Как сделать мастер модель своими руками
Наверное, у каждого моделиста со временем возникает потребность освоить технологию копирования деталей. Оно и понятно: с ростом мастерства уже скучно становится просто собрать модель из коробки – появляется необузданное желание построить что-нибудь этакое, чего нет больше ни у кого. Но строительство такого «кита» почти всегда связано с необходимостью изготовить N-ное количество одинаковых деталей (колес, люков, прожекторов и т.д. и т.п.). Можно, конечно, не жалея себя резать, точить и клеить каждую деталь отдельно, но во-первых это лишние затраты времени и сил, а во-вторых таким путем получить две (я уже не говорю про большее количество) совершенно одинаковые детали практически невозможно. Решение напрашивается само собой: изготовить одну-единственную, зато идеальную, деталь – «мастер-модель», а затем методом литья или штамповки получить необходимое количество ее копий.
Итак, решено – начинаем.
Силикон для изготовления литьевой формы
Существует огромное количество различных резиноподобных материалов, из которых можно изготовить форму, но для простоты, не углубляясь в их химический состав, будем все их называть силиконами. Все это многообразие можно разделить на две большие группы – заливочные силиконы и обмазочные силиконы. Для получения литьевой формы можно с равным успехом использовать как те, так и другие, а на особенностях применения того или иного вида мы остановимся позднее.
Наиболее важными для нас являются такие характеристики силиконов, как КОЭФФИЦИЕНТ УДЛИНЕНИЯ и ВЯЗКОСТЬ.
Коэффициент удлинения – характеристика, которая показывает, насколько можно растянуть готовое изделие из этого материала без его физического разрушения (разрыва).
Коэффициент удлинения силиконов, пригодных для изготовления литьевых форм, колеблется от 200% до 1300% (может быть, есть и больше, но нам такие не попадались). Вообще-то чем больше коэффициент удлинения, тем большее количество отливок выдержит форма, но на практике вряд ли имеет смысл использовать материал с коэффициентом более 700-800% — правильно изготовленные формы из них спокойно выдерживают от 30 до 80 и более отливок (в зависимости от сложности мастер-модели).
Нижнюю границу этой характеристики, пожалуй, можно определить в 400% для разрезных форм и 200-250% — для составных (отличия разрезных форм от составных будут рассмотрены далее).
Вязкость – характеристика, показывающая, насколько текуч материал. Чем она выше, тем материал менее текучий. Абсолютная вязкость, иногда называемая динамической или простой, является произведением кинематической вязкости и плотности жидкости. Измеряется динамическая вязкость в санитипуазах (cp, cps).Но не будем забивать голову витиеватыми научными терминами и формулами.
С хорошо известными продуктами динамическая вязкость соотносится примерно так:
0 cps = вода
500 cps = подсолнечное или оливковое масло
1500 cps = машинное масло
10000 cps = мёд
100000 cps = патока
Чем меньше вязкость силикона, тем лучше он обтекает все неровности мастер-модели и, соответственно, тем точнее будет литьевая форма. Силиконы с вязкостью до 3000 cps могут использоваться как заливочные (они просто заливаются в опоку, куда установлена мастер-модель), с более высокой вязкостью – как обмазочные (мастер-модель обмазывается ими в несколько слоев).
Из прочих характеристик силиконов, которые в нашем деле имеют меньшее значение, можно выделить рабочее время (время, на протяжении которого они сохраняют заявленную вязкость) и время полимеризации (время, через которое форма полностью застынет и будет готова к использованию).
По технологии приготовления силиконы бывают двухкомпонентные (так называемые «компаунды»): состоящие из основы и катализатора (отвердителя), которые перед использованием нужно смешать в определенной пропорции, и однокомпонентные – уже готовые к применению.
