Характеристика металлов и сплавов

I. МАТЕРИАЛЫ

Характеристика металлов и сплавов

Материалами ювелирного производства следует считать как те, из которых изготовляются ювелирные изделия, так и те, посредством которых они производятся. Это значительный перечень различных металлов - черных, цветных, в том числе и драгоценных.

Черные металлы.

Черные металлы - это промышленное название железа и его сплавов. Основное отличие черных металлов - это способность намагничиваться. Все сплавы на основе железа - стали и чугуны - называют железными.

Железо - металл серебристо-белого цвета, блестящий, ковкий и пластичный. Плотность 7,87; температура плавления 1539 °С; твердость по Бринеллю 60 (по Моосу 5). На воздухе окисляется - покрывается рыхлой ржавчиной. Сплавы железа в зависимости от содержания углерода называют сталью или чугуном.

Сталь - сплав железа с углеродом и другими элементами, содержание углерода в котором менее 2%. Основное количество оборудования, приспособлений и инструментов ювелирного производства изготовлено с применением конструкционных и инструментальных сталей.

Чугун - железный сплав, содержащий более 2% углерода. По составу чугуны делят на нелегированные и легированные (содержащие хром, никель, марганец и другие легирующие элементы). По структуре различают белый чугун (с белым изломом) и серый чугун (с серым изломом). Широко применяется как материал изделий прикладного искусства: ваз, скульптур, оград, ворот, решеток. В ювелирном производстве из чугуна кроме станин и станков изготовляют изложницы (формы для отливки слитков).

Цветные металлы и сплавы.

Чистые цветные металлы (химические элементы) принято группировать по сходным свойствам. Например, легкие металлы (плотность ниже 3,0), тяжелые металлы (плотность выше, чем у железа 7,87), легкоплавкие (температура плавления ниже температуры плавления олова - 232 °С),^: тугоплавкие (с температурой плавления выше, чем у железа - 1539 °С). В данном пособии цветные металлы и их сплавы рассматриваются с позиции их применения в ювелирной практике.

Медь (Си) - металл красновато-розового цвета, мягкий и пластичный, обладает высокими показателями тепло- и электропроводности. Легко паяется. Хорошо полируется. Имеет плохие литейные свойства. Плотность 8,96; температура плавления 1083 °С; твердость по Бринеллю 35 (по Моосу 3). Во влажной среде покрывается зеленоватым налетом закиси меди (медной патиной), который сохраняет ее от дальнейшего разрушения. Медь легко растворяется в азотной и концентрированной соляной кислотах при нагревании. В художественной промышленности ее используют при производстве чеканных и филигранных работ, для легирования сплавов благородных металлов, для изделий под эмаль и других поделок. Служит основой медных сплавов - латуней, бронз, мельхиора, нейзильбера.

Латунь - сплав меди с цинком, как правило, содержание меди более 57%, часто с добавками алюминия, железа, марганца, никеля, свинца и других элементов. По назначению делят на деформируемые и литейные. Латуни имеют желтый цвет, легко поддаются обработке давлением (за исключением свинцовосодержащих) в холодном и горячем состоянии. Все латуни хорошо паяются, режутся, полируются. Плотность латуни 8,20... 8,60; температура плавления 900... 1045 °С. В сухом помещении, долго сохраняют цвет и блеск. На воздухе быстро теряют цвет и блеск. Растворяются в большинстве кислот. В качестве декоративного материала используется для художественных поделок, чеканок, изделий ювелирной галантереи. Механические свойства латуней (марок Л62 и Л68) сходны с золотыми сплавами 583-й пробы и используются как учебный материал при практическом обучении ювелиров.

Бронза - медный сплав, в котором основным легирующим компонентом может быть любой металл, кроме цинка. Бронзы могут быть двухкомпонентными и более. Цвет зависит от состава, но чаще всего золотисто-желтый. Обладает высокими литейными качествами и износостойкостью. Хорошо паяется, полируется. По составу разделяют на оловянистые, алюминиевые, кремниевые, бериллиевые и др. Плотность 7,50... 8,80; температура плавления 1010... 1140 °С. обладает высокой коррозионной стойкостью. Бронза (особенно бериллиевая) стойка на воздухе, в воде, в растворах органических кислот, углекислых растворах. Растворяется в азотной кислоте и в присутствии окислителя в серной и соляной кислотах. Применяется в художественной промышленности визготовлении деталей интерьера - люстр, бра, канделябров и т.д.

