Окружающий нас мир состоит из деталей, большую часть из которых мы не замечем, пока они скромно выполняют свою функцию. Но как только какая-то из них ломается или приходит в негодность по иной причине, становится очевидной ее незаменимость.
Некоторые запчасти достать и заменить не так просто, например, пластиковые детали к , модель которого уже снята с производства. Еще хуже, если речь идет о серийной поломке, а предприятие, которое ранее выпускало необходимые запчасти, поменяло свой профиль. Что делать? Наладить собственное производство недостающих деталей! Благодаря этому можно решить собственную проблему и даже заработать.
Литье в силикон позволяет делать хрупкие пластмассовые шестеренки, застежки и другие подобные мелочи с минимальными затратами и практически без брака. Этот материал обладает рядом незаменимых качеств, в том числе гибкостью, прочностью, низкой адгезией (в твердом состоянии) с другими материалами. Он настолько прост в обращении, что литье в силиконовую форму можно освоить даже в домашних условиях. Однако для налаживания серийного производства, прежде всего, необходимо приобрести специальное оборудование для литья в силиконовые формы, а также для изготовления этих самих форм.
Наша компания готова предложить вам лучшее в соотношении «цена-качество» оборудование для литья силикона с гарантией и последующим техобслуживанием.
Помогаем наладить литье пластмасс в силиконовые формы
Для получения тонкостенных хрупких изделий, требующих особой осторожности, трудно найти , чем силикон. Формы из него получаются очень гибкими, поэтому, извлекая готовые изделия, можно не бояться повредить силиконовые лекала. Сделанные из качественного сырья, они могут использоваться десятки раз. Кроме того, литье пластмасс в силиконовые формы не требует больших временных затрат.
Для того, чтобы справляться с этой несложной, но ответственной задачей, нужно немного опыта. А еще, конечно же, потребуется для литья пластмасс в силиконовые формы. Приобрести его можно у нас, в том числе и высочайшего немецкого качества, к тому же по очень привлекательной и честной цене.
Мы не просто продаем оборудование, но также устанавливаем его и обучаем пользованию, а потом предоставляем техническое сопровождение. Цена наших услуг минимальна, а качество заслуживает доверия. Предлагаем освоить выгодное производство вместе с нами!
Литье пластика в силиконовые формы: работа без ошибок
Как и любое другое производство, литье пластика в силикон для получения тонкостенных и запчастей требует не только знания технологии. Качественное оборудование, которое работает точно, как часы, - это одна из составляющих успешной и прибыльной деятельности.
Работа подобных агрегатов в высокой степени автоматизирована. Так, рабочий только закладывает подготовленную на заказ форму в камеру и подсоединяет шланги подачи жидкого материала - все остальное выполняют машины, в том числе и в силиконовые формы в вакууме.
Только в условиях вакуума, то есть безвоздушного пространства, можно получить изделия желаемой крепости, поскольку содержание в исходном материале пузырьков воздуха существенно увеличивает их хрупкость.
В формовочном силиконе, в который заливают производственное сырье, также крайне нежелательна завоздушенность, которая ухудшает качество как самой формы, так и конечного продукта. Однако техника, которую мы предлагаем, исключает возникновение подобных проблем.
Алюминий - металл, который широко используется в промышленности и быту.
Из него производят не только детали самолетов и кораблей, но и посуду, и другие предметы утвари. Поэтому нередко возникает потребность в самостоятельном изготовлении алюминиевых деталей, вышедших из строя.
Производить из него литые изделия в кустарных условиях позволяет свойство при относительно невысоких температурах. Для того чтобы самостоятельно изготавливать литые изделия из алюминия, нужно знать поведение этого металла при высоких температурах и его физико-химические свойства.
Температура плавления алюминия зависит от степени чистоты металла и составляет приблизительно 660 °C. Его точка кипения - 2500 °C.
Алюминий отличается своей легкостью и пластичностью, поэтому хорошо гнется и поддается обработке .
Этот металл является отличным проводником тепла и активно вступает в химическую реакцию при высоких температурах с кислородом воздуха, образуя на поверхности окисную пленку. Она защищает алюминий от дальнейшего окисления, однако при расплавлении лома существенно отражается на составе сплава. В процессе плавки металла структура алюминия меняется.
При его резком охлаждении могут возникнуть внутренние напряжения и усадка полученного сплава. Это надо учитывать при работе с алюминием в домашних условиях.
Технологии домашнего литья алюминия и необходимое оборудование
Принцип литья алюминия в домашних условиях должен исходить из технологии его получения на производстве с поправкой на условия, которые можно использовать дома.
Алюминиевые изделия путем литья получают несколькими способами. В бытовых условиях наиболее распространенным и удобным способом является технология литья алюминиевого расплава в специально изготовленные формы.
Поэтому для проведения процесса необходимо обеспечить две вещи:
- соорудить печь для расплавления алюминиевого лома;
- создать нужную форму для получения литого сплава или отдельной детали.
Процесс литья должен включать несколько этапов:
- Подготовка алюминиевого лома, включающая очистку от грязи, примесей и разных наполнителей, а также его измельчение до небольшого размера.
- Проведение процесса плавки запланированным способом. При полном расплавлении металла с его поверхности нужно удалить шлаковые образования.
- Заполнение приготовленной формы жидким алюминиевым расплавом. После отвердевания слиток освобождается от формовочной массы.
Рассмотрим, как плавить алюминий в домашних условиях, какие конструкции печей для расплавления металла можно использовать, а также варианты самостоятельного изготовления формы.
Самодельные печи и способы расплавления алюминия
Для того чтобы расплавить алюминий, нужно разогреть его до температуры, близкой к 660 °C. На открытом пламени костра такой температуры невозможно достичь. Поэтому необходимо закрытое пространство, которое может обеспечить самодельная печь. Нагревать ее можно с помощью сжигания угля и дров или использования природного газа.
Можно также использовать электрическую муфельную печь, если она есть в хозяйстве.
При самостоятельно изготовленной печи нужно обеспечить принудительную вентиляцию для поддержания процесса горения.
1. Самый простой вариант самодельного очага можно изготовить из старых кастрюль.
