Технология ковки ювелирных изделий.

Предварительная ковка - под предварительной ковкой понимается подготовка _; слитка к дальнейшей обработке давлением: прокатке или волочению. Слиток должен подвергаться предварительной ковке в следующих целях:

- для измельчения дендритов и грубых кристаллитов с последующим получением однородной мелкозернистой структуры в результате перекристаллизации при отжиге;

- для полного сжатия пустот и пор металла с их последующей заваркой при отжиге (если стенки пустот не окислены);

- для проковки сильными ударами сердцевины слитка, слабо деформируемой при прокатке и волочении;

- для придания необработанной заготовке требуемой предварительной формы.

Черновая ковка имеет смысл только тогда, когда, металл подвергается значительной деформации. Для этой цели используют, поэтому, тяжелый молоток и массивную стационарную наковальню. Ковку плоских пластин производят поочередно с обеих сторон молотком с клиновидным умеренно- закругленным бойком, обрабатывая вторым переходом сторону слитка, лежавшую на наковальне. Затем слиток сглаживают ударами молотка с плоской рабочей поверхностью. Четырехгранный пруток сначала проковывается клиновидным бойком перпендикулярно к оси прутка. Затем таким же образом обрабатывают противолежащую сторону и две другие грани заготовки. Плоско-скругленным бойком обрабатывают сначала все четыре ребра заготовки, а затем четыре главные плоскости. Черновая проковка ребер по диагонали сечения заготовки уменьшает опасность растрескивания металла. Если круглый пруток нужно подготовить к прокатке, то достаточно придать ему квадратное сечение, использовав для этой цели молоток со слегка скругленной рабочей поверхностью бойка.

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.

Исходным материалом обычно является литой пруток круглого профиля. Для получения штабика квадратного сечения сначала проковывают пруток молотком с плоским, слегка закругленным бойком с одной стороны по всей длине на флахштоке. Затем его переворачивают и проковывают противоположную сторону. После этого таким же способом обрабатывают две другие грани. При работе необходимо следить за тем, чтобы все грани пересекались строго под прямым углом. При перекосе граней штабика его сечение получает ромбовидную форму, для устранения дефекта заготовку следует перековать на шестигранный профиль, затем до круглого прутка и далее снова начать ковку на квадратное сечение. Если один конец прутка проковать больше, чем весь пруток, то получается первая основная форма кованого полуфабриката - клиновидное уширение штабика.

Постепенно, проковывая две другие грани противоположного конца штабика перпендикулярно к клину, получают заготовку в форме винта, при этом удлинение заготовки незначительно.

Если необходимо заострить конец прутка, то проковывают все его грани в той же последовательности, как и при вытяжке круглого прутика на квадратный профиль.

Ковку производят молотком с клиновидным бойком. Каждая сторона обрабатывается таким образом, чтобы удары наносились все сильнее по мере приближения к концу штабика для получения требуемого утонения заготовки.

Изделия разнообразных форм можно получить в том случае, если пруток квадратного сечения согнуть, а затем проковать по толщине в месте сгиба.

Все рассмотренные формы кованых заготовок являются простейшими, но они составляют элементы ювелирных изделий, комбинируя которые, ювелир может изготовить любое украшение.

Инструменты для ковки.

Классическим инструментом для обработки металла является молоток с плоским и клиновидным скругленными бойками, имеющими закаленные и отполированные поверхности.

При ударе молотком металл вытесняется во все стороны от точки приложения удара. Правильным выбором наиболее подходящих по форме ударных поверхностей молотка, а также точек приложения ударов можно усилить или ограничить это выдавливание металла в стороны. Например, при расплющивании или вытяжке заготовки необходимо выбирать такие точки приложения ударов, чтобы металл насколько возможно вытеснялся в желаемом направлении; напротив, при выглаживании поверхности и измельчении структуры по возможности исключают выдавливание металла в стороны.