Мельхиор - медно-никелевый сплав, содержащий до 30% никеля. Цвет - серебристо-белый, на срезе и полированных частях с желтоватым оттенком. Мягкий, пластичный, хорошо обрабатывается режущим инструментом и паяется. Плотность 8,90; температура плавления 1170 °С. На воздухе коррозийно устойчив. Окисляясь во влажной среде, покрывается зеленым налетом. Растворяется в азотной кислоте. Горячие серная и соляная кислоты действуют на него разъедающе. Применяется для изготовления галантерейных изделий, а также изделий посудной группы, их обычно покрывают серебром.

Нейзильбер - трехкомпонентный сплав на медной основе, в состав которого кроме меди входят 13,5... 16,5% никеля и 18... 22% цинка. По внешнему виду напоминает серебро. В зависимости от содержания никеля может иметь голубоватый или зеленоватый оттенок. Обладает достаточной прочностью и пластичностью, хорошо паяется. Плотность 8,45; температура плавления 1050 °С. Растворяется в азотной кислоте. Разъедается горячей и соляной кислотами. Идет на изготовление галантерейных изделий, изделий посудной группы с посеребрением. Филигранные изделия, как безкаменка, так и изделия с различными вставками с оксидированной поверхностью, внешне не уступает серебряным.

Драгоценные металлы.

Драгоценными или благородными, называют восемь металлов, выделенных в отдельную группу. К ним относятся золото, серебро, платина, а также платиновые металлы (платиноиды): палладий, родий, иридий, рутений и осмий. Для изготовления в ювелирном деле составляют три металла - золото, серебро и платина.

Золото (Аи) - единственный металл ярко-желтого цвета. Отличается самой высокой пластичностью и ковкостью из всех драгоценных металлов, режется ножом. Обладает хорошим блеском, а также тепло- и электропроводностью. Плотность золота 19,32; температура плавления 1063 "С; твердость по Бринеллю 20 (по Моосу 2,5). Золото обладает высокой химической стойкостью: ни кислород, ни сера на него не действуют, даже при нагревании; не реагирует с кислотами, щелочами, солями. Растворяется в смесях кислот - соляной и азотной (царской водке); серной и марганцевой, а также в горячей селеновой кислоте. Легко соединяется с ртутью, образуя амальгаму. В ступает в реакцию с хлором, бромом и йодом. Чистое золото идет на составление сплавов, используемых для производства ювелирных изделий, монет и медалей, зубных протезов, сусального.■• золота, декоративных гальванопокрытий.

Серебро (Ag) - металл белого цвета, очень тягучий, пластичный, ковкий, режется ножом. Серебро тверже золота, но мягче меди. Хорошо полируется, имеет наивысшую отражательную способность, является самым электро- и теплопроводным металлом. Плотность серебра 10,50; температура плавления 960,5 С; твердость по Бринеллю 25 (по Моосу 2,5). Серебро устойчиво к действию влажной среды, не взаимодействует с органическими кислотами, с растворами щелочей, азотом, углеродом, устойчиво к кислороду. Царская водка, которая растворяет золото, на поверхности серебра образует защитную пленку. При длительном пребывании на воздухе серебро постепенно темнеет под действием сероводорода, находящегося в воздухе. Серебро легко соединяется с серой. Озон образует на поверхности серебра черный налет. Серебро растворяется в азотной кислоте и концентрированной серной при нагревании. Растворяется в цианистых щелочах, хорошо соединяется с ртутью, образуя серебряную амальгаму. Серебро применяют в электронике, электротехнике, ракетостроении, медицине и ювелирном деле.

Платина (Pt) - серовато-белый блестящий металл, тяжелый и тугоплавкий. По пластичности и ковкости уступает золоту и серебру. Может прокатываться в тонкие листы (до 0,0025 мм) и протягиваться в -тончайшую проволоку (до 0,001 мм). Плотность платины 21,45; температура плавления 1769 °С; твердость по Бринеллю 50 (по Моосу 5). Платина не окисляется на воздухе даже при накаливании и, остывая, сохраняет свой цвет. Кислоты на нее не действуют, растворяется в горячей царской водке.

В природе металлы платиновой группы обычно сопутствуют друг другу. Попутно платину и другие платиновые металлы получают при аффинаже золота. Для изготовления ювелирных изделий платина применяется с давних времен. Высокопробный платиновый сплав считается классическим ювелирным материалом для изготовления изделий с драгоценными камнями. Но использование ее в ювелирных изделиях значительно сократилось.

