ЛИТЬЕ

Литье

Анатолий Шишкин

В моих статьях для умельцев все делать своими руками было сказано как сделать ,,Самодельные станки'' для обработки материалов резанием. Было рассказано как изготовить станки для обработки материалов электрохимическими способами и частично была затронута тема по формованию материалов гидравлическими (или взрывными) ударами. ,,Нетрадиционные станки''. В статье ,,Нож из пластилина'' была затронута тема по самостоятельной ковке металлов. В этой статье будет дан обзор по литью изделий из пластмасс и металла, а заодно и формовке из этих материалов, а также из сырой резины и герметиков. Настоящий умелец должен уметь решать технические задачи любой сложности.

Пластмассы.
Начнем с пластмасс и резины. Вообще-то название пластмасса принадлежит многим материалам, но мы пока рассмотрим литейные пластики. Они бывают термопластичными, то есть размягчаются при нагревании и снова застывают при охлаждении. И термореактивными, это когда пластмасса застывает необратимо и уже не может размягчатся, при нагревании.
Эти пластмассы хороши тем, что в жидком (в жидкотекучем состоянии) состоянии эти пластмассы можно заливать или закладывать в формы и в итоге получить изделие нужной формы. В любом количестве, с достаточной точностью и минуя другие способы обработки материалов.
Термопластические пластмассы плавятся при довольно низких температурах, обычно не более 200 градусов по Цельсию. А термореактивные, в том числе резина и герметики или полимеризуются при комнатной температуре, или требуют нагрева для полимеризации (сшивки молекул) также не более тех же 200 градусов. Значит формы для изделий можно изготавливать из чего угодно: дерева, бумаги, гипса и даже из пластилина.
Из пластилина делают формы для холодноотверждающихся пластмасс и герметиков. И из этих же пластиков и герметиков можно также делать формы.
Пример. Вам надо изготовить рыболовный поплавок из эпоксидной смолы.
Как известно, любую техническую задачу можно решить разными способами. Одно дело если вам надо сделать копию уже имеющегося образца (поплавка), другое если вам просто нужен поплавок, примерно ,,вот такой вот формы и размера.'' Опять же в единственном экземпляре или целая серия. Сразу ставьте для себя конкретную задачу и выбирайте наилучший вариант изготовления.
Для единственной копии на форму обычно особо не тратятся. Берем кусок пластилина, делим его на две части. В каждой половинке (пластилина) делаем отпечатки половинок образца (поплавка) и сложив половинки получаем форму для литья поплавка из эпоксидки.
Но надо рассказать еще о небольших хитростях. Половинки лучше всего складывать через тонкую, разделительную, полиэтиленовую пленку с вырезанным отверстием для образца (поплавка). Тогда эти половинку будет проще разнять для вытаскивания образца из формы. Пластилиновую форму кладем на холод для того чтоб пластилин застыл и стал более прочным. Потом половинки разнимают и осторожно вытаскивают образец (поплавок). Разделительную пленку тоже можно осторожно снять, если она мешает или оказывает влияние на размеры.
А в поплавке-то есть пустотелость, иначе поплавок плавать не будет и как эту пустотелость сделать?
А мы можем вместо пустотелости вставить внутри формы кусочек пенопласта, нужного размера и на тонкой проволочке или нитке. Работа по установке в форму кусочка пенопласта ювелирная, но если разобраться, не очень-то сложная.
Ну, вроде все готово. Форма с кусочком пенопласта опять сложена. Но перед заливкой в форму эпоксидки надо продумать, куда будет выходить воздух из формы. У эпоксидки неплохая текучесть, она может затечь в любую щель, однако через эту щель сначала должен выйти воздух. Можно сделать так, во время заливки дождаться когда начнет через щели выделяться эпоксидка и зажать (заткнуть) эти щели. Щелки крохотные и прекратить течь будет нетрудно.
Пример второй. Вам надо изготовить несколько шутливых и одинаковых медалей для корпоративной вечеринки.
До отливки изделий из металла расскажу попозже, но та же эпоксидка с бронзовой или алюминиевой пудрой будет выглядеть как ,,самое настоящее'' золото или серебро и для шутливых наград очень даже подойдет.
Берем кусок стекла и прямо на стекле из пластилина лепим медаль в натуральную величину и с нужным изображением (барельефом). Далее вокруг медали и на некотором удалении делаем из пластилина же, герметичную стенку по окружности медали. На стенке не должно быть никаких, даже самых мельчайших щелей. Высота стенок, естественно, должна быть выше барельефа медали. Получили форму для формы. Если залить в эту форму герметик и дождаться конца полимеризации, то получим из этого герметика гибкую и многоразовую форму для отливки медалей.
Можно пластилиновую форму залить и гипсом. В гипсовой форме тоже можно отлить несколько медалей. Но гипсовая форма должна хорошо просохнуть и гипсовую форму, во время отливок, придется каждый раз смазывать разделительным слоем мастики, иначе эпоксидная медаль пристанет к гипсовой форме намертво. Разделительную мастику делают из растворенного парафина на скипидаре при температуре около 50 градусов. Разделительная мастика хоть и незначительно, но все же будет искажать форму и готовое изделие.
В гипсовой же форме можно отлить и металлическую копию пластилинового образца (медали). Например, из свинца, олова и прочих металлов. Или с помощью изменения материала то на образце, то на форме, сделать уже форму из металла для отливки изделий из термопластичных и термореактивных пластмасс. Или изготовить формы с пуансоном и матрицей.
В простейшем виде такая отливка будет выглядеть так. Нагреваете саму металлическую форму, например на электроплитке или на газовой плите (с соблюдением техники безопасности) с пластмассовой крошкой. Когда пластмасса расплавится и растечется по всей форме, форму снимают, остужают и вынимают готовое пластмассовое изделие.
Примерно также, с нагревом на электроплитке (или на утюге), можно изготавливать пластмассовые изделия (под давлением) в формах с пуансоном и матрицей. Только не забывайте про воздух в форме.
Все вышеописанные способы литья пригодны только для мелкосерийного производства. Для крупносерийного литья пластмассовых изделий под давлением, нужны литьевые машинки.
Простейшая литьевая машинка выглядит как труба с поршнем. Снаружи трубка обогревается электроспиралью, а внутри трубки плавится термопластическая, пластмассовая крошка (полиэтилен, полипропилен и т.д.). Расплавленная пластмасса поршнем продавливается через литниковый переход в формы. Естественно, каждая форма должна остыть для извлечения готового изделия и чем больше форм, тем быстрее пойдет работа.
Для литья под давлением формы делаются как минимум из двух половинок. Если изделие сложное, то форма может быть и из большего числа деталей. Простейшие формы из гипса делают так. Разводят гипс в какой-то посуде. Образец изделия покрывают разделительной мастикой и наполовину топят в жидком гипсе, дождавшись когда гипс затвердеет и не вынимая образца, в поверхности гипса делают несколько углублений. Углубления произвольной формы и нужны только для правильной фиксации второй половинки будущей формы. Поверхность формы, и углубления покрывают разделительой мастикой и снова заливают разведенным гипсом. Когда вторая половина застынет, форму обрабатывают, если надо, снаружи до необходимых размеров. Перед каждой отливкой форму смазывают разделительным слоем.
В таких формах можно отливать изделия из пенопласта. Пенопласт в крошке (разломанные пенопластовые изделия со свалки) набивают в форму. После нагрева формы выше плавления пенопласта, обычно это видно по выдавливанию пенопласта из щелей формы, получают готовое, гладкое и цельное пенопластовое изделие.
Точно также и в таких же формах можно нагревая (вулканизируя) сырую резину, получить резиновые изделия. Или (не нагревая) получать изделия методом отливки из двухкомпонентных герметиков.

