Производство ювелирных украшений из драгоценных металлов

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Ивановский государственный политехнический университет»

ТЕКСТИЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ИВГПУ

(Текстильный институт)

Кафедра: материаловедения, товароведения, стандартизации и метрологии

Доклад

на тему: «Производство ювелирных украшений из драгоценных металлов»»

Автор: Е.М. Удалова

Руководитель: к.т.н., доцент О.Г.Ефимова

-Иваново-2016-

Технология производства ювелирных изделий

По способу производства ювелирные изделия бывают индивидуального и массового (серийного) производства.

При индивидуальном изготовлении мастер-ювелир выполняет все работы от начала до конца вручную, используя оборудование только для получения первоначальной заготовки или необходимого профиля металла. Этот способ применяется при создании отдельных образцов или дорогостоящих ювелирных изделий со сложной и тонкой художественной отделкой, а также при использовании нестандартных по размерам и формам драгоценных и полудрагоценных камней.

При массовом изготовлении изделия создаются механической обработкой и точным литьем по выплавляемым моделям. Лучшие ювелирные изделия изготавливают малыми сериями.

Совершенствование производства ювелирных изделий предполагает сочетание высокой технике исполнения, богатой творческой фантазии, современных форм, отвечающих требованиям моды и национальным традициям, использование нетрадиционных материалов.

Характеристика основных стадий производства ювелирных изделий, их технико-экономическая оценка

Основными процессами изготовления ювелирных изделий являются следующие: заготовка материалов, создание форм изделий, филигранные и отделочные работы, декорирование и закрепление камней.

Заготовка материалов

Заготовку материалов осуществляют путем составления лигатуры и ее плавки, вальцовки, волочения, ковки и резания.

Для золота основными лигатурными металлами являются серебро и медь в зависимости от того, какую пробу золотого сплава необходимо получить.

Плавку драгоценных металлов производят в графитовых тиглях в электропечах (более совершенный способ), а также в газовых, нефтяных и коксовых печах. Сначала плавят тугоплавкие металлы, затем вводят легкоплавкие. Для получения соответствующих заготовок (в виде полос или проволоки) расплавленный металл разливают в подогретые стальные или чугунные изложницы.

Вальцовку (прокатку) производят на специальном стане, при этом получают листы, полосы или прутки металла желаемой толщины и формы. Полученные в результате вальцовки полосы или листы металла размечают и раскраивают на заготовки нужных размеров для использования в последующих операциях по изготовлению изделий.

Процесс прокатки состоит из нескольких циклов для постепенного уменьшения толщины прокатываемого материала. Между циклами производят плавление, промывку, а также отжиг прокатываемого металла для облегчения его дальнейшей обработки, так как в процессе прокатки повышается твердость металла.

Волочение производят путем протягивания слитка круглого сечения до определенного размера через проволочные вальцы. Затем полученную проволоку протягивают через отверстия волочильных досок до желаемого диаметра.

Ковка - это изменение поперечного сечения заготовки в горячем или холодном состоянии без снятия стружки. Из элементов кованых заготовок можно изготавливать такие украшения, как кольца, серьги, броши, булавки и др.

Создание форм изделий

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

Штамповка (вырубка или 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 называется матрицей, а верхняя - пуансоном.

Штампами вырубаются 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 выгравировывается рисунок, который и выпрессовывается на изделиях в процессе прессования.

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

В соответствии с особенностями проведения технологических операций штамповки для получаемых изделий характерно наличие заусенцев, т.е. слегка приподнятых частей или нахлеста металла на внутренней стороне изделия, что позволяет безошибочно диагностировать метод изготовления.

В последние годы штамповкой создают легковесные объемные украшения. Штамповка используется практически на всех крупных и средних предприятиях. Но из-за высокой стоимости штампов она рентабельна только при большой тиражности, что ведет к однообразию ассортимента. Многотиражность штампованных изделий не удовлетворяет покупателей, которые стремятся приобрести недорогие, но оригинальные изделия.

Полученные в процессе вырубки или вытяжки на прессах и вращательных станках готовые заготовки отдельных деталей (касты и планки для колец, детали брошей 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.

Для совершенствования процесса сборки в настоящее время применяется более прогрессивный метод плазменной сварки.

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. Кроме того, применяется конденсаторная сварка.

Конденсаторной сваркой можно получить стыковые, точечные и другие виды соединений и деталей малых толщин металлов драгоценных (золото, серебро, платина) и недрагоценных.