Соли, щелочи, кислоты

В художественной обработке металлов химические вещества (соли, кислоты, щелочи и другие вещества) являются вспомогательными материалами, без которых невозможны основные производственные операции.

Кислоты.

Кислота - это вещество, содержащее соединения водорода с кислотными остатками (НС1, HNOj, H7SO4). Рассмотрим некоторые из них, которые наиболее часто применяются в ювелирном деле.

Азотная кислота I1NO-, - бесцветная жидкость. Температура кипения 84 ⁽¹С, при температуре 42 "С застывает в прозрачную кристаллическую массу. На воздухе подобно соляной кислоте "дымит", так как пары ее образуют с влагой воздуха мелкие капельки тумана. Азотная кислота принадлежит к числу наиболее сильных, взаимодействует почти со всеми металлами, за исключением золота, платины, радия, иридия.

При взаимодействии разбавленной HN0₃ с железом, цинком происходит реакция в виде ядовитого красно-коричневого газа. А в холодной концентрированной кислоте железо не растворяется, аналогичное действие эта кислота оказывает на хром и алюминий, которые под действием HN0₃ переходят в пассивное состояние. Применяется как компонент состава пробирных реактивов.

Соляная кислота НС1 - бесцветная жидкость с резким запахом, хорошо растворяется в воде, легко вступает в реакцию со многими металлами. Применяется для приготовления отбелов, травления не драгоценных металлов.

Серная кислота H₂S0₄ - маслянистая бесцветная, тяжелая жидкость, смешивается с водой в любых соотношениях. Однако смешивать концентрированную серную кислоту с водой следует очень осторожно (вливать в воду небольшими порциями или тонкой струйкой). Растворяют H2SO4 в воде только в термостойкой посуде. Концентрированная H₂S0₄ в подогретом состоянии растворяет все металлы, кроме золота, платины и некоторых металлов платиновой группы. Ювелиры применяют серную кислоту для травления, определения пробы серебра.

Борная кислота Н3ВО3 - в свободном виде - бесцветные кристаллы. Умеренно растворяется в воде. При нагревании до 100 °С кислота теряет воду и переходит в мегаборную кислоту НВОг- Применяется для приготовления флюса при пайке драгоценных металлов, в изготовлении эмалей, глазурей, в качестве дезинфицирующего средства в медицине.

Щелочи.

Для распознавания кислоты или щелочи применяют индикаторы. Щелочи являются жирными на ощупь и окрашивают красную лакмусовую бумажку в голубой цвет. Остановимся на особо важных щелочах.

Едкий натр NaOH представляет собой белые прозрачные, сальные на ощупь, хрупкие сильно гигроскопичные пластинки. Хорошо растворяется в воде, образуя натриевую щелочь, которая применяется как очищающее и обезжиривающее средство.

Соли:.

Соли - класс химических соединений, кристаллические вещества, имеющие ионную структуру.

Хлористый натрий NC1, или поваренная соль, применяется для очистки изделий и отдельных деталей от всевозможных загрязнений и как компонент состава растворов химического пассивирования ювелирных украшений.

Карбонат калия К₂СОз - соль угольной кислоты или поташ. Порошковообразное белое, легко растворимое в воде вещество; входит в состав электролита блестящего золочения; используется как основная часть флюсов и как компонент оксидирующего состава украшений из серебра.

Бура №28407 х ЮИ₂0 - натриевая соль тетраборной кислоты; используется как флюс и как основа флюсов при пайке драгоценных и недрагоценных металлов.

1.4. Безопасность труда при работе с химическими веществами

Многие химические вещества, применяемые для художественной обработки металлов, при неосторожном обращении с ними могут привести к несчастным случаям: ожогам, поражению слизистой оболочки глаз и органов дыхания, общему отравлению организма.

К особо опасным относятся: пары синильной, азотной, соляной кислот; газообразные фтор, бром, мышьяковистый и сурьмянистый водород, серово­дород, многие органические вещества; соли - цианиды калия, натрия, меди, серебра, золота; кислоты - азотная, серная, соляная и их водные растворы с концентрацией выше 15%; щелочи - раствор едкого кали, натриевая щелочь с концентрацией выше 5%; нашатырный спирт с концентрацией аммония выше 10% и соединения меди.

