/
Автор: Бреполь Э.
Теги: декоративно прикладное искусство ювелирное искусство ювелирная промышленность ювелирное дело
ISBN: 5-901367-01-4
Год: 2000
Текст
ЭРХАРД БРЕПОЛЬ
ТЕОРИЯ
И ПРАКТИКА
ЮВЕЛИРНОГО
ДЕЛА
Erhard Brepohl
THEORIE UND PRAXIS
DES
GOLDSCHMIEDS
©cr ©olbtfdjmib.
Kcb ®o(btfcbmtb mart? fdplitfje bing/
(Sigel vnb gulben pctfcbafft King/
£d(l11 ф gebeng vnd jtleinor rein
<Xkrfeflet mit (f blcm gepetn /
® fllt>in Stttttn/tyrib vnD 2lrm banb/
©efjeuren vnb Q5ccbcrniancfjcrbanb/
2fudj von ©ilber (Scljufltl vnb ©cfjatn/
2Be r miro guttviUig t^ut bcjaln.
Проф. д-р Эрхард Бреполь
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
ЮВЕЛИРНОГО ДЕЛА
13-е издание, дополненное
648 рисунков, 52 таблицы, цветные фотографии
Санкт-Петербург
«Соло»
2000
ББК 85.12
Б 87
Brepohl, Erhard:
Theorie und Praxis des Goldschmieds: mit 52 Tabellen / Erhard Brepohl. — 13., erw. Aufl. —
Munchen; Wien: Fachbuchverl. Leipzig im Hanser-Verl., 1998
Эрхард Бреполь
Теория и практика ювелирного дела. — «Соло», Санкт-Петербург, 2000. — 528 с., ил.
ISBN 5-901367-01-4
Авторизованный перевод с немецкого В. Драйер.
Под редакцией Ю. Н. Баскакова и канд. хим. наук В. Ф. Каргина.
Данная книга защищена авторскими правами.
Все права на издание данной книги принадлежат издательству Fachbuchverlag Leipzig im
Carl Hanser Verlag, в том числе на выполнение перевода, печать и размножение книги или
отдельных ее частей. Без письменного согласия издательства не разрешается репродуциро-
вание в какой-либо форме (фотокопии, микрофильмы или другие виды), за исключением
особых случаев, указанных в § 53, 54 URG, а также обработка с помощью электронных
систем, размножение и распространение.
© 1998 Carl Hanser Verlag Munchen Wien
http://www.fachbuch-leipzig.hanser.de
На первой странице обложки: золотые изделия с невидимой закрепкой бриллиантов.
Ювелирное предприятие «Грингор», Санкт-Петербург.
3402010000
------------Без объявл.
090 (02) - 97
ISBN 5-901367-01-4
© ООО «Соло». Русское издание, 2000
Дорогие российские почитатели ювелирного искусства!
Радуюсь и волнуюсь в связи с предстоящим выходом в свет в вашей
стране моей новой книги. Уважаю и ценю талант и высокое профес-
сиональное мастерство российских ювелиров, с многими из которых
знаком лично. Надеюсь, что моя книга принесет практическую пользу
всем, кто интересуется ювелирным делом. Выражаю свою признатель-
ность господам Рашиду Лайшеву, Анатолию Романову, Вере Драйер,
а также Столичному ювелирному заводу «АДАМАС», которые самым
активным образом способствовали тому, чтобы моя книга «Теория
и практика ювелирного дела» была вновь издана в России.
Искренне ваш,
АЛМАЗ - ХОЛДИНГ
крупнейший акционер
Красносельского, Костромского и Орловского ювелирных заводов
Настольное украшение "Жар-Птица”,
ставшее символом ’'Ювелира-99”.
Автор Л.Студенникова.
Красносельский ювелирный
Москва, 129301, ул. Космонавтов, д. 7, корн. 2.
Тел. (095) 916-6133, 956-9570/72/73/74, 916-6134, 283-0868. Факс 956-9571
Internet: www.almaz-holding.ru,www.almaz-holding.com E-mail: almaz-holding@almaz-holding.ru
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ 7
ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА . 8
1. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ . . 17
1.1. Основные свойства металлов .... 17
1.2. Металлы в периодической системе 17
1.3. Внутренняя структура металлов 2 0
1.3.1. Атомная и кристаллическая структуры 2 0
1.3.2. Исследование структуры сплавов 2 1
1.4. Классификация металлов 2 2
1.5. Свойства основных металлов 2 2
1.5.1. Общие свойства ............... 2 2
1.5.2. Поведение металлов на воздухе и в
воде................................ 2 9
1.5.3. Поведение металлов в кислотах 2 9
1.5.4. Твердость... ...... 31
1.5.5. Испытание на растяжение 3 2
1.5.6. Теплота ...................... 3 6
1.5.7. Отражательная способность .... 3 8
1.6. Сплавы благородных металлов..... 3 8
1.6.1. Растворимость металлов 3 8
1 6.2. Двухкомпонентные системы, вхо-
дящие в состав тройной систе-
мы Au-Ag-Cu . .... 4 0
1.6.2.1. Система Au-Ag 4 0
1.6.2.2. Система Au-Cu 41
1.6.2.3. Система Ag-Cu .............. 4 2
1.6.3. Тройная система Au-Ag-Cu 5 2
1.6.4. Платиновые сплавы 6 9
1.6.5. Расчет сплавов ... 7 2
1.7. Сплавы меди...... 7 9
1.8. Сталь и железо 8 2
2. НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ . . 8 7
2.1. Слоновая кость... 8 7
2.2. Перламутр ....... 91
2.3. Черепашья кость 9 3
2.4. Рог..... 9 3
2.5. Дерево . . 9 4
2.6. Пластмасса.... 9 6
3. ХИМИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА 10 О
3.1. Кислоты и основания .............. 100
3.1.1. Общие сведения о кислотах.. 100
3.1.2. Важнейшие кислоты ............ 101
3.1.3. Общие сведения об основаниях 104
3.2. Соли 105
3.2.1. Названия солей . 105
3.2.2. Важнейшие соли.................. 105
3.3. Обращение с ядохимикатами 105
4. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ ... 108
4.1. Взвешивание измерение и контроль 108
4.1.1. Единицы измерения 108
4.1.2. Взвешивание..................... 108
4.1.3. Измерение длины................. 111
4.1.4. Контроль 112
4.1.5. Плотность.......................... 113
4.2. Пробирный анализ благородных метал-
лов и их сплавов .116
4.2.1. Вспомогательные средства для штри-
ховой пробы . 116
4.2.2. Цветные металлы и сплавы 117
4.2.3. Белые металлы и сплавы...... 119
4.3. Аффинаж 122
4.3.1. Принцип четвертичного разделения
металлов . . ... 122
4.3.2. Переработка металлов на специализи-
рованном предприятии 124
4.4. Плавка . . 125
4.4.1. Процесс плавки .................... 125
4.4.2. Плавильное оборудование............ 127
4.4.3. Плавка золота, серебра и их сплавов 132
4.4.4. Плавка платины и белого золота . 135
4.5. Литье ............................... 135
4.5.1. Литейные свойства 135
4.5.2. Процесс разливки .................. 136
4.5.3. Процесс затвердевания расплава ... 137
4.5.4. Усадка металла 139
4.5.5. Литье под действием силы тяжести 142
4.5.5.1. Основные понятия . . 142
4.5.5.2. Литье в кокиль . 142
4.5.5.3. Фасонное литье...... 144
4.5.6. Центробежное литье 148
4.5.6.1. Основные понятия 148
4.5.6.2. Центробежное литье............... 149
4.5.6.3. Кокильное ротационное литье .. 162
4.6. Прокатка и волочение ... 163
4.6.1. Основные виды деформации металла 163
4.6.2. Прокатка 166
4.6.3. Волочение ... 171
4.7. Отжиг и старение ... 174
4.7.1. Рекристаллизация 174
4.7.2. Окисление при отжиге . 177
4.7.3. Старение .......................... 181
4.7.4. Отжиг.............................. 186
5. ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ РАБОТЫ . .191
5.1. Ювелирная мастерская 191
5.1.1. Оборудование мастерской .. 191
5.1.2. Рабочее место ювелира 193
5.2. Процесс снятия стружки 194
5.2.1. Стружкообразование 194
5.2.2. Геометрия резки.................... 195
5.3. Распиливание металла 195
5.3.1. Принцип действия пилы 196
5.3.2. Лобзик...................... ... 196
5.3.3. Работа лобзиком . 196
5.3.4. Станки для распиливания . 198
5.4. Опиливание........................... 198
5.4.1. Конструкция и принципы действия на-
пильника ............................ .198
5.4.2. Виды напильников 200
5.4.3. Хранение напильников ............. 204
5.4.4. Устройства для зажима деталей . 204
5.4.5. Применение напильников ............ 206
5.5. Сверление............................ 207
526
Оглавление
5.5.1. Ручная ювелирная дрель . 207
5.5.2. Бормашины ..................... 208
5.5.3. Принцип действия сверла 211
5.5.4. Типы сверл .... 211
5.5.5. Изготовление перового сверла 212
5.6. Фрезерование..................... 213
5.6.1. Принцип действия фрезы . 213
5.6.2. Минифрезы ..................... 214
5.7. Токарная обработка .............. 215
5.7.1. Возможности применения 215
5.7.2. Принцип действия 215
5.7.3. Токарный станок 215
5.7.4. Зажим детали . 216
5.7.5. Крепление инструмента 216
5.7.6. Токарный резец 218
5.8. Ковка 218
5.8.1. Основные понятия .............. 218
5.8.2. Процессы деформирования при ковке 219
5.8.3. Молотки .................... 219
5.8.4. Наковальни .................... 221
5.8.5. Уход за инструментами .... 223
5.8.6. Действие молотков с различными удар-
ными поверхностями на заготовку 22 3
5.8.7. Предварительная ковка 225
5.8.8. Фасонная ковка 226
5.9. Гибка ................ 230
5.9.1. Изменение структуры 230
5.9.2. Гибочные щипцы 233
5.9.3. Гибка проволоки . 235
5.9.4. Гибка листа . 242
5.9.5. Гибка шарниров ................ 245
5.9.6. Изготовление цепочек ...........246
5.9.7. Филигрань ..................... 255
5.10. Практика профессионального обучения 258
6. ЮВЕЛИРНЫЕ РАБОТЫ ПО СЕРЕБРУ 261
6.1. Основные понятия ................ 261
6.2. Деформация при выколотке ........ 261
6.3. Правка растяжением, сглаживание 263
6.4. Свободная выколотка 265
6.5. Осадка........................... 267
6.6. Изготовление кувшина из развертки за-
готовки ............................. 272
6.7. Изготовление выпуклого сосуда ... 274
6.8. Ювелирные работы по выколотке 275
7. МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ МЕТОДЫ ФОРМО-
ИЗМЕНЕНИЯ 279
7.1. Принцип действия пресса 279
7.1.1. Конструкция ... . 279
7.1.2. Падающий молот ................ 279
7.1.3. Пресс с педальным управлением ... 281
7.1.4. Ручной винтовой пресс .. 282
7.1.5. Фрикционный винтовой пресс . 283
7.1.6. Эксцентриковый пресс . 284
7.1.7. Гидравлический пресс . 287
7.2. Вырубка.......................... 287
7.2.1. Основные понятия ... 287
7.2.2. Инструменты для различных операций
вырубки .................... 288
7.2.3. Процессы при вырубке ........ 288
7.2.4. Инструменты для вырубки 289
7.2.5. Конструкция вырубных инструментов 292
7.2.6. Многопозиционный вырубной инстру-
мент ................................. 293
7.2.7. Оптимальное использование материала 293
7.3. Гибка ......................... 295
7.3.1. Определение ................... 295
7.3.2. Простая гибка.................. 296
7.3.3. Гибка с закаткой кромок .. 297
7.3.4. Объемная штамповка 298
7.3.5. Штамповка..... 299
7.4. Глубокая вытяжка 300
7.4.1. Принцип действия и инструменты 300
7.4.2. Раскрой заготовок..... 301
7.4.3. Стадии глубокой вытяжки 303
7.5. Гибка проволоки ................. 304
7.6. Изготовление цепочек 305
8. ТЕХНИКА СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ 306
8.1. Пайка............................ 306
8.1.1. Основные понятия 306
8.1.2. Припои 306
8.1.3. Флюсы....... 308
8.1.4. Источники гепла . 312
8.1.5. Подкладки для пайки... 317
8.1.6. Пайка мягким припоем .. 318
8.1.7. Пайка твердым припоем .... 320
8.2. Сварка .......................... 333
8.2.1. Основные понятия 333
8.2.2. Газовая горелка 334
8.3. Грануляция ...................... 334
8.4. Штифтование и клепка 338
8.5. Резьбовые соединения 339
8.6. Склеивание...... 341
8.6.1. Клеи........................... 342
8.6.2. Мастика (китт) .... 342
8.6.3. Крепление отдельных материалов .. 343
8.6.4. Соединение металлических деталей 345
9. ОТДЕЛОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ .... 348
9.1. Шлифование и полирование 348
9.1.1. Основные понятия .... 348
9.1.2. Процессы, происходящие при шлифо-
вании и полировании .................. 348
9.1.3. Вспомогательные средства и инстру-
менты ................................ 349
9.1.4. Основные методы работы 352
9.1.5. Галтование..................... 361
9.1.6. Очистка загрязненных изделий .. 363
9.1.7. Сушка изделий ................. 366
9.2. Травление, окраска и очистка...... 367
9.2.1. Травильный раствор серной кислоты 367
9.2.2. Серебро и его сплавы .. 368
9.2.3. Золото и его сплавы 372
9.2.4. Медь и ее сплавы . .. 375
9.2.5. Окрашивание стали (воронение) . 379
9.3. Огневое золочение (наводка) 380
10. СПЕЦИАЛЬНАЯ ТЕХНИКА 384
10.1. Чернение ....................... 384
10.2. Эмалирование ................... 386
Оглавление
527
10.3. Тауширование (насечка) ... 391
10.4. Гравирование.............. 394
10.4.1. Плоскостное гравирование 394
10.4.2. Гильоширование 397
10.4.3. Механизированная гравировка 399
10.5. Чеканка ............ 401
10.5.1. Определение понятия . 401
10.5.2. Инструменты............. 402
10.5.3. Смола для выколотки (трайбкитт) 404
10.5.4. Применение чеканов......... 405
10.5.5. Отдельные примеры изделий, выпол-
ненных чеканкой .... 406
10.6. Огневая обработка 408
10.7. Травление ... 412
11. ГАЛЬВАНОТЕХНИКА ............... 416
11.1. Ионная теория и диссоциация молекул 416
11.2. Осаждение металла при отсутствии по-
стороннего источника тока.............. 417
11.3. Электрохимический метод нанесения
покрытий ............. ................ 420
11.3.1. Теоретические основы ........... 420
11.3.2. Установки для гальванообработки 426
11.3.3. Гальваническое серебрение .. 429
11.3.4. Гальваническое золочение .. 432
11.3.5. Гальваническое родирование 436
11.3.6. Гальваническое отслаивание и поли-
рование .................. 437
11.3.7. Гальванопластика .......... 438
11.3.8. Гальваническое формование....... 439
11.3.9. Утилизация отработанных электролитов 440
12. ЗАМКИ, СОЕДИНЕНИЯ ................ 441
12.1. Подвижные соединения 441
12.1.1. Звеньевое соединение .441
12.1.2. Шарнирное соединение.... 441
12.1.3. Бареттерное соединение ......... 443
12.1.4. Соединение с подвижным элементом 444
12.1.5. Штифтовое соединение............ 445
12.1.6. Подвижное соединение оправ ... 445
12.2. Замки для цепочек и браслетов 447
12.2.1. Способы изготовления ........... 447
12.2.2. Сравнение механизмов действия раз-
личных видов замков 462
12.3. Броши и булавки .................. 465
12.3.1. Функциональные элементы и виды их
декоративного исполнения .. 465
12.3.2. Застежка и шарнир 467
12.3.4. Зажимы ........ 472
12.4. Серьги....................... 473V
12.5. Механизмы крепления запонок . 478
13. ЗАКРЕПКА ЮВЕЛИРНЫХ КАМНЕЙ . 479
13.1. Оправы камней................ 479
13.2. Украшения из охотничьих трофеев ... 487
13.3. Закрепка драгоценных камней 490
13.3.1. Специальные инструменты ........ 490
13.3.2. Особенности закрепки драгоценных
камней ... ... 491
13.3.3. Подготовка оправы .............. 493
13.3.4. Сверление гнезда под камень..... 493
13.3.5. Ажурная отделка с обратной стороны 494
13.3.6. Подгонка ....................... 494
13.3.7. Выравнивание камней 495
13.4. Отдельные виды оправ 495
13.4.1. Оправа «каре»................... 495
13.4.2. Оправа «каре» с четырьмя закрепоч-
ными корнерами (1) .. 495
13.4.3. Оправа «каре» с четырьмя закрепоч-
ными корнерами (2) 497
13.4.4. Оправа «каре» с четырьмя закрепоч-
ными корнерами (3).....................498
13.4.5. Оправа «каре» с двенадцатью закре-
почными корнерами (1) ................ 498
13.4.6. Оправа «каре» с двенадпагью закре-
почными корнерами (2) ................ 499
13.4.7. Фаденовая оправа с двумя корнерами 499
13.4.8. Фаденовая оправа с четырьмя корне-
рами (1) ............................. 500
13.4.9. Фаденовая оправа с четырьмя корне-
рами (2).............................. 501
13.4.10. Сужающийся ряд корнеров (корнеро-
вая дорожка) ......................... 502
13.4.11. Закрепка в «тело» готового изделия 502
13.4.12. Оправа «паве» . . .. . 504
13.4.13. «Паве» с расположением камней пря-
мыми рядами .. . . 504
13.4.14. «Паве» с расположением камней сме-
щенными рядами 506
13.4.15. Притертая оправа . 506
13.4.16. Кармезиновая оправа ........... 507
13.4.17. Конструкция кармезиновой оправы 507
13.4.18. Классическая кармезиновая оправа 508
13.4.19. Современная кармезиновая оправа 509
13.4.20. Рабочие образцы ............... 509
13.4.21. Штифтовая (гранатовая) оправа . 509
14. РЕМОНТНЫЕ РАБОТЫ . 511
14.1. Общие понятия 511
14.2. Прием в ремонт ................... 511
14.3. Драгоценные камни в ювелирной мас-
терской ... .. ....... 511
14.4. Основные ремонтные операции .... 513
14.5. Специальные ремонтные работы ... 515
14.6. Изменение размера кольца 516
ЛИТЕРАТУРА
522
Предисловие
Так случилось, что книга «Теория и
практика ювелирного дела» уже с первого
выхода в свет в 1961 г. стала одновремен-
но учебником для начинающих ювелиров
и справочником для уже опытных масте-
ров ювелирного дела. Затем она неодно-
кратно переиздавалась на немецком и рус-
ском языках, и каждый раз в ней находили
практическое воплощение пожелания чита-
телей. Данное же издание представляет
собой вариант книги, где все материалы
переработаны и дополнены с учетом со-
временного уровня науки и техники, а
также опыта специалистов, что несомнен-
но должно помочь ювелирам доскональнее
ознакомиться с техническими возможностя-
ми ювелирного дела.
В книге должным образом отражено
сочетание научных познаний с практиче-
ским опытом, причем автор старался это
сделать как можно более доступным язы-
ком. Содержание глав изменилось, но
хорошо зарекомендовавшее себя общее
построение книги сохранено. Главы по
металловедению и гальванотехнике были
написаны заново, а в целый ряд глав
включены дополнительные разделы: на-
пример, расчет состава сплавов, неметал-
лические материалы, ковка серебра, меха-
ническая обработка, изготовление цепо-
чек, серег и запонок, ремонтные работы.
Книга эта, как, впрочем, и все преды-
дущие ее издания, предназначена для обу-
чения ювелиров, чеканщиков-медников,
закрепщиков, ювелиров по серебру, граве-
ров; она будет также полезной для студен-
тов ряда вузов, колледжей и профессио-
нальных школ, явится хорошим практи-
ческим пособием для всех ювелиров в их
повседневной работе. И, наконец, непро-
фессионалы могут обнаружить в ней ин-
тересные идеи для своего возможного ув-
лечения.
На страницах данного варианта книги
впервые представлены самые современ-
ные образцы предназначенных для выпол-
нения ювелирных работ станков, прибо-
ров и специальных инструментов, что,
впрочем, удалось осуществить лишь бла-
годаря активной помощи со стороны вла-
дельцев таких немецких фирм, как
J. Schmalz (Пфорцхайм), Heraeus-Philico
(Пфорцхайм), Degussa (Пфорцхайм) и
Arno Lindner (Мюнхен), за что автор вы-
сказывает им свою особую благодар-
ность.
Автор также выражает благодарность
и всем своим друзьям и коллегам за пре-
доставленный в его распоряжение иллю-
стративный материал — цветные фотогра-
фии, которые он поместил в специальном
разделе книги. В тексте ссылка на эти
фотографии обозначена буквой F (напри-
мер, рис. F1.7)— это означает, что дан-
ный рисунок находится в главе с цветны-
ми иллюстрациями.
Автор сердечно благодарит всех, кто
помог ему советом или поделился с ним
своим опытом. Среди тех, кому он призна-
телен за это особо, следует назвать: проф.
Фридриха Беккера (Дюссельдорф), дипл.
инж. Петера Нойбургера (Арнштадт),
дипл. инж. Фолькмара Рёссигера (Фрай-
берг), ювелира Райнхольда Ботнера
(Пфорцхайм), ювелира по золоту и сереб-
ру Йохена Кайзера (Эрфурт), ювелира
Зигфрида Каппа (Бад Дюрренберг), юве-
лира Бруно Кавеки (Дессау), ювелира
Артура Кика (Вольфен), ювелира Клауса
Винкельманна (Верникероде), ювелира
Уве Врабетц (Хальденслебен), гальвани-
ков Штробах— отца и сына (Дрезден).
Автор будет признателен также и всем
тем, кто выскажет свои замечания и пред-
ложения к данному изданию его книги.
Историческая справка
В опубликованных в разные годы мно-
гочисленных книгах по искусству, — в
тех разделах, где речь идет об искусстве
ювелирном, — приводятся, в виде черно-
белых или цветных иллюстраций, превос-
ходные по замыслу и исполнению, но, как
правило, одни и те же образцы работ
одних и тех же мастеров ювелирного
дела. Однако так ли уж обязательно нуж-
но и важно восхищаться исключительно
только шедеврами, хранящимися в фондах
всемирно известных музеев и дворцов; и
в малоприметных, почти неизвестных крае-
ведческих музеях, и в безымянных дере-
венских церквях можно встретить высоко-
художественные ювелирные изделия —
произведения исключительно тонкого ис-
кусства (рис. 0.1—0.22).
Историю создания прообраза ювелир-
ных изделий можно проследить еще со
времен до нашей эры. 20 000 лет назад
люди использовали в качестве так назы-
ваемых теперь нательных украшений не-
обработанные природные материалы (ян-
тарь, камни, кость); вероятно, уже тогда
человек осознанно придавал важное зна-
чение красоте и испытывал удовольствие,
украшая себя. Но в тяжелой борьбе за
выживание, в процессе столкновения с
силами природы ему приходилось ограни-
чиваться жизненно необходимым, а поэто-
му то, что мы сегодня называем украше-
ниями, выполняло в то далекое время и
свою вполне определенную дополнитель-
ную функцию: цепочки из костей, клыков
и когтей добытых зверей считались чудо-
действенными талисманами для охотни-
ков, а всевозможные амулеты — оберега-
ми от влияния необъяснимых сил природы
и злых духов.
Приблизительно 6000 лет назад чело-
век научился обрабатывать металл, и
долгие годы затем всё, что из него (ме-
талла) изготовлялось, делал кузнец: инст-
рументы, оружие, украшения. Но с тече-
нием времени при постоянном усовер-
шенствовании методов обработки метал-
лов и появлении новых назрела настоя-
тельная необходимость разделения труда
ремесленников металлообрабатывающей
отрасли, и тогда постепенно из их рядов
выделился ювелир, который стал зани-
маться изготовлением исключительно юве-
лирных украшений и декоративной утва-
ри из золота, серебра, меди, бронзы и
железа. Впрочем, поскольку процесс та-
кой специализации происходил на протя-
жении долгого времени и в различных
культурных средах протекал в разное
время, указать более-менее точно, когда
же появилась такая профессия, как юве-
лир, трудно.
В ранний период железного века, т. е.
5000 лет назад, власть имущие, люди выс-
шего сословия, желая внешне подчерк-
нуть свое положение в обществе, одева-
лись в роскошные одежды и носили доро-
гие украшения, тем самым невольно при-
дав последним новую важную функцию —
знак господства: представители различ-
ных уровней высшего общества стали
главными работодателями ювелиров, обес-
печивая таким образом материальное су-
ществование этих ремесленников и как
заказчики, определяя, разумеется каждый
по-разному, содержание и форму произво-
димых украшений и предметов из благо-
родных металлов.
На Древнем Востоке, в Передней Азии
и в Египте ювелирное дело достигло пол-
ного расцвета, когда, наряду с многочис-
ленными украшениями для простого люда,
по заказу королей и представителей знати
были созданы украшения, являвшиеся
произведениями ювелирного искусства. И
здесь нельзя не сказать о превосходных
работах мастеров ювелирного дела вре-
мен расцвета Египетской империи и Гре-
ции, а также о замечательных украшени-
ях, исполненных тракийцами, скифами,
римлянами.
Историческая справка
9
Рис. 0.1. Нагрудное украшение' чистое золото,
тиснение. VIII в. до н. э., Государственный му-
зей. г. Берлин
Рис. 0.2. Медальон с изображением Благовеще-
ния: золото чеканка. 600 г. н. э.. Государствен-
ный музей, г. Берлин
Рис. 0.3. Пряжка с изображением птицы и ма-
ленькая круглая пряжка: бронза, литье, пласти-
ны аль мандина. VI— VII вв., Государственный му-
зей, г. Берлин
Рис. 0.4. Две круглые
пряжки: лицевая сторо-
на одной — золото, фи-
лигрань: обратная сто-
рона второй — серебро,
гравировка. VII в., Зе-
мельный музей, г. Штут-
гарт
10
Историческая справка
Рис. 0.5. Медальон с изоб-
ражением Агнца Божье-
го и символами евангелис-
тов: бронза, литье. XII в..
собор в г. Кведлинбурге
Рис. 0.7. Подвеска
с героями басен:
I бронза, литье, ог-
невое золочение.
XI в., найдена в
замке Реген-
штайн, г. Гарц
Рис. 0.6. Кольцо с изображением властелина' зо-
лото, литье, перегородчатая эмаль. XIв., Нацио-
нальный музей, г. Будапешт
Рис. 0.8. Подвеска в виде креста (обратная сто-
рона ) с изображением Марии в виде властитель-
ницы неба: серебро, гравировка. XIV в., собор в
г Кведлинбурге
Историческая справка
11
Рис. 0.9. Эскизы орнаментов для ювелира 1 - подвески с аллегорическим изображением Мужества,
выполненные гравированием и чеканкой (Даниель Мигнот, 1593 г.); 2- арабески, выполненные грави-
рованием, чернением и чеканкой (Даниель Хайлер, 1604 г.)
! > . С ' 4
Рис. 0.11. Подвеска с изображением сирены: зо-
лото. драгоценные камни, литье, эмаль. XVI в.,
«Grunes Gew dlbe», г. Дрезден
Рис. 0.10. Подвеска с изображением герба Сак-
сонии и надписью «Sub umbra alarum tuarum»
(«Под тенью твоих крыльев»): золото, литье.
1611 г.. Государственный музей, г. Берлин
12
Историческая справка
Рис. 0.12. Крышка шкатулки: миниатюрная рос-
пись. XVIII в., «Grimes Gew olbe», г. Дрезден
Рис. 0.13. Декоративная цепочка: сталь, литье.
XIX в, Музей прикладного искусства, г. Дрезден
Рис. 0.14. Шейное украшение: золото, филигрань.
1830 г. Музей прикладного искусства, г. Лейпциг
Рис. 0.15. Шейное украшение для крестьянского
национального костюма: серебро, чеканка, золо-
чение. 1849 г., Тюрингия, частная коллекция
Историческая справка
13
Рис. 0.16. Подвеска в форме крес-
та. золото, штамповка, пайка.
1850 г частная коллекция
Рис. 0.17. Медальон: разноцвет-
ное золото. XIX в., частная
коллекция
Рис. 0.18. Подвеска в форме
креста: золото, штамповка.
XIX в., частная коллекция
Рис. 0.19. Брошь: серебро. XIX в., частная кол-
лекция
Рис. 0.20. Пряжка и театральная сумочка се-
ребро, литье. 1900 г., Музей прикладного искус-
ства, г. Лейпциг
14
Историческая справка
Рис. 0.21. Три подвески: серебро, драгоценные камни, жемчуг, штам-
повка, литье. 1900 г., Музей прикладного искусства, г. Лейпциг
Рис. 0.22. Подвеска: штампован-
ные детали, золочение. 1920 г.,
частная коллекция
Германские народности сформировали
свое представление о ювелирных украше-
ниях: контакт с римской культурой суще-
ственно обогатил их художественный кру-
гозор, повысил уровень исполнительского
мастерства; со времен великого переселе-
ния народов до нашего времени дошли
выдающиеся работы германских ювели-
ров, о чем свидетельствуют роскошные
ювелирные украшения, обнаруженные во
франконских и тюрингских княжеских
гробницах, а также на острове Хиддензее
(см. рис. 8.25).
Не боясь ошибиться, можно сказать,
что как для людей античных цивилизаций,
так и для германских народов эстетичес-
кая сторона украшения имела настолько
большое значение, что человек желал себя
им украсить. Полностью осознавая свою
индивидуальность, человек хотел подчерк-
нуть украшением свою личность. Зачас-
тую украшение имело еще и вполне прак-
тическое назначение - например, скрепля-
ющие одежду декоративные булавки и
пряжки, хотя одним только этим трудно
объяснить широкое распространение по-
добных украшений, особенно пряжек, ис-
полненных из благородного металла или
бронзы. Свою роль в этом играло, веро-
ятно, еще и то, что такие украшения,
выполненные в виде драконов или живот-
ных, в идеологической системе того вре-
мени считались, также как и амулеты в
доисторический период, жизненно важны-
ми средствами защиты человека при его
столкновении с необъяснимыми силами
природы.
С распространением христианства в
средней части Европы в IX в. задачи
ювелиров изменились. Украшение «грехов-
ного» тела потеряло свое значение, на его
место пришли украшение христианского
алтаря и сакральные предметы для бого-
служения. Монастыри, особенно в период
романтизма, стали духовными и культур-
ными центрами, там же были сконцентри-
рованы и мастерские ремесленников, и,
таким образом, до конца XII столетия
Историческая справка
15
монастырские мастерские определяли уро-
вень развития ювелирного искусства.
В первой дошедшей до наших дней книге
по ювелирному делу священник-монах
Теофилус дает подробный обзор всех при-
емов изготовления ювелирных изделий
того времени.
В XII в. произошел переход от ран-
него феодализма к развитой его стадии.
Поселения, расположенные на выгодных
торговых путях, превратились в города,
где формировались гильдии ювелиров, в
то время как монастырские мастерские
теряли свое значение. Теперь, наряду с
сакральными принадлежностями, по зака-
зу феодальной знати и богатеющей бур-
жуазии изготавливались также декоратив-
ные предметы и украшения, во внешнем
облике которых отчетливо просматрива-
лось сильное увлечение их создателей
архитектурными формами.
С приходом времени Ренессанса глав-
ными заказчиками ювелиров стали буржу-
азия и дворянство. Появляются мастерски
исполненные декоративные сосуды и мно-
гие другие предметы украшения интерье-
ра, в изготовлении и широком распрост-
ранении которых особенно преуспели
гильдии ювелиров из Аугсбурга, Нюрн-
берга, а также Лейпцига, Дрездена. Бер-
лина. Изделия того времени можно уви-
деть сегодня в музеях многих городов
Европы.
Во второй половине XVII в., следуя
примеру французского короля Людовика
XIV, немецкие бароны и курфюрсты смог-
ли придать своим дворцам блеск и пыш-
ность в абсолютистской манере и в стиле
нарождающегося барокко, в то время как
их подданные, угнетенные барщиной и на-
логами, оставались в нищете. До конца
XVIII в. абсолютизм определял обще-
ственные отношения. Примером тому мо-
гут служить времена господства Августа
Сильного, курфюрста Саксонии и короля
Польши, который, чтобы осуществить
свои идеи и замыслы, специально пригла-
шал художников из других городов в
Дрезден. К таким мастерам относился и
ювелир Йоханн Мельхиор Динглингер,
создавший для курфюрста произведения
непревзойденной красоты, например,
«Придворный штат в Дельфии в день
рождения Великого могола Ауренга Цой-
ба» или великолепный сосуд «Купание
Дианы». Сегодня признанные шедевры
этого придворного ювелира находятся,
наряду с многими другими не менее ценны-
ми произведениями ювелирного искусства,
в музее «Grimes Gewdlbe» в Дрездене.
С середины XIX столетия сплошная ин-
дустриализация началась и в Германии,
а с объединением империи под прусским
господством в стране развилась мощная
экономическая система. Некоторые юве-
лиры стали фабрикантами, большинство
же, как и прежде, оставались только
ювелирами и продолжали заниматься
своим обычным делом: исполняли заказы
старых и новых клиентов, о благососто-
янии которых теперь можно было судить
по особенно вычурным и дорогим укра-
шениям — это было время историзма,
когда вновь стали прибегать к элемен-
там стилей прошлых эпох и зачастую
произвольно их смешивать в одном изде-
лии. Примечательно, что возникающие в
те времена школы прикладного искусст-
ва существовали и работали как одно
целое с соответствующим им по профи-
лю музеем. Появившиеся в это же время
промышленные методы изготовления
украшений привели к массовому их про-
изводству: фабрики Пфорцхайма, напри-
мер, выпускали в большом количестве
украшения из накладного золота для
мелкой буржуазии, а из Габлонца (те-
перь Яблонец) поступали дешевые укра-
шения из томпака со вставками из цвет-
ного стекла
Важным толчком для дальнейшего
развития ювелирного дела явилось утвер-
ждение в искусстве стиля модерн, что
ощутимо даже сегодня: применение раз-
нородных материалов в одном изделии и
исключительно высокий художественный
16
Историческая справка
уровень украшений в сочетании с про-
сто виртуозной техникой исполнения.
Две мировые войны, известные рево-
люционные события, произошедшие в
XX столетии, а также раздел Германии на
два государства с различным обществен-
ным строем оказали заметное влияние на
немецкое ювелирное искусство. После вто-
рой мировой войны в ГДР возрождались
традиции ювелирного ремесла, возникли
предприятия по изготовлению модных укра-
шений (бижутерии) и ювелирных изделий
из драгоценных металлов, при этом особо
следует подчеркнуть успехи в обработке
янтаря. На основе традиционных центров
по изготовлению ювелирных изделий раз-
вилась мощная ювелирная промышлен-
ность и в ФРГ. В системе же векового
ювелирного дела был совершен настоящий
прорыв: термообработка, гальванопласти-
ка, склеивание металлов и особенно преци-
зионное центробежное литье открыли поис-
тине великолепные возможности для даль-
нейшего роста и совершенствования мас-
терства ювелиров, для создания ими новых
высокохудожественных творений.
Произведения ювелирного искусства
из музеев западных земель Германии ши-
роко известны в мире, но и в восточных
землях есть интересные коллекции юве-
лирных украшений и работ по серебру, на
примере изменения формы, вида и стиля
которых можно проследить за историче-
ским развитием ювелирного искусства;
много такого материала в музеях Древне-
го мира и раннего периода в Веймаре,
Халле, Потсдаме, а также в Этнографи-
ческом музее Лейпцига. И в региональных
музеях встречаются ювелирные работы,
вызывающие большой интерес. Наиболее
известны в этом ряду— экспонаты уже
упомянутого музея «Grimes Gewolbe»,
являющегося сокровищницей творений
мастеров эпохи ренессанса и барокко.
Большое собрание ювелирных изделий
находится также в Музее прикладного ис-
кусства в Берлине-Кёпенике. Следует,
наконец, упомянуть и о немалом количе-
стве шедевров ювелирного искусства, на-
ходящихся в церковном владении, глав-
ным образом в церквях и соборах Квед-
линбурга, Халыптадта и Эрфурта.
1. Металлические материалы
1.1. Основные свойства металлов
Из 109 известных к настоящему време-
ни химических элементов 88 являются ме-
таллами. Выработка одной части из них
из рудных пород неэффективна, к другим
мало применимы общепринятые способы
металлообработки, третьи же не обладают
эксплуатационными свойствами, которые
позволяли бы изготавливать из них изде-
лия технического или бытового назначе-
ния. Поэтому приблизительно лишь третья
часть их имеет практическое применение.
Известно, что в современной металлургии
пока еще невозможно получить металлы,
состоящие только из одного типа атомов,
т. е. абсолютно чистые. Обычно — это
комбинации различных атомов, определя-
ющих свойства металла. Из-за трудности
и дороговизны процессов переработки
даже получение металлов с относительно
высокой степенью их очистки сегодня все
еще диктуется фактором особого случая,
причем «благородство» таких металлов и
здесь не выходит за рамки параметров
чистоты «технически чистых металлов»,
указанных в соответствующих стандартах.
Металлы представляют собой химиче-
ские элементы, которые характеризуются
следующими свойствами, определяющими
их металлический характер: возможность
обработки резанием и давлением; непро-
зрачность, высокая отражательная способ-
ность их полированной поверхности; вы-
сокие электро- и теплопроводность. Такие
свойства металлов объясняются особенно-
стями их атомного строения: на наружной
орбите электронной оболочки атома нахо-
дится лишь несколько электронов, как
правило, один или два и редко— три;
сродство этих внешних электронов незна-
чительно, поэтому атомы легко отдают их
в качестве валентных электронов. Осто-
вы атомов образуют кристаллическую
решетку металлов, валентные электроны
перемещаются при этом относительно сво-
бодно между ядрами. По мере повышения
температуры увеличивается амплитуда
колебания атомов относительно положе-
ния покоя, следствием чего является теп-
ловое расширение металлов, а поскольку
при этом ограничивается подвижность
валентных электронов, то электропровод-
ность металлов снижается. В химических
соединениях металлы при образовании
молекул отдают свои валентные элект-
роны атомам неметаллов, которые, всту-
пив во взаимодействие с электронами,
образуют анионы. Несмотря, однако, на
принципиальное сходство, многие пара-
метры металлов резко различаются: на-
пример, плотность, твердость и проч-
ность, температура плавления, химиче-
ская активность.
1.2. Металлы
в периодической системе
Периодическая система позволяет яс-
нее представить себе взаимосвязь между
атомным строением и свойствами элемен-
тов (рис. 1.1). Элементы периодической
системы располагаются в порядке атом-
ных номеров, означающих число положи-
тельно заряженных частиц (протонов) в
атомном ядре; как правило, число прото-
нов соответствует числу электронов атомной
оболочки Строение атомной оболочки
можно представить себе таким образом,
что отрицательно заряженные электроны
распределяются по отдельным, располо-
женным друг над другом оболочкам. До
элемента с порядковым номером 16 внеш-
няя оболочка может заполняться лишь
после того, как будет заполнена внутрен-
няя орбита. Следовательно, после того,
как в атомном ядре будут заняты оба
места на К-оболочке, построение L-обо-
лочки происходит таким образом, что
литий получает один, берилий— два,
бор — три электрона, и так далее до тех
18
1. Металлические материалы
11 Na Основные элементы Основные элементы важнейших оснований важнейших кислот 5 В 6 С 7 N 8 О 9 F
19 К 20 Са 14 Si 15 Р 16 S 17 С1
12 13 14
Mg Al Si
Алюминиевые
сплавы
Легирующий
компонент стали
22 23 24 25 26 27 28
Ti V Cr Mn Fe Co Ni
50 Sn 51 Sb
82 83
Pb Bi
Свинцовые сплавы
Мягкие припои
28 Ni 29 Cu 30 Zn
13
А1
Благородные металлы
и их легирующие добавки
Сплавы цветных
металлов
50
Sn
82
Pb
Рис. 1.1. Периодическая система элементов: 1 - общий вид; 2 — важнейшие группы элементов
1.2. Металлы в периодической системе
19
пор, пока у неона не будут заняты все
восемь мест. Система заполнения оболо-
чек электронами для следующих элемен-
тов сложнее, потому что электроны уже
заняли места на очередной главной обо-
лочке до того, как была полностью за-
полнена предыдущая. Для того, чтобы
учесть особенности атомного строения, в
периодической системе необходимо было
создать подгруппы: так после La (№ 57)
появился ряд элементов до №71. И, на-
пример, у золота оболочки К, L, М, N
полностью заняты, а последняя подобо-
лочка О-оболочки с ее 14 местами оста-
ется свободной, в то же время один
электрон уже расположился на Р-оболоч-
ке, который при образовании ионов отда-
ется как валентный электрон (рис. 1.2).
При учете этих особенностей отмечается
периодичность, так как у элементов с
одинаковым строением внешней оболоч-
ки наблюдается явное сходство и их
свойств. Поэтому родственные между со-
бой элементы расположены в периодиче-
ской системе соответственно друг над
другом и образуют семейство элементов.
Как уже было сказано, большинство
химических элементов относятся к метал-
Рис. 1.2. Расположение электронов в атоме зо-
лота ( схема )
лам или ведут себя как металлы; все
элементы в подгруппах являются метал-
лами.
Периодическая система позволяет сде-
лать интересные выводы относительно
металлов, которыми пользуется ювелир.
Металлы, расположенные вблизи один от
другого, хорошо сплавляются друг с дру-
гом, в то время как металлы, удаленные
друг от друга, зачастую несовместимы.
Компоненты основных сплавов благород-
ных металлов, а именно Au, Ag, Си, на-
ходятся в таблице друг над другом и
относятся к одному семейству. Соседи
Au, Ag и Си— металлы платиновой груп-
пы: легкие- рядом с серебром, тяже-
лые- с золотом. С другой стороны
вблизи от благородных металлов нахо-
дятся амальгамообразующая Hg и Cd с
Zn, являющиеся добавками к припою.
Рядом с медью— присадочные металлы
для латуни и нейзильбера, а именно Zn
и Ni. Компоненты мягкого припоя Sn и
РЬ расположены друг над другом как
родственные металлы в IV основной груп-
пе и удалены от благородных металлов
Au и Ag настолько, что они не образуют
пригодных сплавов. Несмотря на то, что
Си и Sn также расположены далеко друг
от друга, они образуют бронзовые спла-
вы, практически пригодными из которых
являются сплавы с содержанием Sn до
15%. Поскольку в меди растворяется
лишь незначительное количество олова,
в сплавах с более высоким содержанием
олова образуются хрупкие металлиды,
что делает металл непригодным для об-
работки . Основные облагораживающие
добавки стали расположены в одном пе-
риоде с Fe, т. е. они также обладают
определенным родством. Мо и W, ввиду
своего положения в общем семействе с
Сг, также проявляют определенную схо-
жесть. С левой стороны периодической
системы (рядом с «очень неблагородны-
ми» металлами) расположены элементы,
образующие основания, а справа — неме-
таллы, образующие кислоты
20
1. Металлические материалы
1.3. Внутренняя структура металлов
1.3.1. Атомная и кристаллическая
структуры
Если отколоть головку отливки сереб-
ряного прутка, то станет видно, что по-
верхность излома внешне существенно
отличается от поверхности металла: от-
ливка, в зависимости от поверхности ли-
тьевой формы, снаружи — гладкая и
ровная, а поверхность излома - матово-
белая, шероховатая и зернистая; если
разломить пруток из золота, платины или
какого-либо другого металла, то будет
наблюдаться очень похожая картина, так
как у всех металлов структура— зерни-
стая. с упорядоченными кристаллическо-
го характера зернами, которые за непра-
вильную форму, принимаемую ими при
затвердевании, именуют еще кристаллита-
ми (рис. 1.3). Если бы можно было загля-
нуть внутрь этих кристаллитов, то перед
нами предстал бы мир. измеряемый в мил-
лионных долях миллиметра. Тысячи ато-
мов расположены упорядоченными ряда-
ми, прилегающие друг к другу ряды об-
разуют вытянутые плоскости, эти плоско-
сти, в свою очередь, плотно наслаиваются
одна на другую, выстраивая таким обра-
зом упорядоченную кристаллическую ре-
шетку. Связь в решетке поддерживается
Рис. 1.3. Отчетливо различимые кристаллиты
(дендриты) на поверхности медленно затвердев-
шей сурьмы (х 2,5)
за счет того, что атомы металлов отдают
свои валентные электроны с наружной
оболочки, а поэтому в данном случае
речь должна идти уже не об атомной
решетке, а об ионной, в которой после
отдачи валентных электронов преоблада-
ет положительный электрический заряд
протонов. Высвободившиеся валентные
электроны, хотя и находятся в равнове-
сии с общим числом ионов, уже не отно-
сятся к определенному атому, а переме-
щаются аналогично частицам газа (элек-
тронный газ) среди ионов и обеспечивают
благодаря их отрицательному заряду
сцепление всей структуры — это называ-
ется принципом «металлической связи».
Образование кристаллитов при затверде-
вании происходит вне какой-либо связи
одного из них с другим, поэтому плоско-
сти решетки отдельных кристаллитов
расположены в различных направлениях.
В зависимости от взаимного располо-
жения атомов различают несколько типов
решеток, что лучше всего можно себе
представить, отобразив лишь наимень-
шую часть решетки в виде элементарной
ячейки, в которой ионы изображены кру-
жочками, а силы притяжения — соедини-
тельными линиями (рис. 1.4). Исходя из
принципов устройства элементарной ячей-
ки, можно путем отображения плоскостей
ионов в трех измерениях изобразить об-
щую структуру кристаллической решетки
металлов. Важные для ювелира металлы
построены по принципу кубической гране-
центрированной решетки, в которой ато-
мы расположены не только по углам куба,
но и в центре всех его плоскостей. По
такому типу кристаллизуются Au, Ag, Pt,
Ir, Pd, Cu, Pb, /-железо и др. Еще плотнее
упакованы ионы в объемноцентрирован-
ной решетке, в которой кроме атомов,
расположившихся по углам куба, еще
один атом находится в его центре. Такие
решетки имеют Cr, V, сг-железо Более
сложная гексагональная кристаллическая
решетка у цинка и кадмия и тетрагональ-
ная— у Sn.
1.3. Внутренняя структура металлов
21
Рис. 1.4. Элементарная ячейка (схема, расстоя-
ния между атомами преувеличены): 1 — куби-
ческая гранецентрированная решетка; 2 — куби-
ческая объемноцентрированная решетка
1.3.2. Исследование
структуры сплавов
Чтобы сделать вывод о кристалличе-
ской структуре металлов, недостаточно
увидеть только поверхность в месте их
излома, необходимо провести исследова-
ние кристаллического строения под спе-
циальным микроскопом. Для этого поверх-
ность соответствующего образца шлифу-
ется и полируется до зеркального блеска,
а затем подвергается травлению. Несмот-
ря на то, что кристаллиты чистого ме-
талла имеют одинаковый состав, трави-
тель воздействует на них по-разному,
так как в слитке они имеют различную
кристаллографическую ориентацию. Если
бы они были ориентированы одинаково,
то и травление было бы одинаковым по
интенсивности, и поверхность исследуе-
мого образца оставалась бы гладкой.
Результатом этого метода травления яв-
ляется различное окрашивание поверхно-
сти зерен (рис. 1.5). При травлении по
границам зерен травитель воздействует
так, что сами кристаллиты остаются не-
поврежденными, а разрушается только
тонкий, легко растворимый слой приме-
сей по границам зерен. В результате на
поверхности образца проявляется паути-
нообразная картина контуров кристалли-
тов (рис. 1.6). Подготовленный образец
исследуется под металлографическим
микроскопом, при этом, как правило,
достаточно 500-кратного увеличения Осве-
щенность исследуемого участка поверх-
ности микрошлифа должна быть хоро-
шей, особенно при очень больших уве-
личениях. Результаты исследования мик-
рошлифов показаны на примерах в
следующих главах.
Рис. 1.5. Травление золота с различным окраши-
ванием зерен
Рис. 1.6. Травление по границам зерен
22
1. Металлические материалы
1.4. Классификация металлов
Для классификации металлов не суще-
ствует единой системы Все традиционные
виды классификации металлов по группам
основаны на практической необходимости,
конкретных технических задачах и на спе-
циальных, важных для того или иного
случая свойствах: по плавкости, например,
различают легко-, средне- и тугоплавкие
металлы, а по плотности одни металлы
(с р до 5 г/см"1) относятся к легким, а другие
(с р более 5 г/см3) — к тяжелым; по техноло-
гическим качествам и назначению выделя-
ют конструкционные металлы, упругие и
твердые.
В ювелирном деле металлы в зависимос-
ти от степени их окисляемости на воздухе
принято разделять на благородные и небла-
городные. Последние по внешнему виду
делятся на цветные (Си и ее сплавы) и белого
цвета (Sn, Zn, Sb, Bi, Pb и их сплавы).
Необходимо, однако, сказать, что такого
рода классификация, хотя она и порождена
многолетней практикой, не может считаться
однозначно последовательной. Теперь, на-
пример, известно, что благородные метал-
лы не так стойки к окислению, как утверж-
далось ранее, а цветные сплавы золота не
относятся к цветным металлам, даже когда,
к примеру, в сплаве Au 333 медь доминирует
по содержанию; нейзильбер же белого цвета
является цветным металлом.
Принято говорить: «украшение из дра-
гоценного металла» и «подлинное или на-
стоящее украшение», что, разумеется, не-
правильно. Любое высокохудожественное
украшение остается всегда таковым, из
какого бы металла при этом оно не было
сделано.
1.5. Свойства основных металлов
1.5.1. Общие свойства (табл. 1.1)
Золото
Золото известно с древности. Это
единственный металл, имеющий краси-
вый желтый цвет (золотая фольга имеет
зеленоватый оттенок). Золото хорошо
полируется, очень пластично: например,
стопка из 10 000 золотых листиков может
иметь толщину всего 1 мм! Температура
плавления золота невысока, его можно
расплавить пламенем «городского» газа.
Электро- и теплопроводность золота ниже,
чем у серебра и меди. Золото устойчиво
на воздухе, в воде и кислотах, за исклю-
чением царской водки. Оно взаимодей-
ствует со свободными ионами хлора, с
цианидами калия и натрия, бромом. Золо-
то с трудом образует химические соеди-
нения. Чтобы уменьшить его стоимость,
повысить твердость и прочность, улуч-
шить эксплуатационные свойства, рас-
ширить возможность варьирования цвета
и снизить температуру плавления, золото
почти всегда применяют в виде сплавов,
состоящих обычно из золота, серебра и
меди; в золотые припои для снижения
температуры плавления добавляются еще
цинк и кадмий.
Платина
Этот металл серо-белого, стального
цвета стал известен лишь с середины
XVIII в. Во второй половине XIX столе-
тия было изобретено кислородно-водород-
ное пламя (гремучий газ), с помощью ко-
торого можно было расплавить платину.
Вскоре платина, не поддающаяся окисле-
нию, стала широко применяться для изго-
товления ювелирных украшений. Платина
с легирующими добавками или ювелирная
платина, родственный ей палладий с его
сплавами, а также сплав белого золота на
основе палладия потеснили серебро как
ювелирный материал. Платина отличается
высокой температурой плавления (рас-
плавляется только кислородно-водород-
ной горелкой или в специальных электро-
печах), хорошо полируется (до зеркально-
го блеска); также как и золото, платина
устойчива на воздухе, в воде и кислотах,
за исключением царской водки, с трудом
образует химические соединения, а ее
1.5. Свойства основных металлов
23
Свойства важнейших металлов
Таблица 1.1
Металл Символ Порядковый номер Относительная масса атома Валентность Плотность, г/см3 Температура плавления, °C Температура кипения, °C Удельная теплоем- кость, кДж/кг • К Удельная теплота плавления, кДж/кг Тепловое расшире- ние, 106 м/(м • К) Теплопроводность, Вт/(К • м) Твердость по Бринеллю, НВ Прочность при растяжении, Н/мм2 Относительное удлинение, %
Золото Au 79 196,97 1,3 19,30 1063 2600 0,1310 67 14,30 311,5 18,5 131 40
Платина Pt 78 195,09 1.2. 3. 4,6 21,45 1774 4350 0,1331 113 8,99 73,7 56 132 41
Иридий Ir 77 192.20 1,2, 3, 4,6 22.42 2454 4800 0,1294 117 6,80 59,3 179 491 6
Осмий Os 76 190,20 2, 3, 4, 6,8 22,48 2550 5500 0.1302 154 6,57 87,1 350 — —
Палладий Pd 46 106,40 2, 3,4, 12,03 1554 3387 0,2273 162 11,86 72,2 47 184 25
Родий Rh 45 102,91 1,2, 3, 4,6 12,40 1960 4500 0,2474 217 8,3 149,9 127 410 9
Рутений Ru 44 101,07 4 12,30 2450 2700 0,2315 193 9,1 105,1 220 378 5
Серебро Ag 47 107,87 1 10,35 960,5 2170 0,2332 104 19,17 418,7 26 137 60
Медь Cu 29 63,54 1.2,3 8,96 1083 2350 0,3835 205 16,98 414,1 45 221 42
Ртуть Hg 80 200,59 1,2 13,55 - 38,84 357 0,1398 12 182 10,5 —
Цинк Zn 30 65,37 2 7,13 419,5 907 0,3869 111 29,1 111,0 43 35 32
Кадмий Cd 48 112,41 2 8,64 320,9 767 0,2315 57 30,0 92,1 16 63 55
Олово Sn 50 118,69 2,4 7,28 231,9 2360 0,2261 59 21,4 67,0 4 27 50
Свинец Pb 82 207,2 2,4 11,34 327,4 1750 0,1251 24 29,1 35,1 4 13 31
Железо Fe 26 55,85 2,3,6 7,86 1539 3000 0,4509 272 11,9 71,2 40 210 32
Титан Ti 22 47,90 2,3,4 4,49 1800 3262 0,5568 324 8,35 15,1 120 343 40
Алюминий Al 13 26,98 3 2,70 660 2270 0,8959 385 23,86 230,3 17 45 40
электро- и теплопроводность в два раза
ниже, чем у серебра; платина в чистом
виде— мягкая и пластичная, как медь; ее
легируют обычно медью и палладием, для
повышения же твердости — иридием.
Металлы платиновой группы
(платиноиды)
Относящиеся к этой группе металлы
находятся вместе с платиной в VIII под-
группе периодической системы. Они схо-
жи по своим химическим и физическим
свойствам, устойчивы на воздухе, в воде
и кислотах, нерастворимы в царской вод-
ке (за исключением палладия). В природе
они находятся в основном вместе в виде
самородных металлов. В 1803 г. были
обнаружены палладий и родий, в 1804-м - -
иридий и осмий, а в 1844-м— рутений.
Иридий. Металл серебристо-белого
цвета, хрупкий и очень твердый, почти не
подвергается пластической деформации
даже при температуре красного каления;
его можно обрабатывать резанием и поли-
ровать. В чистом виде иридий почти не
применяется, а в виде легирующей добав-
24
1. Металлические материалы
ки используется для повышения твердости
платины.
Осмий. Занимает среди всех природ-
ных элементов особое положение: отлича-
ется очень высокой плотностью, чрезвы-
чайно высокими температурами плавления
и кипения. Твердый и хрупкий настолько,
что не поддается обработке давлением.
Осмий представляет собой сине-серый по-
рошок; в чистом виде не применяется.
Палладий Он светлее платины, полиру-
ется до зеркального блеска, ниже темпера-
туры плавления становится пластичнее и
хорошо поддается ковке и сварке; его
вязкость выше, чем у платины, а твердость и
относительное удлинение несколько мень-
ше. Из всех металлов платиновой группы
палладий — самый неблагородный, т. к.
взаимодействует с серной и азотной кисло-
тами и растворяется в царской водке. Бла-
годаря тому, что палладий хорошо обраба-
тывается, обладает низкой температурой
плавления и относительно недорогой по
стоимости, он наиболее часто применяемый
металл из всей группы платиновых метал-
лов. В электротехнике и зубном протезиро-
вании палладий играет весьма большую
роль. Ювелиры используют его для изготов-
ления украшений. В качестве легирующей
добавки палладий применяют при получе-
нии белого золота и для улучшения литей-
ных свойств ювелирной платины.
Родий. Выглядит так же, как платина,
растворим в гидросульфате калия KHSO4 и
в щелочных растворах цианидов KCN и
NaCN. При температуре красного кале-
ния хорошо поддается прокатке и ковке.
Благодаря своему привлекательному
внешнему виду и высокой коррозионной
стойкости родий применяется для нанесе-
ния гальванических покрытий (родиро-
вания).
Рутений. Очень твердый и хрупкий
материал; представляет собой порошок
серо-белого цвета. При нагревании на
воздухе он образует двуокись рутения
RuO2 черного цвета, однако устойчив к
химикатам. Рутений не применяется в
чистом виде, а используется только как
легирующая добавка для других металлов
платиновой группы.
Серебро
Серебро известно еще с древних вре-
мен. Оно имеет приятный белый цвет и
превосходит все другие металлы по таким
свойствам, как отражательная способ-
ность, полируемость и блеск, а также
тепло- и электропроводность. Тонкая плен-
ка окиси серебра, появляющаяся на нем
под воздействием кислорода, практически
мало заметна, но из-за содержания в воз-
духе сернистых соединений оно тускнеет,
покрываясь темным налетом сульфида
серебра. В воде серебро практически не
растворяется, но окисная пленка выделяет
при этом бактерицидные ионы серебра.
Серебро легко растворяется в азотной
кислоте и взаимодействует с цианидами
щелочных металлов. В ювелирном деле
из-за своей большой мягкости применяется
почти всегда в виде сплава, одним из
компонентов которого является медь (в
количестве 7,7—20%); в серебряные припои
добавляются цинк и кадмий.
Ртуть
Этот серебристо-белого цвета металл
известен давно и отличается от всех дру-
гих «собратьев» тем, что находится в
жидком состоянии уже при комнатной
температуре, выделяя при этом ядовитые
пары, отчего его следует хранить в за-
крытых сосудах. С повышением темпера-
туры ртуть расширяется, что можно на-
блюдать в термометрах; вследствие высо-
кого поверхностного натяжения капельки
ртути рассыпаются в виде приплюснутых
шариков по гладкой поверхности; в твер-
дом состоянии ртуть мягкая и пластич-
ная. Она растворима в азотной кислоте
и царской водке; добавка нитрата ртути
в расплав практикуется при переплавке
неблагородных металлов. Ртуть использу-
ется как легирующая добавка для полу-
чения золотой и серебряной амальгам,
1.5. Свойства основных металлов
25
которые необходимы при горячем золоче-
нии и серебрении.
Медь
Медь была первым металлом, которым
начали пользоваться люди. Это единствен-
ный металл красного цвета. Она хорошо
полируется, но постепенно тускнеет на
воздухе, так как сначала на ее поверхно-
сти образуется слой окиси красного цвета,
который затем, под действием сернистых,
хлористых и углекислых соединений, тем-
неет и может, наконец, превратиться в
патину зеленого цвета. Медь растворима
в азотной и соляной кислотах, а при вза-
имодействии с уксусной кислотой образу-
ет ядовитую ярь-медянку. После серебра
медь является лучшим проводником тепла
и электрического тока. Она обладает
очень высокой удельной теплоемкостью и
высокой температурой плавления; ее по-
чти невозможно расплавить пламенем «го-
родского» газа. Чистая медь редко приме-
няется для ювелирных работ, чаще она
используется для изготовления шаблонов.
Медь служит легирующей добавкой к
сплавам благородных металлов и является
основой различных цветных сплавов.
Олово
Олово известно с древности. Оно
очень устойчиво на воздухе, при сгора-
нии образует окись в виде белого по-
рошка, взаимодействует с кислотами.
«Оловянная чума», разрушающая ста-
ринные предметы из олова, возникает,
вероятно, вследствие возможного при
температуре ниже 18° С аллотропическо-
го превращения тетрагонального /Голо-
ва в кубическое cr-олово, однако причи-
на этого явления до сих пор неизвестна.
Олово очень пластично, но обладает не-
значительной прочностью и низкой тем-
пературой плавления; в сочетании с ме-
дью образует оловянную бронзу, а в
комбинации со свинцом — оловянный
припой. В сплавах благородных метал-
лов растворяется лишь небольшое коли-
чество олова, увеличение же его содер-
жания приводит к образованию хрупких
соединений
Свинец
Это тоже давно известный металл. Он
имеет голубовато-белый цвет, на воздухе
быстро покрывается плотным защитным
тускло-серым слоем окиси; в воде, в сер-
ной и соляной кислотах на его поверхно-
сти образуется такой же нерастворимый
защитный слой; в азотной кислоте свинец
растворяется. Это очень мягкий металл,
его можно резать ножом; плотность свин-
ца значительно выше, чем у большинства
применяемых металлов. Свинец служит
присадкой к оловянному припою и способ-
ствует снижению температуры плавления
при купелировании; даже незначительное
его количество может сделать благород-
ный металл хрупким и, следовательно, не-
пригодным для использования Прилип-
ший свинец может вызвать при термооб-
работке эрозию сплавов благородных
металлов, поэтому перед пайкой или от-
жигом его следует удалить: часть — обыч-
ным соскабливанием, остальное— обра-
боткой в специальных кислотных раство-
рах. Например, сплавы Au с пробой выше
750 кипятят в 20%-ной азотной кислоте;
сплавы с более низким содержанием золо-
та и сплавы серебра обрабатываются при
60° С в растворе следующего состава:
1 часть 30%-ной перекиси водорода Н2О2
и 5 частей 20%-ной уксусной кислоты
СН3СООН.
Цинк
Как металл цинк известен лишь с XVI в.
Но уже в древности его добавляли как
руду в медь при получении латуни. Сине-
ватый блеск цинка- нестойкий, на воз-
духе цинк покрывается слоем окиси тус-
кло-серого цвета. При нагревании на воз-
духе цинк, сгорая, образует окись. Этот
металл хорошо растворяется в азотной
кислоте и взимодействует с раствором ед-
кого натра и с водным раствором аммиака
26
1 Металлические материалы
(нашатырь); обладает высоким коэффици-
ентом теплового расширения; при комнат-
ной температуре — хрупкий, а при темпе-
ратуре НО—150° С хорошо поддается об-
работке давлением; при температуре
выше 200° С он становится таким хруп-
ким, что его можно растирать в порошок.
Цинк используется в качестве присадки для
снижения температуры плавления и улучше-
ния литейных свойств сплавов благородных
металлов; он повышает прочность сплавов
латуни, изменяет цвет меди.
Кадмий
Кадмий был открыт только в 1817 г.
Это металл серебристо-белого цвета, на
воздухе покрывается плотным, серым сло-
ем окиси, отчего его полированная и блес-
тящая поверхность быстро тускнеет; по
своим химическим свойствам он схож с
цинком; сгорая, образует окись кадмия
коричневого цвета. Кадмий — металл мяг-
кий и пластичный, часто применяется в
качестве защитного антикоррозионного
покрытия железа и стали. Также как и
цинк, его добавляют в сплавы благород-
ных металлов для снижения температуры
плавления; сплавам золота он придает
зеленовато-золотистый оттенок.
Алюминий
В 1825 г. алюминий был получен в
чистом виде, но лишь в конце XIX
столетия стало возможным его про-
мышленное изготовление. Алюминий —
металл серебристо-белого цвета, хоро-
шо полируется, благодаря невидимому
плотному слою окиси устойчив на воз-
духе и в воде, легко растворяется в
соляной кислоте и в растворе едкого
натра. После серебра и меди стоит на
третьем месте по тепло- и электропро-
водности; пластичен— из него можно
изготавливать, например, фольгу. Для
изготовления модных украшений (бижу-
терии) и шаблонов используется чистый
алюминий (99,99%), естественная окис-
ная пленка которого утолщается по-
средством анодирования и затем хоро-
шо окрашивается в золотистый и се-
ребристый цвета.
Титан
Свойства. Титан был получен в чис-
том виде только в 1825 г. По цвету он
схож со сталью, хорошо полируется, устой-
чив на воздухе и в воде, активно взаимо-
действует с кислородом, водородом, азо-
том, хорошо растворяется в плавиковой
кислоте, а также в горячем растворе со-
ляной кислоты; в азотной же кислоте
покрывается тонкой пленкой нераствори-
мой гидроокиси титана TiO2 • Н2О. В очень
чистом состоянии он хорошо поддается
холодной пластической деформации, в
других случаях обрабатывается при тем-
пературе красного каления. Титан отлича-
ется очень интересным сочетанием метал-
лических свойств. Например, он обладает
высокой температурой плавления, высоки-
ми прочностью и вязкостью при относи-
тельно низкой плотности. Титан широко
применяется в промышленном производ-
стве вообще и в самолето- и ракетостро-
ении в частности. При нагреве на его
поверхности образуется эффектная палит-
ра за счет ярко выраженных цветов побе-
жалости, поэтому титан применяется для
изготовления украшений (рис. F1.7).
Именно в ювелирной промышленности все
большее значение завоевывает метод на-
пыления нитрита и карбида титана, в
результате чего получают золотистого и
цвета антрацита покрытия, обладающие
высокой твердостью и износостойкостью.
Обработка. Титан в некоторых случа-
ях ведет себя иначе, чем обычно применя-
емые в ювелирном деле металлы, поэтому
следует более подробно остановиться на
его обработке. При распиловке титана
ножовкой сначала делается легкий над-
рез, и лишь после того, как ножовочное
полотно захватило металл, можно увели-
чить силу нажатия; если полотно немного
смазать, то оно не так быстро будет ло-
маться, правда, это никак не спасает его
1.5. Свойства основных металлов
27
от скорого затупления. Титан можно об-
рабатывать обычными напильниками, но
не особо сильно надавливая при этом, в
противном случае насечка напильника за-
бивается и он «засаливается», отчего
время от времени его необходимо прочи-
щать. При сверлении полагается пользо-
ваться смазкой и помнить, что сверло
быстро затупляется, а потому требуется
новая заточка; если же сверло обломи-
лось, то его можно вытравить азотной
кислотой. При фрезеровании инструмент
подвергается большим нагрузкам, поэто-
му его нужно обязательно охлаждать мас-
лом. Токарную обработку, чтобы резец не
затуплялся быстро, следует выполнять при
низком числе оборотов детали; рекоменду-
ется обработка алмазными и керамически-
ми шлифовальными кругами. Титан под-
дается обработке давлением, но в этом
случае следует часто производить проме-
жуточный отжиг, потому что он быстро
нагартовывается. При прокатке необ-
ходимо большое усилие. При волочении
проволоки целесообразно сначала произ-
вести ее отжиг— в этом случае смазка
(масло или мыло) лучше ложится на окис-
ную пленку; отжиг следует производить и
после «прохождения» каждой третьей
фильеры. При температуре 650—950° С
можно производить горячую ковку титана,
его можно обрабатывать также и в холод-
ном состоянии, — в этом случае он лучше
поддается растяжению, чем сжатию. Ти-
тан не поддается пайке ни мягким, ни
твердым припоем, а сварка его произво-
дится только в среде защитного газа.
Ювелир может соединять титановые дета-
ли и только механическим способом, на-
пример клепкой. Как и все другие метал-
лы, титан можно склеивать, если при этом
соединяемые поверхности достаточно боль-
шие. Поверхностная обработка титана
производится сначала наждачной бумагой
различной зернистости, а затем полиро-
вальной; блестящая поверхность получа-
ется лучше всего с помощью пасты из
окиси никеля или шлифовальных средств
для благородных металлов. Для подготов-
ки поверхности изделия из титана под
окраску рекомендуется слегка ее протра-
вить: изделие на мгновение опускается в
2%-ный раствор плавиковой кислоты, за-
тем промывается, а потом обрабатывается
обычным травильным раствором серной
кислоты. С плавиковой кислотой следует
обращаться очень осторожно: она сильно
воздействует на кожу, поэтому необходи-
мо работать в резиновых перчатках и за-
щитных очках.
Титан стал привлекательным для изго-
товления украшений благодаря интерес-
ным цветовым эффектам, образующимся
на его поверхности при нагревании. Яв-
ление это объясняется тем, что при нагре-
вании на поверхности титана образуется
окисный слой, поглощающий определен-
ное количество света, и только оставша-
яся часть его отражается в виде спект-
рального цвета, который нами восприни-
мается. С повышением температуры отжи-
га пропорционально увеличивается слой
окиси. А так как с увеличением толщины
окисной пленки света поглощается боль-
ше, то образуется четко разграниченная
гамма цветов побежалости, начиная от
светло-желтого (в тонком слое поглощает-
ся мало света) до зеленоватого, фиолето-
вого и голубого, вплоть до темно-синего
(толстый слой отражает лишь незначи-
тельную часть света). При изготовлении,
например, браслета один конец полосы
нагревается узким горячим пламенем: об-
разующийся сначала желтый тон медлен-
но, что позволяет наблюдать за ним, про-
ходит по всей длине полосы, за ним же
следуют зеленоватые, фиолетовые и синие
тона. Примечательно, что при высокой
температуре отжига титан еще раз окра-
шивается в желтый цвет. Если окрашен-
ную таким образом полосу изогнуть в
кольцо, то оба конца желтого цвета будут
отличаться по интенсивности Таким же
методом можно изготавливать пластины
для брошей и подвесок. Цветовой эффект
на титановой пластине можно усилить
28
1. Металлические материалы
последующим травлением, для чего обыч-
ным образом наносится защитный лак и
выскабливается рисунок, а затем осуще-
ствляется травление в холодном растворе
плавиковой кислоты. После травления
между цветами побежалости проявляется
серый цвет металла, удачно дополняя и
подчеркивая многоцветность всей поверх-
ности.
Более точно окраску титана можно вы-
полнить электролитическим методом окис-
ления. Предмет для полного обезжирива-
ния и очистки с помощью пластмассового
пинцета опускают на 10 с в раствор, со-
стоящий из 20% концентрированной азот-
ной кислоты, 20% плавиковой кислоты,
20% молочной кислоты, 40% дистиллиро-
ванной воды. Затем, не промывая, его
окунают в концентрированную азотную
кислоту (чтобы избежать следов жира,
нельзя дотрагиваться до поверхности
предмета руками). В качестве электролита
служит 10%-ный раствор сульфида натрия
(рекомендуются также 10%-ные растворы
сульфида калия, карбоната натрия, суль-
фата аммония и цианидных солевых рас-
творов). Изделие закрепляется в зажимах
из высококачественной стали, которые од-
новременно являются катодами, и помеща-
ется в электролит, в котором, кстати, не
должно быть одновременно других актив-
ных металлов, так как это снижает каче-
ство окраски; плотность тока — 5 А/дм2.
С повышением напряжения в ванне обра-
зуются слои различной толщины и, следо-
вательно, различные оттенки: 16 В — жел-
тый, 22 В — темно-синий, 27 В — голубой,
58 В — фиолетовый, 70 В — сине-зеленый.
Если на одном изделии необходимо полу-
чить несколько цветовых оттенков, то
пластина обрабатывается сначала при
самом низком напряжении, а затем учас-
ток, на котором остается данный оттенок,
закрывается, а обработка остальной по-
верхности продолжается таким же образом,
но уже при более высоком напряжении.
Обработку можно производить и в дру-
гой последовательности: сначала прикла-
дывается самое высокое напряжение,—
обработанный участок закрывается, а все
остальное обрабатывается пескоструйным
аппаратом. Цветные слои, получаемые
электролитическим способом, можно сде-
лать блестящими, а также белыми, для
чего соответствующие участки также за-
крываются, а другие подвергаются обра-
ботке пескоструйным устройством, или же
на них наносится защитный лак и выпол-
няется травление плавиковой кислотой.
Железо
Металл известен с древности. Железо
хорошо полируется и имеет синевато-бе-
лый цвет. Отличительной его особеннос-
тью является хорошая намагничиваемость.
Чистое железо остается намагниченным
лишь временно, а железо, содержащее
углерод, сохраняет магнитные свойства
длительное время. На влажном воздухе
оно ржавеет, а при отжиге образует тем-
ный слой окалины. Железо лучше рас-
творяется в растворах кислот, а не в
концентрированных кислотах. Твердость
и прочность технически чистого железа
почти такие же, как у меди, но при
более высокой чистоте железа эти пара-
метры снижаются. Поэтому железо в чи-
стом виде применяется только в исклю-
чительных случаях: например, при изго-
товлении сердечников для трансформато-
ров. Лишь в результате переплавки в
сплавы у железа возникают такие свой-
ства, которые делают его наиболее час-
то применяемым металлом. Присадочные
компоненты и облагораживающие добав-
ки (Si, Мп, Cr, Mo, V, W, Со, Ni) со-
единяются с железом в процессе пере-
плавки или добавляются в него целена-
правленно. Но принципиальное значение
имеет влияние углерода на железо: до
6,67% С могут быть химически связаны
в виде карбида железа Fe3C; однако
углерод, выделяясь из раствора, может
образовывать также графит
Дополнительная информация о спла-
вах железа приведена в гл. 1.8.
1.5. Свойства основных металлов
29
1.5.2. Поведение металлов
на воздухе и в воде
Золото — типичный благородный ме-
талл; на воздухе оно устойчиво даже при
нагревании, в воде также инертно.
Платина и платиновые металлы ведут
себя на воздухе, как и золото; только
палладий при температуре 400—850° С
образует слой окиси сине-фиолетового
цвета, исчезающий при последующем на-
гревании.
Серебро практически устойчиво к кис-
лороду на воздухе, но в результате воздей-
ствия содержащегося в воздухе сероводоро-
да H2S оно покрывается темным слоем суль-
фида серебра Ag2S и тускнеет; с водой
серебро обычно не взаимодействует.
Ртуть не изменяется на сухом возду-
хе, но при нагревании ее до 300° С об-
разуется окись ртути HgO, которая вновь
разлагается при 400° С; с водой ртуть не
взаимодействует.
Медь довольно устойчива в воде и на
сухом воздухе, но постепенно на ней обра-
зуется слой окиси Си2О красного цвета,
которую часто путают с цветом самой меди.
Из-за присутствия в воздухе сероводорода
медь покрывается темным налетом сульфида
меди CuS. При отжиге меди образуется
темный слой окиси меди СиО, который
вместе с ее закисью Си2О создает хрупкую
отслаивающуюся окалину. Во влажном
воздухе на меди со временем появляется
плотный слой патины зеленого цвета, состо-
ящий из различных солей меди. Раньше
появление патины определялось обра-
зованием основного карбоната меди
СиСО3 • Си(ОН)2. В настоящее время, вслед-
ствие увеличивающегося содержания серни-
стых и хлористых соединений в атмосфере,
это явление определяется дополнительно об-
разованием хлорида меди СиС12 • ЗСи(ОН),
и сульфата меди CuSO4 • 3Cu(OH)2, и при
этом оба соединения также являются основ-
ными. Патину красивого зеленого цвета
можно увидеть только на шпилях церквей,
внизу же, например на памятниках, из-за
обилия частиц различной грязи, патина
темно-коричневого цвета.
Олово практически не изменяется на
воздухе и в воде; при нагревании на
воздухе оно, сгорая, образует окись олова
(белый труднорастворимый порошок) SnO2.
Свинец на воздухе покрывается серо-
синим защитным слоем окиси свинца РЬО
(такая окись образуется также на плавя-
щемся металле в виде так называемого
свинцового глёта); в воде на его поверх-
ности появляется защитный слой из гид-
рокарбоната свинца РЬ(НСО3)2 и сульфата
свинца PbSO4.
Цинк не взаимодействует с водой; на
воздухе на его поверхности образуется
серый защитный слой основного карбона-
та цинка 2ZnCO3 • 3Zn(OH)2; при нагрева-
нии цинк, сгорая, превращается в белый,
светящийся в пламени зеленоватым цветом
порошок окиси цинка ZnO.
Кадмий по своим свойствам похож на
цинк: на воздухе он покрывается окисной
пленкой, а при нагревании, сгорая, обра-
зует окись кадмия коричневого цвета CdO.
Алюминий устойчив на воздухе, обра-
зуя при контакте с ним плотную защитную
пленку окиси алюминия А19О3.
Железо не изменяется на сухом возду-
хе; в результате же взаимодействия с
влагой и кислородом окружающей среды
образует знакомую пористую ржавчину
красно-коричневого цвета, химический со-
став которой изменяется в зависимости от
конкретных условий и может быть пред-
ставлен приблизительно следующей фор-
мулой: xFeO • yFe2O3 • zH2O. Разрушающий
процесс продолжается до тех пор, пока
весь слиток металла не превратится в
ржавчину. При отжиге железо образует
хрупкий темный слой окиси железа Fe3O4,
т. е. окалины.
1.5.3. Поведение металлов
в кислотах (табл. 1.2)
Золото не взаимодействует с сильными
кислотами, за исключением царской вод-
30
1 Металлические материалы
Таблица 1.2
Растворимость металлов в кислотах
Металл Кислоты и соответствующие соли
Азотная кислота HNO Соляная кислота HC1 Серная кислота H2SO4 Царская водка, 3 части НО, 1 часть HNO3
соль состояние соль состояние соль состояние соль состояние
Золото -- - H[AuC14]
Платина — — H2[PtCl6] h
Палладий Pd(NO3)2 h, c, v PdSO< c, k H2[PdCl6]
Серебро AgNO3 Ag2SO4 h
Ртуть Hg(NO3)2 HgSO4 h, c HgCh
Медь Cu(NO3)2 — - CuSO4 h, c —
Олово H2SnO3 — SnCl2
Свинец Pb(NO3)2 V PbSO4 V — —
Цинк ZnCl2 V ZnSO4 V
Кадмий Cd(NO3)2 CdCl2 CdSO4
Алюминий A1(NO3)3 h A1C13 A12(SO4)3
Железо Fe(NO3)3 h, v FeCh V FeSO4
Растворяется только в: h горячая кислота; с - концентрированная кислота;
к - кипячение в кислоте; v разбавленная кислота.
ки, состоящей из трех частей соляной кисло-
ты и одной части азотной. Золото, «король
металлов», растворяясь в ней, образует тет-
рахлорзолотую кислоту H[AuClJ.
Платина растворяется только в горя-
чей царской водке, образуя гексахлорпла-
тиновую кислоту H2[PtCl6]; к остальным
кислотам платина устойчива.
Палладий хорошо растворяется в цар-
ской водке, образуя гексахлорпалладие-
вую кислоту H2[PdCl6], которая из-за сво-
ей неустойчивости превращается при ис-
парении в хлорид палладия PdCl2.
Ртуть в растворе азотной кислоты
превращается в нитрат ртути Hg(NO3)2, а
в горячей концентрированной серной кис-
лоте — в сульфат ртути HgSO4; в соляной
кислоте она не растворяется, а в царской
водке растворяется легко и образует хло-
рид ртути HgCl2.
Серебро устойчиво и к кислотам, не
вызывающим окисление, и к органическим
кислотам. Растворяясь в горячей серной
кислоте, оно образует сульфат серебра
Ag2SO4. Сильнее всего действует на сереб-
ро азотная кислота, образуя нитрат сереб-
ра AgNO3. Так как золото устойчиво к
азотной кислоте, то с ее помощью можно
разделить эти два благородных металла.
Медь не взаимодействует с соляной
кислотой, но она растворяется в азотной
кислоте и образует нитрат меди Cu(NO3)2,
выделяя при этом ядовитые (нитрозные)
газы. В горячей серной кислоте образуется
сульфат меди CuSO4. При взаимодействии
меди с уксусной кислотой образуется ярь-
медянка, смесь ацетатов меди, например,
Си(СН3СОО)2 • Н2о и Си(СН3СОО)2 • 5Н2О.
Олово под действием соляной кислоты
медленно превращается в хлорид олова
SnCl2, а в серной кислоте - в сульфат олова
SnSO4; в кипящей азотной кислоте олово,
окисляясь, образует оловянную кислоту
H2SnO3 нерастворимый белый порошок.
1.5. Свойства основных металлов
31
Свинец, растворяясь в азотной кислоте,
образует нитрат свинца Pb(NO3)2. Очень
медленно свинец растворяется в разбав-
ленной серной кислоте, образуя сульфат
свинца PbSO4. С соляной кислотой взаи-
модействует только окись свинца РЬО,
которая при этом превращается в хлорид
свинца РЬС12. При взаимодействии свинца
с уксусной кислотой образуется очень
ядовитый ацетат свинца РЬ(С2Н3О2)2 —
свинцовый сахар.
Цинк легко растворяется в разбавленной
соляной кислоте и образует хлорид цинка
ZnCl2, а в разбавленной серной кислоте он
превращается в сульфат цинка ZnSO4.
Кадмий, растворяясь в азотной кислоте,
образует нитрат кадмия Cd(NO3)2, очень
медленно он превращается в серной кис-
лоте в сульфат кадмия CdSO4, а в соляной
кислоте— в хлорид кадмия CdCl2.
Алюминий в серной кислоте образует
сульфат алюминия A12(SO4)3, в соляной
кислоте— хлорид алюминия А1С13, а в
горячей азотной кислоте — нитрат алюми-
ния A1(NO3)3.
Рис. 1.8. Прибор для измерения твердости
Железо устойчиво в концентрированных
кислотах вследствие образования пассиви-
рующего защитного слоя, но легко раство-
римо в разбавленных кислотах: в соляной
кислоте образуется хлорид железа FeCl2, в
серной — сульфат железа FeSO4, а в горя-
чей разбавленной азотной кислоте — нитрат
железа Fe(NO3)3.
1.5.4. Твердость
Для оценки «поведения» металлов и
сплавов в процессе их обработки большое
значение имеют результаты испытания ма-
териалов, проводимых с имитацией (в пол-
ном объеме) технологических нагрузок.
Особенно важны результаты испытания на
твердость и растяжение, которые дают
возможность получить и сравнить данные
по пластической деформации и эксплуата-
ционным свойствам.
Твердостью называется свойство одно-
го материала оказывать сопротивление
внедрению в него другого, более твердого
тела.
Принцип испытания на твердость по
Бринеллю основан на том, что закаленный
стальной шарик диаметром D вдавливает-
ся в образец с усилием F, которое посте-
пенно (в течение 15 с) доводится до мак-
симального значения, удерживаемого за-
тем ЗОс, в результате чего на испытыва-
емом образце появляется отпечаток от
вдавливания диаметром d (рис. 1.8, 1.9).
Рис. 1.9. Методы измерения твердости: 1 — по
Бринеллю; 2 — ио Виккерсу; 3 — по Роквеллу
32
1 Металлические материалы
Далее производится сравнение величи-
ны испытательного усилия с площадью по-
верхности образовавшейся от шарика лун-
ки. Поскольку легче измерять не глубину,
а диаметр отпечатка, то используется сле-
дующая формула:
__ усилие испытания 0,102-2/?
площадь лунки “ '
где F— усилие испытания в Н, D - - диа-
метр шарика в мм, d- диаметр лунки в
мм, НВ — значение твердости по Бринел-
лю (без размерности).
Чтобы можно было сравнивать значения
измерения, между диаметром шарика и диа-
метром отпечатка должно быть выдержано
следующее соотношение: d - (0,2 4-0,7)2).
При испытании благородных и цветных
металлов применяется шарик диаметром
5 мм, усилие испытания F - 2450 Н - для
более твердых образцов и F = 1225 Н
для более мягких.
По показателям твердости по Бринеллю
можно заранее предположить, как поведут
себя отдельные металлы и сплавы в про-
цессе их обработки (выполнения конкрет-
ных операций), когда давление от силы
удара инструмента проникает в материал
(например, при рубке, ковке, чеканке), а
также сделать определенные выводы и о
поведении материалов при пластической
деформации (рис. 1.10).
При испытании на твердость по Виккер-
су в качестве индентора применяется ал-
мазная пирамида с углом при вершине
136° Испытательное усилие сравнивается
при этом с поверхностью вдавливания,
определяемой по размеру диагоналей:
НУ =
усилие испытания _ 0,189-F
площадь лунки J2
где F— усилие испытания в Н, d— диа-
гональ отпечатка в мм, HV— значение
твердости по Виккерсу (без размерности).
Обычно усилие F - 294 Н, продолжи-
тельность действия нагрузки— 104-15 с.
Такой метод испытания применяется тогда,
когда невозможно использовать метод Бри-
Рис. 1.10. Твердость по Бринеллю для основных
металлов ( схема)
нелля. например, для очень твердых или
тонких материалов, а также покрытий, в
частности гальванических
Измерение твердости по методу Рок-
велла начинается с воздействия предва-
рительной нагрузки равной 98 Н, и
лишь затем усилие испытания увеличи-
вается до максимального значения. В ка-
честве же индентора используется сталь-
ной шарик диаметром 716 дюйма или ал-
мазный конус с углом при вершине
120°. Так как при этом осуществляется
непосредственное определение глубины
вдавливания, то принято, что единица
измерения твердости по Роквеллу
1 HR - 2 мкм.
Благодаря тому, что этот метод не-
сложный и позволяет быстро обобщить
результаты измерений, он применяется
при проведении серийных испытаний.
1.5.5. Испытание на растяжение
Особенно четкое представление об из-
менениях свойств металла в процессе
пластической деформации дает испыта-
1.5. Свойства основных металлов
33
Рис. 1.11. Универсальная установка TIRAtest
2300 для испытаний на растяжение, сжатие и
изгиб до 100 кН
ние на растяжение. В настоящее время в
этих целях используется, как правило,
универсальная машина, на которой мож-
но проводить испытания на растяжение,
сжатие и изгиб (рис. 1.11, 1.12).
Выполнение испытания на растяже-
ние. Цилиндрический образец стандарт-
ных размеров зажимается на разрывной
машине, а затем нагружается усилием F,
в результате чего образец удлиняется, а в
поперечном сечении уменьшается. С уве-
личением нагрузки в середине образца
возникает сужение, и он разрывается в
этом месте (рис. 1.13).
Напряжение, возникающее в металле,
рассчитывается исходя из нагрузки F от-
Рис. 1.12. Закрепленный испытательный образец с
датчиком дчя измерения относительного удлинения
Рис. 1.13. Растяжение образца (схема): 1 ис-
ходная форма 2 равномерное удлинение, 3 —
начинающееся сужение, 4 — сужение и разрыв
34
1 Металлические материалы
носительно начального поперечного сече-
ния Ло цилиндрического образца:
F
<7~Ао’
где а- напряжение в Н/мм2, F— нагруз-
ка в Н, Ао — начальное поперечное сече-
ние в мм2. Из соотношения удлинения и
начальной длины получаем относительное
удлинение
S = — • 100,
Л)
где 6— относительное удлинение в %,
AL— удлинение в мм, Lo— начальная
длина в мм.
Диаграмма растяжения образца. Из-
менение удлинения е образца прослежива-
ется в зависимости от увеличивающейся
нагрузки сг (на испытательной маши-
не производится запись диаграммы —
рис. 1.14). Под действием нагрузки проис-
ходит сначала упругое удлинение образ-
ца, но оба параметра на данном участке
упругой деформации изменяются пропор-
ционально, т. е. согласно закону Гука, и
кривая поднимается на этом участке пря-
молинейно. При снижении нагрузки отно-
сительное удлинение уменьшается по той
же прямой до начального значения. Когда
напряжение достигает значения <тр насту-
пает предел пропорциональности, который
совпадает у металлов с пределом упруго-
сти. Практически за технический предел
упругости сг0 принимают напряжение, ко-
Рис. 1.14. Диаграмма растяжения образца (схема)
торое вызывает удлинение образца на
0,01% от его первоначальной длины. Не-
возможность точно определить предел уп-
ругости объясняется тем, что отдельные
кристаллиты, ориентированные в опти-
мальном направлении, подвергаются уже
и остаточной деформации, в то время как
весь образец испытывает только упругую.
Когда нагрузка превышает значение <т001,
начинается удлинение в зоне пластической
деформации образца, переход к которой
от упругой деформации происходит посте-
пенно. Поэтому на практике за предел
текучести принимается напряжение ст02,
которое вызывает остаточную деформа-
цию, равную 0,2% от исходной длины. На
участке пластической деформации удлине-
ние происходит быстрее, чем изменение
нагрузки, и кривая, следовательно, прохо-
дит более полого, чем на участке упругой
деформации. При снятии нагрузки упругая
деформация исчезнет, а пластическое
удлинение сохранится. Если, например, в
некоторой точке а2 снять нагрузку, то
кривая упадет не вертикально, а пройдет
параллельно прямой упругой деформации
до точки £г которая соответствует дей-
ствительному абсолютному удлинению.
Если тот же образец подвергается нагруз-
ке вторично, то кривая вновь поднимается
по прямой, по которой она опускалась —
от £2 до а2. Из этого следует, что при
многократном повторении пластической
деформации увеличивается область упру-
гой деформации. Кривая пластической де-
формации достигает максимального значе-
ния при напряжении разрыва <7. До этого
значения нагрузки образец удлиняется
равномерно, затем в середине образца по-
является сужение поперечного сечения,
так называемая шейка, и вся приложенная
нагрузка теперь действует только на это
место, и поперечное сечение уменьшается
только здесь. Так как напряжение исчис-
ляется относительно начального попереч-
ного сечения, дальнейшее удлинение про-
исходит со снижением напряжения и кри-
вая падает. Напряжение относительно
1.5. Свойства основных металлов
35
действительного сечения шейки возраста-
ет. Наконец происходит разрыв образца в
середине шейки. При напряжении а, назы-
ваемом пределом прочности при растяже-
нии, достигается максимальное удлинение
образца при относительном удлинении 8.
Из результатов испытания следует, что
наибольшее значение для оценки свойств
материала имеют параметры сгп и 8.
а = 8= 100,
" Л Л)
где а — предел прочности при растяже-
нии в Н/мм2; Fmax — максимальная нагруз-
ка в Н; Ло — начальное поперечное сече-
ние в мм2; 8— относительное удлинение
при разрыве в %; (Ln - Lo) — удлинение до
разрыва в мм, Lo — начальная длина в мм.
Предел прочности при растяжении оп
является основой всех расчетов прочности
контрукций. Этот параметр вместе со зна-
чением относительного удлинения 8 опре-
деляет нагрузки, которым может подвер-
гаться материал при обработке давлением
(рис. 1.15). Между пределом прочности и
твердостью по Бринеллю для благородных
и цветных металлов существует опреде-
ленная взаимозависимость:
а « 44-5 НВ.
На прочность оказывают влияние следу-
ющие факторы: легирование (повышает
прочность); пластическая деформация (спо-
собствует сначала увеличению прочности,
затем, с повышением степени пластической
деформации, она мгновенно, т. е. по дости-
жении предела текучести, снижается); зер-
Рис. 1.15. Относительное удлинение и прочность
на растяжение основных металлов
нистость (мелкозернистая структура обла-
дает более высокой прочностью, чем грубо-
зернистая); повышение температуры (сни-
жает прочность). При высокой прочности и
высоком пределе текучести требуются боль-
шие усилия для осуществления деформации
металла: это означает, что изделие сохраня-
ет форму, не гнется и на нем не образуется
выбоин. Металл с низкой пластичностью
нельзя подвергать высоким нагрузкам в
процессах прокатки, вытяжки, ковки, выко-
лотки, чеканки, гибки и т. д. Относительное
удлинение металла с высокой пластично-
стью должно составлять более 30% от
общей длины образца. При резке и распи-
ловке также происходит пластическая де-
формация, продолжающаяся до тех пор,
пока детали не будут разделены, причем чем
ниже прочность металла, тем меньшее уси-
лие необходимо для его разрезания (листо-
вое чистое золото можно резать ножницами
для металла).
Металл, из которого изготавливается
кольцо, должен обладать определенной
прочностью, чтобы изделие не изгибалось и
на нем не было вмятин, но при этом относи-
тельное удлинение металла должно быть
настолько высоким, чтобы можно было в
процессе изготовления производить гибку,
ковку и вытяжку отдельных деталей. Мате-
риал для оправы должен обладать по воз-
можности высоким относительным удлине-
нием, чтобы можно было легко закрепить
камень, при этом показатели твердости и
износостойкости металла должны быть так-
же достаточно высокими, иначе крепление
камня в оправе будет ненадежным, а значит,
недолговечным. Такими свойствами должны
обладать и сплавы, из которых изготавлива-
ются обручальные кольца: относительное
удлинение должно быть таким, чтобы можно
было уверенно производить ковку кольца; в
то же время высокая твердость необходима,
чтобы кольцо не изнашивалось; и, наконец,
достаточно высокая прочность должна пред-
отвращать прогиб кольца при носке.
Материал для изготовления цепочек
должен быть высокопрочным и твердым,
36
1. Металлические материалы
чтобы уменьшить износ звеньев, но он также
должен быть пластичным во время гибки.
Значения твердости, относительного удли-
нения и предела прочности на растяжение
важнейших сплавов благородных металлов
указаны на кривых и диаграммах, приводи-
мых ниже.
1.5.6. Теплота
Теплота металла (хаотичное движение
элементарных частиц), т. е. его внутренняя
энергия, определяется, прежде всего, его
температурой. Если к металлу подводится
определенное количество тепла, то его
температура повышается и энергия хао-
тичного движения частиц возрастает, при
этом увеличивается также амплитуда ко-
лебаний, следовательно, происходит теп-
ловое расширение металла, увеличивается
его объем. Внутри металла подводимое
тепло вследствие теплопроводности пере-
дается от более теплой зоны к более хо-
лодной до тех пор, пока весь образец не
придет в состояние равновесия.
Температура. Температура измеряется
в °C, а диапазон ее изменения, т. е. разность,
выражается в К: например, при нагревании
металла при отжиге от 20° С до 650° С
такая разность составляет 630 К.
Количество теплоты. Количество тепло-
ты, необходимое для повышения температу-
ры, получаем из следующего соотношения:
Q - т- с • А/,
где Q - - количество теплоты в кДж; т—масса
в кг; с — удельная теплоемкость в кДж/(кг • К),
А/ — изменение температуры в К.
Потребность в тепле для нагрева явля-
ется характерной особенностью металлов и
выражается удельной теплоемкостью, ко-
торая у всех металлов может быть различ-
ной и с повышением температуры изменя-
ется, а поэтому при проведении расчетов
за основу берется ее среднее значение.
Пример: сколько теплоты необходимо
для нагревания 25 г золота с 20° С до 1063° С?
Qx = 0,025 кг • 0,1310 кДж/(кг • К) • 1043 К =
= 3,42 кДж.
Для расплавления металла при дости-
жении температуры плавления, т. е. для
разрушения кристаллической решетки,
требуется в качестве дополнительной энер-
гии теплота плавления В данном примере,
учитывая удельную теплоту плавления
золота и массу,
Q,- m-q- 0,025 кг • 67 кДж/кг - 1,68 кДж,
где q — удельная теплота плавления в
кДж/кг. Выходит, что для нагревания 25 г
золота от комнатной температуры до точки
плавления и затем расплавления необходи-
мо, чтобы Q{ - 3,42 кДж, Q2 - 1,68 кДж, а
(2общ-5,10 кДж. Теплоту, необходимую
для термообработки металлов, получают с
помощью газовой горелки или электропе-
чи, при этом большое ее количество теря-
ется: во-первых, передача тепла произво-
дится не точно на предмет; во-вторых,
одновременно нагреваются подложка для
пайки и плавильный тигель; в-третьих, не-
мало тепла просто рассеивается в окружа-
ющем пространстве. В общем, коэффици-
ент полезного действия получается невысо-
кий, и, следовательно, для нагревания не-
обходимо больше тепла, чем рассчитано по
формуле. На диаграмме (рис. 1.16) приве-
дены данные расхода тепла для расплавле-
ния различных металлов. Из нее видно,
что. например, для нагревания и расплав-
ления меди (по сравнению с золотом) тре-
буется почти в 3 раза больше тепла, хотя
оба металла имеют приблизительно одина-
ковую температуру плавления.
Тепловое расширение. Каждый металл
равномерно во все стороны расширяется
при нагревании и сжимается при охлажде-
нии. Это особенно ярко проявляется на
образцах в виде проволоки и стержней (в
данном случае— это линейное удлине-
ние), при этом коэффициент линейного
теплового расширения а характеризует
увеличение стержня длиной 1 м при нагре-
вании его на 1°С (рис. 1.17). При нагре-
вании образцов из цинка и платины, име-
ющих одинаковую форму и размер, отно-
сительное удлинение образца из цинка в
3 раза больше, чем из платины; низкий же
1.5. Свойства основных металлов
37
коэффициент теплового расширения пла-
тины отрицательно сказывается, напри-
мер, при дублировании, т. е. напайке тон-
кой пластины платины или белого золота
на обычное цветное золото: основной
металл сильно расширяется при пайке, а
тонкая пластина из платины почти не
изменяется. После соединения металлов с
помощью припоя сжатие золота затрудне-
ние. 1.16 Расход тепла для расплавления 1 кг
металла ( схема )
Рис. 1.17. Тепловое расширение основных метал-
лов (схема)
но, так как платина почти не изменяется
при охлаждении. При пайке изделия из
серебра скрепляющая его стальная прово-
лока может пережать изделие и изменить
его форму, так как сталь расширяется
значительно меньше, чем серебро.
Коэффициент теплового расширения стек-
ла очень низкий -— а = 8,6 • 10 6 м/(м • К),
т. е. почти как у платины, поэтому в
эмаль, чтобы она лучше соединялась с
основными металлами, следует добавлять
присадки, повышающие коэффициент ее
теплового расширения при нагревании.
Теплопроводность Т епл опроводность
металлов характеризуется коэффициентом
теплопроводности А и выражается в Вт/(м • К)
(рис. 1.18). В высокой теплопроводности
серебра смог убедиться каждый ювелир,
когда во время расплавления серебряной
проволоки держал ее в руке. При сравне-
нии теплопроводности проволоки из пла-
тины и серебра видно, что через серебря-
ную проволоку за одно и то же время тепла
проходит в 6 раз больше. Чтобы соответ-
ствующее количество тепла прошло через
платиновую проволоку, ее длина должна
составлять только 76 от длины серебряной
проволоки, или при одной и той же их
длине нагрев платиновой проволоки занял
бы в 6 раз больше времени. При пайке
шинки кольца, имеющего термочувстви-
тельную вставку (камень), нагрев должен
Рис. 1.18. Теплопроводность основных металлов
(схема )
38
1. Металлические материалы
быть произведен настолько быстро, чтобы
не успел нагреться камень. При пайке
серебряного кольца отводится столько теп-
ла, что непосредственно в месте пайки его
не хватает, хотя кольцо при этом так
нагревается, что это может даже привести
к повреждению камня, Подобная пайка
золотого или платинового колец проходит
без каких-либо проблем.
1.5.7. Отражательная способность
Видимый спектр света содержит элек-
тромагнитные излучения, длина волны ко-
торых находится приблизительно в диапа-
зоне 400-г700 нм. Все металлы считаются
непрозрачными телами, поверхность кото-
рых поглощает часть падающего на нее
света, отражая остальную. На диаграмме
(рис. 1.19) показано, какая часть излуче-
ний с различной длиной волны отражается
от поверхности благородных металлов при
падении на нее 100% света. На примере
золота, единственного цветного благород-
ного металла, отчетливо видно, что отра-
жательная способность фиолетовых и си-
них тонов значительно ниже, чем желтых и
красных. Серебро отличается наивысшей
отражательной способностью. Соответ-
Рис. 1.19. Отражательная способность основных
драгоценных металлов в диапазоне видимого света
ствующий показатель у платиновых метал-
лов существенно ниже (у всех металлов
бело-синего цвета кривая проходит анало-
гично). Отражательная способность сереб-
ра значительно снижается при потускнении
его поверхности, так как в образующемся
слое сульфида серебра поглощается наи-
большее количество света: сначала тонкий
слой желтоватого цвета поглощает излуче-
ния фиолетового и синего цветов; с увели-
чением толщины слоя поглощение соответ-
ствует приведенной кривой — слой приоб-
ретает коричневато-желтый оттенок. При
дальнейшем увеличении толщины слоя па-
дающий на поверхность свет почти полно-
стью поглощается и изделие из серебра
приобретает черный или синевато-черный
цвет. Поверхность некоторых изделий из
серебра намеренно подвергается чернению
(оксидированию) с помощью сульфида ка-
лия. У серебряных изделий с родиевым
покрытием высокая отражательная способ-
ность серебра замещается более низкой от-
ражательной способностью родия, при этом
поверхность сохраняет свои качества, так
как родий абсолютно устойчив на воздухе.
1.6. Сплавы благородных металлов
Сплав представляет собой смесь двух
или нескольких металлов или металла с
неметаллами. Он образуется посредством
совместного плавления различных компо-
нентов, в исключительных случаях —
диффузии твердых, жидких или газообраз-
ных веществ в металл. Эти смеси также
имеют металлические свойства. Варьируя
компонентами, их количеством, можно не
только изменить свойства металлов, при-
дав им совершенно новые качества, но и
снизить их стоимость.
1.6.1. Растворимость металлов
Поведение в жидком состоянии
При расплавлении металлов наблюда-
ются следующие их возможные взаимо-
действия.
1.6. Сплавы благородных металлов
39
Полная нерастворимость. В этом слу-
чае в расплавленном состоянии взаимная
растворимость компонентов отсутствует;
металлы, в зависимости от их плотности,
располагаются друг над другом отчетливо
различающимися слоями (и при литье они
затвердели бы в кокиле тоже раздельно).
Полная растворимость. В данном слу-
чае, независимо от соотношения компо-
нентов, они, растворяясь, образуют одно-
родный расплав, исходные металлы в
котором уже неразличимы, что, кстати, и
является главным условием получения
пригодного для использования сплава.
Ограниченная растворимость. В рас-
плаве одного металла растворяется толь-
ко ограниченное количество другого, из-
быток же выделяется в расплаве в виде
слоя нерастворившегося компонента. В
качестве примера возьмем систему Ag-Ni,
когда в расплаве никеля растворяется до
2% серебра, а в жидком серебре раство-
ряется до 0,4% никеля. Если же доля при-
садочного металла оказывается выше, то
расплав получается состоящим как бы из
двух, расположенных друг над другом
слоев. К примеру, расплав Ag-Ni, содер-
жащий 50% серебра, состоял бы из слоя
никеля с 2% серебра и слоя серебра с
0,4% никеля.
Поведение в твердом состоянии (рис. 1.20)
Однородные (гомогенные) твердые рас-
творы. Если исходные металлы имеют
одинаковую по строению кристалличе-
скую решетку и приблизительно одинако-
вые по величине атомы, то их полная
растворимость может сохраниться и в
твердом состоянии, так как кристалличе-
скую решетку образуют совместно атомы
обоих металлов, а компоненты сплава в
кристаллите находятся в таком же соотно-
шении, как и во всем сплаве, почему,
собственно, микрошлиф сплава Au-Ag или
Au-Cu схож с микрошлифом чистого ме-
талла.
Гетерогенная смесь кристаллов. Если
компоненты по своему строению различ-
ны, то в процессе перехода из жидкого
состояния в твердое единый расплав рас-
падается и образующиеся при этом крис-
таллические решетки состоят только из
одного вида атомов, а кристаллиты — из
одного из исходных компонентов. Такая
форма абсолютной нерастворимости
встречается на практике очень редко.
Образование твердых растворов с огра-
ниченной растворимостью. В то время
как компоненты в жидком состоянии об-
разуют абсолютно однородный расплав,
при их затвердевании возникает твердый
раствор, в котором преобладает один тип
металла, а в кристаллическую решетку
этого металла внедряется ограниченное
количество атомов другого металла. Та-
Рис. 1.20. Образование сплава из однородного рас-
плава (схема): 1 — однородный твердый раствор:
2 — образование ограниченного твердого раство-
ра; 3 — гетерогенная смесь кристаллов
40
1. Металлические материалы
кие сплавы встречаются довольно часто и
имеют большое значение на практике, так
как их свойства особенно сильно отлича-
ются от свойств чистых металлов, напри-
мер в системе Ag-Cu.
Интерметаллические соединения (ме-
таллиды). В их кристаллической решетке
содержатся атомы исходных металлов в
количественном соотношении, выраженном
целыми числами, что на практике отобра-
жается записями типа AuCu, Au2Cu3, на
первый взгляд напоминающими химичес-
кие формулы молекул, в действительно-
сти здесь указывается на количественное
соотношение компонентов сплава. При
целочисленных соотношениях атомы в
кристаллической решетке располагаются
в упорядоченном виде таким образом, что,
например, атомы одного металла занима-
ют углы кубической ячейки, а атомы дру-
гого размещаются в ее центре. Кроме рас-
положения атомов в элементарной ячейке,
имеет значение и упорядоченность занима-
емых ими мест в кристаллической решет-
ке, которая называется сверхструктурой.
Могут образовываться очень сложные
кристаллические структуры, значительно
отличающиеся от кристаллических реше-
ток чистых металлов, и компоненты кото-
рых могут находиться в таких количе-
ственных соотношениях, как, например,
Cu5Zn8 и Cu31Sn8. Все металлиды— твер-
дые, хрупкие и почти не поддаются обра-
ботке давлением.
1.6.2. Двухкомпонентные системы,
входящие в состав тройной системы
Au-Ag-Cu
1.6.2.1. Система Au-Ag
Диаграмма состояния
С помощью данной диаграммы (рис. 1.21)
отображается поведение сплавов в процес-
се изменения их агрегатного состояния, т. е.
при переходе из жидкого состояния в твер-
дое, а также делаются основные выводы
относительно параметров любого сплава
той или иной системы. На примере не очень
сложной кривой для сплавов системы Au-Ag
можно пояснить принцип построения диа-
граммы В системе координат по оси орди-
нат приведена температура в °C, а по оси
абсцисс — состав сплава в тысячных час-
тях. Для отдельных сплавов эмпирическим
методом определяются температуры их пе-
реходов из одного состояния в другое,
значения которых затем наносятся на диа-
грамму и соединяются кривыми. В отличие
от чистых металлов, у которых изменение
агрегатного состояния происходит при по-
стоянной температуре, а именно температу-
ре плавления, сплавы затвердевают в ин-
тервале температур, где началу затвердева-
ния соответствует температура ликвидуса,
а концу — температура солидуса. Кривая
ликвидуса является границей, выше кото-
рой сплавы — в жидком состоянии, а ниже
кривой солидуса — в твердом. В промежут-
ке между ними находится переходная об-
ласть, в которой сплавы пребывают частич-
но жидкими и частично твердыми, т. е.
представляют собой одновременно жидкую
и твердую фазы Следовательно, сплавы в
зоне I находятся в жидком состоянии, в зоне
II—в тестообразном переходном состоянии
и в зоне III образуют твердые растворы.
Диаграмма отображает как процесс рас-
0 100 200 300 400 500 000 700 800 900 1000 Ад
Рис. 1.21. Диаграмма состояния системы Au-Ag
1.6. Сплавы благородных металлов
41
плавления, так и затвердевания, показывая
температуру затвердевания сплава, плавле-
ния, отжига и т. д.
Несколько примеров:
Аи 1000 (Ag 0), т. е. чистое золото.
При температуре 1063° С, являющейся
температурой плавления или затвердева-
ния, происходит переход из жидкого со-
стояния в твердое. При этом металл нахо-
дится в тестообразном переходном состо-
янии до тех пор, пока полностью не завер-
шится процесс кристаллизации.
Аи 900 (Ag 100). В данном случае уже
имеется не просто точка изменения состоя-
ния, а вместо нее имеется интервал темпе-
ратур, т. е. тестообразное переходное состо-
яние находится между двумя различными
значениями температур. При температуре
1058° С начинается образование твердого
раствора (точка ликвидуса), а при темпера-
туре 1048° С заканчивается процесс затвер-
девания (точка солидуса). Между этими
двумя точками находится характерный для
всех сплавов интервал плавления.
Аи 500 (Ag 500). Для этого сплава, в
котором количество обоих металлов одина-
ковое, интервал между точками ликвидуса
(1020° С) и солидуса (1000° С) еще больше.
Аи 250 (Ag 750). С увеличением со-
держания серебра разрыв между точками
ликвидуса и солидуса вновь уменьшается
(988—975° С).
Аи 0 (Ag 1000). т. е. чистое серебро.
Температура изменения состояния посто-
янна (961° С).
Обобщая сказанное в приведенных вы-
ше примерах, можно сделать вывод, что
все возможные точки ликвидуса системы
находятся на верхней выпуклой кривой, а
все точки солидуса — на вогнутой нижней
кривой, сами же кривые сходятся в точках
плавления чистых металлов. Такая диа-
грамма характерна для процесса образова-
ния однородных твердых растворов.
Свойства сплавов системы и ее значение
Как видно из диаграммы, все темпера-
туры ликвидуса и солидуса сплавов рас-
сматриваемой системы находятся в диапа-
зоне между точками плавления серебра и
золота. С увеличением в сплавах содержа-
ния серебра их цвет изменяется от желтого
(цвета чистого золота) до зеленоватого и
вплоть до белого — цвета серебра. Спла-
вы с содержанием золота от Аи 600 до Аи
700 имеют выраженный зеленый оттенок;
сплав Аи 646, содержащий 50% атомов
Аи и 50% атомов Ag, имеет наиболее
интенсивный зеленый цвет. Только сплавы
с содержанием золота ниже Аи 523 разру-
шаются под действием азотной кислоты;
сплавы же с более высоким содержанием
золота с азотной кислотой почти не вза-
имодействуют В царской водке растворя-
ются сплавы, в которых содержание золо-
та выше Аи 750, а количество серебра
составляет менее одной четверти; при
более высоком содержания серебра поверх-
ность сплава покрывается нерастворимым
защитным слоем хлорида серебра AgCl,
который препятствует дальнейшему разру-
шению. Нижняя граница коррозионной
стойкости сплавов соответствует составу
Аи 377. Сплавы с меньшим содержанием
золота темнеют под действием находящих-
ся в атмосфере частиц серы и аммония,
поэтому их можно окрашивать в черный
цвет с помощью сульфида калия.
Сплавы системы Au-Ag в чистом виде
практически не применяются, а только с
добавкой некоторого количества меди.
Для получения зеленого золота в них так-
же добавляются другие металлы.
Таким образом, система Au-Ag имеет
значение лишь как двойная система, явля-
ющаяся частью трехкомпонентной систе-
мы Au-Ag-Cu.
1.6.2.2. Система Au-Cu
Диаграмма состояния (рис. 1.22)
Металлы системы Au-Cu, ввиду близ-
кого сходства, образуют, аналогично опи-
санным выше и независимо от состава,
только однородные твердые растворы.
Температуры ликвидуса и солидуса всех
42
I Металлические материалы
О 100 200 300 400 500 600 700 800 900 ЮООСи
Рис. 1.22. Диаграмма состояния системы Аи-Си
сплавов находятся ниже точек плавления
исходных металлов - золота (1063° С) и
меди (1084° С). Для состава Au 820, Си 180
наблюдается минимум, отвечающий 889° С.
Эта температура в процессе изменения аг-
регатного состояния остается постоянной,
так как температуры ликвидуса и солидуса
совпадают, т. е. при этой температуре кри-
вые пересекаются в одной точке.
Из диаграммы видно, что в твердом
состоянии ниже 400° С при атомных соот-
ношениях AuCu, Au2Cu3, AuCu3 могут
образовываться за счет возникновения
сверхструктуры интерметаллические со-
единения, вследствие чего при медленном
охлаждении или термообработке в этой
области температур может произойти зна-
чительное повышение твердости и прочно-
сти (см. «Отжиг и старение»).
Свойства сплавов системы
и ее значение
Система Au-Cu охватывает сплавы
красного золота, которые содержат в
качестве добавки только чистую медь. В
процессе литья и пайки сплавов этой си-
стемы следует принимать во внимание
наличие температурного минимума между
Au 850 и Au 700, в силу чего такие
сплавы плавятся при температуре около
900° С; поэтому для них необходимо под-
бирать припои с особенно низкой темпера-
турой плавления.
При обработке сплавов между Au 500
и Au 750 следует учитывать, что они
лежат в области дисперсионного тверде-
ния. Если такие сплавы для дальнейшей
обработки после литья или отжига долж-
ны быть мягкими, то старение предотвра-
щается закалкой в воде или спирте; если
изделие должно оставаться твердым, то
после отжига его следует подвергнуть
выдержке при более низкой температуре.
Под действием сильных кислот, осо-
бенно азотной кислоты, сплавы с содержа-
нием золота ниже Au 650 разрушаются.
При более высоком содержании золота
этого не происходит Все сплавы раство-
ряются в царской водке. Сплавы с содер-
жанием золота ниже Au 508 заметно туск-
неют на воздухе. С помощью сульфида
калия их можно окрашивать в черный
цвет.
Таким образом, система Au-Cu также
имеет значение прежде всего как двойная
система, входящая в состав тройной систе-
мы Au-Ag-Cu.
1.6.2.3. Система Ag-Cu
Сплав серебра с добавкой меди явля-
ется практически идеальным для изготов-
ления ювелирных украшений и других
изделий из кованого серебра. С введением
закона о клеймении содержание серебра в
сплаве указывается в тысячных частях.
Ag 900 означает, что в 1000 частях дан-
ного сплава содержится 900 частей сереб-
ра и 100 частей присадочных добавок,
например меди.
Диаграмма состояния (рис. 1.23, 7)
Сплавы Ag-Cu представляют собой эв-
тектическую систему с ограниченной рас-
творимостью компонентов в твердом со-
стоянии т. е. при затвердевании в крис-
1.6. Сплавы благородных металлов
43
Рис. 1.23. Система Ag-Си: I -- диаграмма со-
стояния, 2 — диаграмма механических свойств
/2-твердого раствора с максимальным со-
держанием серебра Ag 80.
Кривые ликвидуса и солидуса пересе-
каются в эвтектической точке (Ag 720;
779° С). Причем, если кривая ликвидуса
падает почти прямолинейно от точек плав-
ления чистых металлов к данной точке, то
линия солидуса, начинающаяся при этих
же температурах, переходит в проходя-
щую через эвтектическую точку горизон-
тальную прямую, которую принято назы-
вать эвтектикой (от Ag 910 до Ag 80:
779° С).
Эвтектика обозначает: начало и конец
образования эвтектической структуры,
происходящего при постоянной температу-
ре; температуру солидуса сплава; вместе
с кривыми распада твердых растворов,
исходящими от линии эвтектики, — грани-
цы эвтектической области.
При этом различают сплавы (рис. 1.24 —
1.27): эвтектические (Ag 720), заэвтекти-
ческие (от Ag 910 до Ag 720), доэвтекти-
ческие (от Ag 720 до Ag 80), внеэвтекти-
ческие (от Ag 1000 до Ag 910 и от Ag 80
до Ag 0).
Для лучшего понимания эвтектических
систем можно на примере нескольких
сплавов рассмотреть их поведение при
охлаждении.
Ag 720. При постоянной температуре
(779° С) из расплава при затвердевании
таллическую решетку одного металла мо-
жет входить только ограниченное количе-
ство атомов другого металла Эвтектика
представляет собой механическую смесь
из двух или более веществ, которые за-
твердевают одновременно при постоянной
и минимальной для данной системы темпе-
ратуре (греч. svzrixTog. легкоплавкий).
Несмотря на то, что серебро и медь
могут сплавляться друг с другом в любых
соотношениях, структура сплава всегда
будет состоять только из отчетливо разли-
чимых на снимке шлифа двух видов кри-
сталлов: обогащенного серебром сг-твер-
дого раствора с максимальным содержа-
нием меди Си 90 и обогащенного медью
Рис. 1.24. Сплав Ag 720: эвтектическая струк-
тура (a-твердый раствор светлый, /3-твердый
раствор темный) (х400)
44
1 Металлические материалы
Рис. 1.25. Сплав Ag 800: заэвтектическая струк-
тура, большие первичные а-кристаллы, окружен-
ные эвтектикой (х 320)
Рис. 1.26. Сплав Ag 500: доэвтектическая струк-
тура, большие первичные /3-кристаллы, окружен-
ные эвтектикой (х250)
Рис. 1.27. Сплав Ag 950: внеэвтектическая струк-
тура, только a-твердый раствор (х 400)
выделяются одновременно кристаллы а- и
/^твердых растворов, образуя мелкозерни-
стую структуру, характерную для эвтек-
тики; твердость и прочность сплава до-
стигают максимальных для системы Ag-Cu
значений.
Ag 800. Это заэвтектический сплав,
в котором в интервале температур
820—779° С при затвердевании сначала
выделяются только обогащенные серебром
кристаллы «-твердого раствора, вслед-
ствие чего снижается содержание сереб-
ра в остаточном расплаве Когда оно
достигнет Ag 720, т. е. эвтектического
состава, то вокруг первичных кристаллов
«-твердого раствора кристаллизуется мел-
козернистая эвтектическая структура, со-
стоящая из кристаллов а- и Дтвердых
растворов.
Ag 950. В интервале температур
930—890° С сплав затвердевает с образо-
ванием однородной структуры из кристал-
лов только «-твердого раствора, так как
в данном внеэвтектическом сплаве содер-
жание меди ниже предела ее раство-
римости (9% Си) в «-твердом растворе.
При дальнейшем охлаждении раство-
римость меди в кристаллах а-твердого
раствора в твердом состоянии снижается.
При температуре 700° С происходит пере-
сечение кривой распада твердых раство-
ров, а при последующем снижении темпе-
ратуры медь выделяется из кристаллов а-
твердого раствора по границам зерен с
образованием кристаллов /^-твердого рас-
твора. На практике этот процесс выделе-
ния кристаллов подавляется резким охлаж-
дением).
Ag 500. Доэвтектические сплавы из-за
их желтоватого оттенка ювелиры не при-
меняют. Содержание меди в них выше
эвтектического значения, поэтому при их
затвердевании в интервале температур
870—779° С выделяются сначала первич-
ные кристаллы /7-твердого раствора.
Когда же содержание серебра в остаточ-
ном расплаве достигнет Ag 720, то вок-
руг обогащенных медью первичных кри-
1.6. Сплавы благородных металлов
45
сталлов образуется эвтектическая струк-
тура.
Общие свойства сплавов
В ювелирном деле используются спла-
вы с содержанием серебра выше 72%
(табл. 1.3). С увеличением добавки меди
блестящее белое серебро приобретает жел-
товатый оттенок. Сплав Ag 800 уже зна-
чительно отличается от чистого серебра;
эвтектический сплав Ag 720 имеет желто-
вато-белый оттенок; сплав с 50%-ным со-
держанием меди выглядит красноватым;
сплав с 70%-ным содержанием меди-
просто ярко-красным.
Плавление чистого серебра затрудня-
ется вследствие резко возрастающего (при
переходе точки плавления) поглощения
кислорода. В сплавах Ag-Cu образуется
устойчивая и при высоких температурах
закись меди Си2О, всего 1% которой до-
статочно. чтобы весь сплав стал твердым
и хрупким, даже ломким. Поэтому при
плавлении серебра и его сплавов доступ
кислорода в расплав необходимо предот-
вращать всеми возможными способами.
Если после литья или отжига сплав
должен оставаться мягким, то его необхо-
димо подвергнуть закалке. Посредством
выдержки при умеренных температурах
можно повысить твердость готового изде-
лия При пайке следует помнить, что у
всех сплавов эвтектической области уже
при 779° С кристаллическая структура
начинает разрушаться, поскольку появля-
ется жидкая эвтектика: сплав «потеет»
или «морщится».
Следует отметить, что диаграммы со-
стояния всегда отображают идеальную
картину, которая описывает поведение ме-
таллов и сплавов при экстремально мед-
ленном охлаждении, поэтому при практи-
ческом использовании сплавов их поведе-
ние может отличаться. Во внеэвтектиче-
ской области, например, кривая солидуса
проходит в действительности при более
низких температурах. Это приводит к
тому, что, к примеру, сплав Ag 925 за-
твердевает как эвтектический сплав при
температуре 779° С, а значит, при пайке
он будет точно так же подвержен опасно-
сти подплавления, как и другие сплавы. И
лишь при содержании серебра более Ag
950 температура солидуса сплавов будет
выше 800° С.