По форме рабочей поверхности и воздействию на металл бойки молотков классифицируют следующим образом:

- Плоские. При работе таким бойком действие удара направлено почти перпендикулярно к обрабатываемой поверхности и даже при большой силе удара металл лишь незначительно вытесняется в стороны. Поэтому такие бойки не подходят для значительного изменения формы заготовки, однако они незаменимы при отделке и сглаживании поверхностей изделий. Кромки рабочей поверхности должны быть слегка скруглены, чтобы после ударов молотком на поверхности изделия не оставались следы (вмятины) от кромок бойка.

- Закругленные. Если направление удара таким бойком остается перпендикулярным к обрабатываемой поверхности, то при той же силе удара металл больше или меньше вытесняется в стороны в зависимости от степени кривизны поверхности бойка. Таким молотком хорошо обрабатывать металл, не допуская сильной деформации поверхности заготовки.

- Шаровидные. По своему действию этот боек является дальнейшим развитием бойка с закругленной рабочей поверхностью. Усилия при ударе распределяются по нормали к сферической поверхности. Трение на рабочей поверхности бойка незначительное, поэтому он, по сравнению с плоским бойком, проникает в металл гораздо глубже при одинаковой силе удара и действует сильнее на сердцевину заготовки. Боек такой формы является наиболее подходящим для равномерной разгонки металла во все стороны. Однако шаровидный боек оставляет на поверхности заготовки следы, которые обычно заглаживают молотком с плоским бойком.

- Клиновидные скругленные. При работе таким бойком основное усилие совпадает с направлением удара. Одновременно с этим происходит сильное вытеснение металла в стороны. Боек, как клин, входит в металл и разгоняет его под прямым углом к рабочей поверхности инструмента. Молотком с таким, бойком можно очень сильно изменять форму заготовки. Как и в предыдущем случае, остающиеся от ударов бойка следы необходимо заглаживать ударами плоского бойка.

Этих четырех видов бойков молотков ювелиру вполне достаточно для проведения самых разнообразных ковочных работ.

Заготовка формуется и обрабатывается не только молотком, но и в такой же степени посредством наковальни, являющейся опорным инструментом. Наковальня должна удовлетворять следующим требованиям:

- она должна быть массивной и являться надежной опорой для заготовки;

- в случае необходимости может быть использована в качестве контрформы для заготовки;

она не должна ослаблять силу ударов и в то же время не должна поддаваться им.

Наковальня, так же как и молоток, должна изготавливаться из высококачественной легированной стали. Рабочая поверхность ее должна быть закалена и отполирована.

Форма рабочей поверхности наковальни имеет такое же большое значение, как и форма рабочей поверхности бойка молотка.

Для того чтобы быстро вытянуть заготовку, недостаточно одного клиновидного бойка, необходимо, чтобы и рабочая поверхность наковальни имела сходную с бойком форму. При выглаживании заготовки, помимо молотка с плоским бойком, необходимо иметь также и наковальню с гладкой плоской поверхностью.

Брусковая наковальня. Гладкий стальной брусок является простейшим видом кузнечной наковальни. Такой брусок может иметь как острые, так и скругленные углы и грани. Это необходимый вспомогательный инструмент для повседневной работы ювелира.

Вставная наковальня (флахшток). Она имеет форму куба, на конце которого имеется шип. С помощью шипа такую наковальню можно легко и быстро закрепить на основании (деревянном чурбане или в отверстии стальной плиты). Рабочая поверхность ее может быть круглой или прямоугольной в плане, плоской или полусферической. Для предварительной обработки прутковой заготовки лучше всего подходит большая вставная наковальня с плоской поверхностью.

Ригель. Конические браслетные, кольцевые и справочные ригели также служат наковальнями. Их поперечные сечения выбираются в зависимости от назначения. Браслетные ригели обычно круглого или овального сечения; кольцевые ригели всегда круглого профиля, лишь некоторые имеют профрезерованную продольную канавку для кончика камня; оправочные ригели изготавливаются, кроме круглого и овального профилей, с разнообразными многогранными поперечными сечениями, конфигурация которых определяется формой отковываемых оправ.

