Перефразируя известную пословицу, " большому кораблю - большое плавание", скажем так: "хорошему резчику - хороший режущий инструмент", а поскольку плохим резчиком никто себя любимого не назовет, то получается, что хороший инструмент нужен всем. Самый простой вариант купить, тем более что в данное время это особой сложности не представляет. Но хороший инструмент это прежде всего и хорошие деньги. А потому, "чтобы не было стыдно за бесцельно прожитые годы", начинающим будет весьма полезно изготовить инструмент самостоятельно.
Из множества технологий изготовления инструмента, в данном случае используется технология литья по выплавляемым моделям. Ее суть заключается в том, что будущее изделие изготовляется из воска (или иного материала имеющего малый коэффициент расширения, способного плавиться и выгорать не оставляя золы), после чего формуется в огнеупорную массу. Полученная форма отжигается в муфельной печи. При нагреве и отжиге восковая модель плавится и вытекает из формы, а ее остатки сгорают. При этом внутри формы образуется полость соответствующая будущему изделию, в которую через литниковую систему и заливается расплавленный металл.
Первым этапом является моделировка - изготовление восковой модели изделия. Из инструментов и материалов понадобятся: шпатель (он же и резчик для воска (резчиком называется в каталоге инструмента)). Это обычный шпатель применяемый врачами стоматологами для замешивания цемента, на (фотографии 1-1). Поскольку он двойной, то одну его часть можно оставить без изменений, а другую (собственно резчик) заточить как показано на (фотографии 1-2) и (фотографии 2).
Можно делать заточку и в виде косяка. Главное требование чтобы резчик не был слишком острый. В противном случае, при работе будет нелегко с ним справиться (все время будет либо врезаться в воск, либо прыгать при скоблении). Та часть шпателя которую мы не трогали, пригодится в качестве шпателя для воска (на (фотографии 1-2) данная часть отпилена для удобства работы, так как имеется электрошпатель). При моделировании почти всегда бывает нужда гдето чтото подплавить, или наслоить немного воска.
Шпатель нагревается на спиртовке, или чтобы использовать спирт по назначению :-) можно пользоваться сухим горючим, именуемым в просторечии "сухим спиртом". Можно сделать нагреватель, такой как на (фотографии 3). Использован понижающий трансформатор, вторичная обмотка которого подключена к нихромовой спирали, длина которой подбирается опытным путем. Нихромовая спираль, на которой греется шпатель, закреплена на огнеупорной подставке. Очень удобно использовать т.н. "искрогасители" мощных и высоковольтных выключателей (контакторов). Электрики знают что это такое. Если описать просто то это 2 пластины из огнеупорного материала, которыми закрываются контакты.
Существуют и специальные шпателя для воска (фотографии 1-3). А лучше всего использовать электрошпатель, например такой как на (фотографии 4).
Из материалов прежде всего понадобится воск. Для зуботехнических целей выпускается "Воск базисный 02" в пластинках размером 165х80х2мм, (фотографии 5 и 6).
Также есть воск для литейных работ "Восколит 2" в комплект которого входят палочки диаметром 2, 3, 4, и 8мм, (фотографии 5 и 6). Естественно, что ассортимент восков гораздо больше. Например существует импортный воск для литья (фотографии 7), но данный воск лучше всего подходит для формирования литниковой системы, что же касается отечественного воска, то он более универсален в работе и намного дешевле импортного.
Описанных выше инструментов и материалов вполне хватит для изготовления практически любой разновидности инструмента.
Собственно технология моделирования. Перед началом описания должен сказать, что метод литья оптимален для изготовления инструмента малого и среднего размера. Инструмент больших размеров требует оборудования позволяющего работать с большими объемами металла.
Проще всего моделируются плоская стамеска , косяки и резаки.
Для их моделирования, от пластинки воска отрезается полоска требуемой длины и ширины (фотографии 8). Создается требуемая форма лезвия (фотографии 9).