Эти вещества должны храниться в стеклянных сосудах с хорошо притертыми пробками и надписью «Осторожно — яд!». Посуда для хранения вредных химических веществ должна по своей форме и виду отличаться от всех бутылок и сосудов, применяемых в быту для хранения пищевых продуктов.

При работе с химическими веществами следует соблюдать основные меры безопасности:

- содержать рабочее место в чистоте, не загромождать ненужной посудой, приборами;

- нельзя пить воду из химической посуды, бывшей в употреблении;

- работать с большим количеством реактивов; вливать кислоту в воду, а не наоборот;

- принимать пищу и курить на рабочем месте;

- не допускать попадания ядовитых веществ на тело или одежду;

- производить работы с ядовитыми химикатами, выделяющими вредные газы, только в вытяжном шкафу в резиновых перчатках и защитных очках;

- завершив работу, немедленно убрать ядовитые химикаты в шкаф и закрыть на ключ;

- тщательно вымыть руки с мылом, прополоскать рот водой.

Помощи.

Бинт; гигроскопическая вата; салфетки для компрессов; пинцет; крово­останавливающие жгуты; булавки; валериановые капли; йодная настойка (5%-ный раствор); анальгин; нашатырный спирт (концентрированный раствор); перекись водорода (3%-ный раствор); подсолнечное или вазелиновое масло; перманганат (1%-ный раствор и кристаллический); уксусная кислота (2%-ный раствор); питьевая сода (10%-ный раствор); питьевая сода (кристаллическая); крахмал (2%-ный раствор); гипосульфит (2%-ный раствор); активированный уголь; оксид магния (сухая): известковая вода (насыщенный раствор); глауберова соль (кристаллическая); медный купорос (кристаллический); вазелин; мензурка на 100 мл; столовая ложка.

Ожоги.

Подразделяются на термические и химические. Термические возникают при неаккуратном обращении с нагретыми до высокой температуры предметами или с нагревательными приборами.

Обожженное место следует охладить водой, снегом или льдом до практически полного прекращения боли. Затем на обожженные участки наложить сухие изолирующие повязки из чистого материала (бинт, марля, хлопчатобумажная ткань). Нельзя обрабатывать ожоги мазями, маслами, спиртовыми растворами.

Химические ожоги происходят при попадании на кожу концентриро­ванных кислот, растворов едких щелочей и др. Особенно опасно действие концентрированной серной кислоты и твердых едких щелочей, вызывающих трудно заживающие ожоги тканей. При попадании на кожу рук или других частей тела кислот или щелочей- их следует немедленно обмыть большим количеством холодной воды на протяжении 20 - 30 мин. Затем дополнительно: в случае ожога кислотами - 5 - 6%-ным раствором углекислого натрия или аммония; щелочами - 2 - 3%-ным раствором ук­сусной кислоты. При сильном ожоге пострадавшим необходимо дать теплый чай, минеральную или подсоленную щелочную воду (на стакан воды по чайной ложке поваренной соли и питьевой соды) и доставить в больницу.

При попадании кислоты в глаза их следует промыть водой и 3%-ным раствором углекислого натрия; при ожогах полости рта щелочыо - прополоскать 3%-ным раствором уксусной или 2%-ным раствором борной кислоты; при ожогах кислотой - прополоскать 5%-ным раствором углекислого натрия.

Отравления.

Аммиак - вдыхать пары уксусной кислоты; пить молоко, лимонный сок, 2%-ный раствор уксуса.

Оксиды азота - дать кислород; обратиться к врачу.

Бром - вдыхать пары аммиака или слабый раствор сероводородной воды; в случае ожога рук или лица смазать обожженные места ланолином или любым жиром; обратиться к врачу.

Мышьяковистые соединения - немедленно вызвать рвоту; пить жженую магнезию, разведенную в воде, жир или масло; обратиться к врачу.

Оксид углерода - перевести пострадавшего в хорошо проветриваемое помещение и дать кислород; при затрудненном дыхании применить искусственное дыхание; немедленно вызвать врача.

Диоксид серы - вывести пострадавшего на свежий воздух; при тя­желом отравлении применить искусственное дыхание.

Сероводород - вывести пострадавшего на свежий воздух; при тяжелом отравлении сделать искусственное дыхание, дать кислород.