Его конструкция выполняется следующим образом:
- В качестве каркаса используют стальную емкость, например, старую кастрюлю, сбоку которой нужно проделать отверстие для подачи воздуха через подведенный металлический патрубок.
- Воздух через шланг принудительно может подаваться с помощью пылесоса.
- Внутрь устройства проводится закладка каменного угля.
- Затем уголь поджигают и подают воздух, чтобы огонь не погас.
- Емкость для расплавления алюминия предварительно ставят внутри импровизированной печной конструкции и обкладывают ее с боков углем. При его сгорании обеспечивается равномерное распределение тепла.
- Чтобы тепло не расходовалось на окружающий воздух, сверху «кастрюльную» печь следует неплотно накрыть крышкой, оставив небольшую щель для выхода дыма.
Идеальной конструкцией может служить топливник, имеющий овальный свод, выполненный из кладочной смеси, применяемой для жаропрочного кирпича. В качестве каркаса для создания овального свода можно использовать цветочный горшок нужного размера.
После высыхания смеси получается добротный топливник, который может выдержать несколько плавок.
2. Второй вариант печи подразумевает использование для нагрева алюминия пламени бытовой газовой горелки.
Его можно применять только для штучных изделий из алюминия весом не более 150 грамм. Имитация печи создается с помощью использования двух емкостей, вставленных друг в друга с небольшим зазором. Это могут быть обыкновенные жестяные банки из-под консервов.
Внешняя банка должна иметь больший размер. В ней проделывается отверстие, диаметром около 4 см, чтобы обеспечить подвод пламени к внутренней банке.
Струя пламени должна поступать направленно в отверстие банки. Греется непосредственно только внутренняя емкость, а наружная служит оболочкой, удерживающей тепло. Сверху конструкцию нужно прикрыть имитированной крышкой, оставив зазор для отвода продуктов сгорания.
Такая конструкция является одноразовой и можно использовать только для одной плавки, т. к. жесть тонкая и может быстро прогореть.
Способы создания формы для литья алюминия
Одной из основных задач домашнего плавления алюминия является подготовка формы, в которую сливается расплавленный металл. Существуют разные варианты заливки алюминиевого расплава. Основными являются открытый и закрытый способ литья.
Открытый способ литья
Самый простой - это слив жидкого металла в подручную форму, например металлическую кружку или банку из-под консервов.
После застывания сплава болванку из емкости достают. Чтобы облегчить этот процесс, производят простукивание по неостывшей до конца форме.
Если не требуется придавать литью четкой формы, можно просто слить жидкий расплав на приготовленную устойчивую к горению поверхность.
Закрытая форма
При необходимости получения сложной отливки сначала изготавливают для нее форму, соответствующую всем параметрам детали. Чтобы обеспечить четкое соответствие изделия заданным параметрам, ее изготавливают из составных формовочных частей.
Материалы для литых форм
При открытом способе заливки часто используется самый простой материал, который всегда под рукой, это - кремнезем. Сначала земля укладывается с послойной трамбовкой. Между слоями закладывают макет отливки, который после тщательной трамбовки оставляет отпечаток в кремнеземе. Эту форму осторожно вынимают и заливают вместо нее алюминий.
Некоторые мастера используют при приготовлении основы формы речной песок с добавлением жидкого стекла. Также иногда применяется смесь цемента с тормозной жидкостью.
Гипсовые формы
При изготовлении макета сложной формы часто используют гипс, который в основном может служить для разового процесса литья. При литье алюминия в гипсовую форму в качестве макетов используют парафин или пенопласт.
Восковой макет изделия заливается гипсом и после его сушки при высокой температуре расплавляется и сливается через специальное отверстие.
В случае изготовления макета из пенопласта его заливают гипсовой смесью и оставляют в ней до полного отвердевания формы. Горячий алюминиевый расплав заливают прямо на пенопласт. Благодаря высокой температуре металла происходит расплавление и испарение пенопласта, а его место занимает алюминиевый расплав, принимая заданную пенопластом форму.
При использовании пенопласта в качестве макета работы необходимо проводить в открытом пространстве или обеспечить хорошее проветривание помещения, т. к. продукты горения пенопласта вредны для человека.
Для изготовления небольшого количества пластиковых заготовок чаще всего используется вакуумное литье в силиконовые формы. Данный метод довольно экономичен (изготовление металлической формы требует большего количества как времени, так и денежных средств). К тому же силиконовые формы используются многократно, и это тоже значительно удешевляет производство.
Литье пластмасс
Суть методики литья заключается в следующем. Расплавленный материал находится в шнеке агрегата (специальное оборудование для литья в силиконовые формы). Под воздействием поршня масса двигается по литниковым каналам, затем заполняет пространство пресс-формы. Таким образом можно получить отливку. При нагревании пластика атомы, из которых он состоит, начинают двигаться хаотично и беспорядочно. Однако при охлаждении начинают образовываться центры кристаллизации. У стенок формы происходит рост кристаллов, далее такой процесс происходит и внутри отливки. На данном этапе очень важно соблюдать температурный режим, правильно подобрать время выдержки. Иначе литье пластмасс в силиконовые формы будет некачественным, с видимыми следами брака. Но, прежде всего, следует изготовить сами формы, в которые и будет заливаться масса для кристаллизации.
Технология создания форм для литья
Существует несколько способов создания силиконовых форм. Первый из них - сплошная заливка. Этот метод подходит для простых конструкций: рельефов, сувенирной продукции, двухмерных деталей. Модель помещается в опалубку, заливается силиконом. Разъемные формы изготавливают подобно предыдущим, используются для более сложных форм. Двусоставные формы производятся в несколько этапов. Сначала заливается первая половина заготовки, после затвердения силикона форму переворачивают и аналогично делают вторую часть. Очень важно при данном способе на основе обозначить специальные замки (литье в силиконовой форме данного типа должно происходить без ее смещения). Наиболее точно повторяет все детали заготовки форма «в намазку». На деталь с помощью кисточки наносится довольно вязкий силикон. Процесс происходит в несколько этапов, это необходимо для полного повторения всех мелких нюансов изделия. При этом сама форма довольно тонкая - от 3 мм. Чтобы она держала форму, на заключительном этапе создается внешняя твердая оболочка.
