Простой и недорогой способ изготовления ювелирных пресс-форм в домашних условиях

Простой и недорогой способ изготовления ювелирных пресс-форм в домашних условиях

 

До сих по мы описывали и демонстрировали простые и недорогие методы отливки из воска для небольшого количества восковых моделей, поэтому неизбежно, что мы занимаемся коммерческим изготовлением резиновых пресс-форм для больших объемов продукции. Поскольку некоторые из наших читателей попросили описать процесс, сделаем это применительно к домашней мастерской и изготовим пресс-форму без слишком сложного оборудования.

1.Мастер-модель
Прежде всего, давайте поговорим о металлических мастер-моделях, используемых для изготовления пресс-формы. Процесс вулканизации, в процессе которого происходит отвердение резины, происходит приблизительно при 300 градусах Фаренгейта, поэтому самый легкоплавкий металл, который Вы можете использовать ― это пьютер, с температурой плавления 500 градусах Фаренгейта. Другие металлы, которые могут быть использованы ― это серебро, золото, алюминий, латунь, никель и практически все высокотемпературные материалы. Это означает, что монеты, раковины, кости и т.п. могут использоваться для изготовления резиновой пресс-формы, если они не плавятся при 300 градусах. 
Разница между материалами заключается в полировке поверхности мастер-модели (модели для получения пресс-форм). Резина сохранит каждую деталь оригинала и воспроизведет ее на восковой модели, поэтому Вы должны решить заранее, какую полировку Вы хотите иметь. Например, серебряная модель может быть хорошо отполирована без сложного оборудования дома, в вашей мастерской, что позволит получить достаточно хорошую отделку пресс-формы. Имеется небольшая потеря блеска из-за реакции серы в резине. 
Идеальной металлической мастер-моделью была бы хромированная полированная латунь, но к сожалению в домашних условиях такого оборудования нет, поэтому удовлетворимся отполированным вручную серебром. Алюминий нельзя отполировать достаточно хорошо, но из него получаются хорошие мастер-модели, которые не взаимодействуют с резиной и отлично отстают. Если Вы его еще не пробовали, при небольшой практике и обычных мерах предосторожности Вы можете производить паровую отливку алюминия. Хорошо работать с пьютером, но чтобы его отполировать, необходимо приложить небольшие усилия и Вы должны следить, чтобы не была превышена точка плавления. Металлическая мастер-модель может также формоваться или обрабатываться щеткой. Вам надо будет экспериментировать и выбрать Ваш собственный метод отделки моделей, точно также как Вы делаете с восковыми моделями, потому что это то, что отличает Ваши изделия от других. 
На первом этапе при изготовлении мастер-модели необходимо определить размер. Выбор металла, который используется для отливки восковых моделей, определяет размер мастер-модели. Это не значит, что Вы не можете иметь любой размер; это просто означает, что Вы не захотите изготавливать отливки из золота такого же размера, как и отливки из пьютера. Золотые изделия будут меньшего размера и тонкими, чтобы вес был небольшим, конечно, если Вы не совладелец золотого рудника. Естественно, что когда изготовляется пресс-форма, должен быть какой-либо способ для инжектирования воска в полость, для чего к металлическим мастер-моделям подсоединяются стержни. Они представляют собой литники, которые позволяют закачивать расплавленный воск в полость. Если форма сложная, может потребоваться более одного литника. Литники ― это короткие отрезки из латунного стержня 3/32», припаянные серебром к отливке. 
Эти литники подсоединяются к точкам на модели, где будет наименьшее нарушение формы при удалении литника. При использовании низкотемпературного пьютера, литники крепятся при помощи припоя из олова и свинца.

2.Рамки для пресс-форм
Рамки пресс-форм вытачиваются из толстого алюминия, чтобы выдерживать прилагаемые к резине давления вулканизирующего пресса. Покупные рамки пресс-форм бывают различной толщины с вырезом стандартного размера. Имеются также вырезы специального размера. Однако, в большинстве случаев вырез стандартного размера достаточен. Самое большее, что вы можете сделать ― это изменять толщину в зависимости от того, делаете ли Вы пресс-форму для небольшой серьги или большого кольца. Использование нужной толщины для пресс-формы имеет два преимущества. Если Вы не делаете пресс-форму толще, чем необходимо, Вы экономите на резине и получаете большую гибкость. Корпуса выполнены из алюминия, поэтому резина не будет приставать в процессе и после вулканизации. 
Как правило, резина продается в виде полосок, ширина которых соответствует вырезу рамки пресс-формы с полиэтиленовой пленкой с обеих сторон. Резина должна быть чистой и свободной от прилипших посторонних веществ, в противном случае эти дефекты окажутся в резиновой пресс-форме и не дадут слоям резины слипаться. Для этого полиэтиленовые пленки закрывают обе стороны и должны оставаться до момента использования резины в рамках.