Свинцовые соединения - растворить в теплой воде сульфат натрия или сульфат магния (1: 10) и дать выпить пострадавшему, затем пить моло­ко, яичный белок, большое количество адсорбирующего угля.

Ртутные соединения - немедленно вызвать рвоту; до прибытия врача больному давать молоко, яичный белок в молоке, раствор адсорбирующего угля или гидроксида магния.

Серная кислота - немедленно вызвать врача; дать пострадавшему вы­пить раствор жженой магнезии (15,0: 1000 мл. воды), раствор яичного белка (5 белков на 1 л воды); вызывать рвоту противопоказано.

Синильная кислота или цианистый калий - дать выпить рвотное и немедленно вызвать врача; сделать искусственное дыхание, холодное обливание затылка с высоты 0,5 м и растирание; поить концентрированным раствором глюкозы или сахара.

Соляная или уксусная кислота - дать выпить раствор жженой магнезии, молоко, маслянистые эмульсии; при стесненном дыхании применить

искусственное дыхание; обратиться к врачу; вызывать рвоту противопоказано.

Хлор - вывести пострадавшего на воздух; давать нюхать смесь слабого раствора аммиака с винным спиртом.

Бензин, бензол - дать выпить рвотное и валериановые капли; произве­сти искусственное Дыхание и растирание тела.

Метиловый спирт - немедленно дать кислород; срочно вызвать врача.

Резание и опиливание

Резание листового металла - это операция разъединения целого листа, полосы или ленты на части определенной формы и размеров, называемые заготовками.

Разрезанию предшествует разметка - операция по перенесению; формы и размеров изделия с чертежа или рисунка на его поверхность. Различают плоскостную (контуры рисунка лежат в одной плоскости), пространственную (линии наносят в нескольких плоскостях или на нескольких поверхностях) и разметку по образцу или шаблону.

Для разметки применяют следующий инструмент: чертилку, линейку, угольник, разметочный циркуль, кернер, молоток, рейсмус, разметочную плиту и т.д. Иногда поверхность, подлежащую разметке, предварительно окрашивают раствором мела (с добавлением декстринового клея) или медного купороса, чтобы линии были хорошо видны.

Листовой металл можно разрезать ручными ножницами. Если толщина металла не позволяет разрезать заготовки ножницами, производят его распиливание ручной ножовкой или отрезным ножовочным станком. Разрезание листового металла может быть прямолинейным, криволинейным и смешанным. При прямолинейном получают заготовки с прямолинейным контуром, квадратной, прямоугольной, ромбической и трапецеидальной формы; при криволинейном - круглой, эллипсоидальной и др.; при смешан­ном - сложной формы, например усеченный цилиндр, конус и др.

Инструментом для резки листового металла служат ножницы: ручные, стуловые и рычажные.

В основе работы листовых ножниц, лобзика или пилы используется принцип действия клина. Этот принцип лежит также в основе работы таких режущих инструментов, как резец, сверло, напильник, абразивный круг и т.д. Так как у ножниц действие клина проявляется наглядно, то резку ножницами следует рассмотреть более подробно, чтобы определить общие закономерности действия клина, которые можно затем перенести и на другие инструменты.

Ручные ножницы изготавливают из стали у7 и у8. В зависимости от расположения режущей кромки (справа пли слева от нижнего лезвия) они называются правыми или левыми. Ручные ножницы бывают с прямыми и кривыми режущими лезвиями. Первые применяются для разрезания листового металла по прямым линиям, вторые - для криволинейного и комбинированного разрезания, вырезки отверстий.

Стуловые ножницы служат для разрезания листового металла тол­щиной по 2 - 3 мм. Одна из ручек имеет шип, расположенный под углом 90°, для закрепления ножниц на стуле или в тисках.

Рычажные ножницы используются для разрезания листового металла толщиной до 5,0 мм большой длины. Иногда они снабжаются пневматическим приводом.

Для резки листового металла применяются механизированные процессы резки с помощью различных электрических, вибрационных, роликовых и пневматических ножниц.

Распиливание металла.

Применяется при необходимости получить заготовки заданной формы и толщины. Профильный металл, трубы, отливки распиливают ручными или механическими ножовками. Ручные ножовки могут быть с раздвижными станками (рамками) и цельными. Преимущество первого в том, что к ним подходят ножовочные полотна разных размеров. При производстве ювелирных работ применяются специальные ювелирные лобзики.

Опиливание - слесарная операция, заключающаяся в срезании слоя материала с заготовки напильником вручную или на станках.

