Создание форм изделий

Формы изделий создают путем штамповки, сборки деталей и пайки, литьем по выплавляемым моделям.

Штамповка (вырубка и выдавливание) на прессах деталей или целых изделий - это один из основных процессов их массового изготовления. Для штамповки применяют стальные штампы, состоящие из двух рабочих частей. Нижняя часть штампа называется матрицей, а верхняя - пуансоном.

Штампами вырубают плоские изделия или заготовки для дальнейших операций производства, а также получают пустотелые изделия из пластин путем их вытяжки. Процесс вытяжки состоит в том, что пластину обрабатываемого металла кладут на матрицу, а сверху давят пуансоном, в результате пластина прогибается и принимает форму матрицы и пуансона. На штампах для вытяжки выгравировывают рисунок, который и выпрессовывается на изделиях в процессе прессования.

Изделия сложных форм штампуют в несколько приемов на разных штампах с промежуточными отжигами, для того чтобы избежать перенапряжения металла и разрыва заготовок.

Прогрессивным методом массового выпуска изделий с применением оборудования и различных приспособлений является изготовление обручальных колец из заготовок-шайб. Шайбы вначале отжигают в специальной термической печи при температуре 680° С и путем нескольких последовательных штамповочных операций на прессах с различными по форме штампами получают заготовку в виде цилиндра. Затем эту заготовку подвергают дальнейшей обработке на подрезном и раскаточном станках. Полученные кольца калибруют по размерам внутреннего диаметра, клеймят их именником предприятия, а в инспекции пробирного надзора - пробой, после чего окончательно полируют и глянцуют на шлифовальном станке.

Для изготовления изделий из серебра для сервировки стола (рюмок, стопок, сахарниц и др.) применяют метод выдавливания на вращательных (токарных) станках. Основными приспособлениями для выдавливания из металла полого изделия является патрон (из твердого дерева или из стали, бронзы, алюминия), имеющий форму заданного изделия, и стальной давильник. Выдавливание производят вручную. Мастер нагоняет давильником прижатую к вращающемуся патрону заготовку металла, которая постепенно приобретает (за счет изменения толщины) форму патрона. Сложные формы изготовляют в несколько циклов с промежуточными отжигами обрабатываемого изделия.

Полученные в процессе вырубки или вытяжки на прессах и вращательных станках готовые заготовки отдельных деталей (касты и планки для колец, детали брошей, ножки к корпусам рюмок, детали подстаканников, сахарниц и др.) собирают вручную путем пайки. Все детали очищают от грязи, жиров и окислов.

Пайку производят специальными припоями, которые состоят из сплавов металлов, соответствующих пробе изготовляемых изделий, но менее термостойкими. Припой по цвету не должен отличаться от цвета изделия.

Наиболее трудоемким является процесс ручной пайки цепочек, звенья которых должны быть прочно соединены между собой, тщательно пропаяны без зазоров и следов припоя. За последнее время процесс изготовления цепочек на некоторых предприятиях автоматизирован. Пайка звеньев цепочек осуществляется на паяльных автоматах с применением порошкообразного припоя сложного состава.

На предприятиях В/О "Союзювелирпрома" Минприбора для соединения деталей ювелирных изделий разработаны и внедрены микроплазменная сварка и точечная контактная (конденсаторная) сварка.

Плазма представляет собой смесь электрически нейтральных молекул газа и электрически заряженных частиц - электронов и положительных ионов, а иногда и тяжелых отрицательных ионов. Плазма может быть получена различными способами, самым простым и распространенным из которых является нагрев газа в дуговом разряде. Для предотвращения взаимодействия сварочной ванны и зоны термического влияния с атмосферой соплом подается защитный газ. Применяемые защитные газы (аргон, гелий, водород, азот и углекислый), помимо защиты свариваемого шва от окисления, способствуют интенсивному обжатию дуги и получению стабилизированного устройства в пространстве столба дуги малого диаметра. Для микроплазменной сварки ювелирных изделий используют малогабаритный аппарат МПИ-3, разработанный Институтом электросварки имени Е. О. Патона.

Конденсаторной сваркой можно получить стыковые, точечные и другие виды соединений деталей малых толщин металлов драгоценных (золото, платина, серебро) и недрагоценных. Для точечной конденсаторной сварки, например сплава золота 583-й пробы, в качестве электродного материала используют кадмиевую бронзу и медь, медь с присадкой серебра, медь и бронзу с содержанием незначительного количества хрома (0,25-0,45%), циркония (0,03-0,08%) и титана (0,04-0,08%). Точечная конденсаторная сварка производится машиной малой мощности типа ТКМ-7.