Ювелир должен помнить, что все неровности на поверхности молотка или наковальни с каждым ударом будут отпечатываться на заготовке.

Гибка.

Процесс деформации материала, когда отдельные. его участки под действием внешних сил формоизменяются, причем в самой различной степени, называется гибкой. Гибка - одна из важнейших монтировочных операций. Из общего объема монтировочных работ на долю гибки приходится примерно 30%. Наиболее широко применяется эта операция при изготовлении ювелирных украшений техникой филиграни. Существуют два способа гибки: вручную и с помощью инструмента.

Гибка вручную. Это самый простой способ гибки, при котором для придания материалу необходимой формы достаточно силы пальцев руки. Так можно производить гибку тонкой проволоки и полосы (листа), например тонкого браслета.

Значительно тяжелее гнуть таким образом короткую и толстую проволоку, потому что придать материалу сложные формы за счет усилий, создаваемых пальцами рук практически невозможно.

Гибка с помощью инструмента. Такая гибка выполняется с применением гибочных щипцов, оправок, различных приспособлений.

Можно сказать, что гибка является разновидностью обычной деформации, при которой отдельные зоны структуры подвергаются формоизменению в различной степени.

При необходимости подвергнуть малопластичную заготовку сильному изгибу следует производить его постепенно, с промежуточными отжигами, для рекристаллизации структуры и возврата пластических свойств. При выполнении гибочных операций следует иметь в виду следующие практические рекомендации:

- Для проволочно- и листогибочных работ должны применяться сплавы, имеющие низкий предел упругости.

- Сплавы, обладающие большой пластичностью, при эксплуатации легко деформируются, и изделия из них быстро теряют свою форму, поэтому при выборе материала для изготовления изделий необходимо учитывать их назначение.

- Если металл имеет крупнозернистую структуру, то связь между отдельными кристаллитами при гибке ослабевает и зачастую вместо равномерного изгиба получается надлом. Подобные явления встречаются и в случаях неравномерного отжига проволоки, когда ее рекристахлизованные участки поддаются пластической деформации легче, чем нерекристаллизованные. В последних те же усилия вызовут лишь упругую деформацию. Если перед отжигом был достигнут предел прочности материала, то на рекристаллизованных участках при гибке часто наблюдается излом.

Проволочиогибочные работы.

Мелкие и трудные в исполнении мотивы формовать пальцами невозможно. Поэтому для гибки более толстой проволоки и получения сложных узоров из тонкой проволоки используются цанги (щипцы), оправки и другие инструменты.

Еще в древние времена люди разрабатывали конструкции инструментов для гибки металла, которые позволяли осуществлять как- точное формоизменение материала, так и получение значительных усилий при гибке.

Инструментом, используемым для этих целен, который сохранился на протяжении многих столетий в почти неизменном виде, являются щипцы.

Щипцы изготавливаются из инструментальной стали и иногда из стали, легированной хромом, ванадием или молибденом. По форме губок различают следующие основные типы щипцов.

Плоскогубцы. Рабочие поверхности щипцов плоские. Зажимные губки могут быть одинаковой ширины или же заостренными к концу. Ювелиру обычно не требуется насечка губок, поэтому их рабочие поверхности зашлифовывают.

 

Шинные щипцы. Рабочая поверхность одной губки плоская, в то время как поверхность другой слегка выпуклая. Шинные щипцы предназначены для формования шинки кольца. С их помощью удобно сгибать шинки большого диаметра. Из плоскогубцев можно легко изготовить шинные щипцы, если скруглить одну губку.