После сборки и пайки изделия подвергаются дальнейшей обработке - опиловке, очистке, шлифовке, полировке 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. При этом способе предъявляются высокие требования к чистоте поверхности изделий (не ниже 4-го класса). Характерной особенностью является использование специальных пресс-форм, вспомогательных материалов и принудительное заполнение литейной полости форм жидким металлом под действием центробежных сил или вакуумного всасывания.

Процесс литья по выплавляемым моделям состоит из нескольких операций (подробно метод производства изображен на блок-схеме, рис 1).

Модель снабжают специальным литником, который рассчитывают и создают вместе с моделью. Затем изготовляют резиновую пресс-форму. Для этого сырую резиновую смесь (определенных марок) прессуют до определенной толщины на вулканизационном прессе с электрическим подогревом при повышенном давлении и 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 определенной температуры, закладывают под пресс, где при определенном давлении происходит вулканизация. Обойму извлекают из-под пресса, охлаждают в воде, извлекают резиновую пресс-форму, которую разрезают скальпелем по наиболее целесообразной линии разъема, и вынимают модель.

Затем в резиновой пресс-форме изготавливают восковую модель. Модельный воск представляет собой однородную смесь из двух-трех воскообразных компонентов, отвечающую требованиям достаточной пластичности и прочности. Состав загружают в инжекционный бачок. После этого включают нагреватель и регулируют давление сжатого воздуха в зависимости от величины и формы модели. На рабочую часть резиновой пресс-формы наносят тонкий слой тальковой пудры. Нагретый до определенной температуры модельный состав

путем надавливания подается из бачка в пресс-форму. Заполненную модельным составом пресс-форму охлаждают и осторожно извлекают восковую модель.

Для сборки моделей в блоки используются литники - восковые стояки с металлическим стержнем внутри. На литник тонким лезвием электропаяльника припаивают модели, которые образуют блок - куст. Блок моделей заливают формовочной массой (гипс и огнеупорный материал, размешанные в воде) и помещают на вибростол, где производится вибровакуумирование.

Изготовленную таким образом форму извлекают из устройства, выдерживают некоторое время до полного затвердения массы, а затем восковой модельный состав выпаривают, выплавляя его из формы в специальных печах с помощью водяного пара в течение 40 - 60 минут при температуре 80 - 100°С. Металл заливают в формы в специальной установке для центробежного литья; частота вращения плавильного узла 11 - 220 об./мин. Отделяют блок от формовочной массы легкими ударами молотка по стержню блока. Окончательно очищают отливки от формовочной смеси в 30%-ном растворе плавиковой кислоты. После промывки и сушки можно отделять отливки от литниковой системы.

Отдельные отливки еще не являются готовыми даже в том случае, если они сделаны по модели целого изделия. Они поступают в монтировочный цех для обработки поверхности, подгонки размеров колец, сборки замковых узлов в серьгах и брошах, припайки ушек кулонов и т.д., и только после окончательной монтировки можно приступать к закреплению камней и полировке. Монтировка - процесс соединения отдельных деталей изделий путем пайки, сварки, клепки.

Микролитье, или точное литье по выплавляемым моделям, - это наиболее эффективный способ тиражирования ювелирных изделий. Литьем получаются как отдельные детали для последующей их монтировки, как и целые изделия. Применение литья позволяет получить любое количество копий сложнейших изделий, изготовленных вручную, которые требуют только незначительной ручной доработки. Кроме того, мелкосерийное производство украшений способом литья предпочтительнее штамповки. Технология производства отливок по выплавляемым моделям значительно повышает производительность труда и качество изготовляемых изделий.

Отделочные операции

К отделочным операциям относят операции, связанные с обработкой поверхности изделий: галтовку, пескоструйную обработку, крацовку, шлифовку и полировку.

Галтовка - это очистка поверхности изделий путем вращения их в барабанах, загруженных стальными шариками, кожаными обрезками, песком и другими абразивными материалами.

Пескоструйную обработку ведут сухим песком, который под давлением из сопла (суживающейся конической насадки) направляют на изделие. В результате такой обработки изделия приобретают шероховатую поверхность.

Крацовку производят круглыми щетками из тонкой латунной или стальной проволоки на вращательном станке, чтобы придать изделию необходимую матированную поверхность.