3.Вулканизация
Коммерческий вулканизатор действительно лучший вариант, и с ним легко работать. Однако, если у Вас производство не налажено, Вам возможно будет трудно оправдать покупку такого вулканизатора. Рассмотрим наиболее простые средства вулканизации, которые могут быть использованы в течение некоторого времени. 
Все работы по вулканизации проводятся в небольшом электрическом настольном жарочном шкафу. Центр шкафа необходимо немного выгнуть, чтобы создать больше пространства для пресс-форм, а нагревательный элемент ― это один виток стержня накала, а не жарочный шкаф с нихромовой спиралью, где спирали под напряжением. Каждый раз, когда рамки устанавливаются в шкаф или удаляются из него, жарочный шкаф отключается от розетки, чтобы устранить любую возможность удара током. Термостат жарочного шкафа установлен на самое высокое значение, поэтому жарочный шкаф всегда включен и мощность жарочного шкафа регулируется при помощи регулятора скорости, как например в дрели. В жарочный шкаф устанавливается печной термометр, а металлическая пластина устанавливается над передней частью жарочного шкафа. Регулятор напряжения на регуляторе скорости регулируется медленно, начиная с нуля, причем каждый раз необходимо ждать возрастания температуры пока не будет найдена правильная установка, при которой постоянно поддерживается температура вулканизации 300 градусов по Фаренгейту. Затем эта установка будет постоянно использоваться. 
Обычно печка этого типа, когда она используется для приготовления пищи при полной мощности с наполовину открытой передней дверкой при температуре 500 градусов F, имеет величину тока 6.6А при мощности 800 Вт. Поскольку передняя часть закрывается металлической пластиной, тепло сохраняется, и жарочный шкаф может работать с меньшей мощностью при 300 градусах и можно использовать не перегорающий пятиамперный регулятор скорости при условии, что процесс начинается с нуля и никогда не превышаются установки напряжения для достижения температуры 300 градусов. Произведение тока на напряжение в линии дает мощность жарочного шкафа в ваттах. Регулятор скорости также имеет встроенный предохранитель. Если выразить это более просто, жарочный шкаф работает в половину мощности 400 Вт. Устройство работает так в течение многих лет и ни регулятор скорости, ни спираль никогда не перегорают и срок службы спирали возрастает, поскольку внутренний термостат никогда не используется и нагревательный элемент никогда не нагревается до максимальной точки нагрева. Можно также использовать стандартную печь, при условии, что не будет превышена температура 300 градусов. Под рамку пресс-формы может подкладываться алюминиевая фольга, чтобы резина не касалась печи. При вулканизации резина имеет очень слабый запах, не слишком неприятный, но рекомендуется хорошо проветривать место, где происходит вулканизация. Можно использовать вентилятор и открыть окна. Резина не горит и не издает неприятных запахов, если она не касается металлических поверхностей горячее 300 градусов. В печке ими могут быть нагревательный элемент и боковые стенки печки. Обычно вулканизирующая резина не капает, она только просачивается из пресс-формы при температуре 300 градусов и остается приставшей. 
Необходимо оценить, сколько слоев резины (толщиной приблизительно 3,2 мм) требуется, чтобы сформировать пресс-форму. Разделите это число наполовину, и это количество листов положите в нижнюю половину рамки пресс-формы. Все защитные пленки с резины должны быть удалены и полоски размещаются одна поверх другой на половину глубины пресс-формы. Каждая полоска резины будет приклеиваться. Затем конический формирователь литника насаживается на стержень литника и металлическая мастер-модель устанавливается в рамку пресс-формы на резину так, чтобы формовочный элемент был доступен с одного конца пресс-формы. Очень осторожно предварительно нарезанные резиновые полоски в количестве достаточном для образования второй половины помещаются на верх мастер-модели, пока резина не будет заподлицо с верхней поверхностью рамки пресс-формы. Теперь надо убедиться, что резина будет вдавлена во все мельчайшие трещины рамки и в мелкие элементы модели пресс-формы. 
Затем обычно отрезается один лишний кусок с размерами выреза и помещается наверх. Теперь чтобы сжать пресс-форму требуется две большие струбцины. Алюминиевые пластины размещаются с каждой стороны рамки пресс-формы, а струбцины устанавливаются с каждой стороны и хорошо затягиваются. Благодаря добавлению избыточной резины, пластины не будут касаться рамки пресс-формы. Вместо этого пластины будут открыты с одной стороны, и резина будет выдавливаться из пространства между рамкой и пластиной. Эта открытая сторона будет позиционироваться в жарочном шкафу в верхнем направлении, так что резина не будет касаться нагревательного элемента, когда выдавливается из пресс-формы. 
После того, как пресс-форма будет собрана и струбцины хорошо затянуты, вся сборка помещается в отключенный жарочный шкаф (или тостер), включается питание и регулятор устанавливается на предварительно выбранные 300 градусов. Пресс-форма удерживается при этой температуре приблизительно 10 минут. Через это время резина начнет размягчаться и течь внутри рамки. Теперь жарочный шкаф выключается и пресс-форма удаляется при помощи щипцов, струбцины затягиваются еще один последний раз, чтобы хорошо сжать резину. В процессе сжатия можно слышать выходящий воздух, когда резина вдавливается во все щели. После этого пресс-форма возвращается в печь, перед передним краем помещается пластина, подается питание и температура устанавливается на 300 градусов Фаренгейта. 
При этой температуре процесс вулканизации для типовой пресс-формы толщиной от 5/8 дюйма до 3/4 дюйма займет время от 45 минут до одного часа. В течение процесса избыточная резина будет выдавливаться из зазора между боковой пластиной и рамкой. 
Когда процесс вулканизации будет окончен, пресс-форма удаляется из печи при помощи щипцов, и ей дают остынуть при комнатной температуре. Рамки достаточно массивные, поэтому сохраняют тепло в течение некоторого времени. Кроме того, поскольку резина ― это плохой проводник тепла, находящаяся внутри резиновая пресс-форма будет горячей, когда рамки еще теплые.