Круглогубцы. Губки выполнены в форме круглых конических щипцов, более или менее заостренных к концу. Круглогубцы удобны для изготовления кольцевых изделий малого диаметра. Работать ими следует осторожно, так как при слишком сильном нажиме на заготовке остаются вмятины. С увеличением диаметра проволоки и повышением прочности материала, из которого она сделана, сопротивление. проволоки деформированию возрастает. Чем больше это сопротивление, тем большее усилие надо приложить при гибке. Следует добавить, что с увеличением усилия гибки и силы зажима материала возрастает опасность появления нежелательных следов губок на заготовке. В работе ювелира очень важным является правильный выбор щипцов. Гнуть шинку кольца большого размера плоскогубцами так же неправильно, как и круглогубцами. Такого плавного закругления с большим радиусом можно достичь без дефектов только с помощью шинных щипцов. С другой стороны, совершенно невозможно выпрямить проволоку шинными щипцами; для этой работы нужны плоскогубцы.

Область применения шинных щипцов ограничивается изделиями таких диаметров, которые примерно соответствуют по кривизне их закругленным губкам. Закругления больших радиусов получают гибкой на соответствующих оправках или даже плоскогубцами. Малые радиусы скруглений получают с помощью круглогубцев, при работе с ними материал должен иметь по возможности малое сопротивление изгибу, так как проволока при сильном нажиме легко сплющивается круглыми губками. Из этих соображений тонкие филигранные украшения, достаточно прочные и надежные в эксплуатации, следует изготавливать из плоской проволоки, легко поддающейся изгибу круглогубцами.

Особенностью гибки проволоки является то, что обычной гибкой невозможно получить сгибы остроугольной формы. Если такие сгибы все же необходимы, то проволоку в местах сгиба приходится надрезать трехгранным или ножевидным напильником. Глубина надреза при этом опре­деляется величиной угла загиба и свойствами материала. Чем глубже надрез на проволоке, тем острее будет внешний угол сгиба и тем большая опасность, что оставшаяся перемычка материала при изгибе переломится. Если места сгибов находятся рядом, то надрезы должны запаиваться.

Правка с помощью оправок и ригелей. Такая правка применяется для изделий типа кольца: Ювелир почти ежедневно пользуется круглыми ригелями, чтобы придавать шинкам правильную круглую форму. Так как нецелесообразно иметь для каждого диаметра шинки соответствующую цилиндрическую оправку, в большинстве случаев используются правильные оправки конической формы, которые объединяют в себе все размеры шинок, лежащие между наибольшим и наименьшим диаметрами данного ригеля. Кроме этих конических оправок с круглым сечением, ювелир должен иметь в своем распоряжении оправки с сечениями овальной и граненой формы одинаковых размеров. Различают оправочные ригели: круглые, овальные, квадратные, прямоугольные, шестиугольные; кольцевые: круглые, овальные, квадратные; оправки для браслетов: круглые, овальные. Конические рихтовочные оправки имеют преимущество перед цилиндрическими также и в том, что шинка во время рихтовки всегда плотно прилегает к оправке, так как в процессе правки ее постоянно смещают вверх по конусу. Для того чтобы шинка в процессе правки не приобретала конической формы, ее снимают с оправки и снова насаживают другой стороной.

Гибка под прямым углом. Проще всего можно согнуть лист под прямым углом, если его приложить к грани стального бруска плоским бойком молотка произвести отбортовку. Однако толстые листы, так же как и толстую проволоку, невозможно согнуть до получения острого канта, так как заготовка всегда будет иметь на внешней стороне закругленное ребро. Поэтому, если необходимо сделать такой загиб, то на листе, как и на проволоке, делают надрез. Место сгиба сначала подготавливается. Если речь идет об узкой листовой полосе, то можно нанести надрез ножевидным или трехгранным напильником. Более длинные полосы надрезают шпицштихелем. Можно также закрепить струбцинами по месту разреза линейку и по ней шабером надрезать лист до тех пор, пока он не будет прорезан на необходимую глубину. Надрезанный лист загибают так же, как проволоку. После гибки надрез, как правило, запаивается.

Гибка под острым углом. В этом случае кромку листа сначала загибают под прямым углом и производят отжиг. Потом лист загибают с помощью молотка на стальной плите с требуемым острым углом между гранями.