Шлифовку изделий применяют для создания ровной поверхности с помощью вращающихся шлифовальных войлочных, фетровых или бязевых кругов и порошков - пемзы, наждака.

Полировка придает изделиям глянец и зеркальный блеск. Вручную изделия полируют гладилами из стали и гематида (минерал - окись железа). Изделия, имеющие форму тел вращения, полируют на полировальных станках с помощью кругов из хлопчатобумажной ткани с применением порошков - крокуса, трепела. Широко применяют электролитическое полирование и отделку поверхности золотых и серебряных изделий алмазными резцами.

Декорирование

Ювелирные изделия декорируют различными способами - золочением и серебрением, оксидированием, анодированием, гравировкой, чернением, нанесением художественной эмали, инкрустированием, чеканкой.

Золочение и серебрение - это гальваническое покрытие стойкими металлами менее стойких для придания изделиям нарядного вида и защиты их от коррозии. Обычно золочение и серебрение производят электролитическим способом. Слой золочения и серебрения может быть различным в зависимости от вида изделия и его назначения.

Оксидирование - это покрытие в декоративных целях поверхности серебряных и посеребренных изделий или отдельных ее участков темным налетом, иногда с постепенным переходом к светлому тону.

Анодирование (анодное оксидирование) - это получение искусственной пленки и окрашивание изделий из алюминия под цвет золота и в другие цвета. ювелирный драгоценный металл украшение

Гравировку изделий производят вручную, механизированным способом и путем вытравливания поверхности.

Чернение - это украшение изделий из серебра рисунками из черни, по внешнему виду напоминающую черную эмаль. Рисунки бывают орнаментальными и сюжетными.

Инкрустирование - способ отделки, при котором отдельные углубления на лицевой поверхности изделий из дерева или металла заполняются костью, металлом, стеклом или ювелирными камнями.

Рис 1 Блок-схема технологического процесса изготовления ювелирных изделий из золота методом литья по выплавляемым моделям

1 - сырая резиновая смесь; 2-3 - подготовка резиной смеси; 4 - прессование резиновой смеси на вулканизационном прессе; 5 - охлаждение обоймы с резиновой смесью в воде; 6 - разрезание резиновой пресс-формы; 7 - вынимание из резиновой пресс-формы модели (эталона изделия); 8 - изготовление восковой модели в резиновой пресс-форме; 9 - сборка моделей в блоки, образование блок-куста; 10 - вибровакуумирование; 11 - выпаривание воскового состава в печах; 12 - отделение отливок от литниковой системы.

Материалами для производства ювелирных изделий служат металлы и их сплавы, ювелирные камни, декоративные и поделочные материалы.

К основным драгоценным металлам относят золото, серебро и платину. Драгоценные металлы имеют красивый внешний вид, высокую устойчивость к химическим и атмосферным воздействиям, отличаются мягкостью, тягучестью, пластичностью, способностью сплавляться с другими металлами, что обусловливает широкое применение их в ювелирном производстве. Как правило, в чистом виде драгоценные металлы для изготовления ювелирных изделий не применяют из-за их недостаточной твердости и износостойкости. Применяют сплавы с разным содержанием драгоценного металла, которое выражают пробой. В нашей стране действует метрическая система проб, указывающая содержание драгоценного металла в 1000 частей (по массе) сплава.

Для изготовления золотых ювелирных изделий обычно применяют тройные сплавы золота, серебра и меди, имеющие желтый цвет. Золотые сплавы, используемые в отечественном ювелирном производстве, бывают пяти проб 958, 750, 583, 500, 375-й с содержанием золота соответственно 95,8 %, 75,0 % и т. д. Сплавы каждой пробы могут различаться цветом и тоном в зависимости от процентного состава компонентов. Сплав 958-й пробы называют «червонным золотом», по цвету оно не отличается от природного. Марки золотых сплавов включают обозначения компонентов, входящих в их состав, и их процентного содержания.

Для производства серебряных ювелирных изделий используют серебряно-медные сплавы 960, 925, 916 и 875-й проб. Маркируют серебряные сплавы аналогично золотым.

Из сплавов платины в ювелирном деле применяют в основном сплав платины 950-й пробы.

Из цветных металлов и их сплавов в ювелирном производстве чаще используют сплавы меди - латунь, мельхиор, нейзильбер.

Из черных металлов и их сплавов для производства ювелирных товаров используют стали.

