Что должно быть готово до формовки
Формовка начинается не с порошка и воды. К этому моменту модель должна быть полностью промыта, высушена и обработана по инструкции к конкретному фотополимеру, а литейная ёлка — собрана и надёжно закреплена. Для JEWELRY WAX перед формовкой выполняют УФ-дозасветку.
На поверхности моделей не должно оставаться жидкого фотополимера, растворителя, пыли и других загрязнений. Всё, что осталось на модели, окажется на границе между моделью и формомассой и может проявиться на поверхности будущей отливки.
Перед замешиванием формомассы нужно подготовить всё необходимое: опоку, основание, весы, воду, ёмкость для смешивания, смеситель, вакуумную установку и таймер. После контакта порошка с водой начинается отсчёт рабочего времени смеси, поэтому искать инструмент по ходу процесса уже поздно.
Формомасса для полимерных моделей
Для прямого литья по фотополимерным моделям выбирают формомассу, у которой производитель прямо указывает совместимость с напечатанными полимерными моделями. В описании могут встречаться английские обозначения resin, SLA/DLP, CAD/CAM, rapid prototype. Для пользователя здесь важен смысл этих слов: масса рассчитана не только на обычный воск, но и на модели, напечатанные из фотополимера.
Причина проста: фотополимерная модель при нагреве ведёт себя иначе, чем восковая. До разрушения полимерной сетки модель нагревается и увеличивается в размерах, затем начинается интенсивное разложение и газовыделение. Формомасса должна сохранить поверхность и геометрию формы на всех этих стадиях.
У специализированных формомасс производитель обычно указывает допустимую температуру прокалки, соотношение воды и порошка, время замешивания, вакуумирования и выдержки перед печью. Эти значения важнее любых общих советов.
Вода и порошок: только точное соотношение
Количество воды и порошка измеряют точно, а не «по консистенции». Соотношение задаёт производитель конкретной формомассы и его нельзя переносить с одного состава на другой.
Избыток воды делает форму слабее. Недостаток воды делает смесь слишком густой: она хуже затекает в мелкий рельеф, медленнее выпускает воздух и быстрее теряет подвижность.
Для повторяемого результата порошок взвешивают, а воду отмеряют или тоже взвешивают. Важно соблюдать и рекомендованную температуру воды: она влияет на рабочее время и скорость схватывания смеси.
Обычно порошок добавляют в воду, а не наоборот. Но окончательный порядок всегда сверяют с инструкцией к конкретной формомассе.
Замешивание формомассы
Смесь должна стать однородной, без сухих комков и непромешанных участков. При этом нельзя бесконтрольно увеличивать время замешивания: формомасса начинает схватываться сразу после контакта с водой, и весь процесс должен уложиться в рабочее время, указанное производителем.
Лучший вариант для стабильной работы — механическое смешивание с контролем времени. Вакуумный смеситель удобнее обычной ёмкости, потому что позволяет одновременно смешивать массу и удалять из неё воздух.
Если смесь готовят без вакуумного смесителя, после перемешивания её отдельно вакуумируют перед заливкой. Цель вакуума здесь одна — удалить вовлечённый при смешивании воздух.
Смачивание поверхности
Оставшийся на модели пузырёк воздуха создаёт лишнюю полость, которая может заполниться металлом и дать округлый выступ. Смачиватель снижает вероятность того, что воздух удержится на поверхности модели; особенно внимательно этот фактор проверяют на ажуре, в глубоких углах и мелком рельефе.
Смачиватель применяют только с учётом совместимости смолы и формомассы. Если он предусмотрен выбранной технологией, состав наносят до замеса формомассы, дают стечь излишкам и полностью высушивают модель перед формовкой — если инструкция конкретного состава не требует иного. Вакуум уменьшает количество пузырьков, но сам по себе не доказывает, что смачиватель вашей связке не нужен.
Зачем нужно вакуумирование
Воздух, оставшийся в формомассе или на поверхности модели, превращается в дефект формы. Пузырёк, прилипший к модели, после литья обычно проявляется как металлический нарост на поверхности изделия.
Поэтому воздух удаляют в два этапа: сначала из самой смеси, затем из уже заполненной опоки. Конкретная последовательность зависит от оборудования. Вакуумный смеситель объединяет часть операций; при обычном смесителе используют отдельную вакуумную камеру.