Следовательно, рабочая температура
припоев для всех применяемых сплавов
серебра не должна превышать 740° С, не-
зависимо от того, будет подвергаться
пайке сплав Ag 500 или сплав Ag 925.
Применение более тугоплавких припоев
возможно только для сплавов с содержа-
нием серебра выше Ag 950.
Используя особенности областей плав-
ления системы Ag-Cu, пайку сплавов с
высоким содержанием серебра (выше Ag
970) можно производить эвтектическим
сплавом Ag 720, так как в этом случае
Сплавы серебра
Таблица 1.3
Обозначение Массовая доля компонента, в частях Интервал плавления. ЭС Плотность г/см3 Твердость по Бринеллю, НВ Прочность на растяжение. МПа Относи- тельное удлинение. %
Серебро Медь Кадмий
Ag 925 925 75 800 900 10,4 64- 76 270- -300 28
Ag 900 900 100 779 880 10,3 65- 79 290- -300 25
Ag 835 835 165 — 779 840 10,2 76- -88 300- -330 23
Ag 835 Cd 835 55 ПО 750 875 10.2 56- -70 300 -330 38
Ag 800 800 200 — 779 820 10,1 80- 92 310- -340 23
Ag 720 720 280 — 779 820 10,0 85- 95 340 370 23
46
1 Металлические материалы
разница между интервалом их плавления
940—900° С и температурой плавления эв-
тектического сплава 779° С достаточно
велика.
При эмалировании используются пре-
имущественно сплавы с высокими темпера-
турами плавления, так как сами цветные
эмали плавятся в интервале температур
750—800° С. Идеальным для применения в
этих целях было бы чистое серебро, но ввиду
его малой твердости и прочности на прак-
тике постоянно используется сплав Ag 970
Он хорошо подходит и для получения чер-
ни, но можно также использовать для на-
несения черни и сплав Ag 925, если рабочая
температура смеси не очень высокая.
Как видно из таблиц и диаграмм, твер-
дость и прочность серебра значительно
увеличиваются за счет добавки меди, а их
максимальные значения соответствуют об-
ласти эвтектического сплава Ag 720. При-
меняемые сплавы в 2 раза тверже, чем
чистое серебро, хорошо поддаются обра-
ботке давлением и обладают достаточной
прочностью в процессе эксплуатации.
Сплавы серебра растворяются в азот-
ной кислоте и концентрированной серной
кислоте. В разбавленной серной кислоте
растворяется только окись меди; к дей-
ствию соляной кислоты и царской водки
сплавы серебра устойчивы.
Потускнение сплавов Ag-Cu
Серебро обладает очень высокой отра-
жательной способностью и хорошо поли-
руется; полированная поверхность сереб-
ряных изделий отличается особенно ярким
блеском. Впрочем, посредством «белого»
кипячения можно получить и матовую бе-
лую поверхность, причем не только на
чистом серебре, но также и на других
ювелирных сплавах с содержанием в них
серебра более Ag 800.
Серебру присущ и существенный недо-
статок, который еще больше проявляется с
увеличением содержания в сплаве меди:
взаимодействуя с содержащимися в возду-
хе сернистыми соединениями, серебро об-
разует сульфид серебра Ag2S, а медь —
сульфид меди Cu2S и, кроме того, закись
меди Си2О красного цвета и окись меди
СиО черного цвета. Это приводит к потем-
нению изделий, причем темный налет фор-
мируется постепенно: вначале изделие ка-
жется желтоватым, почти золотистым, за-
тем поверхность становится коричневатой,
потом грязно-синей, темно-синей и, нако-
нец, черной. При этом, чем больше в спла-
ве меди, тем интенсивнее и быстрее он
тускнеет и покрывается темным налетом.
Радирование. Износостойкое родиевое
покрытие надежно защищает поверхность
серебра, но изделие при этом теряет блеск
и выглядит синевато-белым. К тому же в
процессе ремонта (при пайке) родиевое
покрытие становится синевато-черным,
что можно устранить только нанесением
нового покрытия.
Лакирование. Покрытие из цапон-лака
или лака горячей сушки долгое время
защищает поверхность серебра, но при
условии, что украшения не носят, а сто-
ловым серебром не пользуются. В процес-
се использования изделий покрытие на от-
дельных участках стирается и поверх-
ность в этом месте тускнеет. В итоге
предмет, покрытый такого рода пятнами,
трудно чистить.
Пассивирование. Суть пассивирования
заключается в нанесении на изделие тон-
кого невидимого слоя воска, который
хорошо укрывает поверхность. Этот ме-
тод применяется при хранении изделий на
складах (при пользовании предметами по-
крытие быстро стирается).
Пользование и чистка. Серебро следу-
ет регулярно чистить! Это несложно сде-
лать с помощью имеющихся в продаже
чистящих средств. Большой проблемой
является уход за старинными предметами
из серебра, находящимися в различных
музеях и дворцах, так как при каждой их
чистке стирается часть поверхностного
слоя. Чтобы полностью защитить изделия
из серебра от воздействия агрессивных
веществ, их следовало бы хранить в воз-
1.6. Сплавы благородных металлов
47
духонепроницаемых емкостях с защитным
газом. Но это, разумеется, только иллюзии!
Особые свойства металлов
Со временем сформировался ряд сереб-
ряных сплавов, которые применяются в
основном для изготовления ювелирных
украшений, декоративных изделий и сто-
ловых приборов и обладают хорошими
технологическими и эксплуатационными
свойствами *.
Ag 970. В данном сплаве содержание
меди очень низкое, поэтому по некоторым
свойствам, например, по цвету, устойчи-
вости к потускнению, способности оста-
ваться светлым при отжиге (в худшем
случае при этом образуется внутренняя
окисленная зона), он очень схож с чистым
серебром. Благодаря высокой температуре
плавления сплав Ag970 часто использу-
ется для изготовления изделий с эмалью
(прозрачные краски подсвечиваются более
интенсивно). Особенно подходит для ков-
ки, глубокой вытяжки и исполнения тон-
ких филигранных работ. Учитывая склон-
ность сплава к старению, его после от-
жига подвергают закалке.
Ag 925. Этот сплав называется также
стерлинговым или стандартным серебром.
В нем удачно сочетаются технологические
и эксплуатационные свойства, и он широ-
ко применяется для изготовления ювелир-
ных украшений. Его цвет и коррозионная
стойкость почти такие же, как и у чистого
серебра. Сплав подходит для получения
черни, возможно его использование при
нанесении низкоплавких эмалей. Чтобы
предотвратить старение сплава, сразу
после отжига его подвергают закалке.
В этом сплаве сочетаются хорошая способ-
ность к формоизменению при обработке и
значительная стабильность при эксплуата-
* Согласно «Положению о пробах и клейме-
нии изделий из драгоценных металлов в Российс-
кой Федерации», на территории России установ-
лены следующие сплавы серебра — 800°, 830°,
875°, 925°, 960° (для ювелирных и бытовых изде-
лий). — Примеч. ред.
ции. У сплава Ag 925 эффект старения
проявляется в наибольшей степени: твер-
дость увеличивается от 60 НВ в отожжен-
ном до 160 НВ в упрочненном состоянии
после выдержки при температуре около
300° С и медленного охлаждения.
Ag 900. Данный сплав все чаще приме-
няется для изготовления ювелирных укра-
шений, правда, по своим свойствам он
несколько уступает сплаву Ag 925. Ag 900
подходит для литья, гибки, пайки, ковки
и чеканки, но для исполнения тонких фи-
лигранных операций и глубокой чеканки
он слишком твердый. В качестве основы
для нанесения эмали сплав Ag 900, как
и все эвтектические сплавы, не пригоден.
Ag 835 Сплав чаще других использу-
ется при промышленном изготовлении
ювелирных изделий; из-за высокой твер-
дости труднее, чем другие сплавы, под-
дается механической обработке.
Ag 800. Из данного сплава изготавли-
ваются в основном столовые приборы.
Главными его недостатками являются за-
метный желтоватый оттенок и более быс-
трая окисляемость на воздухе. Кроме того,
вследствие высокого содержания в сплаве
меди при его взаимодействии с кислыми
растворами происходит образование ток-
сичных солей меди (в уксусе, к примеру,
ярь-медянки — ацетата меди зеленого
цвета). При больших деформациях, напри-
мер гибке или растяжении, заготовки из
этого сплава следует обязательно подвер-
гать промежуточному отжигу. Кстати, ли-
тейные свойства сплава Ag 800 лучше, чем
у сплавов с более высоким содержанием
серебра. Температура ликвидуса составля-
ет 800° С, т. е. для литья уже достаточно
температуры приблизительно в 900° С (при
данной температуре сплав Ag 925, к при-
меру, только начинает расплавляться).
Ag 720. Данный эвтектический сплав из-
за желтоватой окраски почти не применя-
ется в ювелирном деле. Сплав трудно под-
дается формоизменению, но сохраняет твер-
дость и упругость в процессе эксплуатации.
Поэтому в отдельных случаях из сплава
48
1. Металлические материалы
Ag 720 изготавливают пружины, иглы для
булавок или другие сильно нагружаемые
детали. Сплав Ag 720 применяют также в
качестве припоя для внеэвтектических спла-
вов, когда на них наносят эмали.
Характеристики основных немецких
монет из серебра приведены в табл. 1.4.
Влияние других примесей
Металлы
При добавке в сплав Ag-Cu других
металлов он становится трех- или много-
компонентным, что может существенно
Таблица 1.4
Немецкие монеты из драгоценных металлов с 1873 г.
Золотые монеты Германской империи (1873- 1916)
Ценность Общая масса, г Чистая масса, г Проба, в частях
20 марок 7,964 7,168 900
10 марок 3,982 3,584 900
5 марок 1,991 1,792 900
Серебряные монеты Германской империи (1873 1916)
Ценность Общая масса, г Чистая масса, г Проба, в частях
5 марок 27,778 25,000 900
2 марки 11,111 10,000 900
1 марка 5,556 5.000 900
50 пфеннигов 2,778 2,500 900
20 пфеннигов 1,111 1,000 900
Серебряные монеты Германии (1918 1945)
Ценность Общая масса, г Чистая масса, г Проба, в частях
5РМ 25,000 12,500 500
3 РМ и 3 марки 15,000 7,500 500
2РМ 10,000 5,000 500
1 РМ и 1 марка 5,000 2,500 500
5РМ 13.890 12,500 900
2РМ 8,000 5,000 625
Серебряная монета Федеративной Республики Германии (с 1951 г.)
Ценность Общая масса, г Чистая масса, г Проба, в частях
5 ДМ 11,200 7,000 625
изменить его свойства: сделать более
разносторонним в применении или наобо-
рот— совершенно непригодным для ис-
пользования.
Никель. В наиболее часто применяемые
сплавы можно, не задумываясь, добавлять
до 10 тысячных частей никеля, в резуль-
тате чего замедляется рост зерна и повы-
шается прочность; если же его содержание
превысит 25 тысячных частей, то сплав
получится ломким и, следовательно, не-
пригодным.
Железо. Оно не смешивается с сереб-
ром ни в жидком, ни в твердом состоянии.
Поэтому частицы железа и ста-
ли, попав в расплав, остаются в
сплаве в виде твердых, хрупких
инородных включений. В связи с
этим при переплавке отходов в
виде опилок или стружки необ-
ходимо сначала удалить из них
магнитом частицы железа.
Свинец. Сплавы серебра, со-
держащие свинец, становятся
при нагреве хрупкими, так как
свинец и серебро уже при темпе-
ратуре 304° С образуют эвтекти-
ку, которая располагается по
границам зерен. Свинец может
попасть в обрабатываемую заго-
товку из мягкого припоя или из
подкладок, используемых для
глубокой чеканки. Перед опера-
циями нагрева или переплавки
свинец необходимо удалить.
Олово. Даже небольшая до-
бавка олова снижает температу-
ру плавления всего сплава. Чи-
стое серебро может растворить в
себе до 190 тысячных частей
олова, вследствие чего приобре-
тает гетерогенную структуру,
становится менее склонным к
потускнению и, кроме того, бо-
лее мягким и пластичным. Для
сплавов Ag-Cu превышение со-
держания олова, равного 90 ты-
сячным частям Sn, приводит к
1.6. Сплавы благородных металлов
49
образованию хрупкого соединения Cu4Sn.
Поскольку при плавлении олово сильно
окисляется, то вдобавок образуется SnO2,
которая располагается вместе с интерметал-
лическими соединениями по границам зерен
и еще больше усиливает охрупчивание.
Алюминий. До 50 тысячных частей А1
растворяются в затвердевшем сплаве; при
этом цвет становится еще более белым, но
усиливается склонность к окислению, и,
кроме того, сплав становится более твер-
дым. Дальнейшее увеличение содержания
алюминия ведет, однако, к охрупчиванию
за счет образования соединений типа
Ag3Al. К этому следует добавить, что при
отжиге и плавлении очень легко образует-
ся оксид А12О3, который выделяется по
границам зерен и делает сплав ломким
при обработке.
Цинк и кадмий. Так как цинк и кадмий
испаряются и сгорают уже при низких
температурах, их можно добавлять в рас-
плав только с большой осторожностью.
При переходе границ их растворимости,
которая довольно высока, весь сплав ста-
новится хрупким. Эти присадочные метал-
лы особенно важны для получения припо-
ев (рис. 1.28).
Ag-Zn. Несмотря на то, что Ag в твердом
состоянии может растворить в себе до 200
тысячных частей Zn, на практике его со-
держание не должно превышать 140 ты-
сячных частей. Сплавы не тускнеют, хо-
рошо полируются и отличаются высокой
пластичностью
Рис. 1.28. Изменение интервала плавления сплава
Ag 800 при добавлении цинка и кадмия (схема)
Ag-Cd. Эти сплавы также не тускнеют на
воздухе и хорошо обрабатываются. Се-
ребро может растворить до 300 тысячных
частей кадмия.
Ag-Zn-Cd. Условия плавления этой трех-
компонентной системы настолько благо-
приятны, что сплавы могут быть исполь-
зованы в качестве припоев, хотя проч-
ность таких припоев не отвечает в полной
мере требованиям практики
Ag-Cu-Cd. Медь не растворяет Cd, а об-
разует с ним хрупкое интерметаллическое
соединение Cu2Cd; однако, когда в сплаве
достаточное количество серебра, то оно
будет растворять Cd. Такой сплав отлича-
ется высокой устойчивостью к потускне-
нию, тягуч и пластичен. Сплавы Ag-Cu-Cd
особенно пригодны для глубокой вытяжки.
Ag-Cu-Zn. Несколько тысячных частей
Zn, добавленные в расплав непосред-
ственно перед его разливкой, повышают
жидкотекучесть сплава Ag-Cu. Так как
медь может растворить до 350 тысячных
частей Zn, это позволяет вводить в сплав
значительное количество Zn, что делает
его пригодным в качестве припоя. Одна-
ко при превышении предела растворимо-
сти избыточное количество цинка будет
переходить при пайке в основной металл:
припой «разъедает».
Ag-Cu-Zn-Cd. Четырехкомпонентный сплав
применяется в тех случаях, когда, с одной
стороны, содержание серебра в сплаве
должно быть заэвтектическим, а с дру-
гой — необходима низкая рабочая темпе-
ратура Значительное снижение темпера-
туры плавления возможно потому, что
цинк и кадмий образуют между собой
низкоплавкую эвтектику.
Неметаллы
Кремний. Он может попасть в расплав
в результате восстановления кварца, ко-
торый содержится в материале тигля. До
15 тысячных частей Si могут быть хими-
чески связаны в виде Ag-Si-твердых рас-
творов. Такой сплав под названием «твер-
дое серебро» применяется в технических
50
1. Металлические материалы
целях При большем содержании нерас-
творившийся избыток кремния располага-
ется по границам зерен, и сплав становит-
ся таким хрупким, что больше непригоден
для использования. Крупнозернистая кри-
сталлизация может заходить так далеко,
что в сплаве образуются температурные
трещины.
Сера. Она образует твердые соедине-
ния, например Ag2S и Cu2S, которые рас-
полагаются как между кристаллитами,
так и внутри них самих. Источниками
попадания серы в сплав могут быть: со-
держащие серу исходные материалы, со-
держащие серу горючие вещества и газы,
остатки травильных растворов или следы
серной кислоты в электролитической
меди.
Фосфор. Даже незначительных следов
фосфора достаточно, чтобы в сплаве об-
разовались хрупкие интерметаллические
соединения AgP? или Си3Р, которые рас-
полагаются в виде эвтектических включе-
ний по границам зерен, отчего сплавы
становятся хрупкими, быстро тускнеют и
плохо поддаются гальванообработке
Фосфор может легко высвободиться при
восстановительной плавке из фосфорной
меди, когда она не расходуется полнос-
тью для раскисления, т. е. удаления окиси
меди.
Температура, °C
Рис. 1.29. Зависимость растворимости кислоро-
да в чистом серебре от температуры
Газообразные вещества
Кислород. При температуре выше точ-
ки плавления серебро может растворить
20-кратное (относительно своего объема)
количество кислорода, т. е. 1л расплава
(10 500 г Ag) растворяет до 20 л кисло-
рода. При температуре на несколько гра-
дусов ниже точки затвердевания раство-
римость кислорода в серебре составляет
уже лишь половину объема серебра
кислород интенсивно выделяется; в этом
случае говорят, что металл «брызжет»
(рис. 1.29). Кислород, не успевший выде-
литься из затвердевшей отливки, образу-
ет по краям слитка газовые полости, что
снижает прочность и пластичность метал-
ла, а при прокатке и волочении приводит
к образованию трещин (рис. 1.30). Если
заготовка в процессе обработки подвер-
гается отжигу, то наличие в ее «теле»
газа приводит сначала к его расшире-
нию, а затем и к вспучиванию наиболее
мягких участков поверхностного слоя:
образуется так называемое «дутое сереб-
ро» (рис. 1.31). Если серебро содержит
медь, то поглощаемый кислород взаимо-
действует с медью и образуется закись
меди, которая стабильна также и в твер-
дом состоянии. Особенно заметно образо-
вание этого соединения при низком со-
держании серебра. Различают следующие
формы проявления Си2О.
1.6. Сплавы благородных металлов
51
Рис. 1.30. Сплав Ag 800: большие газовые поры в
структуре (х 200)
Рис. 1.32. Сплав Ag 500: включения закиси меди в
первичных кристаллах и в эвтектике (х 320)
Рис. 1.31. Сплав Ag 800 («дутое серебро»): взду-
тия на листе после прокатки и отжига (сверху);
раздавленные под действием последующей нагруз-
ки полости (снизу, х2)
Выделение по границам зерен', включения
располагаютя тонким слоем между крис-
таллитами, что снижает пластичность ме-
талла (рис. 1.32).
«Штриховое серебро»', скопления частиц
Си2О образуют твердые инородные вклю-
чения При полировке они не удаляются и
Рис. 1.33. Сплав Ag 800 («штриховое серебро»):
твердые включения на поверхности (х 4)
поэтому выступают над поверхностью, об-
ламываются при обработке и оставляют
на поверхности металла следы в виде не-
больших черточек-штрихов (рис. 1.33).
Синее серебро', на поверхности сплава
видны темные пятна, возникающие в ре-
зультате глубокого окисления при отжиге.
Двуокись серы. Она содержится в го-
рючих газах и оказывает вредное влияние
на сплав тем, что, также как и кислород,
поглощается расплавленным металлом,
при затвердевании снова выделяется и,
аналогично кислороду, образует поры.
Это тоже приводит затем к получению
«дутого серебра». Кроме того, могут обра-
зовываться соединения Cu2S и Ag2S, кото-
рые снижают прочность слитка, выделяясь
по границам зерен.
52
1. Металлические материалы
1.6.3. Тройная система Au-Ag-Cu
Диаграмма состояния тройной системы
В то время как диаграммы состояния
двухкомпонентных сплавов изображают-
ся на плоскости, процессы в трехкомпо-
нентных системах отображаются с помо-
щью пространственной диаграммы, име-
ющей форму трехгранной призмы. Вер-
шины треугольника в ее основании
отвечают чистым металлам, а боковые
грани— двойным системам Au-Ag, Au-
Cu и Ag-Cu (рис. 1.34).
Кривые фазовых превращений двой-
ных систем в пространственной диаграм-
ме становятся поверхностями фазовых
превращений Очевидно, что свойства
двойных систем сохраняются и в составе
трехкомпонентной системы, поэтому гра-
ницы поверхностей фазовых превращений
в тройных системах совпадают непосред-
ственно с кривыми фазовых превраще-
ний двойных систем. Если, например, в
расплав серебра и меди добавляется не-
сколько процентов золота, то определяю-
щим для такого сплава из трех металлов
Аи
Рис. 1.34. Тройная система
Au-Ag-Cu: диаграмма состо-
яния в объемном изображении
(поверхность ликвидуса при-
поднята, чтобы была видна
поверхность солидуса с облас-
тью эвтектического распада)
Поверхность ликвидуса
б8&
Ад
Си
1.6. Сплавы благородных металлов
53
остается эвтектическое поведение сплава
Ag-Cu. И только при значительно боль-
шем содержании золота поведение спла-
ва тройной системы (по сравнению с
двойной) изменяется.
Кривые ликвидуса двойных систем пе-
реходят в поверхность ликвидуса, на ко-
торой находятся все точки ликвидуса
сплавов тройной системы. Выше этой по-
верхности лежит область жидкого распла-
ва, ниже расположена область двухфазно-
го состояния — расплав и кристаллы
твердого раствора находятся в равнове-
сии друг с другом, т. е. представляют со-
бой тестообразную массу из твердых и
расплавленных металлических частиц.
Форму этой поверхности можно срав-
нить с ландшафтом: от самого низкого
его места— эвтектической точки системы
Ag-Cu при 779° С — плавно поднимается
до 800° С (точка К) «эвтектическая ка-
навка». Затем эта пониженная область в
виде «плоской долины» проходит до са-
мой низкой точки системы Au-Cu (889° С).
Поверхность ликвидуса при этом в виде
«крутого склона» поднимается к двойной
системе Au-Ag, в то время как другая
часть в виде «плоского луга» постепенно
поднимается к вершине, отвечающей
меди.
Поверхность солидуса определяется об-
ластью эвтектического распада, так как
это явление из системы Ag-Cu глубоко
проникает в тройную систему. Ниже ее
также образуется эвтектическая структу-
ра из а- и ^-твердых растворов, в кото-
рых, однако, содержится еще и неболь-
шое количество золота. Во внеэвтекти-
ческой области, как и в системе Ag-Cu,
кристаллизуется однородная структура
твердых растворов из соответственно
только одного вида кристаллов: конечно
же, теперь эти твердые растворы всегда
содержат атомы золота. Эвтектическая
область пролегает в тройной системе от
эвтектической линии системы Ag-Cu по
почти полукруглой дуге до содержания
Аи 410 в направлении вершины, отвеча-
ющей золоту. Эвтектические линии те-
перь образуют эвтектическое простран-
ство, ограничиваемое выпуклой и вогну-
той поверхностями. На диаграмме (см.
рис. 1.44, /) показан вертикальный разрез
Аи 333, проходящий через это эвтекти-
ческое пространство. Такой вид диа-
граммы объясняется тем, что эвтекти-
ческая структура образуется не при по-
стоянной температуре, как в системе Ag-Cu,
а в некотором интервале температур.
В заключение следует отметить, что эв-
тектическая область тройной системы
слегка поднимается от эвтектической
линии системы Ag-Cu С) по направ-
лению к точке К (800° С).
Точно так же, как в двойной систе-
ме Ag-Cu кривая солидуса резко подни-
мается от линии эвтектики до точек
плавления исходных металлов, поверх-
ность солидуса круто поднимается от
эвтектической области тройной системы
к кривым солидуса систем Au-Ag и Au-
Cu; и только по направлению к верши-
не, отвечающей Аи, она поднимается
более плавно
В системе Ag-Cu область распада в
твердом состоянии расширяется с пони-
жением температуры в соответствии с
прохождением кривых распада твердых
растворов. При охлаждении сплава с
однородной структурой, состоящей, к
примеру, только из кристаллов а-твердо-
го раствора, после достижения области
распада он уже не может растворить в
себе все частицы меди, содержащиеся в
твердом растворе; поэтому они выделя-
ются в виде ^-твердых растворов. Таким
образом, структура твердых растворов
из однородной превращается в двухфаз-
ную Аналогичные явления распада на-
блюдаются и в тройной системе. Эвтек-
тическая поверхность переходит в твер-
дом состоянии в область распада, кото-
рая со снижением температуры глубоко
проникает в тройную систему и, подобно
«подвалу», располагается под эвтекти-
ческой поверхностью.
54
1. Металлические материалы
Концентрационные треугольники
и вертикальные сечения
В металловедческой практике такие
сложные объемные диаграммы неудобны,
поэтому необходима более наглядная фор-
ма изображения. Наиболее важные части
пространственной диаграммы, а именно
поверхности ликвидуса и солидуса, ото-
бражаются в виде проекций на концен-
трационный треугольник, при этом все
точки с одинаковой температурой соеди-
няются друг с другом и образуют линии,
соответствующие одной температуре, на-
зываемые изотермами.
На рис. 1.35 показано, как строится
проекция поверхности ликвидуса. Изотер-
мы напоминают линии высот на географи-
ческих картах, которыми соединяются точ-
ки, расположенные на одинаковой высоте,
чтобы можно было получить представле-
ние о рельефе местности: чем ближе рас-
положены одна к другой линии высот,
тем круче склоны горы (рис. 1.36,1.37).
По концентрационному треугольнику
можно определить количественное содержа-
ние компонентов в конкретном сплаве: чем
дальше он находится от угла треугольни-
ка, соответствующего чистому металлу,
тем меньше содержание этого металла в
Ад
Рис. 1.35. Тройная система
Au-Ag-Cu: проекция трехмерной
поверхности ликвидуса на двух-
мерный концентрационный тре-
угольник
Эвтектическая точка
Ад
Си
1.6. Сплавы благородных металлов
55
сплаве. И наоборот, содержание каждого
металла отсчитывается по линиям, кото-
рые проходят параллельно стороне тре-
угольника, лежащей против угла соответ-
ствующего металла. В качестве примера
возьмем следующие точки на проекции по-
верхности ликвидуса на треугольник (зна-
чения указаны в тысячных долях):
Аи
Рис. 1.36. Трехкомпонентная система A u-Ag- Си • проекия
поверхности ликвидуса на концентрационный треугольник
Аи
Си —►
Рис. 1.37. Трехкомпонентная система Au-Ag-Cu: проек-
ция поверхности солидуса с областью эвтектического рас-
пада на концентрационный треугольник
А 460 Au, 360 Ag, 180 Си
В 320 Аи, 280 Ag, 400 Си
С 680 Аи, 60 Ag, 260 Си
Вертикальный разрез, как сле-
дует из его названия, проходит
через пространственную диаграм-
му вертикально. На рис. 1.38 по-
казана диаграмма тройной систе-
мы, ограниченная в верхней час-
ти поверхностью ликвидуса. Все
три разреза, параллельные сторо-
не, лежащей против вершины зо-
лота, отвечают трем основным
ювелирным сплавам. Содержание
золота в любой точке поверхнос-
ти первого разреза всегда соот-
ветствует значению Аи 333, в то
время как доля присадочных ме-
таллов Ag и Си изменяется.
Различия этих двух вариантов
двухмерного представления заклю-
чаются в следующем: по концент-
рационному треугольнику можно
проследить поведение всех спла-
вов в процессе одного определен-
ного термического превращения;
на вертикальном разрезе при од-
ном определенном, постоянном со-
держании золота отображено по-
ведение сплавов при всех терми-
ческих превращениях.
Термические свойства
Под влиянием системы Ag-Cu
в тройной системе также проис-
ходит образование эвтектиче-
ских сплавов с выделением а- и
^-твердых растворов, которые те-
перь еще содержат определенное
количество золота: cr-твердый рас-
твор представляет собой сплав
золота, серебра и небольшого ко-
личества меди, а ^-твердый рас-
56
1. Металлические материалы
твор— сплав из золота, меди и неболь-
шого количества серебра. Как изменяется
состав твердых растворов с увеличением
содержания золота, показано на рис. 1.39.
Так как золото и оба присадочных ме-
талла неограниченно растворимы друг
в друге, то с увеличением содержания
золота количество меди, растворенной в
«-твердом растворе, и соответственно се-
ребра— в ^-твердом растворе также воз-
растает. По мере увеличения содержания
золота оба вида кристаллов становятся
все более близкими по своему составу, а
при содержании Аи 420 имеют одина-
ковый состав, т. е. различие между а- и
Д твердыми растворами также исчезает
Поэтому когда содержание золота в спла-
ве составляет более Аи 420, из расплава
кристаллизуется только однородный твер-
дый раствор.
Чисто эвтектические сплавы (с их
низкой температурой плавления и харак-
терной мелкозернистой структурой из а-
и /^-твердых растворов) образуются на
линии между эвтектической точкой систе-
мы Ag-Cu и точкой К.
По обе стороны от этой линии находятся
области за- и доэвтектических сплавов,
которые кристаллизуются вначале в виде
крупных первичных кристаллов, а затем
при температуре эвтектики образуется
мелкозернистая структура.
За пределами области эвтектического
распада по обе стороны находятся вне-
Рис. 1.38. Тройная система
Аи-Ag-Cu: схематичное изо-
бражение разбиения на вер-
тикальные разрезы Аи 333,
Аи 585 Аи 750
1.6. Сплавы благородных металлов
57
Рис. 1.39. Сближение составов а- и [3-твердых
растворов с увеличением содержания золота
эвтектические сплавы с однофазной
структурой твердых растворов, так как
эти сплавы содержат Си или Ag мень-
ше, чем может раствориться, соответ-
ственно, в а- или ^-твердых растворах.
Характер структуры сплавов, лежащих
вне пространства эвтектического распа-
да, а также сплавов с содержанием зо-
лота выше Au 420 все-
гда одинаков: однород-
ный твердый раствор
только из одного вида
кристаллов.
Так как при темпера-
турах ниже температуры
эвтектики область рас-
пада в твердом состоя-
нии расширяется во все
стороны, то у большин-
ства внеэвтектических
сплавов при охлаждении
происходит распад одно-
Ад
фазной структуры. Это означает, что в
твердом состоянии достигается темпера-
тура, при которой не могут быть связа-
ны все внедрившиеся в кристаллическую
решетку атомы металла, поэтому ниже
этой температурной границы из ^-твер-
дого раствора выделяется в виде (3-
твердого раствора избыток Си. а из /3-
твердого раствора выделяется в виде а-
твердого раствора избыток Ag. И чем
ниже температура, тем медленнее проис-
ходит этот распад, но на практике от-
ливка охлаждается настолько быстро,
что диффузия в той или иной степени
подавляется, т. е. «замораживается», и в
итоге при комнатной температуре d'-
твёрдый раствор содержит больше меди,
а ^-твердый— больше серебра, чем сле-
довало бы ожидать из диаграммы со-
стояния.
Механические свойства
На рис. 1.40 отображена картина твер-
дости сплавов по Бринеллю: значения
твердости как бы образно поднимаются в
гору, вершина которой отвечает сплавам
Ад
Рис. 1.40. Тройная
система А и-Ag-
Cu: концентраци-
онный треугольник
твердости по Бри-
неллю, НВ
585 \
500 Аи
Си-
750
700
100 200 300 МО 500 600 700 800 900 Си
58
1. Металлические материалы
Au 500. В углу, соответствующем серебру,
этот холм имеет самое низкое ответвле-
ние. От угла меди наблюдается плавный
подъем, а от системы Au-Ag поднимает-
ся «крутой склон» к вершине. В двой-
ных системах эвтектический сплав Ag-Cu
(Ag 720) и красное золото 750-й пробы име-
ют самые высокие значения твердости.
При соединении точек твердости друг с
другом получают «линии высот», которые
Рис. 1.42. Тройная си-
стема Au-Ag-Cu: кон-
центрационный тре-
угольник относитель-
ного удлинения %
Ад 100 200 300 400 500 600 700 800 300
Си
-----750
можно перенести на концент-
рационный треугольник, и по
нему определять затем значе-
ния твердости подобно тому,
как определяется структура
гор на географической карте.
Диаграмма прочности на рас-
тяжение (рис. 1.41) в своем
строении очень напоминает
диаграмму твердости, посколь-
ку сплавы с большей твердо-
стью имеют также и более
высокую прочность. На диа-
грамме относительного удлине-
ния (рис. 1.42)— наоборот: у
сплавов с высокой твердостью
относительное удлинение, как
правило, незначительное.
Химические свойства
Химическая стойкость в
тройной системе изменяется
скачкообразно - в зависи-
мости от отношения числа
атомов золота к общему чис-
лу атомов в сплаве, а имен-
но 2/8, 3/8, 4/8 (рис. 1.43).
При расчете этих отношений
в единицах массы следует
учесть, что Ag и Си имеют
различный атомный вес, и по-
этому разграничение на зоны
химической стойкости в спла-
вах розового и красного цве-
тов разное:
Тускнеющие (0/8—2/8; 0—25%
атомов золота): сплавы этой
области не только разлагают-
ся под действием кислот, но и
меняют цвет под влиянием се-
роводорода, содержащегося в
воздухе, и чернеют в растворе
серной печени.
1.6. Сплавы благородных металлов
59
Рис. 1.43. Тройная система Аи-Ag-
Cu (концентрационный треугольник
химических свойств): 1 — составы
даны в атомных долях (0/8 -8/8);
2 — составы даны в массовых долях
в тысячных частях; 3 — соотноше-
ние между массовыми и атомными
долями для золота
Аи2Аа
АиАдг
Аи585 Аи750
Атомный % Аи
100-1
90
— ААц
AuAg5
-----^Аи
IOOOAu
Стойкие
Растворимые
3
^Аи
Слабо
JuSfa растворимые
Тускнеющие
Атомная
оля Аи
Растворимые (2/8—3/8; 25—37,5%
атомов золота): присадочные
металлы растворяются в силь-
ных кислотах, золото остается в
виде нерастворимого остатка.
Слабо растворимые (3/8—4/8;
37,5—50% атомов золота): силь-
ные кислоты растворяют компо-
ненты сплава (кроме золота) до
тех пор, пока содержание ато-
мов Аи в нем не достигнет 50%
и сплав не станет стойким.
Стойкие (4/8—8/8; 50—100% ато-
мов золота): эти сплавы устой-
чивы даже против сильных ми-
неральных кислот; они раство-
римы только в царской водке.
Потускнение сплавов
Au-Ag-Cu
Чистое золото не изменяется
под влиянием атмосферных воз-
действий. Если сплавы золота
со временем и меняют цвет, то
это объясняется теми же реакци-
ями с присадочными металлами,
о которых шла речь выше при
рассмотрении серебряных спла-
вов. Предел стойкости сплавов
тройной системы соответствует
25%-му содержанию в них ато-
мов золота. Это означает, что
если сплав золота устойчив к
влиянию воздуха, то соотноше-
ние атомов золота и атомов
60
1. Металлические материалы
Рис. 1.44. Тройная система Au-Ag-Cu (вертикальный разрез Аи 333):
1 — диаграмма состояния; 2 — механические свойства
присадочного металла в нем должно быть
по меньшей мере как 1:3, точнее оно
должно выражаться следующими предель-
ными значениями:
Цвет сплава Компоненты в частях
Au Ag Си
Бледно- желтый 377 623 —
Розовый 440 280 280
Красный 508 — 492
Соотношение атомов в сплаве Атомный % Au
Au5Cu 9Ц08
Au2Cu 86,11
AuCu 75,61
AuCu2 60,78
AuCu5 38,27
Au5Ag 90,12
Au2Ag 78.50
AuAg 64,61
AuAg2 37.83
AuAg5 26,75
На практике это
означает: все обычно
применяемые сплавы
Au 333 тускнеют; спла-
вы золота красного
цвета более склонны
к потускнению, чем
сплавы бледно-жел-
того цвета; красные
сплавы тускнеют даже
при соотношении зо-
лота и меди 1 : 1; блед-
но-желтые сплавы ста-
новятся матового
желтовато-зеленого
цвета; красноватые
сплавы становятся
темно-коричневыми.
Потускнение укра-
шения усиливается и
под действием сильнодействующих хими-
катов, о чем должны помнить люди таких
профессий, как химики, лаборанты, фото-
графы, парикмахеры. Представители ука-
занных профессий должны снимать укра-
шения во время работы и, кроме того,
сделать выбор между увлечением космети-
кой и ношением украшений. Абсолютно
устойчивы на воздухе лишь сплавы, начи-
ная с Au 750.
Сплавы золота,
применяемые на практике
Для золотых сплавов, аналогично спла-
вам из серебра и меди, было выявлено
наиболее предпочтительное содержание в
них золота, при этом законом о пробах от
1884 г. было установлено, что содержа-
ние золота должно указываться не в кара-
тах, а в тысячных долях *.
Сплавы Ап 333
Диаграмма плавкости. Она пред-
ставляет собой вертикальный разрез диа-
граммы тройной системы (рис. 1.44): слева
* На территории России установлены следу-
ющие сплавы золота — 375°, 500°, 585°, 750° (для
ювелирных и бытовых изделий). — Примеч. ред.
1.6. Сплавы благородных металлов
61
расположены обогащенные серебром спла-
вы золота бледно-желтого цвета, правее —
с увеличивающимся содержанием меди, до-
ходящим до 667 тысячных долей Си, что
отвечает красному золоту с добавкой
только из чистой меди. Эвтектическая об-
ласть лежит в интервале от 120 до 550
тысячных частей Си. При 250 тысячных
частях Си сплав затвердевает с одновре-
менным выделением из расплава кристал-
лов а- и ^-твердых растворов, т. е. обра-
зуется мелкозернистая эвтектическая струк-
тура. Для сплавов между 120 и 250 ты-
сячными частями Си из расплава вначале
образуются кристаллы «-твердого рас-
твора, а между 220 и 550 тысячными ча-
стями Си — кристаллы /^-твердого раство-
ра; остаточный расплав затвердевает в
обоих случаях с образованием эвтектики.
За пределами эвтектической области из
расплава кристаллизуется однородная
структура, причем слева — из обогащенных
серебром кристаллов «-твердого раствора,
а справа — из обогащенных медью кристал-
лов /^-твердого раствора (рис. 1.45—1.46).
Когда температура охлаждения достигает
области распада, то растворимость снижа-
ется и сплавы склонны к образованию двух-
фазной структуры; из кристаллов «-твердо-
го раствора избыток Си выделяется в
виде ^-твердого раствора, а из кристал-
лов ^-твердого раствора — избыток Ag в
виде «-твердого раствора. На практике при
обычном относительно быстром охлаждении
состояние однофазного твердого раствора
«замораживается».
Свойства. Содержание компонентов по
массе в сплаве составляет V3 золота и 2/3
присадочных металлов. Однако действи-
тельное количественное соотношение ком-
понентов определяется соотношением чис-
ла их атомов. Вследствие значительно
меньшего атомного веса присадочных
металлов их доля настолько велика, что
на 2 атома золота приходится 9 атомов
присадочных металлов (Ag, Си).
Обычно сплавы обозначаются по их
основному компоненту (сплавы меди,
сплавы алюминия), следовательно, сплав
Аи 333 представляет собой содержащий
золото сплав серебра или меди. Хотя в
этом конкретном случае название только
указывает на близость к золоту, качества
же данного сплава другие: даже при хо-
рошей полировке цвет сплава существен-
но отличается от цвета золота; богатые
медью сплавы красного цвета неустойчи-
вы на воздухе и быстро тускнеют; все
сплавы Аи 333 легко растворяются в азот-
ной кислоте; на практике применяются
чаще сплавы розового цвета, хотя их
механическая обработка из-за высокой
твердости и прочности при незначитель-
ном относительном удлинении затруднена;
впрочем, затруднена и пайка. С помощью
Рис 1.45. Сплав Аи 333 (эвтектическая струк-
тура): 1 — рекристаллизованная структура
после формоизменения и отжига (х 630); 2 —
распад а- и /3-твердых растворов в результате
последующего отжига (х 1600)
62
1 Металлические материалы
дополнительных добавок никеля и цинка
механические свойства сплава можно улуч-
Рис. 1.46. Сплав Аи 333 (доэвтектический;
/3-кристаллы после травления выглядят серыми;
х 1600). 1 - структура отливки; 2 — после валь-
цовки и отжига при 700° С (рекристаллизован-
ная структура); 3 — после повторного отжи-
га в течение 4 ч при 400° С (процессы распада
в кристаллах твердого раствора)
шить настолько, что его относительное
удлинение удваивается и сплав становится
пригодным даже для глубокой вытяжки. Но
в то же время эти добавки ухудшают жид-
котекучесть сплава и его способность к
пайке. В табл. 1.5 приведены свойства от-
дельных сплавов.
Сплав Аи 375
Раньше этот сплав имел обозначение
9 карат. В Германии он применялся до сих
пор редко, но в результате создания обще-
го Европейского рынка этот сплав, веро-
ятно, вытеснит традиционный дешевый
сплав Аи 333 (8 карат), так как по меж-
дународному соглашению Аи 375 пред-
ставляет собой нижнюю границу допусти-
мого содержания драгоценного металла.
По сравнению с Аи 333 его потребитель-
ские свойства несколько лучше: цвет по-
лированной поверхности такой же, сплав
не так быстро тускнеет и обладает более
высокой химической стойкостью; эвтекти-
ческая область меньше, приблизительно от
160 до 420 тысячных частей Си, а темпе-
ратура плавления эвтектики также ниже
800° С: только сплавы бледно-желтого и
розового цветов несколько лучше подда-
ются пайке; твердость и прочность спла-
вов розового цвета немного выше.
Сплавы Аи 585
Диаграмма плавкости. На рис. 1.47
отчетливо видно, что все сплавы данного
типа имеют интервал плавления, в кото-
ром при затвердевании образуется одно-
родный твердый раствор (рис. 1.48). При
этом бросается в глаза различие темпера-
тур плавления бледно-желтых и красных
сплавов, а также между ними и сплавами
розового цвета. При температуре около
600° С начинается область распада розо-
вых сплавов, а при более низких темпе-
ратурах— большинства остальных спла-
вов. При распаде растворимость внутри
кристаллитов снижается и избыток выде-
ляется с образованием второго вида кри-
сталлов.
1.6. Сплавы благородных металлов
63
Сплавы Ап 333 Таблица 1.5
Цвет Другие компоненты, в частях Свойства
Серебро Медь Цинк Олово Никель Интервал плавления, °C Твер- дость по Бри- неллю. НВ Проч- ность при растя- жении. Н/мм2 Относи- тельное удлине- ние, % Плот- ность, г/см3
Бледно- желтый 534 133 - 870 -790 100 440 28 11,0
Желтый 445 222 — - — 820 800 по 470 24 10.9
Средне- желтый 333 334 — 825- 800 115 480 25 10.9
Оранжевый 200 467 — — - 900 800 ПО 410 30 10,8
Красный 95 572 950 -860 100 450 35 10,7
Желтый 114 431 114 — 8 950 925 100 440 42 10,8
Светло- желтый 255 350 47 15 840 795 80 400 57 Н,2
Свойства Au 585 является основным
сплавом, применяемым для изготовления
ювелирных украшений: обладает прият-
ным цветом и хорошим блеском, а твер-
дость и прочность его отвечают требова-
ниям практического применения, к тому
Рис. 1.47. Тройная система Аи-Ag-Cu (верти-
кальный разрез Аи 585): 1 - диаграмма состоя-
ния: 2 — механические свойства
же сплав хорошо поддается формоизмене-
нию (табл. 1.6). На воздухе все сплавы
данной пробы устойчивы, т. е. практичес-
ки не тускнеют. Красноватые сплавы еще
растворяются в кислотах, а бледно-жел-
тые растворяются очень слабо. Обработка
сплавов розового цвета иногда затрудне-
на. Сплавы же красноватого и бледно-
желтого цветов, т. е. богатые медью и
серебром, легко поддаются пластической
деформации. Сплав Au 585 лучше под-
дается пайке, чем сплав Au 333, так как
разница между температурой солидуса
Рис. 1.48. Сплав Аи 585: мягкий отжиг, однород-
ная структура (х 250)
64
1 Металлические материалы
Таблица 1.6
Сплавы Аи 585
Цвет Другие компоненты, в частях Свойства
Серебро Медь Цинк Кадмии Никель Интервал плавления. °C Твер- дость по Бри- неллю, НВ Проч- ность при растя- жении, Н/мм2 Относи- тельное удлине- ние, % Плот- ность, г/см3
Бледно- желтый 382,5 32,5 — 990 970 65 280 34 13,7
Зелено- желтый 310 35 — 70 810 800 105 450 46 13,7
Желтый 280 135 — — 870 830 130 510 32 16,6
Средне- желтый 188 227 — — 850 810 130 540 36 15,5
Средне- желтый ПО 184 71 — 50 880 830 120 470 35 13,5
Оранжевый 90 325 890 850 ПО 480 44 13,4
Красный — 415 — — 970 930 80 430 53 13,2
(первым появлением блеска на поверхно-
сти) и температурой ликвидуса (полным
расплавлением) составляет в среднем око-
ло 40° С. Литейные свойства сплава так-
же хорошие. Как видно на рис. 1.47,2,
Рис. 1.49. Тройная система Аи-Ag-Cu (вертикаль-
ный разрез Аи 750): 1 - . диаграмма состояния;
2 —механические свойства
почти для всех сплавов Аи 585 имеется
опасность дисперсионного твердения, по-
этому если для обработки требуется более
пластичный металл, то после отжига или
литья сплав следует подвергнуть закалке
при температуре около 650° С.
Сплавы Аи 750
Диаграмма плавкости. Как видно из
диаграммы (рис. 1.49), кривые ликвидуса и
солидуса проходят друг от друга «на рас-
стоянии» с разницей в 20° С, начиная от
температуры более чем в 1000° С со сторо-
ны серебра и далее в сторону меди — до
температуры несколько ниже 900° С. Если
в разрезах Аи 585 и Аи 333 «впадина»
диаграммы тройной системы еще пересе-
кается, то вертикальный разрез Аи 750
находится за пределами этой области
понижения температур плавления, в зоне
крутого подъема поверхностей ликвидуса
и солидуса. Затвердевание сплавов проис-
ходит с образованием только однородных
твердых растворов (рис. 1.50). Зона рас-
пада сплавов тройной системы в твердом
состоянии смещается в среднюю область
сплавов Аи 750, у которых при темпера-
1.6. Сплавы благородных металлов
65
Рис. 1.50. Сплав Аи 750: после формоизменения и
отжига (рекристаллизованная структура),
(х200)
туре ниже 400° С может иметь место рас-
пад на а- и Д-твердые растворы, но вслед-
ствие низкой скорости диффузии при та-
ких температурах явление распада прак-
тически не наблюдается.
Свойства. При описании сплавов Аи 333
было подчеркнуто, что доля атомов золо-
та в них ниже, чем можно было бы пред-
положить по указанным тысячным частям.
Здесь же наоборот: 10 атомов золота при-
ходятся на 7 атомов присадочных метал-
лов Ag и Си. Высокое содержание золота
в сплавах в значительной степени опреде-
ляет их свойства: сплавы хорошо полиру-
ются, отличаются насыщенным цветом,
устойчивы на воздухе (табл. 1.7).
В химическом отношении сплавы уже
почти схожи с чистым золотом Они раз-
рушаются только в царской водке и
устойчивы против сильных кислот.
Сравнение механических свойств спла-
вов Аи 750 со сплавами Аи 585 показыва-
ет, что сплавы Аи 750 значительно легче
поддаются обработке, что особенно ха-
рактерно для сплавов розового цвета, так
как твердость и прочность сплавов Аи 750
возрастают с увеличением содержания
меди. Для тонкой рельефной выколотки,
филигранных проволочно-гибочных ра-
бот, при которых материал подвергается
высоким напряжениям, сплавы Аи 750
наиболее предпочтительны. Посредством
выполнения операции старения эти свой-
ства можно улучшить прежде всего у
сплавов красноватого цвета (рекоменда-
ции даны в гл. 4.7.3). Литье и пайка всех
сплавов 750-й пробы не представляют
трудности Для нанесения эмали лучше
всего подходит сплав, в состав которого
Си и Ag входят в равных долях. Обобщая,
следует сказать, что внешний вид, легкая
обрабатываемость, возможность дисперси-
онного твердения сплавов Аи 750 настоль-
ко благоприятны, что им следует отдавать
Сплавы Аи 750
Таблица 1.7
Цвет Другие компоненты, в частях Интервал плавления, °C Плот- ность, г/см3 Твердость по Бринеллю, НВ Проч- ность при растя- жении, Н/мм2 Относи- тельное удлине- ние, %
Серебро Медь Кадмий
Бледный желто- зеленый 250 — 1038—1030 15.9 32 186 36
Светлый 214 36 — 1025—990 15,8 65 275 39
Зеленовато- желтый 167 83 — 970—940 15,6 97 363 42
Светло-желтый 125 125 — 895—885 15,4 120 471 45
Красновато- желтый 83 167 — 895—880 15,2 125 481 47
Оранжевый — 250 — 900—890 14,8 135 520 52
Зеленый 167 — 83 1025—1000 15,5 58 412 45
66
1. Металлические материалы
предпочтение при изготовлении единич-
ных изделий — даже несмотря на то, что
сам материал достаточно дорог.
Прочие сплавы золота
В настоящее время уже почти нет в
обращении золотых монет и только в виде
исключения изготавливаются памятные зо-
лотые монеты и медали, для чего применяют-
ся следующие сплавы: Аи 986 (232/3 кара-
та)— «дукатное золото», из которого
изготавливались австрийские и немецкие
дукаты; А и 916,7 (22 карата) применялся в
Великобритании (соверен, гинея), а также в
России и Турции для изготовления монет;
Аи 900 (212/3 карата) применяется с про-
шлого столетия и до нашего времени в
основном для изготовления монет (см.
табл. 1.4); «зубное золото» или Аи 833
(20 карат) с улучшенными технологиче-
скими и эксплуатационными свойствами.
Имеются также такие сплавы, которые в
определенное время применялись в отдель-
ных странах и используются там до сих пор,
например, Аи 666 (16 карат) и Аи 625
(15 карат) или А и 500 (12 карат), отлича-
ющийся особенно высокой твердостью и
имеющий большое хождение в США и в
Рис. 1.51. Диаграмма состояния системы Au-Ni
Южной Америке; Аи 375 (9 карат) —
самый низкопробный из всех сплавов, при-
меняемых в Великобритании. Было много
попыток с целью снижения стоимости вне-
дрить на рынок так называемое «четвертное
золото» А и 250 (6 карат), которое, однако,
не получило дальнейшего распространения
из-за не очень хорошего цвета и недостаточ-
ной стойкости к потускнению.
Белое золото с содержанием никеля
О благородном сплаве белого золота,
обесцвеченном добавкой палладия, речь
пойдет ниже, в данном же случае рассмат-
ривается сплав золото—никель. В системе
Au-Ni (рис. 1.51) затвердевание сплава
происходит с образованием однородных
твердых растворов, которые распадаются
уже при 800° С. Никель растворяется в
меди в любом соотношении, аналогично
системе Au-Cu. Серебро растворяет лишь
незначительное количество никеля, увели-
чение же содержания никеля приводит к
его охрупчиванию. Поэтому неблагород-
ный сплав белого золота получают на
основе Au-Ni-Cu (без добавления серебра);
для улучшения литейных свойств и сниже-
ния температуры плавления в сплав до-
бавляется небольшое количество Zn.
Неблагородное белое золото, по срав-
нению с белым золотом, содержащим пал-
ладий, имеет только одно преимущество:
оно дешевое. Недостатками данного спла-
ва можно назвать: почти в 2 раза более
высокие твердость и прочность; при отжи-
ге образуется пленка окиси никеля NiO;
при взаимодействии с серой он становится
красноломким. Поэтому любая обработка
сплава (для предотвращения крупнозерни-
стой кристаллизации) должна произво-
диться с минимальной степенью его дефор-
мации.
Температура отжига должна быть в
пределах 600—700° С. при этом заготовку
следует покрывать борной кислотой
(окись никеля не растворяется ни в тра-
вильном растворе, ни в других кислотах);
в противном случае за счет потери никеля
1.6. Сплавы благородных металлов
67
поверхность станет желтой, а окись можно
будет удалить только шлифовкой. После
отжига неблагородное белое золото ох-
лаждать следует медленно, так как резкое
снижение температуры может привести к
растрескиванию. Сплав особенно чувстви-
телен к сере, так как Ni очень легко
образует сульфиды, которые, концентри-
руясь по границам зерен, ослабляют сцеп-
ление структуры, что приводит к красно-
ломкости сплава. Сера может проникнуть
в сплав из горючих газов, древесного
угля (при пайке) и даже из гипса.
Цветные металлиды золота
Выше уже упоминалось о том, что зо-
лото образует с медью сверхструктуры.
Это означает, что в твердых растворах
атомы обоих металлов с регулярной пери-
одичностью расположены по позициям
кристаллической решетки, когда их число
соответствует целочисленным атомным
соотношениям, которые можно предста-
вить в виде формул. Такая запись, хотя
она и похожа на химические формулы
молекул, не имеет к ним никакого отно-
шения, так как указанные при атомах
коэффициенты не зависят от валентности.
Золото образует несколько металли-
дов, которые отличаются выразительными
цветовыми оттенками. Самым известным
из них является пурпурно-фиолетовое
«аметистовое золото» — металлид АиА12,
содержащий по массе 78,5% Ап и 21,5%
А1. Несмотря на высокую массовую долю
золота, доля атомов легкого алюминия
составляет 2/3 от общего числа атомов, и
поэтому он и определяет свойства: соеди-
нение подвержено коррозии; оно настоль-
ко твердое и хрупкое, что пригодно толь-
ко для литья, а затем его можно обраба-
тывать как драгоценный камень; при этом
любой вид формоизменения, например,
ковка, прокатка и вытяжка, невозможен.
Все, что сказано об «аметистовом зо-
лоте», относится и к другим металлидам
золота, например, таким как: КАи2 (фио-
летовый), КАи4 (оливковый), RbAu2 (тем-
но-зеленый), Auln2 (голубой). Все попытки
улучшить свойства металлидов с помо-
щью других присадочных металлов были
безуспешны. Цветные металлиды так и
продолжают оставаться необычным мате-
риалом, не имеющим практического значе-
ния для ювелиров.
Влияние других присадочных материалов
Металлы
Для припоев применяются цинк и кад-
мий; Sn, Pb, Fe в сплав золота могут
попасть случайно.
Цинк. Максимальная растворимость
Zn в металлах тройной системы составля-
ет: в золоте— 40, в серебре— 200, в
меди - 400 тысячных частей. Чистое зо-
лото уже с 50 тысячными частями Zn
образует хрупкое соединение Au3Zn, но в
трехкомпонентном сплаве этого не проис-
ходит за счет поглощения цинка другими
металлами. Добавка нескольких тысячных
частей Zn в расплав Au-Ag-Cu перед раз-
ливкой действует раскисляюще и повыша-
ет его жидкотекучесть. Сплавы бледно-
желтого цвета, благодаря добавкам цин-
ка, становятся более желтыми. Цинк осо-
бенно важен для получения припоев, так
как достаточно незначительного его коли-
чества, чтобы понизить температуру плав-
ления тройного сплава, как это видно на
рис. 1.52.
Кадмий. Золото может растворить бо-
лее 200 тысячных частей Cd и серебро —
900'
600-
700-
°. 600-
5
Ликвидус
Ликвидус Ликвидус
300-
200-
100-
0
Солидус
Солидус Солидус
Аи585 Ад 139 Си 276 Аи585 Ад 104 Си241 Zn 70 Аи585 Ад 104 CuZ41 Cd 70
Ликвидус
Солидус
Аи585
Ag 81
Си 218
Zn 24
Cd 34
I «4
I
Puc. 1.52. Снижение температуры плавления
Au 585 добавкой цинка и кадмия (схема)
68
1. Металлические материалы
более 300 тысячных частей Cd (в твердом
состоянии), поэтому нерастворимость Cd в
Си не мешает. Благодаря добавкам кад-
мия цвет зеленоватого золота AuAg стано-
вится более интенсивным. Особенно важ-
ны эти добавки для понижения температу-
ры плавления сплава Au-Ag-Cu (а если
одновременно добавляется и цинк, то это
еще более существенно снижает темпера-
туру плавления). Из схемы (рис. 1.52) вид-
но, как в сплаве Аи 585, который со-
держит 139 тысячных частей Ag и 276
тысячных частей Си, температура плавле-
ния снижается за счет того, что данные
присадочные металлы частично замеща-
ются указанными количествами Zn и Cd.
Цинк и кадмий остаются важнейшими
компонентами припоев для благородных
металлов.
Олово. Сплавы Au-Ag-Cu могут раство-
рить в себе до 40 тысячных частей Sn, не
теряя при этом своих качеств. Если же
этот предел растворимости Sn будет пре-
вышен, то тогда неизбежно образуются
оксиды олова (выделяются между зернами
затвердевшего сплава) и хрупкие соедине-
ния Sn.
Свинец. Нескольких десятых долей
процента свинца достаточно для образо-
вания хрупкого соединения Au2Pb, кото-
рое располагается по границам зерен
(рис. 1.53). Так как это соединение пла-
вится уже при 418° С, то сплав невозмож-
но подвергать обработке давлением ни в
нагретом, ни в холодном состоянии. Сви-
нец может попасть в сплав из мягкого
припоя или из подкладок при рельефной
выколотке; перед термообработкой его
следует тщательно удалить.
Железо. Ввиду высокой температуры
плавления и легкой окисляемости части-
цы железа и стали внедряются в структу-
ру в виде нерастворимых инородных
включений.
Алюминий. Пластичность и устойчи-
вость против потускнения сплавов с низ-
ким содержанием золота повышаются за
счет добавки незначительного количества
Рис. 1.53. Сплав Аи 720 с 1% свинца (выделение
Аи2РЬ по границам зерен): состояние после литья
(сверху); первые микротрещины при незначи-
тельной деформации (снизу; х 630)
алюминия. Однако как только количество
алюминия будет больше невысокого пре-
дела растворимости, образуются нежела-
тельные хрупкие интерметаллические со-
единения, например Аи4А1.
Неметаллы
Кремний. Как уже говорилось, крем-
ний может попасть в сплав из материала
тигля; с золотом кремний образует лег-
коплавкую (при температуре 370° С) эв-
тектику.
Сера. С золотом сера не вступает во
взаимодействие, но с присадочными ме-
таллами образует соединения, которые
делают сплав хрупким (рис. 1.54).
Фосфор Если «городской» газ загряз-
нен или при плавке используются фосфор-
1.6. Сплавы благородных металлов
69
содержащие добавки, то фосфор может
попасть в расплав Хотя фосфор и не
вступает в реакцию с золотом, однако с
присадочными металлами он образует
хрупкие соединения с низкоплавкой эвтек-
тикой (рис. 1.55).
Газообразные вещества
Золото не реагирует с кислородом, но
присадочные металлы ведут себя так же,
как и сплавы серебра. Если в расплав,
содержащий кислород, попадает водород,
то образуется водяной пар, который при-
водит к возникновению пор между крис-
таллитами При последующей обработке
это может привести к значительным дефек-
Рис. 1.54. Сплав Аи 585: скопление сульфидов по
границам зерен (х 800)
Рис. 1.55. Сплав Аи 585 с 0,1% фосфора: выделе-
ние фосфидов по границам зерен и внутри крис-
таллитов ( х 630)
там. Другие газы, такие как окись угле-
рода, двуокись улерода, двуокись серы,
попадая в расплав, образуют в затвердев-
шем сплаве поры.
1.6.4. Платиновые сплавы
Из шести металлов платиновой группы
платина приобретает все большее значение
как материал для изготовления ювелирных
украшений. В то же время на протяжении
многих десятилетий палладий применяется
не только для получения белого золота, но и
используется как ювелирный материал
(рис. 1.56). Ювелиры применяют эти метал-
лы в виде сплавов.
Ювелирная платина
Обозначение Pt 950 означает, что это
платиновый сплав, содержащий 950 тысяч-
ных частей платины и 50 тысячных частей
присадочных металлов. Последние (даже в
незначительных количествах) оказывают
заметное влияние (табл. 1.8) на свойства
платины: снижают высокую температуру
Рис. 1.56. Платина, палладий: увеличение твердо-
сти по Бринеллю при легировании
70
1 Металлические материалы
Сплавы платины и палладия
Таблица 1.8
Обозначе- ние Состав, % масс. Плот- ность, г/см3 Интервал плавления, °C Твер- дость по Бри- неллю, НВ Проч- ность при растя- жении, Н/мм2 Относи- тельное удлине- ние, % Применение
Пла- тина Пал- ладий Прочие металлы
Pt/Cu 96U 96 0 4 (медь) 20,3 1745 1730 НО 363 25 Монтировочные и закрепочные работы
Pt/Co 950 95 0 5(кобальт) 20,2 1740 1730 130 — — Центробежное литье
Pt/Ir 800 80 0 20 (иридий) 21,7 1830 1815 190 Монтировочные работы, цепи, упруготвердые детали
Pt/W 950 95 0 5 (вольфрам) 20,9 1860 1840 155 Упруготвердые детали, путем пластического формообразования, более 300 НВ
Pt/Pd 960 96 4 0 20,8 1760 1750 55 314 39 Закрепочные работы
Pt/Pd 950 95 4.5 0.5 (иридий) 21.0 1760 1740 69 216 23 Монтировочные работы
Pt/Au 950 95 0 5 (золото) 21,0 1740 1670 95 334 18 Монтировочные работы
Pt/Rh 950 95 0 5(родий) 20,7 1830 1810 70 235 44 Монтировочные работы
Pt/Ir 950 95 0 5(иридий) 21,5 1800 1780 80 226 40 Монтировочные работы, упруготвердые детали
Pd/Cu 0 95 5 (медь) 11,8 1490 1470 85 275 21 Монтировочные и закрепочные работы
Pd/Ru 0 95 4,5 (рутений) 0,5 (иридий) 12,0 1570 1550 ПО 304 23 Монтировочные работы
Pd/Rh 950 0 95 2 (родий) 3 (рутений) 12,0 1560 1540 95 314 23 Монтировочные работы
плавления; повышают коэффициент тепло-
вого расширения; повышают вязкость и
износостойкость (сплав при этом не должен
быть хрупким); улучшают ковкость и плас-
тичность (при обеспечении формоустойчи-
вости); увеличивают прочность упругих
деталей.
Преимущества платиновых сплавов при
изготовлении ювелирных украшений из-
вестны уже более 100 лет. Нейтральная по
цвету оправа с серовато-белым оттенком
подчеркивает благородство и красоту
бриллиантов и других драгоценных камней.
Цвет и блеск ювелирной платины, благода-
ря ее атмосферостойкости, не изменяются в
процессе использования, а за счет высокой
прочности и вязкости металла платиновое
украшение практически не изнашивается.
С помощью добавок можно модифициро-
вать механические свойства платины таким
образом, что становится возможным получе-
ние ковких сплавов для оправ, формоустой-
чивых сплавов для закрепки и даже для
изготовления тонких цепочек. Созданы обла-
дающие особой упругостью сплавы, из них
можно изготавливать кольца, в которых
бриллианты закрепляются только за счет
пружинящих свойств металла
С медью платина образует систему одно-
родных твердых растворов. В результате
образования интерметаллических соедине-
ний значительно повышаются твердость и
1.6. Сплавы благородных металлов
71
прочность, что особенно характерно для
распространенного универсального сплава
Pt 960. Добавка кобальта также обеспечи-
вает хорошие механические свойства пла-
тины и, прежде всего, улучшает ее литейные
свойства. Добавка же палладия почти не
изменяет твердость платины, поэтому такие
сплавы предназначены для закрепочных
работ и пластической деформации. Иридий
существенно повышает твердость, что по-
зволяет получать жесткий, как пружина,
сплав. Вольфрам способствует получению
чрезвычайно твердых и упругих сплавов.
Золото и родий также применяются в виде
присадочных металлов, правда, такие спла-
вы используются чаще всего для техниче-
ских целей.
При обработке ювелирной платины сле-
дует учитывать, что изготовление украше-
ния из нее нисколько не сложнее, чем из
золота или серебра, требуется только
чуть больше точности и терпения.
Отрицательное воздействие на платину
оказывает контакт с другими металлами,
а поэтому после прокатки и волочения
платиновая заготовка опускается для очи-
стки на 3—5 мин в 10%-ный нагретый до
температуры 70° С раствор азотной кисло-
ты. И только после этого производится ее
отжиг при температуре 950—1000° С, пос-
ле чего осуществляется охлаждение водой
или на воздухе.
При термообработке платины не реко-
мендуется применять древесный уголь, ке-
рамические тигли и гипсосодержащие ве-
щества, а для нагревания целесообразнее
использовать гремучий газ (смесь кислоро-
да и водорода); можно применять также
пропан, природный или «городской» газы с
добавкой кислорода. Ацетилен, содержа-
щий углерод, не пригоден для нагрева
платины.
Соединение больших деталей из плати-
ны предпочтительнее осуществлять свар-
кой, а не пайкой. Флюсы применять не
разрешается, да они, собственно, и не
нужны, так как платина при нагревании не
меняет цвета. Шинки колец, оправы и
другие детали, толщина которых более
0,8 мм, свариваются, при этом сварочная
проволока толщиной 0,1 мм укладывается в
шов таким образом, чтобы она немного
выступала; тонкие детали напаиваются (на-
паянный шов отличается по цвету, поэтому
на него наносится еще гальваническое по-
крытие). Литье ювелирной платины можно
производить центробежным способом, но
такие работы должны выполняться специа-
лизированными фирмами. При распиловке
платиновой пластины лобзиком на его по-
лотно наносится слой воска (чтобы улуч-
шить скольжение). Доводка поверхности
после ее обработки надфилями с различной
насечкой производится шлифовальными ин-
струментами и наждачной бумагой с зернис-
тостью 280—1000, а для полирования при-
меняются те же специальные препараты, что
и в зубопротезной технике. Характерный
для платины блеск получают окончатель-
ной доводкой поверхности шерстяной вето-
шью без полировальной пасты.
Ювелирный палладий
Палладий известен как присадочный
материал при получении белого золота.
Ювелирный палладий, несмотря на много-
численные попытки, пока еще не стал об-
щепризнанным в ювелирном деле метал-
лом, хотя и обладает немалыми достоин-
ствами: он дешевле ювелирной платины;
для одного и того же изделия палладия
требуется в 2 раза меньше по весу, чем
платины; у него более интенсивный белый
цвет, чем у платины; ювелирный палладий
легче обрабатывается, отличается лучшей
ковкостью, а по эксплуатационным свой-
ствам он такой же, как и платина. Для
изменения свойств палладия достаточно
уже небольшого количества (50 тысячных
частей) добавок, в качестве которых при-
меняются родий и рутений, а также медь,
иридий и платина.
Палладиевое белое золото
На практике палладий зарекомендовал
себя в качестве добавки для получения
72
1. Металлические материалы
сплава белого золота, в котором все ком-
поненты обладают полной взаимной рас-
творимостью. Уже 160 тысячных частей
Pd достаточно для того, чтобы сплав
приобрел приятный белый цвет. Белое
золото на основе палладия дороже, чем
на основе никеля, но имеет ряд преиму-
ществ: цвет схож с цветом ювелирной
платины, а при пайке и отжиге— не
изменяется; сплав хорошо поддается об-
работке со снятием и без снятия стружки;
в оправах из этого сплава легко ставятся
корнеры при закрепке камня. Во избежа-
ние красноломкости белое золото не сле-
дует паять с применением подложки из
древесного угля.
1.6.5. Расчет сплавов
Пересчет каратов и лотов
в тысячные доли
С введением закона о клеймении, всту-
пившего в силу в 1888 г., в Германии
были установлены единые правила ис-
пользования благородных металлов и их
сплавов. Чистое содержание золота или
серебра должно было указываться в долях
(частях), а существовавшие обозначения в
каратах и лотах отменялись. Но сегодня,
однако, необходимо дать некоторые
разъяснения, чтобы можно было, в случае
необходимости, верно оценить изделия со
«старыми» пробами. До введения единой
метрической системы масса драгоценных
металлов выражалась в единицах, указан-
ных в табл. 1.9, когда за основу была
взята «кельнская марка», имевшая хожде-
ние в немецких землях. Количество спла-
ва обозначалось «грубым весом», а еди-
Таблица 1.9
Старые единицы массы
благородных металлов
Марка Унция Лот Карат Пфенниг Гран Пере- счет, г
1 8 16 24 256 288 233,8
1 Р/2 16 18 14,6
1 10% 12 9,74
ницей измерения была «грубая марка».
В сплавах золота количество чистого зо-
лота указывали в каратах, а серебро в
сплавах серебра— в лотах (рис. 1.57,
1.58). 18-каратный сплав общей массой в
1 марку, или 24карата, состоял: Скара-
тов чистого Аи и 6 каратов присадочного
металла, или 3/4 Аи и 74 присадок, или 750
тысячных частей Аи и 250 тысячных ча-
стей присадок. Указываемые в настоящее
время тысячные части можно также пред-
ставить в виде частей массы, так как
масса в L кг (т. е. 1000 г) сплава Аи 750
содержит 750 г чистого золота и 250 г
присадок. Одна «грубая марка» равня-
лась 16 лотам (13 лотов чистого серебра
и 3 лота меди).
Между старыми и новыми обозначени-
ями содержания чистого металла суще-
ствует следующее соотношение:
Тысячные части Караты или лоты
Общее количество _ Общее количество
количество чистого ~ количество чистого
драгметалла драгметалла
Общее количество всегда равно 1000
частей, или 24 каратам, или 16 лотам.
Пропорция составляется исходя из содер-
жащегося в сплаве количества чистого Аи
или, соответственно, Ag в сплаве серебра
относительно количества других компо-
нентов.
Пример 1. Сколько частей серебра в
сплаве 13-лотной пробы?
1000 : X = 16 : 13; х = = 812,5 Ag.
Пример 2. Сколько лотов серебра в
сплаве Ag 875?
1000 : 875 = 16 : х; х = = 14 лотов Ag.
Пример 3. Сколько тысячных частей
Аи содержится в дукатном золоте в 23V2
карата?
1000: х = 24:23,5; х = 10°°2423’5 = 979,2 Аи.
Пример 4. Какова каратная проба
сплава Аи 400?
1000:400 = 24: х; х = = 9,6 карата Аи.
1.6. Сплавы благородных металлов
73
Рис. 1.57. Содержание се-
ребра, выраженное в лотах
и частях (схема)
Рис. 1.58. Содержание зо-
лота, выраженное в кара-
тах и частях (схема)
Основы пересчета
Существует много способов расчета
сплавов благородных металлов и их пе-
реплавки. Применяемый в данном случае
метод на первый взгляд несколько сло-
жен, но хорош тем, что при его исполь-
зовании требуется всего одна-единствен-
ная пропорция, в которую подставляются
соответствующие величины. Даже если
такого рода расчеты выполняются не ча-
сто, эта система осваивается достаточно
быстро.
Части Граммы
Общее количество _ Общее количество
количество чистого ~ количество чистого
золота золота
Общее количество тысячных частей: об-
щепринятая величина; всегда равна 1000.
Количество чистого золота в тысяч-
ных частях', доля чистого золота в общем
количестве— чистое содержание, вы-
раженная в тысячных частях, аналогично
Аи 585 или Аи 333.
Общее количество в граммах: общая
масса сплава.
Количество чистого золота в грам-
мах. масса чистого золота, содержащего-
ся в сплаве.
Чистые металлы обозначаются в расче-
тах общепринятыми символами, например,
чистое золото — Аи, а чистое серебро —
Ag. Сплавы обозначаются соответственно
Аи 585 или Ag 925. Общее количество
тысячных частей для всего сплава всегда
равно 1000. С помощью пропорции можно
определить только одну неизвестную вели-
чину, поэтому две другие должны быть
74
1. Металлические материалы
заданы. Итак, можно производить следу-
ющее: расчет содержания чистого золота
по общей массе сплава и массе содержа-
щегося в нем чистого золота; расчет об-
щей массы, если при определенной массе
чистого золота необходимо получить
сплав с определенным содержанием чисто-
го золота; расчет массы чистого золота,
если известна общая масса сплава и со-
держание чистого золота.
Расчет новых сплавов
Несмотря на широкий выбор сплавов
драгоценных металлов, предлагаемый спе-
циализированными фирмами, иногда необ-
ходимо получить сплав особого состава,
например с другим оттенком цвета. Для
расчета такого нового сплава достаточно
указанной схемы:
Чистое содержание, в частях Общая масса сплава Чистая масса
дано дано найти
дано найти дано
найти дано дано
Пример 1. Необходимо приготовить
25 г сплава Аи 585. Сколько при этом
потребуется золота?
1000 : 585 = 25 : х; х = = 14.63 г Аи.
1 иии
Пример 2. Сколько граммов сплава Аи
333 можно получить из 4,2 г золота?
1000:333 = х: 4,2; х = = 12,61 г Аи 333.
Пример 3. Каково будет чистое содер-
жание, если сплавить 6 г золота с 2 г меди
и 1,5 г серебра?
Общая масса = 6г + 2г + 1,5г = 9,5г;
1000-6
1000 : х = 9,5 : 6; х - 95 = 631,6 части.
Переплавка
В данном случае речь идет о том,
когда из одного или нескольких имеющих-
ся сплавов нужно получить новый сплав,
чистое содержание которого отличается
от содержания исходных сплавов Исход-
ным материалом могут быть отходы или
старый материал заказчика В настоящее
время не имеет смысла производить пере-
плавку в мастерской, так как этим успеш-
но занимаются специализированные фир-
мы, которые предлагают широкий ассор-
тимент проверенных практикой сплавов
драгоценных металлов в виде полуфабри-
катов. Но поскольку задача данной книги
изложить наиболее подробно профессио-
нальные знания ювелира и, кроме того,
сохранить традиционные навыки старин-
ного ювелирного искусства, здесь приво-
дятся несколько примеров расчетов, вы-
полненных при переплавке.
Переплавка с понижением и повышением
содержания чистого золота
Переплавка с понижением содержания
чистого золота. В данном случае исходный
сплав имеет более высокое содержание чи-
стого золота, чем изготавливаемый пере-
плавкой сплав (табл. 1.10 и рис. 1.59, /).
Масса чистого золота остается постоян-
ной, т. е. одинаковой в исходном и конеч-
ном составах. Различие между обоими
сплавами компенсируется добавками при-
месей. При расчете за основу берется по-
стоянное количество золота. Задана мо-
жет быть и масса исходного или конечно-
го сплава.
Пример 1. Исходный сплав: 9.2 г Аи
585; конечный сплав: х г Аи 333. Сколь-
ко требуется присадочного материала и
сколько Аи 333 можно получить? Способ
пересчета: понижение содержания чистого
Аи — за основу берется масса чистого Аи.
По заданной массе исходного сплава рас-
считывается масса содержащегося чистого
Аи:
585-92
1000 : 585 = 9,2 : х; х = ——7- = 5,38 г Аи.
Так как данная масса чистого Аи оста-
ется постоянной, то ее берут для расчета
массы конечного сплава:
1.6. Сплавы благородных металлов
75
Таблица 1.10
Переплавка с понижением содержания чистого золота Переплавка с повышением содержания чистого золота
Масса исходного сплава или масса конечного сплава может быть задана
Масса чистого золота | Дополнительная масса остается неизменной
На основе постоянной массы чистого золота | присадочных металлов рассчитывается неизвестная общая масса
Основная G. F=G. F (b1Ow/ooo) (в г) формула: G .Z = G .Z (в 1()оо/ооо) (в г)
Необходи присадочных металлов | определяется как разност массой чистого золота мая масса чистого золота ь между общей массой и массой присадочных металлов
G общая масса;
F - масса чистого золота;
Z — масса присадочных металлов.
Рис. 1.59. Расчет сплава (схема)' 1 — сплав с
понижением содержания золота; 2 — сплав с
повышением содержания золота; 3 — промежу-
точный сплав
тта do 1000-5,38 л
1000 : 333 = х: 5,38;х = ——— = 16,16 г АиЗЗЗ.
Количество добавки— это разность
между исходным и конечным сплавами,
т. е. 16,16 — 9,2 - 6,96 г. Переплавкой
9,2 г Аи 585 и 6,96 г присадочного метал-
ла получим 16,16 г Аи 333.
Пример 2. Исходный сплав: х г Аи
750; конечный сплав: 13,4 г Аи 585.
Сколько требуется Аи 750 и сколько
присадочного металла? Метод пересчета:
понижение содержания чистого Аи. Из за-
данной массы конечного сплава определя-
ется масса чистого Аи:
1000 : 585 = 13,4:л; х = 585п^’4 = 7,84г Аи.
1000
Так как масса чистого золота постоян-
ная, то легко можно рассчитать необходи-
мое количество Аи 750:
1000:750=X: 7М х = l0°^’84 = 10,45 г Аи 750.
Необходимое количество присадочного
материала 13,4 — 10.45 = 2.95 г. Пере-
плавкой 10,45 г Аи 750 и 2,95 г добавки
получим 13,40 г Аи 585.
Переплавка с повышением содержания
чистого золота (табл. 1.10 и рис. 1.59,2).
В данном случае исходный сплав имеет
более низкое содержание чистого золота, а
конечный сплав — более высокое. В про-
цессе переплавки добавляется определен-
ное количество чистого золота. Масса при-
садочного металла остается без изменения
и поэтому берется за основу расчета. Ос-
новная формула, естественно, преобразует-
ся: вместо количества чистого золота (F)
подставляется количество добавки (Z).
Пример 1. Исходный сплав: 7,7 г Аи
333; конечный сплав: х г Аи 585. Сколько
требуется чистого Аи и сколько Аи 585
получим? Способ пересчета: переплавка с
повышением содержания чистого Аи — за
основу расчета берут массу добавки. Сна-
чала рассчитывается масса присадочных
металлов, содержащихся в исходном сплаве:
G : Z = G : Z
1000:667 = 7,7: х; х = ~ 5,14 г добавки.
76
1. Металлические материалы
Теперь, исходя из постоянной массы
присадочных металлов, рассчитывается
масса конечного сплава:
G : Z = G : Z
1000:415 = %: 5,14;
1000-5,14 1 __п . _о_
х = ——— = 12,39 г Аи 585.
415
Масса чистого Аи - - разность масс ко-
нечного и исходного сплавов, т. е.
12,39 — 7,70 = 4,69 г Аи. Переплавкой
7,70 г Аи 333 и 4,69 г Аи получим 12,39 г
Аи 585.
Пример 2. Исходный сплав: х г Аи 585;
конечный сплав: 16,8 г Аи 750. Сколько
требуется Аи 585 и чистого Аи? Метод
пересчета: переплавка с повышением со-
держания чистого Аи. По массе конечного
сплава рассчитывается количество приса-
дочных металлов:
G : Z = G : Z
1000:250 = 16,8:%;
250-16,8
х = шоп.... “ 4'2 г Добавки.
Определяем количество Аи 585
данной добавке:
G : Z = G : Z
1000: 415 =%: 4,2;
х = 10в°154’2 = Ю,12г Аи 585.
Требуемое количество чистого
16,8— 10,12 = 6,68 г Аи. Переплавкой
10,12 г Аи 585 и 6,68 г чистого Аи полу-
чим 16,80 г Аи 750.
Промежуточная переплавка. Новый
сплав изготавливается из двух имеющих-
ся сплавов без добавки чистого золота
или присадочного металла. Необходимое
количество исходных сплавов определя-
ется по принципу расчета смеси: один
сплав содержит слишком мало чистого
золота, но слишком много присадочного
металла и наоборот. Содержание чистого
золота в конечном сплаве будет иметь
промежуточное значение обоих исходных
сплавов (рис. 1.59,3). Сначала определя-
ется разность содержания чистого золота
между исходным и конечным сплавами и
далее (по обратным величинам разно-
стей) рассчитывается общая масса, при
этом не имеет значения, постоянна ли
масса конечного или одного из двух
сплавов.
Пример 1. Исходные сплавы: х г Аи
333 и у г Аи 750; конечный сплав: 100 г
Аи 585. Сколько Аи 333 и Аи 585 необ-
ходимо переплавить? Метод пересчета:
промежуточная переплавка. Необходимое
количество исходных сплавов определяет-
ся из пропорции относительно основной
массы конечного сплава:
165 : х = 417 : 100;
165-100
417
= 39,57 г Аи 333;
х =
252 :у = 417: 100;
252-100
417
= 60,43 г Аи 750.
Переплавкой 39,57 г Аи 333 и 60,43 г
Аи750 получим 100,00 г Аи585.
при
Аи:
Содер- жание чистого золота в исход- ном сплаве Разность содержа- ния чистого золота в исходном и конечном сплавах Соотношение сплавов Масса металла
Аи 333 - 252 165 I Аи 333 х г Аи 333
Аи 750 + 165 252 г Аи 750 у г Аи 750
417 г Аи 585 100 г Аи 585
Пример 2. Исходные сплавы: х г Аи
333 и 8,3 г Аи 900; конечный сплав: у г
Au 585. Сколько требуется Аи 333 и
сколько Аи 585 можно получить? Метод
пересчета: промежуточная переплавка.
Соотношение масс относительно действи-
тельных масс:
252 : 8,3 = 567 : у;
у = = 18,68 г Аи585;
315 :х = 252: 8,3;
315-8,3 1ЛОО Л «О
% = ——— = 10,38 г Аи 333.
1.6. Сплавы благородных металлов
77
Переплавкой 10,38 г Аи 333 и 8,30 г
Аи900 получим 18,68 г Аи 585
Содер- жание чистого золота в исход- ном сплаве Разность содержа- ния чистого золота в исходном и конечном сплавах Соотношение сплавов Масса металла
Аи 333 - 252 315 г Аи 333 х г Аи 333
Аи 900 + 315 252 г Аи 900 8,3 г Аи 900
567 г Аи 585 у г Аи 585
Получение сплава определенного цве-
та. В данном случае определено количе-
рекомендуется составить сравнительную
таблицу, в которой приводятся составы
исходного и конечного сплавов. Если при
этом возникает разность с отрицательным
знаком, то это означает, что рассчитанное
количество металла должно быть удалено
из сплава, но это, как уже было сказано,
практически невозможно. В конкретном
случае следует повторить расчет на базе
данного металла.
Пример 1. Исходный сплав: 12 г Аи
585 оранжево-желтого цвета со 138 тысяч-
ными частями Ag и 277 тысячными частя-
ми Си; конечный сплав: х г Аи 750 оран-
жево-красного цвета с 36 тысячными ча-
стями Ag и 214 тысячными частями Си.
Способ пересчета: переплавка с повыше-
нием содержания Аи с помощью добав-
ство всех присадочных металлов в
частях, содержащихся в исходном
и конечном сплавах, в результате
чего можно получить золото опре-
деленных цветовых оттенков, а
также изменить цвет исходного
сплава и получить, следовательно,
конечный сплав другого цвета. Ко-
личество присадочного металла
рассчитывается теперь для каждого
из них в отдельности (рис. 1.60,
1.61). Естественно, что при пере-
плавке невозможно удалить какой-
либо из металлов из тигля (состав
сплава изменяется с помощью соот-
ветствующих добавок). Пересчет
производится таким образом, что
сначала определяется масса от-
дельных компонентов исходного и
конечного сплавов (масса послед-
него известна). При переплавке в
сплав с уменьшением содержания
золота за основу берется тот при-
садочный металл, содержание ко-
торого уменьшается. Если умень-
шается содержание всех присадоч-
ных металлов, то за основу берут
тот, у которого разность между
прежним и новым содержанием
больше. Для лучшего же контроля
Аи750 Аи750
желтовато—► красновато-
зеленый желтый
Рис. 1.60. Расчет спла-
ва (схема): измене-
ние цвета при одном
и том же содержа-
нии золота
Рис. 1.61. Расчет спла-
ва (схема), повыше-
ние содержания золо-
та с изменением цве-
та сплава
78
I Металлические материалы
ки Au и присадочного металла. Состав
исходного сплава:
1000 : 585 = 12 : х; х = = 7,02 г Аи;
1000 : 138 = 12 : х; х = = 1,66 г Ag;
277-12
1000 : 277 = 12 : х; х = = 3,32 г Си.
Общее количество добавки: 1,66 г Ag +
+ 3,32 г Си = 4,98 г.
Пересчет на основе общего количества
добавки соответствует уже указанному
способу переплавки с повышением содер-
жания золота. Общая масса сплава:
1000:250 = х:4,98;х = 10°^’98 = 19,9 г Аи 750.
Компоненты конечного сплава:
1000: 750 = 19,9 : х; х = = 14,93 г Аи;
36-199
1000 : 36 = 19,9 : х; х = = 0,72 г Ag;
214-199
1000 : 214 = 19,9 : х; х = , ’ = 4,26 г Си.
Общая масса Ап Ag Си
Исходный сплав 12,0 7,02 1,66 3,32
Разность +7,9 +7,91 0,94 0,94
Конечный сплав 19,9 14,93 0,72 4,26
Из данной таблицы видно, что способ
переплавки с повышением содержания зо-
лота, исходя из общего количества добав-
ки, невозможен, так как 0,94 г Ag должно
быть удалено из сплава. Пересчет же на
основе добавки меди реален. Общая масса
конечного сплава:
1000-3 32
1000:214 = х:3,32;х= —= 15,51гАи750.
Компоненты конечного сплава:
1000:750= 15,51 :х;х = 75°0^’51 =11,63гАи;
1000 : 36 = 15,51 : х; х = = 0,56 г Ag.
Общая масса Аи Ag Си
Исходный сплав 12,0 7,02 1,66 3,32
Разность +3.51 +4.61 -1,10 0
Конечный сплав 15,51 11,63 0,56 3,32
Если количество меди в исходном и
конечном сплавах постоянное, требуемого
результата не получить В данном случае
необходимо также удалить из исходного
сплава и серебро. Пересчет на основе
добавки серебра. Общее количество ко-
нечного сплава:
1000:36 = х:1,66;х= =46,1 г Аи 750.
36
Компоненты конечного сплава:
1000 : 750 = 46,1 : х; X = = 34,58 г Аи;
214-461
1000 : 214 = 46,1: х; х = ’ = 9,87 г Си.
Общая масса Аи Ag Си
Исходный сплав 12,0 7,02 1,66 3,32
Разность +34,1 +27,56 0 +6,55
Конечный сплав 46,1 34,58 1,66 9,87
Как видим, разность между массой ис-
ходного и конечного сплавов положитель-
ная, и, следовательно, выполняется глав-
ное условие переплавки: изменение соста-
ва сплава с помощью добавок. Переплав-
кой 12,0 г Аи 585 с 27,55 г Аи и 6,55 г
Си получим 46,10 г Аи 750.
Пример 2. Исходный сплав: х г Аи 833
с 83 тысячными частями Ag и 84 тысяч-
ными частями Си; конечный сплав: 41,65
г Аи 585 со 104 тысячными частями Ag и
311 тысячными частями Си. Способ пере-
счета: переплавка с понижением содержания
золота с помощью добавок обоих металлов,
при этом количество чистого Аи остается
постоянным. Состав конечного сплава:
1.7. Сплавы меди
79
1000:585 = 41,65: х; х = 5^0^’65 = 24,37 г Аи;
1000:104 = 41,65 : х; х = 10^0^’65 = 4,33 г Аи;
41,65 — (24,37 + 4,33) = 12,95 г Си.
Общая масса исходного сплава при
24,37 г золота:
1000:833=х:2437;%= 100°24’37 =29,26гАиЗЗЗ.
833
Состав исходного сплава:
1000 : 83 = 29,26 : х; х = = 2,43 г Ag;
29,26 —(24,37+ 2,43) = 2,46 г Си.
Переплавкой 29,26 г Аи 833 с 1,90 г
Ag и 10,49 г Си получим 41,65 г Аи 585.
Общая масса Аи Ag Си
Исходный сплав 29,26 24,37 2,43 2,46
Разность + 12,39 0 + 1,90 + 10,49
Конечный сплав 41,65 24,37 4,33 12,95
Изменение цвета при постоянном со-
держании чистого золота. Если нет в на-
личии сплава соответствующего цвета, то
используется сплав другого цвета, но с та-
ким же содержанием чистого золота; цвет
сплава изменяется с помощью добавки при-
садочного металла. Кроме того, добавляет-
ся чистое золото, чтобы восполнить его
содержание в конечном сплаве. Способ
расчета — как при переплавке с увеличени-
ем содержания чистого золота.
Пример. Исходный сплав: 24,9 г Аи
750 светло-зеленого цвета с 214 тысячны-
ми частями Ag и 36 тысячными частями
Си; конечный сплав: х г Аи 750 красно-
вато-желтого цвета с 83 тысячными час-
тями Ag и 167 тысячными частями Си.
Способ расчета: переплавка с повышени-
ем содержания Аи. так как содержание Ag
падает.
Состав исходного сплава:
750-24 9
1000:750 = 24.9:%;% = =18,68гАи 750;
214-249
1000 : 214 = 24,9 : %; % = = 5,32 г Ag;
24,9 - (18,68 + 5,32) = 0,9 i Си.
Общая масса конечного сплава:
1000:83 = X: 5,32; х = 10°^5,32 = 64,1 г Аи 750.
83
Состав конечного сплава:
1000: 750 = 64,1 : л; х = = 48,08 г Аи
1000 : 167 = 64,1 : х; х = = 10,7 гСи.
Переплавкой 24,90 г Аи 750 с 29,40 г
Аи и 9,80 г Си получим 64,10 г Аи750.
Общая масса Аи Ag Си
Исходный сплав 24,9 18,68 5,32 0,90
Разность +39,2 +29,40 0 +9,80
Конечный сплав 64,1 48,08 5,32 10,70
1.7. Сплавы меди
Медь, с одной стороны, используется в
небольших количествах в качестве добав-
ки для улучшения свойств благородных
металлов, с другой — она является осно-
вой так называемых цветных металлов
(табл. 1.11): это всевозможные бронзы,
латуни, нейзильбер и пр.
Из меди и цинка получают латунь.
Если к меди добавляется Ni, Al, Ag, Be,
Mn, Si и особенно Sn, то получают брон-
зы, называемые по имени добавки, напри-
мер алюминиевая бронза. Среди много-
компонентных сплавов особое место зани-
мают красная латунь (Cu-Sn-Zn) и ней-
зильбер (Cu-Ni-Zn). С Zn, Sn и Al медь
образует «-твердые растворы, в которых
небольшие количества этих металлов
встраиваются в кубическую гранецентри-
рованную решетку меди, максимально:
39% Zn, 14% Sn, 9% Al. Медные сплавы
с такой структурой обладают хорошей
пластичностью. Когда содержание приса-
дочных металлов в сплаве выше, то об-
разуются сложные по структуре металли-
80
1. Металлические материалы
Основные технические сплавы меди
Таблица 1.11
Марка сплава Массовая доля компонента, % Твердость по Бринел- лю, НВ Проч- ность, Н/мм2 Относи- тельное удлине- ние, % Применение
Си Zn Sn Ni Приме- си
CuZn 4 95 97 3- -5 0,2 60 225 40 Эмалирование
CuZn 10 89 91 9 11 — 0,2 60 235 41 Эмалирование Модные украшения Покрытие из благородного металла
CuZn 15 84 86 14- 16 0,3 60 255 42 Модные украшения
CuZn 20 78 81 19—22 - 0.3 65 265 43 Модные украшения
CuZn 30 69 73 27 31 0,3 70 284 45 Глубокая вытяжка
CuZn 37 62 65 35- -38 0,5 80 334 30 Холодная обработка давлением без снятия стружки
CuSn 4 95 97 3 5 0,3 70 314 48 Холодная обработка давлением без снятия стружки
CuSn 8 91 93 7- 9 0,3 90 392 55 Холодная обработка давлением без снятия стружки
CuSn 12 87 89 11 13 0,3 105 314 15 Литейный сплав
CuSn 14 85- -87 — 13 15 — 0,3 115 230 5 Литейный сплав
CuSn 4 Zn 3 93 94 2- -7 3 -5 0,2 ПО 420 60 Трубы, пружины, литые детали
CuSn 6 Zn 6 86 90 5—7 5—7 0,2 100 400 50 Трубы, пружины, литые детали
CuSn 10 Zn 87 89 1 -3 8- 11 — 0,2 90 294 10 Трубы, пружины, литые детали
CuNi 12 Zn 24 61 63 24—28 — 11—13 0.2 80 350 40 Глубокая вытяжка, столовые приборы
CuNi 18Zn20 60- 64 23—17 — 17- 19 0,2 85 380 36 Глубокая вытяжка, столовые приборы
CuNi 25 Zn 15 58 -62 12—18 — 24—26 0,2 95 400 32 Глубокая вытяжка, столовые приборы
1.7. Сплавы меди
81
Рис. 1.62. Диаграмма состояния системы Cu-Zn
(фрагмент)
ды. При значительной доле ^-твердых
растворов еще получаются пригодные для
практического использования литьевые
сплавы, однако все прочие металлиды
настолько твердые и хрупкие, что такие
сплавы не пригодны к употреблению.
Ввиду сложности диаграмм состояния пе-
ритектических систем здесь приведены
только самые важные для практики обла-
сти (рис. 1.62, 1.63).
Латунь. Хотя из диаграммы следует,
что область «-твердых растворов расши-
ряется от 33% Zn при температуре 902° С
до 39% Zn при температуре 454° С, на
практике у сплавов данной области «за-
мораживается» некоторое промежуточное
состояние, поэтому, когда сплав содер-
Рис. 1.63. Диаграмма состояния системы Cu-Sn
( фрагмент )
жит более 33% Zn, в его структуре будет
присутствовать определенное количество
/2-твердого раствора. Такие сплавы об-
ладают более высокой прочностью и не
становятся при этом хрупкими, что суще-
ственно улучшает их эксплуатационные
свойства. Для ювелиров по золоту и се-
ребру интересны только такие виды ла-
туни, которые и при резком охлаждении
образуют только «-твердые растворы,
т. е. содержат максимально 33% Zn.
Сплавы с низким содержанием цинка
имеют оттенок меди от красного (CuZn 4)
до розового (CuZn 20). С увеличением
82
1. Металлические материалы
содержания цинка появляются золотис-
тые цвета, повышаются твердость и
прочность сплавов, но при этом снижа-
ется их пластичность. Сплав CuZn 10
применяется в основном для изготовле-
ния модных украшений (бижутерии) и
как основа для двухслойных деталей.
Он пластичен, значительно тверже меди
и отличается хорошими эксплуатаци-
онными свойствами. Посредством блес-
тящего травления можно изменить его
красноватый оттенок до золотистого.
В качестве основы для нанесения эмали
особенно пригодны сплавы CuZn 4 и
CuZn 10. По традиции красноватые виды
латуни называют «томпаками», но точно
назвать переходную границу при этом
трудно. При вытяжке сосудов и чаш, при
чеканке любого вида применяется, как
правило, сплав CuZn 33, который обес-
печивает при изготовлении изделий лю-
бое формоизменение, хорошо полируется,
обладает достаточной эксплуатационной
прочностью, имеет приятный цвет. Де-
формируемые сплавы Cu-Zn содержат в
себе — для улучшения механических
свойств (прочности, износостойкости, а
также коррозионной стойкости) — не-
большое количество других металлов,
например, Al, Fe, Мп, Ni, Sn и даже Si
(свинец добавляется для улучшения об-
работки резанием).
Оловянная бронза. При содержании
олова в сплаве до 6% образуется чистый
«-твердый раствор: такие сплавы хорошо
поддаются пластической деформации. При
более высоком содержании олова в ре-
зультате сложных процессов превращения
образуется эвтектоидная структура из
кристаллов «-твердого раствора и хрупко-
го металлида Cu3Sn. Как литейный сплав
бронза может содержать до 20% Sn, хотя
стандарт предусматривает не более 11%.
С повышением в сплаве содержания олова
красный цвет меди переходит в теплый
золотистый тон, возрастают прочность и
твердость сплава, правда, пластичность
его снижается
Красная латунь представляет собой
Zn-Sn-бронзу, расплав которой за счет
добавки цинка обладает высокой жидко-
текучестью, поэтому ее можно использо-
вать для изготовления изящных литых
изделий.
Нейзильбер. В отличие от рассмотрен-
ных выше присадочных металлов Ni с Си
в любых соотношениях образуют однород-
ные твердые растворы, благодаря чему
становится возможным, что сплавы ней-
зильбера с 58—67% Си, 11—26% Ni и 12—
26% Zn состоят только из твердого рас-
твора и в них не образуются металлиды,
вследствие чего эти сплавы хорошо под-
даются обработке резанием. Стандартный
литейный сплав, состоящий из 45—50% Си,
10—16% Ni, остальное — Zn, уже имеет
гетерогенную структуру из кристаллов «-
и ^-твердых растворов.
Нейзильбер похож по цвету на серебро,
обладает высокой коррозионной стойкос-
тью и хорошими механическими свойства-
ми, а поэтому часто используется для из-
готовления различных украшений. Его
можно подвергать золочению и серебре-
нию. Пружины и иглы булавок, в том
числе и для украшений из драгоценных
металлов, изготавливаются из нейзильбера
благодаря его высокой прочности и уп-
ругости. Под названием «альпака» ней-
зильбер применяется для изготовления
посеребренных столовых приборов, кото-
рые, правда, в настоящее время вытеснены
с прилавков магазинов износостойкими
столовыми приборами из стали.
1.8. Сталь и железо
Сталь и железо во всех их многочис-
ленных модификациях являются наиболее
важными для техники материалами, при-
меняемыми в основном в различных от-
раслях промышленности. В то же время
из высококачественных сталей изготав-
ливаются столовые приборы, настольные
декоративные предметы и даже украше-
ния. По этим материалам имеется доста-
1.8. Сталь и железо
83
Улучшение чугуна
Таблица 1.12
Чугун: получается в результате доменного процесса; имеет примеси следующих посторонних элементов:
0,3—5,0% С 0,3 2,5% Si 0,5 0,6% Мп 0,1 - 2,2% Р 0,03 0,1% S Повышает твердость и прочность, снижает пластичность, уменьшает температуру плавления Благоприятствует образованию графита, улучшает литейные свойства Благоприятствует образованию карбида железа, увеличивает твердость и прочность Расплав становится жидкотекучим, железо твердым, хрупким Расплав становится вязкотекучим, железо красноломким
Белый передельный чугун получается при быстром охлаждении Облагораживается добавкой Мп С связан в виде БезС Поверхность излома белая, твердая, лучистая Исходный материал для стали Серый передельный чугун получается при медленном охлаждении Облагораживается добавкой Si С выделяется в виде свободного графита Поверхность излома серая, зернистая Исходный материал для чугуна
Сталь является ковким сплавом железа, получаемым рафинированием белого чугуна путем переплавки в конвертере, мартеновской печи или электропечи. Содержит максимально 1,7% С Литейный чугун содержит родственные железу легирующие элементы, переплавлен из серого чугуна в вагранке; имеет хорошие литейные свойства, хорошо заполняет литейную форму; твердый, хрупкий, восприимчив к ударам. Содержит 2,5 3,8% С
Конструкционная сталь: ковкая, не закаливающаяся, содержит 0,05- 0,35 % С Нелегированная инструментальная сталь: не закалива- ющаяся, содержит 0,35 -1,7 % С Легированная сталь: улучшена родственными железу легирую- щими элементами Серый литейный чугун: является медленно затвердевшим литейным чугуном: хрупкий Высокопрочный чугун: является быстро затвердевшим литейным чугуном; вязкий, твердый
точно литературы, поэтому здесь мы даем
только краткий обзор.
Улучшение свойств доменного чугуна
При плавлении железных руд в доменных
печах образуется доменный чугун, из кото-
рого с применением различных способов
рафинирования получают белые чугуны,
стали и серые литейные чугуны (табл. 1.12).
Марки стали
Из множества марок стали, так или
иначе применяемых в ювелирном произ-
водстве, следует назвать следующие.
Машиностроительные стали. Обыч-
ные углеродистые стали для деталей ма-
шин, не подвергаемых большим нагруз-
кам; различаются величиной показателя
прочности на растяжение, например St 34
или St 38.
Стали для высотного строительства.
С легирующими добавками Мп, Сг, Мо;
хорошо свариваются, применяются при
строительстве мостов.
Низколегированные конструкционные
стали. Применяются для изготовления
труб большого диаметра, содержат ле-
гирующие добавки Мп, Cr-V, Сг-Мо,
Cr-Mo-V.
Термически улучшенные стали. Спо-
вышенными вязкостью и прочностью; со-
держание углерода в них составляет от
0,2 до 0,55%, а в качестве легирующих
элементов (по отдельности или в комби-
нации) они содержат также Мп. Si, Сг,
Mo, Ni.
Цементируемые и азотируемые ста-
ли. Посредством термообработки поверх-
ность стали обогащается углеродом или
азотом, что делает поверхность особенно
84
1 Металлические материалы
Т°С
Рис. 1.64. Диаграмма си-
стемы Fe-C (фрагмент) с
температурными диапазо-
нами термообработки:
1 — нормализационный
отжиг; 2 — смягчающий
отжиг; 3 — отжиг для
снятия напряжений; 4
закалка
твердой, причем стали остаются мягкими
и вязкими.
Пружинные стали. Обладают высокой
упругостью, получаемой за счет термооб-
работки и последующей холодной обра-
ботки давлением (при высоких нагрузках
сталь должна содержать 1% С и добавки
Si и Мп).
Инструментальные стали. Нелегиро-
ванные (содержат от 0,35 до 1,7% С) и
легированные трех классов качества
(Wl, W2, W3).
Термо- и коррозионностойкие стали.
Благодаря добавкам Cr, Ni и Si выдержи-
вают длительные нагрузки при температу-
рах до 600° С.
Нержавеющие и кислотостойкие стали.
При добавке 12% Сг образуется плотная
окисная пленка, надежно защищающая сталь
от коррозии; другие добавки, например Ni.
Мп и Мо, улучшают прочность и вязкость;
такие стали, как, например, Х7Сг14
(0,07% С; 14% Сг; 0,6% Мп; 0,4% Si;
остальное Fe) и X12CrNil88 (0,12% С;
18% Сг; 8% Ni; 0,4% Мп; 0,4% Si; осталь-
ное Fe), применяются для изготовления сто-
ловых приборов, шаблонов и украшений.
Термообработка сталей (рис. 1.64)
Нормализационный отжиг. Рекристал-
лизация в аустенитной области с медлен-
ным охлаждением с целью получения нор-
мальной, мелкозернистой структуры после
литья, ковки, прокатки, сварки.
Смягчающий отжиг. После значитель-
ной деформации в холодном состоянии
структура рекристаллизуется за счет мно-
гочасового отжига.
Отжиг для снятия внутренних напря-
жений Посредством термообработки при
низких температурах снимаются внутрен-
ние напряжения структуры.
Закалка. Сталь нагревается до необхо-
димой температуры и затем резко охлажда-
ется в воде; при этом образуется мартен-
ситная структура, в результате чего сталь
становится твердой, но слишком хрупкой
для дальнейшего применения.
1.8. Сталь и железо
85
Отпуск. Посредством медленного на-
грева закаленной стали до умеренных тем-
ператур содержание мартенсита частично
снижается, а с повышением температуры
отпуска снижаются твердость и хрупкость
(зависимость между температурой и цветом
окисной пленки приведена в табл. 1.13).
Улучшение свойств стали. Закаленные
стали с содержанием от 0,25 до 0,6% С
подвергаются отпуску при температурах
500—600° С. При этом мартенсит превра-
щается в перлит и сталь становится вязко-
твердой.
Рекомендации по обработке
высококачественных сталей
Твердость нержавеющих сталей из-за
незначительного содержания в них угле-
рода не повышается в результате закал-
ки. Ее можно повысить только упрочня-
ющей холодной обработкой давлением.
При нагревании стали не должен присут-
ствовать углерод, в противном случае это
приведет к цементации и образованию карби-
дов хрома, что отрицательно повлияет на
Таблица 1.13
Цвета побежалости и температура отпуска
Цвет побежалости Темпера- тура, °C Применение
Бело-желтый 210 Измерительные инструменты
Соломенно- желтый 220 Инструменты для твердых металлов
Желтый 230 Резцы
Темно-желтый 240 Фрезы, развертки
Желто- коричневый 250 Ножовки
Красно- коричневый 260 Молотки, отвертки
Красный 270 Вырубные штампы, листовые штампы
Фиолетовый 280 Кернеры, долота для бурения крепких пород
Темно-синий 290 Пружины
Черно-синий 300 Пружины
цвет, полируемость и возможность ее
дальнейшей обработки. Стали могут быть
использованы для центробежного литья
при условии, если обеспечивается необхо-
димая высокая температура, а также при-
меняются специальные огнеупорные мате-
риалы. Пайка высококачественных ста-
лей должна производиться с помощью при-
поя из серебра, а еще лучше — из белого
золота, а также флюса из смеси буры и
борной кислоты. Так как припой не запол-
няет зазор, а больше диффундирует, чем
растекается, то зазор должен быть как
можно плотнее и уже. Сварка стали осу-
ществляется обычными методами, а в ка-
честве травильного раствора для нее ис-
пользуется смесь из 3 частей соляной кис-
лоты, 1 части азотной кислоты и 1 части
серной кислоты. Сталь полируется с помо-
щью крокуса кожаным или войлочным
кругом, а затем доводится до блеска шер-
стяным кругом с нанесенной на него па-
стой.
Условное обозначение марок чугуна
и стали (табл. 1.14)
Конструкционные стали и обычный чу-
гун обозначаются по показателю прочно-
сти при растяжении, все остальные ста-
ли — по основным присадочным материа-
лам. При этом химические символы ука-
зываются вместе с условными цифровыми
индексами, при определении которых для
низколегированных сталей действительное
содержание в процентах умножается на
соответствующий коэффициент: для С он
равен 100; для Cr, Со, Мп, Ni, Si, W —
4, а для Al, Си, Ti, Mo, V — 10. При
обозначении высоколегированных сталей
для присадочных металлов указывается
действительное содержание в процентах.
Перед обозначением марки ставится бук-
ва X, а затем указывается условный циф-
ровой индекс содержания углерода. Кро-
ме того, перед условным обозначением
марки буквами указан способ плавления и
особые свойства, а после — вид обработ-
ки заготовки.
86
1. Металлические материалы
Таблица 1.14
Обозначение марок чугуна и стали
Обозначение марки Вид плавки, предварительная обработка Прочность при растяжении, Н/мм2 Примеси, % Материал, состояние поставки
С Металлы
A St42 N Стойкая к старению 412 (42 кгс/мм2) Нелегированная кон- струкционная сталь, нормализованная
Т St38 G Томасовская сталь 373 (38 кгс/мм2) Нелегированная кон- струкционная сталь, смягчающий отжиг
MY С35 V70 Кислая мартеновская сталь 0,35 Нелегированная сталь, улучшенная на 687 Н/мм2
C100W2G 1,0 Нелегированная ин- струментальная сталь, класс качества 2, неполно отожженная
ЕВ 13 CrV53 V Основная электросталь 0,13 (5/4=) 1,25 Сг; (3/ю=) 0,3 V Низколегированная сталь, улучшенная
X10CrNil8,8 V — 0,10 18 Сг, 8 Ni Высоколегированная сталь, улучшенная
GGL-20 196 (20 кгс/мм2) Нелегированный чугун (серый чугун), пластинчатый графит
GS-E 25 CrMo56 Электросталь литая 0,25 (5/4=) 1,25 Сг; (6/ю=) 0,6 Мо Низколегированная литая сталь
2. Неметаллические материалы
В данной главе рассматриваются мате-
риалы, которые используются при созда-
нии ювелирных украшений в дополнение к
основным, т. е. металлам, и все операции
по обработке которых ювелиры выполня-
ют сами. Правда, в этой главе, как, впро-
чем, и во всей книге, не приводится прак-
тически никаких (или сообщается очень
мало) сведений о таких неметаллических
материалах, как ювелирные камни, фар-
фор, а также керамика. Причина простая:
информация о них, их обработке широко
и полно представлена в многочисленной
специальной литературе.
2.1. Слоновая кость
В соответствии с международным со-
глашением по защите редких животных от
их полного истребления во всем мире за-
прещено обрабатывать и продавать слоно-
вую кость. Обработка же ископаемой
кости мамонта возможна, и она поэтому
все чаще предлагается в последнее время
на продажу. В дальнейшем обработка
кости, прежде всего крупного рогатого
скота, будет приобретать все большее
значение. В прошлом, когда изготовление
украшений из слоновой кости не запреща-
лось, были наработаны определенные
приемы ее обработки, подробное изучение
которых, а также рассмотрение различ-
ных видов слоновой кости несомненно
принесет немало практической пользы се-
годняшним ювелирам, тем более что
кость крупных рогатых животных обраба-
тывается аналогичным образом.
Бивни слона. Именно они и являются
собственно слоновой костью, хотя этим
термином называют и другие подобные
материалы.
Изогнутые бивни слона имеют в сече-
нии овальную, почти круглую форму.
Приблизительно на 73—213 своей длины
бивни полые, и только окончание бивня
целое с сердцевиной из нервных волокон.
Бивни слонов из Западной Африки
имеют длину 2—3 м, толщину— 15—
16 см и массу— 45—80 кг. Их цвет обыч-
Таблица 2.1
Сорта слоновой кости
Материал Плотность, г/см3 Цвет Структура Прочность
Бивень слона 1,7- 1,83 Желто-белый, также зеленовато-белый, красновато-белый Типичный текстурный рисунок Эластичный, незначительная хрупкость
Бивень мамонта ~3,0 Желт овато-белый Окаменевшая, тонкие волосяные трещины Твердый, хрупкий
Клык моржа 1,95 От зеленоватого до желтовато-белого Подобно слоновьему бивню Эластичный, незначительная хрупкость
Клык бегемота 1,9 Белый Плотный Твердый
Клык нарвала 1.95 Чисто-белый Тонкий текстурный рисунок Хрупкий
Клык кашалота 1.9 Желтовато-белый Тонкий текстурный рисунок Хорошо режется
Нога (кости крупного рогатого скота) — Желтовато-белый От гладкой до тонких полос Мягкий, эластичный
Пластмасса 1,0 1,3 От белого до желтого Гладкий, плотный Эластичный, мягкий
88
2. Неметаллические материалы
но— желтоватый, зеленоватый, красно-
ватый и слегка прозрачный («прозрачная
кость»). Слоны из Восточной Африки име-
ют бивни матового белого цвета («мо-
лочная кость»). И, наконец, бивни сло-
нов из Азии имеют длину всего лишь
1—1,5 м при массе 20—30 кг. Они обла-
дают чистым белым цветом, но желтеют
очень быстро; отличаются более зернис-
той структурой и намного мягче.
Хотя азиатская слоновая кость легче
поддается обработке, в Европе больше
используется африканская слоновая кость.
Важно понимать, что слоновая кость по
своему составу и структуре всегда являет-
ся материалом, получаемым из бивня, это
не кость в буквальном смысле этого сло-
ва. Имеющее хождение в обиходе выраже-
ние «цвета слоновой кости»— синоним
слегка желтоватого, неоднородного белого
цвета. Впрочем, слоновая кость может
иметь и более белый оттенок или зелено-
ватый до красноватого и коричневого.
Бивни мамонта. Окаменелые бивни
мамонта, предшественника слона, дости-
гают иногда длины до 5 м. Этот матери-
ал тверже, плотнее и тяжелее обычной
слоновой кости. В текстуре он зачастую
пронизан зеленовато-коричневыми тон-
чайшими прожилками.
Моржовая кость. Очень схожа со
слоновой костью. Клыки вырастают до
60—70 см, вес их— 2—3 кг, снаружи
они ребристые, очень твердые и тем-
ные, а внутри— зеленовато-желтые В
настоящее время моржовая кость редко
используется для изготовления украше-
ний, но ее можно встретить в более ста-
рых изделиях.
Клыки бегемотов. Резцы и клыки до-
стигают 40—60 см, весят 4—5 кг; пред-
ставляют собой твердый, белый матери-
ал, который почти не желтеет.
Клык нарвала (единорога). Особенно
благородная кость, которую получают из
полого спиралеобразного клыка длиной 3 м.
Как правило, это левый клык, так как
правый остается практически в зародыше, о
чем, кстати, повествует и известная легенда
о единороге. Клык единорога как материал
более твердый и хрупкий, чем слоновая
кость, имеет чисто белый цвет и тонкую
структуру, а в сечении его видны нежные
концентрические круги.
Клык кашалота. Длина клыка —
12 см, толщина— 6 см; из него получа-
ют материал белого цвета с желтоватым
оттенком, хорошо поддающийся резьбе.
Его использование для изготовления укра-
шений особенно распространено в Грен-
ландии и Северной Америке.
Кость. Это обычная кость крупных
рогатых животных, причем используется
только плотная, тонковолокнистая часть
кости; обрабатывается так же, как и
слоновая кость.
Имитации. В настоящее время для
имитации под слоновую кость применяется
пластмасса, которая отличается от нату-
ральных материалов более низкой плотно-
стью и абсолютно однородной структурой.
Обработка слоновой кости (рис. 2.1
2.3). Из всех видов бивней для ювелира
в качестве материала для работы наибо-
лее предпочтителен бивень слона, хотя
таковой встречается все реже. Он осо-
бенно привлекателен цветом в сочетании
с нежным узорчатым рисунком. В про-
дольном сечении проявляется сетчатая
текстура из ромбовидных элементов —
аналогично дереву, а в поперечном
это множество эллипсов.
Вплоть до каменного века прослежива-
ются работы с резьбой по слоновой кости,
да и сейчас еще очень популярны всевоз-
можные рельефы и статуэтки из нее. На-
ряду с профессиональными резчиками по
слоновой кости ювелиры также все чаще
занимаются обработкой слоновой кости,
зная, что этот материал хорошо сочетает-
ся с золотом. Изделия из золота и слоно-
вой кости, получившие название «хризеле-
пантин» (^рисуеЛефаупуор), были очень по-
пулярны у древних греков.
При обработке слоновой кости, так-
же как и дерева, необходимо учитывать
2.1. Слоновая кость
89
Рис. 2.1. Шкатулки: слоновая кость, механиче-
ская обработка
направление волокон, так как в случае
ошибки материал начнет отслаиваться и
будет невозможно получить гладкую по-
верхность. При сверлении и фрезеровании,
ввиду низкой теплопроводности материа-
ла, может произойти перегрев отдельных
участков поверхности, появится запах «го-
релого» и слоновая кость пожелтеет, по-
этому следует постоянно производить
охлаждение водой и работать при более
низком числе оборотов инструмента.
Принципиально технология обработки
слоновой кости не сложна. Заготовка
вырезается из клыка ножовкой, при
этом, в зависимости от размера изделия,
можно использовать дисковую пилу, лен-
точную или лобзик. Общая форма прида-
ется стамеской, причем в отличие от
дерева с кости снимается только тонкий
слой стружки. Предварительная обработ-
ка производится крупнозубой фрезой,
рашпилями и напильниками с грубой на-
сечкой, окончательная выполняется мел-
козубыми фрезами, закрепляемыми в бор-
Рис. 2.2. Брошь: слоновая кость, золото, литье
Райнер Шуманн, Дрезден
Рис.2.3. Кулон: слоновая кость, резьба. Гудрун
Хёпнер, Дрезден
машине (заготовку следует охлаждать
водой). Всевозможные выточки выполня-
ются, как и в твердом дереве, стамеска-
ми; по ходу работы используются также
штихель и шабер.
Слоновую кость можно обрабатывать,
не прибегая к снятию стружки. Материал
90
2 Неметаллические материалы
проваривается в течение 20 мин в воде,
в результате чего становится мягким на-
столько, что из него лучше всего формо-
вать изделие прямо в воде (до полного
охлаждения форма должна быть зафикси-
рована, чтобы заготовка не вернулась в
исходное состояние).
После того как изделию придана оп-
ределенная форма, оно шлифуется с по-
мощью размешанного в воде абразивно-
го пемзового порошка, который наносит-
ся в зависимости от способа обработки,
на зубную щетку, льняную ветошь или
деревянные палочки, тканевый или вой-
лочный круг шлифовально-полировальной
машины или просто на надетый на па-
лец наперсток. Затем изделие полируется
с использованием венской извести или
специальной пасты для полирования имен-
но слоновой кости.
Поскольку слоновая кость— матери-
ал мягкий, шлифование острых кромок и
получение ровной поверхности не пред-
ставляет особой трудности. Кстати,
средства, применяемые для полирования
и шлифования металла, ни в коем слу-
чае не следует использовать при обра-
ботке слоновой кости, так как металли-
ческие темные частицы попадут в поры
и трещины и при промывке их уже не-
возможно будет удалить.
После шлифования и полирования
предметы провариваются в воде, а затем
очищаются щеткой с использованием
смеси мыльной щелочи и посудомоечной
жидкости в соотношении 1:1.
Для того чтобы осветлить слегка по-
желтевшие изделия, их опускают на 4 дня
в воду, в которую добавлено небольшое
количество перекиси водорода.
Только сильно пожелтевшие изделия под-
вергаются отбеливанию, для чего их опус-
кают приблизительно на 10 ч в холодный
30° о-ный или нагретый до 35° С 10%-ный
раствор перекиси водорода, а затем для
промывки их оставляют в воде на 20 ч.
Во время отбеливания необходимо сле-
дить за действием отбеливающего сред-
ства, так как при сильном воздействии от-
беливателя растворяется содержащийся в
слоновой кости фторапатит, т. е. материал
отбеливается, но становится при этом
хрупким и матовым и теряет привлека-
тельные свойства слоновой кости.
Заключительным полированием поверх-
ность изделия сглаживается, а затем по-
крывается чистым оливковым маслом,
которое заполняет поры.
Существует множество методов окра-
шивания слоновой кости, которые обычно
основаны на травлении натуральными жи-
вотными или растительными красителями.
Синтетические красители не зарекомендо-
вали себя - они, как правило, недоста-
точно стойки. Чтобы красители лучше
впитывались, слоновая кость предвари-
тельно опускается в нагретую сильно раз-
бавленную соляную (или азотную) кислоту
и затем тщательно промывается.
Хорошо зарекомендовал себя такой
краситель, как крепкий чай, с помощью
которого получают устойчивые коричне-
вые тона.
Обработка обычной кости (рис. 2.4—2.5).
Готовые изделия из обычной кости похо-
жи на изделия из слоновой кости. Но
если слоновая кость является материа-
лом, полученным из бивня, то обычная
кость— не что иное, как бычья кость,
поэтому имеются некоторые различия в
подходах при их обработке.
Рис. 2.4. Броши: кость, серебро, литье. Художе-
ственная школа прикладного искусства, г. Хайли-
гендамм, дипломная работа Барбары Хессе
2.2. Перламутр
91
Рис. 2.5. Кулон-камея: кость, гравировка
Для изготовления украшений из
обычной кости, как правило, используют
трубчатые кости диаметром около 6 см,
длиной до 30 см и толщиной стенки
1,5 см, причем чаще всего— это кости
взрослых животных, так как они имеют
особенно плотную и твердую структуру.
Вначале тщательно удаляются кост-
ный мозг, жир и кровь. После предвари-
тельного кипячения кости следует прова-
рить дополнительно еще несколько часов
сначала в мыльной, а затем в чистой
воде, несколько раз ее меняя.
Заготовки нарезают дисковой пилой,
а грубым лобзиком им придается опреде-
ленная форма. Уже во время кипячения
слой приблизительно в 1,5 мм самопро-
извольно отделяется от поверхности кос-
ти; остатки его удаляются шабером. Для
придания изделию нужной формы лучше
всего подходит обработка его наждач-
ной бумагой с различной зернистостью.
Стальной инструмент быстро изнашива-
ется при обработке кости, поэтому на-
пильник используется только тогда, ког-
да придать образцу требуемую форму
другим способом невозможно. В процес-
се шлифования поверхность изделия по-
степенно становится матовой, после чего
она полируется, также как и янтарь,
смесью полировального корунда или вен-
ской извести со спиртом. При этом ка-
шеобразная смесь наносится просто паль-
цем или мягкой кожей и затем растира-
ется до тех пор, пока не превратится в
порошок и не исчезнет с поверхности.
