Технология фототравления на дому...
Я делаю ЭТО на кухне !
(Фототравление - это доступно!)
Кто из любителей, державших в руках фирменные модели или "киты" для сборки, не рассматривал с восхищением тончайшую деталировку из травленой латуни и не испытывал зависти к тем, кто обладает этой замечательной технологией - искусством фототравления !?
Можно очень долго перечислять варианты умелой реализации огромных возможностей "травленки". Каждый вспомнит что-нибудь: вагоны от "Феникса" и "Модела", "киты" супер-паровозов от французской "Loco Diffusion", наборы деталей от "Carmina" для превращения в шедевры дубоватых изделий бывшей марки "Jouef", вагоны разных стран в изящных китах шведской марки "Perlmodell".
Как всегда, в отечественных модельных публикациях - чьи-то восхищенные рассказы о примерах мастерского использования "травленки" на моделях, и вместе с тем - полное молчание на тему "как это сделать". Многие интересуются, но не знают с чего начать... Кое-кто знает и умеет, но не спешит делиться с коллегами в силу крепкой привычки не делать ничего бесплатно... (Дескать, я тут создавал всю технологию с нуля, потратил годы, а теперь кто-то воспользуется "всем готовеньким"...)
На этом тоскливом фоне - низкий поклон создателям веб-сайта фирмы "Модела" (http://www.modela.lv), где процесс фототравления описан хоть и вкратце, но "с душой", и дает хотя бы начальное представление о предмете. Да не обидятся на меня создатели сайта за размещение в Приложении №1 фрагмента этого описания.
За остальными информационными компонентами пришлось обратиться к разрозненным публикациям в отечественных и иностранных интернет-источниках, на сайтах танкистов, авиаторов и радиолюбителей. Из них постепенно удалось составить представление о процессе, - достаточно полное, чтобы самому заняться фототравлением в домашних условиях, и получить вполне позитивные результаты. Этим своим небольшим опытом я и хочу поделиться с коллегами. Почему-то кажется, что найдется немало читателей, кому это пригодится.
Зачем нужна «травленка» ?
Ответ на этот вопрос, возможно, очевиден не сразу и не для всех: кому-то покажется проще вырезать детали привычными инструментами из листа латуни, заклепки выдавить пуансоном, а выступающие детали - наклеить или напаять вторым слоем. Однако все меняется, когда моделисту нужно изготовить некоторое количество одинаковых деталей, или доступная моделисту точность обработки, пайки, склейки, выдавливания и т. д. недостаточна. Начиная с какого-то количества деталей, становится нерациональным их штучное изготовление традиционным способом (представим себе, например, ручное изготовление двух десятков одинаковых оконных рам для пассажирского вагона). Еще более важное преимущество «травленки» - возможность легко получать детали высокой точности, половинки отличной симметричности, круглые элементы замечательной концентричности, и т.д. Не говоря про повторяемость одних и тех же элементов на одной детали (классические примеры - стрела подъемного крана, ферма моста, мачта ЛЭП или контактной сети…). В одном из недавних выпусков ЛТ можно было увидеть фотографии мостов, которые делает из «травленки» один любитель в США (см. сайт http://www.jpstructures.com). Дальнейшие слова и сомнения будут излишни…. А, например, один знакомый любитель из французского клуба делает по этой технологии даже шестерни для нетяжелых моделей и прочих механических приводов на макете.… Лично мне эта технология позволила – помимо прочего - укомплектовать тонкой супер-деталировкой некоторые модели из моей коллекции, сделанные А.Н. Рылковым из Твери.
Я бы сформулировал главное достоинство технологии фототравления так: это уникальная возможность получить ЛЮБОЕ количество деталей, НЕ ПРИКАСАЯСЬ ИНСТРУМЕНТОМ к материалу, тем самым АВТОМАТИЧЕСКИ ИСКЛЮЧАЯ ПОГРЕШНОСТИ И ОШИБКИ механической обработки. В этой характеристике - высшая похвала людям, которые придумали эту технологию. Подобными свойствами обладает (и еще больше меня восхищает) новинка ХХI века - трехмерные принтеры - недалекое будущее малосерийного и мелкого модельного производства. Но это уже другая тема…
Зачем это нужно в домашних условиях ?
Если почитать, например, французские публикации в Интернете и в прессе, то рассуждения авторов на тему фототравления можно кратко сформулировать примерно так: "Это замечательная технология. Я осваивал ее многие годы и кое-чему научился (вот, извольте посмотреть фото с моими работами). Примерно фототравление делается вот так.… Но вся эта работа так ужасно сложна, так вредна и опасна, что лучше вам самим и не пытаться. И если Вы хотите что-то изготовить по этой технологии, - то обращайтесь ко мне и заказывайте проектирование и изготовление ...".
Иначе высказываются англичане: "Вся технология состоит из таких-то этапов и операций... Для работы Вам понадобятся такие-то навыки и усилия... (Везде присутствуют общие описания процессов). И если Вы хотите что-то изготовить по этой технологии, то Вам следует разработать на компьютере двусторонний масштабный рисунок каждой детали, затем отдать файлы в типографию для вывода пленок, а затем отдать пленки в специализированное предприятие по травильным работам, и в назначенный срок - получить готовый тираж изделий».
