neděle 10. dubna 2011

DOMÁCÍ ODLÉVÁNÍ


 ODKAZ NA VIDEO O ODLÉVÁNÍ ZDE


Většina modelářů během svého koníčku prochází určitým vývojem. Osvojují si stále nové techniky metodami, které jim nejlépe vyhovují. Potřeba si věci odlévat přichází ve fázi modelářovi lenosti. Je to metoda ulehčující práci a čas. Z jednoho originálního dílu-mástru si vytvoříme libovolné množství odlitků, v čase kratším, než by zabralo vytváření všech stejných dílů od nuly. V tomto článku popíši metody odlévání pro vlastní potřebu ověřené praxí. K postupům jsem dospěl po mnoha neúspěšných pokusech. Tyto metody se zajisté liší od postupů jiných modelářů a od postupů pro profesionální odlévání.

DRUHY FOREM: 
Postřebné nástroje
Existují dva druhy forem: pevné a elastické.
Pevné formy se skládají většinou ze dvou polovin, vyrábím je z polyuretanu, pro odlévání dílů je třeba použít separátor. Bez použití separátoru od sebe formu a odlitek již nedostaneme.
Elastické formy vyrábím ze silikonu. Mohou být téže dvoudílné, ale já raději používám jednolité. Formy ze silikonu jsou měkké, pružné a samoseparující se od odlitku.
Oba druhy forem se hodí na různé typy odlévání. Já však preferuji formy silikonové, a proto se budu dále věnovat jejich popisu.
Než začneme s vlastním odléváním, je dobré si rozmyslet, zda odlití dílu má vůbec cenu. Pokud potřebujeme pár dílů jednoduchých tvarů, je odlévání zbytečné.

ODLÉVACÍ MATERIÁL:
SILIKON:
Silikon je polymerní hmota, používaná k výrobě forem. Její kostra je tvořená atomy křemíku a kyslíku, mezi kterými dochází ke vzniku „sítě“ při polymeraci. Podle způsobu vytvrzení (vulkanizace, zesíťování)- existují dva druhy silikonů- polykondenzační a adiční. Během vulkanizace dochází k reakci silikonového monomeru s katalyzátorem a vzniká tak polymerní pryž.
Nádoba se silikonem
 a katalyzátorem
Při vytvrzení polykondenzačních silikonů vzniká vedlejší produkt- alkohol nebo vodík, v závislosti na druhu silikonového monomeru. Vedlejší produkt se během vulkanizace odpařuje a je v místnosti cítit. Při adičním vytvrzování se užívá druh monomeru, u kterého nevzniká vedlejší produkt. Monomer reaguje s katalyzátorem (sloučeniny platiny nebo rhodia) a při zesíťování tak nevznikají žádné těkavé látky.
Pro vznik zesíťování je nutno dodat katalyzátor. Množství katalyzátoru ovlivňuje výsledné mechanické vlastnosti pryže, větší množství vytváří větší smrštění hmoty a snižuje tak odolnost pryže v tahu, při menším množství je pryž více elastická.

Pro tvorbu elastických forem používám adiční dvousložkové samoseparovací silikony ACC.  
Silikon se dodává ve dvou plastových nádobách. Ve větší je bílá, hustá pryskyřice- silikonový monomer. V menší je řídký katalyzátor, který udává rychlost tuhnutí a podmiňuje barvu silikonu. Doba vulkanizace-doba zpracovatelnosti, závisí na použitém typu a dávkování katalyzátoru a na teplotě. Zvýšená teplota a množství katalyzátoru zrychluje vulkanizaci. Výsledná elastická pryž je zdravotně nezávadná, což dokazuje i použití v medicíně nebo cukrářství.