Обычная кость хорошо поддается свер-
лению и фрезерованию, для чего лучше
всего подходят инструменты, применяемые
при шлифовании алмазов и керамики, а не
фрезы для металлов. На кости можно про-
изводить гравировку и резьбу. Структура
у обычной кости более волокнистая, чем
у слоновой, поэтому рез поперек волокон
не целесообразен, потому что всегда при-
водит к ломке кромок.
Кость можно окрашивать, используя
практически те же самые средства, кото-
рые, как правило, чаще всего применя-
ются при окраске изделий из дерева и
тканей. Но необходимо при этом по-
мнить, что из-за присутствия жира и не-
однородности структуры кости краситель
распределяется неравномерно и поверх-
ность может получиться пятнистой.
Образующаяся при обработке кости
пыль оседает в порах кожи и попадает
на слизистую оболочку и в легкие. По-
этому, чтобы не причинять вреда здоро-
вью, следует пользоваться защитной мас-
кой или, по крайней мере, влажной сал-
феткой. Кроме того, полировальная ма-
шина должна быть снабжена вытяжным
устройством.
2.2. Перламутр
Перламутр образуется внутри жемчуж-
ных раковин, раковин морских улиток и
головоногих моллюсков (наутилус).
Наибольшее практическое значение
имеют створки жемчужных раковин, так
как они являются побочным продуктом в
добыче жемчуга. Из толстостенных жем-
чужных раковин добывается больше пер-
92
2 Неметаллические материалы
ламутра, но в них не бывает жемчуга
приемлемых размеров, его больше в тон-
костенных раковинах.
Створка раковины состоит обычно их
трех слоев: внешний слой содержит пре-
имущественно белковый или основной
слой, называемый конхиолином; средний
состоит из крошечных трехгранных
призм карбоната кальция, вертикально
расположенных на наружной оболочке, а
внутренний слой— непосредственно пер-
ламутр— из тончайших пластинок ара-
гонита (ромбовидный карбонат кальция),
которые, подобно черепице на крыше,
расположены налегающими друг на дру-
га слоями, связанными конхиолином.
Перламутр особенно привлекателен
своими оптическими свойствами, кото-
рые проявляются в результате поглоще-
ния, дифракции и отражения света в
тончайших слоях.
В раковинах различного происхожде-
ния, в зависимости от собственного цвета
и оптической плотности, образуются раз-
личные виды перламутра, отдельные из
которых могут иметь широкую гамму
цветовых оттенков: от розового, голубо-
ватого до зеленоватого и желтоватого.
Обычно же - перламутр бесцветный и
слегка просвечивает, отчего особенно
выразительно проявляется его переливча-
тость. В раковинах улиток— перламутр
плотный, как фарфор, и имеет опреде-
ленный цвет, например зеленый, корич-
невый, розовый. Морские раковины типа
«шлем», из которых, кстати, изготавли-
ваются знаменитые камеи, состоят из
четко различающихся белых и темно-ко-
ричневых или светло-коричневых слоев.
Перламутр, содержащийся в защитной
оболочке моллюсков, добывается обычно
в виде пластин сильно выгнутой формы
длиной максимально 30 см, чаще— 10—
20 см и лишь в несколько миллиметров
толщиной. Несмотря на то, что основное
вещество— карбонат кальция— доволь-
но мягкое, за счет особого расположения
и связи отдельных частиц конхиолином
обеспечивается необходимая для защит-
ной оболочки твердость и прочность.
Обработка (рис. F2.6). Если рог, чере-
пашью кость и слоновую кость можно
подвергать гибке в горячем состоянии, то
с перламутром сделать подобное невоз-
можно, потому что почти всегда нарезан-
ные из него пластины имеют неровную
поверхность. Если же вырезать небольшие
пластинки и изготовить из них, к примеру,
запонки, то изгиба практически не будет
видно. Если материал потолще, то плас-
тинки можно отшлифовать ровно и приме-
нять их затем для отделки украшений.
Кроме того, благодаря многообразию цве-
тов и оттенков, присущих различным ви-
дам перламутра, его можно использовать
для мозаичных работ и инкрустаций.
Перламутр можно резать лобзиком, но
при этом, в зависимости от толщины
материала, следует подбирать полотно с
грубым или мелким зубом. Перламутр
можно обрабатывать напильниками, свер-
лами, фрезами, штихелями, шаберами. Но,
как уже было сказано, это должны быть
более твердые инструменты: для резки
алмазный круг, для выточки — корундо-
вые и карбидокремниевые шлифовальные
круги, сверла и резцы с напайками из
твердого металла. Для доводки использу-
ются наждачная бумага различной зерни-
стости и порошок пемзы.
Изделия из перламутра с пятнами и де-
фектами на поверхности после шлифова-
ния отбеливают, для чего их опускают на
5—10 ч в 30—50%-ный раствор перекиси
водорода. Затем изделия моют мыльным
раствором, промывают водой и провари-
вают в течение 20 мин. Следует помнить,
что если промывание водой выполнено
недостаточно тщательно, то перламутр
при ношении может отбелить соприкаса-
ющуюся с ним одежду.
После проваривания для улучшения
цвета и обеспечения большей выразитель-
ности текстуры поверхность можно обра-
ботать кислотой, благодаря чему облег-
чается и ее последующее полирование:
2.4. Рог
93
изделия помещаются на 20—60 с в 2%-
ный горячий раствор соляной кислоты.
Полирование производится тканевым
или войлочным кругом, на который нано-
сится слой полировального воска или
пасты на основе венской извести, ско-
рость вращения инструмента при этом —
2000—3000 об/мин. Перед окрашиванием
перламутр подвергается травлению в
растворе, состоящем из 1 л гидроокиси
аммония (нашатырный спирт) и 80 г
нитрата серебра, в который для получе-
ния темных тонов можно добавить еще
30—40 г сульфата меди. Время травления
колеблется от 6 до 36 ч. Затем изделие
тщательно промывается. Далее в кислой
ванне с анилиновой краской (3—5 г/л)
изделие выдерживается при температуре
близкой к точке кипения до тех пор, пока
не будет получен необходимый цвет. Для
крепления перламутра на металле приме-
няется двухкомпонентный клей. Загряз-
ненные изделия промываются в воде с
помощью щетки и мыла.
2.3. Черепашья кость
Панцирь черепахи состоит из костяных
пластин живота, покрытых кожей, и рого-
вых пластин спины. Тринадцать пластин
спинного панциря имеют размер 20—30 см,
толщину— 3—7 мм и весят 250 г. Тринад-
цать пластин на животе менее ценны, так
как представляют собой материал бледно-
желтоватого цвета с темным рисунком.
Пластины панциря на спине отличаются
подпалым, желтым, красноватым или
красно-коричневым рисунком на зеленова-
том до темно-коричневого фоне. Особенно
ценен панцирь черной черепахи с желтыми
пятнами из Восточной Индии и более под-
палый черепаший панцирь из Китая. Пан-
цирь египетской черепахи с мелкими крас-
но-коричневыми пятнами менее ценен.
Обработка. При нагревании в горячем
льняном масле, кипящей воде или над па-
ром панцирь черепахи становится мягким
и податливым. Если необходимо выров-
нять пластину, то она зажимается на вре-
мя охлаждения между двумя стальными
пластинами, что позволяет одновременно
избежать обратной деформации.
Несколько деталей из панциря черепа-
хи можно соединить между собой. На их
кромках, чтобы увеличить площадь соеди-
нения, снимается фаска, затем детали
обезжириваются, размягчаются в кипящей
воде, а потом зажимаются в тисках таким
образом, чтобы они сплавились в одно-
родную пластину. Естественно, требуется
навык, чтобы получить соединение опти-
мального качества.
При обработке панциря черепахи ис-
пользуются такие же инструменты, как и
для металла. Нужно следить за тем, чтобы
панцирь черепахи не нагревался слишком
сильно, иначе материал начнет подгорать.
Небольшие отверстия не сверлят, а прока-
лывают горячей иглой. Доводка поверх-
ности производится наждачной бумагой
или порошком пемзы.
Полирование выполняется смесью оки-
си цинка с маслом или хорошо зарекомен-
довавшей себя смесью из 1 части шеллака
и 14 частей 96%-ного спирта с использо-
ванием в качестве носителя кожи или
мягкой ткани.
Материал, полученный из панциря че-
репахи, стал сегодня редкостью. Раньше
из него изготавливали декоративные греб-
ни, щетки для волос, шкатулки, футляры,
теперь в этих целях используется пласт-
масса. Ювелир может применять черепа-
шью кость как элемент декора и для ин-
крустаций в комбинации с драгоценными
камнями.
2.4. Рог
В буквальном смысле это слово обо-
значает рог животного или сосуд для
питья. Но одновременно— это и неме-
таллический материал. Рога состоят из
кости, поэтому применяемый термин
«оленьи рога»— неточный. В свое вре-
мя известны были как материал рога
94
2. Неметаллические материалы
зубра, тура, американского бизона. Осо-
бенно ценны рога буйвола и антило-
пы— газели и гну, отличающиеся тон-
кой текстурой. В настоящее время ис-
пользуются в основном рога быка, а
также овцы и козы.
Рис. 2.8. Брошь и браслет: серебро, рог. Вальтра-
уд Берент, Арнштадт
Рис. 2.9. Шейное украшение: серебро, полирован-
ный рог. Рольф Линднер, Эрфурт
Рис. 2.10. Браслет: полированный рог, золото.
Рольф Линднер, Эрфурт
Применяемый бычий рог, в зависимо-
сти от породы животного, может быть
песчаного, белого, серого, коричневого
и черного цветов, а также в полоску и
пятнистым. Ввиду того, что рога растут
на голове животного из острого отрост-
ка, в нижней части они- полые и толь-
ко на конце- цельные.
Для использования отрезается конец
цельного рога. Из этой части вытачива-
ются пуговицы и другие предметы, при
этом применяются те же инструменты, что
и для металлообработки. При нагревании
рога следует избегать его перегрева.
Нижний трубчатый конец рога разре-
зается на кольца. Чаще рог разрезается
вдоль, размачивается в горячей воде и из
него вытягиваются ровные пластины. Так-
же как и черепашья кость, рог должен
оставаться в спрессованном виде в сталь-
ных пластинах до полного охлаждения.
Окончательная обработка рога про-
изводится наждачной бумагой и порош-
ком пемзы.
При полировании вращающимся вой-
лочным кругом можно использовать пасты
для полирования металла или уже указан-
ную выше смесь для панциря черепахи на
основе спиртового раствора шеллака.
Раньше из рога изготавливали греб-
ни, которые сегодня дешевле сделать из
пластмассы. Из рога делают также пу-
говицы, пряжки, всевозможные модные
украшения (бижутерию). В изделиях рог
часто комбинируется с металлом и дру-
гими материалами (рис. 2.8—2.10).
2.5. Дерево
Вспомогательные средства и инстру-
менты из дерева всегда были важными
для ювелира. Но в данном случае речь
пойдет о применении дерева для изготов-
ления украшений и декоративных пред-
метов (рис. F2.ll— F2.14). Цвет и тексту-
ра дерева привлекательны с точки зрения
художественного исполнения. Дерево мож-
но подвергать обработке резанием. Пред-
2.5. Дерево
95
меты из дерева обладают хорошими изо-
ляционными свойствами. Этот материал —
недорогой.
Текстура дерева
В процессе роста древесина приобрета-
ет волокнистую структуру, состоящую из
радиально расположенных вокруг оси
ствола клеток, — так называемых годич-
ных колец. Весной в результате интенсив-
ного роста клетки становятся светлыми и
мягкими, зимой при прекращении роста
они темнеют и твердеют. Внутри ствола
отмершая сердцевина — темная, а по кра-
ям — сочная, более светлая и мягкая.
Свойства древесины в значительной
степени определяются направлением воло-
кон: разрезанная поперек оси дерева тор-
цевая поверхность однороднее и плотнее,
чем длинный, отрезанный вдоль оси кусок
с ярко выраженной текстурой.
Ценные породы дерева
Ювелир по золоту и серебру использу-
ет преимущественно плотное и цветное
дерево ценных пород. Из менее ценных
применяются такие, которые по цвету и
текстуре могут быть пригодны для созда-
ния украшений, для чего, впрочем, очень
часто бывает достаточно обычных отхо-
дов ценных пород дерева, которые, кста-
ти, и продаются по более низкой цене.
Черное дерево. Настоящее черное де-
рево очень плотное, тяжелое, твердое
и хрупкое. Сердцевина— черного, тем-
но-серого или темно-коричневого цвета с
синеватыми разводами (светлое дерево
не используется).
Наивысшим качеством обладает сине-
черное дерево с Мадагаскара. Черное
дерево Macassa отличается характерной
текстурой: черные полосы на красно-ко-
ричневом фоне.
Черное дерево можно обтачивать на
токарном станке, обрабатывать напиль-
ником, оно очень хорошо полируется;
это прекрасный материал для работы
техникой резьбы. Черное дерево не рас-
слаивается Из него изготавливаются
ручки сосудов и приборов, черенки но-
жей. Ювелиры чаще всего используют
его как элемент декора при создании се-
ребряных украшений.
Красное дерево. Классическое крас-
ное дерево родом с Кубы и других
Карибских островов. В наши дни его
количество существенно уменьшилось.
В основном применяется красное дерево
из Центральной Америки. Из Западной и
Центральной Африки поступают породы
красного дерева с отчетливой полосатой
текстурой.
Характерными признаками всех пород
являются их красно-коричневый оттенок
(со временем, правда, темнеющий) и ярко
выраженная структура: пятнистая, пале-
ная, волнистая, полосатая, узорчатая.
Так как волокна дерева расположе-
ны в направлении роста, красное дере-
во трудно расслаивать и строгать. Пос-
ле сушки оно сохраняет форму, т. е. не
коробится и не растрескивается. Хоро-
шо поддается обработке резьбой и реза-
нием.
Благодаря своей оригинальной окрас-
ке и текстуре красное дерево всегда с
успехом применялось для изготовления
ювелирных украшений (в комбинации с
золотом) и других предметов.
Палисандр. Основной цвет палисанд-
ра шоколадно-коричневый с фиолето-
вым блеском, в продольном направле-
нии — как бы опоясан темными полосами.
Палисандр — твердый, тяжелый, хорошо
поддается резьбе и резанию, выделяя при
этом характерный запах фиалки; рассла-
ивается с трудом.
В процессе полирования палисандр
может выделять красящий пигмент, в ре-
зультате чего его поверхность становится
матовой, поэтому предварительно ее сле-
дует тщательно протереть спиртом или рас-
твором соляной кислоты.
В сочетании с металлами палисандр
применяется при изготовлении ювелирных
96
2. Неметаллические материалы
украшений и декоративных изделий. Из
пластин с ярко выраженной текстурой
можно создавать художественные изделия
большего размера.
Кедр. Уже в III в. до н. э. кедры из
Ливана использовали в качестве полезной
древесины, особенно в судостроении. Сей-
час ливанский кедр находится под охра-
ной, и в Европе им больше не торгуют.
Коробки для сигар изготавливаются те-
перь не из кедра, а из древесины деревьев
можжевеловых пород с их характерным
ароматным запахом.
Дерево этой породы несколько светлее
красного дерева, имеет затейливую тек-
стуру и не темнеет со временем; хорошо
поддается резьбе и резанию, слегка рас-
слаивается, но не растрескивается.
Свилеватая древесина. Это понятие
объединяет такие экземпляры деревьев,
декоративные особенности которых про-
являются в выразительном многообразии
волнистых, изогнутых линий и завитков.
Подобные аномалии с узорчатой структу-
рой образуются в наростах сучковатых
стволов или на корневищах вереска, сам-
шита, тиса, ясеня, березы, ореха, оливко-
вого дерева, вяза, черного тополя, сахар-
ного клена.
С древних времен свилеватые породы
использовали как материал для изготовле-
ния всевозможных изделий декоративного
характера. В периоды Ренессанса и Ба-
рокко особой популярностью пользова-
лись выточенные из древесины этих пород
деревьев роскошные сосуды. И в настоя-
щее время из них изготавливаются (техни-
кой резьбы, полированием, точением) са-
мые различные изделия.
2.6. Пластмасса
В повседневной жизни мы часто стал-
киваемся с изделиями из пластмассы и
уже не относимся к ним с предубеждени-
ем. В результате усовершенствования и
модификации свойств пластмасс постоянно
расширяются и области их применения.
Пластмассами называются такие мак-
ромолекулярные материалы, исходные ве-
щества для которых получены путем
преобразования натуральных продуктов
или полностью синтетическим способом.
Пластмассы бывают термопластичные
(поддающиеся пластической деформации)
и термореактивные (этим свойством не
обладающие). В зависимости от примене-
ния различают: пластик, эластомер (эла-
стичный аналогично резине), синтетичес-
кие волокна, жидкий пластик (жидкие
клеи, лаки).
По пластмассам и их переработке
имеется достаточно специальной литера-
туры. Но поскольку пластмассовые ма-
териалы приобретают все большее значе-
ние при изготовлении украшений, как
единичных, так и модных (массовых), то
следует остановиться на отдельных пласт-
массах, их свойствах и переработке
Пластмассы термопластичные
и термореактивные
Полистирол. Это типичный термопла-
стичный материал— прозрачный, окра-
шивается в различные цвета, но может
быть также матовым, имеет твердую
блестящую поверхность; кислотостойкий,
но неустойчив к действию растворите-
лей. Модные украшения и сувенирные
изделия из него изготавливаются литьем
под давлением (рис. 2.15). Из загрузоч-
ной воронки гранулят полистирола пода-
ется через дозирующее устройство в пла-
стикатор. С помощью гидравлического
инжекционного поршня масса перемеща-
ется далее в электрически обогреваемом
цилиндре, причем ее нагревание продол-
жается до тех пор, пока при температу-
ре 190—250° С она не станет настолько
жидкой, что будет легко впрыскиваться
через сопло в форму.
На машинах для литья под давлени-
ем автоматически управляются следую-
щие операции: закрытие двухстворчатой
литьевой формы, ход поршня, продвиже-
ние пластмассы в инжекционном цилинд-
2.6. Пластмасса
97
Рис. 2.15. Принцип действия машины для литья пластмасс под
давлением (схема): 1 — пластмассовый гранулят; 2 — форма из
двух частей; 3 — напорный поршень; 4 — корпус; 5 — нагрева-
тель. 6—размягченный термопласт; 7- - отливка: 8 — усилие
давления; 9 — усилие на форму
особенно хорошими эксп-
луатационными свойства-
ми. Примечательно, что
на эту пластмассу можно
наносить гальваническое
покрытие.
Полиэтилен. Различают
полиэтилен низкого давле-
ния (с низкой плотно-
стью — 0,915—0,939 г/см3)
и полиэтилен высокого дав-
ления (с высокой плотно-
стью — 0,940—0,965 г/см3).
Эти два типа полиэтилена
ре, впрыскивание в литьевую форму,
охлаждение пластмассы в форме, откры-
тие формы, выталкивание отливки, за-
крытие формы и начало нового цикла.
До температуры 100° С полистирол
сохраняет свою форму.
Полистирол можно обрабатывать ре-
занием, но в результате неизбежного на-
гревания при трении стружка размягча-
ется, что приводит к проскальзыванию
зубьев лобзика и насечки напильника.
При разрезании тонким лобзиком уже
выполненный рез на пластине вновь
склеивается, поэтому данный участок не-
обходимо охлаждать водой или сжатым
воздухом.
Основным недостатком полистирола
является незначительная прочность при
ударном изгибе, а потому был разрабо-
тан ударопрочный полистирол, в структу-
ру которого были введены эластомеры.
Был специально разработан также сопо-
лимер, состоящий из следующих компо-
нентов: акрилонитрил (химическая стой-
кость), бутадиен (пластичность), стирол
(твердость, термопластичные свойства).
Пластмасса на основе акрилонитри-
ла, бутадиена и стирола отличается
имеют различные свой-
ства, но оба нашли свое
практическое применение.
Полиэтилен — молоч-
но-белого цвета, прозрач-
ный, но может быть также
непрозрачным или окрашенным в яркие
цвета. Отличается высокой формоустой-
чивостью и запасом прочности, кроме
того, он термо- и кислотостойкий, легко
гнется и не ломается. Этот материал
пригоден для литья под давлением. Но
сложность в том, что в процессе охлаж-
дения происходит большая его усадка
(1—3%), г. е. выше, чем у полистирола.
Вакуумным формованием из листов и
пленки полиэтилена можно изготавли-
вать различные изделия. Материал обра-
батывается также резанием. При этом
должно быть обеспечено достаточное
охлаждение и обязательное использова-
ние хорошо заточенных инструментов.
Полиэтилен — водостойкий, не взаимо-
действует с химикатами и даже с органи-
ческими растворителями. Поэтому его не-
возможно склеивать. Детали из полиэтиле-
на соединяются, как правило, сваркой.
Полиметакрилат (плексиглас, акри-
ловое стекло, полиметилметакрилат). Он,
также как и полиэтилен, относится к
термопластичным материалам: прозрач-
ный даже при окраске в яркие цвета,
обладает высокой светопроницаемостью
(92%). не подвергается воздействию ат-
98
2 Неметаллические материалы
мосферных осадков, устойчив к дей-
ствию разбавленных кислот, щелочей,
минеральных масел и жиров.
Полиметакрилат хорошо обрабаты-
вается резанием, например напильником
с грубой насечкой или крупнозубой
пилой. Его можно сверлить, точить,
фрезеровать, а также сваривать и кле-
ить. В нагретом состоянии он хорошо
гнется.
При температуре 120—170° С, пред-
ставляя собой вязкую массу, поддается
растяжению и глубокой вытяжке.
Изделия из полиметакрилата можно от-
ливать, при этом мономерный исходный
материал непосредственно перед литьем
смешивается с отвердителем и ускорите-
лем. Одновременно вводятся пигментные
добавки или пластмассовые красители С
помощью наполнителя, например сланце-
вой муки или металлического порошка,
материалу можно придать другие свой-
ства. По модели изготавливается форма
из силиконового каучука, затем полиме-
такрилат заливается в форму, состоящую
из двух частей, отверждается в ней, и
после этого готовая заготовка извлекает-
ся из формы.
Ненасыщенные полиэфирные смолы.
Сложные полиэфиры представляют собой
соединения, образующиеся из органиче-
ских кислот и спиртов в результате от-
щепления воды. В процессе поликонденса-
ции возникают линейные макромолекулы,
обладающие свободной валентностью,
т. е. являющиеся ненасыщенными. В этом
состоянии они образуют смолянистую
вязкотекучую массу, которая растворяет-
ся в стироле, а затем, при добавлении
катализаторов, происходит полимериза-
ция самого стирола, т. е. из литьевой
смолы образуется твердое тело— мате-
риал с термореактивными свойствами.
Полиэфирную ненасыщенную смолу
можно заливать в подготовленные фор-
мы и таким образом получать фасонные
заготовки. Можно также обволакивать
этим материалом другие вещества или
предметы, буквально погружая их для
этого в полиэфирную смолу.
Полиэфирные смолы. Они— прозрач-
ные, свето- и водостойкие, устойчивые к
действию слабых кислот и органических
растворителей; окрашиваются в различные
цвета. При их отверждении происходит
сильная усадка.
Выполненные с помощью литья заготов-
ки из полиэфирной смолы можно использо-
вать в украшениях. После отверждения эти
отливки хорошо поддаются обработке реза-
нием и давлением, а также шлифовке и
полировке. Литьевую смолу можно нано-
Рис. 2.16. Брошь, серьга: прессованное гранулиро-
ванное серебро : формованная пластмасса, роспись.
Габриэлла Пугпц, Магдебург
Рис. 2.18. Шейное украшение: пластмасса, сереб-
ро, кожа. Герхильд Фреезе. Государственный му-
зей. г. Берлин
2.6. Пластмасса
99
Рис. 2.19. Брошь: пиакрил, термическое формо-
вание. Художественная школа прикладного искус-
ства, г. Хайлигендамм, дипломная работа Аннет-
те Перганде
сить непосредственно на металлическую
поверхность украшения, чтобы легче запол-
нить углубления и ячейки, ограниченные
перемычками. При этом, нарастив с помо-
щью бумажной полоски край ячейки, можно
залить столько смолы, что позволит компен-
сировать величину ее усадки в результате
отверждения. Объемы усадки можно также
значительно снизить, уменьшив количество
отвердителя и замедлив таким образом сам
процесс отверждения. Открытая поверх-
ность литьевой смолы из-за присутствия в
воздухе кислорода остается клейкой, поэто-
му ее следует покрывать пленкой, которая
удаляется после отверждения.
Смолы широко применяются при изго-
товлении плит из стеклопластика. Маты
из стекловолокна подвергаются пропитке
литьевой смолой, затем укладываются
слоями друг на друга, а далее в процессе
«сшивания» они отверждаются, образуя
плотные пластины. Подобным образом на
заготовках соответствующей формы изго-
тавливаются, например, защитные шле-
мы, корпуса лодок или кузовов. Поли-
эфирной смолой можно склеивать также
металлы.
Эпоксидная смола На основе этой
смолы и отвердителя изготавливаются
клеи для металлов. Оба компонента сме-
шиваются друг с другом, затем смесь на-
носится на склеиваемые поверхности, ко-
торые слегка прижимаются, и по истече-
нии 12 ч происходит надежное склеивание
металлов.
Эпоксидные смолы— прозрачные, со
слегка желтовато-коричневатым оттен-
ком, хорошо окрашиваются, устойчивы
к действию органических и неорганиче-
ских веществ. При отверждении они
практически не имеют усадки, поэтому
пригодны в качестве литьевых смол.
На рис. 2.2—2.21 показано, как не-
металлические материалы удачно допол-
няют украшения, а на цветных рисунках
(F2.6, F2.7, F2.ll, F2.12, F2.13, F2.14,
F2.17, F2.20 и F2.21) представлены из-
делия из необычно обработанных тради-
ционных материалов, а также из ориги-
нальных по цвету и текстуре современ-
ных пластмасс
3. Химические вещества
3.1. Кислоты и основания
3.1.1. Общие сведения о кислотах
(табл. 3.1)
Таблица 3.1
Кислоты и основания
Кислоты Основания
н н2 Молекула < С1 so4 состоит из Na nh4 ОН ОН
Количество Н-ионов | ОН-ионов соответствует валентности кислотного остатка металла
В водном растворе происходит duccoi положительн! ионы водорода и отрицательг ионы кислотных остатков H2SO4 -> 2Н+ + SO42 циация на свободно перемещающиеся, о заряженные ионы металла или аммония ю заряженные ионы гидроксила NaOH -> Na+ + ОН
Сила кислот и оснований определяется степенью диссоциации в водном растворе.
Название об центрального атома кислотного остатка с добавле- нием «кислота» (серная кислота). Низшая степень окисления отражается путем добавления «-истая», наивысшая — путем добавления «пер-» (сернистая кислота, перхлорная кислота); «орто» и «мета» для различного содержания воды (ортоборная ки- слота). эразустся из определяющего металла (или аммония) с добавле- нием «гидроокись» (гидроокись натрия) Водный раствор называется «основание».
Синяя лакмусовая бумага становится красной (РН<7). Красная лакмусовая бумага становится синей (pH >7).
Имеют кислый вкус. Мыльные на ощупь.
Металлы образуют соли. Жиры образуют эмульсии и омыляются.
Нейтрализация: при реакции кислоты с основанием тивность прекращается (pH = 7). H2SO4 + 2КОН образуется соль и выделяется вода, химическая ак- -» K2SO4 + 2Н2О
3.1. Кислоты и основания
101
3.1.2. Важнейшие кислоты (табл. 3.2)
Борная кислота Н3ВО3
Она представляет собой слабую кисло-
ту, кристаллизующуюся из раствора в виде
белых, кажущихся жирными чешуек. В тор-
говлю поступает в виде порошка белого
цвета. Борная кислота хорошо растворима
в горячей воде. Соли борной кислоты назы-
ваются боратами, а одна из них является
особенно важной для ювелира — это бура.
При нагревании борной кислоты из нее
выделяется кристаллизационная вода,
вследствие чего при температуре 70° С об-
разуется метаборная кислота НВО2 (темпе-
ратура плавления 160° С), а при 500° С —
окись бора В2О3:
Н3ВО3 -> НВО2 + Н2О;
2НВО2 ->В2О3+Н2О.
При температуре 577° С окись бора об-
разует вязкую, тянущуюся в виде нитей
массу. Окись бора термически очень устой-
чива: даже при соприкосновении с углем,
доведенным до белого каления, она не
восстанавливается. Если ею покрыть ме-
таллический предмет, то при температуре
отжига она превратится в вязкий и плот-
ный слой глазури. Окись бора химически
достаточно активна, превращая, напри-
мер, окислы металлов в метабораты:
В2О3 + СиО Си(ВО2)2.
При температурах выше 900° С окись
бора настолько подвижна, что одни ее
частицы переходят от поверхности метал-
ла в наружный слой глазури, а другие, и
тоже самым активным образом, устремля-
ются, наоборот, к поверхности металла.
Поэтому при температурах ниже 900° С
она применяется в качестве защитного
средства при пайке и отжиге изделий из
благородных металлов. При более высо-
ких температурах она используется в ка-
Таблица 3.2
Важнейшие кислоты
Наименование Формула Валентность кислотного остатка Соль
водород кислотный остаток
Азотная кислота Н NO3 I Нитрат
Борная(ортоборная) кислота н3 во3 HI Борат
Метаборная кислота Н во2 I Метаборат
Тетраборная кислота н2 В4О7 II Тетраборат
Золотохлористоводородная кислота н [AuClJ I Хлороаурат
Кремниевая кислота н2 SiO3 II Силикат
Серная кислота н2 so4 II Сульфат
Сероводород н2 S II Сульфид
Синильная кислота н CN 1 Цианид
Соляная кислота н Cl 1 Хлорид
Угольная кислота н2 co3 II Карбонат
Фосфорная кислота Н3 PO4 III Фосфат
Фтористоводородная кислота н F I Фторид
Хромовая кислота н2 CrO4 II Хромат
Дихромовая кислота н2 Cr2O7 II Дихромат
102
3. Химические вещества
честве флюса для пайки, когда низкая
вязкость флюса способствует равномерно-
му распределению припоя.
Глазурь из окиси бора хорошо растворя-
ется в травильном растворе серной кислоты.
Азотная кислота HNO3
Азотная кислота может быть следую-
щих видов: чистая азотная кислота (100%-
ная), плотность 1,52 г/см3; красная дымя-
щая азотная кислота (98%-ная), плотность
1,50 г/см3; концентрированная азотная
кислота (69,2%-ная), плотность 1,41 г/см3;
разбавленная азотная кислота (25,5%-
ная), плотность 1,15 г/см3.
Азотная кислота является очень силь-
ной кислотой и в чистом виде представ-
ляет собой бесцветную маслянистую жид-
кость. При взаимодействии с кислородом,
содержащимся в воздухе, она выделяет
двуокись азота NO2, имеющую резкий
запах и цвет от желтого до красно-корич-
невого.
Азотная кислота смешивается с водой
в любом соотношении. При концентрации
69,2% азотная кислота представляет со-
бой стабильный раствор, который устой-
чив даже при нагревании до точки кипе-
ния—121,8° С.
Азотная кислота разрушает органиче-
ские вещества, окрашивая их в желтый
цвет. Ее попадание на кожу также опасно.
Металлы в азотной кислоте сначала окис-
ляются, а затем растворяются, образуя
нитраты. Например, с медью происходит
следующая реакция:
3Cu + 2HNO3—> ЗСиО + Н2О + 2NO.
Две молекулы кислоты расходуются
для окисления, при этом выделяются
вода и окись азота. Окись азота под
действием кислорода воздуха превраща-
ется в двуокись азота NO2 и улетучива-
ется в виде красно-коричневых ядови-
тых паров. Окись металла растворяется
с образованием соли:
ЗСиО + 6HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + ЗН2О.
Шесть дополнительных молекул азот-
ной кислоты расходуются на образова-
ние соли, при этом снова выделяется
вода В целом процесс растворения вы-
глядит следующим образом:
3Cu + 8HNO3 -> 3Cu(NO3)2 + 4Н2О + 2NO.
Аналогично протекает и процесс рас-
творения серебра:
6Ag + 2HNO3 -> 3Ag2O + 2NO + Н2О;
3Ag2O + 6HNO3 -> 6AgNO3+ 3H2O.
А общее уравнение реакции:
6Ag + 8HNO3 -> 6AgNO3 + 2NO + 4H2O.
Золото и платина не растворяются в
азотной кислоте. Отдельные неблагород-
ные металлы, например алюминий, хром,
железо, растворяются только в разбав-
ленной азотной кислоте, а в концентри-
рованной кислоте они покрываются не-
проницаемой окисной пленкой.
С помощью 50%-ного раствора азот-
ной кислоты можно отделить золото от
серебра.
Азотная кислота используется для
травления, в том числе для блестящего
травления (желтой протравы), растворе-
ния различных металлов, в качестве про-
бирной кислоты и для получения царской
водки.
Азотистая кислота HNO2 известна
только в разбавленном виде; она образует
соли, называемые нитритами.
Соляная кислота НС1
Газообразный хлористый водород пред-
ставляет собой бесцветный газ с резким
запахом, очень гигроскопичный. Растворя-
ясь в воде, он образует соляную кислоту
следующих видов: дымящая соляная кисло-
та (40%-ная), плотность 1,198 г/см3; кон-
центрированная соляная кислота (24—
36%-ная), плотность 1,12—1,18 г/см3; раз-
бавленная соляная кислота (12,5%-ная),
плотность 1,06 г/см3.
При нагревании разбавленной соляной
кислоты из нее испаряется вода, из концен-
трированной кислоты при температуре
3.1. Кислоты и основания
103
кипения 111° С выделяется газообразный
хлористый водород. При этом в обоих
случаях образуется смесь постоянного со-
става из 20,24% НС1 и 79,76% воды.
Соляная кислота представляет собой
сильно агрессивный водный раствор хло-
ристого водорода (техническая соляная
кислота окрашена в желтый цвет, так как
в ней содержатся примеси хлорида железа).
Многие неблагородные металлы, рас-
творяясь в соляной кислоте, образуют хло-
риды:
Zn + 2НС1 -> ZnCl2 + Н2.
Некоторые хлориды образуют на ме-
таллах трудно растворимый слой, предот-
вращающий дальнейшее воздействие кис-
лоты. Серебро, например, покрывается не-
растворимым слоем хлорида серебра, при
этом происходит следующая реакция:
2НС1 + 2Ag -» 2AgCl + Н2.
Вследствие этого серебро практически не
растворяется в соляной кислоте.
Соляная кислота применяется для рас-
творения металлов, получения паяльной
жидкости, как «осадитель» серебра и для
приготовления царской водки.
Царская водка
Царская водка представляет собой
смесь из 3 частей соляной кислоты и I час-
ти азотной кислоты. При длительном хра-
нении эта смесь разлагается, поэтому
приготавливать ее следует непосредствен-
но перед использованием. Царская водка
применяется только для растворения таких
металлов, как золото и платина. Данный
процесс можно продемонстрировать на
примере растворения золота
Сначала азотная кислота оказывает
окисляющее действие на соляную кислоту:
HNO3 + ЗНС1 -> NOC1 + С12 + 2Н2О.
При этом образуются нитрозилхлорид
O=N—О, который можно рассматривать
как хлорангидрид азотистой кислоты, и
свободные ионы хлора, которые сразу же
после их возникновения взаимодействуют
с атомами золота и поэтому являются
химически более агрессивными, чем газо-
образный хлор С12:
Au + NOC1 + С12 -> АиС13 + NO.
Образовавшийся хлорид золота немед-
ленно присоединяет к себе молекулу соля-
ной кислоты, образуя золотохлористово-
дородную кислоту, называемую хлорным
золотом:
AuC13+HC1h>H[AuC1J.
Эта комплексная кислота кристаллизуется
с четырьмя молекулами воды в виде свет-
ло-желтых кристаллов:
H[AuClJ • 4Н2О,
при растворении которых в воде получа-
ется точно также окрашенная жидкость.
С платиной реакция проходит анало-
гичным образом, а конечным продуктом
в этом случае является платинохлорис-
товодородная кислота, которая крис-
таллизуется с шестью молекулами воды:
H2[PtClJ • 6Н2О.
Серная кислота H2SO4
Серная кислота бывает следующих
видов: чистая (100%-ная), плотность
1,85 г/см3; концентрированная (98,3%-
ная), плотность 1,84 г/см3; техническая
(94—98%-ная), плотность до 1,84 г/см3;
разбавленная (~ 10%-ная), плотность 1,06—
1,11 г/см3.
В горячей концентрированной серной
кислоте все металлы, кроме золота и пла-
тины, растворяются, образуя сульфаты.
Серная кислота представляет собой
маслянистую, в чистом виде бесцветную
жидкость с высокой плотностью (из-за
органических загрязнений техническая
серная кислота темного цвета). Дымящая
серная кислота содержит избыточную трех-
окись серы и поэтому особенно активна.
Серная кислота очень гигроскопична,
она отбирает у многих веществ даже
104
3. Химические вещества
химически связанную воду, в результате
чего органические вещества обуглива-
ются.
Серную кислоту можно разбавлять во-
дой в любом соотношении, при этом она
тонкой струей наливается в воду, но ни
в коем случае не наоборот, так как при
разбавлении выделяется такое количе-
ство тепла, что капли воды вскипают и
разбрызгиваются вместе с частицами кис-
лоты
Металлы растворяются в серной кис-
лоте согласно следующей реакции:
Zn + H2SO4 -> ZnSO4 + Н2.
Даже такие металлы, которые являются
электрохимически благородными, могут,
как и в случае с азотной кислотой, за счет
предшествующего окисления растворяться
в серной кислоте Рассмотрим пример с
медью:
Си + Н SOd -> СиО + SO9 + Н9О.
2 4 2 2
Это возможно потому, что серная кис-
лота окисляет металл и становится серни-
стой кислотой, которая тут же распадает-
ся на двуокись серы и воду.
Затем окись меди растворяется в сер-
ной кислоте, точно также как в травиль-
ном растворе растворяется темный налет
окиси меди, образовавшийся при отжиге:
CuO + H,SO4 -> CuSO + Н7О.
Суммарная реакция имеет следующий вид:
Си + 2H2SO4 -> CuSO4 + SO2 + 2Н2О.
Красная закись меди сначала превра-
щается в серной кислоте в окись меди, а
затем растворяется подобно окиси меди:
Cu2O + H2SO4 -> 2CuO + SO2 + Н2О.
Образование окислов металлов возмож-
но только в концентрированной кислоте.
Например, холодная, разбавленная до кон-
центрации менее 20% серная кислота рас-
творяет только самые неблагородные ме-
таллы, такие как железо, цинк, алюминий,
в то время как, к примеру, медь и серебро
не вступают в реакцию. Это обстоятель-
ство используется, когда необходимо вы-
полнить гибку трубки из благородного ме-
талла с помощью оправки из одного из
этих неблагородных металлов и затем уда-
лить ее вытравливанием.
Ювелиры используют серную кислоту
для травления, при определении пробы, в
качестве добавки для желтой протравы,
для растворения различных металлов и при
кислотном меднении.
3.1.3. Общие сведения об основаниях
(табл. 3.3)
Гидроокись натрия NaOH
Представляет собой белые, просвечи-
вающие, хрупкие кристаллические чешуй-
ки, которые очень гигроскопичны и на
ощупь кажутся жирными. Растворяясь в
воде, NaOH образует сильную щелочь,
используемую для чистки и обезжирива-
ния. Жиры и минеральные масла в ней
Таблица 3.3
Важнейшие основания
Химическое название основания Обычное название Название шелочи Формула Валент- ность
Остаток основания Г идроксильная группа
Гидроокись аммония Нашатырный спирт Нашатырный спирт nh4 ОН I
Гидроокись кальция Едкий кальций Известковая вода Са (ОН)2 П
Гидроокись калия Едкое кали Раствор едкого кали К он I
Гидроокись натрия Едкий натр Раствор едкого натра Na он I
3.2. Соли
105
эмульгируют — в виде мелких частиц
равномерно смешиваются со щелочью.
Кроме того, жиры, растворяясь, образуют
глицерин и соли жирных кислот, т. е.
мыло.
Гидроокись калия КОН
По внешнему виду и свойствам соответ-
ствует гидроокиси натрия и поэтому на прак-
тике применяется аналогичным образом.
Гидроокись аммония NH4OH
При введении бесцветного, резко пах-
нущего газообразного аммиака NH3 в
воду между ними происходит реакция,
продукт которой немедленно диссоцииру-
ет в растворе, распадаясь на ионы:
NH_+ НЭО <-> NH? + ОН
3 2 4
Образующаяся гидроокись аммония со-
стоит из диссоциированных положитель-
ных ионов аммония и отрицательных
ионов гидроксила. Эта щелочь существует
только в данной форме, непосредственно-
го химического соединения эти вещества
не образуют. При нагревании происходит
обратная реакция, при которой основание
распадается вновь на аммиак и воду.
Гидроокись аммония, являясь слабым
основанием, используется, также как и
гидроокись натрия, для очистки и обезжи-
ривания.
3.2. Соли
3.2.1. Названия солей
Соль образуется в результате замеще-
ния водорода кислоты металлом, следо-
вательно, соль состоит из металла и кис-
лотного остатка.
В двойной соли две различные соли
соединены таким образом, что в твердом
состоянии они устойчивы, а в водном
растворе распадаются, как будто бы
были растворены отдельно. Так, квасцы
распадаются по следующей реакции:
KA1(SO4)2 -> К? + А13+ + 2SO42 .
Комплексная соль является соединени-
ем более высокого порядка, она образует
соль с совершенно новыми свойствами,
которая не распадается в водном растворе
на простые исходные компоненты, а обра-
зует сложный комплексный ион как, на-
пример, дицианоаурат калия:
K[Au(CN)J -> К+ + [Au(CN)J- .
В табл. 3.4 приведены названия солей,
и можно проследить их взаимосвязь с со-
ответствующими кислотами и металлами.
По окончаниям названий солей можно
судить о содержании кислорода в соот-
ветствующих кислотах. Окончание «-ид»
означает, что эти соли образовались при
их взаимодействии с бескислородными
кислотами, «-ат» — с кислотами с нор-
мальным содержанием кислорода, «-ит» —
с кислотами с пониженным содержанием
кислорода, «гипо...ит»— с кислотами с
незначительным содержанием кислорода,
а «пер...ат» — с кислотами с повышенным
содержанием кислорода.
3.2.2. Важнейшие соли (табл. 3.4)
3.3. Обращение с ядохимикатами
Яды представляют собой химические
вещества, которые вследствие их токсич-
ности могут нанести временный или не-
поправимый вред организму человека
или даже привести к смертельному исхо-
ду. Химикаты, используемые ювелирами,
делятся на две группы.
Группа 1 (высокотоксичные соедине-
ния): соединения ртути; синильная кисло-
та и ее соли, применяемые для гальвани-
ческих ванн.
Группа 2 (ядовитые соединения): азот-
ная кислота (в том числе дымящая), со-
ляная кислота (в том числе разбавлен-
ная), серная кислота (в том числе раз-
бавленная), раствор аммиака (нашатыр-
ный спирт), гидроокись калия (едкое
106
3. Химические вещества
Таблица 3.4
Важнейшие соли
Химическое название Обычное название Формула Валент- ность Применение
Металл Кислотный остаток
Тетраборат натрия Бура Na2 В4О7 II Флюс
Карбонат кальция Углекислая известь Са со3 II Полирующее средство
Карбонат калия Поташ к2 со3 II Флюс, гальваника
Карбонат натрия Сода Na2 СОд II Флюс, гальваника
Гидрокарбонат натрия Двууглекислый натрий Na нсо3 I Средство для очистки и обезжиривания
Карбонат меди, основной Малахит, патина Си Си со3 (ОН)2 II Реакционный припой
Карбонат цинка Белая ржавчина Zn со3 II Естественный защитный слой на цинке
Хлорид аммония Нашатырь nh4 С1 I Флюс для пайки
Хлорид золота (III) Хлористое золото Аи С13 III Гальваника, аффинаж
Хлорид калия К С1 I Гальваника
Хлорид натрия Поваренная соль Na С1 I Флюс, осаждающее средство
Хлорид ртути (II) Сулема Hg С12 II Травитель для стали
Хлорид серебра Хлористое серебро Ag С1 I Гальваника, аффинаж
Хлорид цинка Паяльная жидкость Zn С12 II Флюс для пайки
Хлорид олова (II) Оловянная соль Sn С12 II Анализ
Дихромат калия Бихромат калия K2 Сг2О7 II Травитель для серебра
Дихромат натрия Бихромат натрия Na2 Сг2О7 II Штриховая проба серебра
Дихромат серебра Бихромат серебра Ag2 Сг2О7 II Штриховая проба серебра
Цианид золота (I) Цианистое золото Au CN I Гальваника
Цианоаурат натрия Na Au(CN)2 I Гальваника
Цианид серебра Цианистое серебро Ag CN I Гальваника
Цианоаргентат натрия Цианоаргират натрия Na Ag(CN)2 I Гальваника
Цианоаргентат калия Цианоаргират калия К Ag(CN)2 I Гальваника
Фторид кальция Плавиковый шпат Ca f2 II Травитель для стекла, флюс
Нитрат аммония Аммиачная селитра nh4 NO3 I Окраска металла
Нитрат калия Калиевая селитра к NO3 I Флюс
3.2. Соли
107
Таблица 3.4 (продолжение)
Химическое название Обычное название Формула Валент- ность Применение
Металл Кислотный остаток
Нитрат меди (II) Азотнокислая медь Си (NO;), II Разделение
Нитрат натрия Натриевая селитра Na NO3 1 Флюс
Нитрат ртути (III) Адский камень Hg (NO,)2 II Раствор для амальгамирования
Нитрат серебра Нитрат серебра Ag NO3 1 Г альваника
Гидрофосфат натрия Фосфорнокислый натрий Na2 HPO4 II Гальваника
Сульфат кальция Сернокислый кальций Ca so4 II Гипс
Сульфат меди Медный купорос Си so4 II Гальваника
кали), гидроокись натрия (едкий натр),
растворимые соединения меди и серебра,
метанол.
Эти ядовитые вещества должны хра-
ниться (во избежание расплескивания, вы-
текания, испарения) в плотно закрываю-
щихся сосудах, которые должны отли-
чаться, например, от бутылок для пище-
вых продуктов. На этих сосудах должны
быть указаны наименования соответству-
ющих веществ, фирмы-изготовителя, хи-
мические формулы, а также четко обозна-
чено слово «Яд». Надписи для химика-
тов группы 1 должны быть белыми на
черном фоне, для группы 2 — красными
на белом фоне. Для предотвращения оши-
бочного или злоумышленного употребле-
ния ядовитых веществ их следует хранить
отдельно от других химикатов в закры-
тых помещениях, куда не разрешается
доступ посторонним лицам. Большие ко-
личества ядовитых веществ должны хра-
ниться в специальных шкафах, при этом
химикаты группы 1 хранятся в отдельном
сейфе.
Обычно в ювелирной мастерской на-
ходится незначительное количество таких
веществ, и в основном — это химикаты
группы 2, для хранения которых доста-
точно прочно запирающегося шкафа с
надписью «Яд». Вещества группы 1,
обозначенные также словом «Яд», хра-
нятся в стальной кассете, закрепляемой в
шкафу.
Ядовитые вещества, применяемые для
производственных целей, передаются обыч-
но только в руки владельца предприятия
или его доверенного лица. Поступление и
выдача ядовитых веществ регистрируют-
ся в специальном журнале. Об опасности,
исходящей от ядовитых веществ, следует
всегда помнить и постоянно соблюдать
осторожность: работать в резиновых пер-
чатках, не допускать попадания яда на
тело и одежду, емкости с ядами хранить
закрытыми.
4. Подготовительные операции
4.1. Взвешивание, измерение
и контроль
4.1.1. Единицы измерения
На определенном этапе развития на-
уки, техники и экономики стало необходи-
мым создание единой во всем мире систе-
мы измерений. Поэтому на базе семи ос-
новных единиц измерения была разработа-
на Международная система единиц
измерения, сокращенно СИ, которая при-
нята и в Германии.
В результате заменено большое количе-
ство исторически сложившихся единиц из-
мерения и их обозначений на единицы и
обозначения системы СИ. Например, кгс,
л. с. и кал были заменены на Н, Вт и Дж.
В обиходе же они продолжают жить,
так как к ним привыкли и с ними связаны
вековые представления о чем-то опреде-
ленном. Стоит хотя бы упомянуть центнер
и фунт, которые как официальные единицы
измерения отменены уже более 100 лет
назад, но ими все еще пользуются и по-
ныне.
В данной книге применяются только
единицы системы СИ. Перечень особенно
важных для ювелира единиц измерения
приведен в табл. 4.1. Более подробную
информацию по единицам измерения еди-
ной системы можно получить в специаль-
ной литературе.
Для каждой величины (длина, масса)
имеется своя единица измерения (м, кг), а
соответствующие им производные единицы
определяются уравнением равенства в
виде степени от единицы измерения СИ,
помноженной на числовой коэффициент.
Так, к примеру, в системе СИ единицей
измерения плотности является кг/м3, а при-
меняют производную единицу г/см3. Меж-
ду ними, согласно уравнению равенства,
имеется определенное соотношение:
1 г/см3 - 103 кг/м3.
4.1.2. Взвешивание
Следует различать массу и вес Масса
соответствует действительной, не завися-
Таблица 4.1
Важнейшие единицы измерения
Величина Символ Единицы системы СИ Другие производные единицы Упраздненные единицы
Длина / м = 100 см = 1000 мм 1 см = 10 мм
Масса т кг = 1000 г 1 г = 1000 мг 1 к (метрич. карат) = 0,2 г
Плотность Р кг/м3 = 10 3 г/см3
Сила F Н гс, кгс, тс (1 кгс = 9,81 Н)
Прочность на растяжение т Н/м2 = 1 Н/м2 1 МПа = 1 Н/мм2 = I06 Н/м2 кгс/мм2 (1 кгс/мм2 = 9,81 Н/мм2)
Твердость по Бринеллю НВ НВ (числовое значение соответствует упраздненной единице кгс/мм2) кгс/мм2
Время t С 1 ч = 60 мин = 3600 с
Температура Т К °C °К (1 °К = 1 К)
Разность температур дт К (при температурах по Цельсию также в °C) град
4.1. Взвешивание, измерение и контроль
109
щей от внешних условий величине коли-
чества вещества. Вес же— это сила, с
которой тело притягивается к Земле.
Между массой и весом существует следу-
ющая взаимозависимость:
FG = m -S,
где Fg— сила тяжести в Н; т— масса в кг;
g — ускорение свободного падения в м/с2.
Ввиду того, что на Земле сила тяже-
сти в области Полярного круга больше
(g = 9,832 м/с2), то одна и та же масса там
тяжелее, чем на экваторе (g = 9,788 м/с2). На
45-м градусе широты, т. е. в области, где
мы живем, величина g равна 9,806 м/с2 и
имеет практически постоянную величину,
поэтому обычно массу и вес не различа-
ют. В разговорном языке эти понятия тоже
не разграничиваются четко: количество
вещества также называют весом.
При взвешивании определяется вес как
«тяжесть» тела и, следовательно, количе-
ство вещества. Так, на рычажных весах
сравниваются вес тела и разновесов, т. е.
силы притяжения их к Земле:
^G1 “ Лз2’
m{-g = m2-g,
где FG1 — сила тяжести тела в Н; —
масса тела в кг; FG2 — сила тяжести раз-
новесов в Н; т2 — масса разновесов в Н;
g — ускорение свободного падения в м/с2.
Обе чаши весов испытывают одинаковые
силы притяжения к Земле (в уравнении g
сокращается), и, исходя из величины массы
разновесов, можно определить массу тела:
тх — т2.
Это значит, что выражение «кольцо
весит 5,6 г» — неправильное. Правильно:
«кольцо имеет массу 5,6 г». Если же
имеется в виду именно вес, то следует
говорить: «Сила тяжести кольца равна
54,936 мН».
Как и прежде, традиционные весы для
золота являются неотъемлемой частью
ювелирных мастерских. Они действуют по
принципу рычажных весов (рис. 4.1). На
опорную подушку стойки весов свободно
опирается острие призмы коромысла ве-
сов. По обеим сторонам коромысла под-
вешены на шарнирах чаши весов. По
стрелке, жестко закрепленной в середине
коромысла, контролируется величина от-
клонения весов.
Эти весы действуют как двухсторон-
ний рычаг, оба плеча которого имеют
одинаковую длину. Весы находятся в рав-
новесии, если груз и разновесы уравнове-
шены по правилу рычага. Как правило,
весы для взвешивания золота рассчитаны
на нагрузку до 200 г и обеспечивают
точность взвешивания до 10 мг или 0,01 г.
Разновесы более 1 г изготовлены из
латуни, а менее 1г— из алюминиевых
пластинок стандартной формы.
С появлением нового поколения ве-
сов— электронных прецизионных, про-
цесс взвешивания значительно упростил-
ся, а главное— ускорился. Теперь пока-
зания массы взвешиваемого материала
ювелир видит на цифровом устройстве,
как только материал окажется на чаше
весов. Ныне ювелиру не нужно сначала
подбирать разновесы, укладывать их и
материал на чаши весов, а затем снимать,
до этого терпеливо ожидая, пока весы не
уравновесятся. Правда, у электронных
весов есть один недостаток: они значи-
тельно дороже обычных рычажных весов.
Поэтому при их приобретении следует ис-
ходить из следующих соображений: на-
сколько будут загружены весы при соот-
Рис. 4.1. Опора коромысла весов
по
4 Подготовительные операции
ветствующем объеме работы, какой тип
весов более целесообразен, окупятся ли
затраты на их приобретение экономией
времени; могут ли они обеспечить необхо-
димые точность и диапазон взвешивания и
что вообще нужно будет при этом сделать
дополнительно.
Прецизионные весы работают по следу-
ющему принципу: вес груза, помещенного
на весы, компенсируется электромагнитной
противодействующей силой, которая созда-
ется катушкой, расположенной в зазоре
цилиндрического электромагнита. С увели-
чением нагрузки происходит усиление маг-
нитного поля до тех пор, пока снова не
будет достигнуто заданное положение рав-
новесия. Эта взаимосвязь контролируется
регулирующей схемой: если чаша весов
опускается, то это немедленно регистриру-
ет датчик положения и электрический уси-
литель увеличивает силу тока в катушке.
Величина компенсирующего тока измеряет-
ся в виде напряжения на сопротивлении в
цепи катушки, подается на аналого-цифро-
вой преобразователь и затем выводится (но
уже в виде значений результатов взвеши-
вания) на цифровой дисплей. Из-за больших
размеров требуемых магнитов и выделения
тепла в катушке наибольший предел взве-
шивания для такого типа весов обычно не
превышает 1 кг по массе. Изменение на-
грузки регистрируется по изменению напря-
жения с высокой чувствительностью, вслед-
ствие чего и достигается высокая точность.
Технические возможности электронных
весов можно пояснить на примере (рис. 4.2)
весов «Sartorius Portable» (фирма Sartorius
GmbH, Геттинген), пределы взвешивания
и дискретность которых приведены в
табл. 4.2. Тарирование, т. е. компенсация
массы емкости или упаковки, может осу-
ществляться во всем диапазоне взвешива-
ния. Через 1,5 с точное значение измерен-
ного веса выводится на панель цифрового
дисплея. Весы могут эксплуатироваться
при температуре 0 40° С и устанавли-
ваться в любых местах, почему и назы-
ваются портативными или переносными.
Рис. 4.2. Электронные весы
Таблица 4 2
Предел взвешивания и точность весов Sartorius
Модель Предел взвешивания, г Дискретность, г
РТ 120 121 0,01
РТ 600 610 0,1
РТ 1200 1200 0,1
РТ6 6100 1
В течение 20 ч весы могут работать от
аккумулятора, который затем необходи-
мо снова подзарядить.
Весы можно настроить таким образом,
что они будут выдавать показания в лю-
бых двух (из следующих) единицах изме-
рения: г / кг / к (карат) / унция / тройская
унция (английская единица измерения веса
благородных металлов) / фунт.
Возможно и выполнение специальных
программ: процентное взвешивание, вес
нетто, суммирование веса, рецептура, вы-
числение, контроль отклонений, сорти-
ровка, дозировка.
Можно подключить к весам вторую
панель индикации и печатающее устрой-
ство, а также пересылать результаты из-
мерений в компьютер.
Предприятию по изготовлению изделий
из золота достаточно весов типа РТ 120,
с помощью которых можно выполнять все
обычно встречающиеся работы по взвеши-
ванию; при работах с серебром больше
подходят модели РТ 600 или РТ 1200.
4.1. Взвешивание, измерение и контроль
111
Следует помнить, что все возможности
электронных весов могут быть полностью
использованы только на больших пред-
приятиях.
4.1.3. Измерение длины
С помощью измерительного устройства
длина и толщина предмета сравниваются
с эталоном, служащим единицей измерения
длины. Опытный ювелир может изогнуть
заготовку для оправы вручную и быть
уверенным, что заданная длина выдержи-
вается. Однако не следует надеяться толь-
ко на интуицию, пренебрегая измерения-
ми. Например, оптимальную степень де-
формации при прокатке до промежуточно-
го отжига можно определить только с
помощью точного контроля уменьшения
толщины.
Простейшим измерительным инстру-
ментом является линейка. Обычно ювелир
пользуется гибкой стальной линейкой,
точность измерения которой ± 1 мм. Чтобы
измерение было более точным, линейка
должна прикладываться строго под пря-
мым углом к поверхности измеряемого
предмета.
Внутренние и наружные размеры точ-
нее замеряются штангенциркулем. По де-
лениям нониуса размеры можно опреде-
лять с точностью до 0,1 мм. Принцип
нониуса заключается в том, что длина в
9 мм делится на 10 отрезков, каждое
деление при этом соответствует действи-
тельной длине 0,9 мм и, следовательно, на
0,1 мм короче деления главного масшта-
ба. Десятые доли миллиметра считывают-
ся в том месте, где деление нониуса совпа-
дает с делением главной градуировки.
Пример (рис. 4.3). Нулевая отметка но-
ниуса находится за значением 25 мм по
шкале линейки, 4-е деление нониуса совпа-
дает с миллиметровым штрихом шкалы
линейки. Это означает:
4 х ] мм = 4,0 мм шкалы линейки:
4 х 0,9 мм = 3.6 мм шкалы нониуса.
2 Масштабные деления $
и-|1||Х| ||Ч|Д|||'|'||||
О Деления нониуса 10
Рис. 4.3. Нониус штангенциркуля
Разность (4,0 -— 3,6) = 0,4 мм, а резуль-
тат измерения: 25 + 0,4 = 25,4 мм.
Есть также штангенциркули, имеющие
индикатор часового типа, у которых изме-
ренное значение считывается непосредствен-
но по круговой шкале. Самые современные
штангенциркули оснащены электронным
цифровым измерительным устройством.
Толщиномер— прибор недорогой и не-
сложный— используется в основном для
измерения толщины металла, диаметра стер-
жней и труб; точность измерения при этом
далеко не идеальна, но в работе ювелира
вполне приемлема. В диапазоне измерения
от 0 до 20 мм результат считывается по
делениям шкалы с точностью ±0,1 мм.
Микрометр (рис. 4.4). Основная его де-
таль — шпиндель с резьбой, с помощью
которого и определяется значение измеря-
емого размера. Измеряемая длина соответ-
ствует определенному числу оборотов
шпинделя, шаг резьбы которого обычно
составляет 0,5 мм. При одном обороте
измерительный шпиндель продвигается на
0,5 мм. На цилиндре шпинделя нанесены
Рис. 4.4. Приборы точного измерения: различные
виды микрометров, толщиномер
112
4. Подготовительные операции
деления в 0,5 мм,
а на измеритель-
ном барабане —
50 делений по
0,01 мм.
Пример
(рис. 4.5). На ци-
линдре шпинделя
Рис. 4.5. Измерительные
шкалы микрометра
последнее деление соответствует 8,5 мм,
барабан смещен до 0,27 мм. Оба значения
вместе дают результат: 8,5 + 0,27 = 8,77 мм.
При измерении часовым индикатором,
закрепленным в U-образной скобе, его из-
мерительный щуп смещается измеряемым
объектом от нулевого положения. Величи-
на этого перемещения передается через
механическую систему на стрелочный при-
бор, по круглой шкале которого считыва-
ется измеренное значение с точностью до
0,01 мм. Этот прибор удобнее для работы,
чем микрометр.
Прибором особенно высокого класса
для измерения толщины является электрон-
ный цифровой микрометр «Mikrodigit».
Объект измеряется с помощью измеритель-
ного щупа, закрепленного в U-образной
скобе, а обработка данных производится
микропроцессором с цифровой индикацией
(с точностью до 0,001 мм).
должно быть. При обнаружении просвета
поверхность изделия в местах, плотно при-
легающих к линейке, доводится шлифова-
нием до требуемой ровности.
С помощью обычного стального уголь-
ника. обе стороны которого находятся под
прямым углом, проверяется прямоуголь-
ность детали, углы при этом могут быть
как наружные, так и внутренние. Прове-
ряемая деталь устанавливается в угольни-
ке и по просвету между соприкасающими-
ся кромками угольника и поверхностями
детали определяется ее прямоугольность.
При необходимости выполняется доводка.
Упорный угольник имеет на короткой
стороне дополнительную упорную плиту,
к которой прижимается изделие, чтобы по
длинной стороне определить перпендику-
лярность (рис. 4.6).
Ювелиры часто применяют угломеры с
раздвижными губками и регулировочными
винтами: с их помощью особенно удобно
проконтролировать детали небольшого
размера.
Штангенциркулем также можно прове-
рить параллельность плоскостей детали (из-
делия), поместив последние между его губ-
ками, а, используя основную линейку, мож-
но, кроме того, дополнительно проконтро-
лировать перпендикулярность сторон.
4.1.4. Контроль
С помощью контрольных устройств
можно проверить соответствие различных
параметров образца, например, габари-
тов, формы, точности размеров, точности
углов. Обычно такие устройства не име-
ют делений.
Лекальная линейка представляет собой
простейшее контрольное приспособление.
С ее помощью проверяется плоскостность
поверхности. Линейка со слегка закруг-
ленной и заостренной измерительной кром-
кой устанавливается на поверхности дета-
ли (изделия) и затем визуально определя-
ется наличие или отсутствие просвета, ко-
торого, впрочем, если поверхность детали
одинаково ровная по всей площади, не
Рис. 4.6. Возможности применения упорного уголь-
ника
4.1. Взвешивание, измерение и контроль
ИЗ
4.1.5. Плотность
Плотность представляет собой отноше-
ние массы к объему, т. е.:
_ 1 _ 1г
/7°бш~ ^обш " 0,0917 см3 = 10.91 г/см3.
Пример 2: сплав из Аи 585, Ag 280 и
Си 135.
Плотность относится к важным, не из-
меняющимся свойствам материалов. При
проверке драгоценных камней определе-
ние плотности имеет большое значение,
так как по плотности можно различать,
т. е. выделять среди них, искусственные
камни. Примечателен в этой связи извест-
ный рассказ об Архимеде, когда он, исхо-
дя из значений показателя плотности, по
методу вытеснения воды доказал, что
корона, представленная ювелиром как из-
готовленная, согласно договоренности, из
чистого золота, на самом деле была сде-
лана из золотого сплава.
Плотность легко рассчитать, если
взять за основу доли масс металлов, со-
держащихся в 1 г сплава. С помощью
соответствующей плотности рассчитыва-
ется объем каждого содержащегося в
сплаве легирующего компонента. В виде
суммы отдельных объемов определяется
общий объем 1 г массы соответствующего
сплава. Из соотношения общей массы (1г)
и общего объема получаем общую плот-
ность сплава:
И, = + И>+ К + ЛГ + ... + и,
общ 12 3 н
у _ + ^2 + ^3
Общ рх р2 р3
Из соотношения
у _ ^общ
Общ ” Робщ ’
подставив тобщ = 1, получим, что
_ 1
^общ Г _
' общ
Пример Г. сплав из Аи 333 и Си 667.
TZ _ _ 0,333 см3 0,667 см3
А + Р2 —^Г"+^^=0’®17(М’
общ. р, р2 Р3
0,585 , 0,280 , 0,135 . ,
19,3 Ш + 10,39 Ш + 8,96 ш -0,0723 см,
_ 1 _ 1г
Лбщ”" Иобщ ” 0,0723 см3 - 13,83 г/см3.
Действительные значения плотности
основных металлов и обычно применяе-
мых сплавов благородных металлов при-
ведены в таблицах, характеризующих их
свойства. Исходя из этих значений, можно
определить массу заготовок, т. е. проволо-
ки и листов, рассчитав при этом по разме-
рам величину объема. Исходная формула:
т- V' р.
Масса проволоки квадратного сечения:
т- а1 • I- р.
Масса проволоки круглого сечения:
т — г2’ТГ‘1'р.
Масса листа:
т- а -Ь • S' р.
Пример 1: какова масса проволоки
круглого сечения диаметром 1,5 мм, дли-
ной 25 см из
а) Аи 333 (р = 10,8 г/см3),
б) Аи 585 (р = 13,5 г/см3)?
т- г1 л: • I • р
a) m = 0,0752 • 3,14 • 25 • 10,8 г = 4,77 г,
б) т = 0,0752- 3,14 • 25 • 13,5 г = 5,96 г.
Пример 2\ какова масса полоски из
листа с поперечным сечением 15x2 мм,
длиной 20 см из Ag 900 (р = 10,2 г/см3)?
m-a b • S’р- 1.5 • 20 • 02 • 10,2 г = 61,2 г
Иногда важно определить, детали ка-
кого размера можно изготовить из имею-
щегося в распоряжении материала, какой
114
4. Подготовительные операции
может быть длина или толщина проволоки
или листа.
Длина проволоки квадратного или
круглого сечения: I - .
Толщина квадратной проволоки:
Толщина круглой проволоки (d = 2г):
Длина или ширина листа: а - ь™ ? •
Толщина листа: s = —-— .
а-b-р
Пример Г. какую толщину будет иметь
проволока круглого сечения длиной 12 см
из 3 г Аи 585 (р = 13,5 г/см3)?
d=2 1-^— = 2
уя-Гр
т
------------- СМ =
3,14-12-13,5
= 0,154 см = 1,54 мм.
Пример 2\ какую длину будет иметь
круглая проволока диаметром 1 мм из 7 г
АиЗЗЗ (р = 10,8 г/см3)?
г2 •/г- р
7
0,052 • 3,14 -10,8
см = 82,57 см.
Пример 3: какую толщину будет иметь
полоска шириной 15 мм, длиной 18 см из
10 г Аи 900 (р = 10,2 г/см3)?
т 10
5 = —---- = -------- СМ =
а-Ь-р 1.5-18-10,3
= 0,036 см = 0,36 мм.
Таким же образом можно определить
с достаточной точностью массу любого
металлического предмета, если его форму
можно отобразить геометрическими раз-
мерами.
Пример', необходимо изготовить глад-
кое обручальное кольцо из ленты 2x4 мм,
внутренний диаметр кольца 20 мм; сколь-
ко потребуется для этого Аи 333?
т = (R2 - г2) л • h • р =
= (1,22 - I2) • 3,14 • 0,4 • 10,8 г = 5,97 г.
Какова будет толщина, если имеется
только 4 г Аи 333?
т = (R2 - г2)я - h • р\
4= [(1 4-х)2-I2] • 3,14 • 0,4 • 10,8;
х2 + 2х — 0,295 = 0; х = 0,14 см = 1,4 мм.
Во многих случаях выполняется при-
ближенный расчет исходя из упрощенной
геометрической формы, и поэтому количе-
ство требуемого металла определяется
ориентировочно, однако такой расчет
надо делать при составлении предвари-
тельной калькуляции, так как важно знать
заранее, достаточно ли имеющегося в на-
личии материала.
Другой практический аспект заключа-
ется в том, что предметы одинаковой
формы имеют и одинаковый объем. По-
этому можно определить, какую массу
будет иметь такое же украшение, но изго-
товленное из другого материала:
т\ т?
V = — И V - — .
’ Р\ 2 р2
Если объемы равны, то
тх: = т2: г2.
Пример', кольцо из Аи 900 (р- 10,2 г/см3)
имеет массу 7,8 г Какова масса такого
же кольца из Аи 333 (р - 10,8 г/см3) и Аи 585
(р =13,5 г/см3)?
На диаграмме (рис. 4.7) для некоторых
важных сплавов приведены графики зави-
симости их массы от объема, так что
можно, не прибегая к расчетам, опреде-
лить искомые величины для приведенного
выше примера.
Если для конкретного изделия необхо-
димо знать, какую массу оно будет иметь
при изготовлении из различных сплавов,
то известная масса отмечается на прямой
соответствующего сплава. Так как объем
остается постоянным, то на прямой иско-
мого сплава (в вертикальном направле-
нии) определяется новое значение массы.
Естественно, что и для любого заданного
4.1. Взвешивание, измерение и контроль
115
объема можно определить его массу на
соответствующей прямой определенного
сплава.
Для расчета используется пропорция
отношения массы и плотности:
а) 7,8 : 10,2 = тх : 10,8,
т} - 8,25 г Аи 333;
б) 7,8: 10,2 = т2: 13,5,
т2 - 10,32 г Аи 585.
Определение плотности весовым мето-
дом. Осуществляется с помощью гидроста-
тических весов (рис. 4.8) — несложного, но
надежного прибора. С их помощью можно
быстро и достаточно точно определить,
например, плотность драгоценных камней.
Менее известно, что эти весы предоставля-
ют возможность определить также плот-
ность украшения из металла с дальнейшим
исчислением содержания в нем драгоценно-
го металла. Этот метод особенно удобен
при определении плотности белых сплавов.
Разумеется, что испытуемые изделия долж-
ны состоять целиком только из одного вида
Рис. 4.7. Зависимость массы от объема для от-
дельных важных сплавов
сплава, не содержать камней или каких-
либо отделочных материалов. Контроль
плотности не только хорошо дополняет
штриховые пробы, но и важен в тех слу-
чаях, когда проведение анализа посред-
ством штриховой пробы невозможно.
Согласно закону Архимеда, разность
между действительной массой и определен-
ной взвешиванием в жидкости кажущейся
массой тела равна массе вытесненной им
жидкости. Так как 1 г воды занимает
объем в 1 см3, то полученное значение
разности соответствует также величине
объема образца, т. е.:
V =т-т'.
Тогда
т т
Р ~---г ' Р -------
т—т в т-т
где т — масса образца в г; т'~ - кажуща-
яся масса в воде в г; р—плотность образца
в г/см3, ръ— плотность воды (= 1 г/см3)
Рис. 4.8. Весы для золота, приспособленные для
гидростатического взвешивания
116
4 Подготовительные операции
Сам метод очень простой. Сначала оп-
ределяется масса обычным взвешиванием.
Затем над чашей весов устанавливают
подставку, на которую помещают стакан с
водой (при этом они не должны мешать
нормальной работе весов). Образец подве-
шивается с помощью тонкой проволоки,
которая крепится к коромыслу над стака-
ном таким образом, чтобы образец мог без
помех перемещаться в воде. После того,
как все тщательно подготовлено, образец
взвешивается в воде.
Полученные значения подставляют за-
тем в формулу и рассчитывают плотность
образца, после чего можно сравнить полу-
ченный результат со значениями плотности
металлов и сплавов драгоценных метал-
лов, приведенными в таблице свойств
4.2. Пробирный анализ
благородных металлов
и их сплавов
Металлы и сплавы, с которыми рабо-
тает ювелир, можно разделить на две
группы: цветные— золото, сплавы золо-
та, цветные сплавы недрагоценных метал-
лов; белые— серебро, сплавы серебра,
белое золото, платина, платиновые метал-
лы и другие сплавы, белые недрагоценные
металлы и их сплавы.
При установлении пробы благородно-
го металла должны быть выполнены: ка-
чественная проба— определение состава
металла (благородный металл или сплав,
содержащий благородный металл); коли-
чественная проба— определение содер-
жания благородного металла в общем
сплаве.
Такие методы исследования ювелир
может осуществлять в своей мастерской
без специальных знаний химии и без вспо-
могательных средств, а полученные в
результате их проведения данные вполне
пригодны для практического использова-
ния, хотя в них могут вкрасться опреде-
ленные неточности и отклонения (абсо-
лютно точные данные можно получить
только с помощью анализа в специальной
лаборатории).
4.2.1. Вспомогательные средства
для штриховой пробы
Пробирные кислоты
Пробирные кислоты приобретают в
виде готовых препаратов. При самостоя-
тельном изготовлении пробирных кислот
могут возникнуть погрешности в концен-
трации исходных химикатов, что непре-
менно отразится на точности результатов
(табл. 4.3).
Кислоты хранятся в стеклянных флако-
нах с притертыми пробками, стержень ко-
торых погружен в жидкость. С помощью
этого стержня жидкость забирается и нано-
сится на испытуемый материал (рис. 4.9).
Пробирный камень
Черный «лидийский» пробирный ка-
мень обладает всеми свойствами хороше-
го пробирного камня: он черный, имеет
матовую отшлифованную поверхность, у
него однородная, мелкозернистая, лишен-
ная пор структура, он тверже исследуемо-
го металла и кислотостойкий.
Пробирный штрих удаляется с поверх-
ности камня посредством зачистки древес-
ным углем и смывания водой. Затем очи-
щенная и высушенная поверхность покры-
вается тонким слоем масла хорошего
качества.
Несмотря на неоднократные попытки,
еще так и не удалось получить искусст-
венный камень, который обладал бы свой-
ствами натурального пробирного камня.
Пробирная игла
Пробирная игла представляет собой ла-
тунную полоску длиной 6 см, к переднему
концу которой припаяна небольшая полос-
ка из сплава благородного металла, слу-
жащая эталоном для сравнения; содержа-
ние чистого металла в ней должно быть
точное.
4.2. Пробирный анализ благородных металлов и их сплавов
117
Таблица 4.3
Пробирные кислоты
Наименование Состав Плот- ность, г/см3
Пробирная кислота для золота (Аи 333) 20 мл концентриро- ванной азотной кислоты 20 мл воды 1.41
Пробирная кислота для золота (Аи 585) 40 мл концентриро- ванной азотной кислоты 1,41
Пробирная кислота для золота (Аи 750) 40 мл концентриро- ванной азотной кислоты 1 мл концентриро- ванной соляной кислоты 15 мл воды 1.41 1,198
Пробирная кислота для серебра 3 г бихромата калия 3 мл концентриро- ванной серной кислоты 32 мл воды 1,84
Пробирная кислота для платины 18 мл концентриро- ванной азотной кислоты 24 мл концентриро- ванной соляной кислоты 6 мл воды 1,41 1,198
Рис. 4.9. Вспомогательные средства для штри-
ховой пробы: пробирные кислоты, пробирные иглы,
пробирная звездочка
Рекомендуется иметь такие эталонные
полоски нескольких цветов с соответству-
ющим содержанием того или другого ме-
талла. Впрочем, достаточно также, если
штриховая проба выполняется с помощью
какого-либо изделия, содержащего извес-
тное количество чистого металла и совпа-
дающего с образцом по цвету.
4.2.2. Цветные металлы и сплавы
Качественная проба золота. С помо-
щью данной первой пробы определяется
наличие золота в сплаве. Шабером или
напильником в незаметном месте изделия
соскабливается небольшой участок поверх-
ности и этим зачищенным местом на про-
бирном камне выполняется штрих шири-
ной около 5 мм и длиной 20 мм. Затем этот
штрих смачивается концентрированной
азотной кислотой, являющейся пробирной
кислотой для Аи 585. Через 5 с проверя-
ется действие реактива и, используя дан-
ные. приводимые в табл. 4.4, производится
первоначальная идентификация материала.
Поскольку с помощью пробирной кис-
лоты для Аи 585 возможно определение
содержания золота только в сплавах с
пробой выше Аи 500, то в тех случаях,
когда штрих растворяется или окрашива-
ется в коричневый цвет, анализ повторя-
ется с разбавленной азотной кислотой
пробирной кислотой для Аи 333. Возмож-
ные при этом варианты результатов при-
ведены в табл. 4.5.
Проведение штриховой пробы осуще-
ствимо только на сплавах с содержанием
золота между Аи 1000 и Аи 160 (при более
низком содержании прибегают к химиче-
скому анализу).
Взаимодействуя с азотной кислотой,
серебро образует нитрат серебра AgNO3,
медь переходит в зеленый нитрат меди
Cu(NO3)2, а золото не вступает в реакцию.
Получение результата при определении
содержания золота пробирной кислотой
для Аи 585 возможно потому, что в золо-
тых сплавах с пробой выше Аи 500 при-
118
4. Подготовительные операции
садочные металлы уже не растворяются в
концентрированной азотной кислоте, т. е.
весь сплав является кислотостойким. При
меньшем содержании золота присадочные
металлы растворяются, а золото остается
Таблица 4.4
Штриховая проба цветных сплавов
с пробирной кислотой для Ап 585
Реакция на штрихе Возможный сплав Дальнейшее подтверждение
Растворение без остатка Золотой с пробой менее Аи 300 Серебряно- медный с пробой менее Ag 500 Неблагород- ный Подтверждение наличия золота пробирной кислотой для Аи 333 Подтверждение наличия серебра
Окрашивание штриха в коричневый цвет. коричневый осадок Золотой с пробой менее Аи 500 Количественная проба
Отсутствие реакции Золотой с пробой более Аи 500 Количественная проба
Таблица 4.5
Штриховая проба цветных сплавов
с пробирной кислотой для Ап 333
Реакция на штрихе Возможный сплав Дальнейшее подтверждение
Растворение без остатка Золотой с пробой менее Аи 160 Серебряно- медный с пробой менее Ag 500 Неблагород- ный Химический анализ Подтверждение наличия серебра
Окрашивание штриха в коричневый цвет, коричневый осадок Золотой с пробой от Аи 160 до Аи 300 Количественная проба
Отсутствие реакции Золотой с пробой более Аи 300 Количественная проба
нерастворенным в виде коричневого осад-
ка. Если сплав не содержит золота, то его
основные компоненты растворяются без
остатка, образуя нитраты. При этом на-
блюдается, как правило, интенсивное за-
кипание кислоты. Поскольку почти все-
гда медь является основным компонентом
цветных неблагородных сплавов, то об-
разующийся раствор соли окрашивается в
зеленый цвет нитрата меди. Разбавленная
азотная кислота выбрана в качестве
пробирной кислоты для Аи 333 потому,
что она уже при АиЗОО не растворяет
присадочные металлы.
Химический анализ. Этот анализ приме-
няется тогда, когда сплав при штриховой
пробе определяется как неблагородный,
но, несмотря на это, имеется предположе-
ние, что он все же содержит незначитель-
ное количество золота. Испытуемый обра-
зец (проба) весом 0,5 г растворяется в
пробирке в подогретой азотной кислоте.
В то время как неблагородные металлы и
серебро растворяются, образуя нитраты,
золото выпадает в осадок на дне пробир-
ки в виде темно-коричневого порошка.
Посредством фильтрации его извлекают
из раствора, промывают дистиллирован-
ной водой и высушивают на фильтроваль-
ной бумаге. Если при растирании полу-
ченного порошка шабером проявится ме-
таллический блеск, то с уверенностью
можно сказать, что это золото.
Количественная проба. После того,
как качественной пробой установлено
наличие в сплаве золота, необходимо
определить (хотя бы приблизительно) его
количество. Проверяемым металлом про-
водят на камне штрих, другими сплавами
также делают несколько штрихов, исходя
из того, что они приблизительно соответ-
ствуют исследуемому сплаву. С этой це-
лью используют пробирную иглу, или про-
бирный диск, или изделие, состав которо-
го известен. Затем поперек штрихов неиз-
вестного сплава и эталонных сплавов
наносят пробирную кислоту, после чего
происходит такая же реакция, как и при
4.2. Пробирный анализ благородных металлов и их сплавов
119
проведении качественной пробы Во время
наблюдения за процессом растворения
сравнивают скорость и интенсивность
растворения всех сплавов, обозначенных
штрихами, в результате чего можно (по
соответствию с известным сплавом) су-
дить о приблизительном содержании золо-
та в исследуемом сплаве.
При наличии достаточного опыта со-
держание благородного металла можно
определить с точностью до 50 тысячных
частей. Количественная проба произво-
дится при содержании золота в сплаве от
200 до 800 тысячных частей Более высо-
кое или более низкое содержание золота
определяется аналитическим способом.
Пример 1. Качественная проба показа-
ла на наличие 160—300 тысячных частей
золота в образце. На пробирный камень
наносятся штрихи эталонных сплавов
Аи 333, Аи 250 и Аи 200 и исследуемого
сплава, а поверх них наносится пробирная
кислота для Аи 333. Сначала растворяется
сплав Аи 200, затем происходит разруше-
ние сплава Аи 250, а сплав Аи 333 оста-
ется без изменений. Причем исследуемый
сплав, растворяясь, окрашивается, анало-
гично сплаву Аи 250, в коричневый цвет,
поэтому можно предположить, что содер-
жание золота в исследуемом сплаве при-
мерно такое же, как и в сплаве Аи250.
Пример 2. Качественная проба показа-
ла, что содержание золота в образце выше,
чем Аи 500. На пробирный камень, наряду
со штрихом исследуемого сплава, наносят-
ся штрихи эталонных сплавов Аи 585,
Аиббб, Аи 750, а поперек них наносят
пробирную кислоту для Аи 750. Сначала
растворяется сплав Аи 585, затем Аи 666,
а сплав Аи 750 не изменяется. Поскольку
не растворился и исследуемый сплав, то,
значит, содержание золота в нем такое же,
как в сплаве Аи 750, или выше.
Подтверждение чистоты золота
Для проведения предварительного ис-
следования расплавляют небольшое коли-
чество металла без добавления флюса,
при этом металл должен стать цвета мор-
ской волны, а после охлаждения на его
поверхности не должно быть пятен (появ-
ление коричневого налета свидетельству-
ет о наличии примесей). Если этот опыт
прошел успешно, проводят химический
анализ. Приблизительно 1 г тонкокатано-
го исследуемого материала растворяется в
6 мл царской водки. Затем, чтобы про-
изошло разложение азотной кислоты, рас-
твор кипятят. Необходимо следить при
этом, чтобы не начали выпадать белые
хлопья хлористого серебра). Потом рас-
твор разбавляется 20—30 мл дистиллиро-
ванной воды с одновременным внесением
5 г солянокислого гидразина и перемеши-
ванием. После этого раствор отстаивается
до тех пор, пока не станет прозрачным.
Затем берут небольшое количество этой
прозрачной жидкости и смешивают с на-
шатырным спиртом: голубоватое окраши-
вание свидетельствует о присутствии меди,
образование хлопьев говорит о наличии
свинца, висмута, железа, алюминия и т. д.
Если ничего подобного не случилось, то в
раствор добавляют несколько капель рас-
твора сернокислого аммония. Если и после
этого не выпадет никакого осадка, то с
достаточной уверенностью можно сказать,
что это чистое золото.
4.2.3. Белые металлы и сплавы
Предварительное исследование
Сначала, также как и при качествен-
ной пробе цветного металла, образцом ис-
следуемого сплава проводится штрих на
пробирном камне, который затем обраба-
тывается пробирной кислотой для сплавов
Аи 585. Возникающие при этом реакции
указаны в табл. 4.6.
Серебро и сплавы серебра
На практике (даже визуально) по цвету
и блеску металла можно определить, о чем
идет речь: о сплаве серебра или нейзиль-
бере, белом золоте или платине. Если
предварительное исследование должно
120
4, Подготовительные операции
Таблица 4.6
Штриховая проба белых сплавов
с пробирной кислотой для Ап 585
Реакция на штрихе Возможный сплав Дальнейшее подтверждение
Растворение без остатка и без пожелтения кислоты Серебряный Платино- серебряный Неблагородный П о дтвержд ение наличия серебра
Воздействие или растворение с пожелтением кислоты Палладий Сплав палладия Анализ
Растворения не роисходш, окрашивание в красный цвет Белое золото с пробой менее Аи 500 Анализ
Воздействие с окрашиванием штриха в коричневый цвет и выделением осадка Белое золото с пробой менее Аи 500 (высокая доля неблагородных белых металлов и серебра) Подтверждение наличия серебра
Отсутствие реакции, штрих не изменяется Платина Сплав платины Сплав белого золота с пробой более Аи 500 Неблагородные металлы Подтверждение наличия платины
подтвердить наличие серебра или об этом
можно судить уже по внешнему виду об-
разца, то сначала выполняется качествен-
ная проба.
Штриховая проба с красной пробирной
кислотой для серебра. Для проведения
такой пробы достаточно соскоблить не-
большой участок поверхности образца и
на это место капнуть пробирной кислоты
И если испытуемый образец представляет
собой сплав серебра и меди, то оба метал-
ла при реакции с серной кислотой перейдут
в сульфаты, причем сульфат меди останет-
ся без изменений, а сульфат серебра пре-
вратится в кроваво-красный бихромат се-
ребра:
К,Сг2О7 + Ag2SO4 -> Ag2Cr2O7 + K2SO4.
Присутствие серебра подтверждается, если
капля пробирной кислоты коричневато-
красного цвета становится яркого крова-
во-красного цвета.
В сплавах с содержанием серебра ниже
Ag 250 окрашивания в кроваво-красный
цвет не происходит: сплав ведет себя как
неблагородный металл. Это означает, что
сплавы с низким содержанием серебра не-
обходимо исследовать с помощью химиче-
ского анализа. Такие сплавы, ввиду высо-
кого содержания в них меди, имеют цвет от
желтоватого до красноватого; они не при-
меняются для изготовления не только юве-
лирных изделий, но даже и декоративных
украшений.
Штриховая проба с азотной кислотой
и раствором хлорида натрия. В этом слу-
чае на пробирном камне образцом исследу-
емого сплава делают штрих, на который
затем наносится концентрированная азот-
ная кислота. Вместе с неблагородными
металлами растворяется и серебро, образуя
нитрат. При добавке небольшого количе-
ства раствора хлорида натрия серебро пе-
реходит в хлорид серебра:
AgNO3 + NaCl -> AgCl + NaNO3.
При наличии в образце достаточного коли-
чества серебра раствор от образовавше-
гося хлорида серебра становится мутным.
И наоборот, раствор остается прозрачным,
если содержание серебра в сплаве очень
незначительное или же оно отсутствует
вовсе.
Химический анализ. Этот анализ прово-
дится для подтверждения наличия в спла-
ве серебра при его содержании менее Ag
250. Возникающая при проведении такого
анализа химическая реакция идентична
реакции при выполнении штриховой про-
бы, только проявляется более отчетливо.
Около 0,25 г исследуемого сплава раство-
ряют в пробирке с азотной кислотой и
затем разбавляют дистиллированной во-
дой. Если в сплаве содержится серебро, то
при добавлении раствора хлорида натрия
выпадает мутный творожистый осадок
хлорида серебра; если же раствор не мут-
4.2. Пробирный анализ благородных металлов и их сплавов
121
неет, то это означает, что серебра в спла-
ве нет. Чтобы убедиться, что в осадок
выпал действительно хлорид серебра, в
раствор вводят небольшое количество ам-
миака — помутнение должно исчезнуть.
Количественная проба серебра. В от-
личие от описанных выше,— это чисто
визуальный метод. Он основан на том, что
цвет сплава Ag-Cu с увеличением содер-
жания меди изменяется от белого к желто-
ватому и до красного. Исследуемым об-
разцом наносится штрих на пробирном
камне, а рядом (для сравнения) наносят
штрихи других сплавов, предполагая, что
содержание серебра в них находится в
определяемом диапазоне. В итоге на чер-
ном камне рядом один с другим распола-
гаются тонкие соскобленные следы спла-
вов. Далее сравнением различных цветов
необходимо выделить среди всех сплавов
тот, который по цвету наиболее соответ-
ствует исследуемому сплаву; так можно
определить содержание серебра в сплаве
с точностью до 30 частей. Но этот метод
не пригоден тогда, когда на цвет штриха
могут оказать влияние различные приса-
дочные металлы, например цинк и кадмий
в припое. Точное определение содержания
серебра такими методами, как титрование
роданистыми солями или хлористым на-
трием, возможно только при наличии со-
ответствующего химического оборудова-
ния и практического опыта.
Подтверждение чистоты серебра
Это исследование осуществляется точ-
но так же, как и химический анализ. 1 г
серебра растворяют в 5 мл азотной кис-
лоты,— если выпадает черный осадок,
то это свидетельствует о наличии золо-
та. Затем добавляют в раствор 20—30 мл
аммиака— пока лакмусовая бумажка не
окрасится в голубой цвет. Как только
наступит нейтрализация, выпадает в оса-
док окись серебра, которая после добав-
ления аммиака снова растворяется. Если
осадок не исчезает, то это говорит о на-
личии примесей, например, свинца, вис-
мута, железа или алюминия Если рас-
твор окрашивается в голубой цвет, то
это означает, что в нем содержится
медь. Однако наличие кадмия и цинка
данным методом определить невозможно.
Платина, сплавы платины и белое золото
Если после предварительного анализа
пробирной кислотой для Аи 585 (концент-
рированной азотной кислотой) сплав остал-
ся без изменения, то качественная проба
предназначена прежде всего для того, что-
бы определить: имеет ли исследуемый
сплав высокое содержание платины, идет
ли речь только о белом золоте с высоким
содержанием золота или о кислотостойком
сплаве неблагородных металлов.
Штриховая проба. Штрих от металла
на пробирном камне смачивается сначала
пробирной кислотой для Аи 750. Если
штрих растворяется кислотой, то перед
нами сплав белого золота с содержанием
в нем последнего не более 666 тысячных
частей Если же не происходит никакой
реакции под действием кислоты для
Аи 750, то такой же штрих смачивается
кислотой для определения платины. Реак-
ция основана на том, что платина раство-
ряется только в горячей царской водке, в
холодной кислотной смеси она устойчива,
в то время как белое золото растворяется.
Лишь некоторые неблагородные сплавы,
например легированные стали, также не
растворяются. Их можно обычно отличить
по внешнему виду (табл. 4.7).
Химический анализ. Приблизительно
0,5 г исследуемого сплава кипятят в рас-
творе разбавленной азотной кислоты
(1 : 1). Серебро, никель и другие неблаго-
родные металлы растворяются. Палладий,
золото, платина остаются без изменения.
Реакция с царской водкой: белое золо-
то темнеет в холодной царской водке;
вокруг палладия кислотный раствор окра-
шивается в темный цвет; только платина
остается пассивной.
Царскую водку нагревают: платина
растворяется, а жидкость становится ко-
122
4. Подготовительные операции
Таблица 4.7
Штриховая проба белых сплавов
отличительной кислотой для платины
Реакция на штрихе Возможный сплав Дальнейшее подтвержде- ние
Относительно быстрое растворение Белое золото Анализ
Отсутствие реакции Платина Платиновый с пробой более чем Pt 800 Неблагородный Анализ
ричневато-красной. При дальнейшем на-
гревании в растворе остается, если содер-
жится, платина, которая при добавлении
нашатыря выпадает в осадок в виде хлор-
платината аммония (NH4)2[PtClJ, имеюще-
го желтый или коричнево-красный цвет.
Количественная проба. Исследование
сплавов платины следует производить в
пробирной лаборатории, так как в иных
условиях ввиду большого сходства спла-
вов в конечных результатах могут быть
допущены неточности. Приблизительно
определить состав сплава можно с помо-
щью метода, основанного на различной
скорости растворения платиновых метал-
лов в нагретой царской водке
Образцом исследуемого сплава вместе
с другими сплавами с известным составом
проводят по поверхности фарфоровой
пластины, не покрытой глазурью Затем
пластину с пробирными штрихами погру-
жают в нагретый до 70° С раствор цар-
ской водки и сравнивают реакцию через
каждые 2 с: исследуемый сплав будет при-
близительно соответствовать сплаву, у ко-
торого химическая реакция происходит
аналогичным образом.
4.3. Аффинаж
Описание известного старинного мето-
да приводится ниже для того, чтобы он не
был забыт и чтобы помочь начинающим
специалистам в изучении химических про-
цессов, в результате которых происходит
растворение драгоценных металлов Та-
кие операции должны осуществляться про-
фессионально, так как в противном слу-
чае неизбежны большие потери материала
и времени, а полученные показатели бу-
дут неточными. Важно также помнить, что
они небезопасны для здоровья и вредно
влияют на окружающую среду, а поэтому
выполнять такие работы целесообразнее
на специализированном предприятии: эф-
фективное техническое оборудование, на-
копленный опыт и научный подход в
процессе контроля за проводимыми опера-
циями обеспечивают здесь рентабельную
утилизацию драгоценных металлов и по-
лучение качественных полуфабрикатов
для дальнейшего их использования.
4.3.1. Принцип четвертичного
разделения металлов
Четвертичное разделение предназначе-
но для утилизации концентрированных
отходов драгоценных металлов, например
мелких обломков и опилок. Этот метод,
однако, не годится для утилизации пыли,
образующейся при шлифовании, и для
крецов, оседаюших на полу (табл. 4.8).
Подготовка металлов
Данный процесс включает в себя: из-
влечение крупных инородных частиц, уда-
ление частиц железа магнитом; удаление
горючих примесей, например дерева, бу-
маги, мастики, воска, жира и т. д., посред-
ством их сжигания; растворение в концен-
трированной горячей соляной кислоте
посторонних неблагородных металлов, на-
пример олова, свинца (из оловянного при-
поя), цинка, железа, алюминия, при этом
особое внимание следует обратить на оло-
во,— если оно не растворится, образуя
осадок хлорида, то в азотной кислоте
должно выпасть в виде хлопьевидного
осадка оловянной кислоты (прекращение
выделения пузырьков означает заверше-
ние процесса растворения); сливание рас-
4.3. Аффинаж
123
Таблица 4.8
Рабочие процессы при четвертичном разделении (квартовании)
твора и промывание металла; переплавку
металла.
Если предполагают, что содержание
чистого золота в отходах выше, чем в
сплаве Аи 250, то его можно снизить до
Аи 250 (это и есть «квартовое золото»),
добавляя серебро или медь — именно так
поступают при больших количествах пе-
реплавляемых отходов. При малых объе-
мах переплавки охлажденный слиток про-
катывают как можно тоньше, разрезают
на полоски, которые затем сворачивают в
рулончики, чтобы обеспечить максималь-
но возможную поверхность реакции с
кислотой.
Растворение в азотной кислоте
Подготовленный металл (отходы) по-
мещают в емкость, наполненную на одну
треть слегка разбавленной азотной кисло-
той: неблагородные металлы и серебро,
растворяясь, образуют нитраты; одновре-
менно выпадает шламообразный осадок с
высоким содержанием золота. Раствор,
содержащий нитраты, сливается, осадок
обрабатывается еще раз свежей нагретой
азотной кислотой — если при этом не про-
исходит выделения красно-коричневых
паров окиси азота, то, значит, процесс
растворения закончен. Жидкость сливают
и смешивают с ранее отделенным раство-
ром, чтобы затем выделить из этой смеси
серебро; осадок промывают дистиллиро-
ванной водой и фильтруют.
Растворение в царской водке
Осадок растворяется в царской водке,
примеси при этом попадают в раствор вме-
сте с золотом. Содержание серебра в них не
должно ни в коем случае превышать 5%,
иначе образующийся слой нерастворимого
хлорида серебра будет препятствовать даль-
нейшему воздействию кислоты. Неизрасхо-
дованная царская водка удаляется посред-
ством выпаривания с доведением раствора
до густоты сиропа.
Восстановление золота
При добавлении раствора сульфата же-
леза в солевой раствор, образовавшийся в
124
4. Подготовительные операции
царской водке, выпадает металлическое
золото. Если при последующей добавке
раствора сульфата железа золото в осадок
не выпадает, то это означает, что процесс
восстановления закончен. Раствору дают
отстояться (не менее 2 ч), затем он сливает-
ся, а оставшийся осадок, т. е. чистое золото,
промывается и высушивается. Чистота зо-
лота проверяется с помощью анализа. Чис-
тое золото переплавляется.
Восстановление серебра
В содержащий нитраты раствор, полу-
ченный после обработки азотной кисло-
той, добавляется хлорид натрия до тех
пор, пока не перестанет выпадать осадок
хлорида серебра. Белый творожистый оса-
док отстаивается и путем перемешивания
доводится до состояния однородной мас-
сы. Раствор, содержащий нитрат меди,
сливается, так как выделение меди неце-
лесообразно. Осадок промывается до тех
пор, пока вода не перестанет давать при
проверке лакмусовой бумажкой кислую
реакцию. Затем в него добавляются раз-
бавленная серная кислота и цинк, чтобы
выпало металлическое серебро:
2AgCl+Zn + H2SO4-> ZnSO4+2HCl + 2Ag.
Осадок серебра переплавляется.
4.3.2. Переработка металлов
на специализированном предприятии
Чем выше содержание драгоценных
металлов в общей массе регенерируемых
металлов, тем проще ее обработка на аф-
финажном предприятии; это также влияет
на стоимость и продолжительность самого
процесса переработки. Поэтому следует
тщательно удалить из отходов все веще-
ства, не содержащие благородных метал-
лов, например, остатки клея, гипса, час-
тицы дерева и железа (последние удаляют-
ся магнитом). Для удаления органических
веществ (древесной стружки, наждачной
бумаги) масса прокаливается. Обломки,
опилки, мусор с пола собирают и упако-
вывают отдельно, а на каждом пакете
указывают данные о металле. Работа
предприятия по отделению металлов будет
облегчена, если указать металлы, подле-
жащие извлечению Особенно важно отме-
тить наличие или отсутствие платиновых
металлов.
Лом. Обычно это отходы от листов,
проволоки, а также материал клиентов. По
возможности все необходимо отсортиро-
вать. Лом взвешивается, хранится в проч-
ной упаковке, например в картонной ко-
робке (полиэтиленовый пакет для этих
целей не годится, так как он легко разор-
вется об острые обрезки). На коробке
нужно обозначить содержащийся в ней
металл: 418 г лома, материал Ag 800; или:
320 г лома, в основном Аи 333.
Опилки. Эти отходы образуются после
выполнения операций резания, опилива-
ния, сверления; сюда относят также золу
от сжигания наждачной бумаги. Опилки
взвешиваются и складываются в плотно
закрывающуюся жестяную банку, которая
заклеивается клейкой лентой. Банка укла-
дывается в полиэтиленовый пакет и упа-
ковывается в коробку, на которую нано-
сится соответствующая надпись: 216 г
опилок Аи 585 (без платиновых металлов);
или: 326 г опилок Ag 925.
Крец. Все, что собирают на верстаке и
вообще на рабочем месте, называют кре-
цом. Мусор с пола и отходы от крацева-
ния и полирования собирают и упаковы-
вают отдельно, так как они содержат в
себе различное количество драгоценного
металла. Их взвешивают и, также как и
лом, укладывают в прочную коробку или
плотно закрывающуюся емкость с соот-
ветствующей надписью: 7,38 кг креца с
пола (Au, Ag, без платиновых металлов);
или: 425 г креца с верстака (в основном
Аи, немного Ag, без платиновых металлов).
Отходы, содержащие платину. Реге-
нерация отходов платиновых металлов —
операция особенно трудоемкая и дорого-
стоящая, но прежде всего тогда, когда
должны быть отделены очень схожие пла-
4 4. Плавка
125
типовые металлы. Платиносодержащие
отходы упаковываются всегда отдельно,
причем данные о количестве содержащей-
ся в них платины следует указывать как
можно точнее: 11,8 г лома с приблизитель-
но 90% платины; или: 28,4 г опилок бело-
го золота (Au, Ag, Pd). Содержание пла-
тины указывается также и в смешанных
отходах: 19,4 г смеси опилок (Au. Ag, при-
близительно 20% Pt и Pd).
Отходы электролитов. Переработку
отходов, образовавшихся после выполне-
ния операций гальванического покрытия,
берет на себя служба сервиса на пред-
приятиях по регенерации металлов.
4.4. Плавка
4.4.1. Процесс плавки
Переплавка отходов золота для после-
дующего их применения является для
ювелира обыденной операцией. Суть ее в
том, что слиток металла под действием
соответствующего количества тепла пере-
ходит из твердого состояния в жидкое.
Сложные процессы, происходящие на мик-
роуровне, еще недостаточно исследованы,
поэтому они излагаются здесь упрощенно.
Уже при комнатной температуре крис-
таллическая решетка не является непо-
движной и жесткой структурой, а пред-
ставляет собой динамичную систему, в
которой ионы металлов, окруженные элек-
тронами, находятся в постоянном движе-
нии в пределах заданной области, но за
счет сил взаимного притяжения удержива-
ются в общей кристаллической решетке.
На модели это можно было бы предста-
вить так, как будто резиновые жгуты свя-
зывают атомные ядра между собой.
С повышением температуры приблизи-
тельно на 15 К амплитуда колебаний ато-
мов усиливается в 2 раза, силы сцепления
между ними при этом ослабляются, а
структура становится менее прочной. На
практике это проявляется таким образом,
что, например, во время отжига изделие
Рис. 4.10. Растворение кристаллитов при плавле-
нии (схема)
без ровной подкладки прогибается. Кроме
того, увеличение межатомного расстояния
приводит к тепловому расширению метал-
ла. И, наконец, когда достигается темпера-
тура плавления, кинетическая энергия ато-
мов становится выше сил взаимного притя-
жения и атомы освобождаются от внутри-
кристаллических связей в решетке.
Разумеется, что структура слитка не рас-
падается мгновенно, расплавление его —
это постепенно происходящий процесс.
Температура плавления достигается
сначала на поверхности слитка, где одно-
временно начинается и распад структуры.
В середине слитка температура пока ниже
того значения, при котором происходит
изменение состояния структуры. Распад
кристаллитов можно себе представить
таким образом, что сначала растворяются
слабо связанные наружные атомы по гра-
ницам зерен, а в дальнейшем распадение
структуры происходит постепенно от на-
ружных областей к внутренней части кри-
сталлов (рис. 4.10).
Данный процесс распада кристаллитов
протекает еще более интенсивно за счет
так называемого дефекта Френкеля, когда
по мере приближения температуры плавле-
ния кристаллическая структура постепен-
но разрушается: большое количество ато-
мов покидают свои узлы в кристаллине-
126
4 Подготовительные операции
ской решетке и как бы втискиваются меж-
ду занимающими более «жесткое» положе-
ние соседними атомами, одновременно об-
разуя свободные места в кристаллической
решетке и нарушая в ней связи Если бы
атомы были жесткими шарами, то в струк-
турных элементах одного размера не оста-
валось бы достаточно места для размеще-
ния дополнительных частиц. В действи-
тельности электронные оболочки атомов
все же деформируются, и поэтому при не-
значительном смещении соседних атомов
дополнительные атомы могут внедриться в
кристаллическую решетку. В результате
между сжавшимися кристаллитами обра-
зуется большее количество расплавленно-
го металла; остатки кристаллитов плава-
ют в расплаве словно куски льда в воде.
Внешне кажется, что металл находится в
тестообразном состоянии. Но вот поверх-
ностный слой переходит в жидкое состо-
яние, частицы металла оседают на дне
тигля, однако одновременно продолжается
и процесс расплавления всего слитка. Он
будет идти до тех пор, пока все металли-
ческие частицы не растворятся и не обра-
зуется однородный жидкий расплав. При
этом поступающая тепловая энергия рас-
ходуется на разрушение кристаллических
связей и увеличение кинетической энергии
атомов
При плавке чистых металлов темпера-
тура остается постоянной, пока весь сли-
ток не расплавится, т. е. пока не разру-
шатся все связи в кристаллической ре-
шетке.
При плавке сплавов температура по-
вышается в процессе разрушения решет-
ки, а именно в диапазоне температур от
солидуса до ликвидуса.
И только для эвтектического сплава
значения обеих температур одинаковы,
поэтому соответствующая его кривая на
рисунке имеет, как и у чистого металла,
горизонтальный участок.
Если отобразить графически зависи-
мость температуры от времени, то полу-
чим характерную кривую плавления
(рис. 4.11).
Количество тепла, необходимое для из-
менения агрегатного состояния, у всех
металлов различное. Оно зависит от удель-
ной теплоемкости и теплоты плавления
металла (см. табл. 1.16).
Рис. 4.11. Основные виды кривых плавления : 1 -2 - -- плавление или затвердевание; 3 - температура
ликвидуса; 4 — температура солидуса: 5 — температура ликвидуса; 6 - температура солидуса
(эвтектическая температура), 7 — температура ликвидуса; 7—8 — образование первичных крис-
таллов : 8—9 — образование эвтектической структуры: 9 — температура солидуса
4.4. Плавка
127
4.4.2. Плавильное оборудование
Со времен античности и до середины
XIX столетия способ плавления металла
почти не изменялся: тигель с расплавляе-
мым металлом устанавливался в раска-
ленный древесный уголь, дополнительно
раздуваемый мехами. Аналогичный метод
применялся до недавнего времени в кок-
совых печах. Метод очень трудоемкий и
не очень надежный, так как тигель может
легко разбиться, а драгоценный металл
нужно будет отмывать от золы. Принципи-
альное изменение метода плавления про-
изошло во второй половине XIX столетия,
когда в промышленности и в быту стал
широко применяться «городской» газ.
Плавление с применением газа. Юве-
лир производит, как правило, плавление
небольшого количества металла откры-
тым пламенем «городского» газа, хотя
возможно использование также пропана и
этилена. Необходимый при этом сжатый
воздух получают с помощью компрессо-
ра. При работе с пропаном и этиленом
при соответствующей конструкции горе-
лок достаточно всасываемого воздуха.
При плавке тугоплавких металлов, на-
пример платины, в специальные горелки
подается смесь пропана, этилена и чисто-
го кислорода, в результате чего достига-
ется температура 2750—3200° С (более
подробная информация об этом приведе-
на в гл. 8.1.4).
Применение газа, поступающего непо-
средственно из сети городских коммуника-
ций, удобно, но он может содержать при-
меси, неблагоприятно воздействующие на
расплавляемый металл. Плавильная го-
релка по своей конструкции аналогична
паяльной горелке, только несколько боль-
ше. У нее также больше сечение для по-
дачи газа и кислорода (регулировка с
помощью вентилей) и, соответственно, для
получения пламени, обеспечивающего не-
обходимое количество тепла при плавле-
нии металла. Лучше всего для плавки
подходит шумящее пламя с вытянутой
Рис. 4.12. Плавильный тигель с соответствую-
щей горелкой
восстановительной зоной. При слишком
высоком давлении воздуха образуется
окислительное пламя с низкой температу-
рой, к тому же в расплав попадает холод-
ный воздух, в результате чего на его
поверхности образуется затвердевшая
корка. При снижении давления воздуха
частицы газа не сгорают полностью и
пламя недостаточно жаркое.
Для плавления металла в количестве
от 50 до 150 г достаточно плавильного
горшка (рис. 4.12). Он представляет собой
шамотовый тигель, нагреваемый через бо-
ковое отверстие плавильной горелкой. Ти-
гель с металлом помещают в муфельную
печь и закрывают шамотовой крышкой.
В муфельной печи тигель для устойчиво-
сти устанавливается на соответствующую
шамотную подставку, а чтобы не про-
изошло перегрева в какой-либо одной его
части, тигель несколько раз поворачива-
ют во время плавки. Эффективность плав-
ления можно повысить, если вместе с
газом подавать не воздух, а чистый кис-
лород из баллонов, для чего следует ис-
пользовать горелки, применяемые стекло-
дувами. Таким образом можно произво-
дить плавление более тугоплавких метал-
лов и одновременно облегчить и ускорить
процесс плавки.
При отсутствии «городского» газа
применяют пропан. Обычные пропановые
горелки сконструированы таким образом,
что они имеют только один соединитель-
ный шланг с газовым баллоном, воздух
всасывается через отверстие в головке
горелки. При этом следует соблюдать
инструкцию по эксплуатации и особенно
следить за тем, чтобы давление на выходе
128
4. Подготовительные операции
вентиля баллона соответствовало допус-
тимому давлению горелки.
Для плавления тугоплавких металлов
можно также использовать качественный
и эффективный метод сварки ацетиленом.
Горелка при этом должна быть отрегули-
рована таким образом, чтобы пламя было
восстановительным. Наиболее предпочти-
тельно равномерное распределение пламе-
ни с помощью насадки— аналогично
«распылителю душа».
Плавильные электропечи. Плавка в
электропечах имеет следующие преимуще-
ства: равномерный нагрев, возможность
контроля и регулировки температуры,
отсутствие загрязнения сплава продукта-
ми сгорания, сокращение времени плавле-
ния, более высокая температура расплава,
чем при газовом нагреве.
Для проведения плавки можно также
применять используемые для эмалирования
муфельные электропечи, если они, конеч-
но, обеспечивают необходимую температу-
ру расплава. Ввиду того, что тигель нагре-
вается только за счет теплопередачи излу-
чением, коэффициент полезного действия
таких печей незначительный и большая
часть тепла рассеивается. Работа должна
быть организована так, чтобы можно было
использовать несколько тиглей и прокали-
вать одновременно опоки для центробежно-
го литья, тогда потребляемая энергия ис-
пользуется более эффективно.
Особенно эффективны трансформа-
торные тигельные печи системы Хелль-
берга фирмы Arno Lindner, Мюнхен
(рис. 4.13). Печи имеют различные габари-
ты. Самая малая печь (для плавления до
200 г Аи 585) подходит для небольшого
предприятия, большие печи предназначе-
ны для промышленности. В самой боль-
шой печи можно расплавить до 4500 г
Аи 585 за одну загрузку
Конструктивно печь выполнена таким
образом, что графитовый тигель прочно
зажимается между токопроводящими
угольными контактами, становясь одно-
временно электрическим сопротивлением
(рис. 4.14). Напряжение питания понижа-
ется с помощью трансформатора, в резуль-
тате чего усиливается сила тока, и тигель
нагревается до температуры белого кале-
ния. Такие тигли используются для нагре-
ва только до 1300° С. При более высоких
температурах применяются керамические
тигли, размещаемые в графитовой трубке,
представляющей собой электрическое со-
противление.
После того, как металл расплавится, на
тигле закрепляется опока, затем тигель с
помощью ручки наклоняется, и металл вы-
ливается в форму. Сплавы, содержащие
медь, перемешиваются графитовым стерж-
нем, который оказывает при этом восста-
навливающее действие. Для белого золота
применяется инертный кварцевый стержень,
для серебра — стальной. В горловине пла-
вильного тигля можно установить трубку
для подачи защитного газа. Контроль и
регулировка температуры осуществляются с
помощью соответствующих устройств.
Плавильный тигель и плавильная чаша
Графитовые тигли. Состоят из смеси
графита и глины, их следует хранить в
Рис. 4.13. Электрическая трансформаторная
тигельная печь.
4.4. Плавка
129
Рис. 4.14. Принципиальная схема электрической
тигельной печи: 1, 2 — верхний и нижний уголь-
ные контакты; 3—трансформатор; 4—графи-
товый тигель; 5 — графитовая трубка; 6 — ке-
рамический тигель; 7—литьевая трубка
сухом и теплом месте. Поскольку они
предварительно не подвергаются обжигу,
то их прогрев перед плавкой должен
производиться медленно (внутреннюю по-
верхность тиглей при этом покрывают
бурой), с постепенным повышением тем-
пературы до температуры красного кале-
ния. Лишь после такой обработки они
становятся пригодными для плавки. Эти
тигли — дорогие, но при осторожном об-
ращении — достаточно долговечны
(рис. 4.15). Графитовые тигли, разумеется,
не предназначены для раскисляющего
плавления (с селитрой), так как в этом
случае будет растворяться углерод, кото-
рый входит в их состав.
Гессенские глиняные тигли. Изготавли-
ваются из жирной глины, не содержащей
железа и извести, с добавками кварцевого
Рис. 4.15. Плавильные тигли: гессенский; графи-
товый: плавильная ложка: плавильная чаша с
крышкой; графитовая трубка
песка и шамотной муки, чтобы не растрес-
кивались и не давали усадки. Поставля-
ются в отожженном состоянии, значитель-
но дешевле графитовых тиглей. Они ста-
новятся более прочными, если их, также
как и графитовые тигли, предварительно
прогреть и покрыть глазурью из буры.
Прилипшие к их стенкам частицы металла
удаляют не выбиванием, а выплавляют с
добавлением небольшого количества
буры.
Обращение с плавильными тиглями.
Каждый тигель применяется для плавки
металла определенной пробы, поэтому с
наружной стороны он соответствующим
образом маркируется. Перед эксплуата-
цией тигель нагревается, а после того,
как он подвергнется еще и прокалке, в
него постепенно опускается металл —
приблизительно до половины объема.
Предварительный прогрев небольших
тиглей значительно уменьшает вероят-
ность и продолжительность окисления
металла в процессе плавки. Для предот-
вращения подобного явления при плавке
в больших тиглях их накрывают брус-
ком древесного угля, создающего вос-
становительный заслон. Из печи тигель
извлекается с помощью круглого зажима,
его обжимающего; если выгрузка тигля
производится плоским зажимом, то мо-
130
4. Подготовительные операции
жет отломиться часть его стенки. Непри-
годные для работы тигли смешивают с
крецом, из которого затем отделяют
металлы.
Плавильные чаши. Они изготавливают-
ся из того же материала, что и гессенские
тигли. Новая плавильная чаша подверга-
ется предварительному нагреву, проплав-
ляется с бурой до образования глазури.
Плавильные чаши используются для плав-
ления сплавов одной и той же пробы, они
имеют такую форму, что жидкий металл в
них всегда охвачен пламенем, а чтобы
еще более сконцентрировать на нем тепло,
плавильная чаша может быть закрыта на-
половину крышкой. Если при плавке гла-
зурь становится темно-коричневой, то это
означает ее насыщение боратами меди:
сплав уже не очищается в достаточной
степени и после затвердевания может ока-
заться хрупким. В таких случаях плавиль-
ные чаши изымаются из дальнейшего
употребления.
Для проведения каждой плавки (не
более 30 г Аи 585) чаша вместе с крыш-
кой закрепляется в зажиме. Так как чаша
подвергается высоким тепловым нагруз-
кам, она может неожиданно и легко раз-
рушиться, а металл при этом вылиться из
нее. Чтобы как-то упредить возникнове-
ние такой ситуации или компенсировать
возможные потери от ее последствий, под
дно чаши подставляют поддон, изготов-
ленный посредством сварки из стального
листа толщиной 1 мм.
Восстановительные флюсы
Тетраборат натрия (бура) Na2B4O7.
Бура является важнейшей добавкой при
плавке и, кроме того, имеет большое зна-
чение как флюс при пайке твердым при-
поем, поэтому на этом в дальнейшем сле-
дует остановиться подробнее (гл. 8.1.3).
Описание основных свойств будет приве-
дено в данной главе. При плавке бура
обеспечивает: образование на стенках
тигля глазури; предохранение расплава
от доступа кислорода; растворение окис-
лов металлов.
Бура представляет собой соль тетра-
борной кислоты Н2В4О7, не существую-
щей в свободной форме. Эта соль, дека-
гидрат Na2B4O7 • 10Н2О, образует про-
зрачные бесцветные кристаллы, которые
становятся мутными в сухом воздухе. Из
водного раствора буры при температуре
выше 60° С выделяются гексагональные
кристаллы так называемой «ювелирной
буры» с пятью молекулами кристаллиза-
ционной воды Na2B4O7 • 5Н,О.
При медленном нагревании при темпе-
ратуре 741° С бура выделяет кристалли-
зационную воду и превращается в каль-
цинированную буру, которая при нагреве
уже не вспучивается Но в таком виде
она не пригодна при пайке, так как пред-
ставляет собой порошок, выдуваемый
пламенем горелки.
Ювелирная бура при пайке отдает при
температуре 350—400° С большую часть
своей кристаллизационной воды, что при-
водит к нежелательному вспучиванию.
При дальнейшем нагревании она распа-
дается на метаборат натрия и трехокись
бора, которые сплавляются в жидком со-
стоянии:
Na2B4O7 -> 2NaBO2 + В2О3.
И как уже было сказано при описании
борной кислоты, нежелательные окислы
металлов при взаимодействии с трехоки-
сью бора превращаются в метабораты.
Метаборат натрия, содержащийся в рас-
плавленной буре, легко смешивается с
вновь образующимися боратами и быстро
выводит их из зоны расплава металла и
флюса и освобождает место новым актив-
ным частицам трехокиси бора.
В то время как борная кислота при
температурах ниже 900° С образует на
металле вязкий слой шлака, через кото-
рый новые активные частицы не попада-
ют на поверхность металла, бура уже
при температурах около 700° С хорошо
растворяет окислы.
4.4. Плавка
131
Карбонат натрия (сода) Na2CO3. Эта
натриевая соль угольной кислоты образу-
ет с 10 молекулами воды большие про-
зрачные кристаллы. Кальцинированная
(не содержащая воду) сода применяется в
виде белого порошка. Ювелиры использу-
ют ее в качестве добавки при восстано-
вительной плавке, так как она расплавля-
ется при 860° С и растворяет окислы ме-
таллов, которые образуют карбонаты, со-
бирающиеся на поверхности в виде
шлаков. При этом под действием натрия
пламя становится желтым:
Na2CO3 + CuO -> CuCO3 + Na2O.
Карбонат калия (поташ) К2СО3.
Внешне поташ похож на соду. Он плавит-
ся при 897° С. Калий, выделяющийся при
восстановительной плавке, окрашивает
пламя в фиолетовый цвет.
Смеси флюсов. Как правило, такие
смеси составляются в ювелирной мастер-
ской без особых правил. В лучшем слу-
чае используют какие-либо старые соста-
вы или составляют смеси из имеющихся
в наличии компонентов. Смесь составле-
на правильно, если удовлетворяет следу-
ющим требованиям: повышает эффектив-
ность действия отдельных компонентов и
изменяет температуру плавления хими-
ческих компонентов. Например, смесь
борной кислоты и соды вполне отвечает
таким требованиям:
Н2В4О7 + Na2co3 Na2B4O7 + Н2СО3.
Согласно табл. 4.9, бура имеет отно-
сительно высокую температуру плавле-
ния, находящуюся на 50 К ниже темпера-
туры плавления эвтектического сплава
серебро-медь. На практике это означает,
что сплав может окислиться еще до
того, как бура образует слой защитной
глазури. Другие восстановительные флю-
сы, например, карбонат калия (поташ),
карбонат натрия (сода) или хлорид на-
трия (поваренная соль), начинают дей-
ствовать при еще более высоких темпе-
ратурах. Как видно из таблицы, темпе-
ратура плавления флюсовых смесей зна-
чительно ниже: поташа с содой —
690° С, а поваренной соли и соды —
620° С. При добавлении этих компонен-
тов к буре температура действия трех-
компонентной смеси будет существенно
ниже температуры плавления буры. Кро-
ме того, повышается содержание карбо-
натов калия и натрия, в результате чего
интенсивнее образуется и отводится с
поверхности шлак:
K2CO3+Na2B4O7-^2KBO2 + 2NaBO2 + СО2.
Хорошим качеством обладают смеси
следующего состава: 2 части воды, 2 час-
ти поташа, 1 часть буры или (для спла-
вов с низкой температурой плавления)
1 часть поваренной соли, 2 части пота-
ша, 1 часть буры. В продаже имеются
различные порошкообразные добавки
для плавки, состав которых научно ис-
следован и проверен.
Окислительные флюсы
Нитрат калия (калийная селитра)
KNO3. Калиевая соль азотной кислоты
образует бесцветные, стойкие на воздухе
кристаллы. Калийную селитру применяют
для окислительной плавки, так как она
плавится при 339° С и окисляет неблагород-
ные металлы, превращаясь в нитрит калия,
т. е. в соль азотистой кислоты:
KNO3 + Pb -> KNO2 + PbO.
Нитрат натрия (натриевая селитра)
NaNO3. Недостаток ее в том, что она
очень гигроскопична. Как флюс натрие-
вая селитра схожа с калийной селитрой и
плавится уже при температуре 316° С.