Примечание: Упоминается у англичан и еще более анахроничный вариант того же способа (который практиковался где-то до середины 90-х годов, пока компьютеры не стали массовыми): отправиться с бумажными рисунками в специализированную фотолабораторию, где их переснимут в масштабе на реальные фоточувствительные пленки, чтобы потом использовать их для УФ-экспозиции…
Такие подходы к «внедрению технологии фототравления в любительские ряды» вполне соответствуют менталитету западного человека: у них нормой являются специализация, разделение труда, бережное отношение к своему здоровью и времени, а также - ко времени, уделяемому семье. Ведь в итоге реализация творческого замысла моделиста становится лишь вопросом денег: каждый желающий, обладающий идеей и несколькими сотнями или тысячами евро, может заказать проектирование и травление «своего», «авторского» кита. Хоть один экземпляр, хоть двести.… И нанести на коробку свое имя…
Русскому человеку - по традиции - приятнее и полезнее как можно больше уметь делать самому. Многие по-прежнему самостоятельно ремонтируют свой автомобиль, сами делают ремонт в квартире, сами собирают купленную в магазине мебель, сами ремонтируют сломавшийся телевизор или дверной замок.… И не всегда, наверное, причина состоит только в желании сэкономить. Просто есть люди, которые предпочитают получить вещь или результат, и при этом знать, КАК это сделано. Кроме того, недовольство плодами СВОЕГО труда проявляется в жизни реже, чем недовольство плодами труда ЧУЖОГО… Может быть, когда-нибудь наступит счастливое время, когда какой-нибудь травленый профнастил, решетку, или трапик на крышу можно будет запросто купить готовый, по каталогу, и высокого качества. А пока – проще сделать самому, например, две штуки: одну себе, а другую – предложить товарищам по увлечению…
Рассуждая с этих позиций, я более всего оценил АМЕРИКАНСКИЙ подход к этой теме. Дело в том, что несколько месяцев назад на сайте “MICROMARK” (известного американского поставщика материалов и инструментов для моделизма, - тех, кто не знает, приглашаю заглянуть на http://www.micromark.com ), появилась красочная реклама новинки, которая гласила примерно следующее:
«ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ФОТОТРАВЛЕНИЯ «MICROMARK» - ЭКСКЛЮЗИВ !!!
Теперь вы сами сможете изготовлять ваши собственные высококачественные детали методом фототравления! Ничто так не захватывает дух при взгляде на модель или макет, как прецизионно изготовленные детали из металла, полученные фототравлением. Теперь, благодаря революционной «Профессиональной системе фототравления «Micromark», вы сможете делать такие детали, не выходя из дома! Это настоящая фототехнология, основанная на применении материалов, которые раньше были доступны только в промышленности! … Практически любая деталь малого размера из металлического листа может быть сделана во много раз быстрее фототравлением, чем обычными инструментами и методами. Вы также можете создать сложные объемные детали, если разработаете продуманную плоскостную выкройку, а потом согнете плоскую протравленную заготовку должным образом! Сделайте ваши собственные супердетали для моделей, макетов, инструментов, для ювелирного применения, для праздничных украшений, таблички с именами, поделки, печатные платы для электронных устройств и осуществите сотни других идей!.. Сделайте то, о чем вы недавно еще только могли мечтать!... Комплект содержит все необходимое для полного технологического цикла фототравления».
Тут же на сайте присутствовала красочная картинка: десятки предметов, составляющих комплект, лежат стройными кучками на столе…
«Вот оно, счастье!», - подумал я и достал кредитную карту…
Что же внутри ?
Через пару недель посылка была у меня в руках. После внимательного изучения ее содержимого и чтения инструкции, я довольно быстро пришел к выводу, что данный комплект, хоть и способен привести меня к результату, имеет много недостатков. Некоторые были очевидны сразу, а некоторые обнаружились при первых опытах. Я расскажу о них дальше по ходу повествования, а сейчас остановлюсь на собственно содержимом комплекта (его можно попытаться разглядеть в заголовке данной статьи, - на иллюстрации, взятой с веб-сайта поставщика):
1) прямоугольный тонкостенный "травильный резервуар" из оргстекла, размерами примерно Ш10 х Г10 х В20 см. Сверху он закрывается прозрачной крышкой с отверстием, а в днище вставляется распылитель воздуха аквариумного типа (аэратор). Сбоку у днища имеется отверстие для пропуска патрубка от воздушного шланга до аэратора;
2) компрессор аквариумного типа, рабочее напряжение 110 вольт;
3) ПХВ-шланг для подачи воздуха от компрессора до распылителя в резервуаре;
4) зажим на шланг, предназначенный для защиты компрессора от обратного хода жидкости из резервуара;
5) ламинатор (ламинирующая машинка) с максимальной шириной пропускаемого листа 115мм. Марка машинки - VL-110, изготовитель неизвестен, но указана страна - Китай. Рабочее напряжение 110 вольт;
6) рулонный светочувствительный материал в светонепроницаемой упаковке. Размер при разворачивании рулона – 12 х 19 дюймов (примерно 30 х 48 см). Этот элемент является ядром всего комплекта. По сути, он представляет собой тонкий лист особого мягкого бледно-голубого полимера, (на ощупь похожего на светочувствительный желатиновый слой фотопленок), чувствительного к ультрафиолетовым (далее для простоты - УФ) лучам, с обеих сторон закатанный в прозрачную пленку. При операции ламинирования (о ней речь пойдет дальше) защитная пленка с одной стороны удаляется, и при прокатке в ламинаторе УФ-чувствительный слой намертво "приваривается" к поверхности латунной листовой заготовки. Для удобства далее мы будем называть УФ-чувствительный слой сокращением "УФС";
7) прозрачная пленка для печати фотошаблона на струйном принтере (2 листа американского формата, примерно соответствующего нашему А4);
8) листы тонкого картона (2 шт.) формата 6 х 12 дюймов (примерно 15 х 30 см), толщиной около 0.5 мм, с одной глянцевой стороной. Никаких особенных свойств у этого картона я не заметил, хотя в инструкции он гордо именуется словом "carrier" (что значит "носитель"). По внешним признакам - это просто хорошего качества гладкий плотный белоснежный картон. Его назначение - защита УФС от перегрева при прокатке между горячими барабанами ламинатора;
9) металлический лист двух видов: латунь и нержавеющая сталь, размер 6 х 12 дюймов (примерно 15 х 30 см), толщина 0,005 дюйма (0.13 мм), по одному листу каждого. Забегая вперед, скажу, что при такой малой толщине металла создатели комплекта облегчили себе задачу: пользователю так легче при первых же опытах получить хороший результат. Мне, однако, пришлось сразу начать с латуни толщиной 0.25 и 0.40 мм, и, если не считать увеличения длительности собственно фазы травления, то результат вышел вполне положительный;
10) абразивная мелкозернистая подушечка для снятия загрязнений и оксидной пленки с металла перед ламинированием;
11) два куска оргстекла (11,5 х 11,5 см) для прижатия к металлической заготовке фотошаблона (пленки (7) с напечатанным изображением) во время УФ-экспозиции;
12) четыре металлических прищепки для скрепления заготовки и элементов (7) и (11) в единый "сэндвич" во время УФ-экспозиции;
13) две пластиковых ванночки с крышками, предназначенные для проявления изображения после УФ-экспозиции и для смывания УФС с заготовки по завершении работы;
14) мерный стаканчик из прозрачной пластмассы;
15) кисточка (плохого, кстати, качества и уродливой конструкции) для обмывания заготовки в ходе проявления изображения УФС;
16) пластмассовый пинцет;
17) палочка из оргстекла для крепления заготовки в травильном резервуаре. Снабжена наконечником с клипсой (для закрепления заготовки) и резиновым кольцом (для регулирования глубины погружения в раствор);
18) защитные очки;
19) латексные перчатки;
20) клеенчатый фартук (который в моем наборе оказался бессмысленным куском рваного полиэтилена неправильной формы);
21) инструкция по эксплуатации.