Если нужен косяк а-ля pfeil 1S/8, необходимо склеить 2 полоски воска между собой, тем самым увеличив толщину заготовки до 4мм (фотографии 11). Для склеивания полоски сопоставляются и стыки проплавляются горячим шпателем.
Далее возможны 2 пути. Если имеется хорошее, мощное точило и в тоже время случился очередной приступ лени, можно крепить хвостовик и переходить к следующему этапу. Но весь смысл литьевого способа изготовления как раз и заключается в том, что большую часть трудоемких этапов можно работать на воске и почти голыми руками. Т.е. гораздо проще вырезать лезвие из воска чем пилить его точилом из железки, а потому лучше пойти вторым путем и сделать спуски лезвий с требуемыми углами (фотографии 10).
Спуски формируются скоблением заготовки. Необходимо следить чтобы ширина режущей кромки была не менее 0,5 мм. В противном случае при последующей термобработке кромка может деформироваться. Можно использовать простое приспособление для формирования спусков. Настольная лампа (обязательно с лампой накаливания) переворачивается "кверху дыбом" (с) С.П. Голохвастов, и накрывается пластиной металла. Толщина пластины должна быть достаточной чтобы она (пластина) не "играла". После разогрева пластины, заготовка берется за хвостовик (если используется данный метод формирования спусков, хвостовик уже должен быть установлен) и аккуратно, без излишнего давления проводится по пластине. При этом места контакта оплавляются и воск стекает по пластине. Тем самым формируются ровные, гладкие спуски.
После изготовления лезвия, устанавливается хвостовик. Он представляет собой палочку воска диаметром 4мм. Более тонкие использовать нецелесообразно, так как они будут менее прочны, более толстые также не желательны в целях экономии металла и собственных сил и нервов, когда придется изготовлять рукоятку для готового лезвия. Оставлять продолжение восковой пластины в качестве хвостовика, как то мы делаем вырезая инструмент например из фрезы по металлу, также не желательно из соображений прочности. Необходимо следить чтобы переходы от хвостовика к лезвию были плавными. В местах резкого изменения сечения изделия чаще всего концентрируются зоны внутренних напряжений.
После установки хвостовика, получаем готовое к выполнению дальнейших этапов изделие (фотографии 12).
Полукруглая стамеска изготовляется по похожей технологии. Прямоугольная пластинка воска разогревается в горячей воде (но не кипящей, иначе расплавится), после чего формируется на круглой оправке (фотографии 13). Следует заметить, что разогретая пластинка воска весьма капризна и при работе требует навыка, а потому первые попытки сформировать полукруглую стамеску могут быть неудачны. Обычно пластинка "ездит" по оправке, а при попытке ее выровнять может приобрести неравномерную толщину. Необходимо брать пластинку несколько шире, потому что верхние края обычно обрезаются по всей длине заготовки для придания им равномерной толщины. Естественно после формирования стамески необходимо ее "заточить". т.е. сделать спуск.
Помимо классической технологии существуют и иные способы моделирования полукруглых (и не только) стамесок и иного изготавливаемого инструмента. Вспомним указанное выше определение технологии литья "Ее суть заключается в том, что будущее изделие изготовляется из воска (или иного материала имеющего малый коэффициент расширения, способного плавиться и выгорать не оставляя золы ), после чего формуется в огнеупорную массу.". Т.е. изделие можно смоделировать из любого материала который подходит для данных целей. Например на (фотографии 14) показана миниатюрная полукруглая стамеска шириной 3мм и стержень от шариковой ручки из которого она была смоделирована. Для моделирования достаточно отрезать нужный кусок стержня (не слишком длинный иначе может сломаться при работе) и на мелкозернистом наждачном круге спилить его до половины (см. фото). Следует заметить, что хвостовик, в целях прочности, нужно делать как указано выше.
