Военно-историческая

и не только

МИНИАТЮРА СВОИМИ РУКАМИ.

Последние обсуждения на форуме:

Литье в силиконовую форму с механическим давлением.

От авторов

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.

***

Материал подготовлен специально для сайта www.chen-la.com

Супруги Aml

обсудить на форуме