Кроме того, в комплекте предусмотрены были два химических компонента, но из-за их потенциальной опасности при транспортировке (почтовой пересылке) их исключают из набора при отправке получателям за границу:
22) раствор гидроксида натрия (NaOH, известный каждому по школьной программе по химии). Едкая щелочь, не допускает попадания на кожу, на слизистые, в глаза, на одежду, не вдыхать паров при растворении в горячей воде!;
23) порошок хлорного железа FeCl3 (классический препарат для травления печатных плат, хорошо известен радиолюбителям). Весьма агрессивное вещество, оставляет трудноудаляемые пятна при любом контакте с предметами и одеждой. Нельзя работать с ним в непроветриваемом помещении: о вреде вдыхания паров и аэрозолей хлорного железа говорит хотя бы то факт, что многие самодеятельные "травильщики" отмечают, что, если, например, регулярно заниматься травлением в ванной комнате, то через год гарантированно "облезет" весь хром или никель на сантехнических приборах по соседству (кранах, смесителях и пр.). Обнаружить разлет мельчайших капелек хлорного железа при работе аэратора несложно: достаточно на время накрыть травильный резервуар листом бумаги. Иногда пятна на одежде с трудом, но удается удалить слабым раствором лимонной (сок лимона) или щавелевой кислоты.
Остается добавить, что цена описанного набора на сайте http://www.micromark.com - около 120 долларов, а номер артикула - 83123. По вышеописанным причинам, в случае заказа в Россию вы получите "усеченный" комплект (без двух агрессивных химических веществ) - поставщик назвал его "export version", а его артикул: 83123F.
Сочинение на заданную тему...
Вопреки содержанию предыдущего раздела, осмелюсь на основании личного опыта рекомендовать коллегам не спешить с приобретением данного набора. Дело не только (и не столько) в цене, а в том, что набор недостаточно продуман, во многом нерационален и неудобен, и в целом плохо адаптирован к нашим условиям и менталитету. (Хотя, повторяю, и с его помощью действительно можно получать хорошие результаты). Начнем разбираться по порядку, при этом я буду ссылаться на номера компонентов, приведенные в описании предыдущего раздела. Параллельно я изложу мои мысли относительно адекватной (или лучшей) замены на комплектующие сторонних поставщиков.
(1) Штатный резервуар нерационален из-за своей квадратной формы в плане. Поскольку мы травим всегда плоские листовые заготовки, то всегда интереснее иметь высокий, широкий, но тонкий в глубину травильный резервуар. Это позволяет в случае необходимости обрабатывать большие листы металла относительно малым количеством раствора хлорного железа. Кроме того, неудачным является способ пропуска воздушного шланга сквозь стенку резервуара: у самого дна. Это заставляет все время опасаться обратного хода жидкости при остановке компрессора, и помнить о необходимости надевать на шланг специальную клипсу в периоды остановки компрессора. Наконец, очень важным для выбора резервуара является тот факт, что реакция травления требует повышенной температуры (не слишком большой, чтобы не повредить УФС и не "перетравить" заготовку при малейшей передержке, но и не слишком малой, чтобы реакция не остановилась...). Я в ходе опытов остановился на температуре 45-50 градусов Цельсия. Однако как ее поддерживать постоянной в течение 20-40 минут травления ? Инструкция по эксплуатации набора предлагает предварительный нагрев раствора хлорного железа в... (приготовились?) "старой микроволновой печи", которая "после этого уже не должна больше применяться для пищевых продуктов"... Комментировать не буду... Альтернатива - нагрев раствора на водяной бане. Но в обоих случаях раствор быстро остывает из-за интенсивной аэрации, и за 40 минут его придется сливать, нагревать и заливать обратно как минимум четырежды. Излишне говорить, что такие тепловые контрасты вредны для УФС, а частые слив-налив раствора увеличивают риск "аварийного разлива" этой гадости, не считая прямых потерь времени на нагрев...
Итак, с учетом всех этих соображений, я отодвинул "штатный" резервуар в сторону и решил найти более подходящий, порывшись в арсенале средств, предлагаемых радиолюбителям. Мой поиск быстро увенчался успехом: я приобрел специальный набор для травления печатных плат, включающий тонкий резервуар с аэратором, и с точкой подключения воздуха ВЫШЕ уровня жидкости, шланг, компрессор на 220 вольт (типа аквариумного), и трубчатый нагреватель с термостатом (тоже аквариумного типа). По ряду причин мне пришлось покупать эти компоненты у французского поставщика "Selectronic": http://www.selectronic.fr, артикул 50.7441 (или 50.8180 – версия с экспозиционным УФ чемоданчиком), цена 49 евро (или 141 евро). Однако я думаю, что подобный резервуар можно найти, например, и на Митинском радиорынке в Москве, или склеить самому. А компрессор и аквариумный нагреватель - купить в зоомагазине. И все это - за гораздо меньшие деньги.
