Metaal Gieten

Dit verscheen in Modelspoormagazine 70. Daar vindt U meer tekst en foto's...

Omdat ik speciale buffers nodig had, en deze in de handel niet meer verkrijgbaar zijn maar een vriend wél een setje ergens had teruggevonden, was kopiëren de enige mogelijkheid. Dit was een aanleiding om de techniek van het gieten met laag-smeltpunt metaal eens uit te proberen
Er bestaan verschillende legeringen met een laag smeltpunt. Het meest bekende is soldeer, een legering van lood en tin, meestal in een 60/40 verhouding. Dit heeft, net als tin zelf, een smeltpunt van zo’n 250 graden Celsius. Er bestaan nog andere legeringen met een nog lager smeltpunt, waarvan het erg giftige Woodsmetaal (67°C) misschien nog het meest bekend is in de goochelaarswereld.
Sinds enkele jaren mag lood, vanwege het gezondheidsrisico, niet meer gebruikt worden voor het solderen van waterleiding en in de industriële elektronica. In plaats daarvan gebruikt men nu een andere legering voor waterleiding, die uit vrijwel zuiver tin bestaat. Dit materiaal hebben we niet getest, maar aan U om het eens uit te proberen. Vergeet niet me te melden wat je resultaten waren!

Om te beginnen werd er wat informatie verzameld over het grote voorbeeld van deze buffers, en het bleek al snel dat dit type buffer vroeger veelvuldig in België werd toegepast, en dit op zowat alle goederenwagens. De foto’s tonen deze buffers in het echt, zoals ze ooit werden gefotografeerd in de museumbewaarplaats van Leuven.

We gaan de aan elkaar gelijmde bufferdelen in één keer afgieten, en daarvoor gaan we eerst een mal maken. We beginnen met uit styreenplaat van minstens 1mm dik een bodemloos bakje en een “stamper” te maken. De stamper wordt verstevigd en voorzien van een handvatje uit styreen.

Uit plasticine of goedkope speelklei rollen we een grondig gekneed bolletje, in dit geval is een bol klei van 33 mm doorsnede precies voldoende om de mal half te vullen. Dit mooi rond gekneed bolletje leggen we in het bodemloze bakje. Met de stamper drukken we dit goed aan, zodat we een glad oppervlak verkrijgen. We zijn nu klaar om onze onderdeeltjes een plaats te geven.

We starten met een buisje tegen de lange zijde van de mal te leggen. Via dit blokje zal het vloeibare metaal zich kunnen verdelen over de eigenlijke gietvormen. Tegen dit buisje leggen we de af te gieten vormen aan, in dit geval onze gemonteerde buffers. Om het losmaken van de gietvorm te vergemakkelijken plaatsen we de buffers met de schotels weg van de centrale buis. Omdat we een gietmal uit twee helften maken, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat de beide malhelften achteraf goed uitgelijnd kunnen worden. Om deze reden drukken we wat gaatjes in de vrije ruimte van de speelklei.

Voor het afgieten hebben we siliconenhars nodig die hogere temperaturen kan verdragen. Dit is verkrijgbaar bij VossChemie en kan temperaturen tot 380°C aan. Anders dan bij het afgieten met gewone siliconen hebben we bij deze hittebestendige versie een losspray nodig om de twee malhelften van elkaar te krijgen.

Siliconenhars bestaat uit siliconen en een verharder. Deze moeten in de juiste verhouding met elkaar vermengd worden. Voor onze halve gietvorm hebben we 18 milliliter hars nodig - ofwel afgerond 30g (er blijft immers altijd iets in het mengpotje zitten). De verharder hoort 1/20ste van het gewicht te hebben van het hars, we kunnen gewoon 1,5cc afmeten.

Dit hittebestendige silicone hardt een stuk sneller uit dan de gewone “koude” siliconen: na een tiental minuten begint het mengsel al in te dikken. Om in onze gietvorm zo min mogelijk hinder van luchtbelletjes te hebben is het best om eerst een dun laagje van het mengsel aan te brengen. Dit laagje kan je uitstrijken met een (wegwerp!) borsteltje of een stukje soepel styreen.

Na het uitharden van de eerste malhelft duwen we het geheel (uitgeharde hars, samen met de originele vormen en de speelklei) met de stamper uit de bodemloze doos. Dit uitgeduwde geheel kunnen we nu van de speelklei ontdoen, waarbij we het nog soepele deel van de klei kunnen recupereren voor een later afgietproject.

Het schoonmaken van de mal is niet het leukste om te doen, maar het moet zeker gebeuren én grondig. Verder kan het nodig zijn om deels ingelopen vliesjes siliconenhars te verwijderen. Doe dit zéér voorzichtig met een fijn schaartje of scalpel. Daarna kan je de buffers terug op hun juiste plek terugplaatsen. We kunnen hierna eerste malhelft terug in het doosje plaatsen en het afgieten van de tweede malhelft voorbereiden. Dit wil zeggen dat we de “Trennspray” gebruiken. We kunnen nu opnieuw wat hittebestendige siliconenhars aanmaken en gieten.