POLYURETAN (REZIN):
Je též dvousložková pryskyřice, kterou používám k výrobě vlastních odlitků. Složka A-polyol se složkou-B isocyanátem spolu exotermicky reagují za vzniku tvrdé, dobře opracovatelné hmoty. Rychlost reakce závisí na směšovacím poměru a teplotě. Pokud potřebuji, aby polyuretan tvrdl pomaleji, přidávám méně tvrdidla, rezin je pak dlouho měkký a pružný. Dám-li tvrdidla opravdu málo, rezin je měkký, třeba i několik dní. Přidám-li tvrdidla více, reakce běží rychleji, je více exotermická a bublinky, které při reakci vznikají, nestihnou vystoupit z rezinu ven. Polyuretan je náchylný na vlhkost, po zvlhnutí silně pění. Pro odlévání používám dvousložkové polyuretanové pryskyřice RenaCast.
Silikonů i pryskyřic je velké množství, liší se hlavě mísícím poměrem, hustotou, viskozitou, dobou zpracovatelnosti, barvou atd. Veškeré chemikálie doporučuji skladovat v suchu a mimo obytné místnosti (některé složky jsou dráždivé při vdechování). Při mísení složek je lepší používat ochranné rukavice. Navlhnutí složek výrazně mění výsledné vlastnosti k horšímu.

DÁVKOVÁNÍ:
Dávkování pomocí injekčních stříkaček
Pro velmi přesné dávkování používám digitální váhu. Pro přibližné dávkování používám nejraději injekční stříkačky. Toto dávkování je však nepřesné, jelikož každá složka má odlišnou hustotu. Pro dosažení přesnosti jako na váze, bychom vše museli přepočítávat dle vztahu m=ϱ.V, kde m je hmotnost látky, ϱ je hustota a V je její objem. V praxi se mi však osvědčilo, že pro domácí odlévání mi stačí mísit obě komponenty přibližně (bez přepočítávání), což samozřejmě mění vlastnosti výsledného rezinu, ale ne nijak fatálně.
Na každé nádobě je napsán směšovací poměr obou látek v dílech. Za jeden díl si můžeme dosadit libovolnou jednotku, podle způsobu dávkování (injekční stříkačka= ml, odměrná váha=g). Poměr lze libovolně krátit, podle toho, jaký objem potřebujeme. Jelikož nejsem žádný matematický expert, dlouho mi trvalo pochopit, jak vše správně namíchat.

Důkladné rozmíchání obou složek
Snad se Vás nedotkne můj výklad na příkladu:
Budu odměřovat stříkačkou (v ml), forma má objem 20ml.
Na balení je uveden poměr 70:30 - to znamená, že smícháním 70 ml pryskyřice + 30 ml katalyzátoru bych dostal celkový objem 100 ml. Já však potřebuji objem 20ml, objemový poměr tedy je 100/20=5. Každou složku tedy vydělím objemovým poměrem a dostanu výsledná množství obou látek.

Potřebuji objem:  20ml...... 100/20= 5
poměr  je: 70:30......................70:5= 14 
                                                             30:5= 6

Požadovaný objem 20ml tedy namíchám ze 14 ml pryskyřice a 6 ml katalyzátoru. Malá odchylka při míchání nevadí. Při větší odchylce však zrychlíme, zpomalíme nebo znemožníme tuhnutí, jak bylo popsáno výše.

VÝROBA SILIKONOVÉ FORMY:
Volba pozice vtokového otvoru-
místo budoucího nálitku
Důležité je rozplánování polohy mástru v budoucím silikonovém špalíčku. Polohu volíme takovou, aby šel mástr i odlitek snadno vyjmout z formy a zároveň, aby rezin zatekl tam kam má. Dále na mástru zvolíme pozici budoucího otvoru, pro vlévání rezinu do formy a nalepíme sem balzový hranolek. Je nutné myslet na to, že hranolek bude místem nálitku na hotovém duplikátu. Pozici proto volíme v místech, kde bude nálitek nejsnáze odstranitelný. Pokud se chceme vyhnout odstraňování nálitků, přilepíme mástr na tenký drátek, pak ale budeme muset formu rozřezat. Aby se silikon dostal i pod mástr, měla by být délka drátku, nebo výška hranolku nejméně 0,5 cm.
 