(1) Штатный травильный резервуар из набора (слева), новый резервуар в разобранном (в центре) и в собранном (справа) виде, трубчатый электронагреватель с регулятором (вверху).
В дальнем углу нового резервуара виден черный шланг к компрессору, подающий воздух ВЫШЕ уровня жидкости в резервуаре. Далее воздух спускается по вертикальному каналу, отлитому в боковой стенке, и попадает в горизонтальный канал вдоль всего днища. Из этого канала в толщу жидкости выходят мелкие отверстия, работающие при подаче воздуха как аэратор.
(2) Про компрессор уже все сказано выше: из-за рабочего напряжения 110 вольт эксплуатировать его можно, лишь имея соответствующий трансформатор. И хотя купить последний - не проблема (на том же Митинском радиорынке), чаще все-таки дешевле купить другой компрессор. Кстати, хочу предостеречь коллег от соблазна попробовать понизить напряжение с помощью широко распространенных в наши дни тиристорных регуляторов напряжения (кто не знает "диммеров", продающихся в электротоварах, предназначенных для плавного регулирования свечения ламп в квартире ?). Эти изделия регулируют не напряжение, а фазу протекания тока через нагрузку, из-за этого сильно искажая исходную синусоидальную форму тока. Лампа накаливания, паяльник или бытовой нагреватель этого "не заметят", а вот компрессор работать не будет из-за его индуктивного характера нагрузки.
(3) Шланг можно применить имеющийся, или любой подходящий ПХВ.
(4) Если вам удастся обзавестись резервуаром (1) с точкой подключения воздуха ВЫШЕ уровня жидкости, то эта клипса более не нужна.
(5) Я решил использовать имеющийся в наборе ламинатор, т.к. трансформатор на 110 вольт у меня есть. Однако даже беглый поиск в интернете на http://www.yandex.ru по словосочетанию "ламинатор VL-110" быстро привел меня к нескольким российским фирмам-поставщикам офисной техники, продающим такие же ламинаторы на 220 вольт, по цене около 46 долларов. Сразу замечу, что число "110" в названии ламинатора означает не рабочее напряжение, а ширину прокатываемого им листа в миллиметрах (фактически я намерял 115мм). Соответственно, кто-то из читателей предпочел бы, возможно, ламинатор марки "VL-250" - разница в цене не очень большая, а творческие замыслы - безграничны... Возвращаясь к моему ламинатору на 110 вольт, скажу, что моя попытка запитать его через вышеописанный тиристорный регулятор была неудачной - из-за наличия в ламинаторе термореле, которое, включаясь, нарушало настроенное вначале равновесие фаз тока и напряжения, и приводило к остановке работы ламинатора... Пришлось лезть на полку за массивным трансформатором - для него-то фазовых проблем не существует...
(6) Данный рулонный материал в нашей технологии пока заменить нечем (если мы говорим о негативном фотопроцессе). Кто знает замену - пусть поделится секретом... Утешает одно: этот материал продается на сайте http://www.micromark.com и отдельно, в качестве расходного материала, по цене 8,95 долл. за 2 рулона (артикул 83130). Дороговато – с учетом почтовых расходов, но пока альтернативных вариантов для негативного процесса я не нашел.
Нужно сказать, что, помимо рассматриваемого негативного процесса, существует позитивный (когда темные участки на фотошаблонах соответствуют деталям на металле, а прозрачные - удаляемому травлением металлу). Для позитивного способа несложно купить УФ-чувствительный лак в аэрозольном баллоне "Positiv-20" (Митинский радиорынок - см. павильоны паяльных принадлежностей). Он легко наносится, при его использовании ламинатор не требуется, и исключается появление пузырьков при неудачном ламинировании. Радиолюбители давно и успешно используют его для изготовления печатных плат. Но я этот препарат еще не пробовал. Есть основания полагать, что он также позволяет получить хороший результат. В Приложении №2 читатели найдут описание этого препарата и порядка работы с ним.
(7) Пленка не случайно предназначена для печати именно на струйном принтере. Лазерный принтер, несмотря на кажущееся превосходство качества печати на бумаге, дает недостаточную плотность черного красителя на пленке (изображение «на просвет» скорее серое, чем черное). А этот параметр очень критичен для УФ-экспозиции. Поскольку в набор входят всего 2 листа пленки, то я сразу же отправился в компьютерный магазин - удостовериться в наличии в продаже аналогичных пленок "про запас". К счастью, нужные пленки - не дефицит: они продаются упаковками по 20 листов формата А4, но стоят ощутимо дороже пленок для лазерных принтеров. Напоминаю, что прозрачные пленки, предназначенные для струйных принтеров, ни в коем случае нельзя пытаться применять в лазерных: из-за наличия на поверхности пленки специального полимерного покрытия для удержания чернил. Это покрытие мгновенно расплавится на горячих барабанах лазерного принтера и безнадежно испортит дорогостоящую машину... Наконец, упомяну еще один – нынче экзотический – материал для переноса рисунка: бумага. Она использовалась любителями в ту доисторическую эпоху, когда компьютеров и принтеров еще не было, а рисунок будущих деталей наносился в натуральную величину несмываемой тушью на некоторые сорта бумаги. Потом бумага пропитывалась определенными сортами масла и становилась полупрозрачной. Такая пропитанная бумага отлично прилегала к заготовке, а ее меньшая прозрачность компенсировалась увеличением времени УФ-экспозиции. Удивительно то, что такая (но улучшенная) технология существует в ограниченном объеме и поныне: изображение можно напечатать на принтере (лазерном или струйном), а придать ей прозрачность можно с помощью аэрозоля “Transparent-21” (Митинский р/рынок). А уже упомянутый выше http://www.selectronic.fr продает для этой же цели комплект “Black-out”: 10 листов специальной бумаги и 100 мл аэрозоля, артикул 50.5861, цена 19,23 евро.