Если смешать натриевую и калийную се-
литры в соотношении 1 : 1, то температу-
ра начала плавления такой смеси снизится
до 216° С.
Из табл. 4.9 можно видеть, насколько
важным является согласование температу-
ры плавления флюсов и их смесей с тем-
пературами плавления металлов и интер-
валами плавления сплавов.
132
4 Подготовительные операции
Таблица 4.9
Флюсы
Области плавления
некоторых металлов и
сплавов
Темпера-
тура, °C
Флюсы и
температура их
плавления
Си
Аи 750
900---—
| Аи585
800---
Ag800
— 600 —
Поташ К2СО3 |
Сода ИагСОз |
Поваренная соль
NaCl___________
Бура NaalW? |
50% натриевой
селитры NaNO3
+50% калийной
селитры KNO3
35% поваренной
соли NaCl
Борная кислота
НзВОз
Натриевая селитра
NaNO3
Калийная селитра
KNO3
50% соды Na-СОз
+50% поташа К2СО3
—100—
4.4.3. Плавка золота, серебра
и их сплавов
Плавка чистых металлов
Чистое золото. Плавку металла в виде
гранул можно производить без особых мер
предосторожности и добавок Иначе об-
стоит дело с пылевидным порошком золота
коричневого цвета, получаемым в процес-
се разделения металлов. Для удаления воз-
можных примесей порошок золота смеши-
вают с небольшим количеством селитры и
буры, добавляют воды и растирают в тиг-
ле. При медленном нагреве вода испаряет-
ся, а металл расплавляется. Если порошок
из золота расплавлять в сухом виде, то в
материале образуются полости, заполняе-
мые пузырьками газа: золото или сплав
становятся хрупкими. И, кроме того, пламя
раздувало бы порошок золота.
Чистое серебро. Гранулированное се-
ребро, также как и золото, расплавляется
без добавок. Но если производить непо-
средственную плавку хлорида серебра, то
теряется значительная часть металла, час-
тицы которого, не растворяясь, оседают в
шлаке. Поэтому в любом случае необходи-
мо произвести восстановление до металли-
ческого серебра. Но так как и после этого
в нем еще могут остаться следы хлорида
серебра, выделенное серебро сплавляется с
содой, за счет чего хлор химически связы-
вается и переходит в шлак.
Сплавление чистых металлов
На практике не бывает абсолютно чи-
стых исходных материалов, поэтому важ-
но, чтобы они были, по крайней мере,
технически чистыми. Добавки металла не-
известного состава, например в виде ста-
ринной латуни, медных монет или электро-
технической меди, могут из-за наличия в
них примесей полностью испортить новый
сплав. В качестве флюса при плавке новых
сплавов достаточно небольшого количе-
ства буры. Для предотвращения попадания
кислорода в расплав и создания над его
поверхностью восстановительной зоны при-
меняется защитное покрытие следующего
состава: 3 части чистого древесного угля,
2 части сахара, 1 часть нашатыря.
Серебро-медь. Плавка должна быть
выполнена таким образом, чтобы медь
совсем или почти не окислялась. Для это-
го ее прокатывают в тонкие полоски,
затем покрывают борной кислотой и на-
гревают до тех пор, пока на поверхности
металла не образуется слой защитной гла-
зури (если производить плавку крупных
заготовок или гранул, то на отливке бу-
4.4. Плавка
133
дут всегда видны пятна меди, которые
быстро тускнеют и их невозможно обрабо-
тать качественно). Потом расплавляют
сначала чистое серебро и затем постепен-
но добавляют в расплав медь. Следует
при этом помнить, что медь из-за высокой
удельной теплоемкости требует для плав-
ления намного больше тепла, чем серебро,
а потому добавлять ее в расплав нужно
небольшими порциями, иначе он может
застыть в виде труднорасплавляемого
слитка.
Золопго-серебро-медъ. Для получения
трехкомпонентного сплава оба благород-
ных металла помещают в тигель, в кото-
ром они сплавляются в лигатуру. После
того, как благородные металлы станут
жидкими, подготовленная медь добавляет-
ся в расплав так же, как и при плавке
двухкомпонентного сплава. Если плавка
производится в небольшой плавильной
чаше, то расплав слегка встряхивают на
мягком безокислительном пламени, чтобы
металлы хорошо перемешались.
Другие многокомпонентные сплавы.
Под такими сплавами подразумеваются,
как правило, припои, в которые обычно
добавляются металлы с более низкой точ-
кой плавления. Мнение, что металлы сле-
дует вносить в расплав в порядке следова-
ния их температур плавления, является
ошибочным. Всегда сначала расплавляют
благородные металлы и только затем —
неблагородные. Во избежание испарения и
окисления низкоплавких металлов их свя-
зывают в виде лигатуры. Например, из
цинка получают латунь, а кадмий в сплаве
связывают с серебром.
Если кадмий добавляют в расплав в
обычном виде, то неопределенная часть
этого низкоплавкого металла сгорает, об-
разуя красно-коричневое облако окиси
кадмия. С целью недопущения этого осу-
ществляется следующее. Благородный
металл или его сплав расплавляется, а
затем охлаждается в тигле или плавиль-
ной чаше до затвердевания После этого
приподнимают раскаленный королек и
подкладывают под него кадмий, который
расплавляется за счет тепла благородного
металла (без подачи тепла извне) и соеди-
няется с ним. Как только кадмий полно-
стью растворится, сплав вновь нагревает-
ся до температуры плавления, чтобы он
стал однородным, а затем производится
его разливка. Подобным образом плавка
ведется и тогда, когда добавкой является
чистый цинк.
Более эффективным является, например,
способ плавки при изготовлении припоя
для серебра (Ag-Cu-Zn-Cd), когда все
сплавляемые металлы раскатывают в
очень тонкие пластины и заворачивают
еще в серебряный лист— точно так же,
как, к примеру, книгу в бумагу. Затем все
подготовленные таким образом компонен-
ты складывают в своеобразный пакет,
спрессовывают его и отбивают. В процессе
плавления в пакете (без доступа воздуха)
расплавляются сначала низкоплавкие ме-
таллы и только в самом конце плавится
обволакивающее сплав серебро. После
затвердевания такой сплав прокатывают,
а затем переплавляют еще 2 раза, чтобы
добиться получения более однородной его
структуры.
Переплавка сплавов
Отходы без примесей. Для переплав-
ки чистых отходов, гранул или лома бла-
городных металлов требуется лишь не-
большое количество буры, к тому же
защитная крышка препятствует попада-
нию кислорода в расплав. Такая плавка
не должна продолжаться дольше, чем это
необходимо.
Отходы с примесями. К ним относятся
те, которые переплавляются частично, и
те, что практически не поддаются перера-
ботке. Перед проведением многократных
переплавок (с целью, разумеется, улучше-
ния свойств сплава) нужно определить
приведшие к этому причины. Для устра-
нения дефектов, возникших в результате
некачественной обработки (например, тре-
щинообразование при прокатке под дей-
134
4 Подготовительные операции
ствием больших нагрузок и отсутствии
промежуточного отжига), достаточно
обычной переплавки без специальных при-
садок. Большинство же дефектов, как
правило, обусловлены наличием в слитке
примесей и различных образований, воз-
никших в том числе и при проведении
предыдущей плавки.
Восстановительная плавка Применя-
ется в том случае, когда предполагается,
что дефекты явились следствием попада-
ния в расплав кислорода или других га-
зов, которые растворяются в сплаве в
чистом виде или образуют с металлами
химические соединения. Так, например,
наиболее распространенной формой про-
явления кислорода в сплаве благородного
металла является образование красной
окиси меди Си2О - соединения, которое
устойчиво даже при высоких температу-
рах и может быть удалено только посред-
ством выполнения восстановительной
плавки.
А она производится следующим обра-
зом: при незначительном количестве при-
меси достаточно добавить упомянутый
выше смешанный флюс; с помощью до-
бавки 0,5% кадмия можно вывести из
сплава, не причиняя ему вреда, еще боль-
шее количество окислов.
Восстановление фосфористой медью
сложнее, так как неизрасходованные
остатки фосфора могут испортить сплав,
поэтому медь вводится небольшими доза-
ми и по мере необходимости. Обычно до-
статочно добавки 1% фосфористой меди,
что соответствует приблизительно 0,15%
фосфора. Окислы металлов растворяются
по следующей схеме:
5Cu2O + 2Р -> Р2О5 + 10Cu, (1)
Cu2O + Р,О5 -> 2CuPO3, (2)
10CuPO3 + 2Р -» 6Р2О5 + 10Cu. (3)
Процесс восстановления происходит
сначала по уравнению (1) с образовани-
ем газообразного фосфорного ангидрида.
С уменьшением содержания Си2О реакция
проходит по уравнению (2) с образовани-
ем метафосфата меди СиРО3, который
только частично растворяется в соответ-
ствии с уравнением (3), а остальная нерас-
творяющаяся в расплаве его часть перехо-
дит в шлак. Выделяющиеся пары фосфор-
ного ангидрида выполняют роль защитной
среды для поверхности расплава и в про-
цессе разливки. К сожалению, оставшиеся
частицы фосфора (достаточно всего
0,001% Р) могут нанести большой вред
сплаву: он образует хрупкие соединения,
например Ag2P, Cu3P, Ni3P. которые обра-
зуют с соответствующими металлами низ-
коплавкие эвтектики.
Окислительная плавка. Если предпола-
гается, что причиной получения дефектно-
го сплава являются примеси неблагород-
ных инородных металлов, например РЬ,
Sn, Zn, Al, то сплав переплавляют с окис-
ляющей добавкой, выделяющей кислород,
чтобы связать нежелательные металлы в
виде окислов и перевести их в шлак.
Сначала слиток взвешивается, затем
берут гессенский глиняный тигель (графи-
товый может прогореть) и заполняют его
приблизительно на одну треть металлом.
После того, как металл стал жидким, в
расплав добавляют такое же количество
селитры и плавят до тех пор, пока не израс-
ходуется вся селитра и расплав не переста-
нет бродить. После чего содержимое тигля
выливают на стальную плиту, охлаждают,
отбивают шлак, размельчая слиток и от-
сортировывая корольки золота. Затем ме-
талл подвергают кипячению в азотной кис-
лоте, промывают и высушивают. С одной
стороны слиток отбивают как можно тонь-
ше — если при этом на его поверхности по-
являются изломы серого цвета, то плавку
следует повторить. Потери металла при
этом восполняют добавками меди и неболь-
шого количества серебра.
Плавка опилок. При переплавке опилок
должны быть выполнены следующие усло-
вия: опилки должны принадлежать сплаву
с определенным содержанием благородно-
го металла, в них не должно быть посто-
4.5. Литье
135
ронних металлов, а также остатков наж-
дачного, шлифовального и полировально-
го происхождения; опилки не должны
содержать другие неметаллические приме-
си. Частицы железа удаляют магнитом, а
неметаллические примеси — путем их про-
жигания на стальном листе. Если в опил-
ках немного примесей (см. гл. 4.4.2), то
достаточно соединить их со смесью флю-
сов и завернуть в тонкую (шелковую)
бумагу, чтобы пламя не выдуло их из
тигля, довести до расплавления, а затем
вылить на стальную плиту для охлажде-
ния. Если же опилки содержат предполо-
жительно вредные примеси, то в них до-
бавляют селитру, заворачивают также в
тонкую бумагу и выполняют окислитель-
ную плавку. Затем извлекается королек и
подвергается восстановительной плавке.
4.4.4. Плавка платины
и белого золота
Если в ювелирной мастерской обраба-
тывают небольшое количество платины и
белого золота, то отходы лучше отдавать
на переработку специализированным фир-
мам. И не только потому, что в этом случае
требуются более высокие температуры, чем
может дать пламя газовой горелки, но и по
той причине, что сам материал очень чув-
ствителен к загрязнениям. При плавке пла-
тины и белого золота обычные графитовые
тигли не применяются, так как углерод
растворяется в расплаве, а при затвердева-
нии вновь выделяется и вызывает образо-
вание пор. Известно также, что при высо-
ких температурах химические реакции про-
ходят более интенсивно, а потому содержа-
щиеся в глиняном тигле компоненты могут
восстановиться до Al, Si и Са, которые, в
свою очередь, могут образовывать с пла-
тиной хрупкие соединения. Чтобы избежать
этого, тигли должны иметь покрытие из
обожженной извести СаО. Защитные сред-
ства и флюсы не требуются; только при
плавке белого золота можно добавить не-
много буры.
Для плавки рассматриваемых метал-
лов и сплавов (с их высокой температурой
плавления) лучше всего подходят электри-
ческие индукционные печи Раньше белые
сплавы благородных металлов расплавля-
ли кислородно-водородным пламенем: при
неотрегулированном пламени газообраз-
ные продукты сгорания вступали в реак-
цию с металлом, который к тому же не-
возможно было полностью расплавить, и
он только спекался. Поэтому необходимо
было извлекать королек из тигля, а соеди-
нившиеся частицы уплотнять в нагретом
состоянии посредством ковки до получе-
ния однородного слитка. В настоящее
время платину и белое золото точно так
же, как и другие распространенные спла-
вы золота, отливают в литейные формы.
4.5. Литье
4.5.1. Литейные свойства
Поверхностное натяжение. Оно опре-
деляет состояние струи металла, образую-
щейся при разливке, скорость распределе-
ния металла в форме и заполняемость
литейной формы.
В то время как силы, действующие меж-
ду атомами внутри расплава, взаимно урав-
новешены. атомы на наружной поверх-
ности имеют избыток энергии. Они пыта-
ются за счет сокращения поверхности
жидкости компенсировать этот избыток
или уменьшить его. Наименьшую поверх-
ность имеет шар. и поэтому, например,
ртуть, находящаяся в жидком состоянии
уже при комнатной температуре, образует
маленькие серебристые, блестящие шари-
ки, катающиеся по поверхности стола.
Почти все металлы имеют обратную
зависимость поверхностного натяжения от
температуры, т. е. при повышении темпера-
туры снижается поверхностное натяжение
расплава. Исключением является медь, у
которой и без того высокое поверхностное
натяжение еще больше увеличивается с
повышением температуры. Для сравнения
136
4 Подготовительные операции
Таблица 4 10
Поверхностное натяжение
некоторых металлов
Металл Поверхностное натяжение, мН/м Температура, °C
Медь 1103 1131
Цинк 750 600
Олово 510 500
Свинец 400 500
приведены значения поверхностного натя-
жения расплавов отдельных металлов
(табл. 4.10). При добавлении легирующих
металлов поверхностное натяжение рас-
плава значительно снижается. Так, напри-
мер, очень высокое поверхностное натяже-
ние расплава меди при добавлении в него
50% Sn понижается почти наполовину, а
именно до 600 мН/м По этой же причине
в сплавы благородных металлов непо-
средственно перед их разливкой добавля-
ют немного цинка или кадмия.
Вязкость. Она определяет способность
расплава заполнять форму. От вязкости
зависит также газовыделение и шлакоот-
деление. Вязкость характеризует собой
степень текучести расплава, определяе-
мую внутренним трением и сопротивлени-
ем его формоизменению. Температура и
вязкость находятся в обратной зависимо-
сти: с повышением температуры внутрен-
нее трение понижается, вязкость уменьша-
ется и расплав лучше заполняет форму.
Для сравнения даны некоторые значения
вязкости при достижении температуры
плавления (табл. 4.11).
Вязкость шлака должна быть в несколь-
ко раз выше вязкости расплава, чтобы
шлак оставался вязкотекучим в тигле при
разливке жидкотекучего металла.
Упругость пара. Когда давление па-
ров металла при кипении достигнет атмо-
сферного давления, металл переходит в
газообразное состояние. В незначительной
степени металлы испаряются и при более
низкой температуре, примером чего явля-
Таблица 411
Вязкость чистых металлов
при температуре плавления
Металл Вязкость, Па • с
Медь 0,35
Цинк 0,34
Свинец 0.27
Кадмий 0,23
Олово 0,19
ется ртуть, которая ввиду высокой упру-
гости пара заметно испаряется уже при
комнатной температуре, несмотря на то,
что точка кипения данного металла
327° С. Аналогично ведет себя цинк, кото-
рый испаряется уже после перехода точки
плавления, в результате чего его содержа-
ние в сплаве при слишком длительной
плавке может существенно снизиться.
Температура литья. При оценке ли-
тейных свойств металла или сплава важно
знать, достаточно ли мощности имеющего-
ся в наличии источника тепла, чтобы
обеспечить необходимые температуры
плавления и перегрева. Для сплава
Ag 925, например, температура ликвидуса
которого составляет 900° С, требуется пере-
грев в 100° С, т. е. до температуры разливки
в 1000° С. Но для сплава Ag 800, при том
же перегреве, необходимо лишь 920° С, так
как температура ликвидуса равна 820° С.
Эти значения важно знать потому, что га-
зовое пламя имеет температуру только око-
ло 1100° С. Кроме того, необходимо срав-
нить также значения удельной теплоемкости
и теплоты плавления с теплосодержанием
источника нагревания.
4.5.2. Процесс разливки
Металл в тигле расплавляется до тако-
го состояния, чтобы в нем не оставалось
никаких твердых частиц металла. Сам же
расплав при разливке должен иметь такую
4.5. Литье
137
температуру, чтобы точка ликвидуса
была достигнута лишь после того, как
жидкий металл полностью заполнит фор-
му, а поэтому он нагревается в тигле
выше точки плавления. Степень перегрева
зависит от особенностей разливаемого
металла, длины пути от тигля до литейной
формы, а также от формы модели. Если
расплав достиг требуемой температуры, то
защитный шлаковый слой снимают. Затем
металл заливают непрерывно ровной тон-
кой струей в форму. Время заливки долж-
но быть по возможности коротким, чтобы
металл не охлаждался и не насыщался
газами из окружающей среды. Если под
струей держать горящий брусок дерева и
лить расплав через пламя, то кислород
практически не поступает. Заливку распла-
ва в небольшом количестве можно произво-
дить также через открытое пламя газовой
горелки. После того, как металл заполнил
форму, необходимо, чтобы он как можно
скорее затвердел.
4.5.3. Процесс затвердевания
расплава
По существу, процесс затвердевания
полностью противоположен процессу
плавления. В то время как в газообразном
состоянии частицы металла, находясь на
большом расстоянии друг от друга, сво-
бодно перемещаются в пространстве, в
расплаве между ионами металла и свобод-
ными электронами существуют взаимные
связи в такой степени, что, несмотря на
сильную подвижность частиц металла,
сплав образует замкнутую систему. При
прекращении подачи тепла подвижность
атомов (ионов) металла в расплаве посте-
пенно уменьшается, пока не начнется соб-
ственно процесс затвердевания.
Образование зародышей. Условием для
начала затвердевания является пере-
охлаждение в такой степени, что темпера-
тура опускается значительно ниже темпе-
ратуры затвердевания. Только в этом
случае начинается образование зароды-
шей. Данный процесс можно представить
себе таким образом, что в расплаве отдель-
ные атомы сближаются так плотно, что
притягиваются друг к другу и могут об-
разовать элементарную ячейку. И когда
объединяется достаточное количество ато-
мов, то может возникнуть, например, куби-
ческая гранецентрированная элементарная
ячейка, являющаяся зародышем кристалли-
ческой решетки.
Рост кристаллов. К первичному заро-
дышу (элементарной ячейке) присоединя-
ется все больше новых атомов из распла-
ва, когда они приближаются на расстоя-
ние действия сил взаимного притяжения.
При этом и вновь присоединившиеся ато-
мы повторяют пространственную структу-
ру элементарной ячейки. В результате
зародыш разрастается во всех трех изме-
рениях, образуя монокристалл (рис. 4.16).
Кристаллическая структура. В дей-
ствительности процесс образования крис-
таллов еще сложнее. Данного же упро-
щенного описания достаточно для понима-
ния процессов, происходящих на практи-
ке. Необходимо всегда учитывать всю
сложность процесса затвердевания - ведь
в расплаве зародыши образуются сразу во
многих точках; в нем могут сохраниться
даже зародыши предшествующей кристал-
лической решетки, которые еще не ра-
створились. Во время роста ранее образо-
вавшихся зародышей до их объединения в
кристаллическую решетку постоянно воз-
никают все новые растущие зародыши.
Теплота затвердевания. Здесь, также
как и в начале главы, стоит остановиться
на явлении переохлаждения. Кинетическая
энергия, отдаваемая ионами первых обра-
зовавшихся кристаллов, преобразуется в
тепло, в результате чего металл вновь
нагревается до температуры затвердева-
ния без подачи внешнего тепла. Вслед-
ствие постоянного отвода и излучения
тепла из металлического слитка во вне-
шнюю среду опять начинается процесс
охлаждения и затем продолжается затвер-
девание. Если бы можно было измерить
138
4 Подготовительные операции
Рис. 4.16. Рост кристаллов и структура крис-
таллитов (схема ): 1 — рост зародыша кристал-
ла в результате присоединения атомов из распла-
ва; 2 — образование кристаллической решетки в
результате объединения растущих кристаллов
это очень малое изменение температуры,
то горизонтальный отрезок кривой затвер-
девания отображался бы не в виде пря-
мой, а волнистой линией. Но колебания
температуры настолько малы, что имеют
только теоретическое значение (для объяс-
нения процесса затвердевания). То обсто-
ятельство, что от начала затвердевания и
Рис. 4.17. Образование дендритов в результате
направленного роста кристаллов (схема)
до его окончания температура в чистых
металлах остается постоянной, а в спла-
вах уменьшается лишь медленно, уже под-
тверждено на практике и имеет важное
значение для описания термических про-
цессов.
Если бы тепло отводилось равномерно
во всех направлениях, то также равномер-
но во всех направлениях росли бы и кри-
сталлы, которые должны были бы выгля-
деть, как куб правильной формы. Но
когда тепло отводится преимущественно в
каком-то одном направлении, то образу-
ются кристаллы вытянутой формы, в виде
«ёлочки», которые называются дендрита-
ми (рис. 4.17).
Число зародышей и скорость образова-
ния зародышей Оба эти понятия подразу-
мевают под собой независимые одно от
другого и различные для каждого металла
свойства. Число зародышей — это количе-
ство зародышей, которое образовалось в
затвердевающем расплаве в течение опре-
деленного времени. Скорость образования
зародышей показывает, как быстро возра-
стает доля закристаллизовавшихся частиц
затвердевающего металла за определенное
время. Их невозможно изменить. Но они
обусловлены внешними условиями, кото-
рыми можно управлять. Как правило, стре-
мятся получить мелкозернистую структуру,
образование которой, как известно, сопро-
вождается одновременным возникновением
множества кристаллов, их быстрым рос-
том, а затем сталкиванием между собой
Поэтому для увеличения количества обра-
зующихся зародышей и скорости роста
кристаллов необходимо, чтобы расплав не
подвергался перегреву больше, чем это
4.5. Литпъе
139
1 2
Рис. 4.18. Различная структура сплава при ко-
кильном (1) и фасонном (2) литье
Таблица 4.12
Уменьшение объема чистых металлов
при затвердевании
Металл Уменьшение объема, %
Золото 5,03
Серебро 5,0
Медь 4,25
Свинец 3,38
Цинк 4,7
Кадмий 4,72
Олово 2,9
Рис. 4.19. Изменение объема металла в зависимо-
сти от температуры
нужно, и чтобы застывающий металл охлаж-
дался как можно быстрее.
При кокильном литье в зоне слитка,
прилегающей к стенкам формы, вслед-
ствие быстрого охлаждения расплава об-
разуется много мелких кристаллитов, к
которым примыкает зона столбчатых кри-
сталлитов (дендритов), ориентированных
к середине литьевой формы. При литье в
формы, благодаря медленному отводу теп-
ла и, следовательно, медленному охлажде-
нию, образуется равномерная крупнозер-
нистая структура (рис. 4.18).
4.5.4. Усадка металла
На практике уменьшение объема ме-
талла при затвердевании является очень
важным фактором (рис. 4.19). Уже в жид-
ком состоянии с понижением температуры
уменьшается объем металла. При за-
твердевании происходит скачкообразное
уменьшение объема металла, которое у
некоторых из них может быть весьма зна-
чительным. Металл уменьшается в объ-
еме, правда, не очень существенно, еще и
в твердом состоянии. Эта усадка объясня-
ется тем, что атомы металла в жидком
состоянии обладают большим радиусом
движения. При затвердевании, занимая
места в кристаллической решетке, они
плотно «упакованы» и находятся на близ-
ком расстоянии друг от друга. При
охлаждении, в интервале от температуры
затвердевания до комнатной, межатомные
расстояния в твердом состоянии уменьша-
ются противоположно известному расшире-
нию металлов при нагревании (табл. 4.12).
Из трех стадий уменьшения объема усад-
ка при затвердевании имеет особенно
важное значение.
Нечеткий рельеф поверхности. Он яв-
ляется самым простым следствием умень-
шения объема при затвердевании отливки.
После заполнения формы жидким металлом
отливка при затвердевании сжимается та-
ким образом, что ее поверхность уже не
прилегает плотно к стенкам формы. При
выполнении фасонного литья с тонким
рисунком или острыми кромками это явле-
ние сказывается особенно неблагоприятно.
140
4. Подготовительные операции
Рис. 4.20. Образование усадочных раковин в от-
ливке (расплав обозначен белым цветом, отвер-
девший металл — серым, раковины — черным): 1,
2 3 — раковины в отливке: 4, 5. 6 — раковины в
прибыли, 1, 4 наружные раковины; 2,5 внут-
ренние раковины, 3, 6 — внутренние и наружные
раковины
При центробежном литье такого рода де-
фекты в основном исключены, так как
металл прижимается к стенкам формы за
счет центробежной силы. При других мето-
дах литья этот недостаток полностью не
устранить. Можно только за счет дополни-
тельного количества расплава (сверх поло-
женного), т. е. так называемой «прибыли»,
создать более значительное давление на
застывающий металл. При отливке загото-
вок размер формы должен быть на величи-
ну усадки больше, чем готовое изделие.
Образование усадочных раковин. Пус-
тоты, образующиеся на отливке или в ней
в процессе ее затвердевания, называются
усадочными раковинами. Кристаллы на-
чинают образовываться у стенок литейной
формы, которая, поглощая тепло, как бы
забирает его у металла. В кристаллитах
атомы располагаются плотнее, поэтому
они занимают меньше места, чем в жид-
ком состоянии, вследствие чего расплав-
ленный металл оседает и компенсирует
возникшую разницу объема. Это приводит
к тому, что в отверстии литника металл
образует углубление в виде воронки
(рис. 4.20) — возникает наружная усадоч-
ная раковина, поверхность которой сопри-
касается с атмосферным воздухом и поэто-
му окисляется.
Тем временем на образовавшиеся кри-
сталлы оседают новые и новые, проникая
в расплав все глубже и глубже. Если в
процессе дальнейшего охлаждения затвер-
девание происходит и в литниковом отвер-
стии, то усадка уже не может быть ком-
пенсирована за счет опускания поверхно-
сти расплава в литнике. Поэтому внутри
слитка появляются безвоздушные полости
(рис. 4.20,2), которые называются внутрен-
ними усадочными раковинами. Их поверх-
ность сохраняет металлический блеск, так
как не контактирует с кислородом возду-
ха. Отливка затвердевает со всех сторон
от периферии к середине, поэтому остаточ-
ный расплав остается только внутри слит-
ка (на рис. 4.20 это показано схематично).
После его затвердевания также возникают
внутренние усадочные раковины, которые
могут располагаться глубоко внутри от-
ливки под отверстием литника. Естествен-
но, что такие пустоты ухудшают качество
отливки. Трудно полностью устранить об-
разование усадочных раковин. Можно
только уменьшить отрицательные послед-
ствия этого явления, обеспечив:
невысокую скорость и низкую темпера-
туру заливки, при этом жидкий металл
поступает в форму еще и после того, как
часть его уже застыла и дала усадку;
использование литейных форм с «при-
былью», когда металл в «прибыли» дол-
жен оставаться как можно дольше в жид-
ком состоянии (рис. 4.20, 4—6), причем
канал между отливкой и «прибылью» дол-
жен быть достаточно широким, чтобы
здесь не произошло преждевременного
затвердевания — тогда «прибыль» пере-
станет быть резервом жидкого металла;
создание дополнительных источников
жидкого металла — «прибыльный конец»
(см. рис. 4.25).
4.5. Литье
141
Литейные напряжения. Эти напряже-
ния являются следствием усадки затверде-
вающей отливки. Если возникающие при
этом усилия превышают определенные до-
пустимые значения, то это приводит к
короблению и растрескиванию отливки. В
зависимости от причин возникновения и
формы проявления различают наружные и
внутренние литейные напряжения.
Наружные литейные напряжения
возникают вследствие того, что неподат-
ливый материал формы противодействует
сжатию затвердевающей отливки, что,
впрочем, характерно в основном для
литья в кокиль. Кольцо (рис. 4.21, 7) от-
ливается с помощью стальной оправки.
Сжатию кольца при затвердевании пре-
пятствует металлический стержень, а по-
тому изменение объема приводит к тре-
щинообразованию. Отливка Н-образной
формы пытается сжаться в направлении
стрелок, при этом усадка металла в тол-
стых стенках вызывает очень сильное
напряжение в тонких соединительных пе-
ремычках. Последние, затвердевая в пер-
вую очередь, неподатливы и разрываются
(рис. 4.21, 2).
Внутренние напряжения образуются
вследствие неравномерной скорости
охлаждения частей отливки с различными
поперечными сечениями. В то время как
тонкие части уже затвердели, т. е. достиг-
ли своего окончательного объема, более
толстые, медленно затвердевающие части
только-только начинают сжиматься и их
уменьшение в объеме — еще впереди.
Так, например, усадка средней части ко-
лесообразной броши (рис. 4.21, 3) проис-
ходит лишь после затвердевания тонкого
наружного венца и спиц, для последних
же очень важен ход усадки в ступице.
Если напряжение, образующееся в ре-
зультате сжатия ступицы, достаточно
большое, то это может привести к изгибу
и разрыву спиц (на рисунке 4.21,4 сту-
пица— небольшая, и ее усадка не ока-
зывает отрицательного влияния на состо-
яние спиц) Так как венец массивный, то
Рис. 4.21. Напряжения, образующиеся в процес-
се литья (схема): 1, 2 - наружные литейные
напряжения; 3, 4, 5 - внутренние литейные
напряжения: 6 напряжения между слоями
он затвердевает в последнюю очередь,
когда затвердевшие уже спицы — помеха
его усадке, отчего и возникает напряже-
ние, под действием которого разрывается
венец или сгибаются спицы. В то время
как тонкие цапфы на толстом валу
(рис. 4.21, 5) уже затвердели, в теле вала
усадка только начинается. Из-за неподат-
ливости затвердевшего металла такой
разновременный характер усадки неред-
ко приводит к надрывам в местах соеди-
нения деталей. И хотя в большинстве
случаев при этом не происходит явного
образования трещин, в критических точ-
ках в процессе усадки возникают такие
внутренние напряжения, которые могут
привести к надрывам во время эксплуа-
тации изделий.
142
4. Подготовительные операции
В толстых и больших отливках в ре-
зультате затвердевания, протекающего
послойно от стенки формы к середине
слитка, возникают напряжения между
слоями, которые могут вызвать на одних
(больших и пластинообразных) — короб-
ление, а на других (толстых) — появление
трещин. Образование напряжений между
слоями происходит прежде всего при
очень быстром охлаждении; их можно из-
бежать при медленном отводе тепла
(рис. 4.21, 6).
4.5.5. Литье под действием
силы тяжести
4.5.5.1. Основные понятия
При заливке жидкого металла из тигля
в форму действуют законы силы тяжести
и гидродинамики. До затвердевания рас-
плав оказывает гидростатическое давле-
ние на литейную форму. Процесс заливки
можно разделить на три стадии: начало
заливки, расплав поступает в форму, рас-
плав заполняет литейную форму целиком.
Со скоростью свободного падения рас-
плав попадает в литейную форму
v=A/2-g-Al
и приобретает кинетическую энергию
Е = • v2 -т - g • //,,
КИН 2 ° 1 ’
где g— ускорение свободного падения
в м/с2; /г — высота струи в м; т — ско-
рость падения в м/с; т — масса расплава
в кг; Екин— кинетическая энергия в Дж.
Пример: какой будет кинетическая энер-
гия расплава (т = 100 г), если он падает в
литейную форму с высоты ht (15 см)?
Дни = т • g • hx = 0,1 • 9,81'0,15 Дж = 0,147 Дж.
Энергия зависит от высоты падения и
массы расплава. Пока металл жидкий,
действует его гидростатическое давление,
благодаря которому лучше заполняется
форма, но оказываются под нагрузкой
стенки литейной формы:
Р - h2-g- р- 10’,
где Л2— высота заполнения формы в м;
р плотность заливаемого материала в
г/см3; р — гидростатическое давление в Па.
Это давление зависит только от плот-
ности материала и от высоты столба жид-
кости, т. е. от расстояния от основания
формы до зеркальной поверхности распла-
ва. При этом не имеет значения, какова
ширина литниковой воронки и «прибы-
ли» — только высота «прибыли» опреде-
ляет давление. Это гидростатическое дав-
ление распределяется во все стороны рав-
номерно. Расплав давит не только на ос-
нование, но и на боковые стенки формы,
и такая же нагрузка действует на область,
прилегающую к литниковому каналу.
Пример', какое гидростатическое давление
возникает в литейной форме, когда в ней
находится расплав серебра (/? = 10,3 г/см3)
с высотой заполнения /?2 (10 см)?
Р - h2-gp-W =
= 0,1 -9,81 10,3 • 103Па = 1,01 • 104Па.
При незначительных количествах рас-
плава благородного металла гидростати-
ческое давление незначительно. А при от-
ливке колоколов, например, давление та-
кое большое, что форма, для того чтобы
выдержала нагрузки, опускается в землю,
которая вокруг нее тщательно утрамбовы-
вается.
4.5.5.2. Литье в кокиль
Кокиль - это металлическая литейная
форма, которую ювелир применяет для
изготовления заготовок.
Листовые изложницы с проволочными
вставками. Для отливки заготовок имеют-
ся различные изложницы, с помощью ко-
торых можно получать образцы хорошего
качества. При изготовлении плоских заго-
товок необходимы изложницы, обеспечи-
вающие возможность регулировки такого
4.5. Литье
143
их параметра, как ширина. На небольших
предприятиях используют комбинирован-
ные литейные формы, в которых можно
изготавливать как пластины различной
ширины, так и стержни с различными
сечениями (рис. 4.22).
Для получения специальных отливок
можно самостоятельно изготовить необхо-
димую изложницу (рис. 4.23). На двух
стальных пластинах выдавливается литни-
ковая воронка, а из проволоки квадрат-
ного сечения выгибают контур изготавли-
ваемой заготовки. Далее согнутую прово-
локу укладывают между стальными плас-
тинами и зажимают их в струбцине —
изложница готова.
Перед заливкой поверхность изложницы
следует закоптить с помощью восковой
свечи, чтобы получить предотвращающий
прилипание и изолирующий слой для зали-
ваемого металла. Только в исключитель-
ных случаях, например при работе с мас-
сивными трубчатыми проволочными излож-
ницами, их покрывают тонким слоем мас-
ла. Нанесение толстого слоя масла или
воска — нецелесообразно, так как под дей-
ствием нагретого расплава и масло, и воск
могут закипеть и сгореть, что приведет,
естественно, к возникновению дефектов в
слитке. В настоящее время вместо воска и
масла на поверхность кокиля распылением
наносят изоляционный слой силикона.
Перед заливкой форму целесообразно
установить на чугунную плиту, покрытую
слоем песка, чтобы он задерживал случай-
но пролитые частицы жидкого металла.
Большие листовые и проволочные излож-
ницы устанавливают слегка наклонно,
чтобы расплавленный металл не падал,
разбрызгиваясь, на дно, а мог проскаль-
зывать в форму. Формы из чугуна и стали
различных видов и размеров должны быть
предварительно слегка подогреты, чтобы
расплавленный металл не охлаждался
мгновенно. Изложницы из легких метал-
лов предназначены прежде всего для за-
ливки в них небольших количеств распла-
ва — не более 100 г; они не требуют пред-
Рис. 4.22. Комбинированная изложница для полу-
чения листа и проволоки
Рис. 4.23. Самодельный кокиль с различными встав-
ками
варительного нагрева, так как обладают
высокой теплопроводностью.
Кокили для обручальных колец. Для
изготовления обручальных колец в боль-
ших количествах рекомендуется приме-
нять центробежное литье. При выпуске
малых серий подходит регулируемый
стальной кокиль (рис. 4.24).
Каждая полуформа воспроизводит по-
ловину кольца, ширина регулируется вин-
144
4. Подготовительные операции
Рис. 4.24. Кокиль для отливки обручального кольца
том снаружи. С целью экономии времени
рекомендуется составить таблицу, в кото-
рой указаны значения ширины кольца и
его расчетной массы. Для получения от-
верстия в форму в качестве стержня
вставляется упругая стальная пластина.
Ее растягивают время от времени, чтобы
она плотно прилегала к форме. Шов пла-
стины, который уплотняется смесью глины
с водой, должен быть направлен вниз.
Заготовку лучше делать с меньшим
диаметром, так как чем больше кольцо
подвергается нагрузкам при последующей
ковке и прокатке, тем лучше качество
готового изделия.
Перед заливкой форму, также как и
обычный металлический кокиль, рекоменду-
ется закоптить, затем ее собирают и слегка
нагревают. Металл заливают спокойно и
равномерно, одновременно четко представ-
ляя себе процесс последующего его затвер-
девания, чтобы предотвратить возможное
возникновение раковин и дефектов.
Первые кристаллы образуются в тех
местах, где металл быстрее охлаждается в
результате отвода тепла при контакте с
формой, т. е. в данном случае на профи-
лированной поверхности обручального
кольца и на наружной стороне «прибыли».
Эта усадка объема компенсируется оседа-
нием расплава «прибыли» при условии,
что металл в литниковом канале между
«прибылью» и шинкой еще находится в
жидком состоянии. Если в этом узком
месте происходит преждевременная крис-
таллизация, компенсация в объеме может
быть только за счет самого кольца, и если
жидкого металла здесь было недостаточ-
но, то на внутренней стороне обручально-
го кольца под литниковым каналом воз-
никает наружная усадочная раковина
(табл. 4.13).
4.5.5.3. Фасонное литье
Так как формы для литья можно изго-
тавливать собственными силами, то не
представляет особой трудности отформо-
вать и отлить заготовки и даже целиком
изделия. Такие формы имеют одноразовое
применение.
Хотя в небольших ювелирных мастер-
ских все чаще применяется центробежное
литье, стоит также остановиться и на
традиционных методах. Важно, чтобы
эти методы не были забыты. Они до сих
пор успешно применяются, если в мастер-
ских отливка изделий производится не
часто, а приобретение и установка обо-
рудования для центробежного литья не
оправдывают себя.
Возможные дефекты при литье обручальных колец
Таблица 4.13
Признаки Причины Способы устранения
Литейная форма не заполнена полностью Холодный металл; изложница слишком холодная или слишком горячая Поднять температуру расплава; форму нагреть до температуры, допускающей прикосновение рукой
Пористость отливки Газы или воздух не смогли выделиться Изложницу не смазывать маслом, а покрыть сажей; расширить вентиляционные каналы
Усадочные раковины на внутренней стороне кольца под литником Мало сечение литника; расплав слишком холодный Расширить литник; увеличить температуру металла при разливке; форму нагреть до температуры, допускающей прикосновение рукой
4.5. Литье
145
Для литья в одноразовые формы харак-
терно следующее: ювелирное изделие изго-
тавливается за один прием из одной заго-
товки (отпадает надобность в пайке); отхо-
ды и потери металла — незначительные.
Литье в формы из осса-сепии. Этот
метод литья является быстрым и достаточ-
но надежным. Область применения огра-
ничивается тем, что толщина раковины
допускает использование моделей до опре-
деленного размера и, кроме того, невоз-
можностью воспроизвести абсолютно точ-
но все тонкие детали на поверхности
модели.
Форма изготавливается из раковины
моллюска каракатицы (Sepia officinalis).
Одна сторона раковины имеет тонкую и
твердую оболочку, другая сторона эллип-
сообразной раковины (мягкая и податли-
вая) служит для воспроизведения отпечат-
ка модели. Хрупкие, пористые раковины,
в том числе с грубой текстурой, для литья
не применяются.
Подготовка двухстворчатой формы.
Модель должна быть из прочного матери-
ала, так как она вдавливается с опреде-
ленным усилием в форму из осса-сепии,
для чего очень подходят пластмасса или
металл, к тому же их можно обрабатывать
резанием.
Пример’, изготовление шинки для муж-
ского кольца. Если нет готовой шинки, то
модель для нее можно изготовить самосто-
ятельно (в зависимости от формы и разме-
ра) из массивной пластмассовой заготовки
или из пластмассовой трубки. Эту же мо-
дель можно изготовить также традицион-
ным способом из свинца, который легко
поддается ковке и хорошо обрабатывает-
ся напильником, что очень важно для ме-
таллической модели
Из свинцовой полосы вырезают, пра-
вят ковкой и опиливают заготовку для
шинки заданной формы и сгибают ее. Диа-
метр шинки кольца делают несколько
меньше, так как он еще увеличится после
окончательной обработки кольца. Если в
определенных местах модель требует
утолщения, то такое «наращивание» моде-
ли достигается за счет применения двух-
компонентного клея для металла.
В процессе формования следует обра-
тить внимание на то, чтобы модель не
уходила «под себя», имела правильные
уклоны, так как в противном случае не-
возможно точно воспроизвести отпечаток
модели, а при извлечении ее можно разру-
шить материал формы. Поэтому внутрен-
нюю сторону шинки рекомендуется делать
не гладкой, а слегка выпуклой, что и
облегчит извлечение модели из формы.
Литейная форма. Раковину среднего
размера разрезают поперек в продольном
направлении. Обе половины пришлифовы-
вают доводочным бруском. В результате
получают ровную поверхность такого раз-
мера, чтобы на ней можно было размес-
тить модель. Раковина должна всегда рас-
полагаться так, чтобы утолщенная ее
часть находилась внизу. В мелкозернис-
тую известковую массу обеих пришлифо-
ванных полуформ раковины вдавливают
почти до половины модель шинки. Затем
их вместе с моделью сжимают, чтобы при-
шлифованные полуформы плотно прилега-
ли одна к другой. Вместе с моделью уста-
навливают минимум два направляющих
уголка из листовой стали или латуни.
Наружные края формы ровно обрезают.
Необходимо проследить, чтобы между
моделью и наружной стенкой оставалось
достаточно материала формы, иначе при
разливке здесь будет вытекать металл.
Точную пригонку обеих полу форм можно
обеспечить не только с помощью направ-
ляющих уголков, но и по надрезам (но-
жовкой) на боковых стенках полуформ.
После этого модель осторожно вынимают.
Между обоими концами шинки в форме
вырезают перемычку — литниковый ка-
нал в виде широкой, но плоской воронки,
чем облегчается полное ее заполнение.
И, наконец, чертилкой прорезают еще не-
сколько вентиляционных каналов от поло-
сти формы вверх, через которые отводятся
воздух и горючие газы. Готовую форму
146
4 Подготовительные операции
очищают мягкой и сухой кисточкой, далее
собирают по направляющим уголкам и
надрезам и связывают проволокой, а что-
бы проволока не соскальзывала с твердой
поверхности раковины, на ней нарезают
насечки. После просушки с использовани-
ем легкого непрямого подогрева форма
готова к заливке.
Подготовка формы из трех частей.
Для отливки мужского кольца с кастом для
камня необходима форма из трех частей.
Пример', массивное мужское кольцо с
отверстием для камня (рис. 4.25).
Модель кольца, как и шинки (см.
выше), можно изготовить из массивной
пластмассовой заготовки или из пластмас-
совой трубки, утолщенной при необходи-
мости в отдельных местах. В некоторых
случаях заготовку отливают из эпоксид-
ной смолы или свинца: из тонкой латун-
ной полосы сгибают наружный контур и
отверстие под палец, затем вдавливают
заготовку в брусок древесного угля и
заливают пластмассой или свинцом. До
необходимой формы заготовка модели
доводится напильником. При имеющихся
в наличии некоторых основных формах
Рис. 4.25. Открытая форма из осса-сепии с от-
ливкой
можно легко изготовить и различные мо-
дели. Если распилить сзади спинку свин-
цовой модели, то ее можно согнуть до
любого размера
Литейная форма. Большую раковину
осса-сепии разрезают на три части, две
боковые из них используют для шинки, а
нижнюю — для каста кольца. Все три
части пришлифовывают до получения
ровной поверхности. В боковые вдавлива-
ют модель до заплечиков каста вместе с
направляющими уголками. Затем модель
вынимают, собирают полуформы и обе
части отшлифовывают снизу, пока не про-
явится сердцевина шинки. Модель опять
вставляют в форму, а каст кольца вдав-
ливают в ровную поверхность нижней
части, пока все три части полностью не
совпадут. Одновременно устанавливаются
направляющие уголки. Потом модель вы-
нимают и, также как и в модели из двух
частей, вырезают в ней литниковый и вен-
тиляционные каналы. Отпечаток прочища-
ют кисточкой. Далее форму собирают
(рис. 4.26).
Литье. При литье в формы из осса-
сепии требуется довольно большая «при-
быль», т. е. необходимо заливать больше
металла. Так как процесс литья произво-
дится при низкой температуре, рекоменду-
ется для улучшения литейных свойств до-
бавить в расплав непосредственно перед
его заливкой в формы приблизительно
Рис. 4.26. Закрытая форма из осса-сепии из трех
частей, подготовленная к литью
4.5. Литье
147
0,5% чистого цинка, что снижает особен-
но высокое в это время поверхностное
натяжение и вязкость расплава. Расплав
еще раз тщательно перемешивают и, как
только на его поверхности появится за-
твердевающая пленочка, начинают раз-
ливку. Если металл заливать слишком го-
рячим, то прогорает форма, исчезают все
тонкости отпечатка и, кроме того, отлив-
ка становится пористой.
Литье в земляные формы. В настоящее
время центробежное литье полностью вы-
теснило литье в земляные формы. В про-
шлом же этот способ литья успешно при-
меняли, в том числе и для получения очень
сложных изделий, например филигранной
броши.
Опоки для литья. Они представляют
собой две прямоугольные рамки из стали
или легких металлов, точно подогнанные
одна к другой. На узкой стороне их вы-
полнена литниковая воронка, а направля-
ющие штифты одной опоки входят в от-
верстия другой, благодаря чему обе части
полностью совпадают.
Подготовка формовочной земли. Сухую
формовочную землю просеивают через
сито, добавляют воду, тщательно переме-
шивают, пока она не станет вязкой и
пластичной. Из этой массы скатывают
(для пробы) небольшие шарики, затем
подбрасывают их вверх и ловят: если они
при этом не распадаются, то, значит, фор-
мовочная земля хорошая.'
Изготовление формы. Принцип здесь
такой же, как и при литье чугунных от-
ливок, только все несколько меньше.
Пример', форма для восьмигранной вы-
пуклой броши (рис. 4.27).
Опока с направляющими отверстиями
устанавливается внутренней стороной на
стеклянную плиту. На эту же плиту в
нижней части опоки укладывают модель.
Модель и плиту посыпают так называе-
мым припылом, который представляет
собой, как правило, желтый, мелкозерни-
стый порошок Lycopodium из пыли спор
плауна семейства Lycopodiaceen.
Рис. 4.27. Опока для литья в земляные формы
Опока заполняется небольшим количе-
ством земли, которую слегка прижимают
деревянной трамбовкой, чтобы земля запол-
нила все неровности на поверхности моде-
ли. И лишь затем землю, при необходимо-
сти добавляя, постепенно утрамбовывают,
после чего стальной линейкой ее выравни-
вают заподлицо с верхним торцом опоки.
Заполненную опоку переворачивают и
укладывают на плиту моделью вверх.
После этого устанавливают вторую опо-
ку. Модель тщательно очищают и снова
покрывают ее и всю поверхность земли
припылом. Далее, как и в случае с первой
опокой, засыпают землю, слега прижима-
ют ее, плотно утрамбовывают и выравни-
вают поверхность.
Теперь опоки могут быть разъединены.
При несильном постукивании деревянной
палочкой по форме с одновременным ее
переворачиванием модель выпадает, отде-
ляясь от формы (модель не извлекается
пинцетом). От отпечатка модели в обеих
опоках вырезают литниковый канал, ко-
торый (для создания достаточного гидро-
статического давления) должен быть по
возможности длинным и который сглажи-
вают мягкой кисточкой, смоченной в
воде, чтобы расплав хорошо проходил в
форму, не захватывая частиц песка. На
небольших ювелирных изделиях вентиля-
ционные каналы не вырезают, так как
высохшая формовочная масса достаточно
148
4. Подготовительные операции
газопроницаемая. Важно тщательно про-
верить готовую форму и удалить все лиш-
ние частицы земли. В противном случае
на отливке образуются нежелательные ра-
ковины.
Подготовка к литью и заливка. Форму
собирают, сжимают струбцинами и мед-
ленно просушивают непрямым теплом,
например над печью. Если высушивание
производится слишком быстро, то форма
может разрушиться. Для проверки факта
полного удаления воды к литнику прикла-
дывают зеркало: если зеркало не запотева-
ет, то форму можно нагревать открытым
пламенем до температуры, необходимой
для заливки. Одновременно расплавляют
металл, нагревая его до температуры при-
близительно на 150° С выше температуры
ликвидуса, а затем заливают в горячую
форму (рис. 4.28).
4.5.6. Центробежное литье
4.5.6.1. Основные понятия
Основное отличие данного способа ли-
тья от традиционных состоит в том, что
Рис. 4.28. Подвеска: серебро, золочение, литье.
Лайос Барта, Будапешт
при таком литье жидкий металл затекает
в форму не просто под действием силы
тяжести, а нагнетается за счет центробеж-
ной силы, создающей более высокое дав-
ление металла на стенки литейной формы,
которая перемещается по круговой траек-
тории и которую можно представить точ-
кой с массой т, вращающейся с угловой
скоростью со на расстоянии г от центра
(рис. 4.29). Расплав обладает, следова-
тельно, следующей кинетической энергией:
где т— масса расплава в кг; г— рас-
стояние от центра вращения в м; со —
угловая скорость в с1; Е — кинетиче-
ская энергия в Дж.
При вращении возникает нормальное
ускорение
а - а? • г.
н ’
где ап— нормальное ускорение в м/с2.
Угловая скорость со определяется
на практике по следующей формуле:
со - , т. е. а = г
30 ’ н
где п— число оборотов в минуту.
Пример', какова кинетическая энер-
гия, если расплав серебра (100 г) нагне-
Рис. 4.29. Физические законы кругового движе-
ния (схема): I - вращение точечной массы по
круговой траектории; 2 — вращение кольцеобраз-
ного твердого тела
4.5. Литье
149
тается в форму в машине для литья при
п - 300 об/мин (г = 25 см)?
/ \2
т тг-п]
Г — ------- • г2 • I - —
кин 2 I зо J
0,1 „ 3,14-3-Ю2 I п ЭЛО п
= у • 0,252 • 3.10 Дж = 3,08 Дж.
Пример', какова величина нормального
ускорения, если отливают обручальное
кольцо с внутренним диаметром 20 мм во
вращающемся кокиле при п = 3000 об/мин?
г ->л2
I 3,14-3-Ю3 |
[“o' ) м/с2 =
При этом действует нормальное ускорение
= 986 м/с2.
н
а - г
( Л2
| 3,14-ЗЛО2 |
[ з-ю Jm/c2-
= 246,49 м/с2.
Когда расплав отливается во вращаю-
щемся кокиле, нормальное ускорение и
центробежная сила действуют на каждую
каплю металла, поэтому частицы жидкого
металла нагнетаются в форму с более вы-
сокой энергией, чем при воздействии только
силы тяжести. Каждая капля металла пред-
ставляет собой точечную массу, находящу-
юся на определенном расстоянии от центра
вращения и, следовательно, подвергающую-
ся воздействию центробежной силы. Каждая
частица приобретает кинетическую энергию
dE =
КИН 2
Однако во вращающемся кокиле весь
расплав распределен симметрично. На
каждую каплю расплавленного металла
действует одинаковая, но направленная в
противоположную сторону по сравнению
с противолежащей стенкой центробежная
сила, т. е. происходит взаимное уравнове-
шивание возникающих сил. Из этого сле-
дует, что центр тяжести всей массы совпа-
дает с центром вращения. Общая масса
расплава рассматривается как «твердое
тело», для которого
Е - со2\ г2 • d~ .
КИН J 2
При этом г = 0, следовательно, общая
кинетическая энергия Е,ин = 0.
Ускорение во вращающемся кокиле
особенно высокое
Из вышеприведенных примеров видно,
что при литье в формы ан = 9,81 м/с2, при
центробежном литье ан = 246 м/с2 (т. е. в
25 раз больше), а при ротационном кокиль-
ном ан = 986 м/с2 (т. е. в 100 раз больше).
4.5.6.2. Центробежное литье
После описания таких методов литья,
как кокильное, литье в земляные формы
и формы из осса-сепии, следует остано-
виться на литье по выплавляемым воско-
вым моделям, получившем известность
более 2000 лет назад. Данный метод обес-
печивает абсолютно новое качество. По
способу заливки металла в форму его
можно отнести к точному литью.
С 20-х годов XX столетия ювелиры
постепенно стали применять метод, заим-
ствованный из зуботехнической практи-
ки, чтобы отливать изделия из металла
по моделям из воска. В 50-е годы, бла-
годаря рациональному изготовлению вос-
ковых моделей, стало возможным серий-
ное производство ювелирных изделий,
для чего, правда, пришлось обеспечить:
изготовление восковых моделей с помо-
щью эластичных форм, усовершенствова-
ние методов формования и высокое ка-
чество формовочной массы, разработку
машины для центробежного литья (с воз-
можностью переработки большого коли-
чества металла).
В настоящее время промышленный ме-
тод центробежного литья усовершенство-
вали настолько, что в машине в заполнен-
ной защитным газом вакуумной камере
вращаются одновременно четыре большие
опоки. При этом выполняются высокие
требования по качеству и количеству.
150
4. Подготовительные операции
Центробежное литье, как один из спосо-
бов изготовления изделий по моделям, при-
меняется также на малых ювелирных пред-
приятиях с использованием рационального
и недорогостоящего оборудования.
Преимущества центробежного литья
очевидны и состоят в следующем: неслож-
ное изготовление отливок по моделям лю-
бой формы; полное заполнение модели ме-
таллом и, следовательно, предотвращение
образования усадочных раковин; снижение
расхода металла ввиду незначительной
«прибыли».
Оборудование
Для центробежного литья требуется
довольно много сложного оборудования,
оснастки, сопутствующих материалов: ли-
тейные машины, прокалочные печи, виб-
ро-вакуумная установка, вулканизацион-
ный пресс, восковой инжектор, компрес-
сор, формовочные смеси, модельный воск,
резина для пресс-форм и пр.
Изготовление восковой модели
Типы воска. Воск для моделей разли-
чают по твердости и пластичности
(рис. 4.30).
Широко применяется воск для лепки,
поставляемый в виде прямоугольных, квад-
ратных или круглых пластин толщиной
0,3- 1 мм. Нередко используется и мяг-
кий, плавящийся при низкой температуре
красный воск и воск голубого цвета
(средней твердости), расплавляющийся при
высокой температуре. Для моделирования
пригоден также воск, распространенный
в зуботехнической практике (голубой —
твердый, зеленый— средней твердости,
цвета слоновой кости — мягкий).
С появлением твердого воска значи-
тельно расширились и улучшились воз-
можности моделирования, так как в
данном случае его, также как и мягкое
дерево, можно обрабатывать резанием,
т. е. распиливать, сверлить, обрабаты-
вать напильником и наждачной бума-
гой. Заготовки из такого воска бывают
следующих размеров: твердые бруски
150 x 90 x 37 мм; отрезки брусков 6—
24 мм толщиной; стержни 95 х 30 х 30 мм;
стержни из восковой проволоки диамет-
ром 0,6—5 мм; восковые профильные стер-
жни различной формы; восковая проволо-
ка (диаметр 2,5 и 3,5 мм) на катушке;
специальные формы, например каркасы и
сетки.
Инструменты. При обработке плас-
тичного воска требуются различные ме-
таллические инструменты для резки, моде-
лирования и сглаживания поверхностей:
небольшие острые ножи; шпатели и все-
возможные инструменты различной формы
для моделирования, в том числе самодель-
ные; устройство для моделирования с
микропаяльником (24 В, 40 Вт). Это устрой-
ство можно изготовить собственными си-
лами: на наконечник паяльника насажива-
ют различные приспособления из медной
проволоки, например шпатели, ножи,
шарики (температуру 60—85° С регулиру-
ют с помощью потенциометра).
Для обработки твердого воска приме-
няют обычные инструменты: лобзик и
пилки с грубым зубом (как при обработке
дерева), рашпили и грубые напильники,
шабер.
Изготовление моделей из лепного воска.
Пластичный воск хорошо поддается фор-
мовке, а потому модель из него изготавли-
вают вручную. Под действием тепла вос-
ковая масса становится настолько мягкой
Рис. 4.30. Виды воска для изготовления моделей:
1 — пластины из мягкого воска; 2 — блоки из
твердого воска; 3, 4 — стержни из воска; 5 —
восковая проволока на бобине; 6 — профильные
стержни из твердого воска
4.5. Литье
151
и податливой, что по неосторожности мож-
но испортить форму модели, поэтому ее
периодически охлаждают, помещая в холо-
дильник или в холодную воду.
Модели изготавливают также непо-
средственно из восковой пластины, рас-
крой которой выполняют скальпелем, а
пальцами придают заданную форму; пред-
варительно необходимо проверить, доста-
точно ли мягок воск для лепки модели.
Как уже было сказано, воск становится
мягким уже между пальцами и еще более
пластичным, если его быстро пронести
над пламенем. Воск можно равномерно
нагреть феном. Иногда для этого доста-
точно даже лампы накаливания. В этих
целях можно также использовать неболь-
шую спиртовку.
Вырезы на пластине выполняют ост-
рым ножом или пробивают их горячим
инструментом. При подплавлении выре-
зов материал не удаляют, получая таким
образом своего рода утолщения на кром-
ках. Так, подержав восковую пластину
над пламенем, можно наплавить любую
кромку.
Интересный эффект получают, если на
гладкую пластину целенаправленно и в
определенном количестве вылить жидкий
воск. Изготавливают небольшую метал-
лическую воронку, к которой припаива-
ется тонкая сточная трубочка — отрезок
стержня шариковой ручки. Воск залива-
ют в воронку, расплавляют его, и затем
он вытекает равномерной струей из сточ-
ной трубочки. Таким способом можно ак-
куратно выполнить утолщенные кромки
или нанести на пластину небольшие «ши-
шечки».
Текстуру и рисунки вырезают и вы-
скабливают с помощью различных инстру-
ментов, которые перед началом работы
нагревают, благодаря чему в процессе
резки воск слегка расплавляется, стано-
вится мягче и орнамент прорезается легко
и удобно.
Детали из воска можно спаять, ког-
да, например, их устанавливают на вос-
ковой пластине или когда необходимо
соединить отформованный каст с шинкой
кольца. Для этого нагретый нож держат
между соединяемыми поверхностями, воск
в этом месте расплавляется, нож выни-
мают и легким нажатием детали прижи-
мают друг к другу и удерживают в та-
ком положении до тех пор, пока они не
будут спаяны.
Восковую проволоку можно изогнуть,
положить на восковую пластину и подпла-
вить пламенем.
Из восковой проволоки, также как и
из металлической, можно изготавливать
пространственные модели ведь воско-
вая проволока еще легче поддается гибке
и пайке. Для укрепления модели каркас
из восковой проволоки выполняют на ме-
таллической или деревянной подложке,
на которую наносится тонкий слой смаз-
ки, чтобы можно было потом легко снять
воск. При изготовлении модели кольца
лучше всего подходит пузырек для ле-
карств, имеющий требуемый диаметр.
Для получения каркаса в виде полого
шара сначала из формовочной массы,
которая используется для литейной фор-
мы, изготавливают шар, а затем поверх
него накладывают сетку из восковой
проволоки. Изготовление каркасов из
восковой проволоки, конечно, отличает-
ся от изготовления обычных проволоч-
ных каркасов. И следует подчеркнуть
особенность данного способа, состоящую
в том, что, например, утолщения в местах
соединений используются как декоратив-
ные элементы, к тому же можно варьиро-
вать толщину проволоки.
Напыление жидкого голубого воска на
восковую пластину осуществляется, также
как и при фиксации рисунков углем, с
помощью. распылительного мундштука.
При этом поверхность получается равно-
мерно шероховатой и с выразительным
матовым оттенком. Особенно интересные
возможности открываются при изготовле-
нии восковых моделей из листа и прово-
локи без каркасов Речь идет о настоящем
152
4. Подготовительные операции
моделировании, когда изготавливают
(только пальцами) объемные пластичные
модели и когда ювелир может проявить
себя как настоящий художник, что воз-
можно в значительно меньшей степени при
формообразовании металлического мате-
риала. Если ювелир действительно про-
фессионал своего дела, то он может изго-
тавливать из воска целые композиции с
фигурами и затем воспроизводить их в
миниатюре уже в самом ювелирном изде-
лии. Заготовка выполняется пальцами, а
далее ножом и шабером доводятся все
детали формы. Формование производится
вдавливанием моделирующего инстру-
мента и сглаживанием поверхности. Если
по поверхности провести нагретым инст-
рументом, то она становится еще более
гладкой.
Таким же образом можно, например,
изготовить модель мужского кольца из
воска. Для основы шинки кольца реко-
мендуется использовать круглую оправку
из металла, дерева, стекла или пластмас-
сы. Стержень оправки должен быть слегка
смазан, чтобы можно было легко снять
готовую модель. Стальную оправку мож-
но также нагревать до тех пор, пока воск
не начнет плавиться под действием тепла,
после чего модель снимается.
Модель из твердого воска. Разумеется,
что намного проще изготовить восковую
модель, например кольца, чем выпиливать
его из металлической заготовки или изго-
тавливать в виде шаблона.
Удобнее всего использовать для этого
имеющиеся в продаже стержни с профилем
кольца из твердого воска, в которых уже
выполнено и отверстие. Лобзиком по де-
реву отрезают от стержня клиновидную
заготовку, а затем с помощью рашпиля
или напильника с грубой насечкой изго-
тавливается каст и шинка кольца. Если
необходимо выполнить отверстие под ка-
мень, то его просверливают или прожига-
ют, а потом выпиливают. Готовую модель
выглаживают шабером и наждачной бу-
магой.
Если твердый воск используется в виде
массивного бруска, то из него сначала
выпиливается соответствующая заготовка
трапециевидной формы. Затем циркулем (с
обеих сторон) размечается отверстие под
палец, затем оно просверливается или
прожигается, после чего выпиливается от-
верстие под камень. Отверстие под палец,
а также основные контуры кольца лучше
обрабатывать на токарном станке. В
дальнейшем заготовка обрабатывается в
том же порядке, как это рассмотрено в
примерах, приведенных выше.
Монтаж восковой модели (рис. 4.31)
Литниковый канал образуют с помо-
щью штифтов или восковых полосок, ко-
торые нагревают и соединяют с моделью.
Литник может быть, в зависимости от мас-
сы модели, 1—2 мм толщиной и 10—20 мм
длиной. Литниковый канал размещается
следующим образом: модель располагает-
ся в направлении потока расплава, анало-
гично расположению прожилок на листь-
ях, чтобы последний поступал в форму в
направлении центробежной силы; литни-
ковый канал должен находиться по воз-
можности в массивной части отливки, что-
бы основная часть расплава проходила по
наименьшему пути; должна быть обеспече-
на возможность для зачистки мест соеди-
нения на готовой отливке. При необходи-
мости на больших моделях можно исполь-
зовать несколько литников.
Важно, чтобы внутри самой модели се-
чения имели такие размеры, чтобы сплав
мог заполнить всю форму. Например, если
литниковый канал присоединяется к шин-
ке кольца, то она должна быть такой
толщины, чтобы необходимое количество
металла поступало к касту кольца до
того, как затвердеет шинка.
Для получения «прибыли» модель за-
крепляется литниковыми штифтами на де-
ревянном или металлическом основании
соответствующей формы; для этой цели
применяются также воск или пластилин.
Важно также, чтобы расстояние от «при-
4.5. Литье
153
Рис. 4.31. Подготовленная одиночная модель и
опока (схема): 1 опока; 2 - - модель с выпук-
лым основанием; 3 — проволочный каркас
были» до отливки было как можно мень-
ше и металл не охлаждался на этом от-
резке. На литниковые штифты насажива-
ют небольшие восковые шарики, а уча-
сток штифта между шариком и моделью
дополнительно покрывают воском. Таким
образом получают «прибыль», которая
компенсирует усадку металла при затвер-
девании.
В качестве опоки используют отрезки
стальных труб различных размеров, по-
верхность которых для более быстрого
просушивания формовочной массы перфо-
рируется.
Восковую модель подвергают обезжи-
риванию погружением в спирт с добавлен-
ным в него специальным смачивающим
средством.
В качестве формовочной массы ис-
пользуют смеси, похожие на те, которые
применяются в стоматологии при протези-
ровании Требуемое количество формо-
вочной массы смешивают в резиновом со-
суде с небольшим количеством дистилли-
рованной воды, а затем тщательно пере-
мешивают. Причем нужно следить за тем,
чтобы пузырьки воздуха выходили из за-
мешанной суспензии, для чего сосудом
постукивают по столу и дают выйти воз-
духу из массы. Формовочная масса долж-
на быть жидкотекучей, сметанообразной и
без комков.
Мягкой кисточкой жидкотекучая фор-
мовочная масса наносится на модель; при
этом нельзя допускать, чтобы в получен-
ном слое оставались пузырьки воздуха. В
случае необходимости на первый слой на-
пыляется сухая формовочная масса, бла-
годаря чему предотвращается стекание и
образование трещин на форме в процессе
высыхания. Через 2—3 мин снова нано-
сится жидкая формовочная масса, и так
повторяется до тех пор, пока восковую
модель не будет покрывать слой толшиной
около 5 мм.
Затем сверху устанавливают опоку и
заливают модель формовочной массой.
Перфорированную опоку, чтобы жидкая
масса не вытекала, следует предваритель-
но обернуть бумагой. Между моделью и
стенкой опоки должно оставаться рассто-
яние около 10 мм, а от модели до верхнего
края опоки— 15мм.
Такой несложный способ формовки
подходит для изготовления одиночных из-
делий. Если в формовочной массе оста-
лись пузырьки воздуха, то это явится при-
чиной появления на отливке характерных
бугорков, удаление которых потребует
дополнительной ее обработки. С целью
предотвращения таких дефектов формо-
вочная масса может быть подвергнута ва-
куумированию, о чем пойдет речь далее,
при описании формовки «ёлочки»
154
4 Подготовительные операции
Рис 4.32. Простое настольное устройство для
центробежного литья с установленной опокой
Сушка и прокаливание
Готовую форму рекомендуется сразу ис-
пользовать Когда формовочная масса схва-
тилась, вынимают шаблон для формирова-
ния литейной воронки и удаляют литнико-
вые штифты. Для просушивания форму уста-
навливают таким образом, чтобы отверстие
литникового канала было направлено вниз,
что необходимо для стекания воска.
При непрямом нагреве, например в
обычной печи или в печи для эмалирова-
ния, форму медленно - и это очень важ-
но — просушивают при невысоких темпе-
ратурах, а затем прокаливают. Когда нет
другой возможности, то прокалить форму
можно и при медленном (при быстром фор-
ма может разрушиться) нагреве газовым
пламенем, над которым ее держат на про-
волочной сетке. Время окончания процес-
са прокалки определяется моментом про-
грева литникового канала до вишневого
цвета.
Заливка
Начинающим и тем, кто редко имеет
дело с центробежным литьем, целесооб-
разнее всего пользоваться настольной
центрифугой (рис. 4.32), конструкция ко-
торой так проста, что ее можно изгото-
вить самостоятельно. При литье в не-
большие опоки достаточно установить
форму на одной из тарелок; при изготов-
лении изделий большего размера на дру-
гую тарелку ставят соответствующий про-
тивовес.
Предварительно прокаленную опоку
устанавливают на тарелку центрифуги,
еще раз нагревают пламенем газовой го-
релки и затем заливают расплавленный
металл в литьевую воронку. В то время
как при плавке в плавильной чаше го-
товность расплава определяется легким
ее потряхиванием, то с литейной формой
так поступать не следует, так как тогда
преодолелось бы поверхностное натяже-
ние, часть расплава проскользнула бы в
форму и забила бы литниковый канал.
Состояние расплава в данном случае оп-
ределяют по внешнему виду.
Таким образом, как только металл за-
лит, начинается процесс литья: оттягива-
ется шнур, и труба, на которой находится
коромысло с тарелками, начинает вра-
щаться с большой скоростью вокруг не-
подвижной оси; тарелки с расплавом под-
нимаются, и расплав
под действием цент-
робежной силы.
Преимущества
данного способа сле-
дующие: простота,
высокая начальная
скорость, высокая
надежность, незна-
чительные расходы.
После некоторой
тренировки анало-
гичных результатов
можно добиться и с
помощью ручной цен-
трифуги (рис. 4.33).
Хотя в этом случае
результат всегда
сильнее зависит от
субъективных фак-
торов и опасность
ошибки значительно
выше. Например, не
рекомендуется, как
иногда советуют,
резко опускать фор-
поступает в форму
Рис. 4.33. Ручная цен-
трифуга
4.5. Литье
155
му непосредственно перед началом вра-
щения центрифуги Вследствие этого хотя
и преодолевается поверхностное натяже-
ние. но металл затвердевает в литниковом
канале еще до того, как вращение достиг-
нет максимальной скорости. Лучше спо-
койно, но уверенно, сначала медленно на-
чать вращение центрифуги, а затем быст-
ро придать вращению ускорение: форма
непрерывно заполняется жидким метал-
лом, который с большим усилием прижи-
мается к ее стенкам.
По истечении 3 мин горячая опока
погружается в холодную воду для уда-
ления с отливки формовочной массы.
Литниковый стояк отрезается, отливка
подвергается дальнейшей обработке: за-
чистке, шлифованию и полированию.
Если это единичное изделие, то работа
на этом заканчивается (рис. 4.34).
Металлические мастер-модели
для серийного изготовления
Отливка, изготовленная по восковой
модели, может быть использована в каче-
стве мастер-модели для получения резино-
вой формы, с помощью которой можно
затем изготавливать серийно модели из
воска (рис. 4.35). Этот метод успешно
применяют, так как он позволяет дости-
гать таких художественных эффектов,
которые при традиционной металлообра-
ботке не всегда осуществимы, к тому же
такой метод изготовления мастер-моделей
позволяет творчески использовать и все
достоинства центробежного литья. Есте-
ственно, при этом следует учитывать
усадку при последующем формовании
восковых моделей с использованием рези-
новой формы, о чем пойдет речь далее.
Это означает, что мастер-модель должна
быть больше и толще.
Ювелир может выполнить также мас-
тер-модель из металла обычными метода-
ми и затем отформовать ее из резины,
причем если резиновая форма отливается
из силиконового каучука, то мастер-мо-
дель может быть из любого благородного
Рис. 4.34. Изделия, отлитые по восковым моде-
лям: 1 - броши (серебро), Художественная шко-
ла прикладного искусства, г. Хайлигендамм, 2 —
брошь (золото); 3 — брошь (серебро, сланец),
Райнер Шуманн, г. Дрезден
сплава или другого стойкого металла,
возможно также использование дерева
или пластмассы. Если же резиновая фор-
ма изготавливается посредством вулкани-
зации обычного каучука, когда использу-
156
4 Подготовительные операции
Рис. 4.35. Тиражирование металлической модели на установке для центробежного литья: 1 - - метал-
лическая мастер-модель; 2 — модель в сырой резине; 3 — обработка в прессе для вулканизации; 4 —
разрезанная резиновая форма; 5 - впрыскивание воска в резиновую форму; 6 - восковые модели, 7—
восковая «ёлочка» в опоке; 8 — вакуумирование заполненной формовочной массой опоки, 9 выплавле-
ние воска и прокалка опоки в электропечи’ 10 — плавление металла’ 11 — опока установлена на
плавильный тигель, центрифуга вращается, 12— заливка металла во вращающуюся опоку; 13— извле-
чение готовой «ёлочки» из опоки; 14 — отделение готовых изделий
4.5. Литье
157
ется нагрев и высвобождается сера, то в
этих случаях для мастер-модели лучше
всего использовать сплав Аи 585, по воз-
можности с родиевым покрытием. Можно
также применить латунь, позолоченные
серебро и недрагоценные металлы. Не ре-
комендуется использовать при моделиро-
вании мягкие припои и чувствительные к
теплу материалы.
При изготовлении металлической мас-
тер-модели должны быть учтены два ос-
новных требования: мастер-модель должна
быть исполнена с очень высоким каче-
ством, так как в противном случае от-
ливка получится с дефектами; мастер-мо-
дель из металла должна быть больше,
так как восковая модель дает усадку в
резиновой форме на 5—10%. Для компен-
сации усадки размеры мастер-модели дол-
жны быть на 10% больше. Если шинка
кольца в готовом изделии должна быть
толщиной 0,9 мм, то мастер-модель долж-
на иметь толщину в 1 мм, так как часть
материала удаляется еше и при обработ-
ке отливки.
Глухие и крапановые касты делают с
учетом корректировки толщины металла
и отверстия под камень. При литье они
хорошо заполняются металлом, так что
при последующей закрепке вставок слож-
ностей не возникает.
Преимущества центробежного литья
особенно хорошо проявляются при се-
рийном изготовлении одинаковых юве-
лирных изделий. Такой способ литья
очень подходит при работе с объемными
моделями, в том числе в виде орнамен-
тов с большим количеством вырезов,
когда требуется обеспечить высокую
точность исполнения. Этим методом мож-
но отлить даже скрученную проволоку,
используемую для декоративной отделки
оправы. Однако проволока, применяемая
в данном случае в качестве модели,
должна иметь плотную навивку и быть
тщательно пропаяна, иначе резина попа-
дает в небольшие отверстия и отрывает-
ся при извлечении мастер-модели из фор-
мы, в результате чего ухудшается каче-
ство восковой модели.
Изделия с конструктивными полостями
отливают из нескольких частей, которые
затем спаивают. Лучше всего сначала из-
готовить мастер-модель полностью, а по-
том аккуратно распилить (в процессе
сборки рекомендуется использовать на-
правляющие штифты и отверстия). Уже
при изготовлении мастер-моделей нужно
учитывать последующие операции обра-
ботки отливки, чтобы в дальнейшем избе-
жать ряда трудностей. Так, для упроще-
ния доводочных работ целесообразно от-
ливать мастер-модель в расчлененном
виде и затем производить сборку. Каждая
мастер-модель должна отвечать самым вы-
соким требованиям к качеству ее испол-
нения, так как любые погрешности при ее
изготовлении (неаккуратная пайка, недо-
статочная полировка или, наоборот, ше-
роховатость) точно будут воспроизведены
на отливке.
К металлической мастер-модели припа-
ивается литниковый канал из круглой или
плоскокатаной проволоки.
Изготовление резиновой формы
Вулканизированная резиновая форма.
Этот метод применяется в основном в
промышленном производстве. Для неболь-
ших предприятий больше подходит метод
изготовления форм из силиконового кау-
чука.
В прочную металлическую пресс-фор-
му между двумя пластинами сырого кау-
чука, которые, кстати, не должны высту-
пать за кромки пресс-формы, укладывает-
ся мастер-модель из металла таким обра-
зом, что литниковый канал доходит до
стенки. Полости модели, в том числе
внутренняя полость каста кольца, запол-
няются обрезками каучука, пресс-форма с
обеих сторон закрывается стальными пла-
стинами. Вулканизация производится в
прессе при температуре 150° С в течение
20—40 мин (рис. 4.36, 7).
158
4 Подготовительные операции
Скальпелем или лезвием в держателе
осторожно разрезают резиновую форму и
извлекают модель (благодаря нарочитым
неровностям на поверхности разреза более
точно совпадают затем обе полу формы).
Особенно аккуратно следует разрезать ре-
зиновые формы в местах наиболее тонких
частей мастер-модели, важных для буду-
щей восковой модели, чтобы не повредить
их при извлечении из формы. При изготов-
лении плоских пластинообразных деталей,
например монет и кулонов, модель и ре-
зиновые пластины перед вулканизацией
припудривают тальком, чтобы после этого
их можно было разъединить без ножа.
Совпадение полуформ обеспечивается с
помощью двух стальных полусфер, зафор-
мованных при вулканизации.
Резиновая форма из силиконового ка-
учука. Имеются рецептуры силиконового
каучука для изготовления форм различ-
ной твердости (каучук и вулканизирую-
щий агент смешивают согласно инструк-
ции). В вакуумной мешалке из смеси уда-
ляется воздух, что повторяется еще раз
после нанесения массы на мастер-модель.
В качестве емкости используют металли-
ческую полосу, выгнутую соответствую-
щим образом. Модель с литником вдав-
ливается наполовину в пластилин вместе
с несколькими стальными шариками,
далее наносят слой вазелина и затем за-
ливают силиконовый каучук. После за-
твердевания удаляют пластилин и сталь-
ные шарики-фиксаторы, поверхность по-
луформы вновь смазывают вазелином,
чтобы можно было залить вторую полу-
форму.
На готовой второй полуформе в тех
местах, где в первой полуформе были
стальные шарики, образуются направляю-
щие выступы, благодаря которым полу-
формы легко совмещать при сборке после
извлечения модели.
Очень просто можно изготовить элас-
тичную форму для колец с гладкой внут-
ренней поверхностью. Модель кольца на-
саживают на соответствующую латунную
Рис. 4.36. Оборудование для центробежного ли-
тья: 1 - вулканизационный пресс; 2 — восковой
инжектор
4.5. Литье
159
трубку, к которой припаяно основание.
С помощью второй трубки, которая боль-
ше первой, образуется опока, и в нее за-
ливается силиконовый каучук. После его
затвердевания наружную трубку снимают,
а эластичную форму разрезают поперек
шинки кольца и извлекают модель. При
последующем впрыскивании воска внут-
ренняя латунная трубка должна оставаться
в резиновой форме.
Изготовление восковых моделей
Применяемый воск должен быстро за-
твердевать, давать по возможности наи-
меньшую усадку, обладать определенной
эластичностью и сгорать без остатка.
Чтобы восковые модели можно было лег-
ко извлекать, резиновая форма покрывает-
ся тальком или на ее поверхность напы-
ляют слой силикона.
В промышленности применяют специ-
альный инжектор (рис. 4.36, 2). В загру-
зочном резервуаре находится воск в рас-
плавленном состоянии, а резиновая форма
плотно сжимается двумя алюминиевыми
пластинами. Форму подают к соплу воско-
вого инжектора и, откачав из нее воздух,
впрыскивают воск под небольшим избыточ-
ным давлением. Так как эластичную форму
можно легко изогнуть, из нее без труда затем
извлекают восковые модели.
На малых предприятиях такой инжек-
тор не загружен полностью, поэтому для
подачи жидкого воска рекомендуется
применять инжекционный шприц. Для
достижения этой цели годится и такой
способ. Сначала выполняют сборку эла-
стичной формы, затем устанавливают ее
на тарелку настольной центрифуги. В та-
релку насыпают немного опилок, чтобы
форма лежала надежно и на нужной
высоте, а в форму через вставленную в
нее воронку заливают расплавленный
воск, а потом запускают центрифугу.
Воск под действием центробежной силы
вдавливается в резиновую форму и абсо-
лютно точно воспроизводит все тонкости
отпечатка.
Изготовление «ёлочки». К центрально-
му восковому стояку с основанием при-
паивают электрическим паяльником лит-
ники восковых моделей, что, впрочем,
можно также выполнить и разогретым но-
жом. Минимальное расстояние между мо-
делями должно быть 2 мм, а от моделей
до края опоки — 5 мм, чтобы на формо-
вочной массе не появилось трещин. От-
дельные модели изделий располагают по
спирали вокруг стояка, чтобы все они
заполнялись постепенно, что было бы
невозможным, если бы они находились
на одной высоте. Все модели должны
быть расположены наклонно в направ-
лении действия центробежной силы. Стояк
«ёлочки» находится на резиновом основа-
нии с выпуклым утолщением — для буду-
щей «прибыли».
Для центробежного литья требуется
формовочная масса высокого качества
Приготовленная смесь тщательно переме-
шивается с помощью мешалки, затем в
вибровакуумной установке из нее удаля-
ется воздух. Можно заметить, насколько
явно при этом уменьшается ее объем.
«Ёлочку» погружают в спирт или в
специальное смачивающее средство. Опо-
ку устанавливают на резиновое основа-
ние, на котором уже находится «ёлочка».
Для компенсации уменьшения объема при
откачке воздуха вокруг опоки устанавли-
вается более высокая манжета из тонкой
пластмассы, которую удаляют после за-
твердевания формовочной массы. Прова-
куумированную формовочную массу зали-
вают в опоку таким образом, чтобы она
затекала рядом с восковыми моделями по
стенке опоки и, поднимаясь от уровня
основания, постепенно обволакивала
«ёлочку». Когда опока будет достаточно
заполнена, ее ставят под вакуумный ко-
локол, где происходит удаление пузырь-
ков воздуха из формовочной массы, при-
чем форма остается под вакуумом до тех
пор, пока пузырьки воздуха не перестанут
выделяться (при этом избыток формовоч-
ной массы опускается до уровня кромки
160
4. Подготовительные операции
опоки и установленную манжету можно
снять).
Далее снимают резиновое основание и
через 20 мин начинают осторожно вы-
плавлять воск газовым пламенем. В элек-
тропечи опоку постепенно (100° С в час)
нагревают до 700° С, подготавливая ее
таким образом к заливке. Опоку, которая
уже нагревалась при выплавлении воска,
можно также поставить в печь с темпера-
турой около 250° С и нагревать ее далее,
постепенно повышая температуру в печи.
Время между заливкой формовочной
массы и заливкой металла должно состав-
лять 6—7 ч, не более. Конечная темпера-
тура прокалки опоки может составлять от
550° С до максимум 700° С. Температура
опоки при заливке может быть ниже: сле-
довательно, опоку необходимо охладить.
Температура опоки при заливке, °C -
_ Температура ликвидуса сплава
Для сплава Аи 585, например, это со-
отношение 85(- + 50° С = 475° С.
Необходимое количество металла.
Предполагается, что плотность воска
равна приблизительно 1 г/см3, хотя в дей-
ствительности это значение несколько
ниже. Сопоставляя плотности металла,
отливки и воска, можно определить коли-
чество необходимого металла:
V = V ,
в м ’
т :р -т : р.
в 'и м • м
Так как р = 1 г/см3, то
т - р т ,
м ' м в ’
где К- объем воска, тв— масса воска,
V — объем металла, т — масса металла,
р — плотность металла, р — плотность
воска.
Оборудование для плавки и литья
Центрифуга с плавильным тиглем. Эта
установка пригодна для небольших пред-
приятий. С ее помощью быстро и надежно
производится литье как отдельных изде-
лий, так и целой их партии. За одну
плавку используется до 50 г металла
(рис. 4.37). Если в ранее описанной цент-
рифуге вращение возникает в результате
вытягивания шнура, то в центрифуге с
плавильным тиглем вращение рычага, на
котором закреплены опока и тигель, осу-
ществляется сильно сжатой спиральной
пружиной.
Графитовый тигель с металлом поме-
щается на центробежном рычаге, на кото-
ром, пока металл расплавляется, устанав-
ливается также предварительно прокален-
ная опока. Тигель подают к опоке на-
столько близко, чтобы его литейное
отверстие находилось точно напротив лит-
никового канала опоки. Сам процесс за-
ливки начинается с нажатия на рычаг:
пружина срабатывает— рычаг начинает
быстро вращаться и расплавленный ме-
талл нагнетается в форму под действием
центробежной силы.
Центробежная литейная машина. В ка-
честве примера дается описание установки
фирмы Arno Lindner. Эта литейная маши-
на имеет различные модификации, но в
любом случае она предназначена для се-
рийного изготовления изделий и ее можно
эффективно использовать только при пере-
работке большого количества металла
(рис. 4.38, 7). Как и в печах Хелльберга
(см. гл. 4.4.2), в этой машине нагревате-
лем сопротивления является графитовая
трубка, которая передает тепло непосред-
ственно керамическому тиглю, в результа-
те чего возможно получение температуры
нагрева до 1600° С. Расплавляемый ме-
талл можно также нагревать прямо в гра-
фитовом тигле, но только до 1300° С.
Ввиду низкого электрического сопротивле-
ния графитовых трубки и тигля дополни-
тельно используется понижающий транс-
форматор, имеющий на выходе напряжение
5—12 В, что позволяет получать большую
силу тока и необходимую температуру.
В станине машины расположены электри-
ческие и механические узлы и управление.
4.5. Литье
161
Устройство для плавления и разливки раз-
мещается на вращающемся металлическом
круге.
Тигель сначала нагревается в верти-
кальном положении, затем в него помеща-
ют металл и начинают плавку. После рас-
плавления металла устанавливается и за-
крепляется с помощью зажимного механиз-
ма предварительно прокаленная опока.
Включением электродвигателя придают
вращение кругу, причем оставшийся
включенным электронагрев поддерживает
температуру расплава. По достижении
максимальных оборотов нажатием на со-
ответствующую кнопку устройство для
плавления и литья переводится в горизон-
тальное положение, а подача тока отклю-
чается.
При использовании всех рассмотрен-
ных выше центрифуг для литья заполнение
форм начинается уже с началом вращения,
а по достижении максимального числа
оборотов и, соответственно, максималь-
ной центробежной силы процесс литья
заканчивается.
В машинах для центробежного литья
можно успешно лить сплавы желтого,
• I
Рис. 4.37. Портативная центрифуга
Рис. 4.38. Электрическая машина для центробеж-
ного литья: 1 — без опоки: 2 — с установленной
опокой; 3 — опока жестко соединена с плавиль-
ным тиглем; 4 — положение при вращении
162
4 Подготовительные операции
Таблица 4.14
Технические данные установок для центробежного литья
Максимальная температура плавления Максимальная масса расплава, серебряные сплавы в графитовом тигле керамический тигель в графитовой трубке Максимальная масса расплава, золотые сплавы в графитовом тигле керамический тигель в графитовой трубке Максимальный размер опоки Электрическая мощность при номинальной нагрузке Электрическая мощность при временной максимальной нагрузке Нагрев от комнатной температуры до температуры плавления Продолжительность плавления при температуре 1000° С Габариты установок с защитным устройством 1300 1600°с 140 1400 г 120—800 г 200—900 г 160 -1100 г от 70 0 х 90 мм до 125 0 х 220 мм 1—3,2 кВт 1,4 4 кВт 10—20 мин 4- 10 мин от 800 мм х 800 мм до 1350 мм х 1350 мм
красного и белого золота, серебра, лату-
ни, томпака, бронзы, нейзильбера. Техни-
ческие данные машин для центробежного
литья фирмы Arno Lindner приведены
выше (табл. 4.14).
Установка для вакуумного всасывания
(рис. 4.39). На рассмотренных до сих пор
устройствах для литья расплавленный ме-
талл нагнетается в форму под действием
центробежной силы. В данном случае он
всасывается в форму в результате вакуу-
мирования опоки.
Подготовка формы с восковой «ёлоч-
кой», которая заформована в опоке, осу-
ществляется так же, как и при центробеж-
ном литье. Стенка опоки должна быть
перфорированной, вплотную к верхней
кромке находится герметизирующий опор-
ный фланец. Размер опок определяется
количеством металла.
Нагретая до нужной температуры опо-
ка устанавливается в приемную камеру.
Металл заливается в опоку при включен-
ном вакуумном насосе. Из полости формы
воздух откачивается через пористую фор-
мовочную массу — и, следовательно, рас-
плав быстро всасывается в опоку и запол-
няет пустоты. Этот способ хорош тем, что
опока устанавливается неподвижно
4.5.6.3. Кокильное ротационное литье
Это более простой и эффективный ме-
тод изготовления, например, обручальных
колец, по сравнению с их обычным литьем
в кокилях.
Рис. 4.39. Установка вакуумного всасывания
4.6. Прокатка и волочение
163
В тигле расплавляется определенное
количество металла, а цилиндрическому
кокилю придается вращение. Затем жид-
кий металл заливают в воронку, и рас-
плав равномерно распределяется по пери-
метру кокиля (сплав Аи 585 заливают при
пониженном числе оборотов).
Обычный ротационный кокиль
(рис. 4.40) токарь может изготовить само-
стоятельно. В крышку верхнего отрезка
трубки (2) ввинчивается воронка (7).
Трубка (3) устанавливается на массивный
винт (5). С помощью промежуточных ко-
лец (4), насаживаемых также на винт,
регулируется расстояние от крышки труб-
ки до верхней кромки обручального коль-
ца. Фланцем (б), имеющим по периметру
отверстия, обеспечивается равномерное
вращение кокиля, так как этот фланец
представляет собой маховик. Приводом
Рис. 4.40. Кокиль для
ротационного литья
обручальных колец:
1 — литьевая воронка;
2 — крышка трубки;
3 — верхняя часть
трубки; 4 — проме-
жуточные кольца;
5 — массивный винт;
6- -фланец с отверстиями
может служить мотор небольшой электри-
ческой кофемолки с 3000 об/мин, но не
менее. Чтобы руки при работе были сво-
бодными, рекомендуется использовать нож-
ную педаль (как в электрических швей-
ных машинах), которая предназначена
также для регулировки числа оборотов
4.6. Прокатка и волочение
4.6.1. Основные виды
деформации металла
При изучении процессов деформации
металлов следует знать, что наряду со
структурными преобразованиями парал-
лельно происходит множество других вза-
имосвязанных процессов. Дать им опреде-
ления можно только разделив на отдельные
явления. Что происходит внутри отдельно-
го кристаллита? Как изменяется поликри-
сталл? Каким образом происходит дефор-
мация всего слитка металла? Ответы на эти
вопросы можно дать в рамках данной
книги только в упрощенном виде. Процес-
сы, происходящие в одиночном кристалли-
те и кристаллической решетке при всех
видах нагрузки, принципиально одинако-
вы. Изменения в слитке зависят от способа
деформации: при ковке они не такие, как
при волочении, при гибке — иные, чем при
клепке. Общие же явления деформации, а
именно изменения отдельных кристаллитов
и их совокупности, можно более наглядно
проследить на примере процесса прокатки.
Упругая деформация
Уже при пояснении диаграммы растя-
жения шла речь об упругой деформации.
До начала пластической деформации как
целого слитка металла, так и отдельного
кристаллита в них происходит упругая
деформация, которая характеризуется тем,
что весь слиток удлиняется в направлении
действия силы растяжения и укорачивает-
ся в направлении силы сжатия; при снятии
нагрузки образец вновь принимает перво-
начальную форму.
164
4. Подготовительные операции
На практике это
выглядит всегда та-
ким образом, что при
упругой деформации
большинство кристал-
литов образца испы-
тывают только ее воз-
действие. Но при этом,
однако, некоторые
кристаллиты, имею-
щие особенно благо-
приятную ориента-
цию, подвержены пер-
воначальной остаточ-
ной деформации. И,
наоборот, после замет-
ной пластической де-
формации всего слит-
ка еще остаются от-
дельные кристаллиты,
оооооооооо
оооооооооо
оооооооооо
оооооооооо
оооооооооо
ооооб-еоооо
оооооооооо
оооооооооо
оооооооооо
оооооооооо
/
оооооооооо
оооооооооо
оооооооооо
оооооооооо
о О О О ф-о о о о о
О О О О 0-0 обо о
оооооооооо
оооооооооо
оооооооооо
оооооооооо
ооооооооо
юоооооооо
ооооооо
оооооо
ооооо
ООО
ООО
ОО
оо
ООО
ОООО
ООООО
ОООООО
ооооооо^.
ooopooooOl
оооооооооо
оооооооооо
ooooooooool
оооооооооо!
“ ооо о!
оооо
оооооооооо!
оооооооооо!
оооооооооо!
оооооооооо!
3
Рис. 4.41. Изменение связей в решетке в процессе деформации (схема):
1 — исходное состояние; 2 — упругая деформация под действием верти-
кальной нагрузки; 3 упругая деформация под действием нагрузки по
диагонали; 4 начало пластической деформации по плоскости скольже-
ния; 5 — прогрессирующая деформация по другим плоскостям скольжения
которые испытывают
только упругую де-
формацию.
Изменения внутри
отдельного кристал-
лита при упругой
деформации в упрощенном виде показаны
на схеме (рис. 4.41). В сути этих процес-
сов можно легче разобраться, вообразив,
что атомы представляют собой шары, а
действующие между ними электрические
силы взаимного притяжения — резиновые
ленты. На схеме (рис. 4.41,2) ясно вид-
но, что межатомные расстояния уменьша-
ются в направлении действия сил сжатия,
в то время как в поперечном направле-
нии кристаллическая решетка растягива-
ется. Если сила сжатия действует на кри-
сталлическую решетку по диагонали, то
она из квадрата превращается в ромб
(рис. 4.41, 3). При растяжении реакция об-
ратная: кристаллическая решетка растяги-
вается в направлении действия силы рас-
тяжения, а в поперечном направлении она
сжимается
Если представить себе процесс дефор-
мации в виде модели из резиновых лент,
то ясно, что при полном снятии нагрузки
кристаллическая решетка принимает свою
первоначальную форму, а ввиду того, что
вышеупомянутые процессы происходят в
каждом отдельном кристаллите, то и вся
кристаллическая решетка подвергается
упругой деформации. Но при пластиче-
ской деформации необходимо различать
процессы, происходящие не только в от-
дельном кристаллите, но и в поликристал-
ле в целом.
Пластическая деформация
Известно, что упругая деформация пред-
шествует пластической, но если при пер-
вой после снятия нагрузок прекращается
изменение формы и структура вновь при-
обретает исходный вид, то при пластиче-
ской деформации изменение формы сохра-
няется и после снятия нагрузки.
Процессы в монокристалле. Когда на-
грузка превышает предел упругости, то
межатомные расстояния не увеличиваются.
4.6. Прокатка и волочение
165
а атомная решетка смещается по плоско-
стям наилегчайшего скольжения, т. е. по
плоскостям кристалла, которые плотно за-
селены атомами. У металлов с кубической
кристаллической решеткой— это диаго-
нальные плоскости. Если представить себе
данный процесс в виде некой модели с
резиновыми лентами, то будет видно, что
ленты дальше не растягиваются, они как
бы отрываются от всех атомов плоскости
скольжения, атомы «перепрыгивают» даль-
ше на одну ступень скольжения и вновь
восстанавливают связь между собой с
помощью воображаемых резиновых лент
(рис. 4.41, 4). Если весь кристаллит в ре-
зультате этого изменил свою внешнюю
форму — например, вытянулся — то это
значит, что соответствующий каждой кри-
сталлической системе свой собственный
порядок атомов сохранился (к примеру,
слиток золота и после процесса прокатки
сохраняет кубическую гранецентрирован-
ную решетку). Чем больше в кристаллите
плоскостей скольжения и чем сильнее сме-
щаются по этим плоскостям атомы, тем
сильнее кристаллит изменяет свою перво-
начальную форму. Если в одном направ-
лении он удлиняется в виде волокон, то в
поперечном направлении всегда сужается
(рис. 4.41, 5). Такое смещение кристалли-
ческой решетки возможно лишь тогда,
когда нагрузка действует в направлении
плоскостей наилегчайшего скольжения.
Кристалл оказывает сильное противодей-
ствие напряжению, действующему в дру-
гом направлении, и так как деформацию
в этом направлении вызывает лишь не-
большая доля приложенного усилия, то ее
зачастую хватает только для упругого сме-
щения решетки (рис. 4.41, 2). Получается,
что пластическая деформация кристаллита
вызывает в поперечном направлении
упругую деформацию независимо от на-
правления действия нагрузки.
С увеличением степени деформации
растет сопротивление кристаллической
решетки: чем больше кристаллит изменяет
свою первоначальную форму и чем силь-
нее его деформация, тем больше требуется
усилий для ее продолжения.
Процессы в поликристалле. При поясне-
нии процессов затвердевания (см. гл. 4.5.3)
было отмечено, что слиток металла не
является монокристаллическим, а состоит
из множества беспорядочно ориентирован-
ных кристаллитов (зерен). Это хаотичное
расположение проявляется в том, что плос-
кости наилегчайшего скольжения каждого
из них ориентированы в различных направ-
лениях. Поэтому безразлично, в каком на-
правлении нагрузка действует на поликри-
сталл, т. е. на металлический слиток. Пла-
стической деформации в первую очередь
всегда будут подвергаться те кристалли-
ты, которые случайно расположены в бла-
гоприятном для деформации положении.
Если о монокристалле было сказано, что
его способность к деформации зависит от
направления действия нагрузки, то о поли-
кристаллическом слитке металла можно
сказать, что он одинаково пластичен при
любом направлении ее действия.
Если кристаллит, расположенный в на-
правлении действия деформации, вытяги-
вается, то это сказывается на соседних
кристаллитах, которые находятся в непо-
средственном контакте с ним, т. е. они ис-
пытывают сначала упругую деформацию,
затем изменяют положение до тех пор, пока
не попадут под влияние пластической де-
формации. В данном случае говорят, что
структура «течет» (см. рис. 4.56). С увели-
чением степени деформации все больше и
больше кристаллитов формоизменяются,
пока, наконец, вся структура не будет
выглядеть в виде волоконообразных вытя-
нутых кристаллитов, что, кстати, харак-
терно для текстуры слитка при прокатке и
волочении. Анизотропный слиток в резуль-
тате пластической деформации, не завися-
щей от направления действия нагрузки, при-
обретает упорядоченную в направлении об-
работки кристаллическую структуру.
С увеличением нагрузки поликристал-
литу необходимо преодолеть не только
сопротивление деформации атомов на
166
4 Подготовительные операции
плоскостях скольжения монокристалла, но
и более сильное сопротивление, возникаю-
щее из-за противодействующих сил между
кристаллитами. А если между кристаллита-
ми по границам зерен присутствуют допол-
нительно еще и хрупкие вещества, то они,
действуя как жесткий остов, могут препят-
ствовать деформации или сделать ее пол-
ностью невозможной (рис. 4.42).
В процессе деформации (при значитель-
ных нагрузках) кристаллиты вытягиваются
до пределов их пластичности, и поэтому
необходимы все большие внешние усилия
для продолжения деформации. И, наконец,
может произойти так, что при длительном
воздействии усилия будет превышен пре-
дел прочности на разрыв и структура нач-
нет разрушаться в отдельных местах.
В целом считается, что у металлов с
увеличением степени деформации повыша-
ются твердость, прочность на разрыв и
предел текучести, в то время как их спо-
собность к относительному удлинению
уменьшается. На примере меди показано
(рис. 4.43), каким образом изменяются ме-
ханические свойства металла с изменением
степени его деформации. Эти значения для
других металлов и сплавов отличаются, но
тенденция их изменения и ход кривых прин-
ципиально такие же
4.6.2. Прокатка
Процесс прокатки
Под прокаткой понимают такой про-
цесс деформации, когда слиток пропуска-
ется между взаимно вращающимися ци-
линдрическими валками, в результате
чего уменьшается его толщина и одновре-
менно увеличивается длина, ширина же
при этом почти не изменяется. Чтобы
понять деформацию при прокатке, необхо-
димо остановиться на процессах, возника-
ющих в металле, находящемся между не-
подвижными сжимающими его поверхнос-
тями валков.
Обжатие заготовки между плоскими
неподвижными поверхностями валков Ме-
Рис. 4.42. Сплав А и 585: крупнозернистая струк-
тура, растрескивание в начале формоизменения
(х 125)
Рис. 4.43. Изменения свойств металла в процессе
формоизменения на примере меди
таллический слиток нагружается в направ-
лении действия сил сжатия, в то время как в
перпендикулярном направлении нагрузка
на него отсутствует (характерно для про-
цессов ковки, горячей штамповки, чеканки,
тиснения и т. д.).
Металлический слиток подвергается
деформации за счет внешних усилий не
равномерно, а по отдельным зонам, в
которых деформация может быть незначи-
тельной, вообще отсутствовать или быть
достаточно сильной (рис. 4.44).
4.6. Прокатка и волочение
167
Рис. 4.44. Конус текучести (схема)
В результате контакта инструмента с
поверхностью заготовки возникает сильное
трение, вследствие которого металл не де-
формируется по краям. Поэтому в зоне I
деформация незначительная или отсутству-
ет Под действием внешнего давления сли-
ток деформируется поперек направления
действия нагрузки, и поэтому вертикально
действующая нагрузка в зоне III незначи-
тельно влияет на структуру металла.
Формоизменение происходит более
сконцентрированно в зоне II, расположен-
ной между зонами I и III, в которых
либо вовсе не происходит никакой дефор-
мации, либо она очень и очень незначи-
тельна. Изменение положения в зонах I и
III происходит в основном вследствие
вытеснения металла при формоизменении
в области II.
В точках F структура металла остается
статичной. Линия соединения между обе-
ими точками является линией раздела те-
кучести FF, от которой металл смещается
одинаковым образом во все стороны.
Если слиток, находящийся под нагрузкой,
имеет очень большую ширину, а действу-
ющая сила незначительная, то может слу-
читься, что на поверхностях валков обра-
зуется так называемый «конус скольже-
ния», к которому примыкает зона сильной
деформации. Это происходит, например, в
тех местах заготовок, где непосредствен-
но наносятся удары молотком, а также в
прямо противоположных участках, нахо-
дящихся на наковальне. На внутренний
участок заготовки, расположенный между
этими двумя зонами деформации, сила
давления не действует, и он остается без
изменений.
Обжатие заготовки между вращаю-
щимися валками. Такой вид нагрузки со-
ответствует процессу прокатки. Валки
представляют собой наклонные поверхно-
сти давления, между которыми металл не-
прерывно продвигается под действием
возникающего трения.
Если предположить, что давление вал-
ков распределяется по всему поперечно-
му сечению металла с одинаковой силой,
то тогда нагрузка действует в зоне а.
Вследствие сопротивления трения на по-
верхностях валков образуются зоны наи-
меньшей деформации, а именно конусы
скольжения (рис. 4.45). Получается, что
линия раздела текучести FF уже находит-
ся не посередине деформированного уча-
стка заготовки, а смещается в сторону
и, как и в случае с неподвижными плос-
кими валками, металл течет под действи-
ем нагрузки равномерно в обе стороны
от линии раздела текучести. В результате
этого металл вытесняется снова в зону
Р и происходит обратный его подъем.
В области у металл смещается вперед, и
возникает зона опережения, вследствие
чего металл в зоне обратного подъема
перемещается медленнее, а в зоне опере-
жения — быстрее скорости вращения вал-
ков. Только на линии раздела текучести
металл передвигается со скоростью вал-
ков. Кроме того, давление валков рас-
пределяется по всему поперечному сече-
нию металла не так равномерно, как это
предполагалось при упрощенном отобра-
жении процесса, и зоны по краям дефор-
мируются сильнее, чем середина заготов-
ки. Может случиться, что центральная
зона заготовки не будет испытывать де-
формации, как это бывает и при непо-
движных сжимающих валках (рис. 4.46),
вследствие чего границы сильно деформи-
рованной наружной зоны заготовки рас-
ширятся и зайдут далеко за ее сердцевину;
в торцевой ее части наблюдается точно
такое же явление.
168
4. Подготовительные операции
Прокатные вальцы
Прокатные вальцы (рис. 4.47) сконстру-
ированы специально для небольших пред-
приятий. Станина вальцев состоит из четы-
рех колонн, соединенных между собой
верхней плитой и основанием. По полиро-
ванным направляющим колоннам станины
перемещаются подшипники, в которых
вращаются цапфы валков. Диаметр валков
равен 45 мм, а длина — 90 мм. На верхней
паре валков можно обрабатывать листы
металла толщиной от 0,01 до 5 мм, а на
Рис. 4.45. Процесс прокатки с конусом текуче-
сти ( схема )
Рис. 4.46. Процесс прокатки: при очень толстой
заготовке центральная зона не охватывается
усилием прокатки
нижних производится прокатка проволоки
квадратного сечения от 1 до 5 мм. Валки
приводятся в движение вращением рукоят-
ки. Передаточное отношение при прокатке
проволоки i - 6 : 1, а при прокатке листов
i = 12: 1. С помощью верхнего ручного ма-
ховика валки регулируются при прокатке
листа, а двумя нижними рукоятками на-
страиваются на прокатку проволоки. По-
верхность прокатанного металла должна
быть гладкой и выглядеть почти полиро-
ванной, для чего валки изготавливают из
высококачественной стали. Станина такой
машины должна быть особенно прочной,
так как все ее узлы и детали подвергаются
высоким нагрузкам.
Особой разновидностью вальцев являет-
ся кромкогибочный станок, используемый
также жестянщиками. Ювелир может ис-
пользовать его вместо профильных вальцев
для изготовления пустотелых браслетов:
помещенная между валками листовая за-
готовка браслета в результате прокатки
становится равномерно выпуклой и за-
кругляется, неизбежно приобретая требуе-
мую форму; остается только отрезать по-
луфабрикат на определенную длину, спа-
ять и осадить— и цельный пустотелый
браслет готов.
Для обеспечения бережного обращения
с вальцами должны быть выполнены следу-
ющие рекомендации: на вальцах не следует
производить прокатку твердых и хрупких
материалов, например закаленной стали,
металла с окалиной; с заготовки следует
удалить остатки буры; материал перед про-
каткой необходимо хорошо просушить; на-
грузки на валки, чтобы они не изнашива-
лись только в середине, следует распреде-
лять равномерно; выполнять при необходи-
мости полирование поверхности валков.
Подготовка слитка
При отливке металл обретает первона-
чальную форму, которую в процессе даль-
нейшей обработки видоизменяют и полу-
чают, например, лист и проволоку. Вна-
чале слиток подвергают травлению для
4.6. Прокатка и волочение
169
1 2
Рис. 4.47. Комбинированные вальцы для листа и проволоки: 1
ручной привод; 2 — электропривод
того, чтобы полностью удалить с него все
твердые частицы буры и шлака. Затем
производится интенсивная предваритель-
ная ковка отливки. После тщательной ее
проковки и, если необходимо, промежу-
точного отжига можно приступить к про-
катке.
Процесс обработки на вальцах
Прокатка листов. Перед прокаткой
необходимо убедиться в том, что с отлив-
ки удалены все загрязнения и валки имеют
гладкую поверхность: ведь каждая твер-
дая частица оставляет затем отпечаток на
готовом изделии, который придется уда-
лять тщательным шлифованием. Одной
рукой заготовка вставляется между вал-
ками, расстояние между которыми должно
быть таким, чтобы они, благодаря возни-
кающему трению, захватывали заготовку.
В это же время другой рукой (чуть позже
обеими) вращают рукоят-
ку вальцев до тех пор.
пока валки крепко не заж-
мут отливку и ее можно
будет подвергнуть про-
катке.
Вальцевать заготовку
(между отжигами) обяза-
тельно в одном и том же
направлении. За каждый
цикл прокатки, особенно
на ручных вальцах, не
производится сразу боль-
шого обжатия валками;
уменьшение толщины дол-
жно быть незначительным
(постепенным), благодаря
чему снижается износ валь-
цев, а металл утоньшается
равномерно. Последнее
очень важно, так как при
каждом прерывании про-
цесса прокатки на листе
образуется уступ.
Важно знать способ-
ность соответствующего
сплава к пластической де-
формации. Не рекомендуется слишком
редкий или частый отжиг. Но иногда
допускают ошибку, и массивную заготов-
ку (с целью скорейшего снижения очень
высокого сопротивления деформации) под-
вергают отжигу уже через несколько цик-
лов прокатки. Если лист тонкий и легко
подвергается прокатке, то необходимость
выполнения отжига возникнет лишь в слу-
чае появления на листе трещин. На прак-
тике процесс прокатки следует контро-
лировать не на глаз, а микрометром
(рис. 4.48).
Пример: если необходимо уменьшить
толщину заготовки на 50%, то этапы про-
катки следующие:
с 10 до 5 мм; с 5 до 2,5 мм; с 2,5 до 1,25 мм.
Прокатка проволоки. Производится по
тем же принципам, что и прокатка листа,
формоизменения в обоих случаях — похо-
жие. Но в то время как силы деформации
170
4. Подготовительные операции
Таблица 4.15
Возможные дефекты проката
Признаки Причины Способы устранения
Лист заклинился Неравномерный захват заготовки валками (износ их средней части) Отжечь и проковать область листа, которая находилась под слишком малым давлением, произвести правку валков
Лист заклинился Изменено направление проката без промежуточного отжига Отжечь, отковать молотком
Коробление листа с одной стороны Одностороннее действие прокатки, так как валки изношены с одной стороны; подшипники валков выставлены неодинаково Произвести правку валков, отрегулировать подшипники валков
Разрывы листа по краям Материал загрязнен; образование крупнозернистой структуры из-за слишком частого отжига; материал находится под нагрузкой выше предела текучести Трещины расширить пилой, отжечь, заново прокатать; загрязненный металл переплавить
Сильные разрывы и выкрашивание листа; появление мозаичной сетки трещин Превышен предел текучести, крупнозернистая структура. Материал загрязнен вредными примесями Переплавить металл или отправить его на переработку
Рис. 4.48. Допустимое удлинение при прокатке и необходимая температура рекристаллизации для
основных драгоценных сплавов
4.6. Прокатка и волочение
171
при прокатке листов действуют на заго-
товку только в вертикальном направле-
нии, в профиле валков для прокатки про-
волоки возникают также усилия, которые
оказывают давление на боковые поверх-
ности четырех- или шестигранной прово-
локи. Как и при обработке листов, заго-
товку предварительно проковывают и
подвергают отжигу. Начинают прокатку с
получения шестигранного профиля заго-
товки, а затем в последующих ручьях
сечение его доводят до квадратного.
После каждого прокатывания расстоя-
ние между валками уменьшается, но преж-
де чем проволока вновь окажется между
ними, ее поворачивают вокруг оси на 90°.
К прокатке в следующем ручье переходят
только после того, как полностью исполь-
зованы возможности предыдущего, т. е.
достигнут предел наибольшего обжатия
валками.
4.6.3. Волочение
Принцип этого способа состоит в том,
что заостренную проволоку протягивают
через коническое отверстие инструмента
из твердого материала с тем, чтобы умень-
шить сечение проволоки и одновременно
добиться получения такого же ее профиля,
как и у отверстия.
Процесс волочения
Обычно исходная заготовка обраба-
тывается предварительно в ручьевых
вальцах. В то время как при прокатке
усилия, необходимые для деформации,
передаются на заготовку от валков, при
волочении сама проволока передает уси-
лия деформации в зону действия, а имен-
но в волочильный конус фильеры. Поэто-
му сила натяжения ограничивается здесь
прочностью материала проволоки, что
относится в первую очередь к волочению
тонкой проволоки. При прохождении
проволоки через фильеру ее диаметр
уменьшается до размера цилиндрическо-
го участка отверстия. Чем круче конус,
тем больше уменьшается диаметр прово-
локи и, следовательно, возрастают одно-
временно сопротивление деформации и
рабочие усилия. При прохождении прово-
локи через фильеру в результате трения
образуются такие же конусы текучести,
как и при прокатке. При этом волочиль-
ный конус, формоизменяя заготовку, воз-
действует на наружные слои материала,
в то время как зона сердцевины ее оста-
ется вне такого влияния, т. е. неизменной.
Инструмент для волочения
Наиболее важным инструментом для
осуществления процесса волочения несом-
ненно является волочильная доска. Она
представляет собой пластину, изготовлен-
ную из высококачественной стали, на ко-
торой на равных расстояниях выполнены
отверстия с равномерно уменьшающимся
размером (конфигурация волочильного от-
верстия показана на рис. 4.49). Изменение
диаметра происходит в волочильном кону-
се, а в цилиндрической части калибруется
профиль. В каждой волочильной доске
имеется несколько рядов с круглыми или
квадратными, прямоугольными или тре-
угольными, ножевидными или фасонными
отверстиями различных размеров для изго-
Рис. 4.49. Процесс волочения проволоки (схема)
172
4. Подготовительные операции
товления проволоки соответствующего
сечения
От состояния волочильной доски зави-
сит качество протянутой проволоки; оно
будет высоким только при условии, если
стенки отверстия абсолютно гладкие. Воло-
чильную доску рекомендуется хранить в
специальном держателе, а не «бросать» в
ящик вместе с «твердыми» или «мягкими»
инструментами. Волочильная доска пред-
назначена для протягивания проволоки,
однако иногда ее используют как подставку
для клепки, рихтовки или гибки кромок, но
если при этом доска ломается, то это еще не
значит, что материал, из которого она
сделана, некачественный. Необходимо ре-
гулярно очищать отверстия доски от остат-
ков воска, применяя для этого не твердые и
не острые предметы. Доску тщательно про-
мывают бензином. Ни в коем случае нельзя
для удаления воска обжигать доску.
Для работы волочильную доску зажи-
мают в тиски между двумя защитными
медными (или из другого мягкого матери-
ала) губками. Проволоку длиной прибли-
зительно 20—30 см захватывают и удер-
живают плоскогубцами (рис. 4.50). Плос-
когубцы имеют прочную конструкцию, а
рукоятки такой длины, что их можно дер-
жать обеими руками. На губках плоско-
губцев выполнена острая насечка, так что
проволока не проскальзывает при сильном
натяжении. Время от времени их следует
очищать от остатков воска и металла,
которые задерживаются в насечке.
Проволоку диаметром более 2 мм про-
тягивать вручную очень трудно, а потому
в этом случае используется волочильный
станок. Захват здесь соединяется с цепью
или лентой таким образом, что под дей-
ствием усилия волочения он одновременно
сжимается и надежно удерживает прово-
локу. Зажим приводится в движение не
напрямую, а через приводную цепь или
ленту, наматываемую на шпиндель с по-
мощью рукоятки (рис. 4.51).
При промышленном изготовлении це-
почек требуется длинная и тонкая прово-
Рис. 4.50. Протяжка проволоки плоскогубцами
Рис. 4.51. Волочильный станок
лока, которую невозможно изготовить
указанными выше методами. Для этой
цели применяют автоматические воло-
чильные станы. Подвергаемая волочению
проволока наматывается на барабан, за-
остренный конец ее вводят в отверстие
волочильной доски и закрепляют на вто-
ром барабане, приводимом в движение
электроприводом, что обеспечивает быст-
рое и равномерное волочение и сматыва-
ние тонкой проволоки.
Проволоку можно провести одновре-
менно через несколько установленных
друг за другом волочильных досок, чтобы
за один проход еще больше уменьшить ее
диаметр. Для волочения тонкой проволо-
ки на последних операциях применяют ко-
4.6. Прокатка и волочение
173
рундовые или алмазные фильеры, закреп-
ляемые в стальной пластине и позволяю-
щие обеспечивать точность размеров об-
работки в процессе даже длительной их
эксплуатации. В последнее время для этой
цели применяют недорогостоящие и изно-
состойкие фильеры из твердых сплавов.
Волочение проволоки
Считается, что для получения проволо-
ки прокатку заготовки следует вести до
такой степени, чтобы в дальнейшем со-
кратить процесс волочения, так как он
является более трудоемким Прокатанный
профиль, в основном это проволока шес-
тигранного или квадратного сечения, дол-
жен быть таких размеров, чтобы при во-
лочении можно было получить проволоку
заданной формы и диаметра. Например,
если необходимо получить круглую про-
волоку диаметром 0,8 мм, то заготовку
следует прокатать таким образом, чтобы
в самом узком месте профиля его толщина
была не менее 0,9 мм.
Перед работой следует убедиться в
том, что на проволоке нет частиц грязи,
окалины, остатков припоя и т. д. Прово-
локу хорошо отжигают, конец ее заост-
ряют напильником на длину 20 мм: на
толстой проволоке острие прокатывают.
Затем проволоку слегка нагревают и
натирают воском для уменьшения трения
в волочильном конусе
Протяжку начинают с того отверстия,
в которое еще проходит острие проволо-
ки: конец проволоки зажимают и протя-
гивают через намеченные отверстия во-
лочильной доски. При этом нельзя про-
пускать ни одного из них, иначе они не-
равномерно изнашиваются и, кроме того,
обрабатываемый материал подвергается
чрезмерной нагрузке,— проволока застре-
вает и протаскивается через отверстие
рывками. Не стоит экономить время на
данной операции, так как это отрица-
тельно сказывается на качестве: невоз-
можно будет получить однородную глад-
кую проволоку.
Также как и при прокатке, при воло-
чении большое значение имеет выполняе-
мый обычно промежуточный отжиг Тон-
кая проволока, чтобы ее удобно было
отжигать, наматывается на пальцах левой
руки в виде мотка, который помещается
затем в печь для отжига, где обеспечива-
ется более равномерный нагрев проволо-
ки, чем при использовании открытого пла-
мени. Протяжку проволоки производят
только до момента максимальной степени
деформации (см. рис. 4.48).
Проволоку фасонного профиля получа-
ют таким же образом, как и круглого или
квадратного. При получении проволоки
прямоугольного сечения и с ножевидным
профилем материал подвальцовывают в
плоских вальцах, чтобы проволока лучше
проходила через волочильное отверстие.
Проволоку полукруглого сечения получа-
ют, соединив две предварительно прока-
танные проволоки пайкой с одного конца
на длину 20 см в виде острия, а затем
протянув их через соответствующие от-
верстия волочильной доски.
Изготовление шарнирной трубки
Шарнирную трубку изготавливают из
полоски листового материала посред-
ством ковки и последующей протяжки.
Так как при гибке наружная поверх-
ность трубы растягивается, а внутренняя
сжимается, ширина вырезаемой заготовки
из полосы определяется по среднему слою,
проходящему между наружной и внутрен-
ней поверхностями, при этом их диаметр по
обоим концам на половину толщины метал-
ла меньше, чем наружный диаметр. Полу-
чается, что длина окружности среднего
слоя, т. е. необходимая ширина полосы,
Uc=(D — s)it,
где Uc — длина окружности среднего слоя
в мм; D— наружный диаметр в мм; s —
толщина металла в мм.
Последовательность выполнения опе-
раций (рис. 4.52). Заготовку из полосы
делают немного шире, чем было получено
174
4 Подготовительные операции
Рис. 4.52. Изготовление шарнирной трубки:
1 — заостренная полоса из листового материала;
2 — полоса из листового материала с припаян-
ным захватом; 3 — желобок будущей трубки;
4 — трубка, подготовленная к пайке
в расчете, чтобы готовую трубку можно
было протянуть еще через несколько от-
верстий и она стала бы более гладкой и
круглой. На кромках полосы снимают
небольшие фаски, чтобы облегчить их
подгонку. Конец трубки можно заострить,
но лучше к одному концу полосы припаять
круглую проволоку, диаметр которой соот-
ветствует внутреннему диаметру трубки
(трубка сохраняет равномерное круглое
сечение и не деформируется зажимом).
Далее на деревянной подложке с выпи-
ленной канавкой листовую заготовку
молотком выгибают до получения полу-
круглой формы. Не следует ударять мо-
лотком по середине полосы, ее отбивают
только по кромкам, так как в противном
случае шов соединения изогнется в виде
спирали.
Затем заготовку отжигают и зачищают
шов, после чего трубку протягивают,
пока не сойдутся кромки шва. При этом
следует избегать применения воска, иначе
припой не будет затекать в шов.
Далее выполняется пайка трубки. По-
следняя обматывается проволокой, чтобы
шов при нагревании не разошелся, и на
него укладываются длинные узкие кусочки
припоя. После пайки трубку протравлива-
ют, удаляют остатки припоя и еще раз
протягивают через несколько следующих
друг за другом отверстий, чтобы получить
гладкую и круглую трубку с заданным
наружным диаметром.