Ювелирные камни подразделяют на природные и искусственные. Природные камни могут быть минерального и органического происхождения. Их делят на (драгоценные, полудрагоценные и поделочные. Искусственные камни, как правило, имеют минеральную основу.

Драгоценные камни (самоцветы) характеризуемся высокой прозрачностью, твердостью, красивой игрой света. К ним относят алмаз, изумруд, рубин, сапфир и жемчуг. Мерой веса драгоценных камней являетя карат (0,2 г).

Алмаз - самый твердый камень, состоящий из кристаллического углерода. Отличается сильным блеском и высоким показателем преломления света. Граненый алмаз называется бриллиантом. Основными параметрами, характеризующими бриллианты, являются форма (существует 17 видов форм), масса (они бывают мелкие, средние и крупные), цвет (7 групп), дефектность (8 групп) и геометрические размеры. Наиболее ценными являются бесцветные алмазы, а также камни с голубой, синей, красноватой или зеленоватой окраской.

Изумруд -- это разновидность минерала берилла. Камень зеленого цвета, по твердости уступает рубину и сапфиру, хрупок.

Рубин и сапфир - самые твердые после алмаза камни. Основу их составляет кристаллический глинозем (корунд). Окраска определяется присутствием незначительных примесей оксидов металлов. Рубины имеют красный цвет, сапфиры чаще синие, иногда встречаются красновато-синие или фиолетовые.

Жемчуг - драгоценный камень органического происхождения, образующийся в раковинах речных и морских моллюсков. Его отличает своеобразный радужный леек перламутрового вещества. Цвет жемчуга может быть различным. Наиболее ценен блестящий жемчуг круглой формы белого и розового цветов.

Полудрагоценные камни отличаются разнообразием. Это камни прозрачные и полупрозрачные, бесцветные и цветные. Неодинаковы и их свойства, определяемые преимущественно химическим составом, внутренним строением. По химическому составу выделяют несколько групп полудрагоценных камней: группа берилла (аквамарин, александрит), группа кварца (аметист, горный хрусталь, опал) и др. К полудрагоценным камням относят и камни органического происхождения: янтарь, коралл. Мерой веса полудрагоценных камней является грамм. Наименования и цвета некоторых из них приведены ниже.

Аквамарин -- камень синевато-голубых оттенков, напоминающих морскую воду; александрит - изумрудно-зеленого цвета при дневном освещении и фиолетово-красного - при искусственном; аметист - фиолетового или голубовато-фиолетового цвета; горный хрусталь -прозрачный, бесцветный; опал - полупрозрачный, ирризирующий, чаще молочно-белый; бирюза - непрозрачный минерал небесно-голубого цвета; гранат имеет по цвету более 30 оттенков (наиболее ценятся камни темно-красного цвета); топаз - бесцветный, винно-желтый, розовый и других оттенков.

Янтарь -- это легкий и мягкий камень, представляющий собой окаменевшую смолу древнейших хвойных деревьев. Цвет янтаря - от ярко-желтого до буро-коричневого. Наиболее ценен прозрачный янтарь с включениями насекомых или частичек растений.

Кораллы - это окаменевшие остовы морских беспозвоночных организмов - полипов. Они непрозрачны, имеют различную окраску.

Поделочные камни -- это непрозрачные или слабо просвечивающиеся цветные минералы. Ценность их зависит от яркости окраски, изящества и богатства рисунка. Из поделочных камней в ювелирной промышленности применяются агат, нефрит, яшма, малахит и др.

Агат -- полупрозрачный, просвечивающийся, многоцветный (до 20 оттенков), рисунчатый (полосатый, слоистый) камень. Разновидность агата, обычно с полосчатостью черного и белого цвета, называют ониксом. Нефрит - полупрозрачный камень, преимущественно зеленых оттенков, после полирования имеет маслянистый блеск. Яшма - непрозрачный камень, отличается разнообразием цветовой гаммы. Малахит - непрозрачный ярко-зеленый камень со сложным извилистым рисунком.

Искусственные камни получают чаще из оксидов различных металлов путем выращивания кристаллов в определенных условиях. К ним относятся синтетический корунд, искусственные гранат, изум руд, сапфир, искусственные кристаллы - фианиты, искусственно выращиваемый жемчуг и др. Часто искусственные камни почти не отличаются от природных. Обычно они более крупных размеров, более чистые и равноокрашенные.

