ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ В ПРОЦЕССЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УКРАШЕНИЙ

Заготовительные операции – это практически начало процесса изготовления ювелирных изделий, включающее непосредственное производство сплавов нужного состава и отдельных деталей будущего изделия.

Основные операции заготовки металла необходимого состава и профиля состоят из плавки, ковки, прокатки, волочения, а по изготовлению элементов украшения – слесарно-механических работ, штамповки, отливки по образцу. Технологические процессы пластической деформации металлов и их сплавов требующих термической обработки и отбеливания (очистки поверхности сплавов) после каждой технологической операции.

Плавка

При выполнении конкретного заказа для получения сплава необходимой пробы и профиля применяется индивидуальная плавка (имеется в виду плавление небольшого количества металлов. Выполняется она ювелиром непосредственно в его мастерской в плавильной чаше или ковше. Металлы при таком способе плавления легко нагреваются открытым пламенем горелки и сплавляются в слитке или выливаются в заготовительную форму (изложницу) для получения после остывания нужной заготовки (детали). Пламя должно быть сильным (шумящим), с вытянутой восстановительной зоной.

Металлы, добавляемые в сплав с драгоценными металлами, называются лигатурой. Для определения состава рассчитывают шихту. Для упрощения расчетов воспользуйтесь приведенными ниже таблицами 2 и 3, в которых указаны доли компонентов в процентном соотношении к общей массе сплава той или иной пробы определенного драгоценного металла.

Сплав драгоценных металлов и лигатуры получают при высоких температурах плавления. Атомы металлов освобождаются от внутрикристаллических связей, кристаллиты распадаются, и между ними образуется все больше жидкого металла. Процесс размягчения металлической структуры длится до того момента, когда вся масса из твердого состояния перейдет в жидкое.

Для улучшения плавки применяется флюс (бура) из расчета 0,5 г на 10 г сплава. При охлаждении на стенках плавильной чаши флюс образует глазурь, предохраняя расплав от доступа кислорода, и растворяет окислы. Формы для разлива сплавов должны быть абсолютно чистыми и смазанными машинным маслом. Вначале плавят драгоценные металлы, а затем добавляют цветные.

Ковка

Цель этой операции – изменение поперечного сечения заготовки (слитка) в горячем или холодном состоянии без снятия стружки. Продуктивна ковка слитка сразу после плавки, поскольку позволяет уплотнить его и ликвидировать возникшие в процессе плавления трещины и поры в металлической структуре. Необходима ковка и при изготовлении элементов ювелирного изделия – этому способствуют высокие пластические свойства сплавов драгоценных и цветных металлов.

Различают два вида ковки – предварительная и окончательная; черновая проводится для подготовки слитка к дальнейшей деформации (прокаткой, волочением), с помощью чистовой ковки изделию придают окончательную форму.

Начинают кузнечную обработку бережными ударами молотка, постепенно их усиливая, а в промежутках между ударами металл отжигают и охлаждают в воде.

Таблица 2. Свойства и состав сплавов золота

Таблица 3. Свойства и состав сплавов серебра

От формы бойка молотка, вида наковальни и силы ударов зависит степень и направление деформации слитка.

Прокатка

Применяется для получения заготовок из листового материала методом штамповки или из прутков определенного сечения и толщины. Этот технологический процесс также основан на пластичности сплавов драгоценных металлов.

В индивидуальной мастерской используют прокатные вальцы с ручным приводом.

Для листового материала применяют вальцы с гладкими валками, для прокатки проволоки –фасонные, с кольцевыми проточками, соответствующими по сечению форме профиля прокатываемой проволоки. На листовой прокат воздействует только вертикальное давление (сверху и снизу), на проволочный – и горизонтальное, боковое.

Прокатываемый лист пусть и незначительно, но расширяется в стороны, а при прокатке проволоки такое недопустимо.

В процессе прокатки возрастает твердость металла. Для снятия этого напряжения и поддержания пластичности сплава необходимо периодически проводить отжиг (после уменьшения толщины листа или сечения проволоки на 50%). Направление прокатки рекомендуется изменять только после промежуточного отжига, также как и сокращение расстояния между валками или перевод проволоки в следующую проточку.