Напильниками обрабатывают заготовки плоские, выпуклые, вогнутые, криволинейные поверхности, пазы, канавки, отверстия любой формы и т. д. Различают опиливание грубое (черновое), когда удаляют слой металла более 0,2 мм, и тонкое (чистовое), когда снятый слой не превышает 0,1 мм. Для обработки заготовок разной твердости и формы применяют различные по назначению, размерам и форме напильники.

Виды напильников.

Различаются по частоте насечки, профилю сечения и длине. Изготовляются из инструментальной углеродистой стали марок у 10, уЮА, у12А, у 13, у13А или хромистой стали марок ШХ6, ШХ9 и IJLIXI5. По числу насечек напильники делятся на шесть номеров от 0 до 5 (0 - самая крупная насечка, 5 - самая мелкая).

По виду насечки напильники бывают с одинарной, двойной (прямой и дуговой) и рашпильной иасечками. Напильники с одинарной насечкой применяют при опиливании мягких металлов (латунь, цинк, медь, свинец и т. д.); с двойной - стали, чугуна; с рашпильной - дерева, резины, кости, рога, кожи.

Небольшие напильники называются надфилями. Они делятся также на шесть номеров (классов) в зависимости от числа насечек на 1 см длины надфиля: 1-й класс - драчевые; 2-й - личные; 3 - 6-й - бархатные.

По форме сечения надфили могут быть круглые, полукруглые, плоские, остроносые, овальные, ножовочные, квадратные, трехгранные обыкновенные, плоские тупоносые, трехгранные односторонние, пазовые и ромбовидные.

Общая длина надфиля - 120 и 160 мм. Длина нарезной части - 40, 60, 80 мм. Надфили с длиной рабочей части 60 и 80 мм изготавливаются всех типов, а трехгранные односторонние и ножовочные, кроме того, еще с длиной рабочий части 40 мм.

Общие правила и приемы опиливания.

Для того чтобы успешно вести работу по опиливанию заготовки, надо убедиться, что длина выбранного напильника на 150 мм больше длины обрабатываемой поверхности. Опиливание мягких металлов не рекомендуется производить напильниками с мелкой насечкой, так как промежутки вокруг режущих зубьев сразу же забьются стружкой. Перед опиливанием необходимо удалить с поверхности заготовки остатки окалины, припоя, флюса или других твердых примесей. Заготовку закрепляют в середине губок тисков так, чтобы при работе не повредить тиски (чуть выше губок), и начинают обработку сначала более грубым напильником, а по достижении определенного размера - мелким.

Для получения более гладкой поверхности напильник натирают мелом. Последний удерживает мелкие опилки в насечке, тем самым, предохраняя опиливаемую поверхность от царапин.

Форма напильника должна соответствовать форме заготовки. Круглым напильником нельзя обрабатывать плоские поверхности, и наоборот.

При обработке ровной поверхности движение напильника должно происходить в одной плоскости с поверхностью заголовки. Во избежание потери опоры и изменения положения напильника его нельзя отрывать от изделия. При работе необходимо следить, чтобы напильник не отклонялся вниз. Это приведет к скруглению поверхности.

Опиливание производят перекрестным штрихом, меняя направления движения напильника на 90°.

Опиливание криволинейной поверхности производят движениями напильника, соответствующими кривизне (выпуклости) заготовки.

При обработке круглой (цилиндрической) поверхности соответствующую часть заготовки сначала опиливают на квадратное сечение, затем на шестигранное и, наконец, опиливанием углов граней добиваются круглой формы. Равномерное скруглен ие поверхности в процессе опиливания достигается непрерывным поворачиванием заготовки в деревянном бруске, зажатом в тисках с желобком посередине.

Механизированные способы опиливания предполагают работы с помощью специальных опиловочных станков с гибкими и жесткими валами и специальными абразивными головками.

Опиливание вручную при ювелирных работах выполняется с помощью напильников, надфилей, рифелей. В практике ювелиров встречается опиливание ровной, цилиндрической, криволинейной поверхностей, а также опиливание (зачистка) мест пайки, удаление заусенцев с краев изделия, запиловка торцовых сторон, обработка сложных прорезных узоров, запиловка прямоугольных и фасонных пазов, опиливание внутренних округлых поверхностей и т.д. Основной объем опиловочных работ ювелиры выполняют напильниками и надфилями.