ZALÉVACÍ OHRÁDKA:
K výrobě používám buď lego, nebo tvrdší papír. Rozměry volím tak, aby byl všude okolo mástru prostor nejméně 1cm. To nám zajistí snazší uchopení okrajů formy během odformování. Nakonec doprostřed dna ohrádky přilepím mástr nalepený na špalíčku či drátu.
Předloha přilepená na dno formy
NAMÍCHÁNÍ:
Podle velikosti ohrádky a vloženého mástru si vypočítám objem potřebného silikonu.
První nejdůležitější fází je obě složky nadávkovat do kelímku, přesně dle směšovacího poměru na obalu. Silikon, který neutuhne, nám zaneřádí mástr a znepříjemní práci při čištění.
Druhou nejdůležitější fází je pečlivé zamíchání pasty, tak aby se obě složky dobře spojily a abychom do pasty zamíchali co nejméně vzduchových bublin. Ty se tam však, přes veškeré snažení, vždy dostanou.

ZALITÍ:
I přes to, že je vzniklá pasta opravdu hodně hustá, vždy zateče i do těch nejmenších spár našeho mástru (tato věc mě vždy udivuje). Lití musí probíhat z velké výšky opravdu tenkým proudem, aby vzduch ze zamíchaných bublin v pastě mohl uniknout. Silikon lijeme do rohu formy, ne na mástr! Necháme ho, aby se v rohu hromadil a líně se rozléval pod mástr a do okolí. Tuto fázi nesmíme uspěchat- hustý silikon se pomalu dostává do spár a vytlačuje před sebou vzduch z mezer. Nic méně určité množství bublin ve formě vždy zůstane. Pokud budeme silikon vakuovat, neplníme jej až po okraj formy- vzduchové bubliny se při podtlaku rozpínají, pasta tak zvětšuje svůj objem a silikon by přetekl (totéž platí u polyuretanů).

VAKUOVÁNÍ:
Pro dosažení minima bublin v rezinu i silikonové formě používám vakuování ledničkovým kompresorem. Jako vakuovací nádoby dobře poslouží plastové dózy na potraviny s utěsněným uzávěrem. Díru pro odvod vzduchu jsem odvrtal frézou a utěsnil do ní sání kompresoru. Je lepší používat menší dózy válcovitého tvaru, obdélníkové se při podtlaku deformují. Čím menší dóza, tím větší podtlak vydrží.

Kompresor ze staré lednice.Nádoby pro vakuování.Rezin při dosažení maximálního podtlaku kompresoru
Po zapnutí kompresoru je vidět, jak tekutina pění a nabývá na objemu. Kompresor vypnu po dosažení maximálního podtlaku, který je schopen vytvořit a nechám hmotu ještě nějakou dobu odplynovat.
Ledničkový kompresor vytváří poměrně solidní podtlak, což mě velice překvapilo jednoho večera. Všichni již spali, a já se rozhodl pro poslední zaformování. Stál jsem nad dózou, jaksi zamyšlen a nevnímal kompresor, běžící již delší dobu naprázdno. Najednou se ozvala řízná rána. Dóza mi zmizela pod rukama a v témže okamžiku se rozletěla po celém pokoji. Netušil jsem, že imploze je následně doprovázena explozí. Plastové střepy zdeformovaly mástr i model na protějším stole a silikon se rozstříkl do blízkého okolí. K vakuování proto nedoporučuji používat skleněné nádoby! 

Vakuovací nádoba po imlozi
ODFORMOVÁNÍ:
Rozříznutí formy.Přiklopení obou půlek formy
po vyjmutí odlitku
Po vytvrzení silikonu ze vzniklého špalíčku opatrně sloupneme papírovou formu, nebo odstraníme kostičky z lega. Mástr kývavými pohyby vyjmeme vtokovým otvorem ven. Je nutno postupovat s citem abychom formu neroztrhali. Pokud je mástr složitých tvarů, vtokový otvor je malý, nebo úplně chybí, je třeba formu rozříznout ostrým skalpelem. Napomůže nám k tomu, když si před zalitím poznamenáme polohu všech částí mástru. Při rozřezávání formy musíme však vždy alespoň jednu stranu formy nechat nedoříznutou, tak aby se později dala odklápět.
 
