שיטת השעווה האבודה

שיטת השעווה האבודה (נקראת גם יציקת שעווה נאבדת/נעלמת, באנגלית: Lost-wax casting) הוא תהליך שבו מיוצר העתק מתכתי (בדרך כלל כסף, זהב, פליז או ארד) מהפסל המקורי. בתהליך זה, ניתן להגיע לרמת מורכבות גבוהה.^[1]

התהליך כולל מספר שלבים רב והוא מסובך לביצוע. בתחילה, נבנית תבנית של הפסל המקורי משעווה, והיא מוחלפת בהדרגה בחומר הסופי (ומכאן שם התהליך).

יתרונות השיטה הם ביכולת לייצר חלקים בעלי גאומטריה מסובכת ומורכבת, החל מתכשיטים, פסלים, ועד חלקי מכונות, וחלקים למנועי סילון כלהבים וטורבינות. ניתן להשתמש במגוון רחב של מתכות בעלי טמפרטורת היתוך שונות, החל מאלומיניום, ניקל ועד טיטניום ופלדה. (קיימת שיטה דומה המאפשרת שימוש בחומרים אחרים כשרף, זפת ושומן מן החי. חסרונות השיטה הם בצורך ביצירת תבנית חדשה לכל דגם, ושימוש במשאבים רבים ובהם חומרים שונים החל משעווה, קרמיקה ומתכות שונות שלא תמיד ניתנות למחזור. חסרון נוסף הוא התהליך הממושך הדורש מקצועיות רבה, והכשרה מיוחדת.

היסטוריה

ראשית התהליך עתיקה מאוד ולטענת החוקרים קיימת עדות בצורת קמע בן אלפי שנים מתרבות עמק האינדוס.^[2] דוגמאות נוספות הן משנים מאוחרות יותר, באזור מסופוטמיה באלף השלישי לפנה"ס^[3] ובמערת המטמון (נחל משמר) והתקופה הכלקוליתית. תארוכי פחמן-14 שבוצעו העריכו אותם לאזור 3,700 לפני הספירה, כלומר מעל 5,700 שנים.^[4] במקומות נוספים בעולם נמצאו חפצים רבים שנוצקו בשיטה זו, למשל חפצים מקבר תות ענח' אמון (1333 לפנה"ס). בתרבות החבשית ובפרט בקרב ביתא ישראל השאילה השעווה האבודה את שמה לשיטה הספרותית המוערכת שעווה וזהב, בה הדיבור הגלוי (השעווה) צופן בחובו מסר סמוי משמעותי יותר (הזהב).

שלבי התהליך

השיטה משמשת להעתקת פסלים בכל גודל והיא משמשת לאחר סיום בניית הפסל המקורי.

ייצור תבנית אב, שעשויה להיות מגולפת מעץ, מחימר או מתכת. בתעשייה הכבדה, התבנית מיוצרת מפלדה או אלומיניום. ניתן לייצר אותה גם באמצעות הדפסה תלת-ממדית. התבנית בדרך כלל עשויה ממספר חלקים רב פעמיים, המאפשרת פירוק קל והוצאת הדגם בקלות. התבנית מיועדת לשימוש רב-פעמי ממושך.
יצירת חלק השעווה באמצעות שפיכת שעווה מותכת לתבנית, או הזרקה בלחץ לתבניות מתכתיות. לאחר התקררות השעווה והתמצקות, מפרידים את חלקי התבנית ושולפים את חלק השעווה. אם החלק גדול, בשלב זה מחוברים חלקי השעווה לדגם אחד באמצעות המסת החיבור בחום (אש או כלי מתכת חם).
חיבור מספר קורות הזנה (צינורות שעווה) כדי להכווין את זרם המתכת הנוזלית בשלב הבא. שלב זה מיועד לחלקים מסובכים בעלי פרטים רבים (כמו תכשיטים. שלב זה מצריך תכנון רב, כדי שייצור התמצקות נכונה של החומר ויקל על חיתוך הדגמים בשלבים הבאים.
בניית תבנית קראמית סביב דגם השעווה בצורה ידנית או באמצעות הזרקת חול ודבק המומסים כתרחיף. מספר שכבות הציפוי משתנה בהתאם לחוזק ויכול להיות מורכב ממספר שכבות בעלי תוכנות שונות.
חימום השעווה עד להמסתה, בתוך תנור בחימום איטי ומותאם למניעת היסדקות התבנית.
שלב היציקה, שדורש פעולות מקדימות כגון שריפת התבנית להוצאת לחות, וחימומה לטמפרטורת המתכת הנוזלית כדי למנוע שוק תרמי. היציקה נעשית באמצעות שפיכת מתכת נוזלית מותכת לתוך פתח התבנית, וקירורה בצורה איטית.
שבירת התבנית ביד באמצעות פטיש או באמצעות מכונות ניקוי ברטט וחילוץ התבנית. העורקים וקורות ההזנה נחתכים, והדגם מלוטש להסרת שאריות קרמיקה או מתכת, בליטוש ידני (נייר זכוכית), ליטוש מכני, או באמצעות שטיפות (בכימיקלים שונים כגון חומצה חזקה).

בשלב הגימור מבוצעת בקרת איכות לבדיקה שאין חורים כתוצאה ממילוי חסר ואיכות סופית. חורים או בועות אוויר מתוקנים במתכת. לפני המצאת החול הקרמי (צורן דו-חמצני), התבניות יוצרו מחומרים חסיני אש שונים ובהם טיח וחרסית.

דגם של תפוח משעווה
דגם גומי שיוצר מהשעווה (נראה בתצלום לאחר החיבור)
מדגם הגומי, מיוצר דגם שעווה או פרפין חלול
חתך דגם הפרפין החלול מכוסה בתבנית חסינת אש העשויה מחרס. בצילום נראות מסילות השעווה דרכן תומאס השעווה לפני מילוי התבנית במתכת נוזלית
דגם הברונזה לפני חיתוך קורות ההזנה