Процесс опиливания ювелиры выполняют сидя за верстаком. Изделие во время опиливания обычно удерживают пальцами одной руки, прижимая его к финагелю. Размах движений инструмента страхуется либо финагелем, либо большим пальцем держащей изделие руки (на палец в этом случае обязательно надевается кожаный чехол). Локти рук в процессе опиливания находятся в свободном состоянии.

Для удерживания в нужном положении изделий и деталей при опиливании пользуются также плоскогубцами и круглогубцами, а также тисочками, металлическими и деревянными. При опиливании изделий из драгоценных металлов нельзя применять инструменты и приспособления, изготовленные из цветных металлов и негорючих материалов, так как в дальнейшем извлечение примесей из опилок представит крайне сложное дело.

Механизированное опиливание. Этот способ удобен при обработке труднодоступных мест, пазов, внутренних поверхностей полых изделий. Опытные ювелиры 70 - 80% всех опиловочных работ выполняют именно механизированным способом. Осуществляется механизированное опиливание с помощью бормашинки и набора боров-фрез. При механи­зированном опиливании изделие удерживается пальцами руки (упором служит финагель) или закрепляется в деревянных тисочках. Локоть руки, держащей и направляющей инструмент, опирается на верстак.

Выполняя операцию опиливания, необходимо помнить: правильно выбранный напильник, надфиль, рифель - одно из условий качественной и производительной работы; напильник (надфиль) удерживают в правой руке, причем указательный палец должен быть расположен сверху вдоль.

Прокатка листов.

Перед прокаткой необходимо тщательно осмотреть валки и проверить, хорошо ли они отполированы, очистить их от грязи и пыли, потому что каждая твердая частица оставляет отпечаток на готовом изделии. Удаление такого отпечатка потребует дополнительной трудоемкой шлифовки. Конец заготовки вдвигают между валками и опускают верхний валок до получения обжатия требуемой величины. Затем толкают заготовку одной рукой в зазор между валками, а другой вращают рукоятку привода до тех пор, пока валки не «захватят» металл. Теперь начинают вращать рукоятку вальцов двумя руками, в полную силу, пропуская всю заготовку сквозь валки и подхватывая ее с другой стороны. При наличии электропривода включают двигатель после установки требуемого зазора между валками и, подталкивая заготовку перпендикулярно к оси валков, выполняют прокатку. Таким образом, заготовку прокатывают вперед и назад.

Направление прокатки (по отношению к оси заготовки) можно менять только после промежуточного отжига, так, например, если необходимо получить квадратную пластину, то слиток сначала прокатывают в продольном направлении, затем отжигают и только после этого прокатывают в направлении, перпендикулярном к предыдущему. При прокатке материала, особенно на ручных вальцах, не следует давать большое обжатие. Это обеспечит меньший износ станка, меньшую затрату усилий, а также плавность процесса прокатки в одном направлении.

Дефекты проката

Вид дефекта	Причина появления	Способы устранения
		о о
Лист заклинился	Неравномерный захват заготовки валками (их середина изношена)	Отжечь и проковать среднюю часть листа, которая находилась под слишком малым давлением. Произвести правку валков
То же	Изменено направление проката без промежуточного отжига	Отжечь и проковать те части листа, которые находились под слишком малым давлением

 

Коробление- листа с одной стороны	Лист прокатан односторонне. Валки изношены с одной стороны, или регулировочные винты затянуты неодинаково	Произвести правку валков. Выровнять положение нажимных винтов
Разрывы листа по краям sd ■.,■	Нецелесообразная форма исходного слитка. Материал находится под нагрузкой выше предела текучести. Материал загрязнен. Образование крупнозернистой структуры из-за перегрева и слишком частого отжига металла	Трещины расширить пилой, отжечь. Переделать форму, слитка. Переплавить загрязненный металл
Разрывы и выкрашивание листа; появление мозаичной сетки трещин	Металл загрязнен вредными примесями, превышен предел текучести, образование крупнозернистой структуры	Переплавить металл или отправить его на аффинаж

Прокатка проволоки.