Из декоративных и поделочных материалов в производстве ювелирных изделий применяют стекло, кость, рог, пластмассы и др.

Особенностью производства ювелирных изделий является то, что они расцениваются как произведения искусства и создаются художниками-ювелирами. Производство ювелирных изделий начинается с разработки эскиза, изготовления модели, утверждения ее на художественном совете. Основные технологические процессы производства следующие: заготовка, создание форм, отделка, огранка и закрепка.

Заготовку материалов из сырья и полуфабрикатов производят плавкой, прокаткой, волочением, ковкой и резкой.

Форму ювелирных изделий создают штамповкой, литьем по выплавляемым моделям, монтировкой (сборкой деталей с помощью пайки, сварки или клепки).

Отделка ювелирных изделий предполагает механическую обработку (шлифование, полирование, чеканка, гравировка) или нанесение защитно-декоративных покрытий (чернение, оксидирование, золочение, серебрение, эмалирование). В последнее время для отделки ювелирных изделий все шире применяются финифть - миниатюрная живопись по эмали, филигрань (скань) -- ажурный узор из гладкой или крученой проволоки, инкрустирование различными материалами.

Огранку ювелирных камней производят различными способами. Основные из них - огранка розой (боковые поверхности камня состоят из треугольных граней, сведенных вверху в точку), бриллиантовая (с большим количеством граней, расположенных в несколько ярусов), ступенчатая (грани расположены рядами в виде ступенек), огранка кабошоном (верхняя часть камня имеет криволинейнуюформу).

В ювелирных изделиях наиболее распространены следующие виды закрепок камней: крапановая, гризантная, корнерная и глухая.

При крапановой закрепке камень зажимается в лапках (крапанах), при гризантной - обжимается ободком с насечкой (гризентом). Корнерная закрепка применяется чаще для мелких камней, которые устанавливают в высверленные в изделии отверстия и закрепляют корнерами (частицами металла). При глухой закрепке камень закрепляется ленточным ободком по всей окружности.

Диагностика камней, закрепленных в ювелирных изделиях осложняется тем, что выкрепка их из оправы чаще всего невозможна.

Закрепка ювелирных камней

ГЛУХАЯ ЗАКРЕПКА

Вид крепления, при котором камень удерживается неподвижно в металлической оправе, окружающей его со всех сторон. Камень опускается в специальное гнездо, после чего мастер со всех сторон закрепляет его с помощью узкого ободка из драгоценного металла.

КРАПАНОВАЯ ЗАКРЕПКА

Это вставка камней при помощи крапанов («лапок»), разработана специально для акцентирования внимания на камне. Такой вид посадки позволяет проходить лучам со всех сторон и выгодно освещать вставку. Также можно рассмотреть камень во всех деталях.

ЗАКРЕПКА ПАВЕ

Используется для размещения большого количества камней, образующих единое целое. Сама закрепка представляет собой высверленные в металле маленькие ниши, в которые вставляют одинаковые по размеру камни. Паве является сложной техникой, которая наиболее красиво проявляется в руках талантливого ювелира.

КОРНЕРОВАЯ ЗАКРЕПКА

Этот вид закрепки применяется, когда нужно поместить камень не в каст, а непосредственно в металл. В изделии заранее делают отверстие для вставки. Получается красивый эффект слияния камней в узоре и чудесной игры света. Такой вид закрепки считается одним из самых сложных.

КАНАЛЬНАЯ ЗАКРЕПКА

Эффектный вид закрепки камней в ювелирном изделии. Чаще всего используется для укрепления небольших камней. Сначала делают канал или рельсу из драгоценного металла, а потом в него аккуратно помещаются друг за другом камни. Они могут располагаться как по всей окружности кольца, так и в какой-то отдельной его части. По концам канала металл обычно запаивают. Гладкие швы и аккуратная обработка создают очень красивый визуальный эффект -- кольцо смотрится цельно и гармонично.

КЛЕЕВАЯ ЗАКРЕПКА

Этот вид закрепки применяется преимущественно для жемчуга и иных круглых вставок, для камней сложной формы.

Вставка с предварительно проделанным в ней отверстием закрепляется в специально подготовленное посадочное место с установленным в него резьбовым штифтом и для надежности фиксируется специальным клеящим веществом. Так создается впечатление, что жемчужина аккуратно лежит, ничем не закрепленная, это выглядит очень изящно.

Размещено на Allbest.ru