Что касается рекомендаций по использованию каких-то конкретных силиконов, то мы бы не взялись их давать – выбор достаточно велик, чтобы сравнить какой лучше, а какой хуже потребовалось бы очень много времени и сил. Результаты некоторых испытаний мы все же попытались объединить в таблицу, которая приведена в конце статьи и, надеемся, окажет Вам некоторую помощь при выборе материала.
Авторы статьи будут благодарны Вам за предоставление информации о материалах, не вошедших в эту таблицу.
Строительные силиконовые герметики
Силиконовые автогерметики ABRO
Заливочные силиконы от «Пенты»
Материалы для литья
Разнообразных литьевых материалов сейчас, пожалуй, даже больше, чем силиконов. Это всевозможные жидкие пластмассы, эпоксидные и полиэфирные смолы, стоматологические пластмассы, двухкомпонентные эпоксиды типа «холодной сварки», легкоплавкие металлы, в конце концов просто гипс, замешанный на ПВА. Все эти материалы, естественно, имеют разные характеристики, основными из которых для нас являются РАБОЧЕЕ ВРЕМЯ и ВЯЗКОСТЬ.
Вязкость – характеристика, аналогичная такой же характеристике силиконов. Чем меньше вязкость материала, тем он более текуч, а значит, тем лучше он заполнит все неровности формы и позволит получить более качественную отливку. Наименьшей вязкостью (от 80 до 300 cps, т.е. нечто среднее между водой и растительным маслом) обладают полиэфирные смолы и некоторые жидкие пластмассы.
Рабочее время – время, на протяжении которого материал сохраняет заявленную вязкость. Эта характеристика очень важна для литья в домашних условиях. Дело в том, что большинство материалов с низкой вязкостью имеют очень малое рабочее время – 1,5-2 минуты, после чего очень быстро начинают густеть. Такие материалы хороши для использования в специальных литьевых установках, где смешивание компонентов, дегазация и заливка формы происходят автоматически и быстро. В домашних же условиях, когда все эти процессы происходят несколько дольше, лучше использовать материалы со временем жизни 3-5 и более минут, пусть даже и более вязкие.
Кратко рассмотрим некоторые из литьевых материалов, которые нам довелось испытать на практике.
Дополнительные приспособления для литья
Изготовление разрезной формы с использованием заливочного силикона.
Изготовление разрезной формы с использованием обмазочного силикона.
Изготовление разъемной (составной) формы.
Разрезные формы очень хороши, если копии предполагается отливать из материала, обладающего небольшой вязкостью. Но найти хороший заливочный материал не всегда представляется возможным. Для копирования деталей из вязких, густых материалов в качестве альтернативы разрезным можно предложить разъемные формы.
Кроме того, преимуществом разъемной формы является то, что с ее помощью можно не только отливать, но и штамповать детали из густых составов типа эпоксидной смолы с наполнителем, стоматологической пластмассы, гипса с ПВА и т.д. и т.п., а саму форму можно изготовить не из силикона, а из гипса. Правда, гипсовая форма позволяет получить всего несколько качественных отливок, после чего начинает разрушаться, но часто этого бывает вполне достаточно.
Сделать разъемную форму не сложнее, чем разрезную.
1. Делаем подложку из пластилина, в которую до половины вдавливаем мастер-модель. По краю мастер-модели пластилин аккуратно выравниваем стеком или кончиком ножа. На оставшемся свободным поле подложки делаем полусферические углубления (например, выдавливая их при помощи спичечной головкой) – это будут замки, которые позволят избежать смещения половинок формы при их соединении.
2. Тщательно смазываем выступающую из пластилина часть мастер-модели разделительным составом.
3. Устанавливаем подложку в опоку или просто лепим по периметру бортики из пластилина. Размеры для опоки выбираем так же, как и при изготовлении разрезной формы – от края формы до мастер-модели должно быть 8-10мм.
4. Готовим компаунд, заливаем или обмазываем – в зависимости от используемого материала — форму и производим дегазацию так же, как и для разрезной формы.