Можно пробовать и иные материалы, но обязательным условием является их малый коэффициент теплового расширения и расплавление-размягчение перед началом горения. Например полиэтилен практически сразу размягчается, а акриловая пластмасса до температуры начала горения остается резиноподобной и очень часто (можно сказать всегда) раскалывает форму при отжиге. Если пластмасса не плавится, а сразу начинает гореть, то форма во время отжига обычно взрывается и разлетается на кусочки. Это конечно не граната, но весь труд по моделировке идет прахом. Если всеже очень хочется использовать такую малопригодную пластмассу, то перед формовкой заготовку из нее следует окунуть в расплавленный воск. Получившаяся на поверхности заготовки восковая пленка хотя бы частично компенсирует расширение и даст свободный выход для продуктов горения.
Теоретически, в качестве модели может пойти даже картон. Правда экспериментов с ним не проводилось, но майские жуки и фрагменты соцветий сирени (по 4-6 цветков) при использовании современного оборудования отливаются хорошо, и без какой либо подготовки, достаточно просто поставить на них литник и можно формовать в огнеупорную массу. Лет 5 назад автор этих строк успешно это проделывал.
Уголки также изготовляются из прямоугольной пластинки воска. Находится продольная осевая линия, по которой пластинка проплавляется-прогревается примерно на 2/3 толщины, после чего аккуратно сгибается на нужный угол. При недостаточном прогреве, можно проплавить еще несколько раз, но не стараться "дожать" пластинку. Если попадется достачно твердая, то заготовка попросту развалится на 2 части. Дело в том, что воск в пластинках немного отличается по твердости в разных партиях. Гнуть лучше на оправке имеющей нужный угол. После изгибания, внутренню часть необходимо зачистить, так как воск при изгибании деформируется и получаются складки. Это проделывается в случае изгибания местом проплавки внутрь уголка. Если изгибать местом проплавки наружу, то внутренняя часть будет ровней, хотя возможно подправлять ее и придется, но наружная может истончиться, хотя это не критично, так как канавка формируется внутренней частью уголка.
В моей практике удавалось вполне успешно изготовлять уголки из согнутой полоски рентгеновской пленки (не менее 3х слоев). Сначала нужно согнуть пленку и место изгиба сжать плоскогубцами, что придаст ровную поверхность вершине уголка которой и формируется канавка. затем нужно немного разогнуть получившийся уголок до требуемого угла. остальные пластинки делаются также, после чего вкладываются одна в другую и склеиваются расплавленным воском.
Относительно поверхности заготовок.
Если говорить в общем, то любая заготовка не должна иметь всевозможных шереховатостей, неровных краев, неравномерной толщины. Если всеже так получилось, то поверхность можно немного зачистить мягкой зубной щеткой (да-да именно восковую поверхность).
И никогда не оставляйте заготовку "как есть", в надежде потом на металле исправить. Одно дело если это исправляется в пару касаний точилом и совсем другое если придется пилить пол часа.
Клепики, ноготки и т.п. инструмент изготовляется так же как и плоские стамески, резаки.
"Стружок" также можно изготовить литым. Более того, необходимое в лезвии отверстие проще простого сделать на воске, остальное зависит только от фантазии мастера и назначения инструмента.
Пуансоны и матрицы. Или как их чаще всего называют, чеканы. Предназначены для набивки фона. Как то приходилось видеть фон после чеканки. Было очень похоже на поле боя, после Сталинградской битвы. Надо полагать, что помимо некачественно пуансона, мастер оказался молотобойцем :-).
Применительно к резьбе по дереву различий между пуансонами и матрицами практически нет. Они представляют собой металлический стержень, на торце которого имеется рельеф, предназначенный для набивания фона.
Принято считать, что пуансон имеет выпуклую поверхность, а матрица углубленную. Изготовляются из палочки воска диаметром 8мм и образца рельефа (фотографии 15). В данном случае в качестве образца использована рифленая ручка щипцов для удаления зубов :-О , но можно например вырезать фрагмент на куске доски.
Торец палочки расплавляется как показано на (фотографии 16), после чего прижимается к поверхности-образцу. Модель чекана, готова.