Если требуется получить трубку квад-
ратного, прямоугольного или треугольно-
го сечения, то это достигается с помощью
соответствующей волочильной доски сле-
дующим образом. Сначала изготавлива-
ют вышеуказанным способом трубку с
несколько большим диаметром, в нее
вставляют, словно жилу, медную прово-
локу, которая точно соответствует внут-
реннему диаметру и не должна выступать
с обоих концов более чем на 20 см Один
конец проволоки образует острие, и по-
этому его слегка припаивают твердым
припоем. Трубку протягивают через квад-
ратные отверстия волочильной доски до
получения требуемых формы и размера, а
затем отпиливают конец проволоки с при-
паянным острием. Волочильную доску
закрепляют в тисках передней стороной
назад, выступающий из трубки конец про-
волоки вставляют в соответствующее от-
верстие волочильной доски и удаляют
жилу из трубки. Гибку трубки выполняют
вместе с жилой, которая затем вытравли-
вается (см. гл. 5.9.5).
4.7. Отжиг и старение
4.7.1. Рекристаллизация
При описании процессов обработки
давлением уже говорилось о том, что с
повышением степени деформации крис-
таллическая структура приобретает все
более неестественное принудительное со-
4.7. Отжиг и старение
175
стояние Это происходит до тех пор,
пока все кристаллиты не вытянутся в
виде волокон в направлении действия
нагрузки. Такое смещение структуры при-
водит к различным изменениям свойств
металла: к увеличению твердости и проч-
ности, но к уменьшению относительного
удлинения. При достижении максималь-
ной нагрузки невозможна дальнейшая
деформация металла, так как это могло
бы привести к образованию трещин и
его разрушению. Для того, чтобы вос-
становить хотя бы в некоторой степени
исходные свойства деформируемого ме-
талла, необходимо устранить принуди-
тельное состояние посредством рекрис-
таллизации.
Процесс рекристаллизации
Весь процесс рекристаллизации можно
разделить на три стадии, происходящие
обычно в любой точке металла в опреде-
ленной временной последовательности.
Внутри заготовки, ввиду неравномерного
распределения температуры, они происхо-
дят одновременно таким образом, что по
границам зерен образование новых крис-
таллов уже заканчивается, а в сердцевине
еще не достигнута температура кристал-
лизации (рис. 4.53).
Образование зародышей. Процесс ре-
кристаллизации имеет много общего с об-
разованием кристаллов из расплава. Об-
разование зародышей возможно лишь тог-
да, когда атомы в результате нагрева
получают достаточное количество энер-
гии для того, чтобы они могли покинуть
свои прежние места. Необходимая для
этого минимальная температура у разных
металлов различна: для золота требуется
приблизительно 400° С, для меди и сереб-
Рис. 4.53. Образование рекристаллизованной
структуры на примере холоднокатаной стали,
(х2000): 1 - структура прокатанного образца;
2 — образование кристаллов в деформированной
структуре; 3 — продолжающаяся рекристалли-
зация
ра достаточно 200° С. А свинец и цинк
рекристаллизуются уже при комнатной
температуре: в этих металлах происходит
наложение деформации и рекристаллиза-
ции и не требуется промежуточного отжи-
га. Если атомам сообщается необходимое
количество энергии движения, то из кри-
2
з
176
4 Подготовительные операции
сталлической решетки выделяются снача-
ла те из них, которые находятся под очень
высоким напряжением, что проявляется,
как правило, таким образом, что первые
атомы возникают по границам зерен ста-
рых напряженных кристаллитов, образуя
новые «свободные от напряжений» заро-
дыши (рис. 4.54).
Рост зародышей. Если к заготовке
продолжается подача энергии, то все
большее количество атомов отделяется
от старых напряженных зерен кристалли-
тов и присоединяется к новым зароды-
шам. Вновь образующиеся зародыши
присоединяются к старым кристаллитам
и постепенно поглощают их. В отличие
от кристаллизации из расплава этот про-
цесс является не столь направленным,
т. е. почти не образуется дендритов, а
возникает новая структура приблизитель-
но из одинаковых по размеру скруглен-
ных зерен. Процесс рекристаллизации за-
канчивается, когда все атомы из дефор-
мированных зерен займут место в решет-
ке без напряжений. На практике этот
процесс происходит в течение несколь-
ких секунд.
Рис. 4.54. Образование новых кристаллов в ре-
зультате роста зародышей (схема)
Укрупнение зерен. Если металл подвер-
гать более длительному, чем нужно, отжи-
гу, то может идти дальнейшее взаимодей-
ствие между вновь образовавшимися кри-
сталлитами, когда происходит рост одних
кристаллитов за счет их слияния с други-
ми (близлежащими), при этом, естествен-
но, число кристаллитов уменьшается, а
сами кристаллиты становятся все крупнее.
В результате этого усиливается образова-
ние крупнозернистой структуры и, следо-
вательно, существенно ухудшаются свой-
ства металла. Для предотвращения таких
дефектов заготовку не следует подвергать
более длительному отжигу, чем это необ-
ходимо.
Размер зерен
Если отливка перед нагревом не дефор-
мирована или деформирована лишь незна-
чительно, то может случиться, что структу-
ра после нагрева вообще не изменится, т. е.
не произойдет рекристаллизации.
Такой процесс, как показано на диа-
грамме (рис. 4.55), начнется (с образова-
нием крупнозернистой структуры металла)
лишь при определенной минимальной де-
формации, в которой участвуют только
некоторые кристаллиты, а поэтому имеет-
ся лишь несколько центров напряжения и
рекристаллизация исходит только от не-
скольких зародышей. Но чем выше сте-
пень деформации, тем больше образуется
центров напряжения и тем больше воз-
никает зародышей новых зерен. Ниже
(рис. 4.56—4.57) схематично отображена
зависимость величины зерна рекристалли-
зованной структуры от степени деформа-
ции. Таким же образом (с некоторыми
отклонениями) происходит рекристаллиза-
ция у всех благородных металлов и их
сплавов.
Рекристаллизованная структура зави-
сит как от степени деформации, так и от
температуры нагрева. Как уже было ска-
зано, для рекристаллизации необходима
некоторая минимальная температура, ве-
личина которой у каждого металла раз-
4.7. Отжиг и старение
177
1000
Рис. 4.55. Различные степени деформации тем-
пература отжига и размер зерна в процессе ре-
кристаллизации золота
ная. Но чем температура выше этого ми-
нимального значения, тем быстрее растут
кристаллы и, следовательно, быстрее про-
исходит их укрупнение. В экстремальных
условиях, например, при слишком низкой
степени деформации, длительном предва-
рительном нагреве, высокой температуре
и продолжительной выдержке металла при
отжиге, может произойти образование
крупнозернистой структуры.
На диаграмме (рис. 4.55) на примере
золота приведена зависимость влияния
различных факторов на размеры зерна при
отжиге. Крупнозернистая структура мало
пригодна для дальнейшей обработки дав-
лением и склонна к образованию трещин,
поэтому необходимо стремиться к получе-
нию по возможности мелкозернистой
структуры, выполняя следующие правила:
подвергать металл максимальной степени
деформации; при рекристаллизации произ-
водить нагрев заготовки до необходимой
температуры как можно быстрее; строго
соблюдать заданную температуру отжига,
продолжительность которого не должна
быть больше, чем это необходимо.
4.7.2. Окисление при отжиге
Поведение чистых металлов
Хотя уже шла речь о поведении метал-
лов под действием кислорода, здесь сле-
дует остановиться на этом еще раз.
Золото', в твердом и жидком состоянии
оно абсолютно пассивно по отношению к
кислороду.
Платина’, при температуре 1000° С на
поверхности образуется тонкий слой
окиси.
Палладий’, при отжиге образуется (вре-
менно) слой окиси, разрушающийся при
температурах выше 870° С.
Родий, иридий, рутений, осмий’, эти
металлы используются в небольшом коли-
честве как присадки к сплавам; они хотя
и образуют окислы, которые даже более
стойкие, чем у остальных платиновых ме-
таллов, но не оказывают почти никакого
влияния на сплав; кроме того, их склон-
ность к окислению значительно уменьша-
ется, если они находятся в сплаве.
Серебро’, временно образующееся ок-
сидное соединение разлагается уже при
температурах выше 190° С; более важными
являются способность серебра при повы-
шенных температурах внедрять кислород
в структуру в несвязанном виде, значи-
тельное повышение растворимости кисло-
рода при переходе температуры плавления
серебра и выделение поглощенного кисло-
рода при охлаждении.
Медь', сначала образует с кислородом
красную закись меди Си2О, которая далее
окисляется до СиО, в результате чего на
поверхности возникает плотный темный
слой, препятствующий проникновению
кислорода; при длительном отжиге атомы
меди из внутренних областей диффундиру-
ют через окисленный слой к поверхности
178
4. Подготовительные операции
и окисляются до СиО, что приводит к
увеличению толщины окисной пленки; и
чем она толще, тем медленнее идет диф-
фузия меди, пока не прекратится совсем.
Из вышесказанного можно сделать вы-
вод, что золото и платиновые металлы в
значительной степени устойчивы по отно-
шению к кислороду и что дефекты, возни-
кающие в их сплавах в результате окис-
ления, обусловлены в основном присут-
ствием серебра и меди. Поэтому на этих
явлениях в благородных сплавах следует
остановиться подробно.
Сплавы серебро-медь
В этих сплавах различное поведение
обоих металлов под действием кислорода
проявляется таким образом, что серебро
при высоких температурах поглощает кис-
лород, вследствие чего он проникает
внутрь сплава и вызывает там окисление
меди, которая, кроме того, окисляется и
непосредственно на поверхности сплава.
У обогащенных серебром внеэвтекти-
ческих сплавов «внутреннее окисление»
Рис. 4.56. Деформация структуры при пласти-
ческом формоизменении (схема): 1 — без формо-
изменения; 2 — 10% формоизменения; 3 — 50%
формоизменения; 4 — 75%о формоизменения
наблюдается особенно отчетливо: в то
время как окисление незначительной доли
меди на поверхности сплава вызывает
лишь легкое ее окрашивание, внутри
сплава происходит глубокое окисление
с образованием Си,О, что связано
именно с серебром (рис. 4.58).
В области сплавов Ag 800 способность
к окислению достигает наибольшей степе-
Рис. 4.5 7. Зависимость величины зерна при рекри-
сталлизации от степени пластической деформа-
ции на примере алюминия
4.7. Отжиг и старение
179
з
Рис. 4.58. Окисление при отжиге • 1 - - Ag 965 (1ч
отжига при 700° С), внутреннее окисление; 2,3 —
Ag 835 (6 ч отжига при 700° С), внешнее и внут-
реннее окисление (х100)
ни: большое содержание меди приводит к
образованию толстого окисного слоя на
поверхности, а достаточно большие кри-
сталлиты а-твсрдого раствора «проводят»
Рис. 4.59. Прогрессирующее окисление при много-
кратном отжиге Ag 800: 1 — внутреннее окис-
ление: 2 — наружные окисные слои переходят в
зону внутренних (х 250)
кислород внутрь слитка и образуют под
поверхностью окисные слои Си2О
(рис. 4.59). С уменьшением содержания се-
ребра снижается склонность сплавов к
внутреннему окислению, так как мелко-
зернистая эвтектическая структура пре-
пятствует диффузии кислорода в сплав и
окисление происходит лишь на его по-
верхности.
У доэвтектических сплавов диффузию
кислорода полностью предотвращают на-
ходящиеся в большинстве кристаллы /3-
твердого раствора, и окисление происхо-
дит только на поверхности.
При обработке травлением сплавов с
содержанием серебра выше Ag 800 хотя и
удаляется внешний темный окисный слой,
180
4. Подготовительные операции
Рис. 4.60. Окисление при отжиге Ag 800 (много-
кратный отжиг при 700° С, каждый раз с трав-
лением): верхний слой, обогащенный серебром;
плотный слой окиси меди СиО; неоднородный слой
Си2О; нормальная структура (к 250)
но внутренняя окисная зона не разруша-
ется. Если после травления на поверхно-
сти остаются следы красной закиси меди
Си2О, то изделие сразу погружают в кон-
центрированную азотную кислоту, где
этот слой так же быстро растворяется.
При многократном отжиге и травлении,
например при отбеливании, медь диффун-
дирует на поверхность сплава, там окис-
ляется и растворяется в «травителе»,
вследствие чего у поверхности образуется
тонкий, обогащенный серебром слой. Сле-
дует отметить, что одновременно продол-
жается глубокое внутреннее окисление
(рис. 4.60). При последующем шлифова-
нии слой окиси проявляется в виде серо-
голубых облакообразных пятен («голу-
бое серебро»). Кроме этого образуются
еще окисные слои в виде темных участ-
ков, где металл расслаивается и шелу-
шится.
Сплавы золото-медь
Хотя эти сплавы также не имеют боль-
шого практического применения, но для
понимания взаимодействия металлов с кис-
лородом в трехкомпонентных сплавах сто-
ит рассмотреть и их.
При незначительном содержании меди
на поверхности сплавов образуется тонкий
Рис. 4.61. Окисление при отжиге: обогащенный
серебром сплав Аи 333 (3 ч отжига при 800° С);
внутреннее и внешнее окисление ( х400)
окисный слой, который увеличивается
весьма медленно, так как число атомов
меди, участвующих в диффузии, мало, а
золото (в отличие от серебра) никак не
реагирует. С увеличением содержания
меди происходит ослабление внутреннего
окисления, при этом одновременно внеш-
нее окисление усиливается из-за большого
количества меди И в данном случае внут-
ренний окисный слой невозможно удалить
химическим способом.
Сплавы золото-серебро-медь
Об отношении этих трехкомпонентных
сплавов к кислороду уже было сказано
выше. Сплавы с малым содержанием зо-
лота, например Аи 333, ведут себя так же,
как и сплавы серебро-медь, т. е. если в
них больше серебра, то более интенсивно
происходит и внутреннее окисление
(рис. 4.61). Красноватые сплавы окисля-
ются только на поверхности (рис. 4.62), а
в эвтектических сплавах склонность к
окислению наименьшая.
Ниже (рис. 4.63) показан интересный
пример изменения гетерогенной структуры
а + Д твердых растворов сплава Аи 333
после отжига и травления, когда в поверх-
ностной зоне остается слой зеленовато-
желтого цвета, состоящий почти только из
золота и серебра (медь диффундировала
на поверхность и окислилась).
4.7. Отжиг и старение
181
Рис. 4.62. Окисление при отжиге: обогащенный
медью сплав Аи 333 (6 ч отжига при 800° С),
концентрированное глубокое окисление ( х 400)
У сплавов с содержанием золота свы-
ше Аи 500 окисляющее действие серебра,
даже у самых бледных, проявляется лишь
незначительно, в то время как такие же
сплавы с большим содержанием меди
окисляются значительно сильнее; при этом
может произойти и их внутреннее окисле-
ние. Сплавы с содержанием золота свыше
Аи 750 менее всего склонны к окислению;
окисный слой, который можно легко уда-
лить травлением
4.7.3. Старение
Это понятие объединяет различные
процессы структурных превращений в
твердом состоянии, общим для которых
является следующее: они происходят в
твердом состоянии в интервале между тем-
пературой солидуса и комнатной темпера-
турой. При переходе из жидкого состояния
такие превращения имеют место только
при очень медленном охлаждении, когда
сплав достигает комнатной температуры
лишь по истечении нескольких часов. На
практике при относительно быстром
охлаждении металла в литейной форме
структурные превращения в значительной
степени подавляются. При немедленной
закалке отливки сохраняется отвечающая
температуре солидуса структура пересы-
Рис. 4.63. Окисление при отжиге: сплав Аи 333
желтоватого цвета (многократный отжиг при
800° С и каждый раз с травлением); наружный
слой с малым содержанием меди и с нормальной
структурой (х800)
щенного твердого раствора, т. е. состоя-
ние, соответствующее этой области темпе-
ратур, как бы «замораживается». Струк-
туру старения можно также получить по-
средством обработки при температуре
превращения.
Процессы распада в эвтектической си-
стеме. На диаграмме системы серебро-
медь (см. рис. 1.23, 7) от каждой из конеч-
ных точек линии эвтектики отходит по
одной слегка изогнутой кривой, в области
твердого состояния достигающей значений
низких температур. Из хода этих кривых
следует, что растворимость компонентов в
твердых растворах с понижением темпера-
туры уменьшается. В то время как, к
примеру, в ог-твердом растворе при темпе-
ратуре эвтектики максимальное содержа-
ние меди составляет 90 тысячных частей,
при 200° С оно составляет только 10 ты-
сячных частей. Избыточное количество
меди выделяется в виде /^-твердого рас-
твора. Например, сплав Ag 965 (рис. 4.64)
сначала затвердевает с образованием од-
нородного сг-твердого раствора, который
в твердом состояния может при переходе
кривой максимальной растворимости рас-
падаться на а- и Дтвердые растворы Чем
182
4. Подготовительные операции
Рис. 4.64. Отверждение Ag 965: 1 — исходная
структура однородного твердого раствора; 2 -
ламинарные выделения /3-кристаллов (4 ч отжи-
га при 400° С)
ниже опускается температура и чем мень-
ше, следовательно, становится взаимная
растворимость компонентов, тем больше
становится количество /^-твердого раство-
ра в общей структуре сплава. Аналогич-
ные процессы имеют место и на стороне
меди этой же диаграммы при распаде
/2-твердого раствора. Распад тройных
сплавов Au-Ag-Cu происходит аналогич-
ным образом (рис. 4.65).
Процессы распада в системе с одно-
родными твердыми растворами. Они
очень схожи с рассмотренными выше про-
цессами распада в сплаве системы Au-Ni
(см. рис. 1.51): абсолютно независимо от
соотношения компонентов сплав всегда
затвердевает сначала в виде однородного
Рис. 4.65. Отверждение Аи 585:1 — рекристал-
лизованная структура (х200); 2—распад твер-
дого раствора (Зч отжига при 400° С) (х 200),
3 — фрагмент отдельного кристалла твердого
раствора с эвтектическим распадом (х 1000)
твердого раствора. Но по мере охлажде-
ния и перехода в область распада оба
металла, объединенные в однородных
4.7. Отжиг и старение
183
Рис. 4.66. Старение Аи 333:1 рекристаллизо-
ванная структура; 2 — распад твердого раство-
ра (1ч отжига при 300° С) (х250); 3 — продол-
жение распада структуры (7 ч отжига при
700° С) (хЗОО)
твердых растворах, уже не могут быть
полностью связаны между собой, и избы-
точный металл выделяется в виде вторич-
ных кристаллов по границам зерен. Так из
первоначально однородной структуры
образуется смесь обогащенных золотом
или никелем ограниченных твердых рас-
творов.
Преобразование атомной решетки.
В процессе охлаждения сплавы, содержа-
ние компонентов в которых отвечает це-
лочисленным атомным соотношениям, из-
меняют свою атомную решетку и образу-
ют сверхструктуру. Таким примером мо-
жет быть сплав Au-Cu с атомным
соотношением 1:1, что соответствует
сплаву Аи 750. Атомы образуют кубиче-
скую гранецентрированную решетку, но
распределение обоих видов атомов по
позициям решетки — случайное и неупоря-
доченное. При достижении температуры
превращения решетка преобразуется в
тетрагональную и, кроме того, атомы
меняют свои места внутри решетки таким
образом, что атомы золота и меди разме-
щаются в строго регулярной последова-
тельности (рис. 4.66—4.68). При атомном
соотношении AuCu3, что приблизительно
соответствует сплаву Аи 500, кубическая
гранецентрированная решетка при темпе-
ратуре превращения сохраняется, однако
атомы золота и меди также упорядочива-
ются в решетке, располагаясь в строгой
последовательности.
Старение важнейших благородных
сплавов
Сплавы серебро-медь. Описание про-
цессов распада в сплавах серебро-медь
было приведено в предыдущей главе.
Самых благоприятных условий старе-
ния этих сплавов добиваются за счет
следующих видов обработки: отжига, за-
калки, выдержки при 300° С, медленного
охлаждения. Наибольшее значение твер-
дости после старения получают в сплаве
Ag 925, так как в нем особенно сильно
проявляется эффект распада, что достига-
ется уже при температуре около 765° С,
когда по границам зерен в очень большом
объеме образуются Дтвердые растворы:
184
4. Подготовительные операции
Рис. 4.67. Преобразование решетки сплава крас-
ного золота Аи 750, остальное Си (х 320): 1 —
рекристаллизованная исходная структура (пос-
ле деформации отжиг при 700° С); 2 - струк-
тура интерметаллической фазы АиСи (20 мин
отжига при 350° С)
твердость с 68 НВ в отожженном состоянии
возрастает до 160 НВ.
У заэвтектических сплавов повышение
твердости после старения сравнительно
небольшое; в эвтектических сплавах оно
практически незаметно.
Сплавы золото-серебро-медь. Распад в
двойной системе Ag-Cu и перестройка
атомной решетки в системе Au-Cu влияют
на превращения в тройной системе
(см. рис. 1.37).
От линии эвтектики системы серебро-
медь область эвтектики тройной системы
простирается вплоть до значения содержа-
ния золота, равного 415 тысячным частям.
Рис. 4.68. Старение Аи 585:1 — начало распада
структуры по границам зерен (15 мин отжига
при 400° С) (х 100); 2-- фрагмент с отчетливо
различимой эвтектической структурой (х 1600)
Кроме того, кривые распада системы
Ag-Cu также продолжаются дальше в
глубь тройной системы. В то время как
зона распада при 600° С доходит до зна-
чений выше Аи 600, при 400° С она нахо-
дится на уровне сплавов Аи 750. Это озна-
чает, что только сплавы выше Аи 800 при
очень медленном охлаждении затвердева-
ют с образованием однородных твердых
растворов.
Диаграмма вертикального разреза для
сплавов Аи 333 очень напоминает эвтек-
тическую систему Ag-Cu. Аналогичным
образом и твердость этих сплавов после
старения достигает наибольших значений
в гомогенной области рядом с эвтектикой
(см. рис. 1.44, 7).
4.7. Отжиг и старение
185
Рис. 4.69. Диаграмма состоя-
ния системы Au-Ag-Cu: интер-
металлические фазы (АиСи;
Аи2Си3; AuCuJ и конфигура-
ция областей распада в зависи-
мости от температуры
200------Ч------800
Ад 100 200 300 400 500 600 700 800 900 Си
Си *
У сплавов Аи 585 и Аи 750 область
распада в твердом состоянии достигает-
ся уже после их затвердевания в гомо-
генной области (см. рис. 1.47,1 и 1.49, /).
Этим объясняется эффект старения дан-
ных сплавов и особенно Аи 585. На
примере последнего показаны выделения
по границам зерен (рис. 4.65, 4.68).
Со стороны меди области перестрой-
ки решетки также простираются в трой-
ную систему, как это видно на диаграм-
ме (рис. 4.69). Простое упорядочение
расположения атомов в AuCu3 в области
сплава Аи 500 не вызывает существенно-
го изменения свойств. Но перестройка
решетки в AuCu в области красноватых
сплавов Аи 750 проявляется намного
сильнее. Так как здесь одновременно
происходят распад раствора и пере-
стройка решетки, то это обеспечивает
достижение высоких значений твердости
при старении (см. рис. 1.49).
Продолжительность и температура от-
пуска для тройных сплавов в зависимо-
сти от состава различные.
Сплавы золото-платина', в твердом
состоянии распадаются на обогащенный
золотом и обогащенный платиной твердые
растворы, особенно при содержании золо-
та от Аи 700 до Аи 100; уже после закал-
ки твердость сплавов достигает значений
100—150 НВ; старением твердость можно
повысить до 400 НВ.
Сплавы золото-палладий', в этой систе-
ме получаются только однородные твер-
дые растворы без эффекта старения.
Сплавы золото-никелы также как и в
сплавах золота и платины, здесь происхо-
дит распад твердого раствора, но твер-
дость повышается лишь незначительно.
186
4. Подготовительные операции
Сплавы серебро-платина', в сплавах с
содержанием платины от Pt 600 до Pt 900
обработка возможна только после закалки
при температуре 800° С; старением можно
повысить твердость до 200 НВ.
Практическое значение старения
Нежелательные последствия. Преиму-
щества проведения старения при обработ-
ке благородных металлов еще не исполь-
зуются в достаточной степени, хотя неже-
лательные последствия этой операции
вполне можно устранить.
Если сплав, склонный к старению,
медленно охлаждать после литья или от-
жига, то он может стать тверже и менее
пластичным, чем прежде. Поэтому иногда
такой сплав не поддается обработке дав-
лением, что объясняется тем, что при мед-
ленном охлаждении создаются условия
для старения. Особенно отчетливо это
можно наблюдать у сплава Аи 750. И если
в результате неправильной обработки,
помимо этого, образуется крупнозернистая
структура, то опасность возникновения
трещин особенно велика.
Улучшение сплава посредством старе-
ния. Достоинства сплава после старе-
ния: значительное повышение износостой-
кости; повышение эластичности, упругос-
ти и прочности; возможность уменьшения
толщины драгоценного металла, следова-
тельно, его экономия.
Все изделия в той или иной мере под-
вергаются термической обработке: как
обычно, сначала отжигу и затем, если не-
обходимо, закалке, чтобы получить равно-
мерную структуру. Заготовку нагревают
до температуры отпуска, выдерживают не-
которое время для преобразования струк-
туры и потом медленно охлаждают.
При этом необходимо строго руковод-
ствоваться следующими правилами:
при высокой температуре отпуска,
хотя и ускоряется преобразование струк-
туры (благодаря повышенной подвижнос-
ти атомов), значения твердости повыша-
ются лишь незначительно;
при более низкой температуре количество
образующихся при старении кристаллов
больше и твердость, следовательно, выше;
после деформации и рекристаллизации
старение происходит более интенсивно,
чем сразу после литья;
в гетерогенной области сплавов Аи
333 старение происходит быстрее, чем в
гомогенной области сплавов Аи 333, Аи
585 и Аи 750;
чем выше содержание золота, тем
больше время старения.
Основной проблемой при проведении
старения на практике является определе-
ние действительной температуры отпуска.
Для осуществления старения лучше ис-
пользовать электропечь для отжига с ре-
гулировкой температуры, которая приме-
няется также для эмалирования и других
видов термообработки (такие печи имеют-
ся в большинстве мастерских).
Можно также изготовить самостоятель-
но небольшое приспособление. В металли-
ческой кастрюле, по возможности из не-
ржавеющей стали, или в сосуде из термо-
стойкого стекла расплавляют такую смесь
солей, которая становится жидкой при
требуемой температуре старения (допол-
нительно контролируется термометром).
В этом расплаве солей изделие выдержи-
вают необходимое время.
4.7.4. Отжиг
Оборудование для отжив а
Газовое пламя. На небольших предприя-
тиях отжиг производится, как и прежде,
обычным газовым пламенем: небольшие
изделия кладут на плиту и нагревают горел-
кой для пайки. Для нагрева больших пред-
метов используется плавильная горелка, а в
качестве подставки — специально предна-
значенная для этого плита (рис. 4.70). Пре-
имущество этой плиты в том, что пламя
окружает предмет со всех сторон и заготов-
ка ровно лежит на ней и не коробится.
Рабочее место, на котором отжигается
большое количество изделий, также как и
4.7. Отжиг и старение
187
Рис. 4.70. Универсальная подставка для пайки и
отжига
рабочее место для плавления, должно нахо-
диться в более темном углу мастерской,
чтобы всегда можно было наблюдать за
цветом каления металла приблизительно
при одинаковых условиях, т. е. независимо
от времени дня и влияния погоды.
Печь для отжига. Электропечь для
отжига оснащена терморегулирующим уст-
ройством и предназначена для термооб-
работки металлов. По сравнению с откры-
тым газовым пламенем она имеет следую-
щие преимущества: нагрев постоянный и
действует со всех сторон равномерно: воз-
можность обработки больших изделий за
один цикл; предотвращение возникнове-
ния напряжений и деформации в результа-
те неравномерного нагрева; отсутствие
химического взаимодействия с продукта-
ми горения газа.
Уменьшение окисления
О причинах окисления и о его возмож-
ных последствиях уже было сказано в
предыдущих главах. Сплавы, окисляющи-
еся при нагреве только на поверхности, не
вызывают особых опасений при нагреве
их в атмосфере. Более опасным является
внутреннее окисление сплавов. Если
сплав склонен к этому, то рекомендуется
принять меры по предотвращению такого
явления. Сказанное относится также к
изделиям, которые нельзя обрабатывать
травлением, или отполированным издели-
ям, которые невозможно обрабатывать
повторно.
Вакуум. Обеспечивает идеальные усло-
вия, но вакуумные печи нерентабельны
для малых и средних предприятий.
Защитные газы. Под ними подразуме-
ваются газы, не содержащие кислород,
например, аммиак, не полностью сожжен-
ный «городской» газ, пропан и другие
восстановительные газы, в среде которых
производится нагрев металла и таким об-
разом перекрывается доступ кислороду.
Оборудование для отжига в защитных
газах рентабельно только при обработке
больших партий заготовок. В муфельных
печах можно достичь аналогичных резуль-
татов довольно простыми средствами: на-
греваемый материал покрывается плот-
ным слоем мелкого древесного угля, ко-
торый, сгорая, образует окись углерода и
препятствует доступу кислорода к поверх-
ности металла. Недостаток данного спо-
соба лишь в том, что образующийся газ,
не имеющий запаха, является токсичным
и поэтому его необходимо удалять.
Защитные соли. При обработке боль-
шого количества заготовок отжиг произ-
водится в соляной ванне. Это, как прави-
ло, смеси солей, плавящиеся при опреде-
ленной температуре,— в основном выше
500° С. Металл погружают в смесь и вы-
держивают в ней, пока он не рекристал-
лизуется. Затем его вынимают и удаляют
оставшуюся на поверхности соль. Этот
способ имеет следующие достоинства: по
моменту расплавления смеси можно опре-
делить достижение необходимой температу-
ры отжига; быстрый нагрев заготовки, так
как тепло передается непосредственно
металлу; отсутствие окисления металла,
так как он находится при нагреве в рас-
плавленной соли.
Упомянутое выше устройство для ста-
рения можно использовать также для от-
жига в защитной смеси солей, но при
условии, если подобранная для старения
смесь плавится при достаточно высокой
температуре. Идеальное устройство для
отжига или старения в смеси защитных
солей можно изготовить таким образом:
188
4. Подготовительные операции
один сосуд заполняется низкоплавкой со-
лью — для отпуска, а другой высокоплав-
кой— для отжига.
Борная кислота. Покрытие из борной
кислоты, используемое обычно на малых
предприятиях, применяется для защиты от
окисления.
С борной кислотой работают следую-
щим образом: изделие покрывается флю-
сом Fluxit или любым другим, затем его
опускают в порошок борной кислоты,
нагревают до удаления кристаллизацион-
ной воды идтродолжают отжиг. Полиро-
ванная поверхность сохраняется, поэтому
труднодоступные для обработки детали
целесообразно полировать уже перед
сборкой, покрывать борной кислотой и
затем припаивать.
Закалка
Закалка выполняется непосредственно
после отжига для ускорения охлаждения и
сохранения рекристаллизованной структу-
ры, которая предотвращает старение с его
последствиями.
Простейшей средой для закалки явля-
ется вода, но ее действие очень резкое.
Хотя таким образом надежно подавляется
старение, у некоторых чувствительных
сплавов при этом могут возникнуть напря-
жения и трещины (в результате быстрого
уменьшения объема), которые иногда про-
являются лишь при последующей обра-
ботке.
Для закалки чувствительных сплавов
рекомендуется спирт. Под действием выде-
ляемого металлом тепла образуются пары
спирта, обволакивающие заготовку и пре-
пятствующие резкому охлаждению и, сле-
довательно, исключающие неблагоприят-
ные термические напряжения. Спирт оказы-
вает также восстанавливающее действие
на поверхность металла. К сожалению, по-
добным образом нельзя обрабатывать изде-
лия больших размеров, так как для этого
потребуется значительное количество спир-
та, что может привести (даже случайно) к
воспламенению.
Иногда в мастерских закалку произво-
дят в травильном растворе, что, кстати, не
рекомендуется.
Практические рекомендации для вы-
полнения отжига:
строгое соблюдение правил термообра-
ботки металлов;
максимальная деформация перед отжи-
гом, низкая температура отжига, мини-
мальное время отжига обеспечивают опти-
мальную структуру;
для предотвращения дефектов в резуль-
тате окисления проводить отжиг как мож-
но реже.
Прессвулканизатор
Плавильная печь
«ювин»
представляет
ювелирный инструмент
и оборудование
российских и зарубежных
производителей,
а также
расходные материалы,
искусственные камни
и др.
У производителя
всегда дешевле!
Магнитная
галтовка
Шкаф для
вытопки воска
Муфельная печь
Фирма «ЮВИН»
осуществляет ремонт
ювелирного оборудования
отечественных и
зарубежных производителей
Литейный
комплекс
Адрес: ул. Марксистская, д. 20, стр. 10
Тел./факс (095 912-4969, 911-9138
Центробежная
индукционная
литейная машина
(платина/золото)
Шлифовальный
станок
Машина финишной очистки Машина финишной очистки
2x5л 2x8л
©Фирма КАЛЕТТА-2000
Основана в 1992 году
107801, Москва, Орликов пер., 5, оф. 349
Телефакс: (095) 975-58-69, тел.: 975-89-42, вн.: 89-42
E-mail: collet@stk.mmtel.ru
Наши традиционные поставщики:
Bergeon (Швейцария) ASIC (Швейцария)
Valjorbe (Швейцария) Весо (Германия)
Maillefer (Швейцария) Rubin & Son (Бельгия)
Вы всегда можете приобрести
или заказать полный ассортимент
высококачественной продукции
для производства и продажи
ювелирных изделий и часов.
Наши клиенты всегла богаты!
0ТЕХНОС
Россия, 454080, Челябинск, пр. Ленина, 83, НИИОГР
Тел./факс: (351-2) 65-73-61
ПРЕССЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ
для ювелирных работ
(обработка металлов статическими усилиями)
Каше А1АСТНРСТКО плюс СИЛА нашего
инструлъснша — выигрышное сочетание
Инструменты и приспособления
для ювелирно-граверных работ
• штампы
• приспособление для опиливания
профильных заготовок
• лобзики
• приспособление
для закрепления колец
• тиски
• устройство для зажима
• вальцы
• граверные тиски
• штихели
Все изделия защищены патентами РС/Э
г. Киров, тел. (8332) 65-35-42
Квашнин Сергей Иванович
5. Основные приемы работы
5.1. Ювелирная мастерская
5.1.1. Оборудование мастерской
Удивительно, но ювелирная мастер-
ская, изображенная на рисунке (рис. 5.1),
которой сегодня было бы уже более 400
лет, имеет много общего с современными
ювелирными мастерскими. Правда, у ра-
бочего стола с финагелем, фартуком из
кожи и высокой табуреткой не хватает
только скругленного выреза. Волочиль-
ный станок можно было бы использовать
таким, какой он есть, для получения тол-
стой проволоки. Волочильная доска, на-
пильники, цанги, молотки, наковальни,
тигли, висящие на стенах, не изменились,
пожалуй, до настоящего времени, только
они изготовлены теперь из лучших мате-
риалов. Принципиально изменились ме-
тоды термообработки, а именно отжиг,
плавка и особенно пайка. Работать с изо-
браженной на рисунке муфельной печью
ювелиру сегодня было бы весьма трудно.
И конечно, современная ювелирная мас-
терская должна быть оборудована, исходя
из имеющихся в наше время возможностей
оснащения рабочего места, рациональная
организация которого является главным
условием всего рабочего процесса. Пра-
вило это важно не только для серийного
производства, но и для каждого ювелира
в отдельности. И основой для этого явля-
ется целесообразно оборудованная мас-
терская. Предлагаемый далее вариант ра-
Рис. 5.1. Ювелирная мастерская. 1576 г., Музей гравюр, г. Дрезден
192
5. Основные приемы работы
бочего места поможет молодому ювелиру
найти новые идеи для оборудования мас-
терской, а опытного ювелира побудит,
возможно, к критическому анализу осна-
щения своей мастерской и внесению ка-
ких-либо изменений.
Здесь, наряду с производственной сто-
роной, следует помнить о человеческом
факторе. Так как ювелир проводит боль-
шую часть своей жизни в мастерской,
она должна быть оборудована комфорт-
но. Это означает, что рабочий стул дол-
жен быть удобным, а вид из окна —
приятным. Разумеется, спроектировать
универсальную модель ювелирной мас-
терской невозможно, а потому все мас-
терские различаются.
Основой проекта являются имеющиеся
в наличии площади, которые, как прави-
ло, только с очень большим трудом под-
вергаются каким-либо изменениям и ха-
рактеризуются числом и метражом поме-
щений, наличием окон и дверей, отоплени-
ем, энергоснабжением. Необходимо при
этом учитывать также специализацию и
профиль производства: отношение объема
изготовления новых изделий к объему ре-
монтных работ; изготовление изделий по
индивидуальным заказам или же мелкими
сериями; применяемые материалы, нали-
чие специального оборудования, напри-
мер, для центробежного литья, эмалирова-
ния. Показанный пример расстановки
оборудования (рис. 5.2) может быть взят
за основу при оснащении ювелирной ма-
стерской, в которой будут изготавливать
новые изделия и выполнять их ремонт.
Верстак является наиболее важным ра-
бочим местом, так как ювелир проводит
за ним две трети своего рабочего времени.
В мастерской необходим также стол, на
котором производятся все разметочные ра-
боты, гравировка, раскрой листа.
Дополнительно к основному оборудо-
ванию необходимы следующие устрой-
ства: стол для плавки и отжига; вальцы
для прокатки листов и проволоки; стол с
тисками, на котором также изготавливает-
ся проволока; деревянный чурбан с нако-
вальней; стол для химических реактивов с
вытяжным шкафом; ванна для гальвано-
обработки; ультразвуковая ванна, рабо-
чее место для шлифования и полирования
с вытяжным устройством.
Рядом с основной мастерской необхо-
димо еще подсобное помещение для вы-
полнения операций по шлифованию, поли-
рованию, гальванообработке, с химичес-
кими реактивами. Если площади помеще-
ния позволяют, то в них можно разместить
также оборудование для плавки, отжига и
отделочных операций.
Рис. 5.2. Ювелирная мас-
терская: 1 — верстак;
2 - - стол для разметки;
3 — стол для плавки и от-
жига; 4 — вальцы;
5 - стол с тисками;
6 — деревянный чурбан с
наковальней; 7 — стол для
химических реактивов
с вытяжным шкафом;
8 —гальваническая ванна;
9 — станок для крацева-
ния: 10— шлифовально-
полировальный станок;
11 —ультразвуковая ван-
на; 12 — мойка; 13 —
сейф
5.1. Ювелирная мастерская
193
При установке оборудования следует
учитывать последовательность технологии
обработки, например, рабочее место для
эмалирования не может находиться рядом
с полировальным устройством, а для мон-
тажа центробежной установки лучше под-
ходит подсобное помещение. Сверлильный
и токарный станки, винтовой пресс могут
быть установлены в одном помещении,
здесь же должны находиться шкафы для
инструментов, сейфы, полки, стулья и пр.
5.1.2. Рабочее место ювелира
Как и большинство операций, за исклю-
чением пайки, а также применяемые для их
исполнения инструменты не изменились на
протяжении столетий, так и рабочее место
ювелира осталось прежним, хотя с эрго-
номической точки зрения и имеет ряд суще-
ственных недостатков.
Очевидно, что ювелир работает за сво-
им верстаком уже в течение многих веков
в весьма неудобном положении. Высота
стола составляет всего 80 см, что противо-
речит физиологически обусловленным нор-
мам Высота табуретки по старым прави-
лам должна быть такой, чтобы локти опи-
рались о столешницу стола. Кстати, ножки
табуретки иногда укорачивали, что у
людей высокого роста приводило к ис-
кривлению позвоночника. Поэтому логич-
но, что в наши дни высота стола рассчи-
тывается исходя из высоты табуретки, обо-
снованной с точки зрения эргономики. За
столом ювелир работает и раскладывает
на нем необходимые для работы инстру-
менты. Обе эти зоны должны быть четко
разделены.
Для работы требуется финагель, сво-
бодные места на столе за финагелем и
рядом с закруглением стола. Обычно в
правой руке находится инструмент, левой
рукой придерживается изделие, при неко-
торых операциях необходимо, чтобы левая
рука опиралась на верстак. Все инструмен-
ты, вспомогательные средства, фурнитура,
заготовки размещаются также под рукой,
при этом используемые чаще инструменты
находятся ближе, а редко применяемые
дальше и над верстаком, но непосредствен-
но рядом с рабочим местом. Бормашина
все чаще используется ювелиром, поэтому
наконечник с гибким валом должен нахо-
диться рядом, поблизости — и горелка.
Рабочее место (рис. 5.3) должно иметь
естественное освещение и искусственное -
с наклонно падающим светом спереди с
левой стороны, а также вращающийся ра-
бочий стул, регулируемый по высоте, на-
чиная от 95 и до 100 см.
С эргономической и функциональной
точек зрения форма стола должна быть
Рис. 5.3. Рабочее место ювелира '1 финагель;
2 — стальная плита; 3 рабочая зона;
4 — выемка для раскладки инструментов;
5 — поддон для опилок; 6 — опорная стойка; 7 —
колонна. 8 — кронштейн для инструментов; 9
ящички; 10 — освещение; 11 — лупа; 12 — горел-
ка; 13 — бормашина; 14 — наконечник с гибким
валом; 15 — опорная стойка, 16 — шкафчик;
17 — поворотный кронштейн для инструментов
194
5. Основные приемы работы
квадратной с длиной стороны 100 см и с
одного угла с сегментообразным вырезом,
благодаря которому обеспечивается опти-
мальный радиус действий, а на противопо-
ложном углу стола имеется достаточно
места для стояка, на котором можно раз-
местить (на поворотных кронштейнах) до-
полнительные устройства. Кромки по сто-
ронам скругленного выреза стола парал-
лельны положению рук при работе с фина-
гелем. Финагель прочно закреплен на
столе двумя барашковыми винтами, что,
однако, не мешает, при необходимости,
быстро заменить один финагель на другой.
За финагелем имеется стальная плита, слу-
жащая рабочей поверхностью. Вместо
обычного кожаного фартука можно ис-
пользовать также металлический поддон.
Если обрабатывают различные металлы и
сплавы, то можно устанавливать разные
поддоны. Под рабочим столом должен
быть светильник, чтобы можно было быс-
тро найти упавшие предметы. Задняя нож-
ка стола выполнена в виде круглой стойки,
служащей также для размещения инстру-
мента и для дополнительного освещения.
Большая рабочая лупа закрепляется на
поворотном кронштейне, чтобы ее можно
было перемещать над рабочим столом.
Сила освещенности рабочего места должна
быть от 300 до 500 лк. Светильник монти-
руется на поворотном кронштейне, можно
использовать также отражатель, — как в
зубном кабинете. Горелка подвешивается
за край стола, кабели проходят под верста-
ком, там же размещается и бормашина,
притом так, что наконечник доходит до
финагеля. Если последний (в процессе за-
крепки) необходимо будет установить так-
же в вертикальном положении, то рекомен-
дуется предусмотреть подвеску для борма-
шины. Со стороны скругленного выреза
стол опирается на две ножки, на которых
можно разместить дополнительно поворот-
ные кронштейны для инструментов. Рядом
с рабочим местом находится шкафчик на
роликах для хранения инструмента. На
столешнице вырезаны гнезда для размеще-
ния инструмента Он не падает со стола,
так как участки для его хранения и для
работы разделены. В результате такого
комплексного оснащения рабочего места
из обычного верстака создается универ-
сальный рабочий блок, где ювелир имеет
под рукой все необходимое для работы.
Форма столов удобна и в том случае,
когда в мастерской нужно оборудовать
несколько рабочих мест. Столы можно по-
ставить к окну, откуда падает свет. Уком-
плектование традиционного верстака до
универсального рабочего места обеспечи-
вает ряд преимуществ И почему, собствен-
но, ювелиру не организовать свое рабочее
место так же рационально, как это давно
уже сделал, к примеру, зубной врач?
5.2. Процесс снятия стружки
5.2.1. Стружкообразование
Если на вертикально расположенный
клин, например зубило, действует достаточ-
но большое усилие, то он вытесняет в этом
месте материал, разрушает его структуру и
внедряется в материал сам. Этот процесс
называют резкой (рубкой). Если клин накло-
нен к поверхности заготовки, например, как
при гравировании, то в этом случае образу-
ется стружка. На основе этого принципа
построены все виды обработки со снятием
стружки или обработки резанием (рис. 5.4).
При проникновении режущего клина в
материал возникают напряжения, металл
перед лезвием подвергается сначала упру-
гой, а затем пластической деформации и
сжимается. Если усилие на клин превышает
предел прочности металла, происходит раз-
рушение «в корне стружки» и отделивший-
ся материал продвигается вдоль плоскости
резания инструмента. Ввиду начальной пла-
стической деформации толщина стружки
больше, чем глубина резки материала. На
особенно вязких материалах после такой
высокой нагрузки структура стружки со-
храняется, и она отходит равномерно в виде
спирали от режущей кромки инструмента.
5.3. Распиливание металла
195
Рис. 5.4. Образование стружки, сжатие струж-
ки. срезание по плоскости реза, отвод стружки
вдоль лезвия инструмента; деформация струк-
туры, показанная штрихами
С поверхности хрупких материалов снима-
ют короткую ломкую стружку.
Ломкая стружка', характерна при об-
работке хрупких материалов; стружка
очень короткая, отводится быстро, а по-
тому обработка резанием в этом случае
имеет высокую производительность.
Срезаемая/скалываемая стружка', об-
разуется при обработке вязких металлов
при низкой скорости резки; такая стружка
сильно изгибается, расслаивается.
Сливная стружка', однородная, длин-
ная, скручивающаяся в виде спирали; по-
лучается при работе с вязкими материала-
ми и при высокой скорости резки. Эта
стружка затрудняет работу, особенно на
токарном станке.
5.2.2. Геометрия резки
При обработке режущим клином, т. е.
резанием, большое значение имеет заточка
инструмента, особенно правильная заточ-
ка всех углов (рис. 5.5).
Задний угол а Задняя щека клина,
обращенная к поверхности заготовки (во
избежание ненужного трения), не должна
скользить непосредственно по поверхнос-
ти металла, она должна быть под углом
а относительно поверхности разрезаемого
металла.
Угол заострения (3. Образуется между
обеими щеками клина. Чем он больше,
тем более стоек и долговечен инструмент;
тонкая режущая кромка быстро ломается.
Передний угол у. Определяет наклон
плоскости резания, т. е. самой передней
режущей кромки к обрабатываемой поверх-
ности. Чем больше угол /, тем легче
снимается стружка.
Угол резания 8. Определяет наклон
между режущей кромкой инструмента и
обрабатываемой плоскостью заготовки.
Чем меньше 8, тем больше срезающее дей-
ствие инструмента и тем быстрее изнаши-
вается режущая кромка. Если угол заос-
трения (3 очень большой и инструмент
подается под большим углом, положение
плоскости резания заходит за нормаль и
вместо резания происходит шаберный съем
металла. В этом случае 8> 90°, а передний
угол / становится отрицательным.
Соотношение углов. Угол резания а + Р= 8.
При положительном угле резания (+^ полу-
чаем, что а у р у у - 90° или 8 + у = 90°.
При отрицательном угле резания (-/):
а + р~ у= 90° или J-/=90°.
5.3. Распиливание металла
Это один из самых важных методов
обработки металла резанием, применяе-
мый в ювелирных мастерских наряду с
опиливанием. По сравнению с резкой
листовыми ножницами метод распилива-
ния имеет ряд явных недостатков: потери
материала ввиду снятия стружки; процесс
распиливания дольше, чем резка; удоро-
Рис. 5.5. Угол клина, снимающего стружку:
1 — резка с положительным углом реза: 2 — со-
скабливание с отрицательным углом реза
196
5. Основные приемы работы
жание операции из-за замены режущего
полотна. Распиливание материала исполь-
зуется в том случае, когда невозможно
применять листовые ножницы, т. е. оно
целесообразно: при резке листов, проволо-
ки и прутков большой толщины; вырезке
сложных форм из листа; резке труб или
проволоки.
5.3.1. Принцип действия пилы
Расположенные один за другим зубья
полотна пилы действуют как режущие
клинья, снимающие стружку. При каждом
очередном резе они вырывают небольшие
частицы металла, которые задерживаются
во впадинах между зубьями пилы и не
выпадут в виде стружки до тех пор, пока
зубья не выйдут из металла: так пила с
каждым ходом внедряется в металл
(рис. 5.6).
Принцип действия зуба полотна пилы
такой же, как и режущего клина. Конк-
ретная форма каждого зуба, а также всего
полотна зависит от обрабатываемого ме-
талла и от формы линии резания. Для
твердых материалов требуется большой
угол заострения, чтобы зубья не разруша-
лись. В таких случаях его увеличивают
настолько, что передний угол / составля-
ет 0°. Но при этом уменьшается простран-
ство для стружки между зубьями, где она
и задерживается. Если такой пилой резать
мягкий материал, когда при каждом ее
ходе снимается большое количество
стружки, то может получиться так, что
пространства для образующейся стружки
Рис. 5.6. Образование стружки на зубьях пилы
будет недостаточно и пилу заклинит. Для
резки тонких листов и труб рекомендуется
использовать пилы с мелкими зубьями, так
как крупные зубья застревают на тонком
листе, резка при этом неровная, заготовка
деформируется, а полотно пилы ломается.
Хороших результатов достигают, если со-
блюдают следующие значения углов зубь-
ев пилы: угол заострения /3 = 65—50°,
угол резания 6 - 90—85°, задний угол а -
- 40—20°, передний угол у = 5—0°.
5.3.2. Лобзик
Лобзик является одним из основных ин-
струментов ювелира. В зависимости от
выполняемых работ используют лобзики с
различной высотой скобы — от 6 до 20 см.
Расстояние по длине регулируется, чтобы
можно было повторно использовать сло-
манные полотна. Оба конца полотна зажи-
мают в губках скобы лобзика, которые
затягивают барашковыми гайками или
эксцентриками. Зажим производится без
особого усилия вручную, а не плоскогуб-
цами.
Полотна лобзика изготавливаются из
легированной стали, содержащей, наряду
с 1,2% С, приблизительно 1,2—2%W.
Полотна различают по величине зубьев и
присваивают им соответствующие номера
(рис. 5.7); хранят их в цилиндрической
коробке из дерева или пластмассы, где
они разложены по номерам в отверстиях
различного размера (рис. 5.8).
5.3.3. Работа лобзиком
Подготовка к распиливанию. Полотно
вставляется в скобу зубьями вниз. Снача-
ла зажимают конец полотна в верхних
губках таким образом, чтобы оно слегка
было наклонено назад — для уменьшения
опасности ломки полотна в месте зажима
при распиливании. Затем скобой слегка
надавливают на финагель, чтобы зажать
полотно с некоторым натяжением в ниж-
них губках (рис. 5.9).
5.3. Распиливание металла
197
очень мелкие мелкие средние крупные очень крупные
Рис. 5.7. Размеры зубьев полотен лобзика
Полотно устанавливают наклонно и
выполняют надрез, что можно сделать
также напильником. Прутки и трубы сна-
чала надрезают по окружности и только
после этого разрезают, иначе полотно за-
клинивается. Если необходимо выпилить
часть окружности или угол, то лобзик
медленно поворачивают, выполняя воз-
вратно-поступательное движение. Отвод
полотна назад выполняется опять же при
возвратно-поступательном перемещении
Рис. 5.8. Пра-
вильное хра-
нение полотен
лобзика
Четкая разметка на за-
готовке производится с по-
мощью чертилки. Рисунок
можно нанести также пред-
варительно карандашом и
затем покрыть перед обра-
боткой цапоновым лаком,
чтобы карандашный рису-
нок не стерся. Как прави-
ло, невозможно закрепить
заготовку для распилива-
ния в тисках, чаще всего
приходится работать с
опорой на финагель Боль-
шие изделия можно при-
держивать руками, для
мелких изделий рекомендуются ручные
тиски.
Работа лобзиком. Работа лобзика по-
строена на поступательном движении по-
лотна вниз, выполняемом с определенным
усилием. Нажим необходим для того, что-
бы зубья проникли в материал и можно
было дальше продвинуть полотно лобзи-
ка, т. е. выполнить движение подачи. Дви-
жение вверх производится без надавлива-
ния на полотно. При распиловке длинного
реза на толстом материале требуется боль-
шее усилие, чем на тонком листе. Важно,
чтобы лобзик легко перемещался, так как
только в этом случае получают равномер-
ный рез без уступов, заусенцев и с глад-
кой поверхностью. А чтобы поверхность
реза была вертикальной, как это обычно
требуется, нельзя допускать перекоса по-
лотна (рис. 5.10).
Рис. 5.9. Зажим полотна лобзика
Рис. 5.10. Работа лобзиком
198
5. Основные приемы работы
лобзика Если лобзик заклинивает, то по-
лотно следует осторожно высвободить.
Для выпиливания вырезов в заготовке
предварительно просверливают отвер-
стие, затем разжимают нижние щечки и
протаскивают полотно через отверстие,
закрепляют его, как указано выше, и
производят выпиливание. Чтобы можно
было проследить за движением лобзика,
заготовку очищают время от времени от
стружки мягкой щеткой. Ниже (рис. 5.11)
показаны отдельные примеры выпилива-
емых деталей.
5.3.4. Станки для распиливания
Каждый ювелир знает, насколько тру-
доемко работать лобзиком, особенно если
необходимо распиливать толстые заготов-
ки. Можно, правда, воспользоваться но-
Рис. 5.11. Упражнения для выпиливания лобзиком:
1 — линейныерезы и выпиленные перемычки; 2 -
подогнанные детали. Биргит Карстен, фирма
Wilfried Nothdurft, г. Шверин
жовкой с волнообразной разводкой зубьев
полотна, но при этом снимается много
стружки, поэтому она не подходит для
обработки драгоценных металлов.
По конструкции механические пилы
ничем не отличаются от инструментов для
обработки дерева — это такие же ленточ-
ные и дисковые пилы.
На ленточных пилах бесконечное по-
лотно перемещается по направляющим
роликам и приводится в движение элект-
роприводом. Заготовка подается на рабо-
чем столе. Скорость резки регулируется.
Ленточной пилой с мелкими зубьями мож-
но вырезать отверстия довольно малого
радиуса. Такая ленточная пила почти не
применяется для изготовления ювелирных
изделий, она более пригодна для изготов-
ления крупных деталей из листа больших
размеров; ввиду высокой стоимости лен-
точная пила рентабельна только для круп-
ных предприятий.
Дисковая пила находит широкое приме-
нение на малых предприятиях. С ее помо-
щью можно выполнять только прямые
резы, но зато распиливать быстро и без
заусенцев толстые прутки, трубы и листы.
Полотно дисковой пилы прочнее, чем лен-
точной.
5.4. Опиливание
В ювелирном деле опиливание является
одной из основных операций при обработ-
ке металлических и неметаллических ма-
териалов, когда с помощью соответству-
ющего напильника заготовке придается
необходимая форма, а ее ровная или кри-
волинейная поверхность делается глад-
кой.
5.4.1. Конструкция и принципы
действия напильника
Стальная пластина напильника пред-
ставляет собой рабочую поверхность с
насечкой и имеет ручку в виде кованого
хвостовика. У больших напильников на
5.4. Опиливание
199
острый хвостовик насаживается деревян-
ная рукоятка (рис. 5.14). Заготовки для
напильников изготавливают ковкой из вы-
сококачественной инструментальной стали
или из хромированной стали, затем их от-
жигают и шлифуют. Вручную или на на-
сечном станке делают насечку. Ювелир
пользуется обычно напильниками с двой-
ной насечкой, на которых первоначально
нанесенная (нижняя) насечка пересекается
новой (верхней) насечкой. Находя одна на
другую, насечки образуют зубья напиль-
ника (рис. 5.15).
Наилучшей формы зубьев достигают
тогда, когда нижняя насечка находится
Рис. 5.12. Украшения, выполненные выпиливани-
ем: 1 — - брошь; 2 — браслет; 3 — золотая брошь.
Художественная школа прикладного искусства
(г. Хайлигендамм). Райнер Шу манн, Дрезден
Рис. 5.13. Обложка для книги: серебро, гравиров-
ка. Эрнст Бреполъ, Арнштадт, 1939г.
Головка Полотно
-J_____________
Рукоятка
Хвостовик
Длина полотна напильника
Рис. 5.14. Основная форма напильника
200
5. Основные приемы работы
Рис. 5.15. Форма зуба напильника
под углом 71°, а верхняя насечка под
углом 54° к оси напильника. В результате
такого различного расположения насечек,
а также разного шага нижней и верхней
насечек зубья находятся не точно друг за
другом, а с определенным смещением в
рядах, благодаря чему зуб равномерно
снимает слой материала. Если бы зубья
находились непосредственно один за дру-
гим, то только первые из них срезали бы
слой с заготовки, после чего образовыва-
лись бы канавки, по которым вхолостую
скользили бы последующие зубья. Напиль-
ник, срезая металл, образует канавку, из
которой частицы металла затем удаляются.
Зуб напильника имеет определенную
форму и соответствует режущему клину с
отрицательным передним углом, который
скорее соскабливает, чем срезает частицы
металла Для увеличения срока годности
и уменьшения износа зубьев напильника
необходимо, чтобы угол заострения был
как можно больше. Идеальными значени-
ями углов являются следующие: задний
угол а - 36°, передний угол у- 16°, угол
заострения Д - 70°, угол резания 8 - 106°.
По принципу действия отдельный зуб
напильника напоминает штихель или зуб
пилы. Напильник при перемещении вперед
срезает частицы металла с поверхности
заготовки, собирает их в пространстве
перед зубом, и, как только зуб заходит за
кромку заготовки, они падают с поверх-
ности. Соотношение между размерами сре-
заемых частиц металла и промежутками
между зубьями должно быть таким, чтобы
весь снятый металл мог бы разместиться в
этих промежутках, в противном случае
напильник не «захватывает» поверхность
заготовки и стружка образует на ней ца-
рапины. Поэтому на напильниках с гру-
бой насечкой расстояние между зубьями
должно быть большое.
При обработке мягких материалов,
например свинца, олова, алюминия, на-
пильники с мелкой насечкой слегка «пач-
кают»: под действием тепла от трения и
рабочего усилия частицы металла запрес-
совываются между зубьями и, следова-
тельно, не удаляются, и напильник не
снимает материал, что особенно наглядно
проявляется при обработке пластмасс. Для
опиливания таких мягких материалов при-
меняют только грубые напильники с боль-
шими промежутками между зубьями, окон-
чательная же доводка опиленной поверх-
ности осуществляется наждачной бумагой.
Очищают напильники в этом случае кар-
четкой, так как в химических реактивах
пластмассовые частицы практически не
растворяются, не повреждая, правда, и
стальной поверхности напильника.
5.4.2. Виды напильников
Насечка. Частота насечки обозначает-
ся номером. Чем мельче насечка, тем
больше номер: 0, 1 (грубая) 2, 3 (средняя)
4, 5, 6 (мелкая) Эти значения не являются
абсолютными, они всегда зависят от дли-
ны напильника. При одном и том же
номере насечки расстояние между зубьями
у напильника длиной 30 см больше, чем у
надфиля.
Размер. Напильники с грубой насеч-
кой, называемые драчевыми, имеют боль-
шую длину и во время работы направля-
ются и удерживаются обеими руками, в то
время как заготовка зажимается в тисках.
Напильники с более мелкой насечкой
называются личными и имеют меньшую
длину. Ювелир держит их одной рукой,
расположив заготовку на финагеле.
Напильник вставлен в деревянную ру-
коятку. Надфили же имеют цилиндриче-
ский хвостовик. Напильники могут быть
различной длины, поэтому при заказе не-
обходимо указать ее точное значение
vallorbe
SWISS
-----C FISCHER )
основан в 1895 году
Всё для ювелиров * Фурнитура - Камни для украшений Жемчуг
Комплексное предложение "Фишер"
Общий объем — свыше 300 страниц
Предметный указатель
Включает в себя более
Представлено около
Предлагается для заказа
1200 ключевых слов
3600 наименований
4300 иллюстраций
11000 позиций
Этот каталог
вы получите бесплатно
Посетите нас в Интернете: http://www.fischer-pforzheim.de ।
KARL FISCHER GMBH • Berliner StraBe 18 • D-75172 Pforzheim
Telefon 07231/ 31 0 31 Fax 07231/ ЗЮ 300 • Email: Info@fischer-pforzheim.de
тел./факс: (095) 928-83-98
http://gallery-st.da.ru
ГАЛЕРЕЯ
штеинберг
моб, тел.: (095) 767-51-82
e-mail: gallery@aport.ru
Эксклюзивная упаковка из дерева
Выставочное и торговое оборудование
Ювелирный инструмент
Весы, свет, лупы и геммологические приборы
103031, Россия, Москва, ул. Б. Лубянка, д. 13/16
5.4. Опиливание
203
(рис. 5.16): у напильников— это длина
пластины без ручки, а у надфилей и риф-
левок— это общая длина.
Форма. При описании напильника не-
обходимо указать общую форму и попе-
речное сечение пластины напильника. Па-
раллельные напильники имеют по всей
длине одинаковую ширину. Заостренные
напильники сужаются с одного конца. На
рис. 5.17 показаны виды напильников в
зависимости от их поперечного сечения.
Рифлевки являются специальными на-
пильниками. Их используют для обработ-
ки тех мест на заготовке, которые невоз-
можно обработать обычными прямыми
надфилями (рис. 5.18). Рифлевки изготов-
лены из прутков прямоугольного сечения,
концы их прокованы и слегка изогнуты.
Только на концах имеется насечка, а
средняя часть служит в качестве держате-
ля. Форма рифлевки зависит от выполня-
емых операций. В настоящее время риф-
левки не так широко применяются, так
как такие же операции более эффективно
можно выполнить фрезами. При заказе на-
пильников необходимо указать следующие
данные: номер насечки, длину напильни-
ка, форму напильника. Например, над-
ЗАОСТРЕННЫЕ НАПИЛЬНИКИ
Наименование | Форма
Круглый 1
Чечевице- образный
«Чечевица»
Трехгранный
Наименование Форма
Ножеобразный
Плоский 1 t,
с закругленными\
кромками
Плоский
с прямыми £225
кромками
Четырехгранный
Трехгранный
Мечеобразный
ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ НАПИЛЬНИКИ
Наименование ' Форма
Плоский с закруг-
ленными кромками
ПЛОСКИЙ МНУА,
с прямыми кромками
Плоский шарнирный
Круглый шарнирный
Рис. 5.17. Классификация напильников по попереч-
ному сечению
Рис. 5.18. Применение рифлевок
204
5. Основные приемы работы
филь — насечка № 3, общая длина 140 мм,
с острием, трехгранное сечение.
5.4.3. Хранение напильников
Напильники с кованым хвостовиком
вставляются в деревянную рукоятку
(рис. 5.19), где они зажимаются за счет
трения: сначала в рукоятке просверлива-
ют отверстие, затем ее насаживают на
хвостовик, а далее, придерживая рукой
полотно напильника, ударяют рукояткой о
твердое основание до полного закрепле-
ния в ней хвостовика; ни в коем случае
нельзя при этом держать напильник за
рукоятку, так как он может ее расколоть
и повредить острием руку; не допускается
также использование напильника без дере-
вянной ручки.
Напильники хранят в специальных
гнездах на рабочем месте в подвешенном
виде, для чего достаточно узкой доски с
небольшими углублениями. Надфили хра-
нят в небольшом ящике или вставляют
хвостовиком в гнездо доски. На рабочем
месте должны находиться только те на-
пильники, которые необходимы ювелиру
для работы. Не следует хранить напиль-
ники вместе с другими инструментами, в
том числе и с тяжелыми, в ящиках стола.
Не следует употреблять напильники ни
для открывания ящиков, ни для размеши-
вания расплава.
В процессе эксплуатации насечка на-
пильника забивается стружкой и частица-
ми грязи, что значительно снижает эффек-
тивность обработки, поэтому напильники
периодически промывают бензином и про-
чищают металлической щеткой.
5.4.4. Устройства для зажима
деталей
Тиски. Для удержания особенно боль-
ших и тяжелых заготовок применяют за-
жимные тиски (рис. 5.20), хотя чаще они
используются для зажима инструментов и
вспомогательных устройств, например при
ковке по серебру. Если ин-
струменты и вспомогатель-
ные средства самостоя-
тельно изготавливают ме-
тодом опиливания, то это
делается также в тисках.
Для обработки небольших
заготовок лучше других
подходят параллельные тис-
ки (рис. 5.21), в которых
надежно закрепляется из-
делие. Тиски изготавлива-
ют из чугуна или стали.
Недостатком их является
ограниченная величина за-
Рис. 5.19. Креп-
ление напиль-
ника в руко-
ятке
жима.
Хорошо зарекомендова-
ла себя конструкция пово-
ротных параллельных тис-
ков. На них можно уста-
новить заготовку в удобное для опиловки
положение При обработке легко повреж-
дающихся заготовок используют в каче-
Рис. 5.20. Зажимные тиски. 1 —крепежная пли^
та; 2 - винтовая обойма; 3 — наковальня; 4 —
неподвижная щечка; 5 — подвижная щечка; 6 —
предохранительное кольцо зажимного винта; 7 —
зажимной винт; 8 — рукоятка; 9 — пружина;
10 — болт; 11 — корпус
5.4. Опиливание
205
Рис. 5.21. Параллельные тиски: 1 - глубина зева;
2 — глубина зажима; 3 - ширина щечки; 4 —
ширина зажима
стве защитных элементов вставки из
свинца, меди, алюминия, латуни или пла-
стмассы, которые представляют собой
уголки, устанавливаемые между заготов-
кой и губками тисков (рис. 5.22).
Цанга с фиксатором. Так как ювелир
обрабатывает в основном небольшие заго-
товки, то он пользуется малогабаритными
тисками. Заготовку зажимают так же, как
и в обычных тисках, и она удерживается
между губками за счет того, что стальной
фиксатор сжимает ручки цанги. Цанга
придерживается левой рукой, а заготовка
опирается о финагель, в то время как
правой рукой перемещают напильник.
Ручные тисочки. Эти тиски по своему
назначению напоминают цангу с фиксато-
ром, но в данном случае губки тисков
сжимают винтом с барашковой гайкой. В
то время как зажимная цанга используется
для удержания листовых заготовок, дан-
ные тиски предназначены для зажима про-
волоки (рис. 5.23), когда благодаря надре-
зу на зажимных губках предотвращается ее
проскальзывание, а так как ручка тисков
полая, то в них можно зажимать проволоку
любой длины.
Киттшток. Он представляет собой де-
ревянный стержень, на шероховатую по-
верхность головки которого наплавляется
Рис. 5.22. Обработка напильником детали, зажа-
той в щечках
Рис. 5.23. Заточка круглой проволоки, зажатой
в ручных тисках
небольшое количество мастики, в кото-
рую вдавливается предварительно на-
гретая заготовка и прочно удерживается
затем на головке киттштока затвердев-
шей мастикой. Форма и размеры китт-
штока зависят от особенностей заготовки
(рис. 5.24), например, для небольших заго-
товок в качестве киттштока достаточно
карандаша.
Финагель. Несмотря на то, что име-
ется целый ряд зажимных приспособле-
ний, ювелир при опиловке, как прави-
ло, придерживает заготовку рукой, хотя
привыкать к этому вообще-то никому
не стоит. Заготовку следует всегда опи-
рать о финагель! Финагель— это дере-
вянный клин, используемый в процессе
206
5. Основные приемы работы
Рис. 5.24. Обработка детали, насмоленной на
киттштоке
изготовления изделий как средство опо-
ры (рис. 5.25—5.26).
В то время как при распиловке в ка-
честве опоры для заготовки используется
горизонтальная поверхность финагеля, для
опиловки подходит наклонная поверх-
ность этого деревянного клина. Чтобы
иметь хорошую опору для проволоки,
прутков и труб, на деревянном основа-
нии выпиливают дополнительные направ-
ляющие канавки. На финагеле (в процес-
се износа) в его передней части образует-
ся скошенная поверхность, и при опреде-
ленных операциях эту поверхность вы-
равнивают рашпилем.
Цанги. В них удерживают небольшие
круглые заготовки. Однако из-за слабой
зажимной силы остроугольных губок
цанги используются очень редко, тем
более для зажима листовых заготовок
лучше использовать параллельные тиски
с регулируемыми губками или ручные
тиски.
5.4.5. Применение напильников
Общие сведения. Перед обработкой
заготовки необходимо убедиться в том,
что на ней нет остатков флюса или других
твердых частиц; они могут иметь твер-
дость до 7,5, т. е. быть тверже стали.
При закреплении заготовки в зажим-
ных устройствах следует руководство-
ваться следующими правилами: заготовка
не должна выступать из зажимных губок
дальше, чем это необходимо, иначе она
будет пружинить; если заготовка зажата
слишком глубоко в тисках, то напильник
может быть поврежден о твердые губки
зажимного устройства; заготовку следует
зажимать по возможности в середине гу-
бок тисков. Умеренно нажимая на напиль-
ник, его перемещают вперед и возвраща-
ют назад, — но уже без надавливания в
зависимости от частоты его насечки с
Рис. 5.25. Обработка детали надфилем на фи-
нагеле
Рис. 5.26. Обработка детали напильником на
финагеле
5.5. Сверление
207
заготовки снимается определенный слой
металла.
Обработку заготовки начинают гру-
бым напильником, а после получения за-
данной формы используют, с целью до-
стижения требуемого качества опиливае-
мой поверхности, напильники с мелкой
насечкой. Поверхность получают особен-
но гладкой, если «личной» напильник
покрыть мелом, в результате чего умень-
шаются промежутки между зубьями насеч-
ки, мелкие опилки вдавливаются в мел и
уже не царапают обрабатываемую поверх-
ность. Мягкой щеткой время от времени
опилки сметают и проверяют опиливае-
мую поверхность.
Размер напильника должен быть выб-
ран в правильном соотношении к размеру
заготовки. Например, золотую серьгу не-
возможно обрабатывать напильником,
как, впрочем, и большую декоративную
латунную тарелку — надфилем. От формы
заготовки зависит и форма выбранного
напильника Плоский напильник предназ-
начен для опиливания ровных или криво-
линейных поверхностей, в то время как
для обработки круглых отверстий необхо-
дим напильник круглого или полукругло-
го сечения.
Обработка ровных поверхностей.
Получение абсолютно гладкой поверхно-
сти опиливанием возможно только при
прочном зажиме заготовки. Движение
напильника должно быть прямолиней-
ным, он не должен опускаться вниз, пе-
реходя за кромки заготовки, в против-
ном случае поверхность становится не-
ровной и кромки заготовки скругляются.
Чтобы проконтролировать действие
напильника и избежать царапин, при
опиливании применяют прием перекрест-
ного штриха, т. е. напильник перемеща-
ют по обрабатываемой поверхности за-
готовки, попеременно меняя (влево-впра-
во) направление движения на 90°.
Криволинейные поверхности. Если та-
кая заготовка зажата в тисках, то напиль-
ник перемещают по ее поверхности, в
точности повторяя очертания выпуклости-
кривизны. При обработке заготовок не-
больших размеров на финагеле перемеща-
ют не только напильник по выпуклой
поверхности, но и одновременно саму
заготовку по насечке напильника.
Цилиндрические поверхности При из-
готовлении цилиндра опиливанием снача-
ла доводят заготовку до квадратного се-
чения, затем до шестигранного и далее,
закругляя, получают заданную форму В
тисках зажимают деревянный брусок с
надрезом, в который устанавливают обра-
батываемую деталь. В то время как пере-
мещением напильника вперед выполняется
скругление, деталь одновременно повора-
чивают противоположно движению на-
пильника. Равномерное скругление повер-
хности можно получить только при посто-
янном поворачивании детали во время
процесса опиливания.
При обработке миниатюрных изделий,
например, иглы булавки, которая должна
быть заострена, ее зажимают в ручных
тисочках, а в финагеле вырезают канав-
ку. И, вращая иглу булавки в надрезе,
затачивают ее до нужного профиля. На
рис. 5.27 показано несколько практичес-
ких примеров.
5.5. Сверление
5.5.1. Ручная ювелирная дрель
Ручная дрель является одним из важ-
нейших инструментов в ювелирном деле.
Хотя уже несколько десятилетий назад
бормашина с гибким валом, используемая
в зуботехнической практике, нашла при-
менение в ювелирных мастерских, некото-
рые мастера ювелирного дела считают,
что без ручной дрели трудно обойтись.
Впрочем, современные бормашины удов-
летворяют всем требованиям ювелирного
дела: благодаря электронной регулировке
числа оборотов можно работать с большой
скоростью и более рационально, а также,
при необходимости, производить сверление
208
5. Основные приемы работы
осторожно при малом числе оборотов.
И для сверления жемчуга уже не требуется
ни ручной, ни лучковой дрели.
5.5.2. Бормашины
Дрель, как и все старые инструменты,
сконструирована рационально (рис. 5.28).
Стабильность вращательного движения
обеспечивается за счет инерции маховика
на валу дрели. Сверло зажимают в трех-
кулачковом патроне. Сначала поднимают
перекладину, при этом кожаный ремень
наматывается на вал. Дрель устанавлива-
ют на место сверления, опускают перекла-
дину, ремень, сматываясь с вала, приво-
дит его в движение.
Работа с такой дрелью требует опре-
деленного навыка: нужно вовремя под-
нять перекладину, чтобы ремень смог
снова обвить вал, при этом последний
должен находиться в вертикальном поло-
жении, чтобы не сломалось сверло; в
Рис. 5.27. Упражнения в опиливании: 1 - — кольца
с гранями и стержни с жемчужным узором:
2 — ступенчатые шестигранники; 3 — смонти-
рованные и опиленные полые детали Биргит Кар-
стен, фирма Wilfried Nothdurft, г. Шверин
Рис. 5.28. Сверление жемчужины ручной ювелир-
ной дрелью
5.5. Сверление
209
конце намотки вращение тормозится, и
если опустить перекладину, то вал нач-
нет вращаться в другом направлении.
Если добиться определенного ритма при
опускании и подъеме перекладины, то
дрель вращается легко в обоих направ-
лениях, перекладина перемещается вверх
и вниз, а сверло без труда проникает в
металл.
Лучковая дрель. Ее применяли специ-
ально для просверливания жемчуга: свер-
ло зажимают в патрон, закрепленный на
одном конце короткого вала, другой ко-
нец вала заострен; на том же валу за-
креплен приводной ролик, на него на-
матывается струна, с помощью которой
он приводится в движение. При сверле-
нии заостренный конец вала прижима-
ют к кромке рабочего стола, а правой
рукой продвигают жемчужину к сверлу
(рис. 5.29). Метод, конечно, очень трудо-
Рис. 5.29. Сверление жемчужины сверлильным
роликом
емкий, но так работали раньше. В на-
стоящее время жемчужины просверлива-
ют сверлом, закрепленным в патроне
наконечника гибкого вала бормашины
(при этом возможна регулировка числа
оборотов).
Бормашины. Бормашина состоит из
следующих узлов (рис. 5.30): электро-
двигатель с числом оборотов от 8000
до 24 000 в мин и потребляемой мощно-
стью от 200 до 400 Вт; педаль, ошибоч-
но называемая зачастую пускателем,
позволяющая плавное регулирование чис-
ла оборотов; гибкий вал, присоединяе-
мый к наконечнику, в трехкулачковом
патроне которого зажимают инструменты
(в универсальном патроне наконечника
зажимают различные цанги диаметром
до 5 мм).
При сверлении и закрепочных опера-
циях необходимо, чтобы гибкий вал на-
ходился сверху, над рабочим местом.
В этом случае привод подвешивается на
специальном кронштейне или перемеща-
ется при обслуживании нескольких мест
по направляющей. При фрезеровании же
и полировании лучше, если гибкий вал
находится по отношению к финагелю на
одном уровне, для чего привод целесо-
образнее разместить под рабочим сто-
лом. В идеале рабочее место надо обо-
рудовать так, чтобы привод можно было
использовать попеременно в обоих поло-
жениях.
Работают также двумя бормашинами:
подвесной выполняют сверление, а дру-
гой, расположенной под столешницей,
производят прочие операции
Для точной подачи сверла имеется
дополнительно подвижной столик, где
закрепляется наконечник, с помощью ко-
торого заготовку подводят к сверлу: при
использовании наконечника с быстроза-
жимным патроном сверло прочно закреп-
ляют стопорным кольцом; в других на-
конечниках (с цанговым или трехкулач-
ковым патроном) сверло зажимают вруч-
ную— гайкой.
210
5. Основные приемы работы
Центр высверливаемого отверстия раз-
мечают на заготовке (в виде перекрес-
тия), слегка ударяя по ней кернером —
лучше всего автоматическим, когда за-
нята одна рука. В качестве подкладки
при сверлении используется небольшая
дощечка. Ни в коем случае нельзя свер-
лить прямо на финагеле, так как это мо-
жет привести к образованию на нем от-
верстий, которые забиваются опилками
драгоценных металлов, что приводит к
невынужденной их потере. Кроме того,
на рабочем месте должна стоять маслен-
ка, в которую сверло погружают перед
каждым сверлением, чем предотвращают
его перегрев, а поверхность отверстия
получают гладкой
Сверло устанавливают вертикально
или, если необходимо, наклонно на на-
меченную кернером точку (рис. 5.30). За-
тем слегка нажимают на педаль, и свер-
ло начинает сначала медленно, а потом
все быстрее и быстрее вращаться. Одно-
временно надавливают на сверло в на-
правлении сверления, но подача его не
должна быть больше, чем это необходи-
мо; при сильном нажатии сверло может
сломаться. Подача и скорость сверления
должны быть согласованы.
При высверливании перовым сверлом
глубоких отверстий сверло несколько
раз выводится из отверстия, иначе (из-за
плохого отвода стружки) оно заклинива-
ется. При работе со спиральным сверлом
Таблица 5.1
Возможные дефекты при сверлении
Признаки Причины Способы устранения
Отверстия слишком боль- шие, не круг- лые; сверло обламывается Односторон- няя заточка режущей кромки сверла Заточить сверло
Сверло работа- ет только при малых оборотах или совсем не сверлит Сверло затуплено Заточить сверло
Отверстие име- ет шероховатую поверхность, сверло ломается Угол режущей кромки слишком мал Заточить сверло
Сверло работа- ет слишком медленно Угол режущей кромки слишком велик Заточить сверло
Сверло не вращается Сверло не зажато в патроне Крепче зажать сверло в патро- не или исполь- зовать меньший патрон
Сверло быстро затупляется и ломается Большая подача Уменьшить силу нажима, уменьшить подачу
Сверло нагре- вается, быстро затупляется и ломается Слишком большое число оборотов, не- достаточная смазка Уменьшить число оборотов произвести до- полнительную смазку
Рис. 5.30. Сверление бормашиной
необходимо проследить за тем, чтобы
канавка для стружки выступала настоль-
ко, чтобы обеспечивался отвод стружки,
в противном случае сверло может также
заклиниться (табл. 5.1).
Настольный сверлильный станок. Бор-
машиной с гибким валом можно высвер-
ливать отверстия малого диаметра, для
больших же отверстий требуется свер-
лильный станок. В патроне сверлильного
станка можно зажимать сверла диаметром
до 6 мм и более. Кроме того, здесь обес-
печивается надежная подача сверла.
5.5. Сверление
211
Впрочем, стоит подумать, целесообразно
ли приобретение такого устройства для
небольшой мастерской. Возможно, доста-
точно сверлильной стойки и обычной руч-
ной электродрели
Ручная электродрель. Также как и в
любом доме, в мастерской необходима
ручная электродрель, в патроне которой
можно зажимать сверла диаметром до
10 мм (рекомендуется использование дрели
с плавной регулировкой числа оборотов).
Дополнив дрель специальной стойкой, по-
лучим настольный сверлильный станок.
Эту электродрель можно использовать так
же, как привод дисковой пилы или не-
большого токарного станка. Кроме того,
в патроне такой дрели можно зажимать
фрезы, шлифовальные и полировальные
устройства
Бормашина с микромотором. Мо-
дель отличается тем, что приводной мо-
тор находится непосредственно в нако-
нечнике бормашины (рис. 5.31). Здесь не
требуется передачи момента вращения
посредством гибкого вала, вместо этого
гибкий электрокабель обеспечивает со-
единение мотора с блоком питания, что
существенно облегчает работу. С помо-
щью педали регулируется число оборо-
тов от нуля до максимального значения
в 30 000 об/мин. Этой бормашиной про-
изводится также фрезерование и шлифо-
вание.
5.5.3. Принцип действия сверла
Лучше всего можно объяснить принцип
действия сверла на примере перового
сверла (рис. 5.32, /): на торцевой части
инструмента расположены смещенные от-
носительно друг друга резцеподобные
кромки, действующие по принципу режу-
щего клина и заточенные таким образом,
что их угол резания равен 51°: острие же
сверла образуется двумя режущими кром-
ками, находящимися относительно друг
друга под тупым углом ПО—120°; острие
необходимо для того, чтобы пробить ма-
териал в начале сверления и затем пода-
вать сверло далее по прямой.
При сверлении действуют одновремен-
но силы резания и усилия подачи, которые,
при согласованном их взаимодействии,
обеспечивают нормальный ход процесса
сверления. При вращении режущие кромки
проходят по поверхности материала, при
этом каждая из них должна обладать до-
статочным усилием, чтобы преодолеть его
сопротивление резанию: происходит как
бы отрыв частиц материала, которые отво-
дятся затем в виде стружки.
5.5.4. Типы сверл
Перовое сверло. Этот тип сверла при-
меняется чаще всего. Сверло имеет суже-
Рис. 5.31. Микромотор «Supertronic МС 30/40»
Рис. 5.32. Сверла:! - перовое сверло. 2 - сверло
Эйрека, 3 — спиральное сверло, 4 — центровоч-
ное сверло
212
5. Основные приемы работы
ние от острия с двумя режущими кромка-
ми до хвостовика, благодаря чему умень-
шается трение в канале сверления (при
ручной подаче сверла не опасны неболь-
шие его отклонения от вертикальной ли-
нии). Сужение необходимо также для от-
вода стружки.
Достоинства', возможность изготавли-
вать сверло самостоятельно из прутка
круглого сечения соответствующего диа-
метра посредством опиливания и термооб-
работки; благодаря сужению при подаче
вручную оно не так быстро ломается, как
другие сверла; при закреплении камня с
конусным основанием в глухую оправу
уже имеется плоскость опоры.
Недостатки', малая скорость резания;
неточное наведение; плохой отвод струж-
ки; уменьшение диаметра в результате по-
вторной заточки и перехода на более
узкий участок.
Хотя перовые сверла в металлообра-
ботке почти не применяют, в ювелирных
мастерских их используют часто.
Сверло «Эйрека» (рис. 5.32,2). Это
сверло является модификацией перового
сверла и особенно успешно применяется
ювелирами. Режущие кромки его располо-
жены так же, как и на перовом сверле,
поэтому заточка не представляет сложно-
сти; сверло не имеет сужения, по всей
длине оно одинакового размера и наруж-
ные поверхности параллельны друг другу,
поэтому при многократной заточке сохра-
няется его первоначальный диаметр; от-
вод стружки производится через выфрезе-
рованную канавку, проходящую верти-
кально вверх от острия сверла. Это свер-
ло обладает многими достоинствами:
надежная направленная подача, высокая
стойкость против излома, хороший отвод
стружки даже на тонких заготовках.
Спиральное сверло (рис. 5.32, 5). Дан-
ный тип сверла очень распространен, и
поэтому нет необходимости в его подроб-
ном описании. Сверло очень хорошо заре-
комендовало себя при работе на больших
скоростях, так как его легко направлять,
да и отвод стружки также хороший. Юве-
лир использует обычно тонкие сверла, диа-
метр которых, как правило, менее 1 мм.
Центровочное, жемчужное сверло
(рис. 5.32,4). Обе заточенные режущие
кромки такого сверла расположены про-
тивоположно друг другу и, в отличие от
режущих кромок перового сверла, лежат
в одной плоскости, перпендикулярно глав-
ной оси. Между этими двумя основными
режущими кромками имеется направляю-
щее острие, которое надежно центрует
сверло. Это сверло применяют только для
получения цилиндрических углублений с
плоским дном, которые необходимы юве-
лиру при закреплении в заглубленных
оправах непрозрачных камней или полу-
круглых жемчужин
5.5.5. Изготовление перового сверла
Естественно, что вышеупомянутые
сверла изготавливаются промышленным
методом из высококачественной инстру-
ментальной стали. Цена их настолько вы-
годна, что не имеет смысла делать их
самостоятельно. Несмотря на это, для
ювелира весьма полезно, если он может
быстро и относительно несложно сам сде-
лать сверло, которого у него нет в запасе.
Последовательность обработки. Заго-
товку из круглого прутка (инструменталь-
ная сталь), имеющую приблизительно за-
данный диаметр стержня сверла, отжига-
ют с одной стороны в зависимости от
длины рабочей зоны сверла, шейку опили-
вают (рис. 5.33, 7). Головку оставляют
несколько более толстой, чтобы затем ее
плоско отковать (рис. 5.33, 2) для получе-
ния режущих кромок необходимой шири-
ны. Затем производят опиливание «талии»
сверла и режущих кромок (рис. 5.33, 3).
После этого сверло отрезают от стального
прутка. Далее следует убедиться в том,
что оно не дает перекоса и не бьет при
вращении.
Для повышения твердости сверла его
подвергают отжигу и сразу производят
5.6. Фрезерование
213
Рис. 5.33. Изготовление перового сверла для руч-
ной ювелирной дрели: 1 —опиленная круглая заго-
товка; 2 — кованая режущая головка; 3 — гото-
вая заточка; 4 - перовое сверло, изготовленное
из иглы
закалку рабочей поверхности в воде.
Если перовое сверло слишком твердое и
ломкое, то оно подвергается отпуску.
Шейку обрабатывают наждачной бума-
гой, а затем сверло нагревают, начиная
от хвостовика, под небольшим узким пла-
менем до получения желто-соломенного
цвета.
Окончательная заточка режущих кро-
мок производится оселком, но лучше и
удобнее эту операцию выполнить враща-
ющимся мелкозернистым шлифовальным
или алмазным кругом. Для сверления от-
верстий малого размера сверло можно
изготовить из обычной иглы: конец ее
плоско опиливают до получения режущей
кромки (рис. 5.33, 4).
5.6. Фрезерование
5.6.1. Принцип действия фрезы
Процесс снятия стружки лучше всего
прослеживается в работе цилиндрической
фрезы (рис. 5.34), режущие зубья которой
по очереди снимают слой металла.
На фрезерном станке заготовку переме-
щают навстречу вращению инструмента
(движение подачи), в то время как фреза,
закрепленная на вращающейся оси, пере-
мещается в противоположном направле-
нии. В соответствии с установленной глу-
биной реза с заготовки снимают определен-
ный слой стружки. Ввиду того, что фреза
на каком-то участке только скользит по
поверхности заготовки, пока не захватит
сам металл и не снимет стружку, обраба-
тываемая поверхность получается слегка
волнистой. Срезаемая стружка вначале —
тонкая, но вследствие противодействия
усилия подачи вверху становится затем
толще.
Чтобы устранить этот недостаток, ис-
пользуют метод попутного фрезерования,
при котором подача и рабочее движение
однонаправлены и стружка снимается при
этом сверху вниз. Обрабатываемая поверх-
ность становится более гладкой, но так как
теперь стружка сначала — толстая, а затем
более тонкая, нагрузка на зубья фрезы
увеличивается.
Каждый зуб фрезы представляет собой
режущий клин. Он должен быть изготовлен
из высокопрочной стали с учетом соотно-
шений соответствующих углов. Возможно-
сти применения фрез намного шире, так
как фрезами определенной конфигурации
Рис. 5.34. Образование стружки при обработке
цилиндрической фрезой
214
5. Основные приемы работы
можно осуществлять профильную обработ-
ку, прорезать различные канавки и даже
нарезать резьбу.
5.6.2. Минифрезы
Эти инструменты, являющиеся основ-
ными для ювелира, были переняты из зу-
ботехнической практики и нашли широ-
кое применение при изготовлении ювелир-
ных изделий, в том числе при работе по
серебру. Множество операций, которые
раньше выполнялись только напильника-
ми или рифлевками, теперь можно быстро
и качественно исполнять с помощью мини-
фрез, причем особенно хороших результа-
тов достигают, обрабатывая ими различ-
ные углубления или чашеобразные поло-
сти, которые почти невозможно было об-
работать традиционными средствами.
У минифрез такой же, как и у сверл,
хвостовик с диаметром 2,34 мм (рис. 5.35),
их, так же как и сверла, при использова-
нии зажимают в наконечнике бормашины.
На практике имеется очень много различ-
ных по форме, назначению и названию
боров-фрез, поэтому остановимся лишь на
наиболее важных (рис. 5.36): конической
фрезой производится зенковка отверстий;
цилиндрическая фреза применяется для
сглаживания поверхности, зачистки швов
паяных соединений, для получения оваль-
ных отверстий; торцевыми фрезами мож-
но производить доводку углублений с
плоским основанием для последующего
крепления камней; шаровая фреза лучше
всего подходит для окончательной обра-
ботки чашеобразных полостей. Особенно
удобно, если шаровая фреза имеет отвер-
стие, в которое входит штифт для креп-
ления жемчуга, так как в этом случае
поверхность полости можно зачищать
вокруг припаянного штифта; головка по-
лостной фрезы имеет полусферическую
полость, с помощью которой можно обра-
батывать полукруглые головки заклепок;
фрезой, представляющей комбинацию ко-
нусной и шаровой фрез, обрабатывают
опорные поверхности под основание круг-
лых граненых камней; специальные фрезы
предназначены для обработки труднодо-
ступных мест.
Рис. 5.35. Применение бормашины для закрепки,
фрезерования: ударный наконечник с различными
насадками; наконечник с фрезой; различные фре-
зы и цанги для сверления
Рис. 5.36. Различные формы фрез: 1— кониче-
ская фреза; 2 - цилиндрическая фреза, 3 — фре-
за для гнезда под камень; 4 — шаровая фреза с
отверстием; 5 - полостная фреза; 6 — комби-
нированная фреза
5.7. Токарная обработка
215
Во время фрезерования наконечник
находится как в вертикальном, так и в
горизонтальном положениях. При зенков-
ке отверстия конической фрезой наконеч-
ник удерживается, как и при сверлении,
вертикально. Если цилиндрической фрезой
сглаживается поверхность, то она должна
постоянно находиться в строго горизон-
тальном положении, т. е. параллельно по-
верхности заготовки. При использовании
очень малых бор-фрез целесообразны боль-
шое число оборотов, но малая подача.
При сильном надавливании на заготовку
фреза застревает — поверхность становит-
ся волнистой. Для грубой обработки при-
меняют фрезерные головки с небольшим
числом высоких зубьев, а для окончатель-
ной — фрезы с большим количеством мел-
ких зубьев.
5.7. Токарная обработка
5.7.1. Возможности применения
Точение является самым распростра-
ненным методом обработки металлов ре-
занием. Небольшой токарный станок от-
носится к основному оснащению ремеслен-
ника, но в ювелирной мастерской он
встречается реже, хотя и имеет много воз-
можностей для применения: на токарном
станке можно самостоятельно изготавли-
вать инструменты и вспомогательные при-
способления или производить доводку уже
имеющегося инструмента; дискообразные
и короткие детали, симметричные относи-
тельно оси вращения, могут обрабаты-
ваться на токарном станке для придания
им плоского, сферического или же концен-
трического профиля; боковая поверхность
труб и стержней сглаживается или подвер-
гается профильной обработке на станке
при помощи продольной обточки
Для обработки небольших ювелирных
деталей рекомендуется прецизионный то-
карный станок, используемый на предпри-
точение рассматривается лишь вкратце
как один из методов обработки резанием.
Желающие более подробно ознакомиться
с этим методом могут найти необходимую
информацию в специальной литературе и
в инструкции по эксплуатации токарного
станка.
5.7.2. Принцип действия
Токарная обработка представляет со-
бой процесс резания с вращательным дви-
жением детали и поперечным к нему
движением подачи токарного резца. Оба
эти движения образуют рабочий ход.
Установочные операции: подвод инстру-
мента в рабочее положение, поперечная
подача на врезание, с помощью которой
устанавливается глубина резания и произ-
водится подналадка при изнашивании
инструмента (рис. 5.37). В точке заостре-
ния резца в основном направлении реза-
ния образуется скорость резания у.
Экономичность метода определяется в
основном стойкостью Т, т. е. сроком служ-
бы инструмента до затупления, который
зависит от следующих условий: материала
детали, материала инструмента, формы
режущей кромки резца, поперечного сече-
ния среза, т. е. количества снятой струж-
ки. Так как все другие параметры явля-
ются заданными, то воздействовать можно
только на скорость резания. Поэтому она
согласуется с требуемой стойкостью инст-
румента путем выбора соответствующего
числа оборотов, для чего в справочниках
по металлообработке приводятся точные
данные. При выполнении наружной и
внутренней обточки на обычном токарном
станке инструментом работают от 1 до 2 ч,
после чего требуется прервать работу для
его замены.
5.7.3. Токарный станок
Токарный станок для выполнения точ-
ных работ имеет относительно простую
речной обточки, так для внутренней и
216
5. Основные приемы работы
Рис. 5.37. Направления движения при точении.
1 - движениерезания, 2 - движение подачи; 3
установочное движение; 4 — движение подачи на
глубину и регулировочное движение
наружной. Подача резца регулируется обыч-
но вручную, поэтому отсутствует меха-
низм подачи с ходовым винтом и ходовым
валом. Станок состоит из следующих час-
тей: станина, привод (электродвигатель,
коробка передач), приспособление для за-
жима деталей (передняя бабка, зажимной
патрон), приспособление для крепления ин-
струмента (суппорт, задняя бабка).
5.7.4. Зажим детали (рис. 5.38)
Точная установка детали, т. е. фикси-
рование ее положения при зажиме в пат-
роне, является условием для достижения
хороших результатов точения. Для этого
требуются точные зажимной патрон и
оправки, а также правильно расположен-
ное центровое отверстие.
Приспособление для зажима детали долж-
но быть выполнено таким образом, чтобы
деталь прочно, надежно и в определенном
положении была соединена с вращающейся
частью станка, не повреждалась при ее
зажиме, имела бы возможность быстрого
закрепления и извлечения
На шпинделе токарного станка поса-
жен зажимной патрон — обычно с тремя
зажимными кулачками, в которых закреп-
ляют цилиндрические детали. Кулачки
имеют форму, позволяющую также закреп-
лять кольцеобразные детали изнутри. При
помощи зажимного ключа все кулачки по
торцевой спиральной резьбе одновременно
и концентрично подводятся к детали.
Один кулачковый зажимной патрон может
применяться лишь для деталей, макси-
мальная длина которых соответствует их
трехкратному диаметру. Поэтому он ис-
пользуется в основном при поперечной
обточке; для более же длинных деталей
необходима задняя бабка. Обычно — это
упорный центр на пиноли задней бабки,
совмещенный с центровым отверстием
детали. Лучшим по сравнению с жестким
упорным центром является смонтирован-
ный на подшипниках вращающийся центр,
при использовании которого не возникает
трения в центровом отверстии. Для попе-
речной обточки многогранных деталей
применяются зажимные патроны с двумя
или четырьмя кулачками. Длинные цилин-
дрические детали могут иметь два центро-
вых отверстия и зажиматься между двумя
центрами, чтобы их можно было обраба-
тывать по всей длине. Но усилия трения
в центровых отверстиях оказывается недо-
статочно для фиксации деталей, а поэтому
требуется дополнительное поводковое при-
способление: цанговые патроны, в кото-
рых надежно удерживаются, например,
кольца, как с внутренней, так и с наруж-
ной стороны, при этом возможна быстрая
их (патронов) замена, что особенно важно
в ювелирном деле.
5.7.5. Крепление инструмента
Токарный резец зажимается в устрой-
стве крепления инструмента на суппорте
(рис. 5.39). При этом резец должен приле-
гать параллельно к основанию по всей
своей поверхности, а острие резца должно
быть на одной высоте с осью шпинделя.
Простейшим устройством крепления
является зажим, прижимная пластина ко-
торого при помощи регулировочного вин-
5.7. Токарная обработка
217
Рис. 5.38. Крепление детали на токарном станке: 1 — стержень в сверлильном патроне: 2 - - стер-
жень в трехкулачковом патроне, 3 — трубка, закрепленная в трехкулачковом патроне за ее внутрен-
нюю поверхность; 4 — круглый диск, закрепленный за его наружную поверхность в трехкулачковом
патроне для торцевого шлифования; 5 — квадратная пластина, закрепленная в четырехкулачковом
патроне за ее наружную поверхность
та устанавливается параллельно и кре-
пежным винтом соединяется с резцом (вы-
сота резца регулируется при помощи под-
кладываемых металлических пластинок).
Популярным является быстросменное
устройство крепления инструмента, бла-
годаря которому инструмент может быть
быстро заменен, выставлен по высоте и
закреплен. В револьверной головке, напри-
мер, закреплены несколько резцов, кото-
рые при необходимости можно быстро
заменить путем ее поворота, при этом
рабочий процесс прерывать не требуется.
Пиноль задней бабки также может слу-
жить для крепления инструмента, если при
помощи цангового или сверлильного пат-
рона закрепить в ней центровое или спи-
ральное сверло и выполнить сверление
детали на токарном станке.
218
5. Основные приемы работы
5.7.6. Токарный резец
5.8. Ковка
Для выполнения любых токарных ра-
бот имеются стандартные резцы. Перво-
начально их изготавливали из высокока-
чественной инструментальной стали Но
из-за короткого срока службы такие рез-
цы применяются сегодня только для об-
работки легких материалов и при еди-
ничном изготовлении изделий. Лучшими
же являются комбинированные инстру-
менты, у которых только хвостовик из-
готовлен из стали достаточной прочнос-
ти, а режущую часть делают из более
твердого и износостойкого материала;
она приваривается, припаивается или
приклепывается к стальному хвостовику.
И хотя такие комбинированные инстру-
менты являются более дорогими, работа
с ними, благодаря более длительному
сроку службы, существенно выгоднее.
Режущие кромки делают из быстроре-
жущей стали, твердого сплава, сверх-
твердых режущих материалов, а также
алмаза.
По назначению и применению разли-
чают следующие типы токарных резцов:
прямой резец (рис. 5.40, 7) — для чер-
новой обработки при продольной и
торцевой обточке; отогнутый резец
(рис. 5.40, 2)— для чистовой обработки
при продольной и торцевой обточке;
расточный резец (рис. 5.40,3) — для
обработки внутренних цилиндриче-
ских и конических поверхностей; под-
резной расточный резец (рис. 5.40, 4) -
для обработки уступов с острыми
кромками у внутренних цилиндриче-
ских поверхностей; острые и широкие
резцы (рис. 5.40,5, 6) — для чистовой об-
работки при продольной и торцевой об-
точке; оттянутый резец (рис. 5.40, 7)
для обработки ступенчатых цилиндри-
ческих поверхностей при продольной
обточке; отрезной резец (рис. 5.40, 5) -
для прорезки канавок и для отрезки;
резьбовой резец (рис. 5.40, 9) — для на-
резки резьбы.
5.8.1. Основные понятия
Ковку считают древнейшим видом об-
работки металла Деталь, помещаемая
между молотом и наковальней, в процессе
ковки приобретает заданную форму. Юве-
Рис. 5.40. Формы резцов: 1 — прямой резец;
2 — отогнутый резец; 3 — расточный резец;
4 — подрезной расточный резец; 5,6 — острый и
широкий резцы; 7 — оттянутый резец; 8 — от-
резной резец; 9 — резьбовой резец
5.8. Ковка
219
лир понимает под «ковкой» изменение по-
перечного сечения заготовки без снятия
стружки. Формообразование может осу-
ществляться в горячем или в холодном
состоянии. Так как благородные металлы
и их сплавы достаточно пластичны в
холодном состоянии, то необходимость
нагрева таких заготовок перед их ковкой
возникает весьма редко. Если же между
молотком и наковальней происходит пла-
стичная обработка тонких листовых заго-
товок, то данный метод называется «тех-
никой дифовки», которая будет изложена
при рассмотрении кузнечной обработки
серебра.
Принципиально следует различать: пред-
варительную ковку, т. е. обработку слитка
для подготовки его к дальнейшей дефор-
мации путем прокатки, волочения и т. д.,
и окончательную ковку, т. е. изготовление
готового изделия путем изменения его по-
перечного сечения.
5.8.2. Процессы деформирования
при ковке
Наибольшая эффективность деформи-
рования металла при ковке достигается с
помощью молотков с шаровидным или
клиновидным бойками, когда давление
ударной силы глубоко проникает в металл
заготовки и уменьшает его толщину, од-
новременно вытесняя металл в месте уда-
ра. Однако если при ударах шаровидным
молотком металл вытесняется равномерно
во все стороны, то под ударами молотка
с клиновидным бойком вытеснение метал-
ла происходит только в одном направле-
нии — под прямым углом к рабочей поверх-
ности инструмента (заготовка как бы уд-
линяется). Но в обоих случаях поверх-
ность заготовки сильно деформируется и
должна быть затем тщательно сглажена:
если не требуется существенного измене-
ния формы заготовки, то молотками с за-
кругленной или с совсем плоской рабочей
поверхностью выравнивают (путем сгла-
живания) деформированные ее участки
При этом следует учитывать, что если
деталь имеет выпуклую поверхность, как,
например, кольцо или браслет, то для ее
ковки необходимо использовать опору
соответствующей формы.
5.8.3. Молотки
Так как для ковки применяют такие же
молотки, как и для дифовки, то их следует
описать в этом разделе; в разделе же,
посвященном ковке серебра, о них пойдет
речь дополнительно.
Молотки имеют различные формы
В данной книге используются следующие
понятия: обычный ручной молоток клас-
сической формы (рис. 5.41), называемый
также слесарным молотком; его боек с
одной стороны — плоский, а с другой —
клиновидный; деревянная ручка (доста-
точно упругая и прочная) вставляется в
отверстие молотка и прочно расклинива-
ется в нем. Бойки для таких молотков
делаются из стали, содержащей от 0,38 до
0,5% углерода; их ударные поверхности
подвергаются закалке.
В каждой мастерской требуются молот-
ки для грубых работ: с их помощью заби-
вают гвозди или наносят удары по зубилу,
при этом на их рабочей поверхности не-
избежно возникают язвины и выбоины;
такие молотки ни в коем случае не сле-
дует использовать для ковки и дифовки; у
предусмотренных же для этих целей мо-
лотков ударные поверхности должны
быть абсолютно гладкими. При пользова-
нии молотками следует периодически про-
изводить полирование и доводку их рабо-
чих поверхностей, так как любой дефект
на поверхности бойка отпечатывается при
каждом ударе и на заготовке.
Ювелирный молоток, плоский моло-
ток. При выполнении особо точных и
тонких работ ковкой и дифовкой ювелиры
применяют плоские молотки: рабочая по-
верхность их бойков с одной стороны —
круглая или плоскосферическая, с дру-
гой — клиновидная.
220
5 Основные приемы работы
Рис. 5.41. Ювелирные молотки для работ по золо-
ту и серебру: 1 — слесарный молоток: 2 — сто-
лярный молоток; 3 — молоток с клиновидным
бойком; 4 желобчатый молоток; 5 — шаро-
видный молоток; 6 - рихтовочный молоток для
выглаживания; 7 — тарельчатый молоток; 8 -
киянка, 9 пластмассовый молоток; 10 — рого-
вой молоток
Хвостовой молоток, молоток с клино-
видным бойком. Ударные (рабочие) поверх-
ности бойка с обеих сторон имеют клино-
видную форму с различным радиусом за-
кругления, боковые кромки тоже слегка
скруглены.
Желобчатый молоток. Особая форма
молотка с более широким, чем у хвосто-
вого молотка бойком; ударная сторона
бойка - прямая, т. е. строго перпендику-
лярна к ручке молотка.
Шаровидный молоток, разгонный мо-
лоток. Ударную (рабочую) поверхность
образует полушарие: размер и диаметр
могут быть различными: особым видом
является массивный полировальный моло-
ток.
Рихтовочный молоток. Боек молотка
имеет круглую форму с плоской или силь-
но выпуклой рабочей поверхностью.
Гладилка. Форма бойка — круглая или
квадратная, а рабочая поверхность — со-
всем плоская или умеренно выпуклая.
Тарельчатый молоток. Ударная по-
верхность, образующая квадрат с закруг-
ленными кромками, — слегка выпуклая.
Молоток для чеканки (рис. 5.42). Рабо-
чая поверхность молотка с одной сторо-
ны— плоская, круглой формы, относи-
тельно большая, чтобы надежно ударять
по чекану, а с противоположной — шаро-
видная. Ручка— тонкая, чтобы хорошо
пружинила, ее конец, выполненный в виде
выпуклого утолщения, удобно лежит в
руке. Молоток может быть предназначен
для выполнения конкретной операции, но
иметь ударные поверхности различной
формы, например, закругленную и плос-
кую рабочую поверхность гладилки. Бы-
вают также молотки, боек которых с од-
ной стороны такой же, как у хвостового
молотка, а с противоположной выполнен
в виде полушария, — как у разгонного
молотка.
Киянка. Основная форма этого молот-
ка— всегда цилиндрическая, а ударная
его поверхность — плоская или слегка вы-
пуклая с закругленными кромками. Киян-
ка не оставляет на поверхности заготовки
никаких следов от удара, так как бойки
таких молотков выполняются из дерева, а
также из эбонита или пластмассы; по-
следние несколько тяжелее, но эффектив-
нее и медленнее изнашиваются.
Роговой молоток. Это также «мягкий»
молоток, выполненный из массивной око-
нечности рога животного. Естественная
форма при этом сохраняется, так что
ударная поверхность с одной стороны —
острая, а с другой — слегка закруглена.
Более совершенные молотки с ударной
5.8. Ковка
221
Рис. 5.42. Специальные молотки: молоток для че-
канки, пластмассовый молоток «Nyloflex» со смен-
ными ударными вставками, пластмассовый мо-
лоток (без отдачи)
поверхностью из литьевой смолы сегодня
почти полностью вытеснили роговые мо-
лотки.
5.8.4. Наковальни
Под наковальней понимают любое
твердое стальное основание, применяемое
при ковке и дифовке (рис. 5.43).
Действительно хорошие наковальни
должны быть изготовлены из такой же
стали, как и молотки, так как и они
должны обладать ударной вязкостью и
упругостью, а закаленная ударная поверх-
ность должна быть по возможности изно-
состойкой. Несмотря на эти требования к
его качеству, такой инструмент традици-
онно называют «железным».
Брусковая наковальня. Ювелир исполь-
зует ее при проведении небольших работ.
Она представляет собой квадратный
стальной брусок, длина кромки которого
может составлять от 50 до 100 мм. По-
верхность должна быть гладкой и ровной,
одна из кромок по возможности - закруг-
ленная.
Деревянный чурбан. Наковальни, о ко-
торых пойдет речь ниже, имеют обычно
конические шипы, при помощи которых они
могут быть вставлены в деревянное основа-
ние чурбан, который принимает на себя
силу удара молотка, а потому отдачи нако-
вальни не происходит. В течение многих
веков такой деревянный чурбан является
принадлежностью мастерской: кусок по
возможности толстого ствола дерева высо-
той около 100 см, на поверхности которого
имеются соответствующие отверстия для
Рис. 5.43. Наковальни и другие основания: 1 - брус-
ковая наковальня; 2 — деревянный чурбан; 3 —
плоская наковальня (флахшток); 4 кулак; 5 —
донная наковальня; 6 — малая фасонная наковаль-
ня; 7 — бортовочная наковальня; 8 — двурогая
наковальня (шперак); 9 - хвостовая наковаль-
ня; 10 - углубления в деревянном чурбане для
выколотки
222
5. Основные приемы работы
установки наковален, а между ними углуб-
ления для глубокой чеканки (упомянутые
наковальни можно также закрепить с помо-
щью шипа в тисках).
Плоская наковальня (флахшток). Это
наковальня, ударная поверхность которой
такая же, как у брусковой наковальни.
Боковые поверхности выполнены со ско-
сом. При помощи шипа флахшток закрепля-
ется на деревянном чурбане.
Кулак. Речь идет о прочной наковальне
высотой около 20 см, вставляемой в дере-
вянный чурбан. Ударная поверхность
обычно закругленная. У донной наковаль-
ни, используемой для выравнивания дни-
ща кубков, она плоская. В соответ-
ствии с требованиями эти наковальни име-
ют различные контуры: круглые, квадрат-
ные, овальные. Бортовочная наковальня
имеет ударную поверхность конической
формы с острой кромкой, одна сторона
которой — прямая, а другая проходит под
углом.
Составная фасонная наковальня. На-
бор сменных наковален различной фор-
мы. Рекомендуется иметь полный комп-
лект таких наковален: к нему относится
также удлинительный элемент, чтобы при
необходимости увеличивать их высоту, и
наковальня с загнутым рогом, чтобы мож-
Рис. 5.44. Вставные наковальни различной фор-
мы; опорная державка
но было обрабатывать стенки полых сосу-
дов (рис. 5.44).
Двурогая наковальня (шперак) (рис. 5.43).
Массивная стойка имеет шип для уста-
новки в деревянном чурбане, а оба кони-
ческих «рога» могут иметь различную
форму: один рог имеет круглое сечение, а
другой может быть (в верхней части) плос-
козакругленным или совсем ровным; впро-
чем, оба рога расположены таким обра-
зом, что их рабочие поверхности проходят
горизонтально. У хвостовой наковальни
верхняя рабочая поверхность изогнутая,
оба рога — конические и имеют круглое
сечение; один из них — толще, другой —
тоньше.
Для качества наковален, также как и
для молотков, показательно, что удовлет-
ворительных результатов в ковке можно
достичь лишь в том случае, если их по-
верхность будет абсолютно гладкой и от-
полированной. Разумеется, нельзя никог-
да ударять молотком непосредственно по
наковальне, так как следствием этого
будет вмятина от удара, и, естественно,
только после того, как такая вмятина
будет отшлифована, можно продолжать
работу.
Другие формы наковален. Наряду с
описанными наковальнями как бы стан-
дартных форм, ювелиру по серебру всегда
требуются другие специальные наковаль-
ни, и он должен быть в состоянии отко-
вать их в соответствии с конкретными
условиями. Наличие наковален различной
формы и размеров является гордостью
ювелира.
Ригель. Конические браслетные, коль-
цевые и оправочные ригели также следует
рассматривать как наковальни (рис. 5.45).
Их поперечные сечения выбирают в зави-
симости от назначения. Браслетные риге-
ли— обычно круглого или овального
сечения; кольцевые ригели всегда имеют
круглое сечение; лишь некоторые ригели
имеют выфрезерованную продольную ка-
навку для заостренного окончания камня;
оправочные ригели изготавливаются, кро-
5.8. Ковка
223
ме круглого и овального профилей, с
разнообразными многогранными попереч-
ными сечениями, в зависимости от назна-
чения. Примеры использования наковален
показаны ниже (рис. 5.46—5.49).
5.8.5. Уход за инструментами
Необходимо ясно понимать, что все
дефекты на рабочей поверхности молотка
или наковальни с каждым ударом будут
отпечатываться на заготовке, а поэтому
безупречное состояние всех кузнечных ин-
струментов очень важно: рабочая поверх-
ность молотка должна быть настолько
твердой, чтобы она как можно меньше
деформировалась; рабочие поверхности
молотка и наковальни должны быть обя-
зательно гладкими и по возможности от-
полированными; инструменты в процессе
их эксплуатации должны оставаться в бе-
зукоризненном состоянии за счет регуляр-
ного ухода за ними.
Если на инструменте все же появились
царапины, выбоины или вмятины, то необ-
Рис. 5.45. Различные ригели: кольцевые ригели,
ригели с кромками, браслетные ригели
ходимо полностью удалить их наждаком,
но так, чтобы не изменилась форма рабо-
чей поверхности молотка или наковальни,
а затем с помощью полировальной бума-
ги, корундового порошка и кожи следует
восстановить прежний блеск их поверхно-
сти. Если инструменты используются ред-
ко, то для предотвращения появления
ржавчины их следует покрыть тонким сло-
ем смазки. .
5.8.6. Действие молотков
с различными ударными
поверхностями
на заготовку (рис. 5.50)
Плоская ударная поверхность. При
каждом ударе молотка с плоским бойком
усилие воздействует перпендикулярно на
относительно большую поверхность ос-
новного металла и появляющееся давле-
ние, т. е. сила на единицу площади отно-
сительно мала, чему способствует еще и
действие возникающего трения между
ударными поверхностями молотка и ме-
талла, препятствующего деформации в
направлении, перпендикулярном нагруз-
ке. Структура основного металла уплот-
няется, в области приложения силы уда-
ра кристаллические зерна деформируют-
ся, смещая тем самым соседние кристал-
Рис. 5.46. Обработка детали при помощи молот-
ка с клиновидным бойком на металлической плите
224
5. Основные приемы работы
Рис. 5.47. Черновая ковка стерж-
ня на металлической плите
Рис. 5.48. Ковка кольца на круг-
лой оправке
лы (вне поля давления), но сопротивле-
ние деформации этих кристаллов на-
столько велико, что они позволяют лишь
слабо и равномерно вытеснить часть ме-
талла в стороны: выходит, что плоская
рабочая поверхность молотка непригод-
на для осуществления больших формоиз-
менений при ковке, но она необходима,
если после ковки поверхность металла
требуется сгладить
Таким образом, молотки с прямой
(плоской) ударной поверхностью хороши
Рис. 5.50. Воздействие молотков с различной
ударной поверхностью на структуру материала:
1 — плоская ударная поверхность; 2 — шаро-
видная ударная поверхность; 3 — клиновидная
ударная поверхность
в качестве гладилки и правильного (рих-
товочного) молотка. Кромки ударной по-
верхности должны быть слегка скругле-
ны, чтобы не оставлять следов на поверх-
ности материала.
Выпуклая ударная поверхность. В этом
случае сила удара действует перпенди-
кулярно на структуру основного металла
(заготовку), но и на саму ударную по-
верхность эта же сила действует почти
точно так же, т. е. в основном перпенди-
кулярно. Однако за счет возникающих
при этом боковых усилий сдвига и мень-
шего трения между соприкасающимися
поверхностями (ударной и заготовки) ме-
талл деформируется значительно эффек-
тивнее, чем от силы удара молотком с
ровной рабочей поверхностью. Примерно
то же самое наблюдается и при воздей-
ствии на металл удара молотком с плос-
косферической рабочей (ударной) поверх-
ностью, когда за счет одновременно дей-
ствующих боковых сил частицы металла
как бы вытесняются в разные стороны и
ударное давление при этом проникает в
металл глубже, чем от такой же силы
удара молотком с плоской рабочей по-
верхностью. Если же ударная поверх-
5.8. Ковка
225
ность закруглена со всех сторон равно-
мерно. то и ее воздействие будет тоже
равномерным во все стороны. В зависи-
мости от степени выпуклости соотноше-
ние перпендикулярных и боковых сил
может быть изменено. Но в любом слу-
чае поверхность металла деформируется
сильнее от удара молотка с более за-
кругленной ударной поверхностью, а не
с плоскосферической.
Шаровидная ударная поверхность.
Она представляет собой выпуклый боек с
наименьшей возможной ударной поверх-
ностью: усилие концентрируется на не-
большом участке, так что возникает вы-
сокое давление. Сила удара в перпендику-
лярном направлении велика, кроме того,
действуют еще значительные боковые уси-
лия сдвига, которые оказывают влияние
на окружающую структуру. Давление от
удара шаровидным молотком, по сравне-
нию с давлением такой же силы удара
плоским сглаживающим молотком, воз-
действует на структуру металла намного
сильнее. Впрочем, деформация металла,
как при ударе шаровидным молотком, так
и плоскосферическим, всегда равномерно-
сконцентрированная.
Клиновидная скругленная ударная по-
верхность. Удар таким молотком вызыва-
ет высокое давление на поверхность заго-
товки, так как усилие прикладывается
только на небольшую клиновидную по-
верхность и в перпендикулярном направ-
лении; трение при этом лишь незначитель-
ное. Кроме того, возникают сильные бо-
ковые усЛтия сдвига, благодаря которым
структура заметно вытесняется в попереч-
ном, относительно бойка молотка, направ-
лении и обрабатываемый металл деформи-
руется в нужном направлении.
5.8.7. Предварительная ковка
Под предварительной ковкой понима-
ется подготовка слитка к дальнейшей об-
работке посредством прокатки и волоче-
ния. Каждый слиток должен быть подверг-
нут предварительной ковке по следую-
щим причинам: структура при предвари-
тельной ковке настолько сильно деформи-
руется, что дендриты и крупные кристаллы
перекристаллизовываются при последую-
щем отжиге, так что возникает однород-
ная мелкозернистая структура; при про-
катке и волочении металл не только сжи-
мается, но и смещается в наружном слое
относительно сердцевины заготовки, а
сердцевина при этом почти не деформи-
руется, удары же молотка сильнее воз-
действуют на внутреннюю структуру за-
готовки; необработанной заготовке по-
средством предварительной ковки прида-
ется пригодная для прокатки и волочения
форма. Предварительная ковка эффек-
тивна лишь в том случае, если при этом
достигается по возможности высокая сте-
пень деформации, т. е. получение мелко-
зернистой рекристаллизационной струк-
туры. Выполняют такую ковку с исполь-
зованием тяжелого молотка и массивной
наковальни.
Нельзя дать общие рекомендации для
выполнения предварительной ковки. Как
правило, достаточно выполнить следую-
щие операции: плоскую пластину проко-
вывают один раз молотком с клиновид-
ным и умеренно закругленным бойком,
переворачивают слиток и обрабатывают
сторону, которая лежала на наковальне,
тем же молотком, но поперек к предыду-
щему направлению обработки, а затем обе
стороны заготовки сглаживаются ударами
плоскосферического, слегка выпуклого
молотка; четырехгранный пруток проко-
вывают клиновидным бойком перпенди-
кулярно к основной оси, затем таким же
образом обрабатывают противополож-
ную сторону и две другие грани заготов-
ки, а в заключение с помощью плоско-
сферического молотка выполняют дора-
ботку сначала всех четырех ребер заго-
товки. а затем главных плоскостей, чем
уменьшается опасность растрескивания
металла.
226
5. Основные приемы работы
Проволоку изготовляют методом литья
в виде круглого прутка, который затем
для подготовки к прокатке проковывают
плоскосферическим молотком таким обра-
зом, чтобы пруток стал квадратным со
скругленными ребрами.
5.8.8. Фасонная ковка
К сожалению, фактом является то, что
ювелир с течением времени постепенно
превратился в рабочего-ювелира, так как
основной ювелирной технике, о которой
идет речь и по которой и была названа
эта профессия, уделяется все меньше вни-
мания Такого не должно быть, так как
и сегодня имеется еще достаточно воз-
можностей включать в декоративное
оформление высокохудожественные эле-
менты кузнечного ремесла. Ковка являет-
ся поистине соответствующим материалу
способом обработки, так как преобразо-
вание сечения, осуществляемое между
молотом и наковальней, нельзя достичь
никаким другим методом. Поэтому, если
возможно, лучше оставлять на кованой
поверхности следы обработки, т. е. следы
ударов молотка; и только в исключитель-
ных случаях, если того требует дизайн,
следует предпринимать доработку на-
пильником и наждаком.
При рассмотрении некоторых основ
ювелирной техники следует обратить
внимание на то, что любознательный
ювелир должен, экспериментируя, раз-
вить свои навыки, в том числе при
поиске возможностей соединения элемен-
тарных форм. Только после этого он
может приступить к работе с молотком
для создания законченного ювелирного
украшения, применяя при этом технику
ковки как средство придания ему деко-
ративных форм.