5. После окончательной вулканизации половинки формы удаляем пластилиновую подложку, теплым мыльным раствором и жесткой кисточкой или старой зубной щеткой убираем с мастер-модели остатки пластилина
ВНИМАНИЕ! Не нужно при этом извлекать мастер-модель из получившейся силиконовой половинки формы. Если вынуть ее, а потом вставить назад, сложно добиться плотного прилегания, а значит половинки детали в готовой форме почти наверняка будут смещены друг относительно друга. Кроме того мастер-модель, неплотно лежащая в половинке формы, может просто-напросто всплыть на поверхность при заливке второй половинки.
6. Промазываем поверхность половинки формы и выступающую из нее часть мастер-модели разделительным составом, после чего повторяем шаги 3-5.
7. После окончательной вулканизации формы аккуратно разделяем ее половины, извлекаем мастер-модель и острым ножом прорезаем в половинках формы литьевой канал и выпоры для воздуха. Если планируется использовать форму не для заливки, а для формования (штамповки), то вместо литьевого канала и выпоров вырезаем в одной из половинок формы пару-тройку неглубоких полостей для отвода излишков формовочной массы. Такие полости можно получить и в процессе заливки формы, если предварительно приклеить к одной из сторон мастер-модели (по возможности к той, которая будет потом менее заметна, например, для колеса – к его внутренней стороне) два-три штифта.
Если составная форма сделана правильно, то ее половинки будут идеально совпадать друг с другом, а достаточное количество замков исключит смещение половинок во время литья. Если во время пробной отливки окажется, что половинки формы смещаются друг относительно друга или если форма будет использоваться для формования (штамповки), можно порекомендовать усилить ее гипсовым «саркофагом». Половинки «саркофага» делаются так же, как делались до этого половинки формы, только в качестве мастер-модели выступает уже сама силиконовая форма, внутрь которой вложена мастер-модель. Результат должен быть примерно как в сказке про иглу, яйцо, утку, зайца и т.д.: саркофаг, внутри которого силиконовая форма внутри которой мастер-модель.
Литье в разрезную форму.
Литье и штамповка в разъемную форму.
Особенности литья без применения вакуумной установки.
ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ФОРМ.
Первоначально дозирование проводил с помощью шприцов, однако быстро понял, что в случае с основой силикона это не удобно. Пришлось срезать насадку для иглы и расширить входное отверстие.
Как позже понял, гораздо удобнее сделать мерный стаканчик. Для этого на одноразовый пластиковый стаканчик нанес риски (с градацией 20-40-60-80-100-120), постепенно наполняя стакан силиконом из шприца. Скопировал риски еще на несколько стаканчиков (про запас). Теперь можно быстро налить нужное количество силикона прямо из банки, без шприца.
Дозировку отвердителя лучше производить маленьким шприцем.
Необходимо очень тщательно соблюдать пропорции! Убедился в этом на собственном опыте. Один раз перелил отвердителя — силикон отвердел буквально на глазах, в банке при вакуумировании. Масса успела вспениться, и застыла, напоминая губку
Если все сделано правильно, то часов через 8 можно уже снимать опоку.
Иногда изготовитель может намудрить с концентрацией разбавителя. Мне не повезло и при соблюдении пропорции для «Пента 708С», указанной в инструкции часть форм так и не застыла до конца. Поэтому после покупки новой порции силикона сначала сделайте пробную маленькую форму. Если застывание пройдет успешно, можно без опасений лить следующие.
Проводите двойное вакуумирование: после смешения силикона с отвердителем и после заливки его в форму. Это позволит полностью избежать образования пузырей в формах.
Скупой платит дважды. Не стремитесь сделать одну форму на 10 деталей. В последствии это существенно затруднит процесс извлечения отливок. Чем меньше деталей на одной форме, тем удобнее будет Вам и тем дольше прослужит форма.