Силикон для изготовления форм
Вакуумное литье в силиконовые формы предусматривает использование различных материалов для создания матриц. Один из них - силикон типа Mold Star. Применяется для сплошной заливки, достаточно прочный и гибкий. Затвердевание происходит при комнатной температуре. Для методики «в намазку» чаще всего используют серию Rebount. Данный силикон имеет большую вязкость, которую можно контролировать и с помощью загустителя. Литье в силиконовой форме подобного рода позволяет получить качественную, прочную матрицу, и, соответственно, сверхточную деталь. Существуют и полупрозрачные силиконы, которые идеально подходят для разрезных форм.
Материалы для литья
Как правило, для изготовления самих деталей используется полиуретан. Материал обладает высокой ударной прочностью, твердостью, упругостью. Более высокими показателями прочности на растяжение, разрыв обладают резины полиуретановые. Используют их при изготовлении различных лент, цилиндров, штампов, прокладок, втулок. Еще для литья применяют и Он довольно стойкий к ультрафиолетовым лучам и сохраняет свою прозрачность даже при окрашивании. Область применения - линзы для различных испытаний, опытные образцы в медицине, изготовление сувенирной продукции и т. п. Как правило, литье в силиконовой форме предполагает использование двухкомпонентных смесей, в состав которых входят непосредственно пластик и катализатор.
Мелкосерийное производство литых заготовок - это технологический процесс, который позволяет получить партию точных копий детали любой сложности. Очень часто методика используется для получения опытных образцов, которые тестируют перед запуском серийного производства, отработки внешнего вида, дизайна.
Промышленное литье пластика в силиконовые формы оборудование предусматривает следующее: вакуумная камера (литьевая машина), термошкаф, вакуумный смеситель (миксер). Силикон вначале подготавливается в вакуумной камере, где происходит процесс дегазации материала. Это необходимо для предотвращения образования пузырей на форме. После того как была изготовлена форма для литья и предварительно нагрета, смешиваются непосредственно полиуретаны (или смолы для конечной детали). Происходит этот процесс в вакуумной камере. Через литник смесь заливается в форму. Для конечной обработки необходимо заготовку поместить в специальный термошкаф, где происходит окончательное затвердевание изделия при температуре в 70°С.
Вакуумная камера. Основные характеристики
Как правило, в масштабах производства используется автоматическое литье в силиконовые формы. Оборудование, а именно вакуумная камера, позволяет контролировать и температуру, и скорость литья. От оператора не требуются особые навыки и знания, так как все управление происходит от оперативной системы, которая имеет как автоматическое, так и ручное переключение. Существует возможность и редактирования заданной программы. Различные модификации камер способны производить заготовки до 5 кг (например, камера СТ-02). Установка оснащается лифтом для подъема силиконовых форм. Стоит отметить, что система СТ-02 позволяет использовать как небольшие, так и достаточно тяжелые матрицы.
Еще один вариант - камера MCP. Данное оборудование для литья в силиконовые формы дает возможность изготавливать детали с тонкими стенками и сложной конфигурацией. Осуществляется этот процесс благодаря дифференциальному давлению. Затем полученный отливок извлекается, и в дальнейшем он затвердевает на воздухе. Вакуумное литье в силиконовые формы для некоторых завершается в термошкафах, которые обеспечивают равномерное прогревание воздуха, и, соответственно, заготовки.
Окончательная обработка литой заготовки
После того как пластическая масса полностью затвердевает, ее осторожно извлекают из формы. Происходит механическая обработка поверхности, удаляются и зачищаются выступы, шлифуются неровности. При необходимости заготовка покрывается либо краской, либо другим защитным материалом. Необходимо очистить и силиконовую форму, удалить остатки пластмассы. Далее ее промывают, готовя к последующему использованию. Стоит отметить, что литье пластика в силиконовые формы предусматривает неоднократное использование матриц (от 20 до 80 раз).
Главные преимущества метода
Мелкосерийное производство динамично развивается, оно позволяет качественно оценить рынок сбыта, протестировать продукцию, создать уникальные авторские работы в небольшом количестве. Силиконовые формы, которые используют при литье пластмасс, дают возможность полностью копировать текстуру, форму, конструкцию заготовки. Деталь легко освобождается от матрицы, которую к тому же можно использовать неоднократно. Отливки имеют минимальное количество дефектов поверхности, оптимальные физические и механические свойства. К тому же в ряде случаев в силиконовые формы можно залить даже металл.
Но главное преимущество, которое имеет литье в силиконовые формы - цена. Поставщики данной услуги указывают, что конечная стоимость заготовки будет зависеть и от материала пластика, и от объемных параметров детали (например, заготовка размером 10*10*10 см может обойтись в 1500 рублей). Сам силикон можно приобрести и от 500 рублей за килограмм, пластик - от 700 рублей. Стоимость же металлических форм достаточно высока, порой их использование просто неэффективно (если тираж составляет несколько единиц). А силиконовые матрицы пригодны и в домашнем использовании, покупать дорогостоящее оборудование вовсе не обязательно. Стоит только самостоятельно сделать макет, учитывать время жизни полиуретанов (период, когда они остаются жидкими и пригодными для заливки), соблюдать все технологические нюансы - и литье в силиконовой форме можно будет осуществлять даже дома. Согласно расчетам, стоимость одной заготовки в данном случае - около 70-140 рублей.
Технология литья фигур из легкоплавких сплавов, которую мы используем в течение последних трех лет, мало отличается от подробно описанных на этом сайте технологий литья в силиконовые формы. Ну разве что способом создания давления (Aml-технология O). Но поскольку технология возникла не в результате прочтения чужих статей, а на основе собственного опыта, проб и ошибок, считаем возможным изложить ее полностью. Думаем, что тогда статья будет интересна и новичкам, и тем, кто уже имеет опыт литья.
Копируемыми прототипами у нас были полистироловые и полиэтиленовые фигурки из серийно выпускаемых наборов масштабных моделей. Поэтому некоторые особенности технологии (в частности, изготовление литников и выпоров) адаптирована именно под пластмассу. Для других материалов прототипа придется использовать иные клеящие составы. Можно порекомендовать клей для потолочной полистироловой плитки (Деколеп, Титан и т.п.) – держит умеренно надежно, а потом удаляется без следов.