Если имеется готовая восковая модель изделия и в то же время не имеется доступа к литейному оборудованию, можно обратится в ближайшую зуботехническую лабораторию. Если у них и не имеется литейной установки, то можно выяснить где они производят отливку своих протезов, потому как еще нередки случаи когда одна литейная мастерская обслуживает несколько лабораторий. Помимо восковой модели при себе необходимо иметь сталь из которой планируете отливать инструмент и, понятное дело, некоторую сумму денег. О том где взять сталь будет сказано ниже, но ни в коем случае не соглашайтесь отливать с ихнего металла, так как существует очень большая вероятность что вам так и предложат. Для литейщика это выгодно. Во первых дороже, во вторых не нужно отдельно формовать ваше изделие (так как используется ваш металл), а можно прицепить к своим. Используемые в стоматологии стали для инструмента непригодны. Скорей всего это будет что-то вроде 12Х18Н9С. Для протезов оно может и ничего, но резать эта сталь не будет. Между делом поинтересуйтесь типом литейной установки и способом плавки. Оптимальным будет индукционная плавка в атмосфере защитного газа, или в герметично закрытом пространстве. Если плавка индукционная, но открытая, еще пол беды. Но если плавят резаком, состав металла скорей всего нарушится, хотя особых проблем возможно и не возникнет.
Если же доступ к литейному оборудованию имеется, идем дальше.
После моделирования изделие формуется в огнеупорную массу. Технологий формовки множество. В данной статье мы остановимся на технологии используемой автором.
В авторском варианте используется литейная установка с индукционной плавкой в атмосфере аргона и заливкой под давлением.
Для формовки применяется резиновый конус (фотографии 18).
Поскольку тигли для плавки металла в данном случае не используются, плавка производится в самой литейной форме и для предотвращения преждевременного проливания металла в литниковую систему используются капилляры (палочки воска толщиной 1мм), устанавливаемые на вершине конуса. На капилляры устанавливается площадка из палочки 8мм воска (фотографии 19), к которой и крепится модель изделия (фотографии 20). 12 лет назад, в комплекте с литейной установкой были специальные приспособления в виде пластмассовых капилляров с готовой, также пластмассовой, площадкой которая просто вставлялась в конус (называется pentaform), но все хорошее кончается и пришлось придумывать выход из положения самостоятельно.
Изделий может быть несколько. Важным условием является кол-во металла которое можно одномоментно расплавить в установке, так как можно нацеплять на конус столько изделий, что в последствии не хватит металла для их отливки.
Для определения количества необходимого для отливки металла, достаточно предварительно взвесить конус, а после набора литниковой системы с изделиями, произвести повторное взвешивание. Если вычесть из общего веса вес конуса, узнаем вес восковой композиции. Приблизительное весовое соотношение воск-металл (для стали) 1/10. (фотографии 21), следовательно умножив вес воска на 10 узнаем примерное кол-во требуемого для отливки металла, хотя весьма желательно накинуть грамм 5 сверх требуемого веса. Это поможет избежать брака в случае каких либо непредвиденных обстоятельств, как например трещина, в результате которой часть металла может пролиться.
На резиновый конус устанавливается разъемная опока с бумажной трубкой для компенсации расширения паковочной массы (фотографии 22-23). Вспоминаю старые добрые времена, когда вместо показанной на фотографии разъемной железяки были фирменные прозрачные, пластиковые трубки, которые после затвердения массы разрезались и выбрасывались.
Паковочных масс существует великое множество. В авторском варианте используется масса Castorit Super C (Dentaurum), состоящая из порошка и жидкости (фотографии 24). При выборе паковочной массы нужно прежде всего обратить внимание для каких металлов она рассчитана. Есть 2 типа паковочных масс. Для золота и серебряно-палладиевых сплавов (в стоматологии), или сплавов на основе драгоценных легкоплавких металлов (в ювелирном деле). И для сталей и сплавов с температурой плавления выше 1100С.