(8) В набор входит всего 2 листа А4 этого загадочного "носителя", и они довольно скоро закончатся. При поиске картона-заменителя мне кажутся важными всего два его свойства: наличие хотя бы одной относительно гладкой (глянцевой) стороны и толщина 0.4 - 0.6 мм. Хотя, возможно, и картон с неглянцевой поверхностью даст так же хорошие результаты - я пока не пробовал...
(9) Листовой металл обсуждать нет смысла: это не расходный материал, а объект для работы. Для каждого случая применения требуются соответствующие вид и толщина металла. Чаще всего для фототравления применяют жесткий холоднокатаный лист латуни: детали отлично держат форму, а их изгибы на нужный угол получаются точными, без побочных деформаций. Толщина металла: 0.1 - 0.15 мм (локомотивные таблички моделей), 0.25 - 0.35 мм (большинство некрупных и среднеразмерных деталей моделей), 0.4 - 0.5 мм (нагруженные силовые детали: полотна рамы, прочностные элементы кузовов и пр.). Металл толще 0.5 травить также можно, но после этого неизбежна обширная механическая обработка полученных деталей (из-за образования "зуба" по их периметру). В известном ките "шарика" (паровоз серии «Ша») производства "Model Loco" полотна рамы сделаны фототравлением из латуни почти миллиметровой толщины ! Кроме латуни, аналогично "травится" нержавеющая сталь, но знатоки предупреждают: из-за высокой твердости этот материал неудобен для последующей механической обработки и пайки. Из стали рекомендуется изготавливать фототравлением только те детали, где ее свойства (механические и оптические) действительно нужны: дышла, движущиеся детали паровой машины, заготовки для пантографов... Также фототравлением можно обрабатывать и алюминий, но в одном из источников в интернете есть предупреждение, что такая реакция идет с большим выделением тепла и поэтому требует менее концентрированного раствора хлорного железа. Наконец, травлением можно обрабатывать и более "ценный" металл - нейзильбер, - изделия из него нередко можно увидеть в составе фирменных "китов" среди деталей паровой машины. Цвет металла - подходящий, а механическая прочность и жесткость достигаются применением холоднокатаного листа. Правда, я пока не уверен, что для нейзильбера также подойдет раствор хлорного железа – нужны эксперименты.
Источники приобретения листовых металлов каждый находит сам. Можно позавидовать, например, американцам: http://www.micromark.com продает любителям по почте латунь, алюминий и нержавейку нескольких толщин, нарезанную на небольшие листы формата 4 х 10 дюймов, толщиной 0.005, 0.008, 0.010, 0.015, 0.016, 0.025, 0.032, 0.064 дюйма. У нас в Москве - завались фирм, торгующих цветметом (см. любую рекламную газету). У многих из них есть в продаже шикарная широкая холоднокатаная латунная лента (или лист), идеально подходящая для травления. Но вам очень повезет, если удастся найти фирму, где частному лицу пару килограммов металла продадут в розницу, а не «от вагона».
(10) Эту абразивную подушечку можно заменить бархатной водостойкой наждачной бумагой. Говорят, что хороший результат дает применение пемзы, но сам я пока ее не пробовал... На радиорынке продаются и специальные абразивные ластики для зачистки меди на печатных платах. Назначение этого элемента - удаление с поверхности металла окислов и жировых загрязнений перед нанесением УФС, а водостойкость абразива требуется потому, что зачистка ведется «насырую», с обильным смачиванием заготовки под струей воды. Именно растекание тонкой водяной пленки по поверхности чистого металла (хорошее смачивание) является критерием чистоты поверхности, нужной для ламинирования УФС без пузырьков и прочих дефектов.
(11) Можно использовать любое чистое и прозрачное оргстекло (без царапин и оптических дефектов), толщиной 4-5 мм. Можно, наверное, попробовать использовать и более тонкое оргстекло (2-3 мм), при условии, что моделист сможет придумать способ сжатия всего «сэндвича» без прогиба оргстекла по краям и в центре (см. комментарий к поз. (12) ниже). Возможно использование и обычного (оконного) стекла, но из-за энергичного поглощения им УФ лучей понадобится опытным путем подобрать правильное время УФ-экспозиции. Преимущество такого стекла – меньший риск прогиба (см. поз. 12 ниже).
Негативное влияние штатных прищепок на качество УФ экспозиции.
Пояснение о невозможности использования штатных прищепок из набора для сжатия «сэндвича». Из-за нажатия прищепок даже толстые листы оргстекла прогибаются по краям, при этом неизбежно ухудшается прилегание оргстекла в центральной части «сэндвича». Вследствие этого фотошаблон больше не прижат надежно к заготовке, и даже ничтожного (незаметного глазу) зазора между ними достаточно для того, чтобы УФ лучи, приходящие от лампы под разными углами (из-за дифракции и преломления), неизбежно «заглянули под рисунок» фотошаблона. Следствие этого – нерезкое, «вялое» изображение на УФС после экспонирования. Такая заготовка для дальнейшей работы непригодна: требуется новое нанесение УФС и повторная экспозиция.