Общие моменты.
Для литья фигур мы используем стандартные двухслойные одноразъемные формы. Наружная – из гипса, внутренняя - из силиконового герметика. Герметик самый обычный, строительный, KimTec Silicon 101E. Желательно – прозрачный (легче бороться с пузырями). Как показала практика, его жаропрочности вполне хватает на несколько десятков отливок. Максимум, что может быть из неприятностей – это первая испеченная отливка. Скорее всего, при этом выжигаются оставшиеся летучие компоненты, форма слегка дымит. Но уже со второй отливки – все нормально.
Подготовка прототипа
для изготовления формы.
Доработка прототипа заключается в подклейке к нему литника и выпоров. Материал для литника и основного выпора может быть самый разный. Это зависит в основном от материала прототипа (точнее, от возможности его подклейки к материалу прототипа). Мы использовали полистироловые фигурки, поэтому и литники делали из полистирола. Это стержни диаметром около 3мм, длиной 30-40 мм. Отрезались от рамок (литников), на которых расположены детали фигурок в наборах масштабных моделей. Выпор можно делать короче (10мм) Одновременно литник является «ручкой», за которую можно держать модель при обмазке ее силиконом.
Литник клеится к подставке (если она есть) в области одной из ног, либо непосредственно к ноге (если нет подставки). Основной выпор - соответственно к другой ноге или к подставке в области ноги. При заливке металл будет поступать по ноге внутрь формы, а воздух - выходить по второй ноге в выпор.
Прототип располагается при заливке ногами вверх. Такое положение обусловлено тем, что в нижней части формы создается максимальное естественное давление за счет собственного веса металла. Соответственно, проработка деталей в этой части формы потенциально должна быть лучше. Кроме того, там не могут скопиться пузырьки и вероятность дефектов мала. А некоторые дефекты в области ног и на подставке – менее значительны с точки зрения восприятия фигуры. К тому же дефект на ноге легче поправить, чем на лице. Кроме того, в нижней части фигуры, как правило, меньше мелких деталей.
Дополнительные выпоры.
Кроме основного к прототипу нужно прикрепить еще и дополнительные выпоры, которые обеспечат отток воздуха из выступавших деталей и различных пазух. Проще всего их делать из толстой капроновой нити, диаметром 0,5-0,7 мм, пропитанной растворенном в бутилацетате полистиролом. После высыхания получается гибкая «проволочка», которую легко приклеить к полистироловым деталям и невозможно сломать. Ее можно рекомендовать и для изготовления выпоров для фигурок из иных материалов (только клеить трудней). Кусочки такой нити клеятся в местах возможного скопления пузырьков воздуха.
В принципе, дополнительные выпоры можно сделать и потом, прожигая раскаленной проволочкой дыры в уже готовой силиконовой форме. Но часто попасть в нужное место бывает трудно.
Дополнительные выпоры обязательно следует делать во всех сильно выступающих частях модели. Клеются дополнительные выпоры так, чтобы обеспечить отток воздуха (т.е. в сторону ног прототипа). Иногда они необходимы и на не сильно выступающих деталях (бинокль на груди, фляжка, кобура, козырек фуражки). Если фигурка с оружием – нужны несколько выпоров от выступающих частей оружия.
Обязательно нужно делать выпоры от предметов в руках прототипа (бинокль, перчатки, сигарета и т.п.). Стоит обратить внимание на подставку. Она плоская и здесь повышенная вероятность образования пузырей и непроливов. Поэтому подставка может потребовать изготовления нескольких выпоров (их можно сделать уже потом, на готовой форме по результатам пробного литья). В принципе, выпоров много не бывает. И поскольку они тонкие, то качество поверхности отливки они не портят.
Разделительное покрытие.
Для того чтобы силикон не приклеился намертво к прототипу и выпорам, необходимо нанести разделительный слой. Это может быть тонкий слой воска, парафина или вазелина. Но наиболее целесообразно натереть прототип порошком графита. Правда, отмыть его потом будет непросто.
Изготовление силиконовой формы (кокона).
Силиконовая форма изготавливается последовательным нанесением слоев толщиной 1-2 мм. При изготовлении формы очень важно, чтобы на литьевой поверхности и вблизи нее не образовалось пузырьков или пустот. Если пузырек даже не на самой поверхности, а на расстоянии до 1мм от нее, то при нагреве он расширится, прорвет перемычку, и в него будет затекать металл. Поэтому нанесение первых слоев требует предельной аккуратности и внимательности. Именно от первого слоя в основном зависит качество формы. Чтобы видеть наличие пузырей и удалять их, желательно использовать прозрачный герметик.
Силиконовый герметик из большого строительного шприца следует перекачать в маленький медицинский. Надо стремиться, чтобы при этом не образовалось пузырей. Потом из медицинского шприца герметик тонким слоем выдавливается на поверхность прототипа и зубочисткой или иглой тщательно заполняются все полости. Образовавшиеся пузырьки прокалывают или выгоняют на поверхность. Первые два слоя не должны быть толстыми (не более 1мм). В таком слое меньше вероятность образования пузырей, он быстрее полимеризуется, меньше возникает внутренних напряжений, ведущих к деформации формы.
Когда первый слой начнет полимеризоваться (а начинается это с поверхности), можно немного утрамбовать его маленькой лопаточкой, смоченной водой (чтобы не прилипала). Внутри силикон еще жидкий и похлопывание лопаточкой загонит его во все труднодоступные места, пропущенные при намазке. Также выйдут на поверхность пропущенные пузыри. Их надо будет проткнуть иголочкой.
После полимеризации первого слоя нужно нанести второй. Наружные слои могут быть толще (но не более 3мм) и выполняться не так аккуратно. Общая толщина оболочки формы 5-7мм. Больше тоже не стоит – возможны деформации. Постепенно фигурка должна приобрести форму округлого кокона, чтобы его было легко достать из наружной гипсовой формы. После полимеризации дополнительные выпоры обрезают, так чтобы они выступали над поверхностью силикона на 1-2 мм.