Т.е. низкотемпературные (обычно на основе гипса) и высокотемпературные (фосфатные, или силикатные). Если изделие из серебра отлить в высокотемпературной массе (как например Castorit super C), то ничего не произойдет и отливка будет успешной, чаще всего даже качественней. Но если попытаться отлить сталь в низкотемпературной массе, то при контакте с металлом масса разрушается и получим брак и неприятный запах сероводорода (если масса на основе гипса).
Сначала масса замешивается шпателем, затем при помощи вакуумного смесителя удаляются пузырьки воздуха (фотографии 25-26). После удаления пузырьков масса заливается в опоку (фотографии 27). При литье инструмента, имеющего по сравнению со стоматологическим литьем несложную конфигурацию, вакуумировать массу вовсе не обязально. Достаточно замешать ее погуще и пузырьков будет немного.
После застывания паковочной массы, опока снимается с конуса. Форма удаляется из опоки (фотографии 28) и устанавливается для отжига в муфельную печь (фотографии 29). Отжиг 2х ступенчатый, до 1000С.
Автором используется (уже 12 лет) литейная установка ENTERPRISE фирмы JELRUS (фотографии 30). Достаточно надежная, учитывая что ей пришлось за эти годы пережить.
По достижении муфельной печью необходимой температуры (фотографии 31), производится отливка.
В данном случае использована сталь ШХ15, которая применяется для изготовления подшипников. ШХ- шарикоподшипниковая, хромистая. Найти ее не просто, а очень просто. Достаточно разбить подшипник. Перед тем как взяться за кувалду, нужно: 1) подумать не пригодится ли нам этот подшипник по его прямому назначению. 2) надпилить болгаркой обойму в нескольких местах. 3) подумать о перспективе остаться слепым. Поскольку детали подшипника закаляются на максимальную твердость, то при ударе кусочки разлетаются как шрапнель. Чтобы этого не случилось, подшипник заворачивают в какую нибудь ткань. Можно использовать как шарики, ролики, так и кусочки обоймы. Сепараторы изготовляются из другого металла. Какие подшипники брать? Собственно любые. Обратимся к справочнику.
Сталь ШХ15 используется для -"шарики диаметром до 150 мм, ролики диаметром до 23 мм, кольца подшипников с толщиной стенки до 14 мм, втулки плунжеров, плунжеры, нагнетательные клапаны, корпуса распылителей, ролики толкателей и другие детали, от которых требуется высокая твердость, износостойкость и контактная прочность". Заменители "ШХ9, ШХ12, ШХ15СГ".
ШХ15СГ-"крупногабаритные кольца шарико- и роликоподшипников со стенками толщиной более 20-30 мм; шарики диаметром более 50 мм; ролики диаметром более 35 мм". Заменители "ХВГ, ШХ15, 9ХС, ХВСГ". Как видим, стали взаимозаменяемы, следовательно особых различий в их свойствах нет.
Хорошие результаты дало использование стали Р6М5 из разломанной фрезы. Входящий в ее состав молибден придает инструменту дополнительную прочность.
Автором чаще всего используются ролики от подшипников, весом 35г. Конечно существуют и побольше, но литейная установка не доменная печь и существуют ограничения в кол-ве металла. Например в стандартный конус формы используемой с установкой ENTERPRISE, больше 2х таких роликов не влезет, т.е. максимальный используемый вес 70г.
Импортные подшипники лучше не использовать. Не потому что они хуже. Для термообработки необходимо знать состав и температуры критических точек. Для отечественных сталей все имеется в справочниках (даже в интернете), а вот относительно импортных с этим могут быть проблемы.
На (фотографии 32) форма после заливки металла. После отливки форма остывает на спокойном воздухе до температуры не более чем 200С. Далее она аккуратно разбивается и извлекается готовое изделие (фотографии 33).
После литья изготавливаемый инструмент имеет неравномерную структуру и из-за наличия внутренних напряжений обладает хрупкостью, поэтому нуждается в последующей термо- и механической обработке.