(12) Несмотря на простоту и кажущееся удобство использования прищепок («штатных» или аналогичных – можно даже использовать бельевые) для сжатия всего «сэндвича» воедино, я быстро пришел к выводу, что их использование скорее вредит, и в большинстве случаев недопустимо. Рис. 2 поясняет суть проблемы: под усилием прищепок, сжимающих «сэндвич» с четырех сторон, возникает невидимое глазу взаимное сближение пластин оргстекла по краям, - с соответствующим «вздуванием» в центре. Это «вздувание» очень опасно, так как исчезает сила, прижимающая фотошаблон к заготовке в центре. Даже легкая (0,05 мм !!!) неплотность прилегания фотошаблона сводит «на нет» всю работу моделиста, так как из-за дифракции УФ лучей в толще оргстекла какая-то их часть непременно «заглянет» под фотошаблон, подзасвечивая те участки, которые должны быть незасвеченными. Результат такого брака виден сразу после завершения экспозиции: рисунок на заготовке «вялый» и имеет нерезкие края. Попытка протравить такую заготовку приводит к неровным (шершавым, зазубренным, непараллельным) краям полученных металлических деталей. Это можно исправить дальнейшей механической обработкой, если детали - крупные (например, корпусные). Однако если вы хотите получить тонкие детали (решетки, настилы, головки болтов и пр.), то разочарование неизбежно, - надо смывать УФС и начинать ламинировать заново…
(13) Эти ванночки можно легко заменить любыми широкими сосудами из подходящего инертного материала (стекло, полиэтилен, фторопласт, фарфор, керамика, эмалированная металлическая посуда). Пригодность материала определяется лишь его сопротивлением действию щелочи средней концентрации. Я предпочитаю использовать для более крупных заготовок полиэтиленовые (не пенопластовые !!!) контейнеры с крышкой от фирменного мороженого в килограммовой расфасовке, продаваемого в супермаркетах. Чем более плоское дно у сосуда – тем меньший объем щелочи достаточен для погружения заготовки. Явная экономия – с учетом того, что при использовании раствор щелочи быстро засоряется хлопьями разбухшего УФС, и его приходится менять довольно часто, несмотря на то, что его химические свойства еще прекрасны.… Кстати, необходимость пользоваться крышкой для этих сосудов возникает лишь при недлинных перерывах в работе (до нескольких часов), чтобы исключить вредные испарения, разливы, и падение предметов или мусора в щелочь. При более длинных перерывах следует раствор сливать в бутылку с хорошей пробкой (например, полиэтиленовую толстостенную бутылку из-под газированной воды).
(14) Мерный стаканчик практически бесполезен, так как его назначение – дозировка «штатного» раствора щелочи, который за пределы США не высылается. Читателю придется искать самому щелочь в каком-либо виде, и, в зависимости от найденного вида и концентрации, приспосабливать имеющиеся у него мерные стаканчики, пробирки, и прочие дозаторы. Поскольку я использую щелочь NaOH в сухих гранулах, то для дозировки применяю обыкновенные любительские весы (подставка, стойка, 2 чашки на коромысле, и набор гирек от 5 мг до 200 г), купленные 15 лет назад в магазине фототоваров. Конструкция весов может быть любой: она должна обеспечивать возможность отмерить, к примеру, 70 мг сухого вещества на 100 мл воды.
(15) Штатную кисточку пришлось выбросить после первого же использования (от щелочи весь ворс деформировался и выпал). Об этом я нисколько не горевал, так как тампон из ваты, плотно накрученной на пинцет, прекрасно справлялся со своими нехитрыми обязанностями по «обмахиванию» экспонированной заготовки в растворе проявителя…
(16) Пластмассовый пинцет ныне не редкость, пригоден любой имеющийся (например, купленный в аптеке). Лично я вообще обходился без него: в растворы щелочи можно спокойно окунать имеющийся у меня стальной медицинский пинцет, а в растворе хлорного железа пинцет и не нужен (см. комментарий к поз. (17) ниже).
(17) Палочка также осталась неиспользованной: при травлении я подвешиваю заготовку на куске провода в ненарушенной ПХВ изоляции, продетого в одно из четырех отверстий, просверленных по углам заготовки.
(18) и (19) Защитные очки и латексные перчатки – не проблема, но нужны ОБЯЗАТЕЛЬНО. Я бы посоветовал еще тканевую маску или легкий респиратор для защиты органов дыхания от паров щелочи и аэрозолей хлорного железа. Все вредные факторы химикатов при повышенных температурах (а у нас будут именно повышенные температуры) действуют на организм незаметно, но об их силе можно судить по косвенным признакам: коррозия металлов вокруг рабочего места, невозможность отмыть травильный резервуар. Радиолюбители 70…80-х г.г. могут отнестись к этим строкам с улыбкой: дескать, знаем мы это хлорное железо, сколько печатных плат в нем травили-перетравили, на дому, голыми руками, и хоть бы что…. И я травил, также на дому и тоже голыми руками сдуру.… Но в то время это делалось без аэраторов и нагревателей, и юношеский организм вообще был невосприимчив ко многому…. А голыми руками вон и в Чернобыле ликвидаторы работали…. За что и досталось им репутация «самых надежных биороботов»….
(20) Вместо фартука можно иметь темный рабочий халат. Рукава следует закрепить или подвязать, чтобы свисающими частями не опрокинуть сосуды с агрессивными жидкостями.
(21) Инструкция по эксплуатации. С учетом вышеизложенного, получается, что из всего набора “Micromark” для фототравления стоимостью 129 долларов действительно незаменимыми оказались только две позиции: (6) и (21). Именно инструкция по эксплуатации оказалась тем несложным, но важнейшим элементом, который позволил связать воедино все разрозненные знания о процессе, собранные ранее, и получить первый положительный результат. После одного - двух практических выполненных вами «производственных циклов» инструкция вам уже не понадобится. Но советую на первых порах делать записи: результаты экспериментов составляют самую ценную часть личного опыта в этой области…
(22) Гидроксид натрия NaOH (другое название – «каустическая сода») (допустимо применение гидроксида калия KOH). Найти этот препарат оказалось несложным: я купил его в первой же аптеке в виде белых гранул (сильно гигроскопичных – хранить только в герметичной посуде в сухом месте). Химическая чистота значения не имеет. Достаточно купить 100 – 200 грамм гранулированного вещества, - хватит надолго. Альтернативные варианты:
a) Митинский радиорынок в Москве (павильоны паяльных принадлежностей). Иногда продается в качестве концентрированного или готового (разведенного) проявителя для вышеупомянутого аэрозоля "Positive-20" (одинакового для позитивного и негативного процессов);
b) Магазины хозтоваров. Продается в качестве состава для прочистки канализационных труб (например, под маркой «Крот»). При покупке следует смотреть на состав препарата: сейчас появилось много подобных препаратов на основе не щелочи, а лимонной кислоты. Они, естественно, не годятся.
c) Магазины сети «Химреактивы». Раньше таковых в Москве было много, но потом сеть сильно поредела. Один из существовавших до недавнего времени: Каширское шоссе дом 7 корп.3 (угол Каширского шоссе и Хлебозаводского пер., метро «Нагорная» или «Каширская», во дворе магазина «Дом русских обоев»).