Силикон для изготовления «больших» форм (1:35) используется неразбавленный. Эксперименты с его разбавлением дали неудовлетворительные результаты. Пузырьки при этом выгонять легче, но зато при высыхании и полимеризации возможно образование пустот, которые расширяются при литье. Видимо растворитель не улетучивается полностью из толстых слоев и потом испаряется при нагреве, портя форму. А вот для мелких деталей (оружие, амуниция) используются именно разбавленный силикон. Разбавляется герметик очищенным бензином («Калоша»).
Гипсовая форма.
Лить сразу в силиконовую форму неудобно. И еще более неудобно создавать в ней дополнительное давление. Поэтому силиконовый кокон помещают во внешнюю массивную гипсовую форму.
Гипсовая форма самая простая - одноразъемная. Отливается в коробочку, сделанную из фольгированного картона от коробок с соком.
Коробочка для гипсовой формы (опалубка).
Коробки с соком изготовлены из достаточно прочного фольгированного картона, покрытого изнутри полиэтиленом (например, «Тонус»). Такой картон не размокает, к нему не прилипает гипс и он очень легко обрабатывается. Поверхность отливки получается очень гладкая и приятная на ощупь.
Сначала нужно сделать развертку коробки и вырезать ее из картона. Затем развертка с двух сторон скалывается степлером (концами скоб наружу), что позволяет ее легко разобрать, когда понадобится вынимать из нее гипсовую отливку. Ориентировочный размер полученной коробовки для фигурок масштаба 1:35 и более мелких – 90x60x60 мм. Получаемая отливка – 90x60x40 мм. Формы меньших размеров можно сломать, создавая давление механическим путем.
Отливка наружной гипсовой формы (гробика)
Для изготовления гипсовой отливки используется обычный строительный гипс, разведенный до консистенции густой сметаны.
Возможны две разновидности изготовления формы. Отличаются они способом изготовления литников. Более простой, когда в коробочку до половины наливается гипс, затем сверху кладется кокон и утапливается до плоскости литника и основного выпора. Когда гипс застынет, обрабатываются (выравниваются) края формы, вырезаются замки (3-4 конических углубления, глубина 5мм, наружный диаметр – 10мм). Затем поверхность гипса смазывается вазелином и заливается вторая воловина гипсовой формы.
После застывания гипса расцепляются скобки степлера, разбирается коробка и снимается с формы. После этого выравнивается верхняя плоскость (как правило, ножом). Гипс в первые несколько часов еще совсем мягкий и очень легко режется.
Затем разбирается гипсовая отливка на две половинки. Для этого иногда приходится аккуратно простучать маленьким молоточком по периметру стыка. В крайнем случае – аккуратно вскрывать форму клинышком (отверткой) по периметру. Как показала практика, максимум, что можно повредить при самой грубой разборке – это замки. Но даже это непринципиально, поскольку очень высокой точности не требуется, и выравнивание половинок вполне успешно происходит за счет естественных неровностей стыка половинок формы.
После разборки гипсовой формы надо доработать литник. Его исходный диаметр – 3мм (диаметр пластиковой палочки). Его необходимо расширить. В гипсе вырезается цилиндр, длинной 30-40мм и диаметром 8-10 мм. Вблизи силиконовой формы он должен конусом сойтись до исходных 3мм в месте примыкания к силиконовому кокону. Высокая точность не обязательна, а свежий гипс режется легко. Поэтому изготовление литника занимает не более нескольких минут.
Цилиндрическая часть литника выполняет две функции. Во-первых, столб металла в ней создает дополнительное давление и способствует проработке деталей формы. Поэтому делать литник короче 30-40мм нецелесообразно. Однако, и слишком длинный тоже не слишком удобен – требуется намного больше металла для одной заливки, да и сама форма получается длинная – ее легче сломать при разборке. Тогда надо либо увеличивать длину стенок, либо дополнительно армировать гипсовые половинки.
Вторая функция цилиндрического литника – создание давления палочкой подходящего диаметра, которая будет перемещаться в литнике как поршень в цилиндре (об этом более подробно будет ниже).
Второй вариант изготовления литника. Пластмассовую палочку-литник, выходящую из кокона, отрезают, оставит 5-10 мм. Этот конец вставляют в отверстие в торце заготовки литника – круглой деревянной (в прочем, из любого материала) палочки с конусным концом. Конус – вершиной к форме, он должен практически вплотную примыкать к силиконовому кокону. Длина заготовки литника – не менее 30-40мм. Диаметр соответствует диаметру деревянной палочки-поршня, которой впоследствии будет создаваться давление.
Затем – аналогично первому варианту. Единственно, на что надо обратить внимание – чтобы линия стыка форм проходила посредине вдоль заготовки литника. А саму заготовку надо предварительно смазать парафином или вазелином.
Основной выпор.
Чтобы проще изготавливать гипсовую форму, основной выпор, выходящий из силиконового кокона, отрезается по уровню поверхности кокона. А потом в одной из половинок гипсовой формы вырезается канавка до поверхности. Диаметр – не более 3 мм. Аккуратность не обязательна, воздух себе путь найдет. Единственно, на что стоит обращать внимание, это на отсутствие отрицательных углов (т.е. канавка должна быть конусная в сечении).
Дополнительные выпоры.
На гипсовой форме остались следы (углубления) от дополнительных выпоров. Их можно немного удлинить, прорезав в гипсе небольшие канавки в сторону ног прототипа. В эти канавки будет выходить воздух. Выводить дополнительные выпоры наружу формы не обязательно. Воздух все равно находит себе путь через неплотности формы, а вот металл – нет. Он застывает сразу, как только соприкасается с гипсовыми стенками (ведь дополнительные выпоры в силиконовой форме очень тонкие). Эти канавки должны иметь гладкие стенки без отрицательных углов, иначе разбирать гипсовую форму после застывания отливки будет весьма проблематично
После этого гипсовую форму откладывают на просушку на 2-3 дня. Зимой можно на батарею. Попытки ускорить процесс просушки прожариванием в духовке или на открытом огне удовлетворительных результатов не дали. Форма становилась сухой, но хрупкой. Природу не обманешь. Реакция, приводящая к застыванию гипса, требует времени. Экономить тут не стоит – иначе платой будет восстановление разрушенной при литье формы.