После сборки и пайки изделия подвергают дальнейшей обработке - опиловке, очистке, шлифовке, при необходимости отжигу и др.

Литье по выплавляемым моделям является наиболее прогрессивным способом изготовления тонкостенных и сложных по конфигурации изделий из сплавов золота и серебра^*. Для изготовления ювелирных изделий по выплавляемым моделям применяют сплавы золота 583-й и 750-й проб и сплавы серебра 875-й и 916-й проб. При этом способе предъявляют высокие требования к чистоте поверхности изделий (не ниже 4-го класса).

^*(Подробно см. Гутов Л. А. Литье по выплавляемым моделям сплавов золота и серебра. Л.: Машиностроение, 1974.)

Характерной особенностью литья по выплавляемым моделям является использование специальных пресс-форм, вспомогательных материалов и принудительное заполнение литейной полости форм жидким металлом под действием центробежных сил или вакуумного всасывания.

Метод литья по выплавляемым моделям дает возможность значительно расширить ассортимент и увеличить выпуск изделий из сплавов золота и серебра, а также повысить их качество.

Процесс литья по выплавляемым моделям состоит из нескольких операций.

Сначала изготовляют пресс-форму. Для этого сырую резиновую смесь (определенных марок) прессуют до определенной толщины на вулканизационном прессе с электрическим подогревом при повышенных давлении и температуре в течение заданного времени. Спрессованную резиновую смесь режут на пластины и укладывают их в обойму (пакет), при этом между верхней и нижней пачкой пластин кладут модель, которая является эталоном изделия, воспроизводимого при последующих операциях. Обойму, подогретую до требуемой температуры, закладывают под пресс, где при определенном давлении происходит вулканизация. Так создают резиновую пресс-форму. Обойму извлекают из-под пресса, охлаждают ее в воде, извлекают резиновую пресс-форму, которую разрезают по наиболее целесообразной линии разъема, и вынимают модель (эталон).

Затем в резиновой пресс-форме изготовляют восковую модель. Для этого резиновую пресс-форму собирают, заполняют ее под определенным давлением из специального плавильного котла модельным составом (из воска), подогретым до 60-80° С, после чего резиновую пресс-форму разбирают и извлекают восковую модель - точную копию модели-эталона.

Восковые модели сначала собирают в модельный блок, а затем обезжиривают в растворе стирального порошка, сушат (под вентилятором) и вводят этот модельный блок внутрь опоки (приспособление для изготовления литейной формы).

Опоку с восковыми моделями помещают в специальное устройство для вакуумирования, заполняют необходимым количеством гипсокремнеземистой формовочной массы (гипс и огнеупорный материал, размешанные в воде), после чего производят вибровакуумирование. Изготовленную таким образом форму извлекают из устройства, выдерживают некоторое время (25-30 мин) до полного затвердения массы, а затем восковой модельный состав выпаривают, выплавляют его из формы с помощью водяного пара в течение 40-60 мин при температуре 80-100 °С. Освободившуюся от модельного состава форму прокаливают в электропечи с заданной скоростью разогрева в течение 12 ч с постепенным повышением температуры до 750° С.

После этого производят плавку при температуре 1100 °С и литье сплава золота на центробежной машине в течение запрограммированного времени. Форму с отливкой охлаждают, отливку извлекают, очищают от формовочной массы, отбеливают в 10 %-ном водном растворе азотной кислоты и просушивают в сушильном шкафу. Очищают отливки с помощью ультразвука, помещая их в ванну с раствором трилона и едкого натра, а затем промывая в проточной холодной воде.

Окисная пленка с отливок снимается под действием 10%-ной азотной кислоты, после чего отливки промывают в проточной холодной воде.

Технологический процесс центробежного точного литья из сплава серебра (предметов для сервировки стола) несколько отличается от процесса литья ювелирных изделий типа украшений.

Для литья этих изделий необходимы специальная оснастка, крупногабаритные литейные формы, а также другие режимы изготовления восковых моделей, выплавки воска и прокаливания литейных форм, плавки и заливки литейных форм сплавом серебра.

Технология производства отливок по выплавляемым моделям значительно повышает производительность труда и качество изготовляемых изделий.