Материал: Разработка технологии изготовления кольца

Автоматизированные технологии изготовления ювелирных изделий.

Чем тщательнее выполнены все этапы, тем лучше изделие на выходе. И тем оно дороже. Если цена работы превысила стоимость материалов, покупатель начинает «бастовать». Поэтому ювелиры прибегают к автоматизации производства.

.2 Обработка давлением

Ювелирное дело известно со времен глубокой древности. Человек, встретив на своем пути золото, был очарован его красотой, поражен способностью в любых условиях сохранять солнечный цвет и блеск, легко поддаваться обработке; использовав эти удивительные качества металла в сочетании с гармонией линий и форм, человек создал один из неподражаемых видов народного художественного творчества.

Ювелирное дело - искусство малых форм. Благородная красота материала, талант и техническое мастерство исполнителя позволили придать ювелирным изделиям изысканность, высокую художественную ценность, особую выразительность.

Вначале для изготовления ювелирных изделий человек использовал только золото, затем постепенно стал применять серебро, драгоценные и полудрагоценные камни, жемчуг, янтарь, а в наши дни и выращенные в специальных установках камни, которые по внешним характеристикам и физико-химическим свойствам не уступают природным: изумруду, гранату, бирюзе, опалу, малахиту и др.

Ювелирные изделия, созданные мастерами, призваны служить не только в качестве украшений и предметов быта; они способны нести в себе воспитательное начало: удовлетворять эстетические потребности человека, формировать его художественный вкус и культуру, пробуждать интерес к творчеству.

Ювелирное дело на территории России возникло с незапамятных времен. Важнейшими в истории его развития являются следующие этапы: ювелирное искусство Киевской Руси, ювелирное дело на Руси в XVI, XVII вв., ювелирные украшения XVIII, XIX вв., ювелирное дело в советский период. Центрами русского ювелирного творчества в разное время были Киевская Русь, Владимиро-Суздальское княжество, Новгород, Псков, Ярославль, Нижний Новгород, Кострома, Казань, Калуга, Вологда, Великий Устюг, Москва, Петербург, ряд городов Урала.

Ювелиры Киевской Руси славились изделиями из золота с эмалью выемчатой и перегородчатой. Для этого времени характерны такие украшения, как котлы, которые подвешивались с двух сторон к женскому головному убору, бармы - драгоценные оплечья, расписанные изображениями религиозного характера, полые серьги в виде полумесяца, гривны - шейные украшения в виде обруча, подвески из скрученных золотых нитей, бусы всевозможных видов. В декоре успешно применялись чернь, зернь, эмаль, скань (филигрань), чеканка, резьба, позолота. Основной мотив орнаментации изделий - явно стилизованные растительные формы.

Подобный стиль орнаментации, но уже более точно отражающий живую природу, сохранился в ювелирных изделиях Руси XVI, XVII вв., хотя их форма, размеры, декор говорят об изменении условий жизни и быта русских людей: изделия стали демократичнее и в значительно большей степени, чем раньше, отображали характерные черты своего времени (значительно меньше вычурности в рисунке, лаконичнее и яснее его замысел и содержание).

Начало второй половины XVIII в. для мастеров-ювелиров России ознаменовалось открытием, разработкой и освоением отечественных месторождений камнесамоцветного сырья. В 1688 г. искатель руд Михайло Тумашев нашел на Урале в районе бывшего Мурзинского острога самоцветные камни: агат, топаз и др. Вскоре были открыты месторождения многих других драгоценных и полудрагоценных камней, которые стали широко применяться в ювелирном деле. Причем в XV - XVII вв. самыми модными самоцветами были необычайно яркий и нарядный своей зеленью изумруд, а также вишнево-красные альмандины и алые как заря рубины и шпинели. В те времена ювелиры любили украшать свои изделия эмалями ярких, насыщенных палитр, повторяющих гаммы расцветок драгоценных камней.

Новых высот русское ювелирное дело достигло в XVIII, XIX вв. Уместно отметить, что до XVII в. оно развивалось своими, особыми путями, не испытывая сколько-нибудь заметного влияния творчества мастеров-ювелиров других стран. Начиная же с эпохи Петра I и до начала XX в. эволюции русского ювелирного искусства присущи те же стилевые закономерности, что и западноевропейскому. В 1721 г. в Петербурге была построена первая в России гранильная мастерская в Екатеринбурге (ныне Свердловск). С 1786 г. выпускает свои знаменитые на весь мир порфиритовые, яшмовые, малахитовые вазы Колыванская шлифовальная фабрика. Приобретает широкую известность самобытное искусство филиграни красносельских ювелиров. Примерно в эти же годы в ювелирное дело внедряются механические способы обработки металлов: кованое серебро заменяется гладким листовым, чеканка все более уступает место штамповке, находит применение гальваническое золочение.