Вскрытие силиконового кокона.
Пока сохнет гипс, возвращаемся к доработке силиконовой формы. По возможности удаляются дополнительные выпоры. Их расшатывают за кончик и аккуратно удаляют пинцетом. Если они крепко приклеены к прототипу – не беда, при снятии формы проскользнут внутрь.
Затем силиконовый кокон надо разрезать. Для этого используются специальные резаки. Самый удобный по форме напоминает серп (правда, его трудно изготавливать и затачивать). Он не повреждает прототип, поскольку режущая поверхность получается снаружи, а по поверхности прототипа скользит противоположная тупая кромка. Работа таким ножом напоминает вскрытие консервной банки. Только вместо нее – силиконовая оболочка.
Вообще-то многие рекомендуют форму разрезать не полностью, а оставлять неразрезанный участок. Так меньше стыков и точнее позиционирование. Но мы, как правило, разрезаем формы на две половинки. А частичную разрезку используем только при литье оружия и амуниции (мелких деталей).
Проверка и доработка литьевой поверхности.
После разрезания внутреннюю поверхность силиконовой формы надо тщательно проверить на наличие дефектов (пузырей, непролива). Если дефекты есть – их можно исправить. В пузыри тонкой иглой аккуратно закладывается капелька силикона (подходящая по объему или чуть-чуть больше). А потом в форму снова аккуратно вставляется прототип, кокон снаружи обматывается тонкими нитками и кладется в гипсовый гроб, который для надежности скрепляется банковской резинкой. Заполненный гроб откладывается на денек для полимеризации и высушивания. Дефект может быть полностью устранен – главное не переусердствовать с количеством силикона. Если его положить слишком много, то могут образоваться потеки, которые со временем оторвутся от формы (во время литья) и создадут в отливке очень неприятные каверны. Избавиться от этих лохмушек будет весьма непросто (придется либо аккуратно обрезать, либо смывать бензином). А так, в принципе, можно исправлять даже очень большие дефекты. Только делать это придется за несколько заходов.
К доработке силиконовой формы можно также отнести изготовление дополнительных выпоров, если пробные отливки показали стабильное образование непроливов (пустот) в одних и тех же местах. В таком месте формы надо прожечь выпор. Сделать это можно раскаленной до красна стальной или нихромовой проволочкой диаметром 0,6 – 0,8 мм. Само отверстие получается немного больше.
Покрытие графитом.
Очень важный момент – внутреннюю поверхность силиконовой формы необходимо покрыть графитом. Графитовое покрытие резко увеличивает смачиваемость формы металлом и без этого получение качественных отливок практически невозможно. Для приготовления графитового порошка используем художественные грифельные карандаши 8M. Они представляют из себя графитовые стержни диаметром 6мм без какой-либо оболочки. Приготавливать из них порошок можно потерев этот стержень о наждачную шкурку со среднем зерном.
Порошок графита наносится на форму и тщательно втирается в поверхность кистью с жестким ворсом (щетинной). После этого форма продувается от остатков графита резиновой грушей (можно дунуть и ртом, только отмываться потом долго).
Кстати, прототип (если не жалко) перед наложением силикона также можно натереть графитом. Это улучшит его отделение от формы (особенно справедливо для непластмассовых прототипов), а также графит впечатается в поверхность формы, что особенно актуально для труднодоступных деталей.
Для покрытия графитом труднодоступных деталей приходится делать дополнительные разрезы в силиконовой форме.
Сборка формы для литья.
Сначала собирают и тщательно подгоняют друг к другу половинки кокона. Потом кокон для фиксации можно обмотать нитками (не туго). Затем кокон помещают в одну из гипсовых половинок. Форма кокона сложная. Поэтому все неровности однозначно задают положение кокона и дополнительно его фиксируют. После этого накладывается вторая гипсовая половинка. Снаружи гипсовая форма обматывается пеньковой бечевкой (синтетической нельзя – пролившийся металл ее расплавит).
Для фиксации половинок формы можно использовать струбцину (через дощечки). Однако был печальный опыт, когда форма раскалывалась (видно, что-то попадало в зазор между половинками). Так что требуется определенная аккуратность и умеренность в усилиях.
Сплав.
Для литья можно использовать оловянно-свинцовый припой ПОС-40 (самые стабильные результаты), ПОССу-30, чистое олово. Во все сплавы добавляется немного сплава Розе. Исключение – игрушечные солдатики для детей. Их лучше лить из чистого олова (хотя это сложнее). Припой ПОС-60 для используемой технологии литься (точнее – способа создания давления) не подходит – результат получить можно, но он нестабилен. О причинах – чуть ниже.
Тигель.
В качестве тигля используется маленький стаканчик из нержавейки, с приклепанной к нему ручкой. Нержавейка – не случайно. Тонкий стальной стакан сплав со временем «проедает», так что стоит обратить на это внимание.
У стакана сделан маленький носик для удобства заливки в форму.
Заливка.
Количество металла, которого должно хватить для отливки (с запасом) помещается в тигель и плавится. Можно на обычной газовой плите (с включенной вытяжкой, естественно). Пары свинца, сурьмы и висмута здоровье совсем не укрепляют.
На одну форму масштаба 1:35 надо добавить 5-10 «бляшек» сплава Розе (сколько это в граммах – не знаю). Температура сплава подбирается экспериментально. С одной стороны, при заливке форма не должна дымить, а залитый металл «кипеть в ней. Если дымит/кипит – значит сплав перегрет. Силиконовая форма быстро разрушается, а выделяющиеся газы могут испортить отливку.
С другой стороны, сплав должен оставаться жидким в литнике формы еще секунд 5-10 после окончания заливки. Если меньше – сплав недогрет. Из формы не успеют выйти все пузырьки, сплав не затечет в мелкие детали. И нельзя успеть создать давление.
Пропечатка рельефа (давление)
Естественной силы тяжести часто недостаточно для получения четкого рельефа отливки. Для этого необходимо дополнительное давление. Как правило, для этой цели используют центрифугу, или крутят модель как пращу. Но и первое, и второе в домашних условиях может быть небезопасным. Однако давление можно создать гораздо проще – надавив в литник поршнем.