Волочение

Подготовка небольшого количества проволоки производится вручную. Волочение–это протягивание проволоки через коническое отверстие фильеров с целью сужения ее поперечного сечения до сечения протяжного отверстия данной фильеры. Величина усиления протяжения должна соответствовать величине натяжения:

если тяга превосходит натяжение, проволока порвется. Особенно это касается проволок тонкого сечения. Через фильеры волочильной доски (рис. 2) протягиваются только прокатанные проволоки. Между переходами от одной фильеры к другой (с меньшим сечением протяжного отверстия) производится отжиг проволочного материала. Алмазные фильеры износостойкие и позволяют заготавливать калиброванную проволоку. Волочильную доску зажимают в тиски с мягкими губками; проволоку, просунутую заостренным концом в нужную фильеру, захватывают специальными плоскогубцами с острыми насечками и Протягивают ручным способом.

Штамповка

Состоит из двух операций: вырубки контура детали и ее формовки.

Рис. 2. Волочильная доска с фильерами разного диаметра

Несложные тонкостенные элементы изделия вырубают вручную ударами молотка по пунсону, а штамп устанавливается на металлической плите (матрице).

Конструкция штампа зависит от формы детали и изготавливается в два этапа: 1) вырубка, 2) пробивка.

В зависимости от конструкции штампа подготавливается листовой сплав соответствующего профиля (толщины листа, ширины полосы). Необходимая толщина достигается прокаткой, а ширина (соответственно расстоянию между направляющими штампа) – путем разметки и резки полосы (ножницами).

Формуют заготовку путем пластической деформации, придавая ей нужную форму. Основное условие качественной формовки – отсутствие после деформации разрушения металла.

Формовка складывается из трех последовательных действий: гибки, вытяжки и отбортовки.

Гибка имеет целью деформацию заготовки в специальном желобе гибочного штампа ударом молотка с соответствующим бойком по оправке, которая вдавливает металл в стенки желоба определенной формы.

Вытяжка дает возможность (плавным нажимом пресса) получить из плоской заготовки деталь с образовавшейся сферой в виде колпачка. Путем протяжки можно удлинить полую тонкостенную деталь за счет сужения ее стенок (зазор между пуансоном и матрицей устанавливается меньше толщины стенок заготовки).

Отбортовке подвергаются наружные кромки детали или отверстия в ней. Отбортовку осуществляют деформированием в роликах.

Отливка по образцу (центробежное литье)

В частной мастерской доступно использование настольной центрифуги для отливки детали по образцу-эталону (модели) или литейной форме, изготовленной из тугоплавкого металла.

На верхнем конце вертикально расположенной оси, нижний конец которой закреплен в специальных подвижных опорах, крепится коромысло с равновеликими плечами, на котором подвешиваются специальные емкости-подвески. В одной из подвесок устанавливается литейная форма, а в другой – соответствующий противовес. Для безопасности центрифуга ограждается защитным кожухом на случай падения литейной формы или противовеса. Запуск (рывком шнура) производится сразу после заливки расплавленного сплава.

Эта операция позволяет изготавливать украшения сложной конфигурации, обеспечивая требуемую точность, получать тонкостенные отливки с высокой чистотой поверхности, что исключает дополнительную механическую обработку.

Механическая обработка

Без нее невозможно обойтись при изготовлении изделий в индивидуальной мастерской, где большинство операций производится ручным способом.

Разметка – перенос рисунка детали и его размеров на заготовку (для этого используются чертилки, циркуль, масштабная металлическая линейка, кернеры, разметочные плиты).

Разрезание листа или пластины производится по произведенной разметке с помощью ножниц.

Распиливание по разметке осуществляется лобзиковой пилой. Разновидность этой операции –выпиливание узоров.

Сверление – операция для получения углубления или отверстия цилиндрической формы. Керном намечается центр выемки или отверстия. Работа производится на жесткой основе верстака (лучше использовать финагель – для уменьшения потерь драгоценного сплава). Под деталь во избежание порчи финагеля, стола или поломки сверла подкладывается предохранительная дощечка. Применяются ювелирные–перовые, спиральные и центровые сверла (последние предназначены для получения цилиндрических углублений с плоским дном для закрепления в оправе жемчуга, непрозрачных ювелирных камней).