4.Разрезание резиновой модели
Пресс-форма должна быть разрезана на две части, чтобы удалить модель и сделать полость доступной. Чтобы разрезать пресс-формы имеется много способов. Можно порекомендовать самый распространенный метод. Необходимо запомнить три вещи: каждая пресс-форма должна иметь специальный разрез по углам или сторонам, чтобы две половину были правильно совмещены перед инжектированием воска. Во вторых, резина должна резаться очень острым ножом, обычно это делается скальпелем со сменными лезвиями и при разрезании резина растягивается. И третье, разрез (или «линия разделения») между двумя половинами должна быть в центре модели, так чтобы восковый дубликат мог оставаться в любой половине пресс-формы, когда другая половина отгибается при удалении пресс-формы. Лучше всего разрезать пресс-форму пока резина еще теплая- в этом состоянии она более гибкая. Поэтому пресс-форма выдавливается из рамок и избыточная резина отрезается ножницами. 
Затем делается первоначальный разрез разделительной линии на глубину 1/8 дюйма вокруг всей резиновой пресс-формы и по средней точке между краями. После выполнения этого разреза, пресс-форма надежно зажимается в небольших тисках для разрезания. Используя разделительную линию в качестве направляющей, в каждом из 4 углов пресс-формы делаются куполообразные вырезы для выравнивания. Эти куполообразные вырезы делаются по краям, так чтобы не нарушать полость. Чтобы вырезать эти юстировочные купола, резина растягивается в стороны при разрезании противоположной половины пресс-формы. Еще одной возможностью для выравнивания могут быть диагональные разрезы по углам пресс-формы. Выбор системы выравнивания определяется предпочтениями изготовителя пресс-формы. После того как куполообразные юстировочные элементы были вырезаны в каждом углу, пресс-форма позиционируется коническим литником вверх и разрезание продолжается поперек литника. Разрез делается все глубже и глубже пока не будет достигнута модель. Процесс заключается в растягивании резины пальцами и в выполнении длинных разрезов кончиком лезвия от литника до края пресс-формы, где был выполнен 1/8 дюймовый разрез. В результате будут получены параллельные разрезы. По мере того как производится разрезание, достигаются края модели и разрезание должно делаться тщательно, чтобы исключить резание мастер модели и затупление ножа. Цель заключается в том, что сделать разрез в средней точке толщины модели. 
Форма изделия отслеживается вокруг пресс-формы при повороте пресс-формы на 180 градусов в тисках. Каждый разрез продолжается до края пресс-формы, за исключением тех концов, где возникают куполообразные вырезы для выравнивания. Пресс-форма переворачивается на другую сторону и, начиная с противоположной стороны литника, пресс-форма режется с отслеживанием формы модели, пока не будет достигнут предшествующий нижний разрез и пресс-форма не будет разделена на две части. После того как пресс-форма была разделена, на две половинки посыпается обыкновенная пудра, чтобы предотвратить слипание разрезанных поверхностей. Итак, мы имеем две готовые части пресс-формы. Две половины пресс-формы отлично совмещаются и подготовлены к инжектированию воска. Важность выравнивания невозможно переоценить, потому что без него модель будет деформирована, и воск будет течь между двумя секциями в ходе процесса инжектирования, что приведет к ухудшению качества. Давайте поговорим о разрезе пресс-формы. По описанию ― это очень простой процесс и на самом деле, пресс-форма этого типа очень легко режется, но это требует практики, и прежде чем Вы приобретете навыки, будут сделаны некоторые ошибки. Например, в начале первая дюжина пресс-форм разрезается приблизительно за 30 -45 минут, если Вы учитесь сами, и в пределах этого количества чем больше ошибок Вы сделаете, тем быстрее Вы усвоите технику. После первой дюжины, или даже быстрее, для разрезания одной пресс-формы потребуется пять минут. Затем, по мере того как Вы будете переходить к более сложным моделям, времени будет тратиться больше, причем больше времени будет занимать планирование и рисование проводимых разрезов, чем собственно разрезание. Для сложной модели может потребоваться две или три модели для получения хорошего разреза, которые позволят Вам изготовлять восковую модель без повреждений или даже модель состоящую из трех или четырех частей. Помните, что вулканизированные пресс-формы служат годами и предназначены для получения многих моделей, что является некоторым утешением за работу и затраты.

