - на фото.
Суть конструкции - моторчик жёстко крепится к самому столику, который сделан из фанеры или толстой пластмассы и покрыт мягкой резиной, чтобы модель не скользила. Столик соединен со станиной через пружины или резиновые проставки. На ось моторчика крепим эксцентрик с возможностью регулировки - вибростолик готов. Осталось только опытным путем отрегулировать силу вибрации, чтобы из массы выходили пузырьки воздуха, но при этом она за три секунды не сползала с модели и вообще модель не спрыгивала со столика. Вибрация на весь цикл обмазки не нужна. Как только все обмазали - включаете на полминуты вибрацию, чтобы масса пролезла во все уголки и вышли пузырьки воздуха. Потом вибрацию выключаете и остальное делаете уже без нее. Нам нужно только, чтобы самый ближний слой массы, прилегающий к модели, обтекал ее как надо.
Практически незаменимая вещь при снятии слепка - вакуумный насос. Вакуум очень быстро, за 1-2 минуты, высасывает из слепочной массы пузырьки воздуха - это гарантирует качество слепка. Частично, в какой-то мере насос можно заменить пылесосом с вытащенными фильтрами (для снижения сопротивления).
В любом случае, при работе со стоматологическими массами работать с насосом (или пылесосом) довольно трудно - масса слишком быстро схватывается, и нужно очень быстро и слаженно работать руками. При более сложных моделях совместить стоимостью массу с вакуумом вообще нереально.
Все сказанное касается в основном моделей или плоских, типа медальона, или выпуклых, но имеющих какое-то основание. То есть, имеющих какую-то плоскость, через которую потом будет заливаться воск. Для полнообъемных моделей типа кольца и т.п. все немного сложнее.
Во-первых, к модели нужно перед снятием слепка приклеить т.н. литник, через который будет залит воск. Во-вторых, понадобится восковой инжектор. Устройство ювелирных инжекторов мы пока разбирать не будем, остановимся на самом простом варианте - обычный медицинский шприц кубиков на 20. (Можно и на сто, зависит от объема модели. Но я пока говорю о маленьких моделях, поэтому 20-кубового хватит за глаза).
Будем работать параллельно с несколькими видами деталей: медальон, меленькая шестеренка, маленькая пластмассовая мышка и здоворенный (с кулак) хрюндель. Сразу говорю - хрюнделя отливать не буду, у меня таких условий сейчас нет, расскажу только в качестве примера масштабной пустотелой отливки.
Есть специальные ювелирные массы, они двух типов - двухкомпонентные (как стоматологические) и вулканизируемые. Если у вас нет вулканизатора или нет возможности его быстро изготовить, лучше выбирать двухкомпонентные массы. Они намного дешевле, чем стоматологические - к ним нет требований соответствовать полости рта.
Если соберетесь таки строить вулканизатор, то это в принципе простая конструкция - примитивный пресс-зажим с нагреваемыми зажимными пластинами. Позже выложу простенькую конструкцию вулканизатора, но если кому невтерпеж, по могу подсказать, что самое простое - сделать его из двух подошв от старых электроутюгов. Или - купить два маленьких китайских утюжка рублей по 150-200, а вместо пресса использовать струбцину.
Еще вариант - двухкомпонентные герметики типа Виксинт, Лепта, Формопласт, Пентэласт. Они прочные, долговечные, но у некоторых из них один большой минус - в отличии от стоматологических и ювелирных, которые ни к чему не прилипают, некоторые разновидности этих прилипают ко всему. Поэтому будьте внимательны при покупке.
Если уж подвернулась такая "прилипающая" масса, то делаем так. Мастер-модель сначала нужно обработать двумя способами. Первый - покрыть графитовым порошком с помощью мягкой кисточки. Подойдет порошок от ксерокса (хотя это и не графит!), или возьмите самый мягкий простой карандаш (в идеале - 8М, это такой толстый графитовый стержень для рисования) и на мелкой наждачке натрите сколько нужно. Модель должна быть полностью покрыта (натёрта) тончайшим слоем графита.
Второй способ - покрыть модель раствором воска в бензине типа "Калоша" или "Зиппо". На 50 грамм бензина кусочек воска примерно с орех фундук настрогать и растворить. Но некоторые герметики растворяют восковой слой и всё равно прилипают к модели, поэтому сначала проверьте.
Третий вариант - строительные силиконовые герметики. Я несколько раз пользовался, неплохо получается, хотя и очень хлопотно.
Модель обрабатывается так же, графитом или раствором воска, но герметики эти воздушного отверждения, поэтому их надо наносить в несколько слоев, каждый не толще 1 миллиметра.
Все эти замены хороши, если не нужно тончайшее проснятие рельефа, потому что любые прослойки - хоть воск, хоть графит - все равно рельеф чуть-чуть сглаживают. Но для начала, для пробы или от неимения ничего другого - вполне пойдет.
Длительные эксперименты целого коллектива экспериментаторов показали, что получить из строительного силиконового герметика полноценную слепочную массу нереально. Так что, если уж возьмётесь что-то делать с ним, то натирайте модель графитом и намазывайте тонкими слоями.
Вот здесь один моделист делится опытом снятия слепков с использованием силиконового герметика. Заодно можно почитать подробное описание отливки мелких фигурок из олова, причём очень оригинальным способом.