Фрезерование – обработка металла с помощью фрезы (вращающегося режущего инструмента, позволяющего обрабатывать как плоские, так и выпуклые поверхности детали (в зависимости от формы фрезы), которые нельзя обработать напильником. Ювелирные фрезы изготавливаются вместе с хвостовиком, который закрепляется в патроне гибкого вала бормашины, установленной на рабочем столе ювелира.

Различаются фрезы-боры: коническая, цилиндрическая торцевая, комбинированная остроконечно-цилиндрическая, шаровая, плоская сферическая, фасонная (см. рис. 3).

Опиливание – обработка поверхности детали режущим инструментом, в результате чего снимается определенный слой. Для этого заготовка закрепляется в настольные тиски (или специальные ручные). Опиливание производится по нанесенной разметке напильниками, затем надфилями.

Термическая обработка

Основные виды термообработки: отжиг, закалка, отпуск. Определяющие факторы процесса термообработки – температура и скорость нагревания, выдержка времени воздействия необходимых температур на обрабатываемый объект и скорость последующего охлаждения.

Рис. 3. Фрезы:

1 – коническая; 2 – цилиндрическая торцевая; 3 – комбинированная остроконечно-цилиндрическая; 4– шаровая; 5– плоская сферическая; 6 - фасонная

В ювелирном деле в качестве термовоздействия на изделия главенствует отжиг. Эта операция производится периодически. Отжигу подвергаются драгоценный лом, готовящийся к литью, готовые отливки при их обработке (при ковке, прокатке, волочении), а также после пайки деталей изделия.

Отжиг состоит их трех моментов: нагрева, выдержки, охлаждения сплава. Необходимо соблюдать равномерность нагрева и особенно охлаждения во избежание термического напряжения в слитке. Отжиг рекомендуется производить пламенем горелки при минимальном температурном режиме, но и при минимальной длительности в то же время.

Сплавы золота отжигают при температуре 700-750 град. С, сплавы серебра – при 600-650 град. С, сплавы меди – при 600-700 град. С. При охлаждении происходит упорядочение атомов в кристаллической решетке сплава. Для сдерживания окисляемости отжиг производится как можно реже. А сплавы, склонные к окислению, должны нагреваться скрытыми борной кислотой, что к тому же сохраняет полировку. Это особенно важно при отжиге готовых изделий, сданных в ремонт.

Отбеливание

Цель этой ювелирной операции – очистка поверхности слитков, элементов и готовых изделий от окислов и удаление остатков после предыдущих работ (плавки, пайки, отжига).

Состав отбеливающего раствора определяется видом сплава, подлежащего отбеливанию. Длительность процесса отбеливания зависит от температуры и концентрации раствора.

Сплавы золота достаточно отбеливаются 7-10%-ным раствором азотной кислоты при температуре 60-70 град. С. Применяются также 5-10%-ный раствор соляной кислоты при температуре 40-60 град. С и 10-15%-ный раствор серной кислоты при температуре 60-70 град. С. Продолжительность отбеливания не более 30 секунд в зависимости от степени окисления и образования остаточного флюса.

Сплавы серебра отбеливаются в 5-10%-ном растворе серной кислоты при температуре 40-50 град. С за 30 секунд, а также в 1-2%-ном растворе соляной кислоты при температуре 30-40 град. С за минуту.

Изделие или его части в кислотоупорном сетчатом пластиковом ковше или взятые медным пинцетом окунают в нагретый раствор в ванночку из огнеупорного стекла или фарфора, снабженную кислотоупорным кожухом и установленную на нагревательный прибор. После полного исчезновения с поверхности украшения остатков флюса и окислов его промывают.

Изделие или его часть опускают специальным медным пинцетом в соответствующий раствор, нагретый в медном ковше с удлиненной ручкой (непроводящей тепло) газовой настольной горелкой до нужной температуры, выдерживают заданное время, вынимают, промывают в банке с водой и сушат. Нельзя пользоваться стальным (медицинским) пинцетом, который может оставить налет на слитке или украшении.

Источник: Свое маленькое дело