Принципиально процессы прокатки листового металла и проволоки являются сходными, но в то же время каждый из них имеет и свои особенности. В отличие от прокатки листов, выполняемой между гладкими валками, прокатку проволоки производят в ручьевых валках, снабженных "ручьями", соответствующими по сечению форме профиля прокатываемой проволоки. В то время как при прокатке листового металла на него действует только вертикальное давление, при прокатке проволоки заготовка испытывает и боковое давление. Прокатываемый лист может, хотя и незна­чительно, уширяться в стороны, в то время как при прокатке приволоки такая деформация недопустима. Так же как и перед прокаткой листа, слиток при изготовлении проволоки нужно предварительно ковать и отжигать. Заготовку прокатывают вначале до получения шестигранного профиля и в последующих ручьях доводят ее сечение до квадратного или круглого. При прокатке проволоки нельзя давать большие усилия обжатия. После каждого хода проката проволоку поворачивают на 90° (кантуют) и немного уменьшают расстояние между валками.

Если установить валки слишком близко, то металл выдавливается в виде заусенцев на гранях проволоки. Появления этого дефекта следует опасаться. Если не обращать на него внимания и продолжать прокатку дальше, то после кантовки заусенцы закатываются в металл, не свариваясь с ним, и нарушается профиль проволоки. Поэтому, как только замечены первые признаки появления заусенцев, нужно немедленно прервать процесс- вальцовки, вынуть проволоку и опилить эти заусенцы. Для предотвращения образования новых заусенцев на металле нужно увеличить расстояние между валками. К прокатке в следующем ручье переходят только после полного использования предыдущего.

Вальцовку осуществляют только на вальцах с ручным приводом. Кстати, в ювелирной практике нет резкого разграничения между процессами прокатки и вальцовки, и все операции, производимые на- вальцах с ручным приводом, называют вальцовкой.

Волочение.

Для уменьшения диаметра проволоки ее протягивают через коническое отверстие инструмента, называемого матрицей, или фильером, изготовленного из твердого материала.

Процесс волочения. Обычно исходная заготовка вначале про­катывается в ручьевых прокатных валках. В то время как при прокатке рабочее давление металлу передается валками, которые своим движением передвигают дальше обрабатываемую заготовку, при волочении сама проволока передает усилие деформации, преодолевающее сопротивление металла и прение, возникающие в протяжном конусе фильера. Поэтому здесь сила натяжения может быть только такой величины, которую может выдержать сама проволока.

Особенно ограничена величина рабочего усилия при протягивании тонкой проволоки.

При прохождении через фильер поперечное сечение проволоки уменьшается до площади сечения цилиндрической части протяжного отверстия.

Вследствие контактного трения в деформируемом металле при прохождении фильера образуются такие же конусы текучести, как и при прокатке. Если проволоку протягивают через отверстие волочильной доски, то трением в протяжном конусе удерживаются наружные слои материала, в то время как осевая зона почти не затрагивается, и металл здесь течет интенсивнее в направлении вытяжки проволоки.

Инструменты для волочения. Наиболее распространенным инструментом для волочения проволоки является волочильная доска. Она представляет собой пластину, изготовленную из высококачественной инструментальной стали, в которой на равных расстояниях просверлены волочильные отверстия (глазки), размеры которых последовательно уменьшаются от одного к другому.

Основным видом такого инструмента является волочильная доска с круглыми отверстиями для изготовления круглой проволоки, однако наряду с этим имеются волочильные доски с отверстиями других профилей: квадратного, треугольного, прямоугольного, ножевидного и многочисленных фасонных форм для специальных целей. От состояния глазков волочильной доски зависит качество проволоки. Если стенки отверстия не абсолютно гладкие, то поверхность проволоки будет иметь дефекты: риски, царапины, задиры. Уход за волочильной доской начинается с ее хранения.

Если ее небрежно бросают в ящик вместе с твердыми и мягкими ин­струментами, то она может оказаться серьезно поврежденной.

Всегда целесообразно иметь в ящике специальную подставку, куда можно было бы ее ставить.

Окончательная ковка.

Завершающая изготовление ювелирного изделия чистовая ковка является одним из немногих методов обработки металла, который невозможно заменить никакой другой обработкой. Материал заготовки, подвергающийся окончательной отделке ковкой, должен обладать высокой пластичностью и иметь относительное удлинение свыше 40%. Из сплавов серебра для этой цели хорошо подходит сплав 925 пробы, из сплавов золота - сплавы 750 пробы. Для улучшения эксплуатационных качеств ювелирных изделий из этих сплавов после окончательной ковки не следует проводить отжиг, а если он необходим, то в гатовом виде изделие следует подвергать старению.

Основные формы заготовок, получаемых методом ковки.