Практика ковки
Материал. Условием успешного вы-
полнения ковочных работ является каче-
ственный материал, обладающий по воз-
можности высокой степенью эластичнос-
ти. Особенно пригодными для ковки явля-
ются сплав Ag925 или мягкий сплав зо-
лота с пробой выше Аи 750 — это метал-
лы, относительное удлинение которых
больше 40%; ковочные работы вполне
возможны также со всеми серебряными
ювелирными сплавами; из золотых спла-
вов не следует использовать сплав Аи 333,
но из сплава Аи 585 вполне может быть
изготовлено кованое кольцо. Чтобы при-
дать готовому изделию как можно более
высокую прочность и качество, целесооб-
разно отказаться от заключительного от-
жига.
Основные упражнения. Сначала в ка-
честве материала может быть исполь-
зована медь, и только после приобрете-
ния необходимых навыков чувствовать
материал можно приступать к практи-
ческим упражнениям с благородными ме-
таллами.
Исходной формой является круглый
литой пруток (рис. 5.51, 7). При помощи
молотка со слегка выпуклым бойком он
проковывается на флахштоке до получе-
ния штабика квадратного сечения: снача-
ла один раз по всей длине, — равномерно
нанося удар за ударом; после чего пруток
переворачивают и таким же образом про-
ковывают сторону, которая до этого на-
ходилась на рабочей поверхности нако-
вальни; затем в том же порядке обрабаты-
вают две другие грани; важным моментом
при этом является то, чтобы при обработ-
ке четырехгранный профиль не смещал-
ся — его поверхности должны распола-
гаться под прямым углом относительно
друг друга; при образовании же у прутка
сечения ромбовидной формы, его необхо-
димо сначала перековать на шестигран-
ный профиль, затем до круглого прутка и
далее снова начать ковку на квадратное
сечение. Если конец четырехгранного
прутка проковать сильнее, чем весь пру-
ток, то получается первая основная фор-
ма: клиновидное расширение штабика
(рис. 5.51, 2).
5.8. Ковка
227
Рис. 5.51. Элементарные формы преобразования сечения при ковке
Интересную заготовку получают, про-
ковывая концы штабика под прямым уг-
лом друг к другу (рис. 5.51, 3). Если рас-
ширения, которое достигается выпуклым
молотком, недостаточно, то можно приме-
нить молоток с клиновидным бойком. Он
удерживается таким образом, чтобы боек
проходил параллельно оси штабика. При
веерном нанесении ударов получается зна-
чительная ширина без большого удлине-
ния прутка (рис. 5.51, 4). При ковке толь-
ко средней части четырехгранного прутка
плоскосферическим молотком получают в
этом месте увеличение ширины и умень-
шение толщины штабика. Оба вида ковки
могут быть объединены; на концах штаби-
ка выполняется клиновидное расширение,
под прямым углом к нему проковывают
середину заготовки (рис. 5.51,5).
Если необходимо заострить конец прут-
ка, то проковывают все его грани
(рис. 5.51, 6). Обычно для достижения это-
го применяют молоток с клиновидным
бойком, при этом боек должен распола-
гаться поперек оси штабика. Каждая сто-
рона обрабатывается таким образом, что-
бы удары, для получения желаемого про-
филя, наносились все сильнее по мере
приближения к концу штабика; противо-
положные стороны всегда обрабатывают-
ся последовательно одна за другой. Если
четырехгранный пруток обрабатывается
особенно интенсивно с одной стороны,
то получается прямоугольное сечение.
Если же молотком с клиновидным бойком
ударять по ребру штабика, то он удлиня-
ется с одной стороны, изгибается в одном
направлении и приобретает треугольный
профиль (рис. 5.51, 7).
Привлекательные формы можно также
создать, если пруток, получивший после
ковки четырехгранный профиль, сгибается
для дальнейшей обработки: пруток согнут
посередине (рис. 5.51, 8), а затем проко-
ван в этом месте по толщине; пруток
изогнут посередине (рис. 5.51, 9), затем
место сгиба проковано на роге наковаль-
ни, после чего дополнительными ударами
молотка одна сторона прокованной заго-
товки была вытянута особенно сильно, в
результате чего место сгиба получило
форму с небольшим скосом. Если необхо-
228
5. Основные приемы работы
димо у четырехгранной заготовки полу-
чить заостренный конец (рис. 5.51,10)
круглого сечения, то сначала поступают в
соответствии с ранее показанным мето-
дом: острие с квадратным профилем пере-
ковывают на шестигранное сечение и
далее на круглое.
Четырехгранный пруток расковывают
до треугольного профиля, проковав сна-
чала обе грани (рис. 5.51, 77). При после-
дующей обработке косые поверхности
расширяются до их соприкосновения у
верхней грани. При этом от положения
молотка зависит скос треугольного профи-
ля. На примере, изображенном на рисун-
ке, профиль средней части прутка — тупо-
угольный, а концов — остроугольный,
поэтому середина прутка выглядит более
плоской и широкой. Концы прутка имеют
прямоугольное сечение, когда верхняя
сторона выковывается только по одной
грани (рис. 5.51, 72). В средней же части
прутка другая его грань была перекована
на прямоугольный профиль, в результате
чего и получилось чередование плоско-
стей и граней всего прутка. Наконец,
круглая заготовка проковывается с одной
стороны посередине плоскосферическим
молотком (рис. 5.51, 13).
Все рассмотренные основные формы
кованых заготовок представляют собой
элементы ювелирных изделий. Их при-
влекательность в том, что из множества
соединенных друг с другом элементов
можно изготовить готовое украшение.
Если необходимо потренироваться в ра-
боте с флахштоком, то можно, напри-
мер, четырехгранный пруток согнуть в
браслет или обручальное кольцо спаять,
а затем, как обычно, проковать на ри-
геле или на роге наковальни. Такие уп-
ражнения с изготовлением основных форм
способствуют выработке необходимых
навыков и идей художественного испол-
нения. И оказывается, что образец мож-
но разработать не только на чертежной
доске, но и в процессе самой обработки
металла.
Изготовление массивного
кованого кольца
Благодаря совершенствованию метода
центробежного литья можно и на малом
предприятии очень просто, по восковой
модели, отлить плоское кольцо Конечно,
лучше отковать его из металла, ведь
ювелир сегодня должен быть в состоянии
качественно выковать из металла такое
кольцо хотя бы в виде единичного изде-
лия Но и кольцо, выполненное литьем в
виде бесшовной заготовки, можно дораба-
тывать затем ковкой. Об этом пойдет речь
далее, при описании методов литья и из-
готовления кованого плоского кольца.
Последовательность выполнения опе-
раций (рис. 5.52, 7 -3). Для изготовления
кольца ковкой необходимы следующие
рабочие операции: четырехгранный шта-
бик проковывают до толщины, необхо-
димой для наибольшего поперечного се-
чения средней части кольца, затем кон-
цы штабика прокатывают в ручьевых
вальцах до размеров сечения будущих
частей шинки, а если шинка должна
быть плоской, то процесс прокатки дол-
жен быть продолжен в плоских вальцах;
после этого с помощью молотка на
Рис. 5.52. Изготовление кованого кольца: 1 -
заготовка; 2 — основная форма с кованой шин-
кой; 3 — изгиб на свинцовой подкладке;
4—7 — различные формы кованых колец
5.8. Ковка
229
флахштоке выковывают заготовку для
головки и шинки предусмотренной фор-
мы, а чтобы предварительно прокован-
ному прутку придать круглую форму
кольца, стальную оправку диаметром не-
сколько большим, чем внешний диаметр
будущего кольца, вбивают в свинцовую
пластину и в образовавшийся желоб укла-
дывают предварительно прокованную за-
готовку так, чтобы средняя ее часть на-
ходилась на желобе; при помощи сталь-
ной оправки, диаметр которой несколько
меньше внутреннего диаметра кольца,
верхушка кольца вбивается в свинцовый
желоб, причем следует обращать внима-
ние на то, что сначала выгибается более
толстая часть, т. е. будущая верхушка
кольца, тонкие же концы шинки легко
подгибаются на оправке; оба конца за-
готовки стыкуются и соединяются при
помощи «твердого», т. е. высокотемпера-
турного припоя. Начальный диаметр коль-
ца должен быть несколько меньше, что-
бы затем на ригеле и на роге наковаль-
ни оно смогло обрести свою окончатель-
ную форму.
Другие возможности декоративного
оформления. Подготовленная таким обра-
зом основная форма подвергается даль-
нейшей обработке в соответствии с жела-
емым декоративным оформлением. Вот не-
сколько примеров.
Полоса проковывается до четырех-
гранного сечения. Шинка в сторону от
верхушки сужается к обоим концам
(рис. 5.52, 4). Среднюю часть кольца вы-
ковывают на роге наковальни, придавая
ей в сечении форму пологой крыши, по-
степенно сходящей на нет. На полученных
наклонных поверхностях закругленным
пуансоном образуют галтельный переход.
Исходный штабик должен иметь почти
такую же ширину, как и средняя часть
(рис. 5.52,5). Части шинки прокатаны
тоньше по высоте и по ширине так, что
они явно отличаются от верхушки. Вер-
хушку выковывают до окончательной
формы, причем она становится немного
меньше, чем исходная форма Шинка
проковывается до получения полукруг-
лого сечения. В случае необходимости
окончательную форму кольцу придают
опиливанием.
Ширина кольца вниз от верхней части
уменьшается лишь незначительно, в то
время как по толщине наблюдается значи-
тельное отличие (рис. 5.52,6). Средняя
часть кольца значительно возвышается
над остальными его частями и сначала
остается в виде прямоугольной пластины.
Лишь по окончании обработки кольцо
надевают на рог наковальни, тупоуголь-
ным зубилом делают сначала надруб в
верхней его части, а затем, при помощи
оправки соответствующего размера, при-
дают ему необходимую форму.
Для полноты восприятия следует помя-
нуть также старинное кольцо, появивше-
еся около ста лет назад (рис. 5.52, 7). По
своей форме оно похоже на обручальное
кольцо с полукруглым профилем, но толь-
ко в середине имеет утолщение: откован-
ную заготовку загибали в кольцо, спаива-
ли, отковывали на роге наковальни или
ригеле полукруглый профиль, а в заклю-
чение обрабатывали напильником.
Изготовление шинок колец
По откованной шинке всегда можно
узнать кольцо ручной работы, выгодным
образом отличающееся от кольца про-
мышленного изготовления.
Такую шинку можно изготовить в ос-
новном двумя способами: I) заготовку об-
рабатывают как для кованого кольца,
т. е. утолщенная часть остается в середине
штабика, затем заготовка сгибается в
кольцо и производится окончательная ков-
ка, в самом толстом месте откованное
кольцо разрезают лобзиком, образуя сим-
метричные утолщения шинки, куда впаи-
вается каст кольца (недостатком является
то, что шинка, как у любого кованого
кольца, в самом тонком месте имеет пая-
ный шов); 2) выковывается заготовка бес-
шовной шинки, концы штабика остаются
230
5. Основные приемы работы
утолщенными и образуют основание под
каст кольца, в то время как средняя часть
штабика проковывается до нужного раз-
мера (в этом случае труднее выдержать
симметричность концов штабика).
Последовательность операций (рис. 5.53).
Как и при изготовлении кованого коль-
ца, исходная заготовка имеет четырех-
гранное сечение. Среднюю часть штаби-
ка несколько раз обжимают в прокатных
вальцах, извлекая заготовку из валков и
меняя обрабатываемые поверхности пе-
ред следующим обжатием (рис. 5.53, 7),
затем заготовку шинки обрабатывают на
флахштоке молотком, а потом в свинцо-
вой форме производят гибку шинки так,
как это описано при изготовлении кова-
ного кольца. При этом и здесь сначала
производят гибку более толстых частей,
а лишь затем — тонких, легко деформи-
руемых (рис. 5.53, 2). После чего на коль-
цевом ригеле и роге наковальни заготовке
придают окончательную форму.
Возможности декоративного оформ-
ления. Основная форма может обрабаты-
ваться различными способами. Простей-
шая форма получается при использо-
вании полосы прямоугольного сечения
(рис. 5.53, 3). В середине заготовка про-
ковывается с уменьшением ширины и
толщины, боковые поверхности остаются
при этом прямыми. Кованая шинка не
Рис. 5.53. Изготовление кованой шинки кольца:
1 — предварительно катаная основная форма;
2 - изгиб на свинцовой подкладке: 3—5 — раз-
личные формы шинок кольца
всегда должна быть увесистой и массив-
ной. В данном примере (рис. 5.53, 4) шин-
ка имеет равномерную ширину. Перво-
начальное прямоугольное сечение к сере-
дине заготовки проковывается до квад-
ратного сечения. Шинка (рис. 5.53,5)
сначала проковывается до полукруглого
сечения. Затем в утолщенной ее части
при помощи круглой оправки выбивают
желобок.
Далее представлены примеры (рис. 5.54 -
5.56) декорирования при помощи молотка.
5.9. Гибка
5.9.1. Изменение структуры
Одной из особенностей металлов явля-
ется то, что при воздействии на них внеш-
них сил они проявляют упругость и пла-
стичность при гибке. Чтобы простейшим
образом представить эти внутренние про-
цессы, в качестве общего примера рас-
сматривается металлический брус, лежа-
щий на двух опорах, на середину которо-
го воздействует нагрузка.
Упругий изгиб
Если нагрузка меньше предела упруго-
сти соответствующего металла, то дефор-
мация сохраняется до тех пор, пока дей-
ствует нагрузка. Схематически это можно
представить таким образом, что в нижней
части бруса расстояние между атомами
увеличивается, в то время как в верхней
части— уменьшается. В средней части
бруса вдоль главной оси проходит нейт-
ральный слой, и только в этой нейтраль-
ной области атомы сохраняют свое перво-
начальное друг от друга расстояние
(рис. 5.57). Внешнему изгибающему уси-
лию противодействуют образующиеся в
структуре металла внутренние напряже-
ния, которые стремятся привести металли-
ческий брус в исходное состояние. Разли-
чают напряжение сжатия в сжатой верх-
ней части и напряжение растяжения в ра-
стянутой нижней части бруса. Из этого
5.9. Гибка
231
Рис. 5.54. Кованые кольца: серебро. Художест-
венная школа прикладного искусства, г. Хайли-
гендамм
Рис. 5.57. Упругий изгиб: изменение общей формы
и структуры (схема)
Рис. 5.55. Брошь: серебро, ковка. Художествен-
ная школа прикладного искусства, г. Хайлиген-
дамм
Рис. 5.56. Шейное украшение: золото, жемчуг,
бриллианты, ковка. Оскар Шторк, Берлин
вытекает, что у всех пружинящих деталей
внешняя нагрузка должна быть меньше,
чем внутренние напряжения.
Пластический изгиб
Если внешняя нагрузка на брус уве-
личивается настолько, что ее значение
лежит между значениями предела упру-
гости и предела прочности при растяже-
нии, то наступает пластическая деформа-
ция, т. е. брус после снятия нагрузки не
принимает свою первоначальную форму.
Пластическая деформация наступает в
наиболее удаленных от нейтрального
слоя зонах; там упругая деформация
переходит в пластическую (рис. 5.58).
Процесс следует понимать так, что в
этих зонах расстояние между атомами
увеличивается или уменьшается настоль-
ко. что дальнейшее изменение невозмож-
но. Итак, пластическая деформация на-
ступает тогда, когда кристаллы, распо-
ложенные в оптимальном для деформации
направлении, сдвигаются как отдельные
слои по плоскостям скольжения, и насту-
пает состояние, которое подробно было
описано выше в разделе о пластической
деформации (см. гл. 4.6.1).
Можно сказать, что гибка является
разновидностью пластической деформа-
ции, при которой отдельные зоны струк-
туры подвергаются различной степени
ее воздействия. В приводимом примере
(рис. 5.59) крайние зоны 1 и 4 деформи-
руются только пластично, а зоны сере-
дины брусков 2 и 3— только упруго.
232
5. Основные приемы работы
Если нагрузка снимается, то упругодефор-
мированные зоны 2 и 3 возвращаются в
свое первоначальное положение и обра-
зуют напряжение растяжения или сжатия.
Пластически деформированные крайние
зоны 1 и 4 возвращаются назад лишь
настолько, насколько они упруго дефор-
мированы, чем препятствуют полному вы-
равниванию упругодеформированной зоны
середины бруска (рис. 5.60). При этом на-
блюдается, что внутренние слои пласти-
чески деформированных крайних зон I
и 4 подвергаются воздействию напряже-
ний прилегающих к ним упругодеформи-
рованных зон 2 и 3.
С увеличением внешней нагрузки все
больше кристаллитов участвуют в пласти-
ческой деформации, которая все ближе
подходит к нейтральному слою; с другой
стороны, кристаллиты с увеличивающейся
деформацией формоизменяются все силь-
нее, что особенно проявляется в крайних
зонах, подобно тому как это было описа-
но при прокатке. Может произойти так,
что из-за нагрузки в крайних зонах будет
превышен предел прочности при растяже-
нии, связанность структуры нарушится и
будет исчерпана ее растяжимость: проис-
ходит разрушение материала, что прояв-
ляется в виде поверхностных трещин.
Если же потребуется подвергнуть сильно-
му изгибу металл, имеющий лишь незна-
чительное относительное удлинение, то
для рекристаллизации структуры рекомен-
дуется производить промежуточный от-
жиг, потому как таким образом всегда
образуется новая и пластичная структура.
Практические рекомендации. Для про-
волочно- и листогибочных работ необхо-
димо применять сплавы, имеющие низкий
предел упругости, чтобы можно было про-
извести гибку материала с наименьшими
усилиями. Ведь сколько труда следует
приложить, чтобы преодолеть высокий
предел упругости сплава Аи 585, если из
него должна быть согнута шинка кольца,
а особенно сильно явление упругости
наблюдается при намотке круглых звень-
ев, когда, намотав 20 витков, считают,
что можно отпустить конец проволоки, но
как только это сделают, то один виток
раскручивается и приходится наматывать
его вновь.
Если изделие выполнено из сплава,
имеющего низкий диапазон упругости, то
Рис. 5.58. Пластический изгиб' изме-
нение структуры (схема)
следует рассчитывать на то, что при
пользовании им оно может легко погнуть-
ся или получить вмятины.
Если модель имеет крупнозернистую
структуру, то отдельные кристаллиты осо-
бенно легко уступают нагрузке и вместо
равномерного изгиба получается надлом;
Рис. 5.59. Изогнутый
стержень: распре-
деление напряжений
под нагрузкой
пин Напряжение при растяжении
^Напряжение сжатия
Рис. 5.60. Изогнутый
стержень: распреде-
ление напряжений в
состоянии без на-
грузки
5.9. Гибка
233
подобные явления встречаются и в случа-
ях неравномерного отжига проволоки,
когда одно и то же усилие на рекристал-
лизованные ее участки оказывает чуть ли
не разрушающее воздействие, а на пере-
кристаллизованных участках вызывает
лишь упругую деформацию; если перед
отжигом был достигнут предел прочности
материала, то на названных участках
может наблюдаться излом.
5.9.2. Гибочные щипцы
Еще в древние времена ювелиры одно-
временно с выполнением работ по прида-
нию материалам различной формы пальца-
ми разрабатывали инструменты, при помо-
щи которых можно было бы создавать
тонкие узоры или облегчить ручную рабо-
ту. И одним из таких инструментов, кото-
рый, кстати, сохранился на протяжении
многих столетий в почти неизменном виде,
являются гибочные щипцы.
Конструкция и принцип работы щипцов
(рис. 5.61)
Щипцы состоят из двух двусторонних
рычагов с общей осью вращения. Зажим-
ные губки образуют зев щипцов, а на
рукоятки действует усилие рук, при помо-
щи которого губки сжимаются. На раз-
личном расстоянии от оси вращения осу-
ществляется соответствующая передача
усилия щипцов, т. е. происходит увеличе-
ние силы рук, воздействующей на деталь.
По закону рычага наиболее эффективная
передача усилия возникает при коротком
зеве и длинных рукоятках. Таким обра-
зом, сила, воздействующая на деталь,
имеет наибольшее значение вблизи оси
вращения внутри зева. Но положение
детали не может быть произвольным, оно
определяется трением в зеве щипцов. При
сжатии губок деталь проскальзывает в
зеве до тех пор, пока не возникнет рав-
новесие сил сжатия и трения Поэтому
обычно нельзя использовать наиболее эф-
фективную внутреннюю область зева щип-
Рис. 5.61. Основная форма щипцов: 1,2 - губки;
3 — ось; 4 — ручки
цов. Приданием губкам шероховатости
трение увеличивается, но так как из-за
этого могут быть повреждены тонкие де-
тали, ювелиры предпочитают пользовать-
ся щипцами с гладкими и даже полирован-
ными губками, которые нередко покрыва-
ют еще и пластмассой.
Обычно при производстве ювелирных
работ важны не столько передача усилия
и большая сила сжатия в зеве щипцов,
сколько возможности формообразования.
Поэтому необходимо иметь в распоряже-
нии достаточно большой ассортимент
щипцов различной формы, чтобы можно
было осуществлять формоизменение и гиб-
ку проволоки и листового металла.
Виды щипцов (рис. 5.62)
Обычно щипцы изготавливают из неле-
гированной инструментальной стали; для
специальных щипцов применяется и леги-
рованная сталь с присадками хрома, ва-
надия или молибдена.
При работе щипцами задействована
бывает только одна рука, обычно пра-
вая, сжимающая рукоятки, что во многом
определяет форму и размер инструмента.
Общая длина обычных щипцов составля-
ет 13—16 см; кроме этого для особо точ-
ных работ используются миниатюрные
щипцы длиной около 12 см. По форме
губок различают следующие основные
типы щипцов.
Плоскогубцы. Рабочие поверхности
щипцов — плоские и прямоугольные. Для
лучшего удержания заготовки (повышен-
ное трение) поверхности губок имеют
насечку Кромки обеих губок— парал-
234
5. Основные приемы работы
fvVvin^
Рис. 5.62. Различные виды щипцов: «женевские»
щипцы (круглые, плоские, острые); обычные щип-
цы (круглые, плоско-круглые, закругленные, плос-
кие, острые); бокорезы
лельны. Прежде чем начать пользоваться
плоскогубцами, рекомендуется зашлифо-
вать рабочие поверхности их губок, так
как ювелиру обычно не требуется насечка;
иначе на относительно мягких благород-
ных металлах легко образуются вмятины.
Губки можно отшлифовать на шлифоваль-
ном станке с применением карборундово-
го круга или обработать напильником;
поверхности губок можно сошлифовать
несколько больше в сторону оси, чтобы в
диапазоне наиболее часто обрабатыва-
емого металла толщиной 0,6 —1,2 мм они
действовали как щипцы с параллельными
губками. Если необходимо, то для измене-
ния формы губок они опиливаются и шли-
фуются с наружной стороны.
Острогубцы, острые плоскогубцы. Зев
щипцов заостряется к концу, рабочие по-
верхности губок — плоские. Острогубцы
являются особой формой плоскогубцев
Шинные щипцы. Обычно эти щипцы
дорабатываются самостоятельно из плос-
когубцев или из острогубцев. Рабочая по-
верхность одной губки остается плоской,
в то время как поверхность другой -
слегка выпуклая. Как говорит их назва-
ние, шинные щипцы предназначены для
формования шинки кольца С их помощью
удобно сгибать круглые заготовки боль-
шого диаметра, не опасаясь, что внутрен-
няя сторона закругления будет поврежде-
на следами от щипцов. Целесообразно
выполнить на рабочих поверхностях гу-
бок (напильником) два расположенных
друг против друга желобка: если, напри-
мер, при помощи таких щипцов необходи-
мо согнуть кольцо из плоской проволоки,
стоящей кромкой вверх, то проволока не
сможет самопроизвольно повернуться.
Круглогубцы. Губки выполнены в фор-
ме круглых конических шипов, более или
менее заостренных к концу. С их помощью
можно выполнять небольшие изгибы, что
невозможно сделать при помощи шинных
щипцов. Работать следует осторожно: из-
за малой контактной поверхности давле-
ние очень велико и на заготовке легко
остаются вмятины.
Специальные щипцы. На основе рас-
смотренных выше щипцов основных типов
со временем появился ряд их разновидно-
стей, обусловленный специальными требо-
ваниями. Путем объединения двух основ-
ных типов щипцов были созданы кругло-
плоские щипцы, губки которых — плоские
у основания, а к концу имеют коническую
заостренную форму. У желобковых щип-
цов одна губка выполнена в виде обыч-
ного круглого шипа, а в другой сделана
полукруглая канавка. У заклепочных щип-
цов, которые применяются при склепыва-
нии серег и брошей, губки загнуты таким
образом, что соприкасаются только кон-
цами, так что щипцы охватывают только
заклепку. Коробчатые щипцы имеют похо-
жую форму: только одна губка закругле-
на, а другая остается плоской, благодаря
чему возможно выполнять работы на дне
короба, не затрагивая его края. У колъце-
гибочных щипцов обе губки входят одну в
другую таким образом, что можно осуще-
ствить гибку вложенной в них проволоки.
Хранение щипцов
Для того чтобы во время работы все-
гда иметь щипцы под рукой, лучше всего
хранить их в подвешенном виде таким
5.9. Гибка
235
образом, чтобы хорошо была видна фор-
ма губок. Так, например, на верстаке
около стойки с надфилями можно поста-
вить П-образную скобу; имеются также
специальные стойки, которые можно раз-
местить на верстаке и в которых щипцы
вставляются в гнезда поворотного диска.
Очень целесообразно пристроить к верста-
ку поворотную штангу, на которую щип-
цы навешивают. Во всяком случае, щип-
цы не следует оставлять на рабочем столе
вместе с другим инструментом, так как
неизбежными будут потери времени при
поиске нужного инструмента.
5.9.3. Гибка проволоки
Гибка вручную
Когда человек начал работать с ме-
таллом, он использовал сначала свои
руки в качестве данного природой «ин-
струмента». Ювелиры еще и сегодня
правят тонкую проволоку между боль-
шим и указательным пальцами или сгиба-
ют вручную тонкие браслеты. Но воз-
можности применения этого простого ме-
тода формообразования ограничены по
следующим причинам: при помощи от-
носительно небольшого усилия пальцев
можно достигнуть лишь незначительного
давления, короткую и толстую проволо-
ку согнуть пальцами очень тяжело, мел-
кие, сложные узоры также не могут быть
выполнены пальцами
Гибка щипцами
Сопротивление деформации проволоки
возрастает с увеличением ее толщины и
прочности самого металла. И чем больше
сопротивление деформации, тем большее
усилие надо приложить при гибке. Отсюда
вытекают пределы возможности деформа-
ции при помощи гибочных щипцов. Впол-
не возможно, что толстую шинку мужско-
го кольца из сплава Аи 585 нельзя будет
согнуть при помощи шинных щипцов, так
как, несмотря на действие рычага, усилия
рук будет недостаточно. Следует доба-
вить, что с увеличением усилия гибки воз-
растает опасность появления нежелатель-
ных вмятин на проволоке. Мало большим
усилием только согнуть круглую проволо-
ку, важно еще при этом не оставить на
поверхности вмятин от круглогубцев.
И, выбирая нужные щипцы, надо по-
мнить: шинку кольца нельзя согнуть ни
плоскогубцами, ни круглогубцами; прово-
локу нельзя выправить при помощи шин-
ных щипцов, для этого имеются плоско-
губцы; если проволока должна оставаться
прямой на участке равном ширине губок,
то используются плоскогубцы; шинные
щипцы можно применять для таких закруг-
лений, которые примерно соответствуют
закругленной поверхности губок; закруг-
ления большего диаметра получают гиб-
кой на оправке соответствующего разме-
ра, а в некоторых случаях и при помощи
плоскогубцев; малые радиусы скруглений
получают при помощи круглогубцев
(рис. 5.63).
Проволока должна иметь небольшое
сопротивление деформации, чтобы на ее
поверхности не оставалось следов гибки.
Если требуется произвести гибку тонких
проволочных орнаментов достаточной
прочности, то следует использовать плос-
кую проволоку - при выполнении фили-
гранных работ это практикуется уже в
течение многих веков.
Рис. 5.63. Гибка проволоки круглогубцами
236
5. Основные приемы работы
Свойства проволоки не позволяют
получить сгибы остроугольной формы
(рис. 5.64,1,2), что следует учитывать
уже при проектировании изделий. Если
все-таки по определенным функциональ-
ным или конструктивным причинам необ-
ходимы остроугольные сгибы, то проволо-
ку в местах сгиба следует надрезать трех-
гранным или ножевидным напильником
(рис. 5.64,2, 4). Глубина надреза зависит
от желаемого эффекта и прочности мате-
риала. Чем глубже надрез, тем острее
будет внешний угол сгиба, но тем больше
опасность, что при изгибе материал пере-
ломится. После того как проволока в над-
резанном месте будет согнута желаемым
образом, надрез должен быть запаян.
Только после этого делают следующий
надрез, так как из-за уменьшения сечения
металл в этом месте может легко обло-
миться (рис. 5.65).
Гибка с применением
вспомогательных средств
Изготовление круглых звеньев. Незави-
симо от того, прокатана ли проволока в
вальцах или изготовлена волочением, не-
обходимо всегда перед дальнейшей ее
обработкой убедиться, что она не имеет
дефектов. Проволока не должна иметь ни-
какой кривизны или других изъянов по
всей длине. Проволока равномерно отжи-
гается (очень важным является именно
Рис. 5.64. Квадратные рамки: 1 — круглая про-
волока (закругленные углы); 2 — круглая прово-
лока (острые углы); 3 — четырехгранная прово-
лока (закругленные углы) ; 4 — четырехгранная
проволока (острые углы)
Рис. 5.65. Примеры для упражнений: завиток
из плоской проволоки, изогнутый и смонтирован-
ный. Биргит Карстен, фирма Wilfried Nothdurft,
г. Шверин
равномерность отжига), после чего пол-
ностью снимается внутреннее напряжение
металла. Если проволока очень тонкая,
то для отжига ее можно намотать на ла-
тунную трубку: в этом случае она равно-
мерно нагревается и опасность «обгора-
ния» из-за местного перегрева мала.
При изготовлении круглых звеньев в
качестве основы подходит обыкновенная
цилиндрическая оправка в виде гвоздя,
круглого латунного стержня или чего-
либо подобного. Но лучше всего для
этого подойдут специальные стержни раз-
личной толщины, у которых на одном
конце напильником сделана плоская пло-
щадка и имеется держатель проволоки:
можно пропилить продольную канавку, в
которой конец проволоки будет зажимать-
ся в ручных тисках; можно просверлить
стержень или сделать шлиц, чтобы таким
образом зафиксировать проволоку.
Если требуется изготовить большое ко-
тичество звеньев, то стержень можно вра-
щать на деревянном бруске, чтобы лучше
направлять и равномернее натягивать про-
волоку, для чего две деревянные планки
соединяют гвоздями с одной стороны и
затем с легким усилием зажимают в тис-
ках, а проволоку пропускают между план-
ками, при необходимости регулируя при-
жим (рис. 5.66).
5.9. Гибка
237
При изготовлении небольшого количе-
ства звеньев оправку для намотки вместе
с концом проволоки зажимают в ручных
тисках: ее кладут на финагель, проволоку
сгибают поперек главной оси ригеля и
плотно прижимают, поворачивая ручные
тиски с оправкой и направляя другой
рукой проволоку; необходимо следить за
тем, чтобы проволока хорошо прилегала
к оправке и витки укладывались плотно
друг к другу (рис. 5.67).
Рациональнее изготавливать большое
количество звеньев, закрепив оправку в
дрели или на токарном станке и нама-
тывая проволочную спираль на враща-
ющуюся оправку. Для снятия напряжения
со спирали ее вместе с оправкой отжига-
ют и тем самым подвергают рекристалли-
зации. Затем нужно снять спираль с оправ-
ки: волочильную доску зажимают в тис-
ках положением «наоборот», оправку
вставляют в подходящее отверстие, при-
чем спираль должна прилегать к острому
краю волочильной доски; при помощи
щипцов оправку вытягивают, затем спи-
раль протравливают, зачищают и про-
сушивают. В заключение производится
разрезка отдельных звеньев лобзиком в
направлении перпендикулярном виткам
(рис. 5.68).
Изготовление овальных звеньев. И здесь
проволока должна быть проверена на от-
сутствие дефектов и равномерно отожже-
на. Из латуни, меди или другого металла
изготавливают необходимые оправки. Для
получения небольших овальных звеньев
достаточно круглой оправки, прокатанной
в вальцах; для широкоовальных звеньев
оправки отрезают от металлических полос
и слегка закругляют их края. Предвари-
тельно оправку обматывают узкой полос-
кой тонкой клейкой бумаги или (для не-
больших спиралей) шелковой бумагой
(рис. 5.69), чем облегчается последующее
снятие спирали с оправки. Для фиксации
проволоки можно на конце оправки пропи-
лить желобок: проволока с оправкой удоб-
нее зажимается в держателе надфиля или в
Рис. 5.66. Навивка проволочной спирали в тисках
Рис. 5.67. Навивка звеньев на финагеле
Рис. 5.68. Разрезка снятой проволочной спирали
ручных тисках. Проволоку наматывают на
оправку точно так же, как и при изготов-
лении круглых звеньев; спираль отжигает-
ся вместе с оправкой, при этом бумага,
238
5. Основные приемы работы
Рис. 5.69. Изготовление овальных звеньев (ри-
гель обмотан клейкой бумагой)
Рис. 5.70. Снятие проволочной спирали с ис-
пользованием волочильной доски
намотанная между оправкой и спиралью,
сгорает, и, кроме того, с проволоки снима-
ется напряжение. Овальные спирали, также
как и круглые, снимают с оправки с исполь-
зованием волочильной доски (рис. 5.70).
Если же они сидят настолько прочно, что
их нельзя снять, то следует подогнуть оп-
равку и надпилить звенья, чтобы их можно
было разобрать по отдельности. Перед
разрезанием спирали необходимо знать
последующее назначение звеньев: если они
будут висеть свободно собранные вместе,
то разрезать их надо по широкой стороне,
а если после сборки их будут спаивать, то
разрезать следует по узкой стороне. Очень
удобно распиливать спираль, вставив в нее
тонкую ригельную оправку, которая вы-
ступает за спираль и имеет соответствую-
щий шлиц для направления распила: звенья
не падают, спираль лучше удерживать.
Если требуется достаточно большое коли-
чество небольших овальных звеньев, на-
пример, при изготовлении цепочки, то ис-
пользуется медная оправка. На нее не
наматывают бумагу, чтобы небольшие
звенья были равномерными. Спираль отжи-
гают на оправке, затем одни конец оправ-
ки зажимают в тисках, другой — цангами
и растягивают: она становится тоньше
теперь спираль можно снять.
Плотная и растянутая спирали. Их
можно называть пружинами сжатия или
растяжения (штыковой затвор, пружиня-
щее кольцо, и т. д.). Для изготовления спи-
ралей требуются материалы с высокой
прочностью и упругостью: сталь, нейзиль-
бер или латунь. Иногда спираль использу-
ется как элемент украшения: ее укладыва-
ют вокруг оправы камня, напаивают на
браслет или сплющивают и комбинируют
с филигранью. Такие спирали изготавли-
ваются, конечно, из такого же материала,
из которого сделано украшение.
Плотная спираль наматывается, как и
спираль для изготовления звеньев, так,
что витки плотно прилегают один к друго-
му; при растяжении же она может удли-
няться. Если требуется спираль с опреде-
ленным шагом витков, что является ха-
рактерным для пружин сжатия, то в самом
простом случае можно растянуть обычную
спираль, т. е. вытянуть ее. Правда, при
этом шаг не будет точным. Лучше, если
на ригель наматывать одновременно две
проволоки: их концы вместе с ригелем за-
жимают в ручных тисках и затем плотно
наматывают на ригель, а после снятия с
ригеля получают две одинаковые спира-
ли. Спирали с равномерным шагом можно
получить, если в качестве промежуточно-
го элемента применить направляющую
спираль длиной около 2 см. Выполненная
по возможности из твердой проволоки та-
кой же толщины, например из латуни, она
наматывается на более тонкую оправку
равномерными открытыми витками, при-
5.9. Гибка
239
чем с учетом упругой отдачи кусок спира-
ли должен быть намотан на оправку как
можно туже, для чего (при вращении
оправки) одной рукой туго направляют
закрепленную проволоку через шлиц до-
щечки, а пальцами другой руки проме-
жуточный элемент удерживают от враще-
ния и медленно перемещают по оправке
(рис. 5.71).
Изготовление «веревочки»
Исходным материалом для ее изготов-
ления является полностью и равномерно
отожженная круглая проволока. Если тре-
буется «веревочка» небольшой длины,
примерно до 50 см, то два конца проволо-
ки зажимают в губках тисков: образуется
проволочная петля, на которую надевает-
ся трубка, а в конец петли вставляется
оправка, — проволока натягивается. Дру-
гой рукой оправку вращают до тех пор,
пока намотка не станет достаточно плот-
ной (рис. 5.72).
Тонкую скрученную проволоку для
филиграни можно свить между двумя
плоскими брусками. Используют две до-
щечки — одну шириной около 10 см и
длиной 60 см, а вторую, соответственно,
7 см и 40. Обе проволоки на одном конце
скручивают несколькими оборотами, ук-
ладывают между дощечками и, надавли-
вая на верхнюю дощечку, двигают ее
Рис. 5.71. Изготовление спирали с равномер-
ным шагом навивки
Рис. 5.72. Простой метод для свивки круглой про-
волоки
вперед— проволока равномерно скручи-
вается. При свивке более длинных прово-
лок рациональнее оба конца проволоки
зажать в патроне дрели или патроне
шпинделя токарного станка: проволоку с
оправкой, вставленной в петлю, слегка
натягивают и на малых оборотах произво-
дят ее скручивание.
В старых мастерских можно еще найти
станок для сучения, в котором вращение
рукоятки передается через зубчатую пе-
редачу таким образом, что патрон, в ко-
тором зажимаются оба конца проволоки,
вращается с большей скоростью. Сегодня
такой станок не применяется, так как
подобного эффекта можно достигнуть с
использованием дрели или токарного
станка.
Работы с приспособлением «ленивец»
Проволока на простом шаблоне сгиба-
ется на коротких стальных штифтах. От-
дельные повторяющиеся элементы можно
легко изготовить в виде полосы с повто-
ряющимся орнаментом (рис. 5.73).
Изготовление «ленивца». «Ленивец»
можно легко изготовить самостоятельно.
В небольшую деревянную дощечку заби-
ваются короткие стальные штифты -
обычные гвозди, шляпки которых были
предварительно удалены Штифты высту-
пают лишь настолько, чтобы можно было
удобно намотать проволоку; размещение
и толщина штифтов выбираются в соот-
240
5. Основные приемы работы
Рис. 5.73. «Ленивец» и примеры применения
ветствии с эскизом предусмотренного
узора.
«Ленивец» для универсального приме-
нения можно изготовить следующим обра-
зом. Отрихтовать латунную пластину око-
ло 1 мм толщиной с размерами кромок
10 х 10 см и нанести на нее делительную
сетку с шагом 3 мм. В точках пересечения
линий сетки просверлить отверстия, соот-
ветствующие толщине штифтов, латунную
пластину привинтить к подходящей дере-
вянной дощечке, а в предусмотренные от-
верстия вбить штифты.
Гибка проволоки на «ленивце». В прин-
ципе, при помощи этого вспомогательного
средства можно сгибать проволоку раз-
личной толщины и любого сечения: круг-
лого, плоского, квадратного и витого.
Важным при всех гибочных работах явля-
ется то, чтобы проволока была равномер-
но отожжена. Если в процессе изготовле-
ния предусмотрена пайка, то проволоку
предварительно (перед началом гибки) не-
обходимо протравить и открацевать.
Итак, при помощи круглогубцев на
одном конце проволоки делают петлю с
тем, чтобы прочно и надежно закрепить ее
на первом штифте, после чего начинают
наматывать (в соответствии с узором) вок-
руг остальных штифтов, не забывая при
этом о том, чтобы проволока была всегда
туго натянута и плотно укладывалась
вокруг штифтов, при необходимости натя-
гивая ее плоскогубцами. Когда узор го-
тов. его снимают со штифтов при помощи
небольшой отвертки, а оставшиеся концы
проволоки отпиливают (рис. 5.74). Если же
речь идет о непрерывном орнаменте, то
намотанную часть узора снимают также
при помощи отвертки, последние витки
узора насаживают на первые штифты и,
сохраняя непрерывность орнамента, про-
должают намотку вокруг следующих
штифтов (рис. 5.75).
Правка проволоки
Под этим понятием объединяют все ме-
тоды, с помощью которых выпрямляют
проволоку и выглаживают имеющиеся на
ней неровности (рис. 5.76).
Ручная правка. Зачастую небольшие
изгибы проволоки можно выпрямить вруч-
ную, протягивая ее между большим и ука-
зательным пальцами, при этом точно регу-
лируя давление и направляя его на нуж-
ное место. Однако применение такого ме-
тода правки по вполне понятным причинам
ограничено.
Правка на рихтовочной плите (рис. 5.76,
7). Производится легкими ударами мягко-
го молотка (дерево, пластмасса) таким
образом, что участки проволоки, имею-
щие кривизну, прижимаются к стальной
плите. Круглую проволоку следует обра-
батывать с особой осторожностью, не до-
пуская появления на ее поверхности вмя-
тин. Постоянно поворачивая проволоку,
добиваются ее прилегания к плите всеми
Рис. 5.74. Шейное украшение: золото (звенья изо-
гнуты на «ленивце»). Эрхард Бреполь, Арнштадт
5.9. Гибка
241
Рис. 5.76. Правка проволоки: 1 — на рихтовоч-
ной плите; 2 — вытягиванием; 3 посредством
скручивания плоскогубцами; 4 — - вытягиванием
при помощи двух плоскогубцев
Рис. 5.75. Кулон с камеей: золото (орнамент рамки
изогнут на «ленивце»). Эрхард Бреполъ, Арн-
штадт
сторонами. Многогранная проволока дол-
жна прилегать к плите поверхностями
всех граней, при этом ни в коем случае
нельзя наносить удары по кромкам. Кроме
этих работ, когда материал должен вып-
рямляться со всех сторон, на рихтовочной
плите правят также гнутые узоры, кото-
рые должны быть сформованы в одной
плоскости: браслет или шинку кольца
кладут на стальную плиту и ударяют мо-
лотком в том месте, где еще имеются
неровности; необходимо неоднократно по-
ворачивать заготовку, пока она не будет
прилегать к поверхности стальной плиты
равномерно.
Правка вытягиванием (рис. 5.76, 2, 4).
Длинную, тонкую, искривленную и изо-
гнутую проволоку выпрямляют вытягива-
нием. Один конец проволоки зажимают в
тисках, другой свободно держат в руке
или захватывают плоскогубцами. Круг-
лой деревянной скалкой многократно про-
водят вдоль туго натянутой проволоки до
тех пор, пока она не станет равномерно
гладкой. При правке коротких кусков
концы захватывают плоскогубцами, про-
волоку перекидывают через круглую
оправку, натягивают ее и многократно
протягивают вокруг оправки.
Правка плоскогубцами (рис. 5.76, 5).
Именно этот метод очень часто использу-
ется на практике. Осуществляется он вра-
щением в противоположном изгибу на-
правлении: проволоку захватывают двумя
плоскогубцами таким образом, чтобы
между ними находился искривленный уча-
сток, и вращают до тех пор, пока при
ослаблении усилия проволока не будет
иметь свой нормальный вид. Короткие
куски проволоки правятся между губками
плоскогубцев; если же речь идет о гнутых
узорах, то правка производится при помо-
щи шинных щипцов или круглогубцев.
Правка с помощью оправок и ригелей.
Доработку изогнутых форм лучше всего
осуществлять их правкой на подходящей
(похожей) по форме оправке или на кони-
ческом ригеле, чем, впрочем, и пользуется
ювелир почти ежедневно, чтобы прида-
вать шинкам круглую форму. Оправка
конической формы имеет преимущество в
том, что на ней можно править шинки
всех диаметров, плавно переходя от наи-
большего к наименьшему. Разумеется, при
242
5. Основные приемы работы
правке, например, обручального кольца
его приходится неоднократно снимать с
оправки и снова насаживать другой сто-
роной, чтобы кольцо не приобретало ко-
нической формы.
Кроме круглых, конических ригелей
различных размеров, применяемых для
правки колец, а также кастовых ригелей,
требуются оправки других сечений. По-
этому различают: оправки для браслетов
(круглые, овальные), кольцевые ригели
(круглые, овальные, квадратные), касто-
вые ригели (круглые, овальные, квадрат-
ные, прямоугольные, шестигранные).
5.9.4. Гибка листа
Гибка вручную
При гибке и правке тонких листов не
обойтись без усилия рук, чувствующих
материал. Ограничения, которые имели
место при гибке проволоки, существуют в
той же мере и здесь, причем необходимо
принять во внимание, что сопротивление
деформированию у листов больше, чем у
проволоки, а потому требуются еще боль-
шие усилия.
Гибка щипцами
Гибка листов производится такими же
щипцами, как и гибка проволоки. И то,
что было сказано в предыдущем разделе
о гибке проволоки, в принципе, относится
и к гибке листов. Нужно лишь подчерк-
нуть следующие особенности: зев щипцов
образует острый угол, поэтому губки
щипцов не могут оказывать равномерное
давление на поверхность листа, а концен-
трируют его на зажатой кромке; область
действия щипцов ограничена длиной их
губок.
Из этого следует, что при помощи
щипцов можно гнуть только металличес-
кие полосы, ширина которых не может
быть больше области действия зева щип-
цов; обычно это узкие металлические
полосы — обрамления, касты, шинки ко-
лец. Гибку широких листов производят
методами, которые будут описаны в сле-
дующем разделе. Имеются специальные
щипцы с плоскими губками, у которых
одна губка может быть установлена таким
образом, что зев щипцов будет произво-
дить параллельный захват; но они сложны
в обращении, и поэтому очень редко ис-
пользуются в работе. Гибка при помощи
круглогубцев с их коническими губками
(равномерное закругление) получается
лишь в том случае, если ширина металли-
ческой полосы существенно меньше длины
губок круглогубцев.
Гибка с применением
других вспомогательных средств
Если вручную или щипцами нельзя
произвести гибку листа, то следует приме-
нять методы, которые приближаются к
методу дифовки.
Гибка молотком на свинцовой подклад-
ке (рис. 5.77, 7). Лист помещается на глад-
кий свинцовый брусок. Форма рабочей
поверхности молотка выбирается в зависи-
мости от требуемой формы изгиба заготов-
ки. В данном случае показано получение
желобка на листе заготовки с использова-
нием молотка с клиновидным бойком, ког-
да при мягкой подкладке и при плотной
последовательности ударов следов инстру-
мента почти не видно.
При использовании свинцовой подклад-
ки всегда следует обращать внимание на
то, чтобы на задней и лицевой сторонах
заготовки не оставалось следов свинца,
иначе при последующей термической обра-
ботке свинец сплавится с основным метал-
лом. что приведет к появлению участков
коррозии в виде углублений. При выполне-
нии тонких работ вместо молотка может
применяться пуансон соответствующей
формы.
Гибка оправкой на свинцовой подкладке
(рис. 5.77,2). При помощи стальной оправ-
ки в свинцовой подкладке выбивают жело-
бок Сверху помещают заготовку. На нее
над желобком укладывают другую оправ-
ку, диаметр которой несколько меньше
5.9. Гибка
243
Рис. 5.77. Гибка метал-
лического листа: 1 —
молотком на свинцовой
подкладке; 2 — с помо-
щью оправки на свинцовой
подкладке; 3 — с помо-
щью оправки на деревян-
ной подкладке; 4 — мо-
лотком на стальной опо-
ре, 5 —спомощью оправ-
ки на стальной опоре
диаметра той, с помощью которой был
сделан желобок в свинцовой подкладке.
Ударами молотка по оправке заготовка
вбивается в подготовленный желобок
(рис. 5.78). Благодаря тому, что желобок
был предварительно подготовлен, можно
получить более глубокие выпуклости, чем
при гибке на гладкой свинцовой подклад-
ке. Гладкая оправка, в отличие от рабочей
поверхности молотка, не оставляет на за-
готовке никаких следов от ударов. Этот
способ отличается от остальных тем, что
при необходимости можно легко и быстро
выбить в мягкой свинцовой подкладке
желобок любой формы.
Гибка оправкой на деревянной подклад-
ке (рис. 5.77, 3). Этот способ в основном
похож на способ гибки на свинцовой под-
кладке. Деревянный желоб имеет то пре-
имущество, что он длительное время со-
храняет свою форму и тем самым облег-
чает гибку нескольких одинаковых форм.
При деревянной подкладке не имеет зна-
чения, из какого материала выполнена
оправка — из стали или из дерева. Мож-
но, как показано на рисунке, в качестве
оправки использовать ручку молотка.
Гибка оправкой на стальной опоре
(рис. 5.77, 4). Обычно для этих работ при-
меняется фасонная наковальня в форме
Рис. 5.78. Гибка метал-
лического листа с помо-
щью стальной оправки на
свинцовой подкладке
куба, у которой на всех шести сторонах
расположены канавки различной формы и
размера. Так как эти канавки, в отличие
от желобков на свинцовых или деревян-
ных подкладках, имеют острые кромки, то
надо учитывать опасность того, что со-
гнутая заготовка будет иметь отпечатки
ребер. Если на стальной форме нужно
согнуть длинную полосу в виде полуколь-
ца, как это обычно требуется при изготов-
лении шарниров, то ее можно вбивать в
канавку только молотком с клиновидным
бойком, обращая внимание на то, чтобы
острая кромка в конце канавки не отпе-
чаталась на заготовке: поэтому здесь
нельзя использовать оправки.
244
5. Основные приемы работы
Гибка оправкой на стальной опоре
(рис. 5.77, 5). По только что названным
причинам на профильной наковальне мо-
гут подвергаться гибке только те листо-
вые заготовки, которые по длине и шири-
не меньше размеров канавки (рис. 5.79).
Закатка краев и отбортовка
Гибка с получением острого прямо-
угольного канта. Особенно при гибке тол-
стых листов, также как и толстой проволоки,
невозможно получить острый кант, так как
заготовка будет всегда иметь, к примеру, на
внешней стороне, более или менее закруг-
ленное ребро. Если же при этом получения
острого канта необходимо все-таки добить-
В качестве опор используют стальные
оправки различной формы, чтобы можно
было произвести загиб заготовки. Закатка
краев означает закрепление края. Отбор-
товкой обозначают все способы, при кото-
рых заготовка загибается на стальном брус-
ке. Между этими двумя способами очень
трудно провести границу.
Гибка под прямым углом (рис. 5.80, 7).
Проще всего можно согнуть лист под пря-
мым углом, если приложить его к острой
грани прямоугольного стального бруска и
сначала слегка загнуть мягким молотком,
а затем ударами молотка с плоским бой-
ком прижать к бруску.
ся, то на листе, также как и на проволоке,
перед гибкой делают надрез: сначала место
сгиба точно размечается; если речь идет об
узкой листовой полосе, то надрез можно
нанести ножевидным или трехгранным на-
пильником, или шабером; затем лист загиба-
ют так, как описано при гибке проволоки.
После гибки листа надрез сразу же запаива-
ется, чтобы в этом чувствительном месте при
дальнейшей обработке лист не разломился.
Гибка по радиусу (рис. 5.80,2). Процесс
схож с прямоугольной гибкой, только в
этом случае стальная оправка имеет за-
кругленное ребро.
Полукруговая гибка (рис. 5.80, 5). Вна-
чале лист подгибается по радиусу, затем
клиновидным бойком.
Рис. 5.79. Брошь: серебро. Художественная
школа прикладного искусства, г. Хайлигендамм.
его сгибают по стальной полосе опреде-
ленной толщины и имеющей необходимое
закругление. Загнутый лист можно еще
прижать к стальной полосе в тисках, что-
бы он плотнее прилегал и тем самым был
бы параллелен основной части листа.
Круговая гибка (рис. 5.80, 4). Полукруг-
лый загиб можно довести до полного зак-
ругления конца полосы, применив оправку
соответствующего диаметра и поработав
вначале вокруг оправки молотком с плос-
ким бойком, а затем выполнить оконча-
тельное закругление, применив молоток с
Рис. 5.80. Закатка краев
и отбортовка: 1 — гибка
под прямым углом; 2 -
гибка по радиусу; 3 - по-
лукруговая гибка; 4 -
круговая гибка; 5 — гиб-
ка под острым углом
5.9. Гибка
245
Гибка под острым углом (рис. 5.80, 5).
В этом случае лист должен быть загнут
настолько, чтобы отогнутый край полно-
стью лежал на оправке. Кромку листа
сначала загибают под прямым углом и
производят отжиг. Затем лист загибают с
помощью молотка на оправке до требуе-
мого острого угла.
5.9.5. Гибка шарниров
При гибке трубки шарнира всегда име-
ется опасность, что не будет обеспечен
равномерный круглый загиб и могут по-
явиться надломы. Толстостенные трубки
малого сечения можно изгибать с большим
радиусом. Обычно чистый изгиб можно
достигнуть только при использовании
вставки сердечника в виде проволоки —
«сердцевины», с помощью которой можно
производить безупречную гибку спаянных
или бесшовных трубок; открытый же стык
при гибке может легко разойтись.
Вставка металлических сердечников.
В трубку вставляется металлический стер-
жень, так что место изгиба не может над-
ломиться; по окончании гибки этот стер-
жень должен быть вытравлен.
Для серебряных и золотых сплавов
ниже Аи 500 в качестве материала для
вставки можно использовать простую кон-
струкционную сталь, а если нет необходи-
мости в промежуточном отжиге, то можно
также применять алюминий. Для сплавов
с более высоким содержанием золота,
таких как, например, Аи 585, сердечник
делают из меди.
Для вытравливания стальных сердеч-
ников используют разбавленную серную
кислоту, алюминиевых — соляную кисло-
ту, медных— азотную кислоту. Чтобы
облегчить воздействие кислоты, можно
несколько раз просверлить стык трубки;
впрочем, в дальнейшем эти места необхо-
димо запаять. При гибке толстых трубок
в качестве сердечника применяется труб-
ка меньшего диаметра, так как она
быстрее вытравливается кислотой. Для
бесшовных трубок в качестве сердечника
выбирается проволока подходящего раз-
мера; или трубку вместе с проволокой
также протягивают, чтобы они были не-
сколько тоньше и плотнее прилегали
друг к другу. Но если трубка изготавли-
вается из листовой полосы, то ее выби-
вают молотком до полукруглого профи-
ля, затем вставляют сердечник, оставляя
последний немного длиннее для использо-
вания в качестве волочильного захвата,
и обивают полосу вокруг этой проволо-
ки, пока обе кромки ее не окажутся друг
против друга. Затем трубка запаивается
и протягивается до желаемой толщины.
Чтобы защитить поверхность трубки от
повреждений при гибке, можно сверху
надеть на нее тонкую пластиковую тру-
бочку или обмотать проволокой; губки
используемых при гибке щипцов могут
быть покрыты кожей.
Для вытравливания сердечника требу-
ется довольно длительное время, но в
любом случае сердечник должен быть
вытравлен без остатка. В заключение
изделие для очистки подвергается кипяче-
нию в растворе едкого натра, а затем в
воде.
Гибка с наполнением трубки песком.
Способ, который часто применяется при
гибке толстых труб, можно с успехом ис-
пользовать и при гибке трубок из благо-
родных металлов. Его достоинства: лег-
кая загрузка заполняющей массы, беспре-
пятственная возможность обработки, не
представляющее трудностей удаление за-
полняющей массы.
Один конец трубки запаивают, сжима-
ют или загибают, затем трубку заполняют
мелкозернистым, сухим песком, несколько
раз встряхивают, чтобы песок распреде-
лился равномерно (плотная трамбовка
здесь не нужна). Затем точно так же, как
и первый, заделывают второй конец труб-
ки. При гибке запаянный шов должен
находиться с внутренней стороны, так что
он будет сплющиваться, а не вытягиваться
(можно провести промежуточный отжиг).
246
5. Основные приемы работы
Добившись получения нужного изгиба,
концы трубки открывают и высыпают из
нее песок.
Гибка с пластмассовыми сердечника-
ми. В металлическую трубку вставляют
подходящую пластмассовую трубку, кото-
рую затем можно гнуть без проблем При
заключительном отжиге пластмассовая
вставка выгорает, так что операция вы-
травливания отпадает.
Трубогибочное устройство. При его
помощи можно гнуть трубку в холодном
состоянии без наполнителя. Стержни и
профильные детали можно также сгибать
при помощи этого устройства. Изгибаю-
щий момент с перемещаемым приложением
усилия передается таким образом, что стен-
ка трубы в области растяжения подверга-
ются прокатке и тем самым растягивают-
ся. Трубку зажимным устройством фикси-
руют у гибочного сегмента (рис. 5.81), а
с помощью опорного и гибочного роликов
ее прокатывают вокруг него и изгибают.
Профили роликов и гибочного сегмента
должны соответствовать диаметру трубки,
поэтому могут обрабатываться только
такие трубки, для которых имеется осна-
стка соответствующего профиля. Возмож-
ный радиус гибки определяется размерами
гибочного сегмента.
5.9.6. Изготовление цепочек
Общие сведения
Цепочка состоит из последовательно
расположенных и подвижно соединенных
между собой звеньев. Именно о таких
цепочках пойдет речь в этом разделе.
Сегодня цепочки изготавливаются юве-
лирной промышленностью самым рацио-
нальным образом — на цепевязальных ав-
томатах как товары массового потребле-
ния. Но и цепочки ручной работы, как
показывают результаты различных опро-
сов и исследований, в наше время еще
имеют право на существование
Цепочки используются в основном как
шейные и наручные украшения, но они
Рис. 5.81. Трубогибочное устройство
могут быть составляющей деталью и дру-
гого вида украшения, например в виде
подвижных декоративных подвесных эле-
ментов для серег. В процессе ношения у
шейной цепочки или у цепочки-браслета
могут возникать существенные растягива-
ющие нагрузки, например если цепочка
зацепляется за что-либо, поэтому звенья ее
обычно прочно спаивают. Следует также
учитывать, что звенья из-за взаимного тре-
ния подвержены постоянному износу, а
потому, в зависимости от их размера и
нагрузки от навешиваемых элементов,
должна быть выбрана достаточная толщи-
на проволоки.
Ориентировочная длина цепочек: брас-
лет— около 18 см, цепь с подвесками —
42—45 см, декоративная цепь — 37—
60 см. Тонкие цепочки делают, как прави-
ло, из круглой проволоки; толстые, а
также цепочки с крупными звеньями вы-
полняют из трубчатых заготовок с тем,
чтобы снизить количество применяемого
материала и вес самой цепочки.
Якорная цепочка
Она состоит из последовательно скреп-
ленных между собой звеньев, которые рас-
полагаются попеременно: одно звено —
«лежа», а другое— «стоя». Якорную це-
почку можно рассматривать как основную
форму цепочки со звеньями (рис. 5.82, /).
Круглые звенья. Если внутренний раз-
мер звеньев таков, что оба сцепленных
5.9. Гибка
247
звена касаются друг друга, то получается
плотная якорная цепочка (рис. 5.82,2).
Для этого ригель, на котором навивается
спираль для звеньев, должен иметь диа-
метр несколько больше, чем двойная тол-
щина проволоки. Небольшой припуск не-
обходим, так как после распиловки и
сжатия диаметр звеньев несколько умень-
шается.
Каждое звено навешивается на преды-
дущее, затем двумя плоскогубцами или
Рис. 5.82. Цепочки ручной работы: 1 — простая
якорная цепочка; 2 — плотная якорная цепочка;
3 — якорная цепочка с овальными звеньями; 4
цепочка с выпуклыми (полусферическими) звенья-
ми; 5 — панцирная цепочка; 6 — «парижская»
цепочка; 7 — кордовая цепочка; 8 — цепочка «Га-
рибальди»; 9 — лента «Миланская»
плоскогубцами с острыми губками сжима-
ется так. чтобы стык плотно закрылся.
Если часто приходится изготавливать
цепочки из звеньев, то для этой цели
рекомендуется из стандартных щипцов
сделать специальные: щипцы с острыми
губками можно отшлифовать до особо
острой формы и затем на их рабочей
поверхности (в острой части) пропилить
две полукруглые канавки, соответствую-
щие толщине проволоки, — при помощи
таких щипцов удобно захватывать звенья
и удерживать их при сжатии. При пере-
делке обычных плоскогубцев боковые
кромки рабочих поверхностей слегка за-
кругляют, чтобы не образовывались ост-
рые вмятины (рис. 5.83).
Спаивание звеньев при изготовлении
цепочек является сложным потому, что
припой уже готовых звеньев может зате-
кать и спаивать- между собой соседние
звенья. Особенно это выявляется при ре-
монте цепочек.
Избежать затекания припоя при монта-
же цепочек можно, помня, что: каждое
звено сразу же запаивают после того, как
оно будет соединено с предыдущим зве-
ном, но это не означает, что цепочка
после каждой пайки должна быть сначала
охлаждена до комнатной температуры,
прежде чем может быть навешено следу-
ющее звено. При круглых звеньях цепочку
можно полностью собрать, затем туго на-
тянуть и повернуть звенья таким образом,
чтобы все стыки были свободны и их
можно было спаять за одну операцию;
монтаж можно облегчить тем, что заранее
половину звеньев запаивают так, что за-
Рис. 5.83. Плос-
когубцы с па-
зом
248
5. Основные приемы работы
крытое звено соединяют с открытым -
цепочку туго натягивают, а уже готовые
звенья поворачивают так, чтобы места
пайки не имели контакта с соседним зве-
ном. Сборку цепочки, особенно при комби-
нации различных форм и звеньев и когда
не требуется промежуточного охлаждения,
можно производить по частям — сначала
звенья соединяют и спаивают попарно,
затем по две пары соединяют и спаивают
с другим звеном — так работают до тех
пор, когда все звенья окажутся соединен-
ными между собой.
В некоторых случаях необходимо вы-
полнить пайку двух звеньев между собой,
и тогда положение лежащих и стоящих
звеньев будет прочно зафиксировано. У го-
товой цепочки мест пайки не должно быть
видно, а припоя должно быть столько,
чтобы только заполнить стык, возможный
его избыток удаляют затем опиловкой,
что особенно важно для круглых звеньев;
у овальных звеньев стык смещают на
узкое место и так, что место пайки за-
крывается соседним звеном.
Овальные звенья. Длина звеньев может
быть различной, но толщина оправки для
них составляет не более двойной толщи-
ны проволоки, в ином случае звенья са-
мопроизвольно неровно скручиваются
(рис. 5.82, 3).
Предусмотренное количество прово-
локи делится пополам, затем из одной
половины наматывают звенья в правом
направлении, а из другой- в левом.
Только в том случае, если изготовлен-
ные таким образом звенья попеременно
будут соединены друг с другом, цепочка
будет висеть ровно, иначе произойдет ее
«закрутка». Чтобы лучше различать зве-
нья, одни из них (одного вида) оставля-
ют черными, а другие протравливают.
Овальные звенья соединяют между собой
так же, как и круглые (располагают
так, чтобы их стыки оказывались вмес-
те), затем всю цепочку протравливают,
так как половина звеньев была оставле-
на черной
Для подготовки к пайке цепочку кла-
дут в водный раствор буры или обезжи-
ривателя и вываривают. Затем цепочку
вынимают и слегка нагревают на сталь-
ном листе, чтобы высох паяльный флюс,
потом ее вешают на крючок и пинцетом
проходят по всем звеньям с тем, чтобы
выровнять их. Далее приготавливают
припой для пайки, цепочку при этом не
натягивают, она висит свободно. После
пайки цепочку протравливают и протяги-
вают через квадратные отверстия воло-
чильной доски, чтобы откалибровать ее —
одновременно это и проверка на проч-
ность крепления всех звеньев. Цепочку
можно облагородить, если зафиксировать
ее на длинном деревянном бруске, туго
натянуть и обработать звенья опиловкой и
наждаком.
Особые формы. В обычной якорной
цепочке можно изменить: форму и размеры
звеньев, качество проволоки, комбинации
различных звеньев (рис. 5.84).
Если звенья необходимо скрутить, то
их сначала монтируют как обыкновенные
звенья и скручивают лишь после того, как
они будут запаяны, для чего в кромку
верстака ввертывают крючок и такой же
крючок зажимают в ручных тисочках;
между обоими крючками натягивают
овальные звенья и скручивают каждое от-
дельное звено.
Многорядная якорная цепочка На под-
ставке для пайки помещают две или боль-
ше якорных цепочек таким образом, что-
бы соответствующие звенья находились в
одном ряду; цепочки натягивают при по-
мощи штифтов, чтобы при пайке они точ-
но соприкасались между собой. У боль-
ших звеньев из шарнирной трубки над
местом соединения может быть припаяно
декоративное звено.
Цепочки с выпуклыми звеньями
Речь идет о специальной форме якорной
цепочки, у которой звенья выгнуты из тонкой
листовой полосы, а для прочности они вы-
полнены слегка выпуклыми (см. рис. 5.82, 4).
5.9. Гибка
249
Такие цепочки передавались из поколе-
ния в поколение и как составная часть
национальных украшений дошли до на-
ших дней. К сожалению, сегодня они
почти вытеснены дешевыми цепочками
промышленного производства. Но для
того, чтобы способ их изготовления не
был забыт полностью, необходимо рас-
сказать о нем.
Для формирования звеньев рассматри-
ваемого вида цепочки нужно изготовить
инструмент для раскатки из стали кругло-
го сечения, с деревянной ручкой. На кон-
це круглого стержня напильником выпили-
вают шарик диаметром около 4 мм, кото-
рому затем придают легкую шерохова-
тость; примерно в 5 см от шарика на
стержне выпиливают направляющую ка-
навку для шнура (рис. 5.85).
Так как силы рук, возможно, будет не-
достаточно, в направляющую канавку на-
катного инструмента укладывается шнур,
который образует петлю такой длины, что
на нее можно наступить ногой и создать
таким образом довольно высокое дав-
ление.
Готовые звенья последовательно соеди-
няют между собой и сразу же запаивают.
Если цепочку повесить на проволочный
крючок, то ее легче запаять; звенья при
этом поворачивают так, чтобы стыки на-
ходились попарно вместе - в результате
стыков не видно, а в звенья не может
бесконтрольно затечь припой.
Цепочка «лисий хвост»
Она имеет большие достоинства: зве-
нья запаивают еще до монтажа, так что их
можно затем соединить без особого труда,
благодаря чему цепочка была очень рас-
пространена во все времена.
Цепочка «лисий хвост» привлекатель-
на по своему исполнению — она выглядит
словно гибкий шнур из благородного
металла. Но ручное изготовление такой
цепочки требует много времени, а также
материала, так как звенья должны соеди-
няться друг с другом очень плотно. По
этим причинам сегодня цепочка «лисий
хвост» изготавливается вручную очень
редко. Зато часто в наши дни можно
встретить тонкие цепочки такого типа с
подвесками, изготовленные на цепевязаль-
ных автоматах; разумеется, по красоте и
Рис. 5.84. Варианты якорных цепочек
Рис. 5.85. Формовка элемента цепочки с полу-
сферическими звеньями
250
5. Основные приемы работы
качеству исполнения эти цепочки уступа-
ют цепочкам ручной работы.
Простая цепочка «лисий хвост». Она
изготавливается из круглых звеньев, кото-
рые должны быть надежно и аккуратно
запаяны, так как при последующей дора-
ботке им предстоит выдерживать сильные
нагрузки. Если у готовой цепочки разой-
дется один стык, можно попытаться запаять
это место, а если этого сделать не удастся,
то нужно снова начать сборку цепочки с
дефектного места, так как в цепочке «ли-
сий хвост» нельзя заменить отдельное зве-
но. Методом проб находят наиболее удач-
ное соотношение толщины проволоки и
диаметра звена (рис. 5.86).
Звено при помощи круглогубцев сжима-
ется так, что оно получает форму «восьмер-
ки». Затем из него формируют первое звено
цепочки,— изогнув «восьмерку» таким
образом, чтобы петли оказались одна про-
тив другой. Следующее звено также изги-
бают в виде «восьмерки», но петлю сжима-
ют настолько, чтобы ее можно было про-
пустить через обе петли первого звена. Эту
сжатую петлю при помощи острой оправки
снова расширяют и придают ей форму
окружности. Наконец, обе петли, через
которые пропускали сжатую петлю, заги-
бают таким образом, чтобы они находи-
лись напротив друг друга. Подобным же
образом продевают третье звено; операции
повторяют до тех пор, пока цепочка не
будет иметь заданную длину.
Цепочка «лисий хвост» с более чем
двумя петлями. В качестве примера рас-
смотрим вариант с четырьмя петлями.
Каждый элемент огибает штифты
«ленивца», которые расположены так,
что возникает форма «листа клевера»
(рис. 5.87). Затем элемент тщательно запа-
ивают. Петли двух первых звеньев заги-
бают вверх, петли второго звена сжима-
ют, чтобы можно было оба звена вставить
одно в другое При помощи круглой
оправки продетые петли снова расширя-
ют и затем разгибают настолько, чтобы
можно было вставить третье звено; так
Рис. 5.86. Изготовление простой цепочки «лисий
хвост»: 1 — формовка из круглого звена; 2 —
сжатие петли; 3 — гибка звена; 4 — вставка в
предыдущее звено; 5 —расширение нового звена;
6 —расположение звеньев
Рис. 5.87. Изготовление цепочки «лисий хвост» с
четырьмя петлями: 1 — проволока укладывает-
ся вокруг штифтов; 2 — спаянное звено; 3 — за-
гнутое звено; 4 — сборка цепочки
5.9. Гибка
251
продолжается до тех пор, пока цепочка не
будет готова.
Так как звенья при их соединении дефор-
мируются и подвергаются сильным нагруз-
кам, то они вначале — неровные, а цепочка
не имеет необходимой подвижности. Поэто-
му ее следует осторожно отжечь, а затем
откалибровать, для чего используется не-
большая волочильная доска из твердого
дерева, которая, как и металлическая, име-
ет последовательно расположенные и слег-
ка развальцованные отверстия различных
размеров, сквозь которые и пропускается
цепочка, для чего через первое звено проде-
вают проволоку и скручивают в петлю так,
что ее можно продеть через отверстие и
захватить щипцами. При необходимости
цепочку протягивают через несколько мень-
шее отверстие, пока она не будет оконча-
тельно отформована и станет легко подвиж-
ной. Деревянная волочильная доска лучше
металлической, так как при использовании
последней звенья могут быть поцарапаны
острыми кромками ее отверстий.
Панцирная цепочка
Основная форма. В то время как у
якорной цепочки попеременно расположе-
ны лежащие и стоящие звенья, панцирная
цепочка состоит из равномерно лежащих
плоских звеньев — из скрученных круглых
или овальных (см. рис. 5.82, 5).
Панцирная цепочка изготавливается до-
вольно простым способом: очередное звено
вставляют (навешивают) в предыдущее, за-
паивают его, а затем скручивают, для чего
плоскогубцами с параллельными губками,
дополнительно отшлифованными и заклеен-
ными твердой кожей или пластмассой, за-
хватывают последнее готовое и новое наве-
шенное звенья поперек к направлению це-
почки (рис. 5.88); стык должен располагать-
ся в направлении главной оси цепочки, в
середине выступающей половины звена. Для
скручивания лучше всего применять U-об-
разную скобу из круглой стали, которая по
форме и закруглению соответствует звеньям
цепи. Скобу проводят через новое звено,
сразу же за звеном
зажимают парал-
лельными щипцами
и, поворачивая ее,
придают звену не-
обходимую форму.
Чтобы провести вы-
равнивание гото-
вой цепочки и обес-
печить ее хороший
«вис», начальное и
конечное звенья
(каждое в отдельно-
сти) захватываются
двумя небольшими
обрезками прово-
локи, один из кото-
рых зажимают в
тисках, а другой,
удерживая его щип-
цами, сильно натя-
гивают. В натяну-
Рис. 5.88. Скручивание
звеньев панцирной це-
почки (щипцы изобра-
жены прозрачными):
1 - параллельные плос-
когубцы; 2 - стык но-
вого звена; 3 щипцы
с пазом
том состоянии цепочку пропускают для
калибровки между двумя дощечками из
твердой древесины (шириной около 5 см,
длиной 40 см, толщиной 1 -2 см), которые
при этом сильно сжимают. Быстрее такую
операцию можно выполнить, осторожно
пропустив цепочку через плоские валки.
При определении размеров звеньев сле-
дует учитывать, что их внутренний диаметр
уменьшится из-за скручивания, поэтому
надо обратить внимание на то, чтобы пан-
цирная цепочка была по возможности плот-
ной, но звенья не должны заклиниваться;
размер звеньев правильный, если их внут-
ренний диаметр в 2.25 раза больше толщи-
ны проволоки.
Панцирная цепочка с соединительными
звеньями. При изготовлении такой цепоч-
ки (рис. 5.89) элементы попарно соединя-
ют и спаивают в виде Двойных овальных
звеньев.
Полые звенья. Если панцирная цепочка
должна быть выполнена из полых звеньев,
то навивка их заготовки, состоящей из
трубки драгоценных металлов и сердечни-
ка из недрагоценных, осуществляется точ-
252
5. Основные приемы работы
но так же, как и намотка звеньев из
обычной проволоки. Затем звенья распи-
ливают, а сердечник вытравливают. Пос-
ле этого полые звенья монтируют, запаи-
вают и скручивают так же, как и обыч-
ные, т. е. не полые звенья.
«Парижская цепочка» (см. рис. 5.82, б)
Проволоку толщиной 0,6 мм сначала
наматывают на медный ригель (1,55 х 4 мм),
а затем путем последующей прокатки спи-
раль плотнее прижимают к ригелю. Звенья
распиливают по узкой стороне (рис. 5.90).
По два звена соединяют вместе и разво-
рачивают таким образом, чтобы их можно
было запаять по обеим продольным сто-
ронам и тем самым образовать звено цепи.
На закругленных концах должно быть
оставлено достаточно места для соседних
звеньев; сами же концы разворачивают
при помощи плоскогубцев или щипцами с
параллельными губками. Готовую цепоч-
ку калибруют в плоских валках— при
свободном «висе» она не должна закру-
чиваться.
Кордовая цепочка
Звенья соединяют таким образом, что
цепочка становится похожей на шнур.
Чтобы уменьшить массу, цепочку делают
из полых звеньев, выполняя при этом точ-
но такие же операции, как и при изготов-
лении обычных (не полых) звеньев (см.
рис. 5.82, 7).
Круглые звенья распиливают и с помо-
щью точно подогнанной оправки (длиной
5—8 см, слегка конической, с цилиндри-
ческой концевой частью) растягивают так,
Рис. 5.89. Панцирная цепочка с соединительными
звеньями
Рис. 5.90. «Парижская» цепочка: 1 — исходная
форма; 2 — звенья, согнутые друг над другом;
3 — - отдельные звенья цепочки
что стык расходится настолько, что он
соответствует толщине звена. Полые зве-
нья должны быть протравлены Готовые
расширенные звенья, полые и массивные,
подвергаются отжигу.
Принцип состоит в том, что одновре-
менно соединяются всегда два звена, кре-
стообразно внахлест. Часть цепочки (дли-
ной около 2 см), чтобы одни звенья не
сползали, а другие, подлежащие пайке,
плотно прилегали одно к другому, подве-
шивают, обвязывают проволокой и запаи-
вают попарно звенья (рис. 5.91).
При изготовлении кордовой цепочки
важно выбрать соотношение толщины про-
волоки и внутреннего диаметра звеньев.
Ориентировочно это значение определяет-
ся, учитывая следующее: внутренний диа-
метр должен соответствовать трехкратной
толщине проволоки, так как каждое звено
должно охватывать три других звена; если
внутренний диаметр слишком мал, то зве-
нья нельзя соединить друг с другом; если
же слишком большой, то цепочка будет не
5.9. Гибка
253
Рис. 5.91. Кордовая цепочка, связанная (для пай-
ки) проволокой
плотной и будут видны открытые стыки
звеньев.
Цепочка «Гарибальди»
Круглую проволоку толщиной около
0,6 мм навивают на круглый ригель диа-
метром 1,4 мм в виде спирали с неболь-
шим расстоянием между витками. Звенья
образуются из двух витков проволоки.
Далее соединяют по два звена и повора-
чивают их таким образом, что концы про-
волоки оказываются напротив друг друга,
чтобы их можно было в этом положении
спаять. Спаивают же звенья попарно (см.
рис. 5.82, &). Цепочку можно еще расплю-
щить или раскатать, а затем опилить и
отполировать наждаком.
«Миланская» лента
Цепочка в виде ленты состоит из соеди-
ненных друг с другом спиралей (см. рис. 5.82,
9). Из тонкой проволоки навивают непре-
рывную спираль; в соответствии с шири-
ной ленты части спирали отрезают, затем
соединяют одну с другой и рихтуют. После
этого ленту сплющивают и раскатывают,
в результате чего она немного удлиняется.
Концы спиралей спаивают между собой
таким образом, что с одной стороны ленты
соединяются спирали 1—2, 3—4, 5—6 и
т. д., ас другой стороны спаиваются спи-
рали 2—3, 4-5, 6—7 и т. д.
Фантазийные цепочки
Рассмотренные выше стандартные
типы цепочек в соответствии с декоратив-
ными требованиями могут видоизменяться,
например, путем придания звеньям другой
формы и размера, как это было сказано
при рассмотрении якорной цепочки. Кро-
ме того, у ювелира имеется возможность
комбинировать различные типы цепочек
или создавать совершенно новые звенья
(рис. 5.92- 5.94).
Шариковая цепочка
Известна простая промышленная це-
почка, которая, например, прикрепляется
к резиновой пробке умывальника. Такие
цепочки изготавливают автоматами: со-
единительная деталь звеньев состоит из
отрезка круглой проволоки с небольшими
шариками с обоих концов. Сами же звенья
изготавливают из бесшовной трубки в
виде шариков так, что концы соедини-
тельной детали закрепляются в отверстии
шарика (рис. 5.95, 7). При помощи ручных
инструментов эту технологию невозможно
воспроизвести, но несколько иначе можно
получить другой эффект.
Пример’, шариковый браслет, диаметр
(J2) 10 мм. Из тонкого листа при помощи
штампа и пуансона изготавливают полуша-
рия и в центре их просверливают отверстия.
Размеры для заготовок полушарий Ц) мож-
но рассчитать по такому же методу, кото-
рый рассматривается в разделе о глубокой
вытяжке.
Рис. 5.92. Примеры тренировочных работ при из-
готовлении декоративных цепочек. Биргит Кар-
стен, фирма Wilfried Nothdurft, г. Шверин
254
5 Основные приемы работы
Рис. 5.93. Примеры различных якорных цепочек
другу полушария и на свободный конец
припаять тоже небольшое ушко — в каче-
стве фиксатора (рис. 5.95, 3).
Можно также на конец проволоки (в
качестве фиксатора) напаять короткие
шарнирные элементы: первый — перед
монтажом, второй — после того, как со-
единительный элемент будет пропущен
через оба полушария.
При пайке (во время монтажа) суще-
ствует опасность затекания припоя, поэто-
му пламя следует направлять с особой
осторожностью: очень хорошо зарекомен-
довало себя при этом жаркое, острона-
правленное пламя миниатюрной горелки.
В заключение запаивают обе половин-
ки полушарий, после чего шариковый
браслет готов. В качестве замка к такому
браслету можно использовать резьбовой
замок, о котором будет рассказано в
гл. 12.4.1.
Плетеные цепочки
Историческая справка. Здесь речь идет
не о цепочке в собственном смысле этого
слова, которая изготавливается из отдель-
ных, соединенных друг с другом элементов
или звеньев, а в большей степени о гибком
рукаве, состоящем из одной-единственной
и очень длинной, тонкой проволочной
Рис. 5.94. Различные цепочки ручной работы
(справа налево): панцирная цепочка, цепочка с по-
лусферическими выпуклыми звеньями, якорная це-
почка с декоративными звеньями, якорная цепочка
с филигранными деталями, стержневая цепочка
Заготовка (А{) = полушарие (А.)
d2- = d22-
1 4 2 2
d, = pldl = ^2-Ю2 = 14,14 » 14 мм
Диск вырубают на вырубном штампе. В ка-
честве соединительного элемента исполь-
зуют короткие отрезки круглой проволоки
с фиксаторами на концах.
Можно, например, один конец прово-
локи согнуть в маленькое ушко, пропус-
тить ее через два приставленных друг к
Рис. 5.95. Шариковая цепочка (звенья изображе-
ны прозрачными): 1 — цепочка машинного изго-
товления; 2 — полушарие; 3 — сборка полушарий,
4 — спаянные полушария
5.9. Гибка
255
нити, сплетенной из множества сцепленных
между собой петель.
Еще средневековый монах Теофилус в
62-й главе своей 3-й книги описал, как
следует изготавливать цепочки для литого
кадила: «Если хочешь изготовить цепочки,
то сначала изготовь тонкую или толстую
проволоку из меди или серебра и согни при
помощи шила три, четыре, пять или шесть
петель, в соответствии с размером, кото-
рый ты хочешь, в зависимости от соотно-
шения размеров каждого кадила, будь оно
маленьким или большим». После этого
«цепочки» должны быть пропущены через
отверстия дощечки, чтобы их откалибро-
вать.
Способ изготовления. Требуется ка-
тушка, на которой намотано как можно
больше круглой проволоки диаметром
0,2 мм. Первые пробные изделия делают из
меди, затем для этого можно использовать
и серебро, по возможности Ag 925, а по
мере приобретения навыка можно перейти
и к работе с более твердым сплавом,
например Аи 585. В качестве инструмента
требуется вязальный крючок диаметром
0,6 мм (при обычной вязке требуется, как
известно, не менее двух вязальных спиц,
чтобы снимать петли верхнего ряда; в
случае же с металлической проволокой в
этом нет необходимости, согнутые петли
сохраняют форму), — им удобнее протас-
кивать твердую металлическую проволоку
через петли, чем вязальной спицей.
Пример', вязаный рукав с шестью пет-
лями. Как и во многих «ручных работах»,
начало является самым трудным. В нашем
случае речь идет о первых петлях, с кото-
рых начинается изготовление Представ-
ляем один простой вариант, опробован-
ный на практике: проволоку обматывают
трижды вокруг трех пальцев, затем в сере-
дине связывают так, что получают шесть
петель, которые распределяют в виде
звезды (рис. 5.96, /); эти петли загибают
вверх, нижние концы связывают вместе
так, что петли находятся рядом одна от
другой в виде воронки (рис. 5.96, 2); да-
лее проволоку располагают на внутрен-
ней стороне петли, вязальным крючком
протягивают (рис. 5.96, 6) и поднимают че-
рез петлю (рис. 5.96, 7), пальцами же обе
петли сжимают; проволоку укладывают за
следующей петлей и снова протягивают
вязальным крючком. Таким образом мож-
но изготовить весь рукав (рис. 5.96, 3).
Лучше выглядит более плотное плете-
ние. Для этого описанным выше способом
выполняют только четыре ряда петель.
Затем еще раз укладывают проволоку за
петлей предпоследнего ряда, протягивают
ее вязальным крючком и поднимают пет-
лю через верхний ряд петель (рис. 5.96, 8).
По этому способу плетеный рукав вы-
полняют и далее, т. е. последовательно
петли протягивают через последний ряд и
поднимают через верхний ряд петель
(рис. 5.96, 4, 5).
Готовая плетеная цепочка должна быть
еще уплотнена и откалибрована, поэтому
ее протягивают через фильеры волочиль-
ной доски, хотя целесообразнее протянуть
ее через отверстия подготовленной для
этого дощечки, так как мягкие кромки
древесины не так сильно сжимают плете-
ный рукав.
5.9.7. Филигрань
Еще с античных времен филигрань и
гранулирование были связаны между со-
бой; проволока и шарики спаивались вме-
сте на металлическом фоне. С развитием
украшений для широких слоев населения и
украшений национального характера про-
шлых столетий филигрань стала основной
техникой выполнения ажурных изделий.
Зернь — металлические шарики, припаива-
емые поверху с использованием обыкно-
венного твердого припоя, — хотя и имела
всегда отношение к этой технике, была при
этом только декоративным элементом.
Исходя из этого, филигрань будет рассмот-
рена здесь как самостоятельный способ
Различают фоновую филигрань, припа-
иваемую на металлическом фоне, и фили-
256
5. Основные приемы работы
Рис. 5.96. Изготовление плетеного рукава:
1 — связанные вместе петли; 2 — пучок петель;
3 — простой ряд петель; 4 — двойной ряд пе-
тель; 5 продолжение плетения; 6 — протяги-
вание проволоки; 7 — подъем проволоки, формов-
ка петли; 8 — образование двойного ряда петель
гранное плетение ажурного вида. Мастер-
ство филигранных работ характеризуется
тонким, изящным и элегантным исполнени-
ем. В этом смысле понятие «филигрань»
употребляется даже в разговорной речи для
обозначения особо тонкой работы.
Материал
Филигранные украшения можно изго-
тавливать, в принципе, из всех сплавов
золота и серебра. Но сегодня предпочита-
ют серебряную филигрань, которую по
традиции использовали в украшениях для
крестьян. А из всех серебряных сплавов
из-за хорошей пластичности и стойкости к
образованию оксидной пленки при изго-
товлении филигранных изделий чаще дру-
гих используется сплав Ag 925.
Филигранная проволока
Эффект филиграни достигается за счет
поставленной на ребро вальцованной вере-
вочки: «зернистая проволока»— это до-
словный перевод понятия «филигрань» (ит.
filo — «проволока»; grano — «зерно»).
Плоская проволока придает изделию
легкость при достаточной прочности.
Скань получается путем скручивания
двух тонких круглых проволочек, а так
как при этом обычно требуется большое
количество такой проволоки, то следует
применять для ее получения устройство для
сучения или дрель; витки должны распола-
гаться вплотную друг к другу.
Проволоке с «резьбой» сегодня отдает-
ся предпочтение, так как ее удобнее изго-
тавливать и обрабатывать: на круглой
проволоке наносится по возможности бо-
лее грубая «резьба», для чего ее можно
закрепить в патроне дрели и пропустить
затем через плашку; проволоку удержива-
ют рукой и с небольшим усилием тянут в
сторону от дрели, чтобы она всегда оста-
валась натянутой; проволока, чтобы она
не скручивалась, не должна быть слиш-
ком длинной.
Скань и проволоку с «резьбой» прока-
тывают в плоских валках, а по готовно-
5.9. Гибка
257
сти подвергают равномерному мягкому
отжигу.
Пайка филиграни
Небольшим пинцетом плоскую фили-
гранную проволоку изгибают согласно эс-
кизу и ножницами отрезают на требуемую
длину. Повторяющиеся орнаментные узо-
ры могут также выгибаться при помощи
«ленивца». Дополнительно можно приме-
нять отдельные или спаянные вместе ша-
рики. Их изготавливают следующим обра-
зом: от листовой полосы отрезают неболь-
шие полоски (можно также взять кусочки
проволоки такого же размера или совсем
мелкие звенья), затем эти частицы уклады-
вают на кусок угля и, предварительно
смачивая флюсом, нагревают до тех пор,
пока они благодаря поверхностному натя-
жению не стянутся в шарики; нижняя их
сторона остается плоской, поэтому при
запаивании они не скатываются.
Из круглой скани или проволоки с
«резьбой» можно напаять звенья, конусы
или спиральные кольца. Припой в виде
полосок экономно наносится на филигран-
ную проволоку, а не на лист; очень важ-
но, чтобы при нагреве лист был более
горячим, чем проволока, благодаря чему
припой будет затекать под филигрань, а
проволока не обгорит; если же припой
положить на лист, то всегда имеется опас-
ность, что припой растечется по поверхно-
сти листа между проволокой (рис. 5.97).
Филигранные узоры
Для упрочнения тонкого проволочного
орнамента требуется рамка из толстой че-
тырехгранной проволоки, которая образу-
ет не только внешнее обрамление, но и
охватывает отдельные участки. Благодаря
такому разделению большой площади об-
легчается подгонка филигранных деталей,
и, кроме того, выделяются декоративные
элементы узора.
Сначала конструируют каркас рамы.
Для отдельных филигранных деталей наре-
зают куски проволоки необходимой длины,
Рис. 5.97. Браслет, серебро, чернение, филигрань.
Манаба Магомедова, Тбилиси
и при помощи тонких щипцов производится
гибка узора. При изготовлении спирале-
видных завитков хорошо зарекомендовало
себя небольшое вспомогательное средство:
на штифте из круглой проволоки диамет-
ром 1 мм, закрепленном на деревянной пла-
стине, лобзиком делают шлиц, в который
можно пропустить конец филигранной про-
волоки; на ровном основании вокруг
штифта свивают плоскую спираль. При
необходимости гнутым и витым деталям
определенную форму придают щипцами
или в шаблоне: так из плоской скани
можно выполнить узор в виде капли или
листа. Все заготовки с повторяющимся
узором гну гея на «ленивце».
Для филигранных узоров типичным яв-
ляется то, что мотивы зачастую симметрич-
ны и многократно повторяются, поэтому
следует обращать внимание на точное со-
ответствие деталей.
Готовые элементы выравнивают. Дета-
ли укладывают на поле рамки: можно
уложить все детали одновременно, а можно
предварительно смонтировать некоторые
детали друг с другом Так поступают,
чтобы отдельные детали плотно вставля-
лись в рамку и подпирали одна другую с
легким пружинящим усилием, при этом они
должны совершенно горизонтально лежать
на плоскости (рис. 5.98—5.99). Все места
контактов покрывают флюсом и наносят
припой, экономно укладывая его кисточ-
кой или острым металлическим стержнем.
258
5. Основные приемы работы
Объемная филигрань
Объемные филигранные украшения
можно изготавливать из очень легких (воз-
душных) узорных элементов. Так возника-
ют филигранные шары, спаиваемые из
двух половинок, а также розетки, цветы
и петли, даже стаканы и шкатулки, вы-
полненные полностью из филиграни. От-
дельные конструктивные детали сначала
спаиваются в виде заполненных фили-
гранью ячеек на плоском основании для
пайки. Затем детали, также как и цельные
пластины, подвергаются выгибанию в
вогнутом деревянном шаблоне деревян-
Рис. 5.98. Портсигар (деталь): серебро, золоче-
ние, филигрань. Красное-на-Волге, Россия
ным или пластмассовым молотком, после
чего выпуклые детали спаивают между
собой.
Последующая обработка
Золотая филигрань должна в обяза-
тельном порядке протравливаться, очи-
щаться и полироваться. Серебряную фили-
грань можно протравить, открацевать и
еще отполировать обычным образом. Но
лучше, как для фоновой филиграни, так и
для ажурной, использовать контраст мато-
вой и полированной поверхностей, когда
одно достигается путем многократного
травления или матового серебрения, а
другое — полированием гладилкой или
полировальным камнем.
Пожалуй, можно было бы снова обра-
титься к древнему способу изготовления
крестьянского украшения: узор серебря-
ной филиграни монтируется на позолочен-
ной пластине основания путем приклепы-
вания или резьбового соединения.
5.10. Практика
профессионального обучения
В Положениях по обучению ювелирному
делу определены основные их разделы.
Поэтому и для малых предприя-
тий предлагается опробованная
методика обучения. На основе
единых рекомендаций мастер по
обучению должен поставить кон-
кретные практические задачи, ко-
торые способны побудить обучае-
мого к развитию и закреплению
необходимых практических на-
выков. При выполнении практи-
ческих работ обучаемый должен
иметь представление о художе-
ственной стороне их исполнения,
т. е. перед ним ставят конкретную
задачу по выполнению операций,
а декоративное оформление оста-
ется за ним. Можно, например,
Рис. 5.99. Ларец: серебро, филигрань. Конец XVIIв., «Grimes практиковаться в технике распи-
Gewdlbe», г. Дрезден ловки по древним испытанным
5.10. Практика профессионального обучения
259
шаблонам, но полезнее и интереснее для
обучаемого, если он может сам разрабаты-
вать тот или иной мотив. Некоторые приме-
ры из программы обучения фирмы Wilfried
Nothdurft в Шверине представлены в соот-
ветствующих разделах. Представлены так-
же примеры из интересной программы обу-
чения, разработанной профессором Фрид-
рихом Бекером из Дюссельдорфа, так как в
ней сочетаются технические и декоратив-
ные аспекты.
Рис. 5.100. Выпиливание, опиловка'.
прямые и кривые линии, параллельные
перемычки, отверстия с острыми кромка-
ми, симметричное расположение. Благо-
даря четкости форм здесь легко прове-
рить качество исполнения. Особые труд-
ности возникают с выпиливанием подго-
няемых деталей (нижний ряд), которые
должны обрабатываться с особой точ-
ностью.
Рис. 5.101. Опиловка', исходная форма
преобразуется различнымии способами
так, что возникают гладкие, равномерные
поверхности и кромки, что эффектно спо-
собствует также развитию навыков при
работе с напильниками.
Рис. 5.102. Выпиливание, гибка', деко-
ративные формы шрифтов используются
для отработки основной техники ремесла;
буквы согнуты из проволоки или выпиле-
ны из листа.
Рис. 5.103. Гибка, пайка', систематиче-
скими практическими упражнениями обу-
чаемый получает навыки в изготовлении
гнутых и прямых орнаментов из круглой
проволоки, когда за счет четкости форм
легко контролировать чистоту гибочных
работ и пайки.
Рис. 5.104. Пайка', этот способ использу-
ется для упражнений по монтажу ажурных
элементов и для напайки на плоскости.
Рис. 5.105. Чеканка', чтобы ощутить
силу удара при чеканке, необходимо вы-
бивать отпечатки в ряду до тех пор, пока
они не будут ясными и равномерными, при
этом, что удивительно, можно создавать
геометрические фигуры.
Рис. 5.100. Упражнения по выпиливанию и опили-
ванию
Рис. 5.101. Упражнения по опиливанию
Рис. 5.102. Выполнение шрифтов при упражнени-
ях по выпиливанию и гибке
Рис. 5.103. Упражнения по гибке и пайке
260
5. Основные приемы работы
Рис. 5.104. Упражнения по пайке
Рис. 5.107. Конические оправы
Рис. 5.105. Упражнения по чеканке
Рис. 5.108. Смонтированные полые детали
Рис. 5.106. Упражнения по ковке: 1 — шайба; 2 —
четырехгранная призма с вогнутым углублени-
ем; 3 — пирамида; 4 — деталь U-образной фор-
мы; 5 - диск; 6 — игла; 7 — обруч; 8 — трубка:
9 — обруч; 10 — открытое кольцо
Рис. 5.106. Ковка'. примеры учебных
форм, выполненных с помощью молотка и
наковальни.
Рис. 5.107. Конические оправы, все они
были согнуты из развертки, углы согнуты
*
Рис. 5.109. Детали, выполненные токарной обра-
боткой
по надрезу, стыки и скосы затем запаива-
ются.
Рис. 5.108. Смонтированные пустоте-
лые фигуры, шар был собран из двух по-
лушарий, все прочие фигуры были смон-
тированы из развертки.
Рис. 5.109. Точение: обучаемый должен
ознакомиться с применением различных
резцов, а также поупражняться в соблю-
дении точности размеров.
6. Ювелирные работы по серебру
6.1. Основные понятия
Выколотка (дифовка) — понятие, озна-
чающее процессы ручной доработки неболь-
ших сосудов и пустотелых деталей, а также
получение всевозможных рельефных формо-
образований на листовом материале заго-
товки, пластическая деформация которого
осуществляется при помощи различных ме-
таллических молотков и пуансонов, а также
киянок с одновременным использованием
мягких или гибких опорных подкладок —
дерево, войлок, кожа, свинец, мастика или
(редко) стальных наковален. В промышлен-
ности подобные работы выполняются на
специальных установках и прессах метода-
ми глубокой вытяжки и листовой штампов-
ки. Выколотке хорошо поддаются металлы,
обладающие достаточным относительным
удлинением, т. е. все благородные металлы
и их сплавы, а также медь, латунь, алюми-
ний, сталь.
Свободная ручная выколотка. Осуще-
ствляется при помощи ударов молотка с
выпуклым или сферическим бойком по
внутренней поверхности сосуда или како-
го-то другого пустотелого изделия с ис-
пользованием в качестве подкладки дере-
вянного бруска с соответствующими уг-
лублениями. Из листового материала ме-
тодом свободной ручной выколотки можно
изготовить чашу, блюдо или изделие в
виде полушария.
Выглаживание. Выполняется на гладкой
стальной наковальне ударами молотка с
плоскосферическим бойком по заготовке в
направлении от центра к краю по спирали.
Обработка заготовки может быть при необ-
ходимости продолжена, но уже с нанесением
ударов от линии спирали к центру— по
принципу расходящихся лучей.
Осадка. Круглая листовая заготовка
предварительно гофрится, затем на дере-
вянной плите или стальной наковальне
обрабатывается плоскосферическим мо-
лотком. Гофры металла при этом осажи-
ваются, и сосуд сужается, в то время как
толщина листа, особенно в области кра-
ев, может увеличиться. Операция осадки
выполняется при изготовлении блюд, ста-
канов, кубков, кувшинов.
Обжимка. Эта операция является про-
должением вытяжки. Она заключается в
том, что верхняя часть сосуда сужается
настолько, что остающееся отверстие
имеет меньший диаметр, чем сам сосуд:
например, у шаровой вазы. О явлении
«обжимки» говорят также в том случае,
когда сужение сосуда происходит в не-
скольких местах: например, у бутылки
или вазы.
Осадка кромки. Достигается посред-
ством ударов молотка по кромкам сосу-
дов. У толстостенных сосудов при этом с
упрочнением края происходит утолщение
самих кромок.
Отбивание кромки. При помощи мо-
лотка с плоскосферической рабочей по-
верхностью на плоской или, если это
требуется, на выпуклой наковальне край
листовой заготовки делается тоньше и
клинообразным,— например, для того,
чтобы потом можно было легче выпол-
нить операцию пайки методом внахлест.
Чеканка. Профильными пуансонами и
чеканочным молотком (реже сферическим)
обратная сторона листовой заготовки
выполняется в виде рельефа. Нередко,
однако, после этого поверхность фона с
лицевой стороны подвергается осадке.
При чеканке в качестве опорных подкла-
док должны использоваться приспособле-
ния из мягкого пластичного материала,
например войлока, свинца, дерева, масти-
ки. В результате обработки листовая за-
готовка может стать тоньше.
6.2. Деформация при выколотке
Выколотка используется для получе-
ния различных формообразований на ли-
262
6. Ювелирные работы по серебру
стовой заготовке без снятия стружки, при
этом в одном случае лист деформируется
только на определенных участках, а в
другом — деформации подвергается весь
лист. Когда, например, на заготовке чека-
ном с шаровой головкой выбивают с ис-
пользованием свинцовой подкладки полу-
круглую выпуклость, то при этом можно
наблюдать такие явления (рис. 6.1): под
воздействием чекана на листе образуется
небольшое углубление; в то же время
свинцовая подкладка, в отличие от сталь-
ной наковальни при ковке, не оказывает
сколько-нибудь сильного сопротивления
давлению со стороны листа, и лист в
месте удара как бы слегка вдавливается
в подкладку; поверхность листа на участ-
ке обработки увеличивается за счет
уменьшения его толщины; кристаллиты
структуры металла испытывают пласти-
ческую деформацию.
Чем сильнее с каждым ударом давление
чекана на металл, тем большему напряже-
нию подвергаются те его участки, которые
уже были деформированы, а потому следу-
ет не только не прилагать излишних усилий
при ударе, но и внимательно следить за
тем, чтобы эти усилия не превысили значе-
ний предела прочности металла (в первую
очередь в самой верхней части выпуклос-
ти) и не произошло разрыва листа. Полу-
чается, что в деформированной части ли-
Рис. 6.1. Процесс формообразования при выколот-
ке и чеканке: 1 — деформируется часть листовой
заготовки; 2 — деформируется вся заготовка
ста металл испытал крайние по характеру
воздействия состояния — от максимально-
го растяжения в вершине выпуклости до
почти полного отсутствия напряжения в
зонах по краям выпуклости, по причине
чего при последующем отжиге возникнет
структура с неоднородной рекристаллизо-
ванностью: на одних участках (максималь-
но деформированных) — мелкозернистая, в
то время как на других (более удаленных
от места приложения силы удара) кристал-
лы будут более крупными.
Несколько иная картина наблюдается,
когда, например, из заранее вырезанной
заготовки необходимо получить (с приме-
нением специального приспособления —
анки) полусферическую чашечку В дан-
ном случае в первую очередь деформации
подвергаются зоны сжатия заготовки, ког-
да часть ее (области в направлении от
середины к краям) между наружными и
внутренними диаметрами утолщается с
одновременным уменьшением размеров
самих диаметров. С увеличением сил сжа-
тия и расширения в области их воздействия
усиливается деформация кристаллической
структуры металла почти всей заготовки,
но при этом максимальные изменения будут
происходить в зонах наибольшего сжа-
тия — по краям чашечки. Ближе к ее
центру изменения структуры проявятся
слабее, а в центре заготовки первоначаль-
ное состояние структуры и толщина метал-
ла останутся почти без изменений.
Примечание. При выколотке в качестве
опоры используется не стальная, как при
ковке, а деревянная подкладка, тогда на
листовой заготовке не остается никаких
острых вмятин или следов от ударов мо-
лотка. Воздействие самих ударов будет
особенно интенсивным в том случае, если
заготовка при обработке удерживается
таким образом, что она неплотно прилега-
ет к подкладке, а удар приходится на то
место листа, где имеется зазор между ли-
стом и подкладкой (см. рис. 6.3, 3).
При ручной выколотке листовая заго-
товка располагается с зазором относи-
6.3. Правка растяжением, сглаживание
263
тельно углублений деревянной подкладки.
При помощи молотка с бойком сфериче-
ской формы в листе выбиваются распола-
гающиеся плотно друг к другу выпукло-
сти до тех пор, пока весь лист, расши-
ряясь за счет уменьшения толщины, не
будет прижат полностью к поверхности
деревянной подкладки и не примет ее
очертания.
Осадка облегчается, если лист пред-
варительно гофрировать (см. рис. 6.12),
что обеспечит за счет естественно обра-
зовавшегося зазора между обрабатывае-
мой поверхностью и подкладкой более
благоприятные условия деформации лис-
товой заготовки. Благодаря прочности
всего сосуда гофрированный лист не мо-
жет сместиться в сторону, и ударами
молотка с клиновидным бойком, направ-
ленными строго вертикально на стенку
сосуда, прижимается только к опорной
подкладке. При этом гофр выравнивает-
ся, сосуд суживается, а лист может
стать чуть толще. Если при осадке гоф-
ров удар молотком будет наноситься под
углом к поверхности заготовок, то воз-
никнет дополнительное усилие сдвига,
когда металл не осаживается, а сдвига-
ется вдоль складок, удлиняя стенки со-
суда.
Эффект зазора используют и при ди-
фовке гофрированного сосуда. Заготовка
опирается на кромку деревянной подклад-
ки таким образом, что непосредственно в
месте удара под ней имеется свободное
пространство, а направление ударов мо-
лотка с клиновидным бойком, как и при
дифовке гофрированной заготовки, тоже
перпендикулярно.
При выглаживании готовая заготовка
обрабатывается на соответствующей сталь-
ной подкладке плоским или слегка выпук-
лым бойком молотка. Следы от ударов,
возникшие при предыдущем формообразо-
вании, сглаживаются, а толщина листа
выравнивается, при этом воздействие
силы ударов на структуру металла точно
такое же, как и при ковке.
6.3. Правка растяжением,
сглаживание
Нацеленными ударами разгоночного
молотка можно отрихтовать мягкую метал-
лическую пластину, сгладить волнистости
и выпуклости и одновременно добиться
того, что пластина останется ровной или
выпуклой. Молоток может иметь массу
500—1000 г. Одна его рабочая поверх-
ность — гладкая с закругленными кромка-
ми, другая — плоскосферическая, а в каче-
стве основания служит флахшток с квад-
ратной ровной рабочей поверхностью,
имеющей кромку размером не менее 12 см.
Начинающие ювелиры для приобрете-
ния навыков при выполнении операции
выглаживания могут использовать обрезки
листового металла из отходов отожжен-
ные, обработанные порошком пемзы, а
затем тщательно очищенные и просушен-
ные. На такой матовой поверхности следы
от ударов видны особенно хорошо.
При правке растяжением очень важно
иметь возможность работать обеими рука-
ми и при этом чувствовать заготовку.
Правой рукой целенаправленно и энергич-
но ударяют молотком так, чтобы была
небольшая отдача. Левая рука удерживает
лист на флахштоке, одновременно ощущая
силу удара, что позволяет постоянно кон-
тролировать ее. Ни в коем случае нельзя
при нанесении ударов перекашивать моло-
ток, иначе на заготовке остаются следы в
виде «серпа луны». Разумеется, навыки
координированной работы молотком и
контроля над результатом обработки при-
обретаются постепенно.
При правке растяжением (рис. 6.2) все-
гда следует помнить: удары не наносят
вплотную друг к другу; независимо от
внешней формы листовой заготовки удары
всегда начинают наносить в направлении
от центра по окружностям к наружным
кромкам; краевая зона обрабатывается
мало или вообще не обрабатывается, что-
бы на кромках не образовывалась волни-
стость; прямоугольные и овальные заготов-
264
6 Ювелирные работы по серебру
ки обрабатываются в продольном направ-
лении.
После того как была произведена прав-
ка круглого листа растяжением (рис.
6.2, 7), его держат под углом к свету, по-
тому что так лучше всего видно, стал лист
гладким или еще имеет вмятины. Наличие
последних означает, что металл в этом
месте слишком сильно растянулся и про-
изошло выдавливание плоскости в ту или
другую сторону, однако бесполезно уда-
рять по этой вмятине, пытаясь вдавить
обратно выпуклый участок листа, — с
каждым новым ударом он только больше
растягивается, а вмятина увеличивается.
Погрешность можно устранить, выпол-
нив правку растяжением, когда поверх-
ность металла вокруг вмятины рихтуется
направленными ударами, в результате
чего краевая зона становится тверже и
лист растягивается в направлении глад-
кой поверхности сильнее по причине того,
что в этой области сопротивление дефор-
мации меньше. Выпуклый участок в итоге
сгладится. При необходимости правка по-
вторяется вновь и вновь. — пока не исчез-
нет выпуклость. Разумеется, необходимо
своевременно производить промежуточ-
ный отжиг.
Часто вмятины располагаются вплот-
ную одна к другой, их сглаживают не
поодиночке, а все вместе — как одну боль-
шую вмятину (рис. 6.2, 6). Угловые участ-
ки правятся как треугольные поверхности,
вершины которых направлены в сторону
края и каждую из которых начинают об-
рабатывать от ее центра (рис. 6.2,2, 4).
Качество выправленной поверхности
контролируется на рихтовочной плите.
Часто случается, что длинные листовые
полосы при разрезке или прокате коробят-
ся так, что одна сторона полосы становит-
ся длиннее другой. В таких случаях полоса
подвергается правке на участке более ко-
роткой стороны и в результате вытягива-
ется так, что длины кромок выравнивают-
ся После этого полоса отжигается и еще
раз полностью правится (рис. 6.2, 7, 8).
Рис. 6.2. Правка листа растяжением: 1 — круг-
лая заготовка: 2 — квадратная заготовка; 3 —
прямоугольная заготовка; 4 — треугольная заго-
товка; 5 — овальная заготовка; 6 — вмятины в
заготовке; 7, 8—коробленые полосовые заготовки
Похожим способом на плоском листе
можно добиться получения выпуклой по-
верхности — такой как, например, у стек-
ла наручных часов. Используется молоток
6.4. Свободная выколотка
265
с плоскосферической рабочей поверхно-
стью, удары которым во время выколотки
наносятся, начиная от края заготовки, по
спирали к центру. После того как краевые
зоны будут упрочнены, они не расширя-
ются, лист же с каждым ударом молотка
растягивается настолько, что в пределах
заданного участка приобретает выпуклую
форму. При обработке выпуклый лист
необходимо удерживать на флахштоке
таким образом, чтобы место нанесения
удара плотно прилегало к наковальне
Выпуклые заготовки, полученные прав-
кой, широко применяются в ювелирном
деле. Их используют в качестве крышки
сосуда, выпуклого дна сосуда, ножки све-
тильника и даже как гонг.
6.4. Свободная выколотка
При помощи молотка со сферической
или выпуклой рабочей поверхностью ли-
стовая заготовка обрабатывается на дере-
вянной подкладке с углублением, соответ-
ствующим форме сосуда
В качестве подкладки используется
так называемый чурбан — устойчивая
колода высотой около 60 см из древеси-
ны твердых пород, в которой вырезано
стамеской несколько разного размера и
глубины выемок. Можно также использо-
вать подобные чурбаны меньших разме-
ров, которые при работе зажимают в
тисках, правда при ударе они всегда
немного пружинят.
При обработке толстых листов и сосу-
дов с глубокими формами при помощи
молотка со сферической рабочей поверх-
ностью или шаровидной наковальни их с
большой силой вбивают в деревянное
углубление. Тонкие листы обрабатывают-
ся осторожно — несильными целенаправ-
ленными ударами.
Начинать осваивать метод выколотки
лучше всего с обработки заготовок в
виде круглых медных или латунных чаш
диаметром 15—20 см и толщиной стенок
0,7—1,0 мм.
Выпуклые чаши (рис. 6.3). Это самая
простая форма чаши, изготовленной выко-
лоткой, — соответствует шаровому сег-
менту,— ножка к которой в виде царги
припаивается снизу.
При изготовлении таких чаш сначала
делают шаблон (рис. 6.3, 2) — подготови-
тельная операция, необходимая при испол-
нении объемных деталей. Чертеж профиль-
ной проекции переносится на кальку, за-
тем по средней оси чертежа лист переги-
бается— для проверки симметрии, для
надежности. Впрочем, надо перенести на
кальку только половину чертежа, а дру-
гую вычертить на самой кальке.
В качестве материала для шаблона ис-
пользуются древесноволокнистая плита
или твердый картон толщиной 3 мм, на
которые и переносится профильная проек-
ция чертежа с кальки. Форма выпилива-
ется, верх шаблона при этом оставляется
несколько длиннее. Высота сосуда и его
средняя ось помечаются на шаблоне особо
выделяемой линией.
Рис. 6.3. Выколотка выпуклой чаши в подкладке с
углублением. 1 — вид сбоку; 2 — шаблон; 3 —
обработка в подкладке с углублением
266
6. Ювелирные работы по серебру
На шаблоне указывают: размер, тол-
щину, массу пластины; размеры готовой
чаши (диаметр, высоту); основные опера-
ции, рабочее время, массу готовой чаши.
По рассчитанному диаметру произво-
дятся разметка пластины, ее вырезка и
опиливание. Центр пластины для проведе-
ния контрольных измерений во время об-
работки маркируется нестирающимся ма-
териалом.
Проще всего отформовать сосуд, если
деревянное углубление точно соответству-
ет форме чаши- это желательно, но не
обязательно. Выколотка листовой заго-
товки производится всегда снаружи
внутрь!
Обработка начинается с края заготов-
ки нанесением ударов плотно друг к дру-
гу по спирали и в направлении центра.
Заготовка, начиная от края, сильными и
равномерными ударами молотка вдавли-
вается в углубление. Известный «эффект
зазора» обеспечивает ее хорошую подат-
ливость, и она легко растягивается
(рис. 6.3, 3), становясь тоньше. Уже после
прохода молотком по краю заготовки
можно заметить начало образования вы-
пуклости.
Выполнив первую стадию выколотки,
производят для контроля сравнение полу-
ченной заготовки с шаблоном. При необ-
ходимости операция повторяется.
Полностью изготовленную чашу снова
сравнивают с шаблоном. Если закругле-
ния не везде соответствуют требуемой
форме, то их дорабатывают, слегка отби-
вая отдельные участки молотком.
Плоская чаша с высоким краем (рис. 6.4).
Не всегда в распоряжении ювелира имеют-
ся деревянные подкладки с углублениями,
соответствующими заданной форме чаши.
В этом случае (см. рисунок) край чаши
обрабатывается в полукруглом углублении
деревянной подкладки, примерно соответ-
ствующем форме его закругления.
Часто бывает так, что наружный край
чаши после выколотки немного выгнут
наружу, а стенка чаши еще вогнута внутрь.
Рис. 6.4. Выколотка плоской чаши с низким кра-
ем: 1 - вид сбоку; 2 — обработка в подкладке с
углублением
В таких случаях край рихтуется на флах-
штоке при помощи молотка с плоскосфери-
ческим бойком (рис. 6.6).
Плоская чаша с низким краем (рис. 6.5).
Изготовление этой чаши немногим отлича-
ется от предыдущей. Поверхность дна чаши
никакой обработке не подвергается; сде-
ланное контролируют шаблоном
Рис. 6.5. Выколотка плоской чаши с высоким кра-
ем: 1 — вид сбоку; 2 — обработка в подкладке с
углублением
6.5. Осадка
267
Доработка дифованных чаш. Теперь
можно начать выглаживание. Для этого в
качестве наковальни используют соответ-
ствующие металлические болванки с вы-
пуклой и хорошо отполированной поверх-
ностью, а в роли ударного инструмента -
молоток с умеренно сферической рабочей
поверхностью.
Дно плоской чаши после предваритель-
ного формообразования остается обычно
несколько выгнутым наружу, и у чаши еще
нет ровной опорной поверхности, поэтому
чашу переворачивают, укладывают дном
на рихтовочную плиту и при помощи рас-
ковочного молотка дорабатывают выпук-
лую поверхность дна. Если при этом, напри-
мер новичку, не удастся получить абсолют-
но ровную поверхность, то дно выбивают
слегка внутрь: чаша становится устойчивой
и уже не опрокидывается. На доводочном
бруске верхняя кромка чаши выравнивает-
ся, а затем дорабатывается наждаком.
6.5. Осадка
Если методом правки растяжением об-
рабатывают ровные или слегка выпуклые
листовые заготовки, а выколоткой полу-
чают только форму чаши, то осадка яв-
ляется методом получения бесшовного,
полого сосуда из плоской круглой листо-
вой заготовки. Всегда вызывает восхище-
ние мастерство ювелира, когда в его руках
с помощью обычных молотков и немногих
несложных вспомогательных средств на
глазах вырастает стенка сосуда (стакана,
изящного винного сосуда или круглой
вазы), как производится осадка и вытяжка
листа и как при этом по-разному реагирует
металл на изменение направления удара.
Необходимо отметить, что подобные
операции невозможно изучить только по
книге, их надо отрабатывать шаг за шагом
под руководством опытного мастера.
Чаша с плоским дном и высокими кром-
ками. Теперь, когда чаша после осадки
имеет наклонные стенки, можно продол-
жить ее обработку. Кромки должны быть
вытянуты дальше настолько, чтобы они
были перпендикулярны дну.
В тисках зажимают деревянный брусок
определенной формы (рис. 6.7). Молотком с
клиновидным бойком край предварительно
углубленной чаши осаживается, и, следова-
тельно, уменьшается ее диаметр. При осад-
ке лист обжимается, вследствие чего может
стать толще.
Обработку стенок чаши ведут, начиная
от дна. Чаша прижимается левой рукой к
кромке деревянного бруска таким образом,
чтобы под стенкой ее был зазор. Молоток с
клиновидным бойком направляется для на-
несения плотных и равномерных ударов так,
чтобы они действовали на стенки чаши и на
брусок под прямым углом (рис. 6.8, /) —
Рис. 6.7. Деревянные бруски для деталей различ-
ной формы
268
6. Ювелирные работы по серебру
только так можно обжать лист. Если
ударять не перпендикулярно поверхности,
то лист подвергается вытяжке — стано-
вится тоньше, а край чаши удлиняется
(рис. 6.8, 2).
Чаша постепенно поворачивается на де-
ревянном бруске, так что край ее обрабаты-
вается от днища по спирали в направлении
верхней кромки, причем по мере приближе-
ния к последней сопротивление деформации
будет возрастать, а потому интенсивность
ударов следует равномерно повышать.
После промежуточного отжига, если
необходимо, обработка может быть про-
должена. При этом ее снова можно на-
чать от днища чаши, но можно также,
если нижняя часть чаши достаточно об-
жата, продолжить обработку сверху.
Доработка, т. е. обжатие кромки меж-
ду днищем и гранью, правка и заключи-
тельная обработка вытянутой чаши ве-
дутся точно так же, как они выполняются
при изготовлении, например, представ-
ленного ниже стакана.
Стакан с ровными стенками под конус
(рис. 6.10). Такой стакан можно изгото-
Рис. 6.8. Обжимка края чаши: 1 — край вытяги-
вается; 2 — край обжимается
вить выколоткой из пластины различными
способами, причем каждый мастер счита-
ет, естественно, свой метод самым луч-
шим и самым быстрым. Рассмотрение всех
способов внесло бы только путаницу,
поэтому был выбран один, который ус-
пешно применяется на практике.
Каждый ювелир должен когда-нибудь
изготовить такой стакан, даже если он
не хочет вникать глубоко в технику
работы с серебром. Это необходимо хотя
бы для того, чтобы почувствовать де-
формацию листа, происходящую между
молотком и наковальней.
Для изготовления стакана необходимы:
молоток с клиновидным бойком для выко-
лотки (см. рис. 5.41, 5); рихтовочный мо-
лоток для выглаживания (см. рис. 5.41, 6);
киянка для правки (см. рис. 5.41, 8\ бру-
сок для загибки гофров (рис. 6.9); дере-
вянный брусок для осаживания гофров
(рис. 6.7); донная наковальня (см. рис.
5.43,5); наковальня для правки стенок
(см. рис. 5.43, 9).
Исходя из основных размеров стакана
рассчитывается диаметр пластины (рис. 6.10):
4 = 7^2 += 742+4-4-7 = 113 см-
Но это только приблизительное значение, в
основу которого положено предположение,
что толщина листа не изменяется, а ста-
кан — цилиндрический, т. е. с прямыми
стенками. Фактически стакан— кониче-
ский, и при осадке толщина его стенок
может увеличиваться, причем произойдет
Рис. 6.9. Деревянные бруски для загибки гофров
на заготовках различного размера
6.5. Осадка
269
Рис. 6.10. Стакан, изготовленный осадкой: 1
заготовка и конечная форма: 2 — вид сбоку и
упрощение для расчета
ли осадка стенок и в какой степени, зависит
от направления удара молотка. Поэтому
указать точное значение соответствующего
коэффициента корректировки невозможно,
это каждый ювелир должен определить само-
стоятельно. В данном же случае можно ори-
ентироваться примерно на диаметр заготов-
ки, равный 125 мм, а толщина листа, соот-
ветственно, может равняться 0,8—0,9 мм.
Если лист тоньше, то на краях при обработ-
ке возникают небольшие складки, если же
он толще, то это делает всю операцию более
трудоемкой.
Из картона или древесноволокнистой
плиты по боковой проекции стакана вы-
резается шаблон, четко маркируется центр
заготовки — для обеспечения постоянного
контроля формы. Затем при помощи цир-
куля на заготовке размечаются опорное
дно и стенки. Молотком с клиновидным
бойком кромка стенок стакана отбивается
на деревянном бруске по размеченному
контуру дна, в результате чего стенки
начинают оформляться (рис. 6.11).
Деревянным бруском на равномерном
расстоянии друг от друга выбиваются
складки от дна к краю, которые, впрочем,
не должны быть слишком глубокими
(рис. 6.12). Если при этом происходит ко-
робление поверхности дна, то такая по-
грешность должна быть исправлена —
обычно после каждой операции произво-
дят отжиг. Затем на деревянном бруске
молотком с клиновидным бойком произво-
дят осаживание гофров, отбивая заготов-
ку по спирали от дна в сторону края
(рис. 6.13), причем каждый удар молотка
должен способствовать тому, чтобы ме-
талл осаживался, - тем самым происхо-
дит обжатие стенок, что достигается толь-
ко в том случае, если молоток ударяет по
выпуклости гофра, прижимая выпукло
лежащий металл к деревянному бруску и
осаживая гофр от дна к краю Гофры еще
Рис. 6.11. Маркировка дна стакана (путем об-
жатия дна)
Рис. 6.12. Загибка складок
270
6. Ювелирные работы по серебру
необработанных участков стакана коро-
бятся тем больше, чем они ближе к краю,
так как здесь должно быть осажено боль-
ше всего металла.