Помните – срок жизни формы ограничен. И напрямую связан с качеством силикона (его коэффициентом растяжения и ценой) и ее обслуживанием. Тщательно наносите тальк или смазку перед заливкой смолы, тщательно очищайте форму после каждого использования — это позволит Вам избежать брака при последующей заливке.
ПО ЛИТЬЮ СМОЛЫ ЭДП.
Чисто эстетический момент – смола липкая и Вы можете испачкаться и перепачкать ей все вокруг – будьте аккуратны. На всякий случай у меня рядом всегда лежит ватный тампончик, смоченный Уайт-спиритом. Не скажу что такой способ единственный, но мне иногда помогает.
Смола более текуча, чем силикон, и поступала в шприц совершенно без усилий. Использую 2 шприца. Один (побольше) для смолы. Другой (инсулиновый) – для отвердителя. После смешивания смолы с отвердителем, один из них служит для закачивания смеси в форму.
Нагрев смолы увеличивает ее текучесть (что полезно при заполнении формы), но уменьшает время застывания после смешения с отвердителем. Поэтому к нагреву нужно подходить очень взвешенно. Чем более текуча смола, тем лучше она заполнит все уголки Вашей формы, да и пузырей будет меньше. Однако желательно не нагревать ее слишком сильно. Идеально, наверное, до 30-40 градусов.
Использование сухого художественного пигмента в качестве красителя и наполнителя позволит Вам получить непрозрачную, матовую отливку, которая будет более эстетично смотреться, чем после добавления краски. Использование пигмента, как мне показалось, также способствует скорейшему застыванию смолы. Поэтому его доля не должна превышать 10% от общей массы состава. Не забывайте, что добавлять пигмент в смолу следует до смешения ее с отвердителем. Очень тщательно перемешивайте состав. Иначе на выходе получите не равномерную окраску, а хлопья пигмента по всей отливке. Пигмент можно приобрести в магазине для художников. Его производит отечественная промышленность. Стоит он приемлемо (около 100 руб. за банку). Лично я видел в продаже белый, зеленый и песочный цвета.
Не заполняйте форму смолой до краев литьевого канала. Смола, залитая в форму до краев при вакуумировании стремиться вылезти из формы и пузырясь, растекается по ней и по банке. После снятия крышки она резко уходит назад в форму, которая из-за подобного “бурного наводнения” оказывается полупустой. Выхода 2. Во-первых, необходимо соблюдать меру в выкачивании воздуха. Не нужно пытаться качать, пока насос еще дает Вам делать это. Стекло банки вполне позволяет визуально отследить процесс выхода воздуха. Во-вторых, особо рьяные начинающие литейщики могут поставить импровизированную преграду для растекания смолы (например, сделав бортик из изоленты, наполовину выступающий над верхней плоскостью формы).
Заметил, что если правильно подловить момент и аккуратно вынуть отливку, когда она еще сохраняет легкую эластичность, можно легким деформированием придать разнообразие вашим копиям. Определить момент можно на ощупь. Потрогайте литник, когда изделие еще находиться в форме. Идеальное время для воплощения указанной деформации наступает, когда смола уже не липнет к рукам, и литник сминается с большим усилием.
Помните — овладение процессом и победа над воздухом будет даваться не легко. Наберитесь терпения и не гонитесь за быстрым результатом. Только длительная практика и Ваша настойчивость приведут к положительному результату. Не бойтесь экспериментировать. Советую также начинать с копирования простых деталей. Лучше сделать одну деталь на одной форме. Обкатать процесс, доведя количество брака до минимума. И только после того, как добьетесь устойчивых положительных результатов, переходите к копированию того, что Вам действительно нужно.
И главный совет. Не торопитесь и не сдавайтесь. Этот процесс требует большой выдержки.
Сравнительные характеристики некоторых материалов для изготовления литьевой формы.
Сравнительные характеристики некоторых заливочных материалов.
Источник