5.Изготовление восковой модели
Самый простой метод инжектирования воска в пресс-форму ― это инжектирование при помощи небольшого инжектора воска поршневого типа. Бак состоит из электрического нагревателя со встроенным термостатом, чтобы регулировать температуру воска. В центре бака имеется сопло инжектора воска, из которого воск выходит под давлением, когда шток на поршне толкают вниз. Рассматривая работу ручного инжектора, Вы можете видеть, что если к поршню прикладываются экстремальное давление, воск может удариться о потолок и, если воск слишком разогретый, оператор может быть обрызган воском при нажатии на поршень. Следовательно, если для инжектирования воска используется бак, то:

1. Воск должен быть густой и разогрет только до такой температуры, которая необходима для инжектирования, приблизительно 150 градусов F, не выше.

2. На вертикальное сопло должна устанавливаться металлическая банка при испытании и очистке инжектора.

3. Должно прикладываться только очень слабое давление, а не избыточное давление, которое приводит к тому, что воск вытекает на поверхность пресс-формы.

4. Необходимо работать в перчатках и резиновая пресс-форма должна размещаться между двумя пластинами и сжиматься. Некоторые операторы инжектора обматывают пресс-форму с пластинами в тряпку, чтобы воск не попадал на них и/или располагают разрезы в стороны, чтобы при высоком давлении воска, струя воска по ним не била. Наилучшее альтернативное средство- это очки, или работа за плексигласовым листом, пока технология не будет освоена и воск не будет под контролем.

Если воск имеет нужную температуру при инжекции в полость пресс-формы, он не будет приставать к резине и единственным простым средством извлечения модели будет посыпаемый время от времени тальковый порошок или обрызгивание силиконовым средством для простоты отделения. Однократное применение должно быть достаточным для нескольких моделей. Если пресс-форма открывается слишком часто, а воск по-прежнему в расплавленном состоянии, или если воск слишком горячий, модель будет приставать к пресс-форме. Обычно пузырьки в восковой отливке указывают на слишком высокую температуру воска. Если используется инжектор поршневого типа и температура воска ниже 150 градусов, воск будет густым и для заполнения небольшой полости потребуется приложить небольшое давление. Избыточное давление приведет к тому, что воск будет проходить между двумя половинами пресс-формы и испортит отливку. Чтобы оценить требуемую величину перемещения поршня, можно медленно перемещать поршень и наблюдать количество инжектируемого воска и сравнить его с массой восковой модели.

6.Воск
Описание процессов изготовления пресс-формы и инжектирования было длинным, но есть еще один элемент: воск. Большинство фирм, поставляющих оборудование для литья рекламируют множество инжекционных типов воска, продаваемого фунтами от весьма дорогих сортов, до дешевых. Сорта воска между двумя крайностями хорошо пригодны для отливок и различаются по жесткости, гибкости и воспроизводством деталей. Выбор определяется предпочтениями оператора, рабочими температурами, деталями пресс-формы и мастерством оператора. Самым важным обстоятельством, по-видимому, является гибкость, поскольку желательно, чтобы восковая модель гнулась, по крайней мере, в некоторой степени при холодной обработке. 
Другим вопросом является удаление восковой модели из пресс-формы. Модель должна удаляться, когда ее температура еще достаточно высокая, чтобы она могла гнуться не ломаясь. Одна половина пресс-формы должна закручиваться пальцами, что позволит освободить восковую модель и оставить ее на второй половине. Затем может изгибаться вторая половина, чтобы освободить восковую модель. Дефектные отливки, если они чистые, могут возвращаться в бак для повторного отливания