Новичок должен тщательно следить за
тем, чтобы при формообразовании не возни-
кали складки, так как при следующей
операции заготовка может получить в этом
месте разрыв. А потому при их появлении
следует сразу же прекратить осадку и
попытаться на металлической болванке
сгладить это место снаружи или положить
деталь на гладкую наковальню и ударами
молотка с клиновидным бойком разровнять
складки. При вытяжке удары молотком с
клиновидным бойком целесообразнее нано-
сить не строго по касательной (при следую-
щей операции удар неизбежно попадет точ-
но в это же место и в заготовке возникнут
участки неравномерного напряжения), а
направлять их слегка под углом, чтобы при
последующей операции, чуть изменив этот
угол, не только избежать явления «двойного
точного попадания», но и добиться одновре-
менно равномерного распределения уда-
ров, следы от которых в виде «ёлочки»
станут тому подтверждением.
Итог первой операции: край стакана
уже несколько приподнялся, гофры еще не
полностью сглажены, структура металла
упрочняется. Теперь производится поло-
женный отжиг, после чего по заготовке,
начиная от поверхности дна, еще раз
«проходят» молотком с клиновидным бой-
ком, хорошо помня при этом об эффекте
«елочки». Еще раз производится отжиг,
затем приподнятые стенки осаживают
дальше, отбивая заготовку тем же молот-
ком в направлении от центра дна до края
сосуда по спирали (рис. 6.14). Нельзя
забывать, что при осаживании уже значи-
тельно сглаженных стенок важен каждый
точный удар. Стенки осаживаются, если
молоток попадает на заготовку под пря-
мым углом. Деталь удерживается на кром-
ке деревянного бруска так, что под лис-
том в месте удара всегда имеется зазор,
а сила удара от дна до края непрерывно
увеличивается, чтобы преодолеть возрас-
тающее сопротивление деформации. Необ-
ходимо также периодически подвергать
правке дно будущего стакана.
Конечно, с первой попытки произвести
осадку стакана удается не всегда. Совер-
шенно нормальным при этом является
также наличие дефектов! А потому после
первой попытки операция может быть
повторена с учетом полученного опыта.
Рис. 6.13. Обжимка складок
Рис. 6.14. Осаживание стенок стакана при помо-
щи молотка с клиновидным бойком
6.5. Осадка
271
Так как при выколотке стакана ис-
пользовалась исключительно мягкая под-
кладка, стенки его остаются неровными,
поэтому их выравнивают— киянкой на
стальной колодке. Затем на мягкой под-
кладке при помощи рихтовочного молотка
осуществляется правка стенок растяжени-
ем, когда удары снова распределяются по
спирали, начиная от дна, причем их нано-
сят на некотором расстоянии друг от
друга и с такой силой, чтобы стенки не
осаживались (перед правкой между стен-
ками стакана и шаблона, при помещении
первого во второй, должен выдерживаться
зазор около 1 мм), — операция выколотки
закончена. Если при контрольной провер-
ке при повороте в шаблоне на стенках
стакана будут замечены какие-нибудь не-
ровности, то они должны быть выправле-
ны путем рихтовки соответствующих уча-
стков.
Между дном и стенками стакана кром-
ка еще закруглена, поэтому дно должно
быть «отбито», т. е. точно обозначено. Это
довольно рискованная операция, при ис-
полнении которой на сильно ослабленной
кромке может произойти разрыв, и резуль-
тат всей работы окажется отрицательным,
а потому ни в коем случае нельзя наносить
удары непосредственно по кромке — толь-
ко по прилегающим к ней областям дна и
стенок.
Циркулем еще раз маркируется контур
дна. Стакан надевается на стальной бру-
сок, и рихтовочным молотком с плоскосфе-
рической рабочей поверхностью на стенке
возле кромки сглаживается полоса шири-
ной около 2 мм, при этом стакан должен
всегда прилегать к стальному бруску
(рис. 6.15).
Наружная поверхность дна правится
затем легкими отдельными ударами плос-
ким рихтовочным молотком. При этом ме-
талл не должен растягиваться, иначе дно
может покоробиться (рис. 6.16).
С целью выявления дефектов дно и
стенки стакана натирают мелким порош-
ком пемзы - на матовой поверхности они
особенно отчетливо видны.
При правке стенки стакана не только
сглаживаются (рис. 6.17), но и получают
привлекательную «молотковую фактуру».
В качестве подкладки при этом использу-
ется стальной брусок, а ударного инстру-
мента — рихтовочные молотки с плосковы-
пуклой и плоской с закругленной кромкой
рабочими поверхностями. После ударов
первого из них остаются следы в виде
круглых вмятин, а второго — продольные
выпуклости. И требуется определенное
время, чтобы, непрерывно тренируясь, най-
ти собственный равномерный ритм ударов,
являющийся условием для получения ров-
ной поверхности.
Рис. 6.15. Обжим стенок
стакана
272
6. Ювелирные работы по серебру
Стакан равномерно отбивают 2—3 раза
от дна до верхней кромки, шаблоном контро-
лируя качество работы. Иногда, чтобы край
стакана не слишком растягивался, верхнюю
его часть во второй раз не отбивают. После
того как верхняя кромка выровнена, торец
стенки осаживается поставленным поперек
клиновидным бойком молотка так, чтобы на
торце стакана снаружи и внутри образова-
лось небольшое утолщение — стенки кажут-
ся тогда прочнее и надежнее, а стакан лучше
смотрится В заключение еще раз проверяет-
ся устойчивость стакана: если дно выгнуто
наружу и стакан опрокидывается, то это
нужно подправить образованием выпуклос-
ти внутрь, после чего стакан будет устойчи-
во стоять на кромке дна.
6.6. Изготовление кувшина
из развертки заготовки
Сначала необходимо изготовить точ-
ный чертеж, чтобы самому получить ясное
представление о форме, размерах и про-
порциях будущего изделия (рис. 6.18).
Корпус кувшина, по которому, кстати,
делают шаблон, изготавливается по раз-
вертке боковой поверхности усеченного
конуса из серебряного листа толщиной
0,8 мм; дно кувшина — в виде пласти-
ны— припаивается (рис. 6.19).
На чертеже (вид сбоку) и на развертке
обе прямые стороны продлеваются до их
пересечения, чтобы определить центр дуги
развертки. Верхняя длина развертки должна
соответствовать периметру отверстия кувши-
на U2 = 2г2тг, в соответствии с чем централь-
ный угол заготовки 360° : а= 2гхп\ 2г2л;
360° • 2г2тг 50
т. е. а = —------- = 360° • — = 45°.
400
Обе стороны стыка предварительно при-
пиливаются. Затем на деревянном или
стальном конусе производится загиб раз-
вертки и отбивка ее киянкой до тех пор,
пока кромки на стыке не будут точно
совпадать. Далее, для снятия внутренних
напряжений производится отжиг, стык под-
гоняется, корпус перевязывают толстой вя-
зальной проволокой и выполняют операцию
Рис. 6.18. Кувшин из развертки: 1 - разрез; 2 — вид сверху
Рис. 6.19. Заготовка для кувшина: 1 — вид сосуда сбоку; 2 —
заготовка; 3 — вид носика сбоку и сверху; 4 — вид носика
спереди; 5 — заготовка и вид сбоку ободка дна
6.6. Изготовление кувшина из развертки заготовки
273
пайки. После пайки и травления остатки
припоя удаляются напильником или шабе-
ром, а стык слегка отбивается плоско-
сферическим молотком; царга, если это
необходимо, должна быть отрихтована.
Чтобы уменьшить отверстие дна, нижняя
часть корпуса обжимается дальше, для чего
корпус укладывают на деревянную кромку
подставки и, постоянно его поворачивая,
осаживают стенки ударами молотка с кли-
новидным бойком (рис. 6.20). Для этого
отверстия подбирается слегка выпуклая
круглая серебряная пластина. Корпус ста-
вится низом вверх, пластина — будущее дно
кувшина — вставляется и в этом положении
припаивается. Формообразование корпуса
кувшина на этом заканчивается и теперь
можно начать правку.
Вначале корпус протравливается и за-
чищается, чтобы на матовом серебре при
правке были лучше видны следы от ударов
молотка— обязательно рихтовочного со
слегка выпуклой рабочей поверхностью,
причем удары наносятся с достаточно
большой силой. Одновременно исправля-
ются возможные отклонения от формы
шаблона.
В качестве подкладки используют либо
стальную оправку с соответствующей вы-
пуклостью — для правки дна (рис. 6.21),
либо стальной брусок или круглую сталь-
ную болванку— при правке стенок. И
очень важно, чтобы диаметры нижней
части корпуса будущего кувшина и рабо-
чей поверхности оправки по возможности
совпадали (рис. 6.22).
Теперь можно прикрепить носик кувши-
на, что, кстати, необходимо выполнить
очень тщательно: он должен обеспечить
хорошее выливание жидкости, при этом
струя должна обрываться таким образом,
чтобы последняя капля снова затекала в
кувшин; он должен сочетаться с общей
формой кувшина.
В нашем случае носик выкраивается из
одного куска. Длина верхней кромки и
общая длина берутся как ориентировочные
значения из чертежа. Заготовка предвари-
тельно формуется на деревянной оправке
при помощи молотка с клиновидным бой-
ком, а в нижней своей части расковывается
на шаровом пуансоне до желаемой формы.
Носик устанавливают на паяный шов
корпуса кувшина, при этом большая часть
шва исчезнет. Носик должен быть точно
припасован к корпусу, правильное положе-
ние отмечается на кувшине риской вокруг
носика В корпусе кувшина на расстоянии
около 2 мм внутрь от маркировки делается
вырез Затем устанавливают носик и проч-
но скрепляют его с кувшином, обвязав
проволокой. Припой укладывают изнутри
274
6. Ювелирные работы по серебру
Рис. 6.22. Выглаживание стенок сосуда
на узкий выступ корпуса между вырезом и
носиком и сильным пламенем хорошо про-
паивают носик. При такой раскладке при-
пой не портит наружную поверхность и
зачистка шва минимальна. Если носик при-
паян хорошо, то припуск его выреза на
прямом участке можно обработать обыч-
ным напильником, а на закруглении — риф-
левкой.
Крышка устанавливается как отдель-
ная деталь. На верхнюю кромку кувшина
припаивают слегка выпуклую пластину в
виде кольца, а в отверстие этого кольца
точно подгоняется вставное кольцо крыш-
ки (конструкция ее видна на чертеже).
Ручку кувшина отковывают из сереб-
ряной полосы толщиной 3 мм и шириной
25 мм, изгибают и припаивают. Ручка
крышки и облицовка ручки кувшина могут
быть выполнены из древесины благород-
ных пород деревьев и затем закреплены
при помощи серебряных заклепок.
Кувшин после травления полируют на
полировальном станке круглой щеткой,
потом несколько раз отбеливают, пока
серебро не приобретет приятный шелкови-
стый блеск.
6.7. Изготовление выпуклого сосуда
Основная форма его определяется как
боковая поверхность усеченного конуса,
на продолжении боковых сторон которого
получаем точку пересечения чертежа раз-
вертки, являющуюся центром выреза коль-
ца (рис. 6.23), а из периметра получаются
длина дуги и центральный угол {а = 40°)
развертки.
Из медного листа толщиной 0,8 мм выре-
зается развертка и на круглой деревянной
оправке киянкой загибается таким образом,
чтобы стык получился по возможности
более плотным. После подгонки шов пропа-
ивается. Огибающей риской на конусе от-
мечаются: наибольшая ширина выпуклости
сосуда — 75 мм от днища (100 мм диаметр)
и самое узкое место горлышка —115 мм от
днища (50 мм диаметр).
Примечание. При выполнении формо-
образующих операций всегда следует сна-
чала определить точное положение изде-
лия на наковальне: по звуку, исходящему
после легкого удара от стальной подклад-
ки, или руками (наощупь) — и только тогда
можно наносить удары уже с усилием.
Вначале трещоткой необходимо произ-
вести разгонку выпуклой части будущего
сосуда (рис. 6.24). При ударе по плечу
трещотки ее головка отпружинивает и, в
свою очередь, ударяет изнутри по конусу,
в результате чего на нем появляются вы-
пуклости. Удары сосредоточиваются в
Рис. 6.23. Выпуклый сосуд из развертки: 1 — раз-
рез и упрощение для раскроя: 2 — пластина дна
6.8. Ювелирные работы по выколотке
275
маркированной части сосуда — в области
получения его наибольшей выпуклости,
постепенно придавая ему требуемую фор-
му. Контроль правильности контура осу-
ществляется с помощью шаблона. Сглажи-
вание выпуклых стенок сосуда произво-
дится на выпуклой наковальне, закреплен-
ной в опоре.
Затем на полусферической наковальне
при помощи молотка с клиновидным бой-
ком обжимается шейка (рис. 6.25), а так
как при этом металл должен осаживаться,
то сосуд удерживают таким образом, что-
бы в месте удара был зазор между сосу-
дом и наковальней.
После каждого промежуточного отжи-
га область нанесения ударов будет при-
ближаться к самому узкому месту шейки,
т. е. обработка будет вестись до тех пор,
пока контур сосуда не станет точно соот-
ветствовать контуру шаблона. При фор-
мообразовании посредством выколотки
металл не только осаживается, но и неиз-
бежно растягивается.
Для выполнения операции растяжения
край кладут на деревянную кромку под-
ставки и обрабатывают ударами молотка с
клиновидным бойком, направленными по-
перек кромки. Если общий вид контура
соответствует чертежу, то приступают к
припаиванию дна — заготовки диаметром
35 мм, по краям которой в полосе шириной
Рис. 6.24. Выколотка выпуклости трещоткой
5 мм делают 6 зубцов, три из которых
отгибают вверх, вставляют потом заготов-
ку изнутри в нижнюю часть сосуда, фикси-
руя таким образом его дно, и отбивают
киянкой на плоской наковальне загнутые
вверх зубцы. После этого можно произвести
пайку. Затем на стальной оправке произво-
дятся сглаживание и правка поверхности
дна путем ее отбивки молотком с плоской
рабочей поверхностью в направлении от
центра по спирали к наружной кромке, зубцы
при этом расплющиваются.
А теперь сосуд может быть сглажен и
доработан с использованием рихтовочного
молотка с плоским бойком, а также различ-
ных наковален с соответствующими выпук-
лыми головками (чтобы сосуд сохранял
свою форму) и с нанесением плотных равно-
мерных ударов по корпусу сосуда в направ-
лении снизу вверх по спирали.
6.8. Ювелирные работы
по выколотке
Выколотку ассоциируют обычно с се-
ребром, но и при изготовлении украшений
из золота такой метод ручного формообра-
зования листовых заготовок тоже может
применяться. Выколоточные работы по зо-
лоту можно рассматривать как ювелирные
работы по серебру в миниатюре, причем с
добавлением особенностей, связанных с
необычными формами украшений
276
6. Ювелирные работы по серебру
Полусферическая заготовка. Ее проще
всего изготовить в углублении анки с
помощью чекана с шаровой головкой
(рис. 6.26, 6.27).
Предварительно вырезанную заготов-
ку сначала укладывают в большего раз-
мера анку и наносят удар сферическим
чеканом, диаметр которого несколько
меньше диаметра анки. Затем отформо-
ванную таким образом бляшку помещают
в следующие лунки и продолжают вести
выколотку соответствующими сферичес-
кими чеканами. Изделие принимает требу-
емую форму тогда, когда высота бляшки
окажется в 2 раза меньше, чем ее диаметр.
Следует обращать внимание на пра-
вильный выбор сферического чекана, ко-
торый не может быть большим, — повреж-
дающимся о кромки лунки, или слишком
малым, когда заготовка недостаточно
плотно прилегает к поверхности анки.
Овальная полая чашечка (рис. 6.28).
Предварительно вырезанной заготовке при-
дают слегка выпуклую форму, проковав ее
на металлическом бруске разгоночным мо-
лотком в направлении от центра наружу и с
уменьшением силы удара к краям (края
остаются не обработанными). Можно также
придать заготовке выпуклую форму на
соответствующем деревянном основании с
лункой, равномерными ударами молотка
Рис. 6.26. Выколотка в углублении анки
при помощи чекана с шаровой головкой:
1 — набор чеканов с шаровой головкой;
2 - различные анки; 3 — выколотка в
углублении анки
Рис. 6.27. Изготовление
полусферической заготов-
ки в углублении анки
вдавливая заготовку в
лунку. Преимущество об-
работки на деревянном ос-
новании состоит в том, что
на заготовке не остается
следов от ударов. Неболь-
шое скругление внешнего
края достигается обработ-
кой его на сферическом
чекане соответствующего
размера — в результате
этого металл осаживается
(рис. 6.29).
Вогнутое сводчатое
кольцо. Заготовкой слу-
жит цилиндрический обод
с параллельными сторона-
ми (рис. 6.30, 7). Обод, как
видно на рисунке, в на-
клонном положении про-
ковывается клиновидным
плоскозакругленным бой-
ком молотка на роге на-
6.8. Ювелирные работы по выколотке
277
Рис. 6.28. Осадка на чекане
ковальни при постоянном поворачивании
кольца. Хорошо, если в распоряжении
имеется оправка, на которой проточена
канавка, соответствующая кольцу (рис.
6.30, 2), — плоскую шинку остается лишь
проковать по этой канавке. При помощи
сферического чекана, который по размеру
точно соответствует окружности пальца,
разгоняют стороны дальше (рис. 6.30, 3).
В качестве подкладки при этом целесооб-
разно использовать анку с углублением,
чтобы избежать удара сферического чека-
на о подкладку.
Выпуклый полый браслет. Он также
изготавливается из плоской полосы
(рис. 6.31, 7).
Предварительно отрезанную листовую
полосу сначала проковывают молотком с
узким клиновидным бойком на деревянной
подкладке с желобком, делая ее выпуклой,
при этом одновременно приподнимают кон-
цы полосы и начинают образовывать коль-
цо. При необходимости производят проме-
жуточный отжиг. Затем осуществляется
пайка полученного ковкой кольца, а по-
том, используя стальную профильную оп-
равку, форма которой соответствует за-
круглению браслета, обколачивают его
молотком с плоской рабочей поверхностью
и одновременно сглаживают (рис. 6.31, 2).
Полое кольцо (рис. 6.32). Такое кольцо
изготавливается исключительно выколот-
кой. Работа начинается с разметки заготов-
ки на металлическом листе при помощи
Рис. 6.29. Изготовление овальной полой чашечки с
помощью чекана
Рис. 6.30. Изготовление вогнутого сводчатого
кольца: 1 — формование при помощи молотка с
узким бойком на роге наковальни: 2 — вторичная
ковка вогнутой сводчатой шинки, 3 — «раздача»
желобка; 4 - готовое кольцо
Рис. 6.31. Изготовление выпуклого полого брасле-
та: I — обколачивание обода на оправке; 2 —
готовый браслет
шаблона. Для контроля на заготовке особо
помечают среднюю линию. Контур выпили-
вается. В желобе плоского деревянного
бруска молотком с клиновидным бойком
формуют обе половинки верхушки коль-
ца, а на свинцовой плите чеканом соответ-
ствующей формы выколачивается сводча-
тая шинка. Заготовка с первых ударов
278
6. Ювелирные работы по серебру
Рис. 6.32. Изготовление полого кольца’ 1 — лис-
товой шаблон; 2 — готовая наружная форма,
подготовленная к пайке; 3 монтировка внут-
ренней поверхности кольца
Рис. 6.33. Изготовление закрытого полого коль-
ца: 1 — листовой шаблон; 2 — выдавливание
средней части; 3 — обжимка шинки на чекане
молотка начинает изгибаться в кольцо, ее
продолжают изгибать дальше, помогая
еще и тем, что подходящим сферическим
чеканом осаживают края, после чего края
верхушки кольца подгибают друг к другу
и производят пайку (рис. 6.32, 2).
Далее различными чеканами сглажи-
вают все неровности кольца. Каст коль-
ца насаживают на рог наковальни и мо-
лотком с клиновидным бойком верхнюю
его кромку оттягивают с небольшим заги-
бом края наружу. Затем кольцо напаива-
ют на точно подходящую трубку, обра-
зующую внутреннюю поверхность кольца
(рис. 6.32, 3).
Закрытое полое кольцо (рис. 6.33). Это
особенная, своеобразная форма полого
кольца. Исходная заготовка для нее вы-
резается по шаблону. Материалом при
этом служит лист Аи 750 толщиной 0,5 мм.
Углубление, в которое в дальнейшем поме-
щается жемчужина с гранулированным
обрамлением, сначала выдавливается сфе-
рическим чеканом на свинцовой плите, а
Рис. 6.34. Золотое полое кольцо с гранулированной
бляшкой (искусственная жемчужина). Хильде-
гард Риш, Кельн-Весселинг
затем обрабатывается соответствующим
чеканом таким образом, чтобы жемчужина
плотно сидела в углублении (рис. 6.34).
Края пока еще плоских концов шинки
закатывают внутрь, используя для этого
подходящий чекан и деревянную подклад-
ку. Одновременно продолжают формооб-
разование кольца до тех пор, пока концы
шинки не окажутся друг против друга и
их можно будет спаять. В заключение
кольцо завальцовывают так, как это по-
казано на рисунке, пока шинка в своей
узкой части не замкнется в виде трубки.
7. Механизированные методы
формоизменения
7.1. Принцип действия пресса
7.1.1. Конструкция
В данной главе будут рассмотрены
машины для вырубки и штамповки, кото-
рые имеют большое значение для промыш-
ленного (серийного) производства загото-
вок из листового металла.
Машины состоят (рис. 7.1) из следую-
щих элементов: несущих элементов (станин,
стоек); привода (электромотора); переда-
точных элементов (валов, маховиков,
муфт, редукторов); рабочих элементов (под-
вижных и неподвижных держателей инстру-
мента, ползунов и столов); дополнительных
элементов (устройств управления и регули-
рования, систем подачи материала).
Как показывает практика, у рассмат-
риваемых машин холостые потери мощно-
сти больше, чем ее тратится на непосред-
ственные процессы деформации материа-
Рис. 7.1. Конструкция прессов (схе-
ма): 1 —несущий элемент; 2—эле-
менты привода, 3 — передаточные
элементы; 4—рабочие элементы,
5 — дополнительные элементы
Рис. 7.2. Падающий молот: схе-
матичное обозначение основных
функциональных узлов
ла. На винтовых прессах, например, раз-
ность между холостой и эффективной их
работой особенно большая, а коэффициент
полезного действия составляет только:
W ж
h = e Q
W
КИН. ХОЛ
где ^кин эф— эффективная кинетическая
энергия, а 1Икин.хол— холостая кинетичес-
кая энергия.
На практике корректировка рассчи-
танной кинетической энергии производит-
ся в зависимости от коэффициента полез-
ного действия (М\ин эф = Wp • rj) для кон-
кретной машины.
7.1.2. Падающий молот
Еще в XIX в. на таких элементарных
прессах производилась штамповка загото-
вок для украшений (рис. 7.2). В настоящее
время падающий молот имеет лишь истори-
ческое значение, но по причине того, что на
его примере можно наглядно объяснить
принцип действия прессового оборудова-
ния, он и рассматривается в данной главе.
Матрица (негатив) закрепляется на сто-
ле, а пуансон — на подвижном ползуне,
«бабе» или «медведе». Ползун
поднимается на блоке и, падая
под действием собственного веса,
скользит по направляющим на
лежащую в матрице заготовку и
вдавливает ее в рельефную форму.
Возможности применения та-
кого «пресса» были ограничены:
кинетическая энергия и степень
деформации — малы; подача пол-
зуна — неточная, а рабочая ско-
рость - низкая.
Физические основы. На при-
мере простой конструкции
(рис. 7.3) рассмотрим принцип
действия падающего молота.
Масса ползуна т = 20 кг.
Исходная высота h{ - 2 м.
Цель: из листового материала
с помощью соответствующей
280
7 Механизированные методы формоизменения
оснастки необходимо отштамповать выпук-
лую деталь высотой Л3 = 5 мм.
Каково должно быть эффективное уси-
лие прессования F2
Если ползун за счет мускульной силы
поднимается в исходную позицию (1-^2).
то затраченная при этом работа накаплива-
ется в виде потенциальной энергии (2):
Е = F -й, = mg h. = 20-9,81 -2 Нм =
= 392,4 Нм = 392,4 Дж, где Дют2— потен-
циальная энергия в Дж, Fec— весовое
усилие в Н, — высота подъема в м.
Если отпустить ползун из этой исход-
ной позиции (2), то он упадет на дефор-
мируемую заготовку (2 —> 3). При падении
(3) масса ползуна т преодолевает высоту
падения й2, достигает скорости у; при этом
возникает кинетическая энергия Екин3;
£кинз~ у ' v2-m-g h2 =
= 20 • 9,81 • 1,995 Нм = 391,42 Дж,
где Екин3— кинетическая энергия при па-
дении в Дж, т — масса ползуна в кг, у
скорость при падении в м/с, h2 высота
падения в м.
Эта кинетическая энергия — сила па-
дающего вниз ползуна — производит
удельную работу деформации Wp, исполь-
зуемую для преодоления сопротивления
деформации заготовки на рабочем пути h3
длиной 5 мм (3^4):
^кинз = = F„ • h},
где £кин3— удельная работа деформации
в Нм, Fn — эффективное усилие прессования
в Н, h3— рабочий путь деформации в м.
В соответствии с этим имеющееся для
деформации прессовое усилие составляет:
ИС 301 до
F = = 78 300 Н = 78,3 кН.
п г3 0,005
В фазе деформации ползун должен
пройти рабочий путь Л3, и необходимая
для этого кинетическая энергия получает-
ся из следующей разности:
^кин 3 ~ Д ют 2 ^кин 2 “
= (392,4 — 391.42) Нм = 0,98 Нм;
или:
PF = m • g • Л = 20 • 9,81 • 0,005 Нм = 0,98 Нм.
Согласно закону о сохранении энер-
гии, по окончании деформации, т. е. когда
ползун достиг своего положения покоя (4),
должна быть израсходована вся потенци-
альная энергия Епт2.
Е =W +W „
пот 2 р кин 3’
т • g • Л, - Fn • h} = т g h}.
а 392,4 Нм = 391,42 Нм+ 0,98 Нм
7.1. Принцип действия пресса
281
Если W? слишком мала, то выпуклость
детали формуется не полностью, а потому,
возможно, необходим второй удар ползуна.
С другой стороны, если PF настолько
большая, что при деформации материала
не будет полностью израсходована, то в
таком случае остается избыток энергии,
который воздействует на оснастку, из-за
чего она может быть повреждена или даже
разрушена.
Избежать перегрузок можно уменьше-
нием высоты падения. Чем меньше рабо-
чий путь hv на котором преобразуется
кинетическая энергия ползуна, тем больше
действующее при этом усилие прессования
Fn со следующей тенденцией (рис. 7.4):
hа —> 0; Fu оо. Эту опасную закономер-
ность следует учитывать на всех прессах!
7.1.3. Пресс с педальным
управлением
Рис. 7.5. Пресс с пе-
дальным управлени-
ем (схема)
Рис. 7.6. Пресс с пе-
дальным управлени-
ем: Fn - 40 МН,
Н - 70 мм, h . =
’ общ
= 1300 мм
Мощность этого пресса невелика, но
для вырубки, пробивки отверстий, гибки
и объемной штамповки небольших загото-
Так как пресс приводится в действие
мускульной силой, то рабочий в течение
вок украшений он хорошо зарекомендо-
вал себя и сегодня еще находит примене-
ние (рис. 7.5, 7.6).
определенного времени подвержен значи-
тельной физической нагрузке, а потому
велика опасность несчастного случая.
Рис. 7.4. Зависимость
усилия прессования и
рабочего хода
7-Ю6-
750000-
500.000
400000-
300.000-
200.000
100.000-
Рис. 7.7. Действие ры-
чага пресса с педальным
управлением
0,10,51 23 456789 10
h0 мм
Мускульная сила
воздействует на длинное
плечо ножной педали,
благодаря чему движу-
щая сила F нажимает
на ползун (рис. 7.7). По
закону рычага сила на-
жима ноги приумножа-
ется в соответствии с
F 'h=P Ц
ножн 1 цвиж 2
ИЛИ
^ножн _
-^лвиж А
где Гножн — ножное уси-
лие в Н, Гдвиж — движу-
щая сила в Н, /, — длин-
ное плечо рычага, /2 —
короткое плечо рычага
282
7. Механизированные методы формоизменения
Движущей силой ползуну придается
ускоренное движение, так что при сопри-
косновении с материалом он достигает ско-
рости v и кинетической энергии Екин, кото-
рая опять соответствует удельной работе
деформации
W Е =W,
р кин р’
F -h=Fh.
движ 2 па
У прессов с педальным управлением
ползун имеет надежные направляющие,
поэтому такие прессы хорошо приспособ-
лены к вырубке малых заготовок, когда
рабочий путь соответствует толщине заго-
товки, а поэтому довольно мал, за счет
чего и возникает большое усилие резания.
Пример. Какое ножное усилие F
необходимо, если из листовой заготовки
(CuZn 37; оп = 290 Н/мм2) толщиной 1 мм
необходимо вырезать круглую заготов-
ку (d - 50 мм)?
/1 = 1500 мм; /2 = 200 мм; h - 100 мм.
Для ножной педали действительно
F -/=F •/_. (1)
ножн 1 движ 2 v 7
При перемещении ползуна вниз воз-
никает кинетическая энергия, которая
используется как удельная работа де-
формации
F -h=F-h. (2)
движ 2 п a v 7
Усилие прессования F используется как
усилие резания F^ для рассечения материала
F -F - d • р • х • т, где т»0,8сг. (3)
Далее F из (1) и F из (2) равны:
“ ножн v 7 движ \ Г'
A F
р _____ Ч 1 движ
ножн 7, ’
*1
р _ Fi ' hq
движ /г2
р _ h’^g' Fi
ножн 1Х. /г2
Теперь подставляем Fn из (3):
р _ h-ha-d-7i-s-(yn
ножн /г/2
Рис. 7.9. Ручной двухстоечный винтовой пресс:
F = 250 МН, Н = 250 мм, h = 2150 мм
п общ
и
200-1’50-3,14-1-290 ,i
F = --------------------- = 61,3 Н.
ножн 1500-99
7.1.4. Ручной винтовой пресс
Две вращающиеся массы соединены
штангой. Они действуют на шпиндель,
ввинчивающийся в гайку, который преоб-
разует вращательное движение в верти-
кальное движение ползуна с оснасткой
(рис. 7.8,7.9). После приведения вруч-
ную вращающихся масс в движение они
7.1. Принцип действия пресса
283
действуют как две точечные массы, пере-
мещающиеся на расстоянии г с окружной
скоростью ?окр вокруг точки вращения.
При этом каждая из масс развивает вра-
щательную энергию:
/7
^вращ
2
где Евращ— вращательная энергия в Нм,
т — вращающаяся масса в кг, у —
окружная скорость в м/с, со— угловая
скорость в с1, г— радиус вращения в м,
п — скорость вращения в мин L
Обе точечные массы в итоге имеют
Е
вращ
-ч ГН 'у _____ <ч ГН э 7
= 2у • Кжр -2у • 0?-г1,
Рис. 7.10. Двухстоечный фрикционный винтовой
пресс (схема )
а так как
Л’П
со- ----
30
то
Е - т
вращ
/
I Л-П-Г | л щ ?
------ = 1,1 • 10 • п • п.
V зо J 22
Эта вращательная энергия преобразует-
ся (через шпиндель) в кинетическую энер-
гию (Екин), с которой ползун движется в
направлении заготовки. При попадании на
заготовку он производит удельную работу
деформации Ж, т. е. деформирует заготов-
ку; при этом такая энергия должна быть
израсходована настолько, чтобы ее остаток
не смог воздействовать на оснастку и пресс.
С помощью винтового пресса можно
получать довольно высокую удельную
работу деформации, которая используется
для разнообразных видов формообразова-
ния. Винтовой пресс, благодаря надежным
направляющим, выполненным в виде лас-
точкина хвоста, по которым движется
ползун с оснасткой, обеспечивает приме-
нение точного инструмента, а на коротком
рабочем пути, определяемом толщиной ма-
териала,— большое усилие прессования
(hA-s). При глубокой вытяжке он позво-
ляет использовать удельную работу де-
формации для формоизменения на более
длинном рабочем пути. Наконец, винто-
Рис. 7.11. Двухстоечный фрикционный винтовой
пресс: F = 630 МН, Н = 224 мм, h = 2800 мм
вой пресс пригоден для выполнения мно-
гих операций, например, резки и глубокой
вытяжки, тиснения и гибки, объемной
штамповки и правки и т. д.
7.1.5. Фрикционный винтовой пресс
В вышеуказанных прессах в качестве
привода использовалась мускульная сила в
284
7. Механизированные методы формоизменения
сочетании с механической. Данный пресс,
как и все последующие типы прессов,
приводится в действие электродвигателем
(рис. 7.10, 7.11). Фрикционный винтовой
пресс — более мощный, чем простые винто-
вые прессы с ручным приводом, а поэтому
имеет более жесткую конструкцию. На та-
ком прессе можно, например, производить
вырубку и формовку столовых приборов.
При помощи электромотора через ре-
дуктор приводится во вращение свободно
смещающийся в продольном направлении
горизонтальный вал, с вертикально распо-
ложенными на нем двумя приводными дис-
ками, попеременно прижимая которые к
горизонтально расположенному маховику,
покрытому кожей и соединенному с ходо-
вым винтом, сообщают последнему разно-
направленное вращение, в результате чего
ползун соответственно поднимается или
опускается. Несмотря на постоянное число
оборотов приводного вала, с увеличением
площади соприкосновения приводного дис-
ка и маховика возрастают окружная ско-
рость и скорость вращения маховика. С фи-
зической точки зрения — это «вращающая-
ся масса», которая потребляет энергию:
Е - — .
вращ 2
Согласно своей геометрической форме
маховик имеет момент инерции масс
, — т 1
I----------’Г,
2
угловую скорость
71-П
со- ------,
30
в данном случае энергия вращения
2 2 2 2 2 2
„ Ш’Г 'Л -п т-г -л -п
Е = ----------~— = ----------,
вращ 2-2-302 3600
где Евращ — энергия вращения в Нм
(= Дж), I — момент инерции масс в кг • м2,
со— угловая скорость в с’, т— масса в
кг, п— частота вращения в мин1, г —
радиус в м.
Когда ползун попадает на заготовку,
начинает действовать накопленная в махо-
вике энергия вращения (Д!ращ) — как удель-
ная работа деформации W, используемая
для формообразования на рабочем пути Л .
Пример. Маховик фрикционного вин-
тового пресса имеет массу т = 200 кг,
радиус г - 1 м. При соприкосновении с
материалом он достигает скорости враще-
ния п - 150 мин 1. Какова удельная рабо-
та деформации?
•п
2 2 2
г- ттл т-г -л -п
Е = W - ------------------ -
вРащ Р 360
, 200.Р.З,1<1503 н= 12 325 Нм.
3600
усилие прессования необхо-
резки листа толщиной 2 мм?
Какое
дим о для
Н = 6 162 500 Н = 6162,5 кН.
W
F =
Для фрикционного винтового пресса
характерно: высокая удельная работа де-
формации при коротком рабочем пути дает
высокое усилие прессования; путем измене-
ния времени действия привода можно воз-
действовать на величину этой силы и не
превысить допустимую номинальную на-
грузку пресса; пресс работает относительно
медленно, а если использовать наружные
зоны приводного колеса, то получается
слишком большое ускорение; пресс приго-
ден для всех тяжелых вырубных штампо-
вочных и чеканочных работ, медленное
действие давления при прессовании, осо-
бенно при глубокой вытяжке, является опти-
мальным; пресс не пригоден для изготовле-
ния массовых изделий из тонкого листа.
7.1.6. Эксцентриковый пресс
Кривошипно-шатунный блок пресса
включает в себя: эксцентриковый вал с
кривошипом, шатун и ползун как носи-
тель верхнего пуансона (все соединения —
шарнирные).
Движение от электромотора через махо-
вик передается на эксцентриковый вал,
7.1. Принцип действия пресса
285
Рис. 7.12. Эксцентри-
ковый пресс (схема)
Рис. 7.13. Одностоечный эксцентриковый пресс (частичный вид
со снятым кожухом ползуна): Fn - 160 МН, Н = 4- 60 мм.
h с = 1700 мм. число ходов НО мин 1
общ
180°
Рис. 7.14. Принцип действия
кривошипно-шатунного меха-
низма: 1 нижняя: 2 - верх-
няя; 3 - мертвая точка: 4
высота подъема: 5 — скорость
подъема
равномерно-вращательное движение кото-
рого с помощью шатуна преобразуется в
ускоряемое возвратно-поступательное дви-
жение ползуна, и ползун с держателем ин-
струмента поднимается вверх или опуска-
ется вниз по направляющим станины
(рис. 7.12, 7.13). Когда вращающийся кри-
вошип проходит свою верхнюю и нижнюю
точки (а = 0°; 180°), то для ползуна— это
верхняя и нижняя мертвые точки, когда
скорость хода равна нулю (у = 0). Между
обеими мертвыми точками скорость хода
ползуна возрастает до максимума при сред-
нем положении кривошипа (а = 90°; 270°).
а затем снова уменьшается (рис. 7.14).
На эксцентриковом валу действует по-
стоянный вращающий момент
М = F r= F
вр т т 2
где Мвр вращающий момент в Нм, г
радиус в м, F — тангенциальная сила у
эксцентрика в Н, Н— высота подъема
ползуна в м. Постоянная тангенциальная
сила F преобразуется (в зависимости от
положения кривошипа, соответствующего
углу а) в эффективное усилие прессования
F. Так как на практике шатун суще-
ственно длиннее радиуса эксцентрикового
вала, то во время процесса движения он
отклоняется так мало от вертикали, что
этим можно пренебречь. Следовательно,
усилие прессования
На рис. 7.15 показано, как тангенци-
альные силы F через силы тяги F ян1 пре-
вращаются в эффективное усилие прессо-
вания F. При горизонтальном положении
кривошипа {а - 90°; sin 90° = 1) Fn = —
(тангенциальная сила F и усилие пресссо-
вания Fn в этом положении одинаковы).
В положении мертвой точки (сг=О, т. е.
sin а - 0)
С приближением к мертвой точке уси-
лие прессования достигает недопустимо
высоких значений, которые могут повре-
дить инструмент или станок (рис. 7.16).
Поэтому максимально допустимое номи-
286
7 Механизированные методы формоизменения
Рис. 7.15. Преобразова-
ние тангенциальной
силы через силу тяги в
усилие прессования
нальное усилие прессования у эксцентри-
ковых прессов F =2F , а соответству-
ющее значение угла положения кривоши-
па определяется по формуле
= - = sin а. т. е. а - 30°.
/"пн 2
Вследствие этого при движении ползу-
на вниз ход его может использоваться
только в диапазоне а - 90°—30°. Эксцен-
триковый пресс имеет следующие особен-
ности: каждому обороту вала соответ-
ствует один рабочий ход ползуна, пресс
быстроходен (за короткое время на нем
можно вырубить, отштамповать или со-
гнуть большое количество деталей); воз-
можно эффективное применение штампов
последовательного действия; может рабо-
тать в режиме единичного хода; позволяет
использовать в качестве дополнительного
оборудования гидравлическое устройство
глубокой вытяжки, которое встраивается
в стол; для обработки ленточного мате-
риала имеются размоточное, правочное и
намоточное устройства.
Одностоечный эксцентриковый пресс.
Основное его достоинство — регулируемое
по высоте положение стола и свободный
доступ к нему, а недостаток — малая мощ-
ность: пресс применяется только для испол-
нения работ, требующих небольших уси-
лий. В сравнении с ним двухстоечный
эксцентриковый пресс имеет более надеж-
ные направляющие ползуна, эксцентрик
установлен на подшипниках с обеих (а не с
одной) сторон, правда, подход к столу -
только с одной стороны.
Вариант основного типа таких прес-
сов представляет собой штамповочный
автомат с направляющими колонками:
привод осуществляется снизу— от ко-
ленчатого вала приводной момент через
шатун и траверсу передается дальше на
четыре направляющие колонки ползуна.
Благодаря этому, несмотря на высокую
скорость хода ползуна, обеспечивается
оптимальная подача ползуна и исключа-
ется вибрация. Следует добавить, что
лента заготовки автоматически подается
валками от одной бобины на другую
(рис. 7.17).
7.2. Вырубка
287
Рис. 7.17. Штамповочный автомат: Fn = 25 МН,
Н = 6 мм, h, - 1300 мм
7.1.7. Гидравлический пресс
(рис. 7.18)
Информацию о принципе действия гид-
равлических установок (рис. 7.19) можно
получить в элементарном учебнике физи-
ки. Небольшая движущая сила Fx (сила
поршня) и небольшая площадь давления
поршня Лпош1 на пути длиной hx (ход
поршня) действуют на большую площадь
поршня ^П()рш 2 с небольшим рабочим ходом
h2 и производят большое усилие прессования
Fr При этом приводится в движение неко-
торое количество жидкости Кж, находящейся
под равномерным давлением р и служащей
передаточной средой. Между эффективным
усилием прессования F2 и необходимой дви-
жущейся силой Fx существует определенная
зависимость, по которой
_ Лорш! _ й|_
2 А О 1 /ь Г
^порш? 'Ч
Ход поршня (вверх-вниз) осуществляет-
ся за счет воздействия на него (через со-
ответствующие управляющие элементы)
потока жидкости— гидравлического дав-
ления (рис. 7.20). Такие типы прессов от-
личает: плавная регулировка числа хо-
дов, скорости и длины хода, высоты
подъема стола; полное номинальное уси-
лие прессования во всех диапазонах
подъема; устойчивость к перегрузкам.
7.2. Вырубка
7.2.1. Основные понятия
Под вырубкой понимают процесс отде-
ления части материала без снятия стружки.
Рис. 7.18. Одностоечный гидравличе-
ский пресс: Fn = 100 МН, Н — 250мм,
h - 220 мм
общ
Рис. 7.19. Принцип гидравлической
передачи усилия
Рис. 7.20. Гидравлический пресс
(схема): 1 — резервуар; 2 —
гидромотор: 3 — элементы
управления, 4 камера на-
гнетания; 5 - поршень; 6
шток пресса; 7 — ползун
288
7. Механизированные методы формоизменения
Рис. 7.21. Возможности резки' 1 - резка нож-
ницами; 2 — рубка; 3 — параллельная резка
Рис. 7.22. Возможности резки: 1 - отрезка; 2 —
надрезка, 3 - вырубка; 4 — пробивка отверстий
Различают следующие способы вы-
рубки (рис. 7.21): вырубка по принципу
действия клина— только один режущий
элемент (зубило, вырубной штамп) прони-
кает в материал, который лежит на твер-
дом основании; резка ножницами— две
режущие кромки (листовые ножницы, ре-
жущий инструмент со скошенными кром-
ками) образуют угол резания и воздей-
ствуют на находящийся между ними мате-
риал; параллельная вырубка— обе режу-
щие кромки располагаются параллельно
одна другой и таким образом разрезают
находящийся между ними материал.
Вырубка особенно эффективна при
серийном изготовлении листовых деталей,
так как обеспечивает высокую производи-
тельность одновременно с высокой точно-
стью, а также позволяет отказаться от
всех операций, выполняемых вручную.
7.2.2. Инструменты для различных
операции вырубки
Затраты на изготовление режущего
инструмента очень большие, поэтому он
относительно дорогой и окупается только
при серийном его выпуске.
Режущим инструментом выполняются
следующие операции (рис. 7.22): отрезка —
полное рассечение материала вдоль незамк-
нутой разделительной линии (открытый раз-
рез); надрезка — частичное рассечение мате-
риала по незамкнутой разделительной линии
(незамкнутый разрез); вырубка — полное
рассечение материала по замкнутой раздели-
тельной линии (замкнутый разрез); пробивка
отверстий — такой же способ, как и выруб-
ка, только в этом случае образуется больше
отходов (чтобы верхний пуансон с одинако-
вым зазором попадал в проем матрицы
вырубного штампа, необходимо по возмож-
ности точно осуществлять его подачу). Виды
подачи показаны на рис. 7.23.
7.2.3. Процессы при вырубке
Чтобы пуансон мог беспрепятственно
перемещаться в отверстии матрицы выруб-
ного штампа, между ними необходимо
установить зазор, предотвращающий не-
посредственный контакт обеих частей ин-
струмента.
Процесс резки начинается при сопри-
косновении пуансона вырубного штампа с
разрезаемым материалом (рис. 7.24), когда
происходят: упругая деформация- - поло-
са из листового материала сначала проги-
бается; пластическая деформация— меж-
ду режущими кромками пуансона и матри-
7.2. Вырубка
289
4 - дополнительное центрирование
цы материал вдавливается и расплющива-
ется; рассечение материала — связан-
ность структуры преодолевается внешни-
ми силами (рис. 7.24, 2), возникают трещи-
ны, и материал полностью рассекается;
пружинящий эффект— при снятии на-
грузки рассеченные части, благодаря сво-
ей упругости, пружинят, выдавливая вы-
рубленную деталь из матрицы, заготовка
удаляется из штампа при помощи съемни-
ка. Необходимое усилие резания зависит
от прочности (сопротивления) материала
на разрезание и длины реза, при этом
площадь реза вычисляется по периметру
детали и толщине заготовки:
F - А - т или F - I • s • г,
рез рез рез
где Fpe3 — усилие резания, Л рез — площадь
реза, I— длина реза в мм, s— толщина
материала в мм, т— прочность на срез в
Н/мм2.
Между прочностью на срез т и преде-
лом прочности при разрыве ст имеется
определенная зависимость, при которой
т» 0,8сгп. Если эту величину брать при
расчете за основу, то можно получить
небольшой резерв:
F -I ' S (7 .
рез п
Рис. 7.24. Процессы вырубки:! пластическая
деформация (зона сдвига); 2 - образование тре-
щин между зонами сдвига (зона трещин); 3
поверхности сдвига и излома у отрубленной заго-
товки и остаточный металл
7.2А. Инструменты для вырубки
Инструмент для свободной вырубки
Инструмент для свободной вырубки
(рис. 7.25) применяется только для изго-
товления простых и невысокой точности
деталей. Он относительно дешевый, так
как состоит только из пуансона и матрицы
вырубного штампа (в некоторых случаях
может иметь также съемник). При эксп-
луатации его на прессе нужно стремиться
обеспечить достаточно точную подачу
пуансона.
Вырубной инструмент
с направляющей плитой штампа
Над матрицей вырубного штампа по-
мещена направляющая плита, в которой
имеется отверстие, по размеру соответ-
ствующее пуансону (рис. 7.26) — для
точного попадания его в отверстие мат-
290
7. Механизированные методы формоизменения
рицы; прокладки служат в качестве рас-
порки и направляющих полосы материа-
ла. Направляющая плита образует также
съемник. Благодаря невозможности попа-
дания пальцев под пуансон устраняется
опасность несчастного случая, ход же
пуансона обычно рассчитан так, что
кромка его проникает на 1 3 мм в мат-
рицу и возвращается в направляющую
плиту на 1- 5 мм.
Вырубной инструмент
с направляющими колонками
Пуансон направляется при помощи
закрепленных на плите основания коло-
нок (рис. 7.27). Станина — каркас на-
правляющих колонок — может быть
предварительно выполнена в виде стан-
дартного узла.
Вырубной инструмент с дополнительным
центрированием пуансона в матрице
На пуансоне в виде удлиненного вы-
ступа находится устройство дополнитель-
ного центрирования (рис. 7.28), которое
скользит в соответствующем отверстии
матрицы и должно быть рассчитано таким
Рис. 7.25. Инструмент для свободной вырубки:
1 —хвостовик; 2 —пуансон отрезного штампа;
3 -листовая заготовка; 4 — направляющая ма-
териала; 5 — съемник; 6 — матрица обрезного
штампа; 7 — плита основания
образом, чтобы при подъеме оно не выхо-
дило из этого отверстия. Данная оснастка
является типичным примером открытого
вырубного инструмента.
Рис. 7.26. Вырубной инструмент с направляющей
плитой штампа: 1 — хвостовик; 2 — переходная
плита для крепления пуансона: 3 — нажимная
плита; 4 — плита для крепления пуансона: 5
пуансон отрезного штампа; 6 — направляющая
плита; 7 — прокладка, направляющая материа-
ла; 8 — матрица обрезного штампа: 9 — плита
основания
Рис. 7.27. Вырубной инструмент с направляющи-
ми колонками: 1 — хвостовик; 2 — верхняя пли-
та; 3 — направляющие колонки, 4 направляю-
щая плита; 5 — прокладка; 6 - матрица выруб-
ного штампа: 7 — плита основания с направляю-
щими колонками
7.2. Вырубка
291
Рис. 7.28. Вырубной инструмент с дополнитель-
ным центрированием пуансона в матрице: 1 —
хвостовик; 2 — пуансон отрезного штампа с
направляющей частью; 3 материал; 4- мат-
рица обрезного штампа с направляющим шлицем;
7- плита основания
Рис. 7.30. Вырубной инструмент с резиновой по-
душкой: 1 резиновые пластины; 2 — выр гблен-
ная деталь; 3 матрица вырубного штампа;
4 плита основания; 5 —отсек; 6 крепежная
плита
Рис. 7.29. Принцип действия штампа с резиновыми
пластинами: 1 резиновая подушка; 2 — вы-
рубленная деталь; 3 - - матрица обрезного штам-
па; 4 — плита основания; 5 — отсек; 6 - кре-
пежная плита (6*- резиновая подушка приле-
гает, 6**— край отогнут, б*** - край прижи-
мается к плите основания, б****-- отрыь края)
Вырубной инструмент
с резиновой подушкой
Это инструменты только с одной режу-
щей кромкой, когда рассечение материала
происходит примерно так же, как при
разрыве части листа бумаги о кромку
стола.
Верхний пуансон состоит из синтети-
ческой резины пластин, расположенных
в открытом с нижней стороны отсеке
(рис. 7.29, 7.30). На столе пресса находит-
ся цоколь (с шириной кромок - - не менее
20 см) с прикрепленной к нему матрицей,
на которую укладывается обрабатывае-
мый металлический лист. При движении
пуансона вниз лист сначала прижимается
к матрице, затем загибается по форме
матрицы и удерживается на поверхности
цоколя. Радиус изгиба становится все
меньше, в листе возникают и увеличива-
ются напряжения растяжения, и когда
концентрация таких напряжений достигнет
наибольших значений, — лист разрывает-
ся Матрица выполняется из инструмен-
тальной стали, она примерно в 5 раз
292
7. Механизированные методы формоизменения
толще листа заготовки, ее поверхность
должна быть гладкой, а контур точно
соответствовать контуру пуансона; по
всему периметру задний угол матрицы —
около 4° *.
7.2.5. Конструкция
вырубных инструментов
Пуансон
Пуансон— одна из составных частей
таких инструментов. Для повышения
устойчивости вырубной пуансон в верх-
ней части выполнен с галтельным перехо-
дом (см. рис. 7.25), при необходимости
произвести вырубку больших или слож-
ных форм пуансон монтируется в пуансо-
нодержателе (см. рис. 7.26).
Пуансон вставляется и крепится в пе-
реходную плиту, над которой находятся
пластина пуансонодержателя с хвостови-
ком и закаленная опорная пластина, при-
нимающая на себя высокие нагрузки при
ударе пуансона. Верхняя кромка пуансона
выполняется немного «высаженной» -
для его захвата при подъеме.
Матрица
Это вторая составная часть вырубных
инструментов. Отверстие матрицы, соот-
ветствующее пуансону, в своей верхней
части имеет параллельные стенки шири-
ной 3—5 мм, чтобы можно было чаще про-
изводить шлифовку матрицы, не влияя на
точность получаемых деталей. Ниже этого
участка стенка матрицы имеет кониче-
скую форму с углом 0,5—3°, чтобы вы-
рубленные детали могли проваливаться не
заклиниваясь (см. рис. 7.26). Имеются так-
же матрицы с отверстиями в виде сквоз-
ного конуса с углом 0,5°.
Между пуансоном и отверстием матри-
цы должен соблюдаться необходимый за-
зор, чтобы при работе режущие инстру-
* В настоящее время этот способ использует-
ся в основном не для вырубки, а для гибки. —
Примеч. ред.
менты не мешали один другому: не цепля-
лись, не сталкивались.
Направляющая пуансона
У вырубного инструмента с направля-
ющей плитой штампа (см. рис. 7.26) на-
правляющая плита точно соединена с
матрицей и прокладками, толщина ее за-
висит от прочности и толщины штампуе-
мого материала, но в любом случае она
должна быть достаточной, чтобы обеспе-
чить надежность работы пуансона при
высоких нагрузках во время процесса
вырубки.
Направляющие колонки (см. рис. 7.27)
конструктивно никак не связаны с самим
инструментом, а поэтому могут быть вы-
полнены в виде сменного узла, который
предварительно изготавливается как ос-
новная модель, а затем оснащается пуан-
соном и матрицей или каким-либо другим
(в соответствии с техпроцессом) инстру-
ментом.
Направляющие для полосы
Прокладки режущего инструмента с
направляющей плитой штампа служат
также для того, чтобы точно направ-
лять проходящую полосу материала
(рис. 7.31). Для компенсации отклонения
полосы в ширину одну направляющую
планку можно оснастить пружинящими
прижимами.
Ограничение подачи
Для обеспечения прохождения полосой
при ручной подаче точно установленного
пути после каждого рабочего хода ис-
пользуются вспомогательные средства,
самым простым из которых является
упорный подвесной штифт (рис. 7.32),
расположенный на матрице таким обра-
зом, что полоса кромкой предыдущего
отверстия упирается в него. Правда,
для определения правильной начальной
укладки полосы монтируется предвари-
тельный упор, по которому сначала и
фиксируется необходимое положение пе-
7.2. Вырубка
293
Рис. 7.31. Направляющие для полосы: 1,2— пру-
жинящие направляющие планки; 3 — неподвиж-
ная направляющая планка
редней кромки полосы; после первой
вырубки такой упор удаляется.
Более точное «ограничение подачи»
обеспечивает боковой нож (рис. 7.33).
Полоса продвигается до размещенного
сбоку упора, и боковой нож при движе-
нии вниз отделяет от нее полоску толщи-
ной около 1,5 мм и длиной, равной шагу
подачи. Боковой нож может использо-
ваться и как дополнительный пуансон с
открытой режущей кромкой.
7.2.6. Многопозиционный
вырубной инструмент
Инструмент для последовательной
вырубки-пробивки
Если в одной детали должно быть
выполнено несколько отверстий, то это
можно сделать за один рабочий ход, раз-
местив один за другим необходимые режу-
щие инструменты в одной оснастке. При
прохождении полосы последовательно
вырубаются требуемые отверстия, а затем,
в конце этого цикла — сама деталь
(рис. 7.32, 7.33).
Штамп для вырубки по наружному
и внутреннему контурам
С его помощью наружный и внутрен-
ний контуры листовых деталей выруба-
ются за один проход, т. е. за одну ра-
бочую операцию (конструкция штампа
представлена на рис. 7.34). Штамп вы-
полнен в виде станины с направляющими
колонками, причем режущие элементы
расположены иначе, чем обычно: пуансон
для вырубки находится на основной пли-
те, матрица — в верхнем пуансоне: ды-
ропробивной пуансон размещен в верхней
части, его матрица— в вырубном пуан-
соне. При движении вниз верхняя часть
инструмента с матрицей и дыропробив-
ным пуансоном вырубает деталь (отходы
листа отводятся на штамп, а вырубная
деталь прижимается к матрице). При
обратном ходе деталь при помощи съем-
ника поднимается на высоту матрицы,
обрезки полосы удаляются со штампа
тоже съемником
7.2.7. Оптимальное использование
материала
Если из полосы должны быть выруб-
лены следующие одна за другой детали,
Рис. 7.32. Ограничение подачи у вырубного штам-
па последовательного действия: 1 — с предвари-
тельным упором: 2 — с упорным подвесным
штифтом
Рис. 7.33. Ограничение подачи у вырубного штам-
па последовательного действия: 1 — первый бо-
ковой нож: 2 — неподвижный упор; 3 — второй
боковой нож; 4 — пуансон; 5 — пуансон вырубно-
го штампа
294
7. Механизированные методы формоизменения
Рис. 7.34. Штамп для вырубки по наружному и
внутреннему контурам (дои после процесса вы-
рубки): 1 пуансон: 2 матрица для вырубки;
3 — пуансон: 4 - матрица для пробивки отвер-
стий; 5 вырубленная деталь; 6 отходы при
вырубке отверстий; 7 — отходы полосы
то необходимо позаботиться о том, что-
бы количество отходов при этом было
минимальным. Это вполне достигаемо за
счет взаимно оптимального расположе-
ния вырубаемых деталей или одновре-
менной вырезки различных деталей из
одной и той же полосы.
Оптимальные значения ширины поло-
сы В и длины подачи L выбираются при
расчете коэффициента использования ма-
териала, при этом ширина перемычки
Z>nep и расстояние до кромки листа
определяются в зависимости от толщины
листа s и длины перемычки (рис. 7.35),
которая при криволинейных кромках
реза всегда равняется наименьшему сво-
ему значению, т. е. 10 мм.
Пример 1. Определение коэффициента
использования полосы для детали, пока-
занной на рис. 7.36: ширина полосы
В = Ьлет + 2&кр + 2bs = 5 см + 2 • 0,2 см +
+ 2 • 0,1 см - 5,6 см; длина полосы
£ “ 4ет + ^пер ~ Ю СМ + 0,1 СМ + 10,1 СМ,
где ширина детали b — ширина выруб-
ной детали, длина детали /дет— длина
вырубной детали, ширина перемычки
/>пер — расстояние между вырубными дета-
лями, расстояние до кромки полосы bs —
обрез бокового обрезного штампа.
Необходимая поверхность материала
на одну деталь:
А = Б • £ = 5,6 • 10,1 см = 56,56 см2.
Поверхность вырубной детали
= 5 • 10 — Ь^+1,52 -л-+12 J = 36,26 см2.
Площадь отходов Лоп = Лмат— Лде1 =
= 56,56 см2 — 36,26 см2 = 20,3 см2, а соот-
ношение отходов
л эн д
А = = ТгЬ • 100% = 35,89%.
отнотх Лат 56,56
Рис. 7.35. Диаграмма определения ширины пере-
мычки и расстояния до кромки
Рис. 7.36. Пример использования полосы
7.3. Гибка
295
Коэффициент использования листа
W = 100% — А = 100% — 35,89% =
исп отн. отх
= 64,11%
Пример 2. Заготовка шинки кольца
должна быть вырублена при помощи по-
следовательного штампа. Как должен
быть расположен пуансон для оптимально-
го использования материала?
Рис. 7.37. Использование полосы при различном
расположении вырубаемой детали (расстояние до
кромки Ькр = 1 мм, ширина перемычки bnep = 1 мм,
обрез бокового обрезного штампа bs = 1 мм): 1 —
вырубаемая деталь; 2, 3, 4, 5 - - - различное распо-
ложение вырубаемой детали на полосе
Некоторые из возможных решений
представлены на рис. 7.37 (для сравнения
показан необходимый участок листовой
полосы — Амат = В L).
При решении (4) следует учесть, что
необходимый участок полосы относится к
двум вырубным деталям, всегда размеща-
емым так плотно, что между ними остает-
ся только расстояние b .
Если детали расположены параллельно
друг к другу (2) и РЕ сп = 38% или распо-
лагаются непрерывно друг за другом (5)
и РЕ сп = 33%, то это означает, что полоса
используется недостаточно оптимально.
При расположении деталей в два
ряда (4) коэффициент использования
РЕисп=41%, но при этом затраты на при-
меняемый инструмент больше, так как в
этом случае требуются два пуансона или
сложный инструмент со сменными на-
кладками.
Самое оптимальное использование ма-
териала получается, когда детали распо-
лагаются наклонно друг к другу (5): ос-
нование под каст и шинка находятся на
расстоянии &пер, а РЕисп = 48%. Вариант
использования материала для каждого
конкретного случая разрабатывается из-за
различия деталей отдельно.
7.3. Гибка
7.3.1. Определение
Детали из листового металла, изго-
товленные при помощи вырубных инст-
рументов, обрабатываются дальше ги-
бочным инструментом. В пределах зоны
гибки деталь подвергается пластическо-
му формоизменению, в то время как вне
этой зоны материал остается неизмен-
ным, причем структура материала под-
вергается такому же виду нагрузки,
как и при гибке вручную.
Различают следующие методы механи-
ческой гибки (рис. 7.38): простая (V-об-
разная) гибка — линия сгиба располага-
ется между кромками листа, т. е. являет-
296
7. Механизированные методы формоизменения
ся открытой линией сгиба; гибка с зави-
ванием — кромка листа в подкатном
штампе загибается с постоянным смеще-
нием гибочной кромки; объемная штам-
повка * — линии сгиба бесконечны, т. е.
замкнутые, а толщина листа остается
неизменной; штамповка ** — лист де-
формируется в виде рельефа с бесконеч-
ными линиями сгиба, причем толщина
листа уже не может быть постоянной,
как при объемной штамповке, а изменя-
ется в соответствии с изменяющимся
рельефом, который может выполняться с
одной или с обеих сторон.
7.3.2. Простая гибка
Процессы гибки
Гибочный пуансон в процессе гибки
действует на материал как на балку на
двух опорах: лист изгибается вверх,
опирается на гибочные кромки плиты
гибочного штампа и скользит по ним
до тех пор, пока верхний пуансон не
достигнет своего нижнего положения и
не заполнит зазор гибочного штампа
(рис. 7.39), при этом материал с наруж-
ной стороны подвергается растяжению, а
с внутренней -- сжатию.
Важное явление при гибке— эффект
отпружинивания (как при ручной гибке),
когда после снятия нагрузки согнутая
заготовка, благодаря упругости материа-
ла, возвращается назад. Величина тако-
го отпружинивания зависит от твердости
и прочности материала, величины радиу-
са изгиба: чем больше радиус, тем силь-
нее отпружинивание.
Чтобы ограничить его, рекомендует-
ся: снять внутренние напряжения путем
отжига; выбрать наименьший возможный
радиус сгиба; несколько сузить в месте
Рис. 7.38. Виды гибки: 1 - V-образная гибка; 2 -
гибка с завиванием; 3 — объемная штамповка;
4 — штамповка
Рис. 7.39. Инструмент для V-образной гибки-
1 — гибочный пуансон; 2 — вкладыши; 3 — ма-
териал: 4— плита основания
* Этот процесс у нас принято называть рельеф-
ной штамповкой (рис. 7.38, 3). Примеч. ред.
** Этот процесс у нас принято называть чекан-
кой (рис. 7.38, 4) не путать с ручной чеканкой
(см. гл. 10.5). — Примеч. ред.
7.3. Гибка
297
сгиба зазор гибочного штампа, чтобы
дополнительно осадить материал. Во из-
бежание перегрузки материала и образо-
вания трещин гибку следует вести так,
чтобы кромка изгиба всегда располага-
лась поперек направлению выполненной
прокатки.
Конструкция гибочного инструмента
Основными составными частями его
являются гибочный пуансон и плита ги-
бочного штампа. Для направления хода
гибочного пуансона используются направ-
ляющие колонки. Чтобы обеспечить заго-
товке точное положение, на нижнем пуан-
соне могут быть размещены вкладыши, а
для предотвращения смещения сложных
деталей во время процесса гибки в гибоч-
ной плите могут быть установлены пру-
жинные прижимы, служащие как съемник.
Инструмент для V-образной гибки
В данном случае изготавливается
обычный уголок: листовая полоса во вре-
мя процесса гибки подается между гибоч-
ным пуансоном и гибочной кромкой штам-
па; для ее надежного фиксирования доста-
точно использования вкладыша (прижима
не требуется).
Гибочный инструмент
с клиновым приводом
Гибочный пуансон за счет сильной
пружины действует таким образом, что
при опускании его вниз деталь сначала
принимает U-образную форму (рис. 7.40),
а затем вдавливается глубже в плиту,
прижим же, доходя до своего нижнего
положения, стопорится упором. После
этого начинает работать клиновой при-
вод: вертикальное движение преобразует-
ся в горизонтальное и перемещающиеся
боковины завершают формовку детали.
При отводе верхней части инструмента
перемещающиеся боковины тоже отойдут,
и прижим, выполняя функцию съемника,
возвратит готовую деталь на поверхность
плиты гибочного штампа
Рис. 7.40. Гибочный инструмент с клиновым при-
водом: 1 — - общий вид; 2 — U-образная деформа-
ция с подпружиненным гибочным пуансоном; 3 - -
формование закругления при помощи клиновых
пуансонов
7.3.3. Гибка с закаткой кромок
Этим методом осуществляется, напри-
мер, закатка кромки шарнирной ленты
или отогнутого края сосуда, а чтобы
готовый сосуд можно было извлечь из
инструмента, производящий цилиндр
(рис. 7.41) должен быть разделен на верх-
ний и нижний пуансоны: дно сосуда при-
жимается к подпружинивающему съемни-
ку, стенка фиксируется в нижнем пуансо-
не, а верхняя кромка сосуда закатывается
в до тех пор опускающемся верхнем пу-
ансоне, пока закругляемая часть кромки
не коснется стенки (не упрется в нее).
298
7 Механизированные методы формоизменения
Рис. 7.41. Инструмент для гибки с завиванием:
1 и 2 - дои после формообразования
7 ЗА. Объемная штамповка
Инструмент для объемной штамповки
Объемная штамповка часто применя-
ется для изготовления из листовой за-
готовки рельефных декоративных дета-
лей, которые при этом выглядят так
же, как и изделия, обработанные чекан-
кой вручную.
Рельеф (негативная форма) выполняет-
ся в нижнем пуансоне и соответствует
заданной лицевой стороне листа. Верх-
ним пуансоном лист вдавливается в фор-
му и должен соответствовать позитивно-
му рельефу, уменьшенному на толщину
листа. Верхний и нижний пуансоны могут
быть установлены в инструменте с на-
правляющей плитой штампа или в инст-
рументе с направляющими колонками.
Но их можно также применять (вместе с
пуансоном и матрицей) в комбинирован-
ном последовательном инструменте или в
штампе для вырубки по наружному и
внутреннему контурам, чтобы иметь воз-
можность за один ход выполнить обе
рабочие операции
После того как инструментальщик
подготовит к работе верхний и нижний
пуансоны, гравер по стали начинает вы-
резать рельеф, используя для этого различ-
ной формы резцы, небольшие фрезы, риф-
левки. фасонные чеканы и полировальный
инструмент (от точности и качества поверх-
ности пуансонов зависит качество штам-
пуемой детали). Особенно тщательно дол-
жен быть выполнен «негативный» пуан-
сон, так как на нем формуется лицевая
сторона рельефа.
Если предполагается изготовление
большого количества изделий, а соответ-
ственно и продолжительная эксплуатация
инструмента, то в таких случаях целесо-
образно, если гравер по стали сначала
выполнит модель пуансона в виде этало-
на, который не будет затем использован
непосредственно для штамповки, а будет
служить только для формования собствен-
но рабочего пуансона. С помощью зака-
ленной модели пуансона отштамповывает-
ся в мягком стальном блоке нижнего пу-
ансона заданный негативный рельеф
(рис. 7.42), а после того как нижний пуан-
сон будет тоже закален, верхний пуансон
впрессовывается в него с такой силой, что
в нем самом отпечатывается позитивный
рельеф, который гравер по стали умень-
шит на толщину листа. В заключение и
верхний пуансон подвергается закалке.
При формовании «лица» противопо-
ложного пуансона материал (сталь) под-
вергается достаточно сильной нагрузке, и
чтобы рельеф был отформован качествен-
но, оказываемое на него давление должно
быть равномерным.
При высоком рельефе противополож-
ный пуансон предварительно обрабатыва-
ется, чтобы облегчить вытеснение матери-
ала, например травлением, для чего пуан-
сон покрывается лаком и им слегка уда-
ряют о рельеф — лак в месте контакта
выдавливается. При последующем травле-
нии открытые места растворяются. Опера-
ции прижима и травления повторяются до
тех пор, пока полностью не образуется
рельеф. Разумеется, можно выполнить
инструмент и без модельного пуансона:
сначала гравируется позитивный пуансон,
но можно, если в конкретном случае это
7.3. Гибка
299
Рис. 7.42. Изготовление верхнего и нижнего пуансонов для объемной
штамповки: 1 — закаленный модельный пуансон с частично ото-
жженным нижним пуансоном; 2 — закаленный нижний пуансон с
неполно отожженным верхним пуансоном; 3 верхний пуансон,
погруженный в нижний пуансон; 4 закаленный пуансон в действии
более целесообразно, начать и с изготов-
ления негативного рельефа.
Формовочные инструменты
с резиновыми подушками
При помощи резиновых подушек мож-
но очень хорошо выполнять рельефную
формовку листовой заготовки.
Соответствующим образом смоделиро-
ванная форма закрепляется на цоколе,
причем — не обязательно металлическая;
дерево твердых пород или твердый плас-
тик также пригодны для использования в
этих целях. Особенно хорошо в этом слу-
чае подвергаются формовке плоские рель-
ефы с мягкими переходами. А так как
лист, как и при вырубке, прочно зажима-
ется между резиной и матрицей, то при
большой разнице высот профиля и острых
кромках рельефа нагрузка на лист превы-
сит предел прочности на растяжение и
произойдет его разрыв. Если же рельеф-
ная форма будет установлена под углом
7—10°, то тогда будет происходить обка-
тывающая деформация, течение материала
(рис. 7.43) будет происходить плавно, со-
здавая более благоприятные условия для
так называемой обкаты-
вающей (мягкой) дефор-
мации материала.
7.3.5. Штамповка
При штамповке про-
исходит изменение тол-
щины материала.
При односторонней
штамповке деталь лежит
на плоской подкладке,
поверхность которой для
исключения смещения де-
тали целесообразно сде-
лать рифленой или струк-
турированной. В верх-
нем пуансоне негативный
рельеф выполнен так же,
как и в нижнем пуансоне
рельефно-формовочного
штампа. При движении пуансона вниз ма-
териал из нижележащих областей рельефа
вытесняется в выпуклые, при этом избы-
ток его образует так называемый облой,
когда пуансоны (и это важно) не могут
удариться непосредственно друг о друга.
Если необходимо выполнить штамповку
рельефа с двух сторон, как, например, у
монеты, то нижний пуансон должен быть
выгравирован тоже как негативный рель-
еф. А чтобы избежать образования боко-
вого облоя, материал окружают массив-
ным кольцом, которое во время процесса
Рис. 7.43. Формовочный инструмент с резиновы-
ми подушками для «обкатывающей деформации»:
1 и 2 — во время и 3 — после формообразования
300
7. Механизированные методы формоизменения
штамповки плотно охватывает оба пуан-
сона
7.4. Глубокая вытяжка
Этим методом изготавливается бесшов-
ное полое тело из круглой листовой заго-
товки посредством растяжения и осажива-
ния, например, сосуды, прямоугольные
оправы для драгоценных камней и даже
бесшовные трубы.
7.4.1. Принцип действия
и инструменты
Основными составными частями инст-
румента являются: пуансон вытяжного
штампа, кольцевая вытяжная матрица и
прижим (рис. 7.44, 7.45). При опускании
ползуна пластина вдавливается пуансо-
ном вытяжного штампа в зазор между
пуансоном и матрицей, при этом матери-
ал, необходимый для кромки сосуда, дол-
жен вытягиваться вокруг закругленной
кромки кольцевой вытяжной матрицы и
течь в зазор между ней и пуансоном.
В данном случае происходят сложные
процессы деформации, когда одна часть
материала должна растягиваться в ради-
альном направлении, а соседняя — осажи-
ваться в тангенциальном, поскольку тол-
щина материала при глубокой вытяжке
всегда остается неизменной. Следствием
вытеснения материала при деформации
пластины является удлинение стенок сосу-
да и появления на ней, особенно при
тонком листе, складок. Пластину, во из-
бежание этого, необходимо прижимать во-
круг пуансона вытяжного штампа специ-
альным прижимом. При наличии съемника
готовый отформованный сосуд при подня-
тии пуансона выдавливается из вытяжно-
го отверстия.
Если кольцевая вытяжная матрица от-
крыта вниз, то, когда пуансон вытяжного
штампа достигнет своей нижней точки,
готовый сосуд продвигается через нее.
При выходе сосуда из нижней области
Рис. 7.44. Инструмент для глубокой вытяжки со
съемником ! пуансон; 2 - - прижим; 3 — плас-
тина; 4 вкладыш; 5 — кольцевая вытяжная
матрица с радиусом вытяжки; 6 - - съемник
Рис. 7.45. Инструмент для многоступенчатой
глубокой вытяжки: 1 пуансон; 2 — прижим;
3 — кольцевая вытяжная матрица; 4 — исход-
ная форма; 5 — конечная форма
7.4. Глубокая вытяжка
301
кольцевой вытяжной матрицы он, из-за
ослабления воздействия упругой деформа-
ции, несколько растягивается у края, а
потому готовый сосуд при подъеме пуан-
сона вытяжного штампа удерживается у
нижней кромки кольцевой вытяжной мат-
рицы, но так как пуансон слегка сужается
спереди, а через отверстие для выхода
воздуха происходит выравнивание давле-
ния у дна сосуда, сосуд отделяется от
пуансона и падает через отверстие стола
пресса (рис. 7.45).
Только в исключительных случаях со-
суд может быть изготовлен из пластины за
один заход! Если диаметр сосуда составля-
ет менее 60% от диаметра пластины, то его
получение достигается постепенным умень-
шением за несколько операций вытяжки, в
результате чего и закругление кромок дна
сосуда будет завершаться.
7.4.2. Раскрой заготовок
Независимо от того, происходит ли
изготовление сосуда выколоткой, формов-
кой на ротационно-давильном станке или
методом глубокой вытяжки, желаемый ре-
зультат может быть достигнут только в том
случае, если правильно рассчитаны форма
и размер заготовки. При этом следует
использовать точный метод расчета, осно-
ванный на известном отношении, когда
m=V-p = Asp.
где А — площадь листа в см2, s — толщи-
на листа в см, V — объем листа в см3, р —
плотность металла в г/см3, т— масса
листа в г.
Исходят причем из того, что между
заготовкой и сосудом имеются следующие
соответствия: одинаковая плотность ме-
талла (рх = /?2); одинаковая масса, так как
ничего не отрезается и не прибавляется
(тх - т2); одинаковая толщина листа, так
как этот размер не должен изменяться при
деформации Ц = л2). Получается, что и пло-
щадь заготовки, и площадь конечного изде-
лия имеют одинаковую величину, т. е.Ах=А?.
Пример 1 Какой величины должна
быть пластина, из которой изготавливает-
ся цилиндрический сосуд (рис. 7.46, 7)?
<72 — - d2 — + d ' Л' h.
1 4 2 4 2
Из этого следует, что
^£ = Л(^+4.й?2./,),
d х d2 + 4 • б/2 ’ 5
а в числовых значениях
— ^42+4-4-6 = 10,58 см.
Обобщив, получаем (при АХ = А2), что
J2— = А и d} = J--A2 .
4 2 1 Vtf
Вместо А 2 подставляем формулу площа-
ди соответствующего сосуда, которая по
возможности приводится к такому виду,
что я/4 можно вынести за скобки и сокра-
тить на 4/тг, как в следующем примере.
Пример 2. Цилиндрический сосуд с
отогнутой кромкой (рис. 7.46, 2).
Круговую кромку вместе с дном
сосуда принимаем за общую круговую по-
верхность с диаметром dr
1 V Я V Я I 4 J
- д/j2 + 4-<72-h.
Пример 3. Цилиндрический сосуд с
полукруглым дном (рис. 7.46, 5).
Рис. 7.46. Расчет заготовки-1 - цилиндрический
сосуд; 2 - цилиндрический сосуд с отогнутой кром-
кой; 3—цилиндрический сосуд с полукруглым дном
302
7. Механизированные методы формоизменения
d, = .\-\dl-+d2-7r-h | = J2(</22+2(72-A).
V я" к 2 )
Как при глубокой вытяжке, так и при
ковке изделий из серебра сосуды обычно
не имеют простых геометрических форм, а
по эстетическим и функциональным сооб-
ражениям отличаются более сложной кон-
фигурацией. В таких случаях тело разби-
вается на отдельные элементарные геомет-
рические формы, поверхности которых
приблизительно соответствуют изготавли-
ваемому сосуду.
Пример 4. Какой диаметр должна иметь
пластина заготовки, из которой изготав-
ливается кувшин (рис. 7.47)?
Стенки кувшина разбиваются на две
боковые поверхности усеченного конуса
Рис. 7.47. Расчет заготовки кофейника' 1 —об-
щий вид; 2 —разделение тела кувшина на элемен-
тарные фигуры
и одну полусферу Расчет может быть
выполнен двумя методами.
Первый вариант — расчет боковых
поверхностей'.
А — А + А , + А . =
общ конус! конус 2 сфера
= л[/](/•] + Г2) + /2(/2 + Г3) + 2 • Г4 • /г] =
= л-[4,5 (42 + 2,6) + 8,1 (2,6 + 4,6) + 2 • 6,3 • 10,8] =
= 706,5 см2.
Второй вариант — «гульдинское пра-
вило». Для осуществления расчетов по
этому правилу необходимо распола-
гать: длиной контурной линии L, поло-
жением центра тяжести на линии S. рас-
стоянием от центра тяжести до оси
тела — как радиуса вращения R. И тог-
да Лобщ = 2^ZLh • 7?н.
Длину прямых линий берем из выпол-
ненного в масштабе чертежа (кривые
должны быть рассчитаны): 360° : =
= 132° : £3,
2г4 -яг-132
£з=Л^-=14’5сМ-
Центр тяжести прямой линии распола-
гается в ее середине, а для изогнутой его
необходимо найти на биссектрисе цент-
рального угла, определив расстояние у0
центра тяжести s от центра окружности z;
длина хорды окружности 5 берется из
чертежа.
r4-S 6,311,7
y0 = ~ = ~^T"5fi8cM-
Соответствующий радиус вращения бе-
рем из чертежа и определяем общую пло-
ЩаДЬ; АбЩ = ' Rt+L2 R2 + L3 R3> =
= 2л-(4,5 • 3.4 + 8.1 • 3.6 • 14.5 • 4,7) см2 =
706,5 см2.
Диаметр исходной пластины получаем
тогда по формуле
Расчет заготовки по массе. Если в
качестве модели имеется уже готовое из-
делие. то можно довольно просто рассчи-
тать заготовку для круглого сосуда (в том
7.4. Глубокая вытяжка
303
числе и сложных форм), так как за основу
берут не поверхность, а массу.
Массу круглой пластины получаем по
формуле, где т - К • р, затем подставляем
в нее значение объема круглой колонки
Д - л-s
4
т -
Выделив dv получаем, что
4-т
^1 у л • s • р *
Так как масса и толщина листа во
время обработки не изменяются, то оба
эти значения определяют по готовой моде-
ли и подставляют в эту формулу.
Пример. Необходимо изготовить сереб-
ряный стакан методом глубокой вытяжки.
Каким должен быть диаметр заготовки?
Дано: т = 123,6 г, р - 10,3 г/см3, s - 0,08 см.
f | 4-т _ | 4 123,6 ,
= .------ = 1 ппо 1па — 13,82 см.
1 ул-s-p у 0,08-10,3‘Л ’
Диаграмма раскроя заготовок. Если
часто приходится рассчитывать заготовки
для одинаковых круглых сосудов различ-
ного размера, то можно легко (по некото-
рым рассчитанным значениям) построить
такие кривые (рис. 7.48), которые позволят
быстро определять необходимые размеры.
В качестве примера возьмем цилиндриче-
ский стакан, основная формула расчета
диаметра которого уже было выведена:
df = rf+TTh.
Как видно, кривая проходит не линей-
но, чем подтверждается еще раз, что не-
обходимый размер пластины следует рас-
считывать.
7.4.3. Стадии глубокой вытяжки
За одну операцию вытяжки можно из-
готовить только сосуды с низким краем:
высокие сосуды с малой площадью дна
можно изготовить только за несколько
операций или этапов вытяжки.
Определение диаметра на различных
стадиях производится исходя из коэффи-
циента вытяжки (т), причем для первой
Рис. 7.48. Диаграмма раскроя заготовок
Рис. 7.49. Определение стадий вытяжки- 1 —
пластина (d} - 174 мм); 2 — первая стадия
(d2~ 100 мм); 3 — вторая стадия (d3 = 80 мм);
4 — третья стадия (d4- 65 мм); 5 — последняя
стадия, т. е. готовое изделие (d5 - 50 мм,
h - 137мм)
304
7. Механизированные методы формоизменения
_ д д
т2 - — ... где т— коэффициент
вытяжки, d{ — диаметр заготовки в мм,
d2 — наружный диаметр после первой
операции в мм, — наружный диаметр
после fl-й операции в мм.
В качестве экспериментальных значе-
ния колеблются от 0,55 до 0,6, а т2 —
от 0,75 до 0,8.
Пример. Для стакана (рис. 7.49) опре-
деляются следующие стадии вытяжки:
d2 = тх dx - 0,6 17,4= 10,4 (выбрано
100 мм), d3-m2 d2- 0,8 • 10,0= 8,0 (вы-
брано 80 мм), d4 = т2 d3 = 0,8 8,0 = 6,4
(выбрано 65 мм), d5 = т2’ d4 = 0,8 • 6,5 = 5,2
(выбрано 50 мм).
7.5. Гибка проволоки
Даже при серийном производстве укра-
шений очень часть приходится осуществ-
Рис. 7.50. Проволокогибочный автомат
лять гибку проволоки вручную, при этом,
разумеется, производительность труда
очень мала, так как гибка все еще про-
изводится плоскогубцами, или с использо-
ванием простых гибочных устройств, или
соответствующих оправок (например, при
получении спирали для звеньев), или с
применением «ленивца».
Конечно, более производительным
методом гибки проволоки является ее ме-
ханическая гибка, например, на универ-
сальном проволокогибочном автомате
«Ubimat» (рис. 7.50), который позволяет
выполнять с высокой производительнос-
тью гибку даже фасонных деталей.
Проволока с одной катушки через
«правильное» роликовое устройство пода-
ется в зону оснастки. В соответствующем
направлении к проволоке подводятся ги-
бочные шаблоны, рабочие поверхности
которых имеют заданную форму. Готовая
согнутая деталь затем обрезается.
Первоначально «Ubimat» был разрабо-
тан для производства массовых деталей,
например, скрепок, заколок для волос и
т. д., но и в ювелирном производстве эта
машина хорошо себя зарекомендовала
Рис. 7.51. Узел оснастки автомата по производ-
ству панцирных цепочек (схема): 1 - ползун для
закрывания; 2—пружина растяжения; 3—болт
щипцов, 4 — головка щипцов; 5 — прижим' 6
панцирные щипцы; 7—нож; 8 — проволока; 9 —
витая спираль; 10 — оправка для намотки
7.6. Изготовление цепочек
305
Рис. 7.52. Цепочки промышленного изготовления
7.6. Изготовление цепочек
В наши дни на высокопроизводитель-
ных цепевязальных автоматах изготавли-
ваются (причем большими сериями) цепоч-
ки, которые могут быть довольно сложной
формы. Интересно наблюдать за работой
автомата по производству, например, пан-
цирных цепочек (рис. 7.51) и видеть, как
подводится проволока и наматывается в
звенья, как производят гибку звеньев щип-
цы. Последовательность отдельных опера-
ций регулируется только механически через
дисковые кулачки и передаточный толка-
тель. Причем все кулачки закреплены на
приводном валу, и каждый из них регули-
рует только определенное движение, на-
пример: открытие, перемещение вперед,
закрытие, поворот, подъем и опускание.
Процесс осуществляется без участия ра-
бочего, и темп изготовления при этом
такой, что практически невозможно усле-
дить за отдельными движениями: за 1 ч
производится цепочка длиной 20 м! (раз-
личные типы промышленного производства
цепочек представлены на рис. 7.52).
8. Техника соединения деталей
8.1. Пайка
8.1.1. Основные понятия
При пайке металлические детали соеди-
няются посредством припоя — связующего
сплава, который, нагреваясь и становясь
жидким, растекается как по капиллярам
между спаиваемыми деталями и образует
прочное неразъемное соединение. Для об-
легчения процесса пайки применяются флю-
совые добавки.
Место пайки должно быть нагрето до
рабочей температуры припоя, т. е. до
температуры, когда припой расплавляется
и заполняет шов соединения, причем эта
температура должна быть ниже температу-
ры солидуса соединяемых металлов, иначе
они тоже могут расплавиться. Практика
показывает, что рабочая температура мяг-
ких припоев ниже 350° С, а твердых —
выше 650° С. Температура же действия
флюса должна быть ниже рабочей темпе-
ратуры припоя.
8.1.2. Припои
Свойства припоев
Припой должен плавиться, в то время
как основной металл еще находится в
твердом состоянии. Разница между рабо-
чей температурой припоя и началом плав-
ления основного металла должна состав-
лять не менее 50° С. При превышении
температуры солидуса основного металла
начинается нежелательное «томление»
сплава, и тогда все изделие или отдельные
его части могут стать непригодными. Но
минимальную разницу рассматриваемых
температур в 50° С нельзя считать нормой,
так как, например, при пайке тонкой про-
волоки (филигранные изделия) опасность
перегрева в отдельных местах настолько
велика, что эта разница должна быть боль-
ше. Интервал плавления твердых припоев
можно снизить с помощью различных леги-
рующих добавок; температура же плавле-
ния мягких припоев и без того значительно
ниже, чем у спаиваемых металлов.
Жидкий припой должен растекаться
на спаиваемом металле. Обеспечение
необходимой смачиваемости при пайке
предполагает определенное «родство»
соединяемых металлов; каждый ювелир
не раз мог наблюдать, как припой, рас-
плавляясь, превращается в шарик, вместо
того чтобы растекаться по основному
металлу и заполнять стык соединения.
Причинами такого явления (высокого
поверхностного натяжения жидкого ме-
талла) могут быть различные факторы,
например разница температур: припой
расплавился, но ввиду высокой теплоот-
дачи детали место пайки еще не достигло
такой же температуры, т. е. предваритель-
ного нагрева не хватило — недостаточное
сродство металлов. На текучесть припоя
может повлиять также наличие окисных
пленок и инородных частиц на припое или
на металле, и различие структур припоя
и основного материала тоже играет не
последнюю роль в ухудшении текучести
припоя. Для хорошего сцепления между
припоем и основным металлом необходи-
мо, чтобы атомы припоя приблизились к
атомам основного металла на межатомное
расстояние, чему и способствует раство-
рение припоем микронеровностей на по-
верхностях спаиваемых деталей.
Соединение припоя и основного ме-
талла должно быть долговечным. Долго-
вечность соединения, как и смачивае-
мость, тоже зависит от «родства» основ-
ного металла и припоя. При расплавле-
нии припоя и сильном нагреве основного
металла атомы металла приобретают та-
кую высокую подвижность, что они в
состоянии вызвать процесс диффузии.
Выше уже говорилось о том, что частицы
основного металла, растворяясь в рас-
плавленном припое, улучшают его теку-
8.1. Пайка
307
честь Прочность же и однородность па-
яного соединения определяются в значи-
тельной мере степенью диффузии метал-
лов, которая происходит на границах зон
взаимодействия расплавленного припоя и
основного металла, когда образуется
структура, показанная схематично на
рис. 8.1: припой имеет первоначальную
структуру только внутри шва, в краевых
же зонах он уже насыщен частицами ос-
новного металла, а на границах припоя с
основным металлом находится узкая сме-
шанная зона. На практике, однако, быва-
ет, что припой смешивается с основным
металлом значительно интенсивнее и при-
сутствует во всех показанных на рисунке
зонах (при пайке мягкими припоями сме-
шанная зона почти отсутствует). Процесс
диффузии при длительном нагреве, или
многократном отжиге, или, например, при
повторной пайке вблизи от уже запаянно-
го шва может развиться до такой степени,
что на микрошлифе этого шва уже не
обнаружится.
Мягкие припои
Почти все припои представляют со-
бой сплавы на основе свинца и олова
(рис. 8.2) и по своей системе схожи с
системой сплава серебро-медь. Ювелир
предпочитает использовать припои с со-
держанием олова от 50 до 60%, так как
Рис. 8.1. Структура паяного шва (схема) :1
основной материал; 2 — припой; 3 — зона диф-
фузии основного материала; 4 — зона диффу-
зии припоя
Sn-+ +-РЬ
Рис. 8.2. Диаграмма состояния Pb-Sn
в данном диапазоне сочетаются низкая
температура плавления и достаточная
прочность; эти припои подходят для пай-
ки изделий из меди и латуни. При изго-
товлении сосудов для пищевых продук-
тов и питья содержание олова в припое
должно быть как можно меньше (в этих
случаях применяют сплав LSn 90). Проч-
ность мягких припоев повышают добав-
ками Sb, а для уменьшения рабочей тем-
пературы используются добавки других
металлов, например «сплава Вуда», со-
стоящего из 4 частей Bi. 2 частей Pb, 1
части Sn и 1 части Cd. Рабочая темпе-
ратура «сплава Вуда» равна 65° С, и его
можно применять для соединения чувстви-
тельных к температуре деталей, правда,
прочность паяного соединения в этом
случае — незначительная.
Оловянным припоям присущи многие
недостатки, о которых ювелир должен
знать и всегда помнить: сплав олова и
свинца не только мягкий, т. е. легкоплав-
кий, но имеет также незначительную
твердость и прочность; диффузия припоя
и основного металла — незначительна;
припой имеет совершенно другой состав,
чем основные металлы («родства» нет),
например сплавы Cu-Zn и Pb-Sn; уже при
температуре выше 100° С соединение,
образованное пайкой мягким припоем,
чувствительно к нагреву; прочность тако-
го шва на разрыв составляет в среднем
308
8 Техника соединения деталей
50 Н/мм2, в то время как при пайке
серебряным припоем этот показатель в
8—10 раз выше; на цветных сплавах и
металлах виден шов серо-белого цвета.
Твердые припои
Для пайки деталей изделий из благо-
родных металлов применяются серебря-
ные и золотые припои. Серебряные при-
пои используются также для пайки меди
и ее сплавов и стали. Известно много
припоев с низким содержанием серебра,
которые из-за желтовато-красного оттен-
ка не представляют интереса для ювели-
ров. В ювелирном же деле применяются
серебряные припои с содержанием в них
серебра не менее 65% (табл. 8.1), причем
их проба может не соответствовать пробе
изделий.
Золотые припои применяются для пай-
ки изделий из золота и платины; проба
припоя должна быть идентична пробе из-
делия. Золотые припои классифицируются
по содержанию чистого золота, конкрет-
ное же соответствие припоя тому или
иному сплаву определяется соотношением
температуры солидуса основного металла
и рабочей температуры припоя (табл. 8.2).
Пример-, сплавы Аи 585 с добавкой
чистого серебра (бледно-желтого цвета),
а также с добавкой чистой меди (красно-
ватого цвета), температура солидуса ко-
торых составляет приблизительно 1000° С
и 950° С, могут быть спаяны припоем с
рабочей температурой 900° С. Сплав золо-
та этой же пробы, содержащий 200 частей
меди (желтого цвета), при такой темпера-
туре расплавился бы, так как в этом
случае температура солидуса составляет
всего около 810° С, а максимальная рабо-
чая температура припоя 750° С.
8.1.3. Флюсы
Действие флюсов
При нагреве на поверхности боль-
шинства металлов образуется окисная
пленка. Задача флюсов — удалить остат-
ки окислов. При пайке флюс должен
растворять окислы, защищать места пай-
ки и припой от окисления с помощью
покрытия в виде глазури, улучшать жид-
котекучесть припоя. Удаление остатков
самого флюса механическим способом не
рекомендуется.
Рабочая температура припоя и тем-
пература действия флюса должны быть
согласованы между собой. Необходимо,
чтобы температура действия флюса была
ниже рабочей температуры пайки. Какой
смысл во флюсе, если он расплавляется
только тогда, когда уже нужно заканчи-
вать пайку? В идеальном случае темпера-
тура действия флюса повышается посте-
пенно, и при ее значении, которое ниже
рабочей температуры припоя^ она далее,
т. е. в промежутке времени, когда произ-
водится пайка, не изменяется. Такой
флюс пригоден при различных скоростях
пайки. Флюс же, который быстро утрачи-
вает необходимую активность, можно ис-
пользовать только при непродолжительной
пайке. Хороший флюс должен обладать
такой высокой скоростью действия, чтобы
он мог растворить остатки окислов до
наступления рабочей температуры припоя.
Когда припой течет, флюс должен быть
еще достаточно активным, чтобы предот-
вратить во время пайки повторное окис-
ление.
Флюс должен иметь низкую вязкость и
незначительное поверхностное натяже-
ние для улучшения текучести припоя.
Вязкость флюса характеризует его внут-
реннее сопротивление, от нее зависит
подвижность флюса. Вязкость должна
быть достаточно низкой, чтобы не препят-
ствовать растеканию припоя, но одновре-
менно она должна быть такой, чтобы
флюс смог покрыть сплошным защитным
слоем припой и место пайки. Стремление
материала в жидком состоянии к сжатию
объясняется действием поверхностного
натяжения. Разумеется, что материал, ко-
торый подобно ртути скатывается в шари-
ки, не годится в качестве флюса; послед-
8.1. Пайка
309
Серебряные припои
Таблица 8.1
Припой Ag (%) Добавки Рабочая темпера- тура, °C Плот- ность, г/см3 Прочность на растяжение, Н/мм2 Относи- тельное удлинение, % Основное применение
L-Ag30Cd22 30 Cu, Cd. Zn 680 9.2 480 31 Медь, медные сплавы
L-Ag34Cd20 34 Cu, Cd, Zn 640 9,1 530 32 Медь, медные сплавы
L-Ag40Cd20 40 Cu, Cd, Zn 610 9,3 530 21 Медь, медные сплавы,
L-Ag50Cdl0 50 Cu, Cd, Zn 650 9,5 430 30 Медь, медные сплавы, сплавы серебра
L-Ag65Cu29 65 Cu, Zn 740 9,7 380 25 Украшения, приборы из сплава серебра
L-Ag65Cu26 65 Cu, Zn 730 9,7 420 30 Украшения, приборы из сплава серебра
L-Ag65Cu23 65 Cu, Zn 720 9,7 420 30 Украшения, приборы из сплава серебра
L-Ag65Cu20 65 Cu, Zn 700 9,7 420 30 Украшения, приборы из сплава серебра
Таблица 8.2
Золотые и платиновые припои
Аи (%) Добавки Рабочая температура, °C Плотность. г/см3 Основное применение
75 Ag, Cu, Zn, Cd 820 15,3 Твердый припой для Аи 750
75 Ag, Си, Cd 725 15,1 Мягкий припой для Аи 750
58,5 Ag, Си, Zn 850 16,1 Очень твердый припой для Аи 585
58,5 Ag, Си, Zn 820 15,3 Твердый припой для Аи 585
58,5 Ag, Cu, Zn 775 15,3 Средний припой для Аи 585
58,5 Ag, Cu, Zn 760 15,3 Мягкий припой для Аи 585
33,3 Ag, Cu, Zn 790 12,3 Твердый припой для Аи 333
33,3 Ag, Cu, Zn 760 12,3 Средний припой для Аи 333
33,3 Ag, Cu, Zn 740 12,4 Мягкий припой для Аи 333
56.0 Pd, Ag, Cu, Cd 920 17,2 Припой для белого золота Аи 585 и Аи 750
83,3 Pt, Pd, Ni 920 19,9 Припой для ювелирной платины
310
8. Техника соединения деталей
ний должен обладать таким низким повер-
хностным натяжением, чтобы он мог легко
в расплавленном состоянии смачивать по-
верхность основного материала.
Флюс должен обеспечить отшлаковы-
вание загрязнений и удаление их от места
пайки. Недостаточно, если флюс только
растворяет остатки окислов. Он должен
также удалять продукты растворения с
места пайки; в противном случае из-за
вязкого слоя шлака припой станет менее
подвижен, что воспрепятствует подаче но-
вых флюсовых добавок к поверхности ме-
талла.
Остатки флюса должны быть легко
растворимы. Остатки применяемых на
практике флюсов для мягких припоев
смываются водой (если в качестве флюса
используется канифоль, ее можно смыть
спиртом), остатки же флюсов для твердых
припоев растворяются в горячей воде или
в травильном растворе.
Флюсы для мягких припоев
Хлористый цинк ZnCl2. Эту паяльную
жидкость можно приготовить самостоя-
тельно: кусочки цинка растворяют в соля-
ной кислоте до насыщения раствора 2НС1
(соляная кислота) + Zn (цинк) -> ZnCl2
(хлористый цинк) + Н2 (водород), а полу-
ченный раствор разбавляется водой в от-
ношении 1:1.
Сухой хлористый цинк представляет
собой соль белого цвета, которая очень
гигроскопична и при температуре 283° С
превращается в жидкотекучую массу. По
достижении температуры активности она
образует с водой, для чего уже достаточ-
но влажности воздуха, хлористый водо-
род: ZnCl2 (хлористый цинк) + Н2О
(вода) ZnO (окись цинка) + 2НС1 (хло-
ристый водород), а возникающий газ
растворяет окислы в месте пайки и
преобразует их в хлориды: 2НС1 (хлори-
стый водород) + СиО (окись меди) СиС12
(хлористая медь) + Н2О (вода). Появивши-
еся в процессе выделения хлористого во-
дорода окись цинка и хлориды окисей
металлов растворяются в плавящемся хло-
ристом цинке.
Хлористый цинк хотя и является эффек-
тивным флюсом при пайке мягкими припо-
ями, однако его применение ограничено
тем, что остатки флюса на изделии под
действием влажности воздуха образуют
хлористый водород, что приводит к кор-
розии, прежде всего железа и меди. Поэто-
му в электротехнике и точной механике не
разрешается применение такого флюса,
при использовании которого на детали
остаются ионы хлора.
Хлористый аммоний (нашатырь)
NH4C1. Нашатырь представляет собой
порошок белого цвета, который становит-
ся жидким при нагреве от 530 до 600° С,
а также растворим в воде. Порошок обыч-
но спрессовывается в брусок — так назы-
ваемый «нашатырный камень», о который
часто, например, очищают жало горячего
паяльника, загрязненного окисью меди:
2NH4C1 (хлористый аммоний) + СиО (окись
меди) СиС12 (хлористая медь) + 2NH3
(аммоний) + Н2О (вода). Нашатырь приме-
няется в качестве флюса при чернении
(ниэллировании).
Флюсовые смеси. Температура эффек-
тивного действия обычной паяльной жид-
кости приблизительно на 50° С выше ра-
бочей температуры распространенных
мягких припоев. С помощью добавки хло-
ристого аммония можно в зависимости от
количественного соотношения существен-
но изменить температурный интервал
плавления флюса; минимальное же значе-
ние (180° С) температуры плавления флю-
са достигается добавкой в него 28% хло-
ристого аммония и 72% хлористого цинка.
При смешивании обоих веществ при вы-
соких температурах происходит выделе-
ние газа хлористого водорода и образова-
ние аммониевых хлоридов цинка
Zn(NH3)Cl2 и Zn(NH3Cl)2, которые улуч-
шают процесс пайки: ZnCl2 (хлористый
цинк) + NH4C1 (хлористый аммоний) —>
-^Zn(NH3)Cl2 (аммониевый хлорид цин-
ка) + НС1 (хлористый водород). Обе соли
8.1. Пайка
311
смешивают в нужном соотношении и
растворяют в воде; такая смесь повыша-
ет температуру действия флюса и, следо-
вательно. эффективность паяльной жид-
кости.
Канифоль С20Н30О2. Канифоль добыва-
ют из смолы хвойных деревьев посред-
ством дистиллирования. Она представляет
собой желтую мягкую смолу, плавящуюся
(в зависимости от состава) при температу-
ре 100—200° С. В отличие от рассмотрен-
ных выше флюсов она совершенно без-
вредна, а ее остатки к тому же препят-
ствуют образованию коррозии на спаива-
емом металле. Но канифоль хуже, чем
паяльная жидкость, растворяет окислы: к
примеру, на меди растворяется только
тонкий слой окисной пленки розового
цвета, а толстый темный слой окалины
остается без изменения. Применение кани-
фоли обусловливается тщательной зачист-
кой места пайки и высокой скоростью
проведения последней.
Средства для пайки. В продаже имеет-
ся множество флюсов для мягких припоев,
состав которых сочетает активность хло-
росодержащих с нейтрализующими, пре-
пятствующими коррозии компонентами.
Но до тех пор, пока в их составе содер-
жатся ионы хлора, эти средства небезо-
пасны: недостаточно, если флюс не содер-
жит кислоты, он не должен содержать
хлора. Предлагаемые в продаже смазки,
пасты и масла для пайки изготовлены
таким образом, что благодаря добавкам
смол, жиров, масел, органических кислот,
вазелина и др. они практически не оказы-
вают вредных влияний на качество изго-
товляемого изделия, а потому могут быть
применимы в случае необходимости в
ювелирном деле.
Флюсы для твердых припоев
Бура и борная кислота. Бура является
классическим флюсом, применяемым юве-
лирами. Сегодня, правда, тарелка с рас-
тертой бурой уже исчезла с верстаков
ювелиров, но бура еще содержится в
виде основного компонента во многих
применяемых препаратах.
Борную кислоту ювелир применяет
при пайке тогда, когда и после нее по-
лированное изделие должно сохранить
свой блеск, а также когда нужно предот-
вратить окисление на поверхности; бура
и борная кислота превращаются при
сильном нагревании в расплав в виде
глазури, который, распадаясь, образует
трехокись бора В2О3, которая, в свою
очередь, вступает в реакцию с окислами
металлов и образует бораты, например:
СиО (окись меди) + В,О3 (трехокись
бора) -> Си(ВО2)2 (метаборат меди).
В борной кислоте при температуре
ниже 900° С продукты растворения осе-
дают плотным слоем на поверхности ме-
талла (рис. 8.3, 7). В результате, одна-
ко, хотя и образуется защитный слой,
новые частицы трехокиси бора не могут
попасть к месту пайки. Только при тем-
пературе выше 900° С повышается жид-
котекучесть флюса, а образующиеся бо-
раты могут соединиться с трехокисью
бора (рис. 8.3, 2). Флюс достигает мак-
симальной активности и борная кислота
может быть использована в качестве
флюса при температурах, когда уже
воздействия буры недостаточно, напри-
мер, при применении припоев для пайки
изделий из латуни и нейзильбера (обыч-
но же, как флюс, борная кислота не
используется).
Бура распадается при переходе точки
плавления на трехокись бора и метаборат
натрия. Трехокись бора растворяет загряз-
нения металла и, как и борная кислота,
образует метабораты; вновь же образо-
вавшиеся метабораты растворяются име-
ющимися метаборатами натрия и от-
водятся ими с места образования, чтобы
новые частицы трехокиси бора смогли
попасть в окисный слой и вступить в
реакцию (рис. 8.3, 3). Этот процесс про-
должается до тех пор, пока не израсхо-
дуется трехокись бора и не растворятся
все окислы без остатка. .
312
8. Техника соединения деталей
Препараты для пайки. Каждому юве-
лиру знакомы недостатки буры. Имеющи-
еся же в продаже препараты обладают
дополнительными достоинствами: более
низкой температурой активного действия,
меньшим вспучиванием, более высокой
растворимостью, отсутствием необходимо-
сти приготавливать их растиранием — они
уже готовы к употреблению. Эти препара-
ты известны под наименованиями флуорон
(Fluoron) и флуксит (Fluxit). Они приго-
товлены на основе боратов с добавлением
фосфатных и фтористых соединений, с
помощью которых улучшаются свойства
буры. Данные средства хорошо зареко-
мендовали себя при пайке ювелирных
изделий, а потому нет необходимости
применять в настоящее время обычную
буру; только при пайке припоями с высо-
кой температурой плавления ее еще ис-
пользуют Специализированные предприя-
тия поставляют даже флюсы для опреде-
ленных сплавов. Впрочем, при пайке де-
талей и изделий из серебра, а особенно из
меди и ее сплавов, чтобы обеспечить не-
обходимую защиту от окисления в процес-
се более длительного нагревания, одно-
временно с применением флуорона или
флуксита используют и буру: на спаива-
емый стык наносится флюс, затем рас-
кладывают припой, а далее, насыпают не-
много порошка буры. Более же других в
этом случае пригодилась бы смесь, состо-
ящая из 2 частей буры, 2 частей поташа
и 1 части поваренной соли. Применение
этой смеси дает возможность снизить интер-
вал температур плавления приблизительно
на 200° С, чего нельзя достичь, используя
обычную буру. Для удаления остатков сме-
си с изделия достаточно недолго прокипя-
тить его в воде.
8.1.4. Источники тепла
Паяльник
В электрическом паяльнике происхо-
дит накаливание нагревательной спира-
ли, а образующееся при этом тепло по-
дается на жало паяльника; он аккумули-
рует поглощаемое тепло и затем (при
контакте с изделием) отдает его. При
выполнении ювелирных работ обычно
требуется небольшой паяльник,— напри-
мер, такой, как у радиомастеров Если
же требуется очень сильный нагрев, а
мощности электрического паяльника для
этих целей явно недостаточно, то тогда
используют молотковый медный паяль-
ник, предварительно разогреваемый га-
зом или паяльной лампой.
з
Рис. 8.3. Действие флюса на окись металла (схема):1 — борная кислота в расплавленном состоянии,
ниже 900° С; 2 — выше 900° С; 3 — бура в расплавленном состоянии
8.1. Пайка
313
Применяемые горючие газы
(табл. 8.3)
«Городской» газ. Получение «город-
ского» газа методом коксования угля
описывается в литературе по химии.
В настоящее время все жилые дома и пред-
приятия снабжаются газом централизован-
но. Все чаще «городской» газ заменяют
природным. Остановимся сначала на «го-
родском» газе, так как он успешно при-
меняется в ювелирной отрасли, когда с
помощью нагнетаемого воздуха достига-
ют температуры пламени до 1100° С, а
при подаче кислорода— 1800° С. «Город-
ской» газ везде распространен, а провести
его не представляет труда; отсутствуют и
сложности при его использовании. Однако
он очень токсичен; наличие в нем серни-
стых соединений приводит к повреждению
металлов при термообработке.
Природный газ. Тенденция применения
природного газа такова, что он вытесняет
применявшийся на протяжении более чем
100 лет «городской» газ, так как природ-
ный — экономичнее, эффективнее, чище и
нетоксичный. Переход на использование
природного газа для ювелира означает:
приобретение новых горелок, увеличение
объема сгораемого воздуха в 2,5 раза,
невозможность контроля над пламенем
(оно плохо видно), а также неустойчи-
вость горения пламени.
Пропан. Если нет возможности подклю-
читься к центральной сети газоснабжения,
то ювелир предпочитает использовать сжи-
женный пропан, содержащийся в стальных
баллонах. 1 кг жидкого пропана равен
511л газа, а потому из одного баллона
вместимостью 33 кг и высотой 1300 мм
можно получить 16 000 л газа.
Пропан, как смесь газа и воздуха, яв-
ляется взрывоопасным. Он тяжелее возду-
ха, т. е. не улетучивается, если открыть
окно. Чистый пропан не имеет запаха, а
технический, содержащий бутан, этан или
пентан, отличается характерным запахом.
В сравнении с «городским» газом пропан
Таблица 8.3
Свойства горючих газов
Основные составные части,% Плот- ность, кг/м3 Темпера- тура зажига- ния, °C Предел зажигания в смеси с воздухом объём, % Температура пламени, °C Теоретическое количество воздуха для 1 м3 газа, м3
с воздухом с кислородом
«Городской» газ
Водород Нг, 50 0,68 560 6 -35 1100 1800 3,86
Метан СН4, 34
Моноокись СО, 8
Природный газ
Метан СН4, 80- -90 0,85 645 5- 13 1700 2790 9,55
Азот N, 1—14
Этан СНз-СНз, 3—7
Пропан
СН3-СН2-СН3, только пропан 2,004 510 2,3 9,5 1900 2750 23.8
Ацетилен
нс=сн, только ацетилен 1,171 335 3- -82 2325 3200 11,9
314
8. Техника соединения деталей
обладает более высоким собственным дав-
лением, требует большего расхода воздуха,
имеет более низкую скорость горения, более
высокий КПД, не содержит существенных
количеств примесей. Заправку пропановых
баллонов должны производить только спе-
циализированные предприятия.
Ацетилен, этин НС=СН. Известно,
что ацетилен применяется для сварки ста-
ли, но что он упоминается в учебнике по
ювелирному делу— это необычно. Дело
в том, что его горячее пламя (1800° С —
при обычной подаче воздуха и более чем
3000° С — при подаче кислорода) можно
использовать в процессах плавки или
пайки. Ацетилен можно приготовить сво-
ими силами в газообразователе— в ре-
зультате реакции карбида с водой: СаС2
(карбид кальция) + 2Н2О (вода) -» С2Н2
(ацетилен) + Са(ОН)2 (гидроокись каль-
ция). 1 кг карбида соответствует 300 л
горючего газа. Газообразователь запол-
няется определенным количеством воды,
в которую погружается стальная корзи-
на с кусочками карбида; происходит ре-
акция: выделяющийся газ оттесняет воду
от карбида, — образование газа прекра-
щается, но после отхода газа уровень
воды вновь поднимается— процесс по-
лучения газа вновь продолжается. После
очистки газ подается в горелку. Газооб-
разователь имеет клапан избыточного
давления. При правильном обращении
этот прибор совершенно безопасен. В юве-
лирной мастерской ацетилен не требует-
ся постоянно, поэтому ювелиры предпо-
читают пользоваться баллонным ацети-
леном. Баллоны, с целью их идентифика-
ции. отмаркированы стандартным цветом
(табл. 8.4).
Газовые устройства для пайки
С первого дня своего обучения ювелир
знакомится с обычной газовой горелкой,
паяльником, а также большими газовыми
горелками для плавки и отжига.
Газ в горелку поступает вместе с воз-
духом для горения, затем смесь поджига-
Таблица 8 4
Данные газовых баллонов и арматуры
Газ Цветовая марки- ровка баллона Разъем для редукционного клапана Давление в баллоне, МПа
Пропан Красный Левая резьба W 21,8 х 1/4" 0,75 (при 20° С)
Ацетилен Жёлтый Зажимная скоба 1,8
Кислород Синий Правая резьба R 3/4" 15
ют и получают пламя. Головка горелки
может быть сконструирована таким обра-
зом, что воздух всасывается самим газом,
например пропаном и ацетиленом. Но
обычно через второй шланг к горелке
подается сжатый воздух (для усиления
нагрева пламени можно подавать чистый
кислород). Подача газа и воздуха регули-
руется вентилями.
«Городской» газ. В паяльном пистолете
с поддувом воздуха газ подается через
одну трубку, а через другую ртом вдува-
ется воздух, который, проходя через тон-
кое сопло, смешивается с газом в головке
горелки. Ниже показана (рис. 8.4, 7) мо-
дель паяльника, в которой подача газа
регулируется установочным винтом, а
воздух вдувается ртом через гибкий
шланг— пламя воздействует на изделие
со всех сторон. Пистолет (рис. 8.4, 2) яв-
ляется модификацией старой паяльной
трубки: подачу газа регулируют рычагом,
а трубка для вдувания воздуха удержива-
ется во рту.
Ювелир может пользоваться также
горелкой, которую обычно применяет в
своей работе стеклодув. Добавив в «го-
родской» газ (на выбор) сжатый воздух
или кислород, такой горелкой можно па-
ять украшения и даже расплавлять плати-
новые сплавы.
Для отжига, плавки и исполнения
объемных работ требуется горелка боль-
ших размеров — длиной 40 см и с внут-
ренним диаметром трубки от 10 до 12 см,
8.1. Пайка
315
Рис. 8.4. Газовая горелка для пайки с вдуванием воздуха ртом:
1 — регулировка подачи газа установочным винтом, воздух
поступает через шланг; 2 - подача газа посредством рычага
(пистолета), воздух подается прямо через паяльную трубку
в которую воздух для горения нагнетается
компрессором.
Без подачи воздуха, когда горит один
газ, образуется мягкое светлое пламя с
невысокой температурой — им предвари-
тельно для предотвращения вспучивания
флюса прогревают спаиваемые детали.
При подаче же небольшого количества
воздуха образуется направленное, но еще
мягкое шумящее пламя, которым можно
паять только тонкостенные царги или
нетолстую проволоку. При увеличении
подачи воздуха получается более острое
шипящее пламя, предназначенное для рав-
номерного нагревания изделия. Если еще
усилить подачу воздуха, то на головке
горелки образуется острое конусообраз-
ное пламя в направлении потока воздуха,
состоящее из двух и как бы вставленных
друг в друга конусных факелов; меньше
кислорода — внешний конус светлее,
больше кислорода — внешний (раскисля-
ющий) конус пламени синеватый, а внут-
ренний (восстановительный) — темный,
причем из-за неполного сгорания окиси
углерода температура пламени в зоне по-
следнего — незначительная, в то же
время пламя в передней (острой) части
внешнего конуса имеет самую высокую
температуру И неправильно поступают
те ювелиры, которые подводят пламя
вплотную к заготовке, так как
зоной действия внутреннего ко-
нуса пламени тепло внешнего
конуса растрачивается беспо-
лезно.
Подачу пламени нужно пра-
вильно контролировать при
пайке. Сначала прогревают
мягким шипящим пламенем по-
верхность изделия до тех пор,
пока флюс не прекратит вспу-
чиваться; постепенно увеличи-
вая подачу воздуха, пламя
сужают и нагревают далее все
изделие до полного равномер-
ного прогрева, после чего, до-
бавляя еще больше воздуха,
добиваются получения острого пламени и
направляют его на нагретый стык с при-
поем.
При достаточном предварительном на-
греве припой быстро плавится и мгновен-
но и аккуратно заполняет шов. Если же
изделие не прогрето, а необходимая тем-
пература возникает только на поверхно-
сти места пайки, то припой, хотя и пла-
вится, не может заполнить слишком хо-
лодный стык. В этом случае качественной
пайки не образуется, а сплавление припоя
с основным металлом получается поверх-
ностным, т. е. припой растекся. При изго-
товлении больших изделий из серебра про-
изводится дополнительный их прогрев с
обратной стороны пламенем второй горел-
ки.
Природный газ Для пользования при-
родным газом сконструированы специаль-
ные горелки, более сложные, чем горелки
с применением «городского» газа. И юве-
лиру, привыкшему годами регулировать
пламя, вдувая воздух ртом, нужно время,
чтобы привыкнуть работать с новыми
горелками, которыми, кстати, можно ус-
пешно выполнять пайку тонких изделий и
плавку
Пропан. Большинство горелок для
природного газа - - универсальные, т. е.
они могут работать и на пропане. Среди
316
8. Техника соединения деталей
них есть даже такие узкоспециальные
горелки, в которые воздух вдувается
ртом, как и в горелках для «городского»
газа, только давление пропана в них
должно быть снижено, а обратный вентиль
должен работать безотказно, чтобы газ не
попадал в органы дыхания.
В другой часто применяемой горелке
давление пропана— относительно высо-
кое, а дополнительной подачи воздуха не
требуется, так как головка горелки вы-
полнена таким образом, что необходимый
для горения воздух захватывается вместе
с вытекающим потоком газа. Для этой
горелки имеются сменные головки, позво-
ляющие регулировать величину пламени;
интенсивность же пламени регулируется
подачей газа.
Ацетилен. Обычно используется сжа-
тый («баллонный») ацетилен. Через редук-
ционный и обратный клапаны газ подает-
ся по шлангу к горелке, головка которой
выполнена таким образом, что необходи-
мое для горения количество воздуха за-
хватывается вместе с потоком газа Юве-
лиру, работающему по золоту и серебру,
целесообразно иметь к такой горелке на-
бор сменных головок, что ускорит выпол-
нение работ.
Очень эффективной в работе является
ацетиленокислородная горелка (темпера-
тура пламени — выше 3000° С), применя-
емая для сварки стали. Она оснащена
редукционным и обратным клапанами для
ацетилена и кислорода, напорным шлан-
гом и, конечно, специальной головкой —
эту арматуру ни в коем случае нельзя
путать (табл. 8.4).
Ювелир должен уметь пользоваться на
практике этой техникой и уметь самосто-
ятельно сварить из стали какое-либо вспо-
могательное приспособление или каркас
для какой-нибудь оснастки.
Ацетиленокислородным пламенем воз-
можно также плавление тугоплавких ме-
таллов, например платины, а плавка дру-
гих распространенных драгоценных ме-
таллов производится намного быстрее,
чем, скажем, пламенем «городского» газа,
причем при правильной регулировке соот-
ношения ацетилена и кислорода можно
добиться получения восстановительного
пламени — более благоприятного именно
для процесса плавления.
При пайке объемных деталей стык
нагревается до необходимой температуры
быстрее, чем отводится тепло: шумящим
пламенем изделие нагревается сначала до
такой степени, чтобы на нем уже не про-
изошло коробления, после чего пламя
концентрируется в месте пайки — припой
начинает быстро течь.
Ацетиленовой горелкой можно выпол-
нять пайку даже на готовых ювелирных
изделиях, например при ремонте серебря-
ных украшений с камнями: ввиду высо-
кой скорости пайки тепло не доходит до
вставки.
Прибор для микропайки и сварки
(рис. 8.5). Горелка выполнена таким об-
разом, что в ней в качестве сопел можно
использовать обычные медицинские иглы
(канюли), диаметр которых может быть
до 1 мм, что позволяет получить пламя в
виде небольшого и острого факела диа-
метром от 0,5 до 2 мм, длиной от 10 до
40 мм и температурой более 3000° С.
Установка работает на пропан-кислороде
и ацетилен-кислороде, вместимость бал-
Рис. 8.5. Устройство для микропайки и сварки
8.1. Пайка
317
лонов — 5 л. Если горючий газ насыща-
ется флюсом, то последний уже не нужно
наносить на место пайки.
«Острый факел» высокой температуры
ювелир использует для быстрого точечно-
го нагрева мест пайки на мелких издели-
ях, например серьгах, звеньях цепочек.
При ремонте изделий с камнем не требу-
ется его раскрепления, напротив, произво-
дить пайку можно рядом с камнем: тепло
подается быстрее, чем отводится, и обыч-
ного предварительного нагрева детали не
требуется; кратковременный быстрый на-
грев производится прямо на месте пайки.
И важно при этом не допустить так назы-
ваемого томления припоя явления неже-
лательного.
Прибор для сварки с применением
воды. Посредством электролиза воды по-
лучают водород и кислород в соотноше-
нии 2:1. Эти газы подают в микрогорел-
ку, в результате чего образуется пламя (в
виде факела) гремучего газа (рис. 8.6): в
приборе происходит распад 29,5%-ного
едкого кали; в водном растворе КОН
диссоциирует в К+ и ОН . Катод (К+ + е
К) и анод (ОН -е ОН). т. е
2К + 2Н2О -> 2КОН + Н2
и 2ОН + Н2О -> 2Н2О + 72О2.
Рис. 8.6. Универсальный прибор для микропайки и
сварки
Электролит регенерируется добавлени-
ем дистиллированной воды, доля КОН
остается без изменения Здесь также ис-
пользуется микрогорелка с канюлей в ка-
честве сопла. Температура пламени со-
ставляет 2000—3000° С. При подключении
вспомогательного устройства (Booster)
можно повысить температуру факела и
при этом получают восстановительное
пламя Перед подачей в сопло газ пропус-
кают через сосуд с метиловым спиртом:
сн3он + v2o2 -> со + н2 + н2о.
Характеристики факела и возможности
применения определяются горелкой.