Эти первые ювелирные предприятия и первые технические новшества по сути предопределили приход эпохи, когда труд ювелира-одиночки, ювелира-кустаря постепенно был заменен механизированным, а в дальнейшем - промышленным производством ювелирных изделий.

Основные способы обработки давлением: прокатка в вальцах, штамповка, ковка, прессование, гибка, волочение.

3.3 Сравнительный анализ технологий

Сравнивая эти технологические процессы, я выявил плюсы и минусы каждого.

Изготовление по выплавляемым моделям - процесс который лёгок в осуществлении, такое изделие может сделать и начинающий ювелир, но только при наличии достаточного количества оборудования. Самое необходимое: 3Dпринтер, формовочная печь, горелка, различные инструменты для шлифовки и полировки. Данное изделие может изготавливаться многократно, тираж неограничен. Это позволяет снизить стоимость изделия тем самым привлечь большее количество покупателей. На изготовление потребуется около 3х рабочих дней:

.        Изготовление 3D модели и её печать

.        Формовка моделей и литьё

.        Пайка и придание товарного вида изделию

Изготовление в ручную - процесс сложный в осуществлении. Из-за прямых линий кольца, сложность только увеличивается, но опытный ювелир в силах провести все операции и сделать это изделие за один рабочий день. Оборудование необходимое для изготовления: горелка, вальцы, лобзик, различные инструменты для шлифовки и полировки. Изготовление данным способом не позволяет делать больших тиражей, только ограниченное количество изделий. Тем самым увеличивая стоимость кольца, но повышая его ценность.

Технология сочетающая литьё и пайку имеет особенность. Для обработки сплава этим способом необходимо достаточное количество оборудования: 3D принтер и программное обеспечение, вакуумный вибростол и муфельная печь для изготовления формы, литейная машина, горелка, бормашина и оборудование для шлифовки и полировки изделия.

Однако при обработке давлением необходимы только: вальцы для изготовление проката нужной формы, горелка, бормашина и оборудование для шлифовки и полировки.

Опираясь на габаритные размеры изделия можно сделать примерный расчёт требуемого материала и мощности:

.        При изготовлении кольца с использованием литья по выплавляемым моделям:

-       Модель кольца в воске имеет вес 0,6 грамм, умножив этот вес на 14, я получил вес кольца в золоте 585 пробы - он приблизительно равен 8,5 граммам сплава.

-       На литник необходимо примерно половина от веса изделия, то есть 4 - 4,5 грамма золота.

-       Что бы получить форму, необходимо запекать её в муфельной печи 6 часов. Печь потребляет около 2 кВт. То есть необходимо около 12 кВт.

-       На пайку, при использовании бензиновой горелки, необходимо около 0,1 л бензина.

.        При изготовлении кольца с использованием обработки давлением:

-       Для получения заготовки нужного размера не обходимо более чем в два раза больше металла, лучше даже с запасом. То есть если одна заготовка весит около 4,5 грамм, то для её получения нужно 9 - 15 грамм золота на каждую.

-       На получение сплава, отжиги и пайки, при использовании бензиновой горелки, необходимо около 0,3 л бензина.

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

4.1 Выбор технологического маршрута обработки

Технологический процесс для литья:

.        Изготовление 3D модели кольца, печать восковой модели, припаивание литника.

.        Изготовление гипсовой формы:

-       Приготовление гипсовой смеси

-       Заливка смеси в опоку и удаление пузырьков воздуха на вакуумном вибростоле.

-       Вытапливание воска при температуре 100-150°С (зависит от марки воска). Набор температуры 30 минут, выдержка 60 минут.

-       Прогрев опоки и удаление остатков воска в печи при температуре 370°С - набор 60 минут, выдержка 60 минут.

-       Прокаливание формы: набор температуры до 732 °С - 60 минут, выдержка - 120 минут.

-       Охлаждение формы в печи до температуры 560°С, подготовка к литью.

.        Приготовление сплава 585 пробы: белое золото и красное золото.

-       Белое золото - 58,5 %Au с добавлением 41,5 %лигатуры для белого золота (OB302F).

-       Красное золото - 58,5 %Au с добавлением 41,5 % лигатуры для красного золота (C145G).

.        Заливка металла в форму

.        Извлечение отливки

.        Очистка отливки: удаление литников, облоя, черновое шлифование, исправление дефектов

.        Сборка:

-       Подготовка деталей кольца к сборке (шлифование, подгонка)

-       Пайка

.        Финишная обработка изделия

Технологический процесс для изготовления при помощи обработки давлением:

.        Приготовление сплава 585 пробы: белое золото и красное золото.