Как описано выше, гипсовая форма имеет достаточно длинный цилиндрический литник. Столб металла в нем уже создает дополнительное давление. Давление можно усилить, вставив в этот цилиндр поршень и надавив на него. Причем, поршень не обязательно должен быть точно подогнан к цилиндру. Это объясняется некоторыми особенностями оловянных сплавов. Дело в том, что и само олово, и большинство его сплавов не имеют четкой температуры кристаллизации. Кристаллизация происходит в широком диапазоне температур (несколько десятков градусов) и соответственно, неравномерно по объему. Это значит, что в определенный промежуток времени расплав представляет собой достаточно густую кашицу, которая не проскакивает в зазор между поршнем и стенками формы. А если и проскакивает – то создаваемого давления все равно должно хватать для пропечатки рельефа. Следует учесть, что кристаллизация начинается в литнике, поскольку здесь металл контактирует непосредственно с холодными стенками формы, а отливка – через силикон, который имеет меньшую теплопроводность, чем гипс. Поэтому «каша» образуется в литнике раньше, чем внутри. И именно в это момент надо надавить на поршень. Единственно за чем надо следить, это чтобы металл не выплеснулся через основной выпор. Поэтому его надо перед этим заткнуть (например, прикоснувшись мокрой тряпкой, чтобы металл в выпоре застыл). Правда, в большинства случаев, он успевает застыть естественным образом. Поэтому канал выпора надо делать достаточно тонким.
В действии это выглядит следующим образом. Сразу после заливки металла в форму берется поршень (цилиндрическая или слегка коническая дубовая палочка), и им постукивают по поверхности еще жидкого металла в литнике. Металл внутри формы приходит в движение (видно, как одновременно колышется столбик металла в выпоре). При этом выгоняются оставшиеся пузырьки из формы.
Затем, когда металл начинает густеть, затыкают основной выпор (или охлаждают металл в нем) и начинают периодически надавливать на поршень с определенным усилием. Но утапливать его глубоко не надо. А вот когда металл начинает твердеть и превращается густую кашу, усилие постепенно увеличивают и начинают утаптывать металл в литнике. В самом конце усилие может быть очень большим. Нужно нажать и держать. Под действием этого усилия металл в форме устремляется в дополнительные выпоры, вынося оставшиеся пузырьки, а образовавшееся давление пропечатывает рельеф. Держать поршень с усилием следует до окончательного застывания металла в литнике!
Припечатка дает очень интересные результаты – рельеф отливки ничуть не хуже рельефа прототипа и видны самые мелкие детали, даже царапины (пример – отливки оружия с мельчайшими деталями).
Теперь почему не подходит ПОС-60. Этот сплав имеет узкий диапазон температуры кристаллизации (не более 10 градусов). Поэтому переход этого сплава из жидкого состояния в твердое происходит практически мгновенно. «Каши», которую можно утрамбовать, не образуется. Поэтому давление необходимо создавать для жидкого состояния сплава. А для этого необходима либо центрифуга, либо точно подогнанный поршень. По-простому не получается. Хотя сам сплав очень интересен своей повышенной твердостью.
Извлечение из формы.
После затвердевания сплава в литнике еще нужно выждать не менее 5 минут для охлаждения отливки внутри. Если пытаться вынуть раньше – можно сломать отливку (проверено на собственном опыте) Сперва нужно развязать бечевку (или снять струбцину). Затем снять одну из половин гипсовой формы.
После этого отломать наплывы, вытекшие через дополнительные выпоры. Они легко отламываются легким покачиванием. В крайнем случае, их надо обрезать кусачками.
Затем надо снять половину силиконовой формы (если она полностью разрезная) и аккуратно извлечь отливку
Тянуть только за литник не следует – можно деформировать фигурку.
Если выпоры есть и в нижней половине силиконовой формы, то ее надо сначала полностью вынуть из гипсовой формы, обрезать (отломать) наплывы и только потом извлечь отливку.
Ну вот, собственно, и все. Остается только обрезать литник, выпоры и, возможно, облой.
Изготовление «малых» форм (оружие и амуниция).
Отливка малых форм для оружия, амуниции и других малых предметов принципиально ничем не отличается от вышеописанного. Также к прототипу подклеивается литник, основной выпор и несколько дополнительных. Особенность – обязательно нужно делать выпор от конца, противоположного тому, к которому приклеен литник. К каждой выступающей детали также клеится выпор.
Литник в месте контакта с прототипом достаточно тонкий (1-2 мм) Выпоры – стандартные (пропитанные полистиролом нити).
Для внутренних слоев силиконовой формы используется герметик, разведенный очищенным бензином до консистенции жидкой сметаны. Прототип просто окунается в разведенный силикон, потом лишнее стекает, а остальное полимеризуется. Пузырей при этом не образуется. Каждый слой выдерживается не менее суток для полного испарения бензина. Наружные слои можно делать обычным (неразведенным) герметиком.
Гипсовая форма тех же размеров, что и для масштаба 1:35. Только коконы надо располагать не вдоль, а поперек. И в одну гипсовую форму можно поместить три кокона.
Разрезать коконы надо не на две половинки, а лишь с одной стороны, чтобы ее можно было раскрыть как книжку.
Технология литья – точно такая же, как и для фигур 1:35. Материал – ПОС-40.
Как ни странно, но отлить мелкие предметы даже проще, чем крупные. Главное хорошо прографитить форму. Проблематично только отливка плоских предметов. Например, у саперной лопатки сложно проливается плоскость сумки (посредине дырка получается). Видимо, для таких отливок необходимо армирование формы, чтобы близкорасположенные параллельные стенки формы не схлопывались.
Олово – это легкоплавкий металл. Он занимает пятидесятое место в таблице Менделеева. Он довольно широко распространен в природе, в частности, руду для его производства активно добывают в море Лаптевых.
Человек начал применять олово еще в бронзовом веке. В частности, его использовали для получения бронзы. В наши дни его используют в качества припоя, покрытий и пр. Кроме этого, олово применяют в ювелирном деле и при изготовлении игрушек, например, оловянных солдатиков и пр.