Na een zestal uren kunnen we de beide malhelften terug uit het bakje drukken. Indien nodig snijden we hier en daar ingesijpelde het siliconen voorzichtig weg, zodat het vloeibare metaal ongehinderd tot in de buffervormpjes kan lopen. We hebben nog een vulopening nodig in de toekomstige bovenzijde van de gietmal. Met een scalpel snijden we een ruim trechtertje in de bovenzijde. Onderaan de gietvorm moet de lucht die door het in te gieten metaal wordt samengedrukt kunnen ontsnappen. We maken dus luchtkanaaltjes tussen de bufferschotels en de onderzijde van de mal.

We moeten er voor zorgen dat het metaal goed kan vloeien doorheen de mal. Hoe vreemd dit ook mag klinken: talkpoeder is hier bijzonder geschikt voor. Het talkbusje “voor de kindjes” is bruikbaar. Strooi een weinig poeder op de beide malhelften en verdeel dit met een zacht kwastje. Voor het afgieten met metaal hebben we uiteraard het metaal zelf nodig. Legeringen van tin en lood zijn hiervoor goed geschikt. We kunnen gewoon soldeertin gebruiken: de oude soort (zelf gebruikten we een legering van 55% lood en 45% tin) of het nieuwere soort, dat uit vrijwel zuiver tin bestaat.

Uiteraard hebben we ook een vuurvast potje, een lepel met een geïsoleerde steel en een warmtebron nodig. Die laatste kan een eenvoudig brandertje uit de kampeerbenodigdhedenwinkel zijn. Het metaal – enkele stukken soldeertin – doen we in het potje en we laten de zaak langzaam opwarmen. Vrij snel gaat het metaal smelten, en verkrijgen we een hete vloeistof. Onnodig te zeggen dat hier de nodige voorzichtigheid geboden is (brandwonden!).

Terwijl het metaal langzaam opwarmt en smelt, kunnen we de mal in een klem plaatsen. Om bij het gieten ervoor te zorgen dat het metaal goed in alle details vloeit is een trilapparaat een goed hulpmiddel. Span de mal niet te strak in!

Vooral wanneer je wat ouder – dit wil zeggen meer aan de lucht blootgesteld - soldeertin gebruikt vormt zich een donkere, matte laag op het gesmolten metaal. Deze “roest” is niet bruikbaar als gietmateriaal en dien je daarom af te schrapen en deponeer je in een geschikt afvalbakje. Ons gezuiverde, gesmolten metaal is nu klaar om in de gietharsvorm gegoten te worden. We dompelen een soeplepel in het materiaal, laten deze mee opwarmen en scheppen hiermee een hoeveelheid gesmolten metaal uit.

We gieten vervolgens het hete metaal voorzichtig en in één keer in de trechtervormige opening. Vermits deze mal zeer weinig volume aan metaal nodig heeft, zal er snel metaal bovenop de trillende mal verschijnen. Alvorens het metaal gaat stollen, zal er door de trillingen nog een weinig metaal meer invloeien. Zodra het metaal gestold is kunnen we het trilapparaat uitzetten. Dit stollen gebeurt snel, en zodoende zouden we al snel na dit stollen het volgende afgietsel kunnen maken. Toch moet je alles even laten koelen en de mal terug talken. Met een kniptangetje kunnen we het overtollige materiaal verwijderen. De gietresten zijn probleemloos opnieuw bruikbaar voor een volgend afgietsel, en kunnen we gerust in ons vuurvast potje deponeren.

De bufferplaten werden geëtst. Na het etsen zouden we een dergelijk plaatje moeten hebben, waarmee we meteen een flink aantal van die bufferplaatjes hebben gemaakt. Het stoort dus niet als er eentje wat minder goed geëtst is, we hebben zo immers genoeg reservemateriaal. We kunnen alvast al wat randjes – waar er onvoldoende geëtst is - voorzichtig bijvijlen. Omdat het over bijzonder kleine onderdeeltjes gaat is het een goed idee om dit vijlwerk zoveel mogelijk te doen terwijl de stukjes nog vastzitten aan het frame.

Om de verdere plaatsing van de buffertjes te illustreren – dit gaat wat verder dan het thema ‘metaalgieten’ heb ik een wagonnetje genomen dat zijn buffertjes na een valpartij was kwijtgeraakt. We verwijderen het volledige resterende buffergedeelte van de balk met een scherp mesje en wat fijn schuurpapier. Het plaatsen van de buffers met het messingplaatje aan de bufferbalk gebeurt het best in één keer.

Let er in ieder geval op dat de bolle buffer aan de juiste zijde staat. Een likje verf werkt het geheel af. Ons wagentje is van nieuwe buffers voorzien, die beter het prototype benaderen dan de vroegere exemplaren.