Вакуумная система должна иметь достаточную производительность и исправные уплотнения. Если масса долго не поднимается и не «кипит» под вакуумом, причина часто не в формомассе, а в слабом насосе, подсосе воздуха или загрязнённой вакуумной линии.
Держать опоку под вакуумом дольше, чем требует инструкция, не нужно. После начала схватывания любые дополнительные воздействия на форму уже вредны.
Полая модель и вакуумирование заполненной опоки
После закрытия дренажных отверстий внутри полой модели остаётся газовый объём. Когда заполненную опоку помещают под вакуум, давление вокруг модели снижается; если полость герметична, некоторое время давление внутри неё остаётся выше. Это создаёт нагрузку на оболочку изнутри наружу.
Сам перепад давления ещё не означает, что модель обязательно разорвёт. Риск зависит от размера и формы полости, толщины оболочки, наличия больших плоских участков, внутреннего усиления и прочности соединения с литником. Чем крупнее и податливее оболочка, тем важнее проверить её жёсткость до формовки.
- если модель легко прогибается при промывке или продувке, добавьте редкие рёбра/решётку либо увеличьте толщину оболочки в пределах рекомендаций материала;
- особенно внимательно проверяйте крупные плоские стенки и слабые восковые соединения;
- при переходе с цельных моделей на крупные полые оболочки проведите контрольную формовку и литьё, не меняя одновременно остальные параметры.
Как заполнять опоку
Формомассу заливают спокойно, тонкой струёй по стенке опоки. Не нужно лить её прямо на модели: смесь должна подниматься снизу и постепенно обтекать литейную ёлку.
Особое внимание нужно моделям с глубоким рельефом, поднутрениями, горизонтальными полостями и участками, где воздуху трудно выйти. Именно там чаще всего задерживаются пузырьки.
Над самой высокой моделью должен оставаться достаточный слой формомассы. Его минимальную толщину задаёт производитель формомассы и конструкция опоки.
После заполнения опоку вакуумируют столько, сколько предусмотрено технологией конкретного состава. Затем её сразу переносят на ровную неподвижную поверхность.
Нужен ли вибростол
Вибростол полезен, но не обязателен. Лёгкая вибрация во время вакуумирования заполненной опоки помогает пузырькам оторваться от поверхности модели и выйти из мелкого рельефа.
Особенно полезна вибрация для сложных ёлок с большим количеством мелких деталей. Если отдельного вибростола нет, в некоторых технологических инструкциях допускается лёгкое постукивание по опоке во время вакуумирования.
Но вибрация должна быть умеренной и применяться только пока формомасса остаётся текучей. Как только начинается схватывание, опоку больше не трогают. Сильная или поздняя вибрация нарушает формирующуюся структуру и повышает риск трещин и других дефектов.
Что делать сразу после заполнения
После вакуумирования опоку ставят на ровную поверхность и оставляют в покое. На стадии потери глянца и начального схватывания её не переносят, не встряхивают и не разбирают основание без необходимости.
С этого момента заканчивается формовка и начинается следующий этап — выдержка опоки. Формомасса продолжает схватываться и набирает прочность, необходимую перед нагревом.
Время выдержки до печи задаёт производитель формомассы. Для полимерных моделей этот этап особенно важен, потому что во время последующего нагрева форма должна выдержать расширение модели, давление газов и перепады температуры.
Типичные ошибки при формовке
- Формомасса только для воска. При прокалке полимерной модели форме может не хватить прочности.
- Соотношение воды и порошка «на глаз». Меняются прочность, текучесть, рабочее время и размеры формы.
- Слишком густая смесь. Она хуже заполняет мелкий рельеф и удерживает больше пузырьков.
- Плохой вакуум. Воздух остаётся в смеси и на поверхности моделей.
- Заливка прямо на ёлку. Воздух сложнее вытеснить из труднодоступных мест, а тонкие элементы можно повредить струёй.
- Слишком долгое смешивание или вакуумирование. Смесь начинает схватываться ещё до завершения формовки.
- Сильная или поздняя вибрация. Нарушается уже формирующаяся структура формы.
- Перемещение опоки во время начального схватывания. Повышается риск внутренних трещин и повреждения поверхности формы.
Рабочая последовательность
Конкретные минуты, соотношение воды и порошка и температура смеси зависят от формомассы. Их берут из инструкции производителя и сначала воспроизводят без самодеятельности. Менять режим имеет смысл только после того, как понятен исходный результат.