Процесс литья из олова
Температура плавления олова всего 231 °C. А вот точка его кипения находится в пределах 2 300 °C. Температуру, при которой металл будет расплавлен, можно достичь в домашних условиях. То есть можно вполне, разумеется, при соблюдении определенных правил и техники безопасности, выполнять литье из олова дома.
В промышленных условиях для литья олова применяют специальные центробежные литейные машины. Для изготовления форм применяют гипс, алебастр, эпоксидную смолу, силикон и разумеется, металл.
Создание формы, это, пожалуй, самый ответственный процесс. Для начала необходимо создать эскиз будущей модели. После этого модель изготавливают из полимерной глины. Для нанесения мелких деталей необходимо использовать шило.
Другой, не менее важный процесс – изготовление литьевой формы. При ее изготовлении необходимо обеспечить наличие правильного разъема. Он нужен для того, что бы можно было извлечь готовую отливку и при этом не нанести повреждений самому изделию.
Изготовление оснастки из силикона потребует большего количества материала и времени. Это вызвано тем, что ее необходимо подвергнуть процессу вулканизации. Но в результате всех хлопот будет получена многооборотная оснастка для литья оловянных изделий. В случае если будущая деталь будет достаточно сложной, то необходимо будет предусмотреть наличие закладных деталей. Нельзя забывать и о воздуховодах, через них, по мере заполнения формы оловом, должен выходить воздух.
Важным элементом конструкции оснастки является отверстие, через которое будут выполнять заливку. Если оно будет маленьким, то металл будет поступать слишком медленно и процесс застывания может начаться до ее полного заполнения.
Перед началом литья необходимо соединить полуформы вместе и поместить между листом фанеры. Лист должен быть толщиной не менее 12 миллиметров, размер должен превышать габариты металлоформы. По окончании сборки всю конструкцию стягивают жгутом.
Технология литья не отличается большой сложностью, готовить металл к заливке имеет смысл после окончательной сборки формы. Для этого его необходимо хорошо прогреть. После того как на его поверхности появиться пленка желтоватого цвета можно считать, что олово готово к розливу. Если металл будет перегрет, то на поверхности расплава будет плавать синяя или фиолетовая пленка.
Расплавленный металл заливают тонкой струйкой. При этом для удаления воздуха можно слегка постукивать корпусу.
Открывать форму можно только после того, как отлитая деталь полностью остынет. Для изъятия отливки нужно использовать щипцы. Надо быть готовым к тому, что первое полученное изделие будет иметь некоторые дефекты поверхности.
Последовательность механической обработки выглядит следующим образом. Сначала удаляют облой. Так, называют излишки расплава, которые затекают в шов формы. Для этого применяют шабер. Для удаления литников применяют бокорезы. Для окончательной обработки швов используют абразивную шкурку с самым мелким зерном (нулевку).
Инструменты и материалы для литья
Олово практически идеальный материал для выполнения литья и в домашних, в промышленных условиях. Какие будут нужны материалы и инструменты для производства формы и выполнения литья. Для изготовления формы потребуется герметик и гипс. Из первого будет изготавливаться сама оснастка, а гипс потребуется для изготовления каркаса, в который будет установлена технологическая оснастка.
Кроме, названных материалов потребуется несложный слесарный инструмент – напильники с разным сечением, плоскогубцы, паяльник и пр.
Формы для литья олова
Для изготовления литьевой оснастки применяют такие материалы, как гипс или силикон. Все зависит от детали и ее назначения. К самой простой можно отнести гипсовую. Для ее изготовления понадобится коробка из дерева, некоторое количество гипса и кусок металлической трубки.
Создание оснастки выполняется в несколько шагов:
- Приготовление гипсовой смеси. Она по внешнему виду должна напоминать густую сметану.
- Смесь вываливают в заранее приготовленную коробку и разравнивают.
- Для получения полуформы необходимо взять деталь и наполовину погрузить ее в приготовленный гипс. Аналогичную операцию необходимо выполнить со второй половиной детали. В результате будут получены 2 полуформы.
- Полуформы надо соединить, или скрепить с помощью замков или просто стянуть тугой резинкой. В то место, через которое будет заливаться расплав олова надо вставить приготовленную металлическую трубу.
В принципе литьевая оснастка готова к работе. Расплав олова можно спокойно заливать в полученную форму.
В чем отличие гипсовых форм от других – главное они имеют меньшую стойкость. Если их поверхность не подготавливать, то такая оснастка может выдержать один – два цикла.
Основные способы литья олова
В промышленных условиях существует несколько технологий позволяющих быстро и эффективно изготавливать отливки из олова и его сплавов.
Самым популярным можно назвать литье в центробежной машине.
Суть этого метода довольно проста, расплавленный металл, через систему литников подается в формы, расположенные вокруг одной оси и вращающиеся с определенной скоростью. Их вращение обуславливает создание центробежной силы, которая прижимает поступающий металл внутри формы. Таким образом, происходит устранение лишних газов из тела будущей отливки. Это инженерное решение позволяет получать металл с мелкозернистой структурой.
Литье выполняют в металлоформы, произведенные в заводских условиях. Перед заливкой на рабочие поверхности могут быть нанесены составы, облегчающие выемку готовой отливки из формы.
Литье олова в домашних условиях
Как уже отмечалось, литье из олова в домашних условиях используют для получения рыболовных снастей, фигурок, например, солдатиков и пр.
Порядок выполнения отливки из олова выглядит следующим образом:
- Изготовление формы.
- Литье изделия.
- Механическая обработка отливки.
Для выполнения литья олова в домашних условиях понадобиться:
- Кухонная плита;
- Форма для отливки.
- Напильник, скальпель и некоторые другие несложные инструменты.
Оснастку, выполненную из алюминия или силикона, можно использовать по нескольку раз. Для получения качественного результат придется потратить много времени, при этом желательно иметь определенные художественные навыки. После того как фигурка будет отлита ее желательно раскрасить. Для этого применяют акриловые краски. Для того чтобы она хорошо легла фигурку перед началом работы необходимо обезжирить.