.        Прокатка в вальцах

.        Выпиливание контура деталей

.        Шлифование деталей

.        Гибка

.        Пайка деталей кольца

.        Шлифование

.        Пайка

.        Финишная обработка изделия

Из рассмотренных методов и технологий изготовления кольца выбран процесс с использованием обработки давлением и пайки.

.2 Выбор оборудования и инструментов

Для приготовления сплава необходимо следующее оборудование и инструменты: керамический тигель для плавки металла (рисунок 7), горелка бензиновая с регулируемым фоном ГБМ-2 (рисунок 8).

Рисунок 7. Тигель Рисунок 8. Горелка

Прокатка осуществляется на ручных ювелирных вальцах (рисунок 9), промежуточный отжиг - на керамической плите (рисунок 10)бензиновой горелкой (рисунок 9).

Рисунок 9. Вальцы           Рисунок 10. Плита керамическая

При помощи лобзика (рисунок 11) и пилок по металлу (рисунок12) выпиливаем деталь по контуру.

Рисунок 11. Лобзик Рисунок 12. Пилки

Для шлифовки понадобятся мелкозернистые абразивы: надфили (рисунок 13), наждачная бумага P800,P1500 и P2000 (рисунок 14).

Рисунок 13 Надфили Рисунок 14 Наждачная бумага

Гибка заготовок осуществляется на ригеле (рисунок 15) в ручную.

Рисунок 15. Ригель

Пайка деталей осуществляется при помощи бензиновой горелки ГБ малютка (рисунок 16) с тонким соплом.

Горелка 16. Горелка

Прорезание паза и зачистка от заусенцев при помощи ручного лобзика (рисунок 12) с пилками по металлу (рисунок 13) и надфилей (рисунок 14).

Для финишной обработки кольца понадобится бормашина ForedomSR-2 (рисунок 17), полировальные диски (рисунок 18) и полировочная паста Dialux,представлена на рисунке 19 (красная грубая и белая тонкая).

Рисунок 17. Бормашина Рисунок 18. Диски полировочные

Рисунок 19. Пасты полировочные Dialux

кольцо литье давление

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Во время выполнения курсовой работы, были решены следующие поставленные задачи:

-       Изучена история колец, их назначение и применение;

-       Разработан художественный образ;

-       Рассмотрены подходящие по свойствам сплавы для изготовления;

-       Выбран металл наиболее подходящий по эстетическим, технологическим и эксплуатационным свойствам;

-       Из рассмотренных методов обработки были выбраны два наиболее подходящих;

-       Разработаны технологические процессы к методам обработки. Выбран наиболее подходящий;

-       Подобрано оборудование для изготовления кольца согласно методу обработки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.      Мутылина, И.Н. Материаловедение. Цветные металлы и сплавы на их основе: учеб.пособие. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2008. - 114с.

.        Материалы для ювелирных изделий [Электронный ресурс] :[Mreadz.net]. Самая крупная библиотека. Читальный зал онлайн] / Материалы для ювелирных изделий - Электрон.дан. - Режим доступа: URL

.        Бутенко, В.И. Технологические процессы в машиностроении: учеб.пособие. /В.И. Бутенко, Ю.П. Анкудимов, Е.С. Фоменко, Ю.Г. Чернега. - Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2014. - 157 с.

.        Ювелирные технологии [Электронный ресурс] :[Jtech.com.ua] . Ювелирные технологии, Л.А. Гутов Литье по выплавляемым моделям сплавов золота и серебра - Электрон.дан. - Режим доступа: URL: http://jtech.com.ua/article/view/id/339

.        «Благородные металлы» Справочник под ред. гл.- кор. АН СССР Е.М. Савицкого. - М.: «Металлургия», 1984. - с.512

.        Э. Бреполь «Теория и практика ювелирного дела»: Пер.с нем./под ред. Л.А. Гутова и Г.Т. Оболдуева. -4-е изд., стериотипн. - Л.; Машиностроение, Ленингр.отделение.1982-384 с.

.        Ювелирное и художественное литье по выплавляемым моделям сплавов меди/ Урвачев В.П., Кочетков В.В., Горина Н.Б. - Челябинск: Металлургия Челябинское отделение,1991 -168с

.        Литье по выплавляемым поделям/В.Н. Иванов,С.А. Казеннов, Б.С. Курчман и др., под общ.ред. Я.И. Шкленника, В.А.Озерова - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Машиностроение.1984 -409с.