Литье металлов.
В таких же формах можно отливать изделия из свинца и олова. Для других металлов (медь, бронза, серебро, золото, мельхиор...) уже требуется литье под давлением. Схематично это выглядит так. Представьте себе форму для отливки круглого шарика. Над формой расположена большая литниковая воронка, соединенная литниковым отверстием с полостью под будущее изделие. Если залить расплавленный метал в воронку, то он может и не потечь в отверстие, либо заполнит полость (изделия) не полностью. Чтобы этого не случилось необходимо металл залить с избыточным давлением. А как это сделать? Да очень просто.
Вы когда ни-буть видели как раскручивают над головой ведро с водой. Почему вода из ведра не выливается? А потому, что ее удерживает центробежная сила. Точно также заливают металл в формы для получения небольших и высокоточных изделий из металла в кустарном производстве. Форма ставится в специальную емкость (пустая консервная банка) с ручкой (веревкой), около 60-70 сантиметров и после заливки формы металлом, раскручивают все сооружение над головой. Обычно достаточно даже двух оборотов, чтоб металл заполнил все мельчайшие щели в форме. Именно таким способом делали и делают ювелирные изделия похожие на скань. То есть не на отливки, но на спаянные изделия из тонкой и прихотливо изогнутой проволоки.
Кстати в древности подобные изделия делали в основном женщины. Лепили из воска и восковых нитей макет будущего изделия, дополняли изделие литниковым конусом и волосинками для выхода воздуха. Затем макали восковые изделия (на нитке) в очень жидкую глину, давали высохнуть слою и опять макали. До тех пор пока не образовывался довольно толстый и прочный слой глины. Глина формы окончательно просыхала и ее обжигали для удаления из формы воскового образца.
Перед заливкой металлов с температурой плавления свыше 600 градусов, форму необходимо нагреть как минимум до половины температуры плавления металла. Далее заливали металл, раскручивали с помощью крутильного приспособления форму над головой и получали форму с залитым внутрь изделием.
Пока сама форма была горячей, ее макали в воду и глиняный черепок рассыпался, освобождая изделие. От изделия отрезают лишние технические детали и получают готовое изделие. Правда, современные ювелиры для придания товарного вида, подобные поделки еще обтачивают, полируют, травят в кислотах. Но это уже на любителя.
Надо организовать сталелитейное производство на дому? Да нет проблем! Но об этом в следующем рассказе: ,,Термитное литье и сварка''.