(23) Хлорное железо FeCl3 продается свободно на том же Митинском радиорынке в Москве (павильоны паяльных принадлежностей) или в магазинах радиодеталей. Годится любое: порошкообразное, гранулированное. Для любительского использования его хватает относительно надолго. Достаточно купить для начала одну упаковку, - дальнейшая практика покажет реальные потребности. Количество препарата должно позволять единовременно развести 1 – 1,5 литра раствора. Альтернативные варианты травильных растворов: персульфат аммония, соляная или фтористая кислота. Использовать эти варианты мне не пришлось по причине доступности и дешевизны именно хлорного железа.
(24) Упомяну еще два элемента. Их нет в наборе, и они вообще необязательны. Во-первых, капиллярный карандаш (фломастер) с кислотоупорными быстросохнущими чернилами для рисования и корректировки печатных плат (источники: радиорынок, магазины радиодеталей). Он будет полезен для корректировки дефектов ламинирования или экспозиции. Во-вторых, я приобрел в магазине радиодеталей маленький пластмассовый чемоданчик для УФ экспозиции печатных плат (см. рис. 3). Он содержит 4 маленьких люминесцентных трубчатых лампы, сверху накрытых прозрачным стеклом. Кладешь на стекло заготовку с УФС и фотошаблоном, прижимаешь крышкой через лист поролона, включаешь на 2 минуты. Затем, если рисунок фотошаблона двусторонний, переворачиваешь, и снова включаешь на 2 минуты. В итоге экспозиция занимает всего 4 минуты, и нет необходимости ждать солнечной погоды. Хотя, поскольку экспонирование может выполняться и обычной лампой накаливания, то такой «УФ чемоданчик» – это скорее «примочка», чем необходимость. Но мне нравится работать с его помощью. Кстати, от этого УФ излучения требуется защищать глаза: темные очки (или хотя бы не смотреть в рабочую зону во время работы).
«Экспозиционный чемоданчик», который я применяю в качестве источника ультрафиолетовых лучей. Производство (по документации) - Франция (хотя, скорее всего, – Китай). Продается фирмой “Selectronic”, артикул 50.6506, цена отдельно 97 евро, а в составе набора с резервуаром, компрессором и нагревателем (арт. 50.8180) – 141 евро.
И последнее: если бы я покупал такой чемоданчик сейчас, то я бы выбрал другую модель (чуть дороже): с УФ лампами как внизу (в корпусе чемодана), так и вверху (в его крышке). Такая конструкция позволяет экспонировать заготовку с двусторонним УФС без ее переворота. Это уменьшает риск случайного сдвига фотошаблона относительно заготовки: тогда контуры деталей с лицевой и обратной сторон не совпадут, и готовые детали будут безнадежно испорчены (но вы об этом узнаете, только проделав всю работу до конца (что вдвойне обидно).
Даешь компьютерную грамотность !
Итак, все оборудование, оснастка, и материалы для фототравления собраны, и руки чешутся поскорее начать «чего-нибудь травить»… Признаю, что меня самого, - после первых опытов, - захлестнул нестерпимый азарт: открылись немыслимые ранее технологические возможности, и идея о доступной модернизации многих моделей из моей коллекции вдруг стала настойчиво преследовать меня. Про жажду взяться за новые проекты «с нуля» я и не говорю…
Предстоящий раздел может многим показаться «нудным», однако без него обойтись не удастся. Речь пойдет о разработке фотошаблона на компьютере. Отдаю себе отчет в том, что «ЛТ» - не компьютерный журнал, а компьютерные навыки многих коллег ограничиваются интернетом, работой с электронной почтой или печатью любительских фотографий с цифрового фотоаппарата.… Поэтому постараюсь не злоупотреблять терпением «подкованных» читателей, но и не оставить без помощи тех, кто совсем не знает, с чего начать.
Решившись осваивать фототравление, моделист обречен на дружбу с компьютером (точнее, с программами векторной графики). Я сознательно не останавливаюсь на частных случаях рисования деталей тушью по бумаге или пленке: ведь немного среди нас талантливых чертежников или художников, имеющих твердую руку, железное терпение, отличный глазомер, и психическую готовность нарисовать карандашом одну и ту же деталь несколько раз. Впрочем, чтобы вытравить для макета забор, калитку, или скамейку, вполне подойдет и рисование карандашом (конечно, капиллярным). Для всего остального - лучше потратить несколько выходных дней на изучение основ какой-нибудь программы векторной графики (понадобится изучить относительно немного из возможностей этих программ).
Итак, программы векторной графики - это программы, созданные специально для черчения, точного рисования по координатам, оформительских работ, и прочих работ, требующих высокой точности положения и пропорций объектов при масштабировании, изменении, перемещении. Эти программы обычно не годятся для работы с фотографиями и прочими видами «растровой графики». И наоборот, программы для растровой графики (самая известная - «Adobe Photoshop») не годятся для подготовки фотошаблонов для травления. Более четко особенности и отличия векторной и растровой графики сформулированы в Приложении № 3.
Обычно самыми известными программами векторной графики считают три: «Adobe Illustrator», «Corel Draw», «AutoCAD». Купить их копию в нашей стране несложно. По возможности следует выбирать русифицированную версию таких программ, чтобы не тратить время на расшифровку англоязычных текстов подсказок. Сейчас все фирмы - разработчики программ выкладывают на своих веб-сайтах демонстрационные (пробные) версии своих продуктов, которыми можно бесплатно пользоваться, скажем, ограниченное число дней (чаще всего 15 или 30). Например, попробовать работать с последней версией «Автокада» можно, загрузив ее с сайта разработчика http://www.autocad.com, а, чтобы получить начальные знания по ее использованию, (бесплатный самоучитель на русском языке!!!) - предлагаю заглянуть по ссылке: http://www.ssga.ru/metodich/autocad/contents.html.