ODLÉVÁNÍ POLYURETANEM (VÝROBA VLASTNÍCH ODLITKŮ):
Vyjmutí odlitku
Správné lití do formy
tenkým proudem
Při zpracování postupuji stejně jako se silikonem. Nejprve odhadnu objem dutiny mástru. Podle směšovacího poměru nadávkuji rezin, řádně jej promíchám a naliji tenkým proudem do formy. Pokud mám formu rozřezanou, odklopím jí a pomocí míchátka odtahuji všechny záhyby, tak aby rezin všude zatekl. Pak formu přiklopím a lehce přimáčknu ve správné pozici. Většina pryskyřic je naopak od silikonu velice řídká, takže zatečou téměř všude. Vzduchové bublinky vzniklé při míchání odvakuuji a vyčkám do vytvrzení pryskyřice. Pokud nechceme dlouho čekat s odformováním, vyplatí se rezin s kratší dobou zpracovatelnosti cca 5 minut. Nevýhodou je, že musíme pracovat velmi rychle, abychom stihly pryskyřici odvakuovat.
Neočištěný odlite, předloha a forma.
Hotový mástr a odlitek
Po vytvrdnutí rezinu odlitek opatrně vyjmu a očistím od případných nálitků a drobných kuliček, což jsou bubliny, zamíchané do silikonu, odstranitelné bez větší námahy. Naopak propadliny v odlitku znamenají bubliny v rezinu a musí se tmelit. V závěru práce je nutné všechny díly odmastit.
 
ODLÉVÁNÍ ČIRÝCH DÍLŮ: 
Transparentní odlitek čočky pro model majáku
Pro odlévání čirých dílů používám dvousložkový transparentní epoxid Vantico-Araldit 2020, určený k lepení skla a keramiky. Je to čirá, tvrdá pryskyřice s dobou tuhnutí cca 12 hodin, pro rychlejší vytvrzení ji pokládám na topení v uzavřené nádobě, pro ochranu před prachem. Pokud chceme mít absolutně transparentní díly, je nutné mít hladký mástr, perfektně odvakuovanou formu a žádné bublinky během lití. Ty v průběhu třínásobného vakuování sbírám z povrchu kovovým míchátkem.

ZÁVĚR:  
I přes zdánlivou složitost není odlévání nic těžkého. Existuje jistě mnoho dalších postupů, jak se dobrat cíle. Odléváním si člověk ušetří mnoho času i práce.
Silikonová forma však nevydrží do nekonečna, po odlití asi 25 kusů se části formy začínají odtrhávat spolu s vyjímanými díly. Šetrná manipulace proto prodlouží její životnost. Výhodou samoseparovacích silikonů je snadné vyjímání odlitků z formy, bez nutnosti použití separátorů. Odvakuováním si ušetříme komponenty, které by přišly nazmar při vytvoření nekvalitní formy nebo odlitku. 
Jedinou nevýhodou je pro mě náročnost na čistotu práce. I když pracuji v rukavicích, jsou pak většinou všechny nástroje a okolí od rezinu, takže se snažím nejdřívě nahromadit dostatečný počet dílů, a ty pak  odlít všechny najednou, což zabere poměrně dost času.

ODKAZY:
odkaz pro nákup silikonu zde
odkaz pro nákup polyuretanu zde
 
lepidla, která používám zde
video- domácí odlévání zde
 
ODKAZY NA MODELY:
Odpoledne v parku- oblouček 1. díl zde
Odpoledne v parku- oblouček 2. díl zde
Opěrná zeď- odkaz zde 
Parkové šachy- odkaz zde 
Maják- odkaz zde 
Osobní vagon řady Be- odkaz zde