Что касается лично меня, я по давней привычке использую программу «TurboCAD», разработанную американской компанией “IMSI”. В России продукция этого разработчика в продаже встречается реже: скачать бесплатную «пробную» версию «Турбокада» можно с сайта разработчика http://www.imsisoft.com или http://www.turbocad.com. Недостаток этой программы - интерфейс только на английском языке. Большинство требуемых функций программы полностью аналогично «Автокаду».
Добавлю, что для подготовки фотошаблонов любительской «травленки» вам не понадобятся «навороченные» программы с возможностями трехмерной графики, как не нужны будут и последние версии этих программ. Вполне сгодятся любые старые версии, лишь бы они допускали работу на вашем компьютере. Новые версии программ отличаются от старых лишь своей способностью решать все более сложные задачи и большими требованиями к производительности компьютера, в то время как для разработки фотошаблона требуются самые базовые и примитивные функции (хотя и отточенные до автоматизма).
С момента выбора программы моделисту следует несколько вечеров «побыть одному», чтобы потренироваться в работе с ней, «потыкать в кнопки», почитать «Учебник» или файлы «Помощи». Здесь невозможно дать однозначные «уроки чертежного мастерства»: требуется спокойное размышление, практические опыты, и сравнение полученных результатов.
Теперь я перечислю, какие именно функции программ и навыки работы с ними понадобятся в первую очередь:
1) Чертить простейшие объекты (точки, линии, прямоугольники, окружности, дуги);
2) Чертить объект «полилиния», понимать его отличие от аналогичного набора «просто линий», хотя и образующих на первый взгляд такую же геометрическую фигуру (пример: квадрат можно начертить с использованием инструмента «прямоугольник» за 2 щелчка мыши, а можно начертить 4-мя отдельными перпендикулярными линиями. Внешне одинаково, но свойства - разные, в том числе самое для нас главное - возможности штриховки и заливки;
3) Чертить вышеупомянутые объекты не только мышью, но и с использованием диалога «свойства объекта». Уметь замыкать полилинию или прерывать ее в нужном месте;
4) Масштабировать готовые объекты по одной или двум координатам, применять к объектам функции «разворот на 180°», «зеркальный переворот», «поворот на произвольный угол»;
5) Выделять объекты (мышью / по слою / по цвету / по типу объекта), задавать положение «базовой точки» выделения;
6) Перемещать, копировать и вращать объекты разными способами: мышью, с помощью меню, а также мышью - с точным позиционированием (привязкой) «базовой точки»;
7) Задавать толщину, характер и цвет линии;
8) Создавать цветную «заливку» замкнутого контура объекта;
9) Создавать для объекта «штриховку», особенно чередующуюся, выбирать различные виды «штриховки», особенно - в виде сплошной заливки цветом. Понимать разницу между обычной заливкой и заливкой, полученной из штриховки (см. Рис. 1 и комментарий к нему);
10) Создавать новые «слои» в структуре чертежа, задавать им имена и свойства, управлять отнесением объектов к разным «слоям», управлять видимостью «слоев»;
11) Наносить надписи на чертеж;
12) Осуществлять печать чертежа на струйном принтере, желательно с рациональным размещением на листе.
Отличие приемов «заливка контура цветом» и «штриховка контура».
Принципиально важно понимать то, что «заливка контура» - это неотъемлемое свойство самого контура. Она всегда того же цвета, что и линии контура, такую заливку нельзя выделить мышью отдельно от линий контура, а сами линии контура нельзя удалить или скрыть в другом слое независимо от заливки. Кроме того, такая «заливка» безжалостно закрывает собой все детали и контуры внутри внешнего контура (на рисунке «Б» внутренняя окружность показана лишь для наглядности, - на самом деле ее никак не видно под бездонно-черной заливкой).
При подготовке фотошаблона важнейшей является работа с контурными линиями, а на заключительной стадии (печать фотошаблона) - работа с «площадными» (назову их так, хотя это и не очень благозвучно) штрихованными зонами. Поэтому наша обязанность - работать с помощью альтернативного приема - «штриховка контура». У штриховки масса достоинств: она может отличаться по цвету от линий контура, ее можно отдельно выделить мышью, удалить, скрыть в другом слое, и самое главное - отдельно ее напечатать на принтере (скрыв или удалив контурные линии, искажающие правильный размер отпечатка). Кроме того, если в программе включен режим «чередующаяся штриховка», то она будет тщательно обходить любые контуры оказавшиеся внутри внешнего контура (рис. «В»). Это - полезнейшее свойство: нарисовал контур стенки вагона, наружный контур «протравы», и контуры вырезов окон, - а затем одним движением «заштриховал», получив правильно чередующиеся черные и белые зоны на фотошаблоне.
При этом само понятие «штриховка» прошу понимать в широком смысле: обычно под этим словом люди подразумевают «полосатую» штриховку параллельными линиями (как на рис. «В»). Однако в нашем случае тип штриховки можно выбирать: ведь программа умеет создавать разные штриховки, обозначающие в черчении разные стандартные материалы: металл, бетон, песок, стекло, грунт и прочее… Нам нужна густо-черная сплошная штриховка (в разных программах она будет называться по-разному). Например, у себя в «Турбокаде» я сначала создаю в нужных зонах полосатую штриховку (установленную по умолчанию), затем выделяю ее мышью, и превращаю в сплошную густо-черную заливку (как на рис. «Г»).
Перечисленные выше функции, конечно, легче назвать, чем изучить. Но с другой стороны - это задача вполне реальная, - пары выходных должно хватить, а «мастерство и автоматизм» придут с последующей практикой.
|