8.1.5. Подкладки для пайки
При пайке в качестве подкладки тра-
диционно используется древесный уголь:
на нем и размещаются спаиваемые де-
тали Обычно это прямоугольный бру-
сок древесного угля без сучков, кото-
рый подготавливается таким образом,
чтобы он как можно меньше прогорал:
на бруске делают зарубки, по ним обма-
тывают его толстой проволокой, а затем
медленно нагревают до тех пор, пока
кромки не раскалятся до красного цве-
та; если брусок растрескивается, как это
обычно и происходит на практике, от
распада его удерживает проволока.
Можно также уложить древесный уголь
на половину высоты в ящичек из тонкой
листовой стали. Но несмотря на такую
подготовку, определенная часть угля не-
избежно сгорает, а первоначально глад-
кая поверхность быстро становится не-
ровной и на нее уже трудно устанавли-
вать соединяемые детали — подкладку
заменяют.
При пайке объемных деталей в каче-
стве подкладки используют жаропрочный
шамотный камень, правда, он очень
твердый, а его поверхность— пористая,
что и является главным недостатком: па-
яемые детали могут быть поцарапаны.
Целесообразнее применять пластины из
318
8. Техника соединения деталей
мелкопористого легкого шамота, кото-
рым изолируют электропечи: эти листы
легко распиливать и опиливать, они по-
чти не теплопроводны, не изнашивают-
ся при сильном нагреве и не выделяют
токсичных газов.
Наиболее же широко при пайке ис-
пользовались подкладки из асбеста в
виде волокнистых прессованных плит,
асбестосодержащих форм, асбестовой
муки. В настоящее время применение
таких подкладок из-за их вредности для
здоровья человека запрещено.
В последние годы получили распро-
странение жаропрочные материалы ис-
кусственного происхождения в виде плит
или других прессованных формообразо-
ваний, которые не только обладают все-
ми достоинствами древесного угля, но
более надежны и долговечны в эксплуа-
тации.
8.1.6. Пайка мягким припоем
Общие сведения. Каждому профессио-
нальному ювелиру понятно, что он должен
как можно реже прибегать к использова-
нию оловянного (мягкого) припоя, т. е.
только тогда, когда исчерпаны все другие
возможности: например, при ремонте изде-
лий трудно обойтись без пайки мягкими
припоями, а иногда на новых изделиях
(при их окончательной обработке) также
нужно выполнить пайку оловянным припо-
ем. Но в любом случае не следует забы-
вать. что у мягких припоев много недо-
статков: прочность соединения при пайке
такими припоями значительно меньше, чем
при пайке твердыми припоями; после пай-
ки мягким припоем уже невозможно про-
изводить пайку твердым припоем, так как
олово при высокой температуре разъедает
основной металл; если остатки мягкого
припоя попадают в расплав драгоценных
металлов, то весь сплав (ввиду образова-
ния интерметаллических соединений свин-
ца) становится хрупким и непригодным для
использования
При применении мягких припоев сле-
дует учитывать, что оловянный припой и
все вспомогательные средства для пайки
мягким припоем ни в коем случае не
должны соприкасаться с драгоценными
металлами и инструментами для их обра-
ботки! Поэтому необходимо: все шабе-
ры, напильники, средства для пайки, под-
кладки, припои и флюсы, используемые
при пайке мягкими припоями, хранить в
отдельном ящике: прежде чем начать пай-
ку мягким припоем, надо убрать кожа-
ный фартук и все другие, не требующи-
еся в данный момент инструменты и
предметы с рабочего места; отходы, со-
держащие олово, хранить отдельно, ни-
когда не смешивать их с другими отхо-
дами, образующимися, например, после
опиливания.
Зачистка. Пайка производится только
на очищенных от каких-либо загрязнений
поверхностях металла, а потому предва-
рительная зачистка места соединения де-
талей не только необходима, но и должна
выполняться очень тщательно.
Самый простой и наиболее часто при-
меняемый метод зачистки состоит в том,
что с поверхностей деталей, соединяемых
пайкой, трехгранным шабером удаляется
окисная пленка, в результате чего они
должны стать блестящими и без каких-
либо заусенцев (зачищается также и при-
пой). Разумеется, можно применять любые
другие механические и химические методы
зачистки, например, травление, крацева-
ние, обработку стеклянной щеткой, на-
пильником, наждаком, фрезерованием и
т. д. Чем чище соединяемая поверхность,
тем лучше качество пайки!
Припасовка (подгонка). Тщательная
припасовка соединяемых деталей обеспе-
чивает качественную пайку и уменьше-
ние объема окончательной обработки!
При пайке соединяемые края деталей
должны находиться точно один под дру-
гим, а зазор между ними должен быть
незначительным, но одновременно доста-
точным для заполнения его припоем. Не-
8.1. Пайка
319
редко, особенно при пайке мягким припо-
ем. приходится обеспечивать дополни-
тельное закрепление соединяемых дета-
лей. Например, если на готовое изделие
припаивается оловянным припоем оправа
или царга, то нужно позаботиться о том,
чтобы на изделие предварительно была
припаяна твердым припоем точно подо-
гнанная внутренняя или наружная рамка:
ободок таким образом закрепляется до-
полнительно, а соединяемая поверхность
увеличивается (рис. 8.7, 7).
При спаивании двух плоских деталей
встык площадь их соединения мала; для
ее увеличения и упрочения положения
деталей при пайке одна из них слегка
прихватывается твердым припоем к ме-
таллической полоске. Еще же целесооб-
разнее уложить их в пустотелую и точно
подогнанную обойму (рис. 8.7, 2, 5).
Рис. 8.7. Увеличение поверхности соединения при
пайке мягким припоем
Иногда при ремонте изделия (кольца с
камнем, чувствительным к сильному на-
греву и который к тому же невозможно
раскрепить и вновь закрепить) приходит-
ся паять шинку кольца оловянным припо-
ем. В таких случаях дополнительно из-
готавливают из тонкого листа трубку,
внутренний диаметр которой соответ-
ствует размеру кольца. На трубку сна-
чала мягким припоем припаивают вер-
хушку кольца, а затем и шинку После
отпиливания выступающих частей труб-
ки кольцо становится особенно прочным
(рис. 8.7, 4).
Часто на готовых изделиях необходимо
произвести установку и крепление эма-
лированных пластин с помощью штифтов:
штифты, которые несколько длиннее, чем
нужно, вставляют в точно подогнанные
отверстия, затем на каждый из них наса-
живают колечки из четырехгранной про-
волоки и сначала прихватывают их оло-
вянным припоем к штифтам и изделию;
основную же пайку штифтов выполняют
твердым припоем. Далее соответствующей
фрезой обрабатывают колечко и конец
штифта до получения ими вида полусфе-
рической заклепки (рис. 8.7, 5).
Фиксирование спаиваемых деталей.
Иногда для этого достаточно установить
детали на бруске древесного угля или
какой-нибудь другой огнеупорной под-
кладке просто рядом (встык) или, надви-
нув одну на другую (внахлест), а затем
пропаять. В других случаях детали во
время пайки удерживают с помощью
обычного пинцета или специального за-
жимного пинцета, сжимающего деталь не
за счет усилий пальцев рук ювелира, а
за счет собственного зажима. Фиксиро-
вание спаиваемых деталей осуществля-
ют также различными способами обвязки
вязальной проволокой, пришпиливанием
булавками.
Офлюсовывание и наложение припоя.
Поверхности паяемого соединения всегда
покрывают флюсом. Жидкие флюсы на-
носят кисточкой, а пасту— маленьким
320
8. Техника соединения деталей
шпателем. Если пайка производится па-
яльником, то сначала его концом не-
сколько раз (пока не заблестит) проводят
по нашатырному камню. Затем прутком
припоя проводят по острию паяльника —
небольшое количество припоя плавится и
остается на его острие.
Перед пайкой с применением горелки
необходимо приготовить припой: пруток
припоя прокатывается до нужной толщи-
ны, затем полученную полосу нарезают
ножницами — сначала вдоль, потом попе-
рек на полоски— узкие, длинные и по
возможности тонкие (короткие и толстые
кусочки склонны к образованию шари-
ков и плохо распределяются в стыке
соединения); кусочки припоя и флюс од-
новременно укладывают так, чтобы при-
пой оказался непосредственно на стыке,
количество же его должно быть таким,
чтобы хватило для полного заполнения
шва. В некоторых случаях перед фикса-
цией одну из соединяемых деталей в
месте соединения рекомендуется покрыть
гладким слоем припоя, т. е. облудитъ\
припой наносят на основную офлюсован-
ную поверхность паяльником или раскла-
дывают его, добавляют флюс, а затем
мягким пламенем производят нагрев та-
ким образом, что припой равномерно
заполняет шов.
Текучесть припоя. Если пайка произ-
водится паяльником, то необходимо про-
следить за тем, чтобы он был прогрет и
на его острие было достаточное количе-
ство припоя. Острие паяльника направля-
ют на стык и, слегка перемещая по месту
соединения, нагревают до рабочей темпе-
ратуры основной металл. Постоянно подо-
греваемый паяльником припой плавится и
затекает в стык соединения. Если зазор
слишком большой и припоя не хватает, то
его добавляют на острие паяльника. При
плавлении припоя пламенем горелки вид
пламени выбирается в зависимости от
конструкции изделия и особенно места
расположения спаиваемого стыка: при
быстрой пайке, например рядом с камня-
ми, применяют короткое и острое пламя,
а при пайке оловянным припоем больше
подходит мягкое шумящее пламя, которым
выполняют круговые движения над изде-
лием до тех пор, пока припой не распла-
вится и равномерно не заполнит шов.
Если при первой попытке припой не за-
полняет шов или не течет в заданном
направлении, то принципиально непра-
вильно пытаться повышать температуру
припоя: флюс уже не действует, припой
покрывается темной окисной пленкой,
сгорает и становится непригодным. В этом
случае остается одно: зачистить место
пайки, нанести новый припой и флюс и
повторить процесс пайки.
Зачистка. Излишний припой со шва
всегда следует удалять. При определен-
ном практическом опыте в каждом конк-
ретном случае используется столько при-
поя, сколько его необходимо, а при уме-
лом пользовании горелкой припой затека-
ет в стык так, что остатков не образуется
и необходимость в трудоемкой зачистке
шва отпадает. Небольшие остатки припоя
удаляют острым шабером. Для зачистки
труднодоступных мест можно изготовить
маленький шабер специальной формы
Для зачистки мест пайки, выполненной с
применением мягких припоев, используют
штихели, напильники, рифлевки, фрезы;
травления и другой химической обработки
не требуется, так как пайка происходила
при более низкой температуре, чем темпе-
ратура отжига драгоценных металлов.
8.1.7. Пайка твердым припоем
Общие сведения Выражение «твердый
припой» означает — тугоплавкий, т. е.
плавящийся при более высокой темпера-
туре, чем мягкий припой, и обеспечива-
ющий более высокую прочность соедине-
ния. По своему составу твердый припой
схож с соединяемым металлом, поэтому
он в процессе диффузии проникает в
него; такое паяное соединение выдержи-
вает высокие нагрузки при прокатке,
8.1. Пайка
321
ковке, гибке, дифовке и т. д. При пайке
твердым припоем необходимо выполнить
целый ряд трудоемких подготовительных
операций.
Очистка. Место пайки должно быть
абсолютно чистым, причем шабером уда-
ляется не только окисная пленка, но и
остатки жира и смазки и прочие примеси.
Никогда не стоит пренебрегать зачисткой
и надеяться, что флюс полностью раство-
рит слой окиси. Все детали, имеющие
внутренние остаточные напряжения (как
результат предшествующей обработки),
перед монтировкой должны быть подвер-
жены отжигу— в противном случае при
пайке ушко, например, нагреваясь, рас-
ширится, а установленные друг против
друга концы царги перекосятся. Все зам-
кнутые пустотелые детали перед нагревом
необходимо просверлить, чтобы из них
выходил воздух, иначе шарик серьги или
кольцо при пайке могут лопнуть.
Припасовка (подгонка). Очень важна
тщательная подгонка (припасовка) мест
пайки: минимальный зазор должен быть
таким, чтобы в него затекали флюс и
припой; зазор должен быть полностью
заполнен припоем; за пределами шва долж-
но оставаться как можно меньше остатков
припоя. При выполнении ювелирных ра-
бот максимальная ширина зазора должна
равняться 0,1 мм. При объемных работах
эта величина может быть в 2 раза больше.
При определенном навыке можно, конеч-
но, и на плохо зачищенном стыке обеспе-
чить заполнение шва припоем, но уже при
полировке будут видны дефекты такого
шва, а прочность соединения окажется
незначительной. Вследствие более высо-
кой прочности шва, получаемого пайкой
твердым припоем, не обязательно при этом
увеличивать поверхность соединения, как
при пайке мягким припоем. Однако при
пайке тонких деталей, например, изящных
звеньев, тонких оправ или шинок кольца,
испытывающих высокие напряжения, ре-
комендуется делать стык скошенным или
на его кромках снимать фаску, а лучше,
если возможно, одновременно сделать и то
и другое (рис. 8.8,1).
При пайке проволоки рекомендуется не
просто припаивать ее конец к основанию,
а сначала увеличить площадь соединения,
для чего конец проволоки изгибают в виде
ножки или просверливают в основании
отверстие, вставляют в него проволоку и
запаивают (рис. 8.8,2). Если на основании
необходимо закрепить царговую (ободко-
вую) оправу с припаянной опорой для
камня, то целесообразно опору камня не-
сколько опустить вниз (рис. 8.8, 3), а на
основании выпилить такое отверстие, в
которое можно было бы вертикально вста-
вить выступающую часть опоры камня и
запаять оправу с обратной стороны.
Из-за тонких кромок очень трудна
пригонка полых деталей, к тому же при
нагреве они зачастую еще и перекашива-
ются. Чтобы избежать этого, надо вста-
вить между деталями тонкую металличес-
кую пластинку, с обеих сторон наложить
припой, выполнить пайку, а затем опилить
выступающие ее части (рис. 8.8, 4).
Для соединения изделий, которые под-
вергаются большим нагрузкам, как, на-
пример, широкая шинка кольца или сло-
манный черенок ложки, рекомендуется
показанный ниже метод (рис. 8.8,5/ на
обеих кромках изделия выпиливают выре-
зы— под прямым углом к стыку, встав-
ляют в них полоску из тонкого листа и
паяют вместе со стыком. Зачастую в
шинку кольца, чтобы увеличить размер
или заменить дефектный участок, нужно
вставить кусочек металла: концы шинки
опиливают в виде ласточкина хвоста,
затем соединяют и спаивают (рис. 8.8, 6) —
крепление надежное.
Соединение шинки и каста изготавли-
ваемого кольца — операция весьма труд-
ная, так как шинка плохо удерживается
на касте и смещается во время пайки как
раз в тот момент, кода течет припой. Во
избежание этого рекомендуется поступить
просто: на концах шинки выпиливают
уступ, который действует как своего рода
322
8. Техника соединения деталей
Рис. 8.8. Увеличение поверхности соединения при пайке твердым припоем: слева - - неправиль-
но; справа — правильно
8.1. Пайка
323
тонкий заусенец, но которого достаточ-
но для поддержания шинки при пайке
(рис. 8.8, 7), а если шинку еще и правиль-
но обвязать (см. рис. 8.12, 7), то будет
практически несложно выполнить такую
пайку.
При припаивании ободка кусочки при-
поя лучше положить на внутреннюю его
сторону, а затем прогревать до тех пор,
пока припой не начнет плавиться (только
теперь ободок устанавливают на основа-
ние) и, не растекаясь по поверхности, за-
полнит стык соединения.
При спаивании гладких листов всегда
возникает опасность, что расплавленный
припой не попадет в стык, а растечется по
сторонам. В этом случае рекомендуется
использовать «вставки» припоя: тонко про-
катанные полоски припоя запрессовывают
Рис. 8.9. «Облуживание» пластины-1 — наложе-
ние кусочков припоя с обратной стороны: 2
наложение кусочков припоя снаружи; 3 — зазор
для пайки на царге
в стык таким образом, чтобы они не
выступали — при нагревании припой рас-
текается только в стыке.
При пайке плоскостных соединений
спаиваемые поверхности можно облу-
дить— при нагревании шов хорошо за-
полнится припоем (рис. 8.9). Если припой
накладывают с наружной стороны, то
поверхности спаиваемых участков нужно
сначала сделать слегка шероховатыми,
обработав фрезой или малым шлифоваль-
ным кругом, а зазор шва сузить в направ-
лении растекания припоя, что обеспечит
полное заполнение им шва.
Пайка при выполнении корпусных ра-
бот. При изготовлении изделий из «раз-
вертки» нарезанные детали сгибают и
затем спаивают, а так как шов в даль-
нейшем подвергается сильным напряже-
ниям, например при правке, то он дол-
жен быть особенно прочным, а потому
для увеличения площади соединения
кромки изделия рекомендуется подверг-
нуть тонкой выколотке, а затем напиль-
ником снять фаску, т. е. получить соеди-
нение внахлест (рис. 8.10, 7).
При пайке полых изделий из недраго-
ценных металлов рекомендуется приме-
нять метод зигзагообразного шва. Для
отработки такого метода берут трубку
диаметром 80 мм, высотой 120 мм, а дли-
ной реза (шва) — 250 мм, с каждой сто-
роны которого оставлен припуск в 4 мм.
Распределение зигзагообразных зубцов
показано ниже (рис. 8.10,2): на одной
стороне стыка вырезаются зубцы и заги-
баются вверх, а на другой— путем вы-
колотки и опиливания подготавливают
такие формообразования, чтобы в них
могли войти предварительно отогнутые
зубцы. Вязальной проволокой или зажи-
мами производится стяжка стыка, а за-
тем и пайка его. Шов внахлест (и осо-
бенно зигзагообразный шов) тщательно
отбивают молотком на стальной оправ-
ке, пока это место не будет иметь тол-
щину как у всей детали. Если пайка вы-
полнена качественно и шов получился
324
8. Техника соединения деталей
Рис. 8.10. Подготовка шва под пайку при изго-
товлении изделий из серебра: 1 соединение вна-
хлест; 2 — нарезка зигзагообразных выступов;
3 подготовленное зигзагообразное соединение;
4 готовое зигзагообразное соединение
прочным, то такую заготовку в дальней-
шем можно обрабатывать молотком как
цельную заготовку без шва.
Фиксация деталей
При пайке мягким припоем достаточ-
но зажима заготовки в пинцете, при пай-
ке же твердым припоем соединяемые де-
тали должны быть прочно и надежно за-
фиксированы, правда, с возможностью
(при острой необходимости) небольшой
корректировки их положения уже в про-
цессе пайки. Фиксация деталей осуществ-
ляется самыми разными приемами и спо-
собами.
Паяльные щипцы, паяльный пинцет.
В этих инструментах, в отличие от гибоч-
ных щипцов и обычных пинцетов, детали
надежно удерживаются сжимающимися
под воздействием зажима губками. Недо-
статком же является то, что вследствие
плотного контакта тепло заготовки отво-
дится на щипцы и, следовательно, увели-
чивается время нагрева — значит, при оп-
ределенных размерах заготовки ее пайку
с использованием таких щипцов произво-
дить невозможно. Если деталь можно
удержать пинцетом, то тогда рекомендует-
ся воспользоваться одним из инструментов
врача-стоматолога — пинцетом с кварце-
выми губками, что обеспечит минималь-
ную теплоотдачу, невозможность налипа-
ния на них припоя и флюса и возможность
их охлаждения в раскаленном состоянии
холодной водой, быструю (при поврежде-
нии) их замену.
Пайку можно производить также при
помощи двух зажимных цанг, установлен-
ных на поворотных кронштейнах, кото-
рые, в свою очередь, закреплены на рабо-
чей плите для пайки (рис. 8.11), что позво-
ляет осуществлять: работу одной зажим-
ной цангой, зажим соединяемых деталей и
их стыковку двумя цангами, укладку
одной детали на плите и удержание дру-
гих цангами. Несомненно, такие приспо-
собления облегчают работу, но ни в коем
случае не заменяют проверенных време-
Рис. 8.11. Плита для пайки в комбинации с по-
движными зажимными цангами
8.1. Пайка
325
нем способов фиксации деталей перед
пайкой.
Установка на подкладке для пайки.
Подкладка в виде бруска из древесного
угля успешно используется уже многими
поколениями ювелиров. При правильной
подготовке подкладка почти не обгора-
ет и долго служит; не отбирает на себя
тепло, поэтому установленные на ней
детали мгновенно нагреваются; поверх-
ность бруска, если требуется, выравнива-
ется большим напильником; при необходи-
мости на ней можно выполнить углубле-
ния или канавки; фиксация соединяемых
деталей возможна посредством вдавлива-
ния их в брусок угля; в уголь можно вка-
лывать булавки и другие вспомогатель-
ные средства.
На гладкой подкладке для пайки удоб-
но выполнять укладку проволоки: соеди-
няемые детали размещают на плите, сты-
куют и спаивают. Если к круглой оправе
нужно припаять (на равных расстояниях,
в виде звездочки) несколько проволок, то
на подкладке следует разметить предвари-
тельно вспомогательные линии, соответ-
ствующие положению проволок. Такие
вспомогательные линии наносят и в дру-
гих случаях, — например при монтировке
плоских форм. Если гладкую металличес-
кую пластину, на которую напаиваются
тонкие проволочки, положить на ровную
подкладку, то напаиваемые детали при
пайке будут перегреты и припой потечет
вдоль проволочек, не образуя соединения
с основным металлом— в этом случае
требуется нагрев снизу.
Известно, что у опытного ювелира
всегда найдется в ящиках стола коробка
с различными подпорками, подставками и
другими подкладками, применяемыми им
для стыковки и зажима деталей в задан-
ном положении во время пайки, например,
старые гвозди, канцелярские скрепки,
кусочки угля, моток вязальной проволоки
и многое другое, ведь иногда без неболь-
шого куска металлического листа, изогну-
того соответствующим образом, пайку
выполнить невозможно; даже кусочки
стружки нередко используют при пайке в
качестве временной подпорки.
Обвязка проволокой. Это надежный
метод для фиксации соединяемых деталей
перед пайкой (рис. 8.12). Обвязка, правда,
требует много времени, и если осуществ-
ляется непрофессионально, то это может
привести к повреждению изделия, а поэто-
му по возможности следует использовать
другие методы, например пришпиливание
булавками или крепление зажимами.
Вязальная проволока представляет со-
бой обычную отожженную стальную про-
волоку, покрытую темным слоем окиси
железа и диаметром 0,2 и 0,5 мм; свивкой
двух или трех проволок в одну можно
увеличить ее толщину. Достоинства про-
волоки: низкая стоимость, умеренная твер-
дость, гибкость, высокая температура
плавления, достаточная прочность. При ее
применении в процессе пайки возможны
следующие явления: стальная проволока
при нагревании расширяется значительно
меньше, чем обвязанные ею драгоценные
металлы и сплавы: темный налет окиси
железа на вязальной проволоке может
восстановиться, что вызовет диффузию
железа в основной металл и проволока
припаяется; при местном перегреве сталь-
ная проволока прогорает, полностью по-
крывается окалиной, разбрызгивается и
уже не может выполнять свою функцию.
Для защиты вязальной проволоки от
прямого воздействия пламени ее покрыва-
ют слоем крокуса, трепела, глины или
огнеупорных средств. Так как проволока
как материал обладает малым тепловым
расширением, она сильно стягивает обвя-
занный ею предмет, который (тоже как
материал) при нагревании расширяется в
большей степени, а поэтому проволока не
должна быть слишком толстой, т. е. иметь
почти такую же толщину, как и стенки
полой заготовки Всегда следует помнить,
что проволокой нельзя обвязывать боль-
шие отверстия, например царгу оправы,
шинку кольца или верх чаши, — проволо-
326
8. Техника соединения деталей
ка быстро прогорит. Для компенсации
напряжений проволоку после обвязки под-
тягивают плоскогубцами (рис. 8.12, /). Ее
можно также изогнуть в виде перемычки
с зазором над стыком. С целью уменьше-
ния давления проволоки при обвязке боль-
ших поверхностей под нее подкладывают
стальные пластинки, равномерно распре-
деляя их по всей площади. Но лучше
всего для этого подходят полоски из се-
ребра, так как серебро мягче; только не
следует при этом допускать припаивания
серебра. Ниже показано (рис. 8.12, 2) при-
способление для припаивания шинки к
верхушке кольца: на стальной пластине,
изогнутой в соответствии с размером
кольца, размечены параллельные линии и
вдоль них высверлены отверстия. И если
верхушка и шинка обвязаны перекрест-
но, как показано на рисунке, то по ли-
ниям на вспомогательной пластине вид-
но, правильно ли зафиксированы детали
относительно друг друга. Монтировку
шинки и верхушки можно производить
без вспомогательной пластины, используя
выпиленный вырез (рис. 8.12, 8). Напер-
сток обвязывают так (рис. 8.12, 3), чтобы
правильно припаять донышко; такую кон-
струкцию можно использовать и при вы-
полнении других работ.
В следующем примере ввиду того, что
проволока не проходит по круглой поверх-
Рис. 8.12. Правильная обвязка проволокой. 1 - подтяжка проволоки: 2 — обвязка с перфорированной
пластиной, 3 - проволока с поперечным соединением; 4—обвязка проволочным кольцом; 5 - - двойное
проволочное кольцо: 6 параллельные стержни с промежуточными стержнями; 7 - обвязка оправы;
8 — обвязка шинки кольца. 9 — крепление донного ободка чаши; 10 — фиксация царги
8.1. Пайка
327
ности полушария заготовки, она не про-
скальзывает (рис. 8.12, 4). Такой же прин-
цип используется при соединении пайкой
двух полушарий (рис. 8.12,5), подходит
он и для изготовления посудных изделий:
проволока не сжимает заготовку, но одно-
временно детали надежно стыкуются;
вдоль стыка проволоку слегка отгибают и
отводят от него, чтобы она не соприкаса-
лась с флюсом и не припаивалась.
Выше показано (рис. 8.12,6), как об-
вязать напаиваемые на основание две
параллельные проволоки: под проволоку
подкладывают стальные пластинки, вя-
зальная проволока обхватывает прово-
лочные элементы и вспомогательные пла-
стинки.
В следующем примере (рис. 8.12, 7)
показано, как закрепляется царга на осно-
вании, в котором позже выпиливается
отверстие: для предосторожности уже при-
паянная царга обвязана проволокой, что-
бы при напайке не лопнула.
Если к чаше нужно припаять ободок
основания, то проволока закрепляется за
край чаши и обвязывается перекрестно по
ободку (рис. 8.12, 9). Аналогичным обра-
зом (рис. 8.12,10) ободок фиксируется за-
хватывающими крючками, а затем вязаль-
ная проволока дополнительно подтягива-
ется. В отдельных случаях, когда нет
другой возможности для фиксации, на
заготовке высверливают отверстия и об-
вязывают ее проволокой из основного
металла, т. е. заготовку из серебра — се-
ребряной же проволокой. После пайки
остатки проволоки удаляют, отверстия с
продетыми проволочками запаивают и
зачищают.
Зажимы. Обеспечивают: быструю сбор-
ку соединяемых деталей; надежную фикса-
цию деталей; отсутствие недостатков, со-
путствующих обвязке; легкое и быстрое
освобождение заготовок. Как правило,
зажимы изготавливают из отходов сталь-
ного листа, но при нагреве они теряют
свои пружинящие свойства, а после мно-
гократного использования не обеспечива-
ют достаточно прочной фиксации деталей,
к тому же отделяющиеся от них частицы
(окалины) загрязняют опилки. Поэтому
изготовлять зажимы лучше из жаропроч-
ных легированных сталей — из заготовок
в виде круглой прокатанной проволоки,
на которой отсутствуют нежелательные
острые кромки. Основное преимущество
таких зажимов в том, что при пайке они
совершенно не теряют своей упругости, а
их поверхность долго остается гладкой.
Зажимы можно изготавливать также из
проволоки диаметром 0,6—1,4 мм, приме-
няемой в медицине при протезировании.
На рис. 8.13 изображены различные виды
применяемых зажимов.
Пришпиливание булавками на подклад-
ке для пайки. На брусок древесного угля
или на пористые подкладки для пайки
можно вдавливать или пришпиливать бу-
лавками как сами соединяемые детали,
так и различные вспомогательные сред-
ства.
Если, например, на деталь ювелирного
изделия нужно припаять твердым припоем
вертикальный штифт, то в ней высверли-
вают глухое отверстие (для увеличения
поверхности соприкосновения), а штифт
делают такой длины, чтобы из него можно
было выгнуть неравностороннюю U-об-
разную скобу, более длинную часть кото-
рой вставляют в подкладку (древесный
уголь), а короткую— в надсверленное
отверстие. Затем штифт припаивают и
укорачивают до необходимой длины.
При монтировке крапановой оправы
целесообразно оправу перевернуть и вда-
вить крапанами в подкладку так, чтобы
во время пайки крапаны не смещались.
Зачастую же обычная булавка может
быть весьма полезным вспомогательным
средством для фиксации деталей перед
пайкой. Ниже показано (рис. 8.14,1), как
закрепить трубку или стержень с обеих
сторон, чтобы они не скатывались с ров-
ной поверхности, или как с помощью
перекрестно накалываемых булавок сде-
лать небольшие опорные стойки, как
328
8 Техника соединения деталей
Рис. 8.13. Различные виды зажимов
упругими булавками легко поддерживать
некоторые детали, например пластины
(рис. 8.14, 2), как изогнутой булавкой под-
держивается трубка (рис. 8.14, 5), как из
конца двух булавок выполнена петля для
прижима круглой проволоки (рис. 8.14, 4).
Булавки можно использовать также и при
пайке цепочек, когда с их помощью мож-
но натянуть звенья цепочки (рис. 8.14,5)
Рис. 8.14. Пришпиливание булавками
или удерживать тяжелую цепочку от со-
скальзывания с подкладки.
Пайка в гипсовой форме. Этот метод
(рис. 8.15) облегчает монтировку укра-
шений, состоящих из нескольких неболь-
ших деталей, причем все они соединяют-
ся пайкой за один раз. Разумеется, в
настоящее время при пайке используют
уже не гипс, а формовочную массу, ог-
неупорную и почти не разрушающуюся,
применяемую при центробежном литье.
В приведенном примере все отдельные
детали броши покрывают флукситом или
каким-либо другим флюсом и нагревают
до тех пор, пока не образуется слой
глазури. Слегка выпуклая общая форма
моделируется на стеклянной плите из
пластилина, куда и вдавливаются все от-
дельные детали с тем, чтобы они не сме-
щались, а вокруг самой пластилино-
вой формы устанавливают стальной
обод, который несколько больше и выше
модели (от смещения он также укрепляет-
ся пластилином). На стык, чтобы формо-
вочная масса не вытекала, накладывают
небольшие кусочки влажной папиросной
бумаги; его можно заизолировать также
порошком из древесного угля. Далее
замешивают формовочную массу и не-
большими комочками наносят ее на стык
с целью фиксации деталей, а затем зали-
вают всю модель и заполняют обод,
толщина слоя при этом зависит от раз-
мера и поверхности спаиваемого изде-
лия: если этот слой толстый, то потребу-
ется много излишнего тепла для его
нагрева, а если тонкий, то форма может
Рис. 8.15. Пайка в гипсовой форме: укладка дета-
лей в раме на пластилин, затем заливка гипсом
8.1. Пайка
329
разрушиться при отжиге. Форму затем
высушивают, снимают обод и осторожно
удаляют пластилин, не затрагивая метал-
лических частей, одновременно подправ-
ляют перед пайкой положение деталей.
На стык наносят небольшое количество
флюса и кусочки припоя. При необхо-
димости соединяемые детали можно в
месте стыка перевязать тонкими коротки-
ми проволочками, а затем положить на
стык припой— в таком случае он опре-
деленно попадет в шов спая. Если нет
возможности предварительно нагреть
форму в печи, то весь блок медленно и
равномерно нагревают сильным шумя-
щим пламенем до красного каления, за-
тем продолжают нагрев до тех пор,
пока припой не расплавится и не запол-
нит стык шва. Потом, если все швы
хорошо пропаяны, то еще горячую фор-
му погружают в воду— формовочная
масса разрушается, а готовое изделие
извлекается.
Монтировка на металлических дета-
лях, растворимых в кислотах. Из тонкого
листа сначала изготавливается, а по окон-
чании монтажа вытравливается вспомога-
тельная конструкция либо из обычной
углеродистой стали — для серебряных
сплавов и сплавов золота ниже Аи 500,
либо из меди — для сплавов с более вы-
соким содержанием золота, причем сталь
вытравливается разбавленной серной кис-
лотой, а медь — азотной.
В показанном примере сначала фор-
муется шар, состоящий из двух полуша-
рий (рис. 8.16, 7): проще установить от-
дельные детали на шар, а затем спаять
все вместе или по отдельным участкам,
особое внимание при этом следует обра-
тить на взаимное соединений деталей
шара (рис. 8.16, 2). По окончании сборки
на вспомогательном шаре в нескольких
местах просверливаются отверстия, а за-
тем производится вытравливание вспомо-
гательной конструкции, в результате чего
остается проволочный каркас, воспроиз-
водящий конструкцию из благородного
металла. Такой способ с вытравливанием
можно применять, например, при необхо-
димости спаять несколько отрезков прово-
локи на равном расстоянии одна от дру-
гой: между ними прокладывают вспомога-
тельные проволочные отрезки соответ-
ствующей толщины (рис. 8.16, 5), затем
всю получившуюся конструкцию обвязы-
вают и осуществляют пайку (вспомога-
тельные отрезки проволоки удаляют трав-
лением). Таким же образом можно напаять
на стержень спираль с равномерным ша-
гом витков.
Нанесение флюса и припоя
Флюсы могут разрушаться под дей-
ствием света, поэтому их следует хранить
в светонепроницаемых сосудах, а на ра-
бочем месте держать только небольшую
устойчивую бутылку с флюсом.
На поверхность деталей или точно на
место пайки флюс наносят кисточками с
более толстым или тонким волосом ще-
тины. Целесообразно, если на каждую
деталь перед пайкой наносится флюс или
Рис. 8.16. Монтировка на металлах, растворяе-
мых кислотой: 1 - подготовленное полушарие;
2 — проволочный каркас на полушарии; 3 — стер-
жни с вспомогательными стержневыми проклад-
ками
330
8. Техника соединения деталей
ее полностью окунают в него: так как
припой выдерживает от 10 до 20 паек,
то можно, не задумываясь, к уже офлю-
сованной и припаянной детали припаи-
вать следующие, не зачищая и не нанося
на нее флюса заново. Так, например,
если оправа литая, ее покрывают флю-
сом и припаивают, а если оправа смон-
тированная, то флюсом покрывают и
опорное основание царги. Царгу оправы
паяют, вставляют опорное основание -
и тоже припаивают. В процессе всех
этих паек флюс наносится только один
раз, причем когда оправа запаивается
на изделии, то царга не зачищается еще
раз. Принципиально неправильно, когда
изделие после каждой пайки погружают
в сосуд с водой или с травильным ра-
створом: закалка в «травителе» недопу-
стима. При возобновлении прерванной
монтировки изделия следует заново вы-
полнить операцию нанесения флюса,
только нужно знать и помнить, что мате-
риал изделия в этом случае «страдает»:
не только потому, что его лишний раз
очищают и офлюсовывают, но и оттого,
что на нем образуется сильный зеленый
налет, который приходится удалять на
готовом золотом изделии, что приводит
к значительным потерям времени и мате-
риала.
Длинную проволоку и трубки быстро
покрывают флюсом, погружая их в на-
полненную флюсом бутылку с длинным
горлышком
Припой, в отличие от флюса, хранят
не в сосудах, а отдельно по сортам в
чашах из толстого фарфора или в само-
дельных серебряных чашечках.
При наложении припоя кисточку оку-
нают во флюс, берут поочередно кусочки
припоя и переносят их на место пайки.
Кусочки припоя укладывают непосред-
ственно на стык таким образом, что при
расплавлении припой «по системе капил-
ляров» заполняет зазор шва. Если уло-
жить кусочки припоя хаотично и нерав-
номерно рядом со стыком, то припой
растечется не в заданном направлении
(рис. 8.17).
При наложении припоя надо уже по-
заботиться о последующей зачистке шва,
а поэтому: каждый накладываемый кусо-
чек должен быть соизмерим с величиной
стыка шва (если кусочек припоя слишком
мал, то не будет заполнен шов, если же
он слишком велик, то выступающие ос-
татки нужно будет удалять после пайки);
припой следует всегда укладывать таким
образом, чтобы его остатки можно было
легко удалить; при пайке проволоки сле-
дует обращать внимание на то, чтобы она
плотно прилегала к основному металлу,
а кусочков припоя было бы по возмож-
ности меньше, что облегчит последующую
зачистку; раскладывать припой нужно в
тех местах, которые на готовом изделии
почти или совсем не видны, т. е. на
обратной или внутренней сторонах; при-
пой надо укладывать только с одной
стороны стыка: тщательнее контролиро-
вать заполнение шва соединения.
При напайке листов друг на друга
используют лужение. Так, например, при
пайке пластины с монограммой припоем
покрывается сначала обратная сторона,
при этом припой должен быть распределен
равномерно по всей поверхности. После
пайки поверхность опиливают или обра-
батывают оселком, чтобы на ней осталась
только та часть припоя, которая необхо-
дима для надежного соединения.
Несколько иная картина наблюдается
при напаивании, например, тонкой плас-
тины из чистого золота на толстую пла-
стину из золотого сплава: на толстой
Рис. 8.17. Неправильная и правильная укладка
припоя
8.1. Пайка
331
пластине шпицштихелем вырезают в раз-
ных направлениях тонкие риски, по-
верхность соединения покрывают тонким
слоем флюса, припой же укладывают сна-
ружи — на тонкую пластину. Если обе
пластины спаивать без таких рисок, то
припой будет распределяться неравномер-
но, а под тонкой из чистого золота пла-
стиной будут образовываться нежелатель-
ные неровности. Естественно, нагрев ос-
нования следует осуществлять снизу, что-
бы припой не растекался по чистому
золоту.
В бриллиантовых украшениях на жел-
тое золото нередко наращивается тонкий
слой белого золота, при этом кусочки
припоя необходимо укладывать в гнезда
для вставок, — в этом случае при направ-
ленном нагреве припой течет, как и сле-
дует, наружу.
Каждому ювелиру известно, что зачи-
стку и полировку деталей лучше делать
перед их монтировкой— окончательной
сборкой изделия, чем после нее. Напри-
мер, полость основания под жемчужину
легче отшлифовать до закрепления в ней
штифта, а отдельные детали кольца легче
обработать до их соединения с шинкой
кольца. В таких случаях деталь полирует-
ся, покрывается флюсом и опускается в
порошок борной кислоты, который прили-
пает к полированной поверхности, а при
нагревании образует уже упомянутый
слой глазури, под которым полированная
поверхность металла сохраняется даже
после нескольких паек.
Текучесть припоя
До состояния текучести твердый при-
пой можно довести пламенем обычной
газовой горелки: все изделие равномерно
нагревается круговыми движениями го-
релки с мягким шумящим пламенем; посте-
пенно пламя делают более острым и кон-
центрируют тепло на месте пайки; одновре-
менно (с перерывами) дополнительно про-
гревают изделие мягким пламенем. И так
продолжают делать до тех пор, пока при-
пой не потечет Припой же, как известно,
течет туда, где выше температура.
Поэтому, используя этот принцип, рас-
пределение тепла регулируют таким обра-
зом, чтобы вынудить припой течь в задан-
ном направлении. Например, если нужно
припаять тонкое ушко к толстой пластине
встык, то следует помнить, что ушко гораз-
до быстрее нагреется до рабочей темпера-
туры припоя, чем пластина, в результате
чего не произойдет соединения деталей, а
припой зальет отверстие ушка. Правиль-
нее будет, если пластину положить на
решетчатую подкладку, к нижней части
которой можно подавать тепло, причем
таким образом, чтобы пластина предвари-
тельно нагревалась сначала снизу, а затем
сверху (в результате круговых движений
вокруг ушка); ушко же нагревается за
счет естественной теплопередачи и на
него уже не нужно направлять пламя.
Очень распространенным методом яв-
ляется применение двух или нескольких
припоев при пайке одного изделия: оправа
непосредственно перед «томлением» при-
поя скорее сваривается, чем спаивается, а
для последующего ее монтажа применяют
припой со средней рабочей температурой;
петелька подвески или боковые части
кольца соединяются под конец сборки
низкоплавким припоем, который обычно
используют при ремонтных работах. Впро-
чем, практический опыт свидетельствует:
среднего серебряного припоя и по одному
среднему золотому припою для сплавов с
разным содержанием чистого золота до-
статочно для выполнения всех операций.
Это объясняется тем, что диффузия припоя
в основной металл продолжается при каж-
дом последующем нагревании. Например,
в процессе монтировки, когда неизбежна
не одна пайка, припой все глубже прони-
кает в основной металл и при этом на-
столько с ним срастается, что даже при
высокой температуре уже невозможно от-
крыть стык. Такая особенность прогресси-
рующей диффузии сильно ограничивает те-
кучесть припоя. И если правильно отрегу-
332
8. Техника соединения деталей
лировать нагрев при последующей пайке,
т. е. не подвергать старые пайки излиш-
ним напряжениям, можно полностью пре-
дотвратить возможное растекание припоя.
При пайке нежелательно явление «разъе-
дания припоем». Например, когда при на-
паивании проволоки припой еще не рас-
текся по всему шву, то участки, куда он
не дошел, дополнительно нагревают, и
припой затекает под проволоку (ювелиры
говорят, что «припой мучается»), но в том
месте, где был положен кусочек припоя, в
основном металле образовалось углубле-
ние, т. е. припой растворил основной ме-
талл, и произошло это из-за того, что
припой содержит цинка и кадмия больше,
чем может раствориться того и другого в
остальных компонентах сплава. В резуль-
тате же продолжительного нагрева нера-
створенные частицы припоя сплавились с
паяемым металлом и затем попали в стык
шва Такой припой необходимо полно-
стью дорасплавить, чтобы лучше размеша-
лись его компоненты, причем существенно
превышать рабочую температуру припоя
не следует, и такая температура не долж-
на действовать дольше, чем это необходи-
мо. Целесообразнее же при неудавшейся
пайке прервать нагрев, еще раз нанести
флюс и припой и произвести пайку заново.
Предотвращение утечки припоя
С помощью противодействующего
флюса можно ограничить растекание рас-
плавленного припоя и направить его в
нужное место. Но если припой уже рас-
текся по поверхности металла, то тогда
не поможет и глиняное покрытие — часто
применяемый прием, когда на изделие
наносят кашицу из мела или глины в тех
местах, где нужно предотвратить после-
дующее растекание припоя и защитить
чувствительные детали от перегрева. Од-
нако надо помнить, что хотя такие мате-
риалы и обеспечивают определенную теп-
лоизоляцию за счет своей низкой тепло-
проводности, использовать их все же не
рекомендуется: их применение не гаран-
тирует исключение перегрева чувстви-
тельных к теплу деталей; стыки соедине-
ния под слоем глины становятся шерохо-
ватыми, серыми и неприглядными; конт-
роль над степенью нагревания под защит-
ными средствами уже невозможен.
При правильном пользовании горел-
кой нет необходимости закрывать чув-
ствительные к температуре части или
стыки соединения разного рода защитны-
ми средствами, лучше, если ювелир сам
постоянно наблюдает за поведением изде-
лия. Пайка твердыми припоями требует
определенного опыта, но если ювелир
умело работает мягким пламенем, то не
произойдет никаких нежелательных по-
следствий.
Простой, правда, не всегда достаточ-
ный, метод предотвращения утечки при-
поя на определенных металлических дета-
лях состоит в том, что детали подверга-
ются темному калению и на эти места
больше не наносят флюс. Можно также
мягким карандашом вычертить (для визу-
ального контроля) на металле ограничи-
тельную линию, которая при мелких пай-
ках будет своеобразным препятствием
для растекающегося припоя. Во время
припаивания шарниров или при пайке
цепочек можно предотвратить протекание
припоя в отверстие путем нанесения за-
щитного масла или жирного трепела,
хотя при этом не надо забывать, что на
горячем металле жиры легко растекаются
и могут помешать спаиванию металличес-
кого соединения.
Эффективным, но несколько неприят-
ным из-за запаха является метод вдавли-
вания в резиновую пластину тех участ-
ков изделия, которые должны быть защи-
щены от попадания припоя: при пайке
остатки продуктов сгорания резины слу-
жат как средства, препятствующие расте-
канию припоя. Впрочем, всегда следует
придерживаться следующего правила:
опытный ювелир чаще должен сам (пла-
менем горелки) управлять перемещением
расплавленного припоя и реже использо-
8.2. Сварка
333
вать средства, помогающие предотвраще-
нию его утечки.
Зачистка
При правильно проведенной пайке
зачистка мест пайки почти не требуется.
И если нет особой необходимости, то за-
чистку выполняют только после оконча-
ния монтировки всего изделия, т. е. когда
уже больше не выполняется пайка и из-
делие не подвергается обработке пламе-
нем; в противном случае на зачищенных
стыках можно было бы наблюдать расте-
кание припоя.
После окончания монтажа сначала
производится протравливание, чтобы ра-
створить остатки флюса, и только после
этого зачистка: напильниками и надфиля-
ми производят сглаживание мест пайки;
углубления и труднодоступные места об-
рабатывают рифлевками с различными
профилями (доводку таких мест лучше
выполнять фрезами); трехгранным шабе-
ром удаляют следы от напильника и ос-
татки припоя (при определенном навыке
шабером можно довести поверхность до
почти полированной), а затем обрабаты-
вают поверхность, шлифуя и полируя ее.
Сложный монтаж
Практически только в редких слу-
чаях возможно изготовление ювелирно-
го изделия без пайки. Обычно же оно
изготавливается из нескольких элемен-
тов, соединяемых пайкой. В данной
книге представлены изделия, выполнен-
ные с применением пайки и монтировки
(рис. F8.18—F8.23).
8.2. Сварка
8.2.1. Основные понятия
Это понятие применительно, как прави-
ло, к обработке стали, но сварка может
быть использована также для работ по
серебру. Сварка представляет собой про-
цесс соединения металлических предметов
за счет тепла или давления (или того и
другого одновременно), а также с помо-
щью (или без) добавок материала такого
же типа (присадочный материал), имеюще-
го такую же или почти такую же темпе-
ратуру плавления. Свариваемые детали
образуют однородное соединение, если
атомы будут находиться очень плотно,
взаимно притягиваясь друг к другу, т. е.
межатомное расстояние должно быть не
более 0,1 нм.
Старинный метод огненной сварки пре-
дусматривает соединение металлических
предметов путем нагревания в огне соеди-
няемых частей до такой степени белого
каления, когда ударами молота по ним,
т. е. проковкой на наковальне, можно
произвести соединение деталей- полу-
чить однородное неразъемное соединение.
Кстати, таким же методом можно нанести
слой золота на изделие из томпака, при
этом соединяемые детали нагревают при
полном отсутствии воздуха, а затем под
высоким давлением спрессовывают: про-
исходит взаимная диффузия частиц соеди-
няемых металлов.
Современные методы сварки обеспечи-
вают соединения металлических заготовок
не за счет воздействия на них давлением,
а путем взаимного соединения кромок их
шва. Сварка существенно отличается от
пайки: при сварке соединяемые металлы
расплавляются в стыке соединения, при
пайке же они остаются в твердом состо-
янии, а плавится только припой. Сварка
применяется в основном для соединения
стальных металлоконструкций. В ювелир-
ном деле сварку можно использовать для
соединения деталей из золота, серебра,
меди, некоторых видов латуни, а также из
платины. При этом возможно выполнить
как соединения встык (с помощью прово-
локи из соответствующего металла) с
формированием характерного сварочного
шва (валика), так и соединение деталей
внахлест с расплавлением поверхностей
соединения, а также формирование поверх-
ности наплавкой или огневой обработкой.
334
8. Техника соединения деталей
Следует особо подчеркнуть, что для юве-
лира по серебру самым важным методом
соединения является пайка. Сварка же
может быть полезна, когда, например,
сосуд изготавливается из развертки изде-
лия: после сварки шва сосуду придается
окончательная форма с помощью молотка
с соответствующей формой рабочей по-
верхности и наковальни, - - не стоит опа-
саться, что шов разойдется (при последу-
ющей пайке носика, ручки и ободка осно-
вания растекание материала шва тоже не
происходит).
8.2.2. Газовая горелка
Для соединения драгоценных и цвет-
ных металлов сваркой применяется в ос-
новном газовая горелка, и, как правило,
это кислородно-ацетиленовая горелка
(рис. 8.24).
Целесообразно иметь комплект горе-
лок, в том числе с соплами малого ди-
аметра, так как их можно использовать
для различных целей: благодаря высокой
температуре острым пламенем горелки
можно выполнять пайку (ремонт) изделий
с камнями, чувствительными к темпера-
туре— защиты камня не требуется, так
как припой уже начинает течь до того,
как тепло дойдет до камня; мощными го-
релками можно производить пайку и на-
грев больших деталей, которые вслед-
ствие их теплопроводности трудно обра-
батывать пламенем «городского» газа;
пламя же кислородно-ацетиленовой го-
релки имеет высокую температуру и
подходит для расплавления даже таких
металлов, как сталь, ювелирная платина
и палладий.
8.3. Грануляция
Грануляция является приемом декора-
тивной отделки изделий, при которой
мелкие металлические шарики напаива-
ют или наваривают на металлическую
поверхность, образуя неразъемное соеди-
нение. Возрождение техники грануляции
в XX столетии сопровождалось много-
численными заблуждениями, недоразуме-
ниями и тайнами, так как при этом
ошибочно предполагалось, что речь идет
о старинной специальной технике, на
которую нет никаких ссылок в истори-
ческих источниках. С целью лучшего
понимания взаимосвязей следует рассмот-
реть сначала когда-то распространенный
метод пайки.
Старинные методы пайки
Со времен античности и до средневеко-
вья ювелиры использовали два различных
способа пайки одновременно: монтировоч-
ную пайку, при которой стык шва запол-
няется низкоплавким припоем (принципи-
ально соответствует и сегодняшнему обще-
принятому способу пайки), и напаивание,
при котором с помощью эмпирически най-
денных природных соединений меди фи-
лигранная проволока и зернь напаива-
Рис. 8.24. Пламя сварочной горелки (кривая тем-
пературы пламени и форма пламени):! — смесь
горючих газов С2Н2: О2 = 1: 7,7; 2 — сопло горел-
ки; 3 - - расстояние конуса пламени до поверхно-
сти детали (2—5мм); 4 — деталь; 5—сердце-
вина со светящейся оболочкой; 6 — зона сварки;
7 —рассеянное пламя
8.3. Грануляция
335
лись на металлическое основание, напри-
мер, перегородки египетской эмали, про-
волочные орнаменты германских круглых
пряжек, филигранные завитки и оправы с
камнями на средневековых книжных об-
ложках, а также зернь замечательных
ювелирных украшений этрусков.
Метод напайки с помощью соединений
меди можно изложить следующим образом
(рис. 8.25): на основу наносится опреде-
ленное соединение меди; к нему добавля-
ется органическое вещество, являющееся
восстановительным средством и одновре-
менно клеем, затем наносят флюс; на под-
готовленное таким образом основание ук-
ладывают проволоку, перемычки и шари-
ки; в восстановительном пламени дре-
весного угля заготовку нагревают до тех
пор. пока не закончится припаивание.
При нагревании органическое вещество
разрушается и высвобождается углерод,
который под действием пламени древесно-
го угля восстанавливает медь, которая
под флюсом в контакте с поверхностью
пластины и напаиваемых элементов обра-
зует промежуточный низкотемпературный
сплав, осуществляющий микропайку эле-
ментов изделия.
Если исходить из того, что для изго-
товления изделия применяются технически
чистое серебро или золото, то можно
рассчитывать на достаточную разность
температур поверхностей низкоплавких
сплавов Ag-Cu или Au-Cu и твердого ме-
таллического основания, что и было об-
наружено эмпирическим методом и под-
тверждено практикой: чистое серебро
(960,5° С) образует эвтектический сплав
Ag-Cu (температура солидуса 779° С);
точка плавления чистого золота (1063° С)
уменьшается с помощью меди до миниму-
ма (889° С) при Аи 820; даже в высоко-
пробных сплавах Au-Ag медь вызывает
значительное снижение температур плав-
ления (среди ювелирных изделий работ
этрусских мастеров были обнаружены
украшения, выполненные из сплавов,
состоящих из 2/3 Аи и V Ag, температура
Рис. 8.25. Напайка филигранной проволоки и зер-
ни: 1 - общий вид пряжки; 2 - деталь пряж-
ки «Золотые сокровища с острова Хиддензее».
Конец X в. Ютландия. Исторический музей,
г. Штральзунд
ликвидуса которых — 1060° С может быть
снижена до 860° С).
При применении соединений меди на
основании образуется равномерный слой
припоя достаточной толщины, а на неспа-
иваемых участках в результате диффузии
не остается никаких видимых его остат-
ков, не требуется никакой зачистки, а
благодаря нагреву с обратной стороны
накладываемая проволока «не томится», к
тому же обеспечивается восстанавливаю-
щее действие пламени древесного угля.
С началом применения сплавов с более
низким содержанием благородного метал-
ла стало невозможным или недостаточным
336
8. Техника соединения деталей
снижение температуры солидуса за счет
диффузии меди: в сплавах серебра эвтек-
тическая температура остается без измене-
ния при 779° С; в сплавах Au-Ag-Cu жел-
того и красноватого цвета увеличение
содержания меди почти не влияет на свой-
ства плавления; у сплавов Au-Ag ниже
Аи 500 температура эвтектики повышает-
ся за счет меди только до 800° С. Таким
образом, реакционная пайка (с внедрени-
ем сплавов с более низким содержанием
благородных металлов) была забыта, а
вместо нее стали применять пайку с твер-
дым припоем. Но мелкую зернь невозмож-
но было припаивать таким способом, по-
этому ювелиры и не могли использовать
их для декоративной отделки. Лишь бла-
годаря раскрытию секретов античных и
этрусских ювелиров интерес к технике
грануляции появился вновь.
Металлы
Для грануляции используются золото и
серебро в чистом виде или сплавы высо-
кой пробы: сплавы золота выше 750-й
пробы с высоким содержанием серебра и
сплавы серебра выше 925-й пробы. Их
можно даже комбинировать таким обра-
зом, что основание и зернь имеют различ-
ное содержание чистого металла, или зо-
лотую зернь напаивают на серебряном
основании.
Изготовление зерни
Из тонкого прокатанного листа наре-
зают маленькие кусочки, похожие на
кусочки припоя; для приготовления ша-
риков можно использовать также тон-
кую проволоку; очень мелкие гранулы
выплавляют из частиц опилок. Чтобы
кусочки между собой при нагреве не
сплавлялись, их увлажняют и перемеши-
вают в порошке древесного угля с тем,
чтобы они покрылись слоем этого по-
рошка, а затем их и порошок древесно-
го угля, чередуя слоями, размещают в
тигле, который нагревают потом до тех
пор, пока частицы металла, расплавля-
ясь, не превратятся в шарики (на под-
кладке для пайки основание шариков
будет плоским, а в порошке древесного
угля шарики всегда равномерно круг-
лые) Далее содержимое тигля помещает-
ся в сосуд с водой: шарики охлаждают,
а после отделяют, просушивают и сор-
тируют. Сортировка шариков осуществ-
ляется с помощью металлических сит с
отверстиями разных диаметров, устанав-
ливаемых в специальном цилиндре одно
за другим в порядке сверху вниз от
больших отверстий к меньшим: в них
(ситах) и задерживаются шарики, сорти-
руясь по размерам.
Пайка зерни
с помощью соединений меди
В качестве припоя могут быть ис-
пользованы следующие соединения меди:
малахит, гидратированный карбонат
меди СиСО3 ’ Си(ОН)2; гидратированный
силикат меди CuSiO3 • 2Н2О (уже в ан-
тичные времена порошок этого камня
применяли для пайки и называли его
«хризоколла» (греч. хрисюкоЛЛос— «зо-
лотой клей»)); окись меди СиО, кото-
рую раньше добывали посредством на-
грева (в виде медной окалины с приме-
сями); гидроокись меди Си(ОН)2, которая
при нагревании со щелочью переходит в
темную окись меди; хлористая медь
СиС12 • 2Н2О, раньше ее получали, осу-
ществив отжиг медного листа, покрыто-
го солью; сульфат меди CuSO4 • 5Н2О.
Соль меди наносится в виде водного
раствора с добавлением клея, например
траганта, и небольшого количества флю-
са, например флуксита или флуорина, на
те участки основания, на которые затем
укладывают гранулы. После сушки про-
изводится медленный нагрев заготовки
восстановительным пламенем. Темпера-
туру нагрева постепенно повышают,
прогревая заготовку также и снизу,—
высвобождающаяся при этом медь диф-
фундирует в основной металл. Когда
степень нагрева достигнет значения тем-
8.3. Грануляция
337
пературы солидуса и гранулы заблестят,
это значит, что происходит их соедине-
ние с основанием. Важный момент: если
длительность и температура нагрева не-
достаточны, то надежного соединения
гранул с основанием не произойдет, а
закрепление отдельных неприсоединив-
шихся шариков вообще окажется про-
блематичным делом; если же температу-
ра слишком высокая, то поверхность
металла становится шероховатой и эф-
фект от грануляции пропадет.
Наплавка зерни
Этот метод применяется для особенно
мелкой грануляции: поверхность основа-
ния покрывается разбавленным флюсом с
добавкой клея, на которую затем уклады-
вают заранее подготовленные гранулы с
сохранившейся на них угольной короч-
кой. Далее осуществляется нагрев поверх-
ности — до появления блеска: в тот же
момент гранулы сплавляют с основанием.
Разумеется, во время плавки гранулы
расплавляются, но они сохраняют форму
шариков и не растекаются за счет поверх-
ностного натяжения металла, которое в
данном случае еще и повышается благо-
даря углеродному покрытию (угольной
корочке).
Пайка твердым припоем
Шарики можно припаивать к осно-
ванию и с использованием твердого
припоя в опилках или в виде кусочков,
что, впрочем, возможно только при
пайке отдельных шариков большого
размера; мелкие гранулы при этом
будут залиты расплавленным припоем,
а поэтому данный способ не рассмат-
ривается, а лишь упоминается.
Изготовление гранул
Собственный метод изготовления
гранул можно найти только в резуль-
тате неустанной работы и беспрерыв-
ных поисков. Один известный специа-
лист по грануляции однажды сказал:
«Если бы гранулирование было бы та-
ким простым делом, что каждый подма-
стерье смог бы без труда закрепить
шарики на плите, то эта техника была
бы лишь сущим пустяком, не требующим
особого мастерства!»
На практике применяются самые раз-
ные варианты расположения гранул: то-
чечный набор зерни, расположение зерни
в виде жемчужной обнизи, компактный
набор зерни в виде треугольников, розе-
ток, овалов, сплошной набор зерни.
Грануляция является интересным мето-
дом декоративного оформления изделий.
И только тот, кто имеет достаточно силь-
но выраженное чутье художника, может
отважиться на создание художественного
рисунка золотой зернью на золотом осно-
вании (рис. 8.26, F8.27 F8.29).
Сварка гранул на Ан 585
Как свидетельствует практический
опыт немецкого ювелира Зигфрида Май-
ера из Фрайберга, операции по грануля-
ции возможны с различными сплавами Аи
585. Лист прокатывается как можно тонь-
ше, из него вырезают маленькие кусочки,
покрывают их порошком древесного угля
Рис. 8.26. Подвеска в виде шарика, золото (плос-
кая и линейная грануляция). Дитер Нентвиг,
Лейпциг
338
8. Техника соединения деталей
и расплавляют. Гранулы промывают, а
потом сортируют на 12 вкладных ситах с
размером отверстий 0,85—1 мм. Толщина
пластины основания должна приблизи-
тельно соответствовать размеру шариков,
линию набора на котором предварительно
канфарят, чтобы шарики не катались по
поверхности, а лист обрабатывается наж-
даком и обезжиривается В качестве флю-
са и связующего элемента применяют
смесь из 1 части раствора траганта и 4
частей тертой буры; чтобы флюс не вспу-
чивался, его просушивают в течение 4 ч.
Тонкой акварельной кисточкой, смочен-
ной в этой смеси, гранулы наносят на
основание, которое затем укладывают на
стальную пластину толщиной 1,5—2 мм и
точно повторяющей изгиб золотого листа
(с выступом по краям на 1 см). Стальная
пластина равномерно нагревается пламе-
нем от краев к середине; соответственно
нагревается и лежащая на ней золотая
пластина. Когда она будет нагрета доста-
точно хорошо, то большим шумящим
пламенем проводят по ней до тех пор,
пока основа и гранулы не заблестят, т. е.
пока поверхность не начнет плавиться.
Достигнутую температуру поддерживают
кратковременно — только для того, чтобы
гранулы сплавились с основанием, не
погружаясь в расплав и не отделяясь от
него. Не пропустить данный момент —
это, собственно, самое трудное во всей
операции грануляции.
8.4. Штифтование и клепка
Определения
Штифтовое соединение', шарнирным
штифтом соединены шарнирные трубки,
при этом вращающиеся вокруг штифта
(шарнир крышки шкатулки) Подвижное
заклепочное соединение', две или более
просверленных деталей образуют неразъ-
емное соединение (рис. 8.30), при этом
оставаясь подвижными (рукоятка плоско-
губцев). Глухое заклепочное соединение'.
просверленные детали соединяются непо-
движно (крепление неметаллической руч-
ки кувшина).
Заклепка состоит из следующих час-
тей: подготовленная осадочная головка.
цилиндрический стержень, проходящий
через отверстие, замыкающая головка.
формируемая на конце стержня. В отдель-
ных случаях имеются односторонние за-
клепки, когда стержень припаивается на
основание или вытачивается из конца
цапфы. Осадочная и замыкающая голов-
ки имеют обычно форму шляпки Заклеп-
ка с полукруглой головкой— также не
сферическая, а имеет отношение d : h как
10 : 6. На практике по разным причинам
головку заклепки иногда заглубляют на
поверхности частично (полупопгайная)
или полностью (потайная). Понятие
«штифтование» в металлообработке оз-
начает не совсем то, что под этим под-
разумевается в ювелирном деле, не при-
меняются здесь и обычные стандартные
заклепки
Штифтование
После припайки всех частей шарнира
стальным вспомогательным стержнем, про-
двигая его через весь шарнир (рис. 8.32),
Рис. 8.30. Заклепочные соединения (формы закле-
пок ): 1 - свободное заклепочное соединение; 2
глухое заклепочное соединение; 3 — заклепка с
полукруглой головкой (верхняя — замыкающая
головка, цилиндрический стержень и нижняя —
осадочная головка); 4 — заклепка с потайной го-
ловкой; 5 — заклепка с полупотайной головкой
8.5. Резьбовые соединения
339
проверяют сначала подгонку и работо-
способность деталей. Сам шарнирный
штифт благодаря трению прочно закли-
нивается в отверстии неподвижной части
шарнира шкатулки, части же шарнира
крышки должны свободно вращаться во-
круг штифта, для чего при помощи от-
резка проволоки, выполненного под ко-
нус, производится развертка всех трубок
собранного шарнирного соединения. Ко-
нец штифта шарнира опиливают на ко-
нус так, чтобы он плотно проходил че-
рез отверстия, но не был слишком ост-
рым, затем штифт обрабатывают нажда-
ком и полируют (на длинных шарнирах
штифт смазывают и вводят в отверстие
небольшими вращательными движениями;
ни в коем случае не следует при этом
прилагать какие-то усилия). Рассмотрен-
ным способом изготавливают шарниры
шкатулок, браслетов, а также звеньев
ремешков.
Клепка
Перед клепкой заготовки просверли-
вают. При соединении трех деталей сна-
чала просверливают отверстия в двух
крайних, затем вставляют между ними
третью деталь, делают на ней разметку
мест сверления (точно по отверстиям в
первых двух, т. е. предотвращая возмож-
ное смещение), а затем внутреннюю де-
таль вынимают и производят сверление
отверстий. Стержень заклепки должен
быть точно подогнан под отверстие. Это
означает, что при мелких ювелирных ра-
ботах он должен изготавливаться из спе-
циально протянутой до соответствующего
диаметра проволоки. Потайную же голов-
ку делают следующим образом (рис. 8.31):
один конец отрезка проволоки опускают
во флюс, затем держат его над пламенем
горелки до тех пор, пока он не расплавит-
ся и не образует шарик. На плите для
клепки, представляющей собой небольшой
стальной брусок с отверстиями, шарику
легкими ударами молотка придают полу-
круглую форму — форму головки. Не
следует использовать в качестве плиты
волочильную доску.
Расклепка штифтов и заклепок
Штифт должен плотно входить в
трубку шарнирного соединения за счет
трения (рис. 8.32); конец штифта отпили-
вается таким образом, чтобы оставался
задел только для клепки. Выступающий
из шарнирной трубки более толстый ко-
нец вставляется в гвоздильню, а более
тонкий конец штифта предварительно
оформляется ударами молотка, после
чего попеременными ударами обоим кон-
цам штифта придается форма заклепки.
Иногда доступ к концам шарнирных
трубок очень неудобный. Тогда в каче-
стве бойка, возможно, следует использо-
вать пуансон, когда головка заклепки
формуется бойком пуансона. На шарнир-
ном штифте, чтобы произвести расклеп-
ку, достаточно небольшой части штиф-
та. Впрочем, клепка головки осуществ-
ляется точно так же. Большим заклепкам
форму лучше придавать шаровидным пу-
ансоном или чеканом. Маленькая голов-
ка заклепки шарнира или замка серьги
осторожно расклепывается бойком мо-
лотка на гвоздильне или на плоском пу-
ансоне, после чего точными ударами
производится ее окончательная доводка,
а затем осуществляется еще затирка
шлифовальным камнем, чтобы головка
плотно прилегала и не оставалось зау-
сенцев. Как при штифтовании, так и
при клепке головка может быть утопле-
на, для чего на концах шарнира или в
заклепочных отверстиях производят зен-
кование, т. е. делают углубление для
утапливания головки заклепок.
8.5. Резьбовые соединения
Резьба
Из практики всем известно, что пред-
ставляет собой резьбовое соединение, ка-
ким образом при этом соединяют детали.
340
8. Техника соединения деталей
что резьбовое соединение можно разъеди-
нить. что диаметр винта соответствует
диаметру резьбового отверстия. Зачастую
Рис. 8.31. Клепка: 1 — проволока с расплавленным
шариком; 2 — формовка; 3 — готовая головка
заклепки; 4—вставленный цилиндрический стер-
жень; 5 — расклепка осадочной головки; 6—при-
давливание осадочной головки; 7 — готовая за-
клепка с двумя головками
2
никто не задумывается о том, что винт и
гайка всегда совпадают, так как у них
одинаковая резьба. Различные типы резь-
бы регламентируются соответствующими
стандартами. Резьба обозначается по на-
ружному диаметру винта и внутреннему
диаметру отверстия: М10 - диаметр
10 мм. Для мелкой резьбы, в которой шаг
и глубина резьбы меньше, указывают еще
и шаг: MlOxl; М10 х 0,5 (рис. 8.33).
Метчики и плашки
Для нарезания резьбы на стержнях до-
статочно резьбонарезной доски, на кото-
рой имеются два ряда отверстий с резьбой
постепенно увеличивающихся диаметров,
причем отверстия верхнего ряда предназ-
начены для предварительного нарезания
диаметра резьбы, а нижнего ряда —
для окончательного (рис. 8.34). Диаметр
стержня должен соответствовать наружно-
му диаметру будущей резьбы.
Острие стержня слегка заостряют и
ввинчивают в отверстие предварительно-
го нарезания резьбы (стружка выводится
Рис. 8.32. Подвижное шарнирное соединение из
пяти частей (три части на коробке шкатулки,
две части на крышке): 1 — коробка шкатулки с
установленным шарниром; 2 — введение кони-
ческого штифта в шарнир; 3 — готовый уста-
новленный штифт
8.6. Склеивание
341
из отверстия); профиль
резьбы пока еще имеет
форму трапеции, но
после прохождения по-
следующих отверстий
витки резьбы будут
уже иметь острые кром-
ки. Вместо резьбона-
резной доски лучше
применять резьбонарез-
ной клупп со сменными
резьбовыми вклады-
шами, когда можно
зажимным винтом ре-
гулировать глубину
резания. При легком
сжатии вкладышей вы-
Рис. 8.33. Метриче-
ская резьба: 1 — нор-
мальная резьба М10;
2 — мелкая резьба
М10х0,5
полняется предварительное нарезание
резьбы, а при более сильном— оконча-
тельное.
Для нарезания резьбы в отверстиях при-
меняется метчик, который представляет со-
бой закаленный стальной винт с продоль-
ными боковыми канавками (для удаления
стружки) и с окончанием, выполненным
под конус (для захода метчика). Отверстие
должно быть равно внутреннему разме-
ру резьбы. Например, до М3 — резь-
ба х 0,7 = отверстие, т. е. М2 х 0,7 = 1,4 мм,
а выше М3 — резьба х 0,8 = отверстие,
т. е. М4 х 0,8 = 3,2 мм. Нарезка резьбы
должна осуществляться без особых уси-
лий, так как тонкие закаленные метчики
Рис. 8.34. Резьбонарезной клупп с насадками, плаш-
ки, метчики
быстро ломаются. При предварительном
нарезании резьбы обычно выполняют V2
оборота вперед и затем */4 оборота назад,
а с целью уменьшения трения как при
предварительном, так и при окончатель-
ном нарезании внутренней и наружной
резьбы на инструмент необходимо нанести
слой мыла или смазки.
Применение
В то время как резьбовые соединения,
винты и гайки, например, для часовщика
являются испокон веков естественной ат-
рибутикой, ювелир старается обойтись без
них. Резьба как способ соединения дета-
лей используется им только в замках се-
рег. На самом же деле резьбовые соеди-
нения можно было бы использовать и для
сборки украшений и избежать таким обра-
зом рискованных методов пайки, к тому
же у покупателей появилась бы возмож-
ность самостоятельно разобрать изделие
для чистки или ремонта.
8.6. Склеивание
В настоящее время имеются высокока-
чественные клеи и мастики, с помощью
которых соединяют металлы между собой
или неметаллические вставки с металли-
ческим основанием. К вставкам, которые
342
8. Техника соединения деталей
при изготовлении ювелирных изделий за-
крепляют в оправе не с помощью крапа-
нов, а с использованием клея или масти-
ки, относятся: жемчужины, кораллы, ян-
тарь, слоновая кость, рог крупных жи-
вотных, черепаховый рог, клык, дерево,
пластмасса — органические материалы, а
также поделочные камни, слюда, керами-
ка, стекло, фарфор — неорганические ма-
териалы
8.6.1. Клеи
Это неметаллические материалы в
жидком, пастообразном или твердом со-
стоянии, с помощью которых прочно со-
единяют твердые предметы, условием чего
является достаточно высокое соединитель-
ное усилие клея, т. е. адгезии (сцепление
в результате межмолекулярного взаимо-
действия клея и соединяемой поверхности)
или когезии (межмолекулярное взаимодей-
ствие функциональных групп клея).
Для приготовления клеев используют-
ся как натуральные материалы— белок
животных продуктов (кости, кожа), угле-
воды (крахмал, декстрин), растительные
соки и смолы (гуммиарабик, каучук, ка-
нифоль), так и синтетические веще-
ства — искусственная смола, синтетиче-
ский каучук и жидкое стекло. Натураль-
ные и искусственные макромолекулы об-
разуют в клеях важные конструктивные
элементы, определяющие соединительное
усилие. Упрочнение же клея происходит
как физическим способом — в результате
испарения растворителя или охлаждения
временно расплавленного клея, так и
химическим, когда добавка отвердителя
обеспечивает полимеризацию искусствен-
ной смолы. В последнее время наметилась
тенденция замены натуральных клеевых
материалов искусственными, так как по-
следние в процессе эксплуатации более
устойчивы к таким внешним воздействи-
ям, как влажность, тепло, химикаты.
В продаже имеется широкий ассорти-
мент клеев, с помощью которых можно
выполнять практически все операции изго-
товления ювелирных изделий, только сле-
дует заранее знать ответы на следующие
вопросы: какие материалы должны быть
соединены, соединение каких поверхнос-
тей должно быть выполнено только с по-
мощью жидкого контактного клея или
зазор какого соединения должен быть
заполнен пастообразной мастикой, сколь-
ко времени необходимо для затвердевания
клея, клеевое соединение должно быть
жестким или эластичным, каким механи-
ческим и химическим воздействиям под-
вергается клеевое соединение при эксплу-
атации?
8.6.2. Мастика (китт)
Мастику можно рассматривать как
твердый клей, который наносится на со-
единяемые поверхности в расплавленном
состоянии и заполняет зазор между ними,
а после охлаждения образует прочное
скрепление деталей. Современными отверж-
даемыми клеями (на основе искусствен-
ных смол) можно легко склеивать матери-
алы с такой прочностью, что их потом
трудно разъединить; мастику же, напри-
мер, можно разогреть, и детали будут
разъединены. Мастика и шеллак являются
для ювелира самыми важными натураль-
ными материалами, которые используются
в готовом виде или в виде различных
смесей.
Мастика — это смола мастичного де-
рева (Pistacia lentiscus L.), произрастаю-
щего на греческом острове Хиос, а также
на других средиземноморских островах.
Смола поступает в продажу в виде про-
зрачных маленьких шариков желтоватого
цвета.
В ювелирном деле различают: мастику
для камней (1 часть шеллака и 1 часть
мастики растворяют в спирте, добавляют
глюкозу и размешиванием доводят смесь
до состояния густой кашицы) — предназ-
начена для приклеивания драгоценных
камней, жемчуга и для закрепления жем-
8.6. Склеивание
343
нужной нитки в шарике; мастику для
жемчуга (столярный клей нагревают, до-
бавляют мелкого гипса, а затем замеши-
вают вязкую кашицу); мастику для корал-
лов (сплав 1 части шеллака и 1 части
мастики); мастику для столовых приборов
(2 части шеллака в нагретом виде с до-
бавкой 1 части отмученного мела); мас-
тику для заполнения полостей (в столяр-
ный клей при постоянном помешивании
добавляют мелкий порошок извести и
небольшое количество серы до образова-
ния вязкой кашицы).
Шеллак. В чистом виде представляет
собой выделения, образующиеся на ство-
лах определенных видов деревьев в виде
смоловидной массы. В продажу шеллак
поступает в форме коричневатых блестя-
щих хрупких пластинок Шеллак можно
использовать для закрепления нити в жем-
чужных бусах.
8.6.3. Крепление
отдельных материалов
Общие сведения. Современные клеи и
мастики обладают очень высокой прочно-
стью, но следует помнить, что клеевое
соединение всегда чувствительно к воз-
действию нагрузок на изгиб и срез, осо-
бенно на отслаивание при изгибе, поэтому
поверхность клеевого соединения не мо-
жет быть маленькой, а металлическое
основание должно быть выполнено таким
образом, чтобы вставки можно было под-
креплять дополнительно, например с помо-
щью ободка (царги) или жемчужного
штифта. Необходимо помнить, что поверх-
ность соединения должна быть как мож-
но больше; желательно, если вставка
имеет плоскую или гладкую форму, на-
пример в виде пластины или кабошона
(выпуклая форма огранки); чтобы при
эксплуатации изделия поверхность, на
которую действуют внешние нагрузки,
была меньше; следует избегать наличия
выступающих частей; металлическое ос-
нование должно быть достаточно проч-
ным, чтобы оно не изгибалось и не отде-
лялось.
Ободковая оправа (каст). Для избежа-
ния боковых смещений вставку дополни-
тельно закрепляют в согнутый соответ-
ствующим образом каст, который припа-
ивают к основанию. Учитывая общую
форму изделия, каст может быть выполнен
как из полосы листа, так и из четырех-
гранной проволоки. Обычно нижняя сто-
рона наклеиваемой вставки — плоская,
поэтому ее несложно установить на ров-
ное основание; если же нижняя сторона
вставки имеет иную форму, то основание
следует подогнать таким образом, чтобы
эти две составные части изделия прилега-
ли одна к другой как можно плотнее.
Чашечка со штифтом для крепления
жемчужины. Обычно требуются обе дета-
ли: чашечка для жемчужины и штифт. Без
чашечки, даже при использовании высо-
кокачественного клея, жемчужина недо-
статочно прочно сидит на штифте, а если
жемчужина крепится на чашечке без
штифта, то может произойти ее смещение.
При креплении жемчужины мастикой
чашечка делается более вогнутой, чем
округлость жемчужины с тем, чтобы ос-
тавалось достаточно места для мастики
(рис. 8.35); надежнее всех других полу-
сферическая чашечка. Жемчужина вы-
глядит элегантнее, если чашечка мень-
ше, т. е. когда она почти незаметна,
чего, впрочем, с помощью современных
клеев возможно добиться. В качестве
штифта следует использовать скручен-
ную четырехгранную проволоку (но не
гладкую круглую) или резьбовой штифт,
толщина которого зависит от величины
жемчужины и который обычно входит в
жемчужину на глубину, равную 2/3 ее
диаметра. При просверливании отвер-
стий крупные жемчужины держат в руке,
а мелкие зажимают в специальном зажи-
ме, состоящем из 2 металлических (с
отверстиями различных диаметров) плас-
тин, которые сжимаются двумя прижим-
ными хомутами (см. рис. 5.28).
344
8. Техника соединения деталей
Рис. 8.35. Закрепка и снятие жемчужин-1 - за-
жим для жемчужины; 2 - предварительно про-
сверленная жемчужина, чашечка со штифтом:
3 — посаженная на мастику жемчужина; 4 -
ввинчивание предохранительного штифта; 5 -
выфрезеровка сломанного штифта из жемчу-
жины
Вопреки некоторым утверждениям,
жемчужины можно просверливать с помо-
щью электродрели: сухим сверлом, при
малом числе оборотов, периодически уда-
ляя сверло из отверстия, чтобы по нали-
пающей стружке определить глубину свер-
ления. Не рекомендуется (с целью исполь-
зования резьбового штифта) нарезать в
отверстии резьбу; такую жемчужину очень
трудно при необходимости снять, а если к
тому же штифт сломается, то его остатки
сложно будет удалить из отверстия.
Рекомендуется следующий испытанный
метод (рис. 8.35): на конце штифта делают
выступ, напоминающий бородку ключа, а
в жемчужине окончание отверстия расши-
ряют фрезой; этой же фрезой рядом с
каналом прорезают паз; установив жемчу-
жину, наклонно вводят в отверстие штифт.
После того, как жемчужина будет полно-
стью насажена на штифт, ее поворачива-
ют на 180° С — более прочное крепление
обеспечено.
Установка жемчужины на мастику
(насмолка). При таком креплении жемчу-
жин используется специальная мастика,
которая в нагретом состоянии наносится в
виде вязкой массы, а после охлаждения
прочно соединяет жемчужину с металлом;
при необходимости проведения ремонта
жемчужину можно будет снять без труда.
При пользовании мастикой следует по-
мнить: сцепление мастики лучше с шерохо-
ватыми соединяемыми поверхностями, чем с
гладкими и полированными; соединяемые
поверхности должны быть очищены от лю-
бых жиров, масел, смазок; горячая мастика
хорошо схватывает только на предвари-
тельно нагретых поверхностях, поэтому
жемчужину тоже нужно нагреть.
Для заполнения просверленного отвер-
стия мастикой из серебряной проволоки
изготавливают миниатюрный паяльник, ко-
торый слегка нагревают, на конец насажи-
вают небольшой скатанный пальцами ша-
рик мастики, проталкивая его затем паяль-
ником в отверстие; при этом не стоит
опасаться, что жемчужина слишком силь-
но нагреется. На чашечку и штифт также
наносят мастику: в одной руке держат жем-
чужину (удерживать пинцетом не рекомен-
дуется), а в другой — изделие; обе части
слабым пламенем паяльника нагревают до
тех пор, пока мастика не начнет плавить-
ся, затем производят их стыковку. После
охлаждения выступающие частицы мастики
удаляют.
Снятие жемчужины. Как и при на-
смолке, производится нагрев, а затем жем-
чужину, слегка поворачивая, снимают со
штифта. Если же штифт обломился и за-
стрял в отверстии жемчужины и его не
удается извлечь путем ее нагрева, то
тогда штифт выфрезовывают (рис. 8.35).
Для чего тонкую трубку из стали или
Аи 585, внутренний диаметр которой соот-
ветствует диаметру штифта, выполняют с
одного конца в виде полой торцевой
фрезы, а вокруг штифта шпицштихелем
на жемчужине вырезают направляющую
канавку, чтобы затем самодельной фре-
зой, зажатой в сверлильном патроне, вы-
сверлить поверхность вокруг штифта на
глубину 2 мм, а потом, захватив штифт
8.6, Склеивание
345
тонкими щипцами, вытащить его из жем-
чужины.
Насмолка вставок. Для крепления вста-
вок используется такая же технология, как и
для крепления жемчужин: сначала выбира-
ется мастика определенного цвета, затем ее
наносят на вставки и основной материал,
после чего обе части равномерно нагрева-
ются, и как только мастика расплавится,
т. е. примет жидкое состояние, вставки и
основной материал соединяются и удержи-
ваются в таком положении до тех пор, пока
мастика не затвердеет.
Приклеивание жемчужин и вставок.
В настоящее время для этих целей приме-
няются в основном клеи на основе искус-
ственных смол; мастики же используются
очень редко. Клеи, по сравнению с мас-
тиками, обладают более весомыми досто-
инствами: повышенными адгезией и коге-
зией, широкой доступностью применения,
отсутствием зависимости температуры
соединения от адгезионной способности,
возможностью подгонки цвета клея к цве-
ту вставки за счет пигментирующих доба-
вок. Для приклеивания жемчужин и вста-
вок используются клеи (эпоксидные и по-
лиэфирные смолы), поставляемые в тюби-
ках небольшого размера. Имеются: одно-
и двухкомпонентные клеи (белые— не-
прозрачные и бесцветные — прозрачные);
быстроотверждаемые (в несколько секунд)
клеи и обычные клеи, отверждаемые пол-
ностью только через 24 ч.
8.6.4. Соединение
металлических деталей
Только после разработки клеев на
основе искусственных смол, прежде всего
эпоксидных, в последние десятилетия ста-
ло возможным внедрение метода склеива-
ния как абсолютно нового способа соеди-
нения металлических деталей. При этом
были достигнуты поразительно хорошие
результаты. Однако ювелир должен знать
и помнить, что прочность клеевого соеди-
нения почти всегда ниже прочности соеди-
нения, выполненного пайкой мягкими или,
тем более, твердыми припоями, и что,
прежде чем приступить к исполнению
операции склеивания, необходимо точно
определить характер и величину нагру-
зок, которым может быть подвергнуто
клеевое соединение в процессе его экс-
плуатации (виды нагрузок представлены
на рис. 8.36).
Как показывает практика, клеевое
соединение способно выдерживать попе-
речные нагрузки (сжатие) такой же вели-
чины, как и соединение, полученное пай-
кой с применением твердых припоев;
прочность клеевого соединения при испы-
тании продольных нагрузок (растяжение)
будет тем выше, чем больше площадь
склеивания; нагрузки же, действующие
наклонно (под утлом) необходимо вообще
предотвращать, так как для клеевого
соединения особенно опасны именно такие
нагрузки, потому что их воздействие со-
средоточивается на узком участке (изгиб
с отслаиванием); разумеется, нельзя так-
же допускать, чтобы изгибающему момен-
ту подвергались выступающие (самые
высокие) детали.
Склеивание обеспечивает надежное
соединение особенно в тех случаях, когда
Рис. 8.36. Действие нагрузок на клеевое соедине-
ние: 1и2— поперечная нагрузка, 3—продольная
нагрузка; 4 — действие нагрузки под углом
346
8 Техника соединения деталей
Рис. 8.37. Конструктивное исполнение соединения
при наклонной нагрузке: 1 — обычное клеевое со-
единение стойки на плоскости; 2—стойка с утоп-
ленным шипом; 3 — плоское клеевое соединение
диска; 4 — выпуклая пластина; 5 — пластина,
закрепленная царгой
оно осуществляется при большой (по воз-
можности) площади соединения, исполне-
нием не встык, а внахлест и внакладку,
а также в сочетании с клепкой; кроме
того, соединение должно быть выполнено
так, чтобы возникающие нагрузки дей-
ствовали в большей степени на сами ме-
таллические детали. Возможности клеево-
го соединения с учетом конструктивных
особенностей показаны на рис. 8.37.
Несомненно, что пайка является важ-
нейшей операцией при сборке (монтиров-
ке) ювелирных украшений и других изде-
лий. Несмотря на некоторый скепсис,
склеивание металлов также может иметь
место, так как при определенных услови-
ях у него есть некоторые преимущества
перед пайкой: соединяемые детали могут
быть окончательно обработаны перед сбор-
кой, например, после выполнения полиро-
вания, гальванообработки, эмалирования;
склеивание быстрее пайки; не требуется
выполнение операций термообработки,
зачистки и доводки; исключается коробле-
ние соединяемых деталей, прежде всего
при объемных работах (рис. 8.38).
Но у склеивания есть и недостатки:
только при нагрузке на сжатие прочность
клеевого соединения сравнима с пайкой;
при всех других видах нагрузок проч-
ность паяного соединения выше клеевого;
необходимо предотвращать нагрузку на
изгиб с отслаиванием; поверхность соеди-
нения должна быть больше; клеевое со-
единение по возможности должно подкреп-
ляться конструктивно; стык клеевого со-
единения очень заметен.
Пример применения', оба кольца (рис.
8.39, 8.40) полностью склеены, и, как вид-
но из чертежа, это позволяет сделать не-
сущая конструкция с большими поверхно-
стями соединения; камни также приклее-
ны, что, впрочем, привело к разработке
оправ новых форм.
Склеивание ювелирных изделий явля-
ется, конечно, скорее исключением, чем
Рис. 8.38. Различные виды клеевых соединений: 1 — соединение
встык; 2 — соединение со скосом; 3 наклеиваемая планка, 4 -
соединение внахлест; 5 — склеивание с вспомогательной заклеп-
кой; 6 - вставляемые одна в другую трубки
Рис. 8.39. Склеенное кольцо: 1—модель: 2 — конструкция
8.6. Склеивание
347
Рис. 8.40. Склеенное кольцо: 1 - -модель: 2 — кон-
струкция
правилом, но комбинация пайки и склеи-
вания может быть весьма полезной. На
подвеске (рис. 8.41) отдельные элементы
насажены на проволоку: с помощью наде-
тых спиралей отрегулированы расстояния,
а дерево с металлом соединены склеива-
нием, т. е. возникает возможность непо-
средственного соединения металла с неме-
таллическими материалами и удобного
полирования спаянных узлов, которые
затем склеивают друг с другом, а также
установки пружин и защелок без потери
эластичности и недорогого и быстрого
монтажа модных (бижутерия) украшений.
Склеивание более всего пригодно при
изготовлении больших деталей, так как
поверхности соединения при этом могут
быть достаточными, а также при креп-
лении букв на основание, креплении
ножек к чаше или серебряных пластин
на стенки ларца для хранения святого
причастия.
9. Отделочные операции
9.1. Шлифование и полирование
9.1.1. Основные понятия
При шлифовании множество твердых
абразивных зерен шлифовального круга
или какой-либо другой абразивный мате-
риал воздействуют на обрабатываемую
деталь точно так же, как разного рода
режущие инструменты, т. е. снимают опре-
деленный слой металла, причем грубозер-
нистые абразивные материалы применя-
ются для формоизменения, а мелкозерни-
стые — для получения гладкой поверхнос-
ти. В более узком смысле ювелир понимает
под шлифованием предварительную или
окончательную обработку изделий жир-
ным трепелом, как правило, на вращаю-
щемся войлочном круге или щетках.
При полировании сглаженная, но пока
еще матовая поверхность выравнивается и
доводится до глянцевого блеска, что дос-
тигается за счет применения мелкозернис-
того полирующего средства, снимающего
очень тонкий слой металла, и одновремен-
ного воздействия тепла, выделяющегося
при трении детали инструмента и приводя-
щего к невидимой глазом текучести обра-
батываемого металла (при накатном поли-
ровании глянец получается без снятия слоя
металла). Между шлифованием и полиро-
ванием резкой границы провести нельзя.
9.1.2. Процессы, происходящие
при шлифовании и полировании
Процесс шлифования целесообразнее
всего рассмотреть на примере работы
вращающегося шлифовального круга, так
как именно при использовании этого шли-
фующего инструмента происходит особен-
но интенсивное снятие стружки с обраба-
тываемой заготовки. Сам же шлифоваль-
ный круг состоит из абразивного матери-
ала (зачастую остроугольных, твердых
карборундовых кристаллов) и связующе-
го (как правило, керамического) веще-
ства (рис. 9.1).
В процессе шлифования из-за различ-
ной величины самих абразивных зерен и
неодинаковости их выступов из связую-
щего материала глубина врезания в обра-
батываемую поверхность заготовки полу-
чается разной; мелкая стружка при этом,
по причине неопределенной геометричес-
кой формы режущих кромок зерен (перед-
ний угол обычно отрицательный), соскаб-
ливается и временно (пока не выпадет)
задерживается в пространствах между
зернами в пористостях связующего ве-
щества.
Со временем острые края абразивных
зерен изнашиваются, становятся закруг-
ленными и тупыми На качественно вы-
полненном шлифовальном круге срабо-
тавшиеся (из-за длительного на них дав-
ления) зерна должны выпадать из связую-
щего вещества, чтобы освободить место
последующим (новым) острым зернам.
Плохо, когда связующее вещество прочно
удерживает затупившиеся зерна, шли-
фовальный круг «засаливается» и не «бе-
рет» металл, но плохо также и в случае,
если связующее вещество слабо держит
зерна или не удерживает их вовсе, и они
преждевременно выпадают — шлифоваль-
ный круг очень быстро изнашивается.
Отчасти на качестве работы шлифоваль-
ного круга и сроках его службы сказыва-
ются особенности обрабатываемого мате-
риала: частицы мягкого металла застре-
Рис. 9.1. Схема процесса шлифования
9.1. Шлифование и полирование
349
вают в порах связующего вещества и за-
трудняют шлифование, а хрупкие металлы
вызывают выкрашивание зерен. При шли-
фовании жирным трепелом на войлочном
круге, в принципе, происходят те же (что
описаны выше) процессы, только в ослаб-
ленной форме, так как кристаллы кварца
в трепеле особенно мелкие и, кроме того,
вдавливаются в мягкий войлок.
При полировании с поверхности метал-
ла тоже срезаются частицы, но мягкими,
особенно мелкозернистыми, округлыми и
не имеющими острых кромок полировоч-
ными средствами, причем желаемое сгла-
живание поверхности получают лишь по
достижении текучести металла одновре-
менно на всей площади обработки: когда
деталь прижимают к вращающемуся поли-
ровальному кругу, на который нанесено
полирующее средство, в месте их контак-
та происходит сильный нагрев, благодаря
чему текучесть и пластичность металла
возрастают настолько, что самые мелкие
неровности стираются и сдавливаются, а
выпуклости, наоборот, смещаются в со-
седние углубления. При накатном полиро-
вании стальным полировальником, или
красным железняком (гематитом), или в
полировальном галтовочном барабане
сглаживание поверхности происходит по-
средством стирания (выравнивания) не-
ровностей, т. е. без снятия стружки.
9.1.3. Вспомогательные средства
и инструменты
Шлифовально-полировальный станок
Этот станок оснащен электродвигате-
лем, вал которого удлинен с одной или с
обеих сторон для закрепления на нем по-
лировальных инструментов; шлифоваль-
ный круг крепится между двумя фланцами
при помощи двух гаек, а для закрепления
войлочного круга и круглых щеток исполь-
зуется конический шпиндель с резьбой.
Мощность двигателя шлифовально-
полировального станка должна быть не
менее 200 Вт при скорости вращения
2800 -3000 об/мин. У двигателей с пере-
ключателем скоростей скорость враще-
ния можно уменьшить наполовину, т. е.
до 1400—1500 об/мин, а для выполнения
операции крацевания она может равнять-
ся 700—750 об/мин.
Уменьшения числа оборотов можно до-
стичь при помощи реостата, правда, при
этом мощность двигателя снизится, что
при большой нагрузке может привести к
его остановке. Вот поэтому при крацева-
нии необходимо использовать специаль-
ный двигатель с уменьшенным (необходи-
мым) числом оборотов. Для улавливания
частиц благородных металлов, а также
пыли и грязи шлифовально-полироваль-
ный станок оснащается соответствующи-
ми устройствами, простейшим из которых
является пылеулавливающий бункер, кото-
рый собирает грязь позади вращающегося
инструмента; намного более эффективной
является мощная отсасывающая установ-
ка, действующая как пылесос, а в компакт-
ных установках различной конструкции
объединяются полировальный станок, вы-
тяжной вентилятор, фильтрующее устрой-
ство и освещение (рис. 9.2).
Шлифующие и полирующие материалы
Алмаз С. Алмазный порошок является
самым твердым шлифующим средством;
так как натуральный алмаз, как известно,
Рис. 9.2. Двухшпинделъный полировальный станок
с отсасывающим устройством
350
9. Отделочные операции
очень дорог, то в наши дни применяется
почти исключительно порошок синтети-
ческих алмазов.
Окись алюминия А12О3. Корунд встре-
чается в природе в виде рубина и сапфи-
ра; кроме того, натуральный корунд попа-
дается также и в виде зернистых вкрапле-
ний в пустой породе; твердость его (по
Моосу) равна 9.
Наждак. Это минерал от серого до
черного цвета, состоящий из 65% А12О3 и
35% магнетита, гематита и кварца; в
зависимости от чистоты твердость его
составляет 6—8.
Сегодня применяют (почти исключи-
тельно) различные виды корунда искусст-
венного происхождения.
Электрокорунд является искусствен-
ным абразивным материалом. Для получе-
ния обычного корунда бокситы и углерод
расплавляются в электродуговой печи при
температуре 2200° С, при этом составные
части бокситов восстанавливаются угле-
родом; конечный же продукт содержит
около 94—99% А12О3, и 6—1% железа,
титана, кремния.
Благородный же корунд получают
посредством плавки чистых бокситов в
электропечи; получаемый продукт содер-
жит до 99% А12О3, а твердость его нередко
выше, чем у природного корунда.
Двуокись кремния SiO2. Кварц является
чистой формой кристаллизованной двуоки-
си кремния, встречающегося в природе в
разнообразных формах и имеющего твер-
дость 7. В виде кварцевой муки или песка
он используется для изготовления наждач-
ной бумаги, чистящего порошка, шлифую-
щих паст и в пескоструйных аппаратах.
Кремнезём. Это земля желтоватого
цвета, образованная из отмерших панци-
рей радиолярий (светящиеся моллюски) и
диатомовых водорослей, а также различ-
ных примесей: она промывается, очища-
ется, прокаливается и размалывается; ко-
нечным же продуктом такой ее обработки
является трепел, который используется в
качестве основы для различных абразив-
ных материалов. Существует и искусст-
венный трепел — мелкозернистая смесь
различных видов кремниевого ангидри-
да: обезвоженной кремниевой кислоты,
кристаллического кварца и кварцевого
песка.
Карбид кремния SiC (карборунд). Его
получают путем сплавления в электропечи
при температуре выше 2000° С кокса и
кварцевого песка с добавлением опилок и
поваренной соли; кристаллы (обычно чер-
ного цвета) имеют твердость 9,5; применя-
ется в основном для обработки мягких и
хрупких материалов.
Окись железа Fe2O3. Красный желез-
няк (гематит) является естественной фор-
мой окиси железа. Этот серо-стального
цвета камень используется, подобно сталь-
ному полировальнику, для ручного поли-
рования. Красная политура (крокус) изго-
тавливается обычно из размолотого и
промытого красного железняка или путем
искусственного окисления железных опи-
лок (чем темнее красный цвет, тем тверже
полирующий материал)
Окись хрома Сг2О3. Это вещество (зе-
леная политура) особенно хорошо подхо-
дит для обработки твердых металлов;
оно исключительно искусственного про-
исхождения.
Двуокись олова SnO2. Путем сжигания
олова образуется серый мелкозернистый
порошок; одно время он применялся (бла-
годаря малой твердости) для окончатель-
ной доводки и глянцевания поверхностей.
Окись цинка ZnO. По виду и примене-
нию она соответствует двуокиси олова.
Ее получают также путем сжигания метал-
ла на воздухе.
Окись магния MgO. Этот белый, хлопье-
видный порошок, называемый также маг-
незий, является особенно мягким полиро-
вочным средством. Вместе с окисью алю-
миния, венской известью и другими добав-
ками он образует белую политуру.
Углекислый кальций СаСО3 (известь).
Отмученный мел получается из натураль-
ного мела, который образовался в резуль-
9.1. Шлифование и полирование
351
тате отложения мелких морских животных
с известковым панцирем; выветрившийся
мел перемешивается с водой до состояния
жидкой кашицы и отстаивается, образо-
вавшийся осадок высушивается, а затем
используется как основа для различных
полировальных порошков и паст.
Венская известь (жженая известь) изго-
тавливается из доломита (минерала), при-
чем кальций и магний из карбонатов перехо-
дят в окисные соединения; так как венская
известь не устойчива на воздухе, то хранить
ее следует в закрытых сосудах.
Шлифовальный порошок. Размер зерен
абразивного средства указывался рань-
ше, как и для наждачной бумаги,— в
виде «номеров», которые соответствова-
ли числу ячеек сита на 1 дюйм, через
которые могло еще проходить абразив-
ное средство:
т т Размер отверстия
Номер = ———-----------—
1 дюйм (длина)
В настоящее время применяется, в ос-
новном, точное указание по средней вели-
чине зерен в мкм (табл. 9.1).
Связующее вещество. В твердых абра-
зивных кругах зерна скрепляются специаль-
ным связующим веществом, которое долж-
но надежно удерживать остроугольные, ак-
тивные зерна, а затупившиеся, наоборот,
«освобождать». Различия между керами-
ческим и органическим связующими веще-
ствами представлены в табл. 9.2.
Таблица 9.1
Нормированный размер зерен абразивных средств
Качество Обработка поверхности Размер зерен
номер мкм
Грубое Предварительное шлифование 20 36 1000—500
Среднее Чистовое шлифование 46—80 400 200
Тонкое Тонкое шлифование 100 200 125- 60
Очень тонкое Особо тонкое шлифование 220 -600 63 28
Таблица 9.2
Связующие вещества абразивных кругов
Характеристика Керамическое связующее Органическое связующее
Основной признак неупругое упругое
Материал Глина, полевой шпат, кварц; обрабатываются как фарфор Резина, шеллак, синтетические смолы (фенольные смолы); подвергаются отверждению
Выработка Связующая масса смешивается с водой и абразивными зернами, прессуется в формах, отжигается при температуре 1400- 1600° С Синтетическая смола смешивается с абразивными зернами, заполняется в подогреваемые формы (затвердевает под давлением)
Достоинства Устойчиво против воды и масла, высокая пористость; твердость может задаваться в узком диапазоне Упругое, нечувствительное к ударам
Недостатки Чувствительно к сжимающей и ударной нагрузке При температуре 300° С сгорает, поэтому чувствительно к температуре; твердость может задаваться лишь очень ориентировочно
352
9. Отделочные операции
9.1.4. Основные методы работы
Обработка наждаком
Наждачная бумага. «Тонкость» наж-
дачной бумаги зависит от размера зерен
абразива (табл. 9.1). При влажном шли-
фовании используется наждачная бумага,
абразивные зерна на которой закрепляют-
ся при помощи водостойкого клея, причем
особенно часто она применяется для обра-
ботки неметаллических материалов, когда
отделившиеся частицы отводятся при по-
мощи воды, а обработанная поверхность
остается однородной, без царапин.
Бруски для наждачной бумаги (наж-
дачные рейки, наждачные напильники).
Эти деревянные брусочки прямоугольно-
го, треугольного, полукруглого или круг-
лого сечения, оклеенные наждачной бума-
гой (рис. 9.3), охотно используются ювели-
рами.
Обработка наждаком. Обычно обра-
ботка детали наждаком происходит после
выполнения операции опиливания с тем,
чтобы по возможности сгладить поверх-
ность перед ее шлифовкой и полировкой,
причем последовательно используется все
более мелкая наждачная бумага, а каж-
дый последующий цикл обработки ведется
в направлении, перпендикулярном преды-
дущему; чтобы плоская поверхность при
обработке наждаком оставалась совсем
ровной, наждачная бумага укладывается
на ровную подкладку, и шлифование
детали продолжается до тех пор, пока
поверхность не будет обработана равно-
мерно. При обработке закругленных по-
верхностей, например внутренней поверх-
ности кольца, когда не требуется дости-
гать особой точности, можно использовать
полукруглый напильник, обернув его
полоской наждачной бумаги; обернув же
наждачной бумагой указательный или
средний пальцы руки, можно достаточно
хорошо сглаживать поверхности деталей
или изделий округлых форм, например,
бляшек, выполненных выколоткой. Обра-
ботка деталей (изделий) наждаком ведет-
ся, как правило, с использованием в
качестве опоры финагеля.
Шлифование абразивами
Шлифовальный круг. Шлифовальные
круги с различными размерами зерен из
карбида кремния и с керамическим свя-
зующим часто применяются (разумеется,
с одновременным использованием специ-
ального шлифовального или полироваль-
ного станков) в процессе изготовления и
заточки инструмента.
При закреплении круга (рис. 9.4), т. е.
приступая к работе, необходимо по-
мнить: круг не должен иметь никаких
трещин; если посадочное отверстие
слишком большое, то для его уменьше-
ния следует вставить в него соответству-
Рис. 9.3. Работа с наждачной рейкой
Рис. 9.4. Крепление шлифовального круга на валу:
1— шлифовальный круг; 2 — втулка; 3 — фланец;
4—прокладка; 5 — гайка; 6—подкладная шайба
9.1. Шлифование и полирование
353
ющего диаметра втулку из неразбухаю-
щего материала; круг зажимается между
двумя фланцами одинакового размера,
охватывающими не менее 2/3 его диамет-
ра; между кругом и фланцами размещают
мягкую прокладку из картона или рези-
ны; круг закрепляется при помощи под-
кладной шайбы и двойной гайки; при
первом запуске круга следует отойти в
сторону; круг должен вращаться равно-
мерно без биений; круг закрывается за-
щитным кожухом; регулируемая подстав-
ка, на которую опирается деталь, долж-
на располагаться как можно плотнее к
кругу, чтобы щель была как можно
меньше и деталь не могла попадать в
нее; всегда нужно надевать защитные
очки; нельзя использовать ни в каких
целях боковые поверхности круга; резец
при заточке держат режущей кромкой
наклонно вверх и попеременно слегка
прижимают режущую поверхность к кру-
гу (при этом режущая кромка не должна
раскаляться); деталь (изделие) во время
обработки рекомендуется часто опус-
кать в холодную воду. Мелкие детали,
чтобы не попасть пальцами под круг,
удерживают в ручных тисках. Неболь-
шие различной формы абразивные кам-
ни (рис. 9.6), используемые для шлифова-
ния металлов и неметаллов, приклеива-
ются к оправке или зажимаются между
двумя фланцевыми шайбами.
Доводочный брусок. Это плоский, пря-
моугольного сечения абразивный камень
длиной 20—30 см. Не менее двух подоб-
ных доводочных камней должно быть в
каждой мастерской, так как с их помощью
можно быстро и точно отшлифовать лю-
бую деталь: равномерными по скорости и
прилагаемому усилию передвижениями
детали по бруску шлифование ведут до
тех пор, пока вся ее поверхность не будет
обработана одинаково ровно, причем
именно для того, чтобы достигнуть этого,
направление движения детали во время
шлифования необходимо неоднократно
менять (рис. 9.5).
Рис. 9.5. Шлифование деталина доводочном бруске
Вращающийся шлифовальный круг. Это
круги, используемые в заточных станках,
где размер зерен колеблется от 25 (гру-
бый) до 10 (тонкий). Время обработки на
них — короче, чем на шлифовальном
бруске, они изнашиваются равномерно
(рис. 9.6).
Палочки из карбида кремния (карборун-
довые напильники). Их длина в среднем —
15 см, и они имеют различную зернистость;
могут быть квадратной, прямоугольной,
треугольной или круглой формы (рис. 9.7);
применяются для обработки стекла, эмали,
драгоценных камней (с твердостью ниже
9), а чтобы при этом опилки не застревали
в порах таких шлифпалочек, обрабатыва-
емые материалы должны хорошо промы-
ваться, для чего на верстаке должен стоять
Рис. 9.6. Специальные шлифовальные камни для
обработки украшений
354
9. Отделочные операции
сосуд с водой При обработке предметов,
имеющих острые кромки, следует исклю-
чить соприкосновение с ними шлифоваль-
ной палочки. Шлифовальной палочкой с
более мелкими зернами обработку детали
ведут, меняя направление движения (по
отношению к предыдущему) на 90° С с тем,
чтобы добиться по возможности ровной
поверхности. Рундисты драгоценных кам-
ней и кромки эмалированных пластин не
шлифуют в поперечном направлении, так
как материал может выкрошиться. Шлифо-
вание осуществляется всегда в направле-
нии кромки.
Пемза. По применению и принципу
действия этот пористый материал похож
на карбид кремния, но является менее
твердым. Большие куски пемзы обрубают-
ся и затем при помощи старого напильни-
ка доводятся до нужной формы. Пемза
особенно хорошо подходит для мокрого
шлифования больших предметов.
Сланец (шифер). Он является незаме-
нимым естественным средством для тонко-
го шлифования. Сланцевые камни постав-
ляются такой же формы, как и напильники
из карбида кремния. Но этому мягкому
материалу можно придать напильником
любую форму. При помощи остро заточен-
ных тонких стержней из шиферного камня
можно обрабатывать даже труднодоступ-
ные места.
Шлифовальные угли. Хотя эти специаль-
но приготовленные древесные угли не отно-
сятся непосредственно к шлифовальным
камням, но и они используются как шлифо-
вальное средство. Обычно— это бруски
квадратного сечения, которым с помощью
напильника можно легко придать любую
форму. Шлифовальные угли являются наи-
более подходящим (по мягкости) средством
для мокрого шлифования, когда поверх-
ность приобретает матовый глянец. Ручная
шлифовка при помощи абразивных камней
была некогда чуть ли не единственным
способом получения гладкой поверхности
деталей. В последние же десятилетия наибо-
лее трудоемкие ручные методы работы
вытеснены шлифованием наждачной бума-
гой, или абразивным кругом на шлифоваль-
ном станке, или с использованием бормаши-
ны с гибким валом (рис. 9.8). Однако и в
наши дни отдельные детали могут быть
обработаны (для достижения особой точно-
сти) только обычным методом: шлифовани-
ем вручную плоским абразивным камнем
Шлифование абразивами без связующего
Все абразивы без связующего наносят
на основу, на которой они и удерживают-
ся во время процесса шлифования.
Шлифующие материалы и виды основ
(носителей). Для грубой (предваритель-
ной) обработки, в особенности при изго-
Рис. 9.7. Шлифование при помощи шиферных и
карборундовых напильников
Рис. 9.8. Шлифование карборундовым инструмен-
том, закрепленным в наконечнике с гибким валом
9.1. Шлифование и полирование
355
товлении больших серебряных предметов,
применяют в виде кашицы пемзовую
муку, т. е. размолотый пемзовый камень, а
для более тонких работ, таких как шли-
фование деталей украшений, — трепел,
причем в смеси с водой их воздействие на
обрабатываемую поверхность сказывается
сильнее, а при добавлении в них масла
или жировых веществ смягчается.
Трепел в большинстве случаев приме-
няют в виде готовой твердой пасты (жир-
ный трепел).
Шлифование рукой. Простейшим но-
сителем свободных частиц абразивного
материала является человеческая рука:
на палец наносится шлифующий поро-
шок и производится шлифование предме-
та. Таким способом можно, например,
осветлить сульфидированный *, т. е. ис-
кусственно черненный, серебряный пред-
мет. Однако далеко не все места укра-
шения можно достать пальцем, чаще все-
го для этого требуется более тонкий
носитель шлифующих средств. И как
раз для использования в этом качестве
особенно пригодны шлифовальные палоч-
ки (для чистки и полирования) из плот-
ного вязкого с твердой структурой дере-
ва бересклета (Euonymus europaeus). ко-
торые к тому же можно легко и любой
формы вырезать самостоятельно. Такими
палочками с нанесенным на них (на
один из концов) шлифующим порошком
(в виде кашицы) можно обрабатывать
самые узкие углубления и другие труд-
нодоступные места (рис. 9.9).
При шлифовке мелких отверстий и
звеньев цепочек в роли носителя шлифу-
ющего средства используют обычные
нити, которые в виде сплетенной косички
необходимо всегда иметь под рукой (в
* В отечественной практике широко распро-
странен термин «оксидирование», что является
неверным, так как обработка изделий с целью
придать им вид «старого» серебра ведется пре-
паратами серы (S), образующими на поверх-
ности изделия тонкий слой сульфидов серебр.
(см. гл. 9.2.2). — Примеч. ред.
Рис. 9.9. Полирование полировальными деревянны-
ми палочками
зависимости от величины отверстия ис-
пользуют одну или несколько нитей): нить
с нанесенным на нее жирным трепелом
пропускают через отверстие, туго натяги-
вают и проводят по ней обрабатываемым
предметом до тех пор, пока он не будет
полностью отшлифован (рис. 9.10). Если
нить натянута слабо, то края отверстия
закруглятся!
Рис. 9.10. Полирование с помощью натянутых
нитей
356
9. Отделочные операции
Механическое шлифование. Осуществ-
ляется на шлифовальном станке, на кони-
ческом шпинделе которого закрепляются
щетки или войлочные круги различной
формы, применяемые в основном для обра-
ботки ровных и выпуклых поверхностей
перед их полированием.
В зависимости от назначения войлочные
круги бывают (рис. 9.11) цилиндрической,
овальной или конической формы, а также в
виде конической оправки для кольца или
оправки с цилиндрической и конической
частями.
Рашпилем или напильником с грубой
насечкой форму вращающихся войлочных
дисков можно изменять. Для обработки
колец или браслетов в них можно выпол-
нить (на торце) соответствующую канавку.
Круглые щетки для шлифования должны
быть более твердыми, чем для полирования,
особенно интенсивно при этом действуют
щетки, щетина которых за время работы
стала короче. Если войлочные круги (дис-
ки) используются преимущественно для об-
работки плоских поверхностей, то щетками
можно шлифовать детали самых различных
форм. Правда, вращающаяся щетка непри-
годна для обработки деталей с острыми
кромками, так как в этом случае могут
быть зашлифованы чет-
кие контуры.
Шлифование с исполь-
зованием бормашины.
Для доводки труднодос-
тупных мест и мелких
изделий требуются не-
большие шлифовальные
инструменты, приводи-
мые в движение бор-
машиной с гибким ва-
лом. При этом использу-
ются такие же войлоч-
ные круги и щетки, как
и при механическом шли-
фовании, только мень-
ших размеров, которые
крепятся (привинчива-
ются или приклеивают-
Рис. 9.11. Инструмент для полировального станка
ся) на оправках, зажимаемых в наконеч-
нике бормашины. Носители полирующих
препаратов выполняются из более мягкого
материала, но имеют такие же формы
(рис. 9.12,9.13).
Полирование
Качество этой важной рабочей опера-
ции при обработке изделий из благород-
ных металлов существенным образом за-
висит от предварительной обработки;
только в том случае, если при шлифова-
нии поверхность металла стала безупреч-
но гладкой, можно затем достичь высоко-
го качества обработки и полированием,
т. е. при шлифовании все следы предыду-
щих обработок (вмятины, царапины, сле-
Рис. 9.12. Инструмент для наконечника бормашины
9.1. Шлифование и полирование
357
Рис. 9.13. Полирование с помощью наконечника с
гибким валом
ды от напильника и от наждака) должны
быть устранены до такой степени, чтобы
их не было видно невооруженным глазом:
поверхность металла— уже гладкая, но
еще матовая, а не блестящая; до зеркаль-
ного же блеска она доводится именно
полированием.
Различают: накатное полирование, к
которому можно отнести старейший ме-
тод полирования при помощи гладила
(применяемый, кстати, и сегодня), а так-
же полирование в галтовочных барабанах;
электрохимическое полирование, при кото-
ром шероховатость поверхности сглажива-
ется путем анодного травления в растворе
электролита; механическое полирование.
Полирующие вещества и носители.
Если при шлифовании используются твер-
дые шлифующие вещества, то такого вида
полирующих средств просто не существу-
ет. Зато широко применяются «тонкие»,
т. е. не грубые полировальные пасты, в
которых полирующие вещества связаны
жирами: крокус (оксиды железа Fe2O3,
Fe3O4), оксид олова SnO2, оксид хрома
Сг2О3, а также другие специальные поли-
рующие вещества.
Несвязанные полирующие вещества
наносят на соответствующие основы (но-
сители), которые по форме и размеру та-
кие же, как и для шлифующих веществ, но
только выполнены, как уже было отмече-
но, из более мягких материалов.
Прежде чем начать полирование, с по-
верхности металла следует основательно
смыть все остатки шлифующего вещества,
иначе невозможно будет добиться высоко-
го качества полирования.
Полирование вручную. После предва-
рительной обработки детали (изделия)
шлифовальными палочками отделку про-
должают вести полировальными палочка-
ми', можно использовать и полировальные
нити (нити, покрытые полирующим сред-
ством), а также кожаный напильник -
специальный полировальный инструмент,
представляющий собой узкую деревянную
дощечку, оклеенную мягкой кожей с нане-
сенным на нее (в малом количестве) поли-
рующим средством; кожаным напильни-
ком полируют гладкие поверхности (после
их обработки стальным гладилом) - для
придания им сверкающего блеска.
Механическое полирование. Применяе-
мые при этом станки, инструменты и тех-
нологический процесс — такие же. как
при шлифовании, лишь носители полиру-
ющих средств выполнены из более мягких
материалов. Правда, на последней стадии
(при доработке) используют специальные
полировальные инструменты: тканевый
полировальный круг, состоящий из много-
численных тканевых кружков (бумазеи
или миткаля) с отверстием в центре, а
также полировальные круги из мягкой
кожи, позволяющие вести полировку на
высоких скоростях и с использованием
небольшого количества полирующего ве-
щества. Тончайшая же доводка произво-
дится шерстяным кругом в виде деревян-
ной втулки с отверстиями, на которой
очень плотно закреплены нити из белого
хлопка или серой овечьей шерсти, причем
в этом случае не требуется наносить ни-
какого полирующего средства— хватит
его остатков, находящихся на детали.
Полирование стальным
полировальником и камнем
Это метод обработки металла без сня-
тия стружки и без добавления полирую-
358
9. Отделочные операции
щих средств, когда поверхность металла
сглаживается только за счет давления
гладкого инструмента.
Достоинства: получение поверхности с
зеркальным блеском, уплотнение структу-
ры поверхности, отсутствие потерь мате-
риала, возможность полирования резко
ограниченных участков матовой поверх-
ности.
Недостатки: метод длительный и доро-
гой, для достижения высокого качества
полировки (отсутствие полосчатости на
большой поверхности) требуется неустан-
ная тренировка, невозможность равномер-
ного полирования проволочных конструк-
ций или прочеканенной поверхности, воз-
можность образования вмятин на тонко-
стенных предметах.
Полировальник (гладило). Его изготав-
ливают из высококачественной стали и
полируют до зеркального блеска, причем
все кромки его должны быть закруглены,
а на хвостовик насажена деревянная ру-
коятка.
Полировальный камень. В большинстве
случаев в этом качестве используется
красный железняк (гематит) с особо плот-
ной структурой и совершенно гладкой
поверхностью; при использовании полиро-
вального камня добиваются получения
более гладкой поверхности, чем при при-
менении стального гладила.
Обработка инструментов. Как поли-
ровальник, так и полировальный камень
необходимо периодически подвергать
правке. Она осуществляется сначала ко-
рундовым порошком, нанесенным на плот-
ную «подошвенную» кожу, а затем по-
рошком двуокиси олова на мягкой коже;
правка всегда ведется в продольном на-
правлении, чтобы возникающие микроско-
пические риски располагались в направ-
лении поперечном «рабочему», предотвра-
щая таким образом возникновение полос
уже в процессе полирования деталей (из-
делий) данными инструментами.
Приемы работы. Не следует касаться
обрабатываемой поверхности руками, на-
оборот, необходимо тщательно обезжи-
рить предмет. В качестве твердой под-
кладки зачастую используется финагель,
который покрывается мягкой тканью, а
затем на него укладывается обрабатыва-
емый предмет. Чтобы уменьшить трение
между инструментами и обрабатываемой
поверхностью изделия, ее слегка увлажня-
ют, для чего (при малых площадях обра-
ботки) достаточно немного слюны или
полировального раствора, состоящего из
нашатырного спирта и мыла. После того,
как поверхность один раз уже будет об-
работана. производят вторичную поли-
ровку в направлении поперечном перво-
му с тем, чтобы предотвратить образова-
ние полос. Если предмет должен быть
обработан как с внутренней, так и с
внешней сторон, то всегда сначала сле-
дует полировать изнутри, а затем снару-
жи (рис. 9.14, 9.15). После проведения на-
катного полирования рекомендуется до-
работать поверхность кожаным напиль-
ником, или войлочным кругом, или
круглой волосяной щеткой. Но в любом
случае поверхность следует «довести»
мягкой тканью.
Хранение инструмента. По окончании
работы полировальники вставляют в ста-
кан с древесными опилками, чтобы они не
заржавели и не поцарапались, а камни
заворачивают в мягкую ткань.
Рис. 9.14. Ручное полирование красным железня-
ком (гематитом)
9.1. Шлифование и полирование
359
Рис. 9.15. Обработка полировальником вручную
Матирование
В то время как шлифованием выравни-
вают поверхность, а после полирования
она становится блестящей, матированием
же, наоборот, добиваются появления ше-
роховатостей именно на гладкой поверх-
ности, т. е. придают ей слегка тусклова-
тый, или матовый, вид, причем необходи-
мо стремиться, чтобы вся поверхность
была одинаковой степени матовости.
Матировка чеканами. Поверхность
становится особенно крупнозернистой,
если она подвергается обработке чекана-
ми с шероховатой рабочей поверхностью.
Матировка центробежной щеткой.
На деревянной втулке по кругу, но не на
одной линии установлены в свободном,
подвижном состоянии пучки проволоки
(рис. 9.16). Подлежащий обработке пред-
мет лишь слегка касается вращающейся
щетки, так что каждый раз затрагивается
только небольшая поверхность изделия;
если же предмет слишком сильно прижи-
мать к щетке, то на его поверхности будут
образовываться полосы и бороздки. Щет-
Рис. 9.16. Центробежные щетки с подвижными
и двухрядными пучками проволоки; пемза
ки могут быть и с неподвижными прово-
лочными пучками (рис. 9.17).
Пескоструйная обработка. С помо-
щью пескоструйной обработки получают
особенно мелкозернистую и равномерно
матовую поверхность.
Для выполнения такой операции быва-
ет достаточно устройства, которое можно
сделать самостоятельно (рис. 9.18): цилинд-
рический сосуд высотой около 60 см и
диаметром около 30 см снизу имеет форму
воронки и заканчивается насадкой для
Рис. 9.17. Центробежная щетка с неподвижны-
ми пучками проволоки
360
9 Отделочные операции
Рис. 9.18. Простой аппарат для пескоструйной
обработки
шланга, к которому подключается комп-
рессор. В сосуд засыпают около 2,5 кг
кварцевого песка или электрокорунда.
Поступающий воздух поднимает находя-
щийся в аппарате песок вверх, песчинки
«бьют» по поверхности изделия, образуя
на ней небольшие вмятинки и придавая
поверхности в конце концов матовый вид;
если при этом закрыть отдельные полиро-
ванные участки, то можно получить при-
влекательные контрастные изображения.
Матировка при помощи пескоструйной
обработки является одним из методов
декоративной отделки изделий.
Интересной разработкой является так-
же портативная камера для тонкой песко-
Рис. 9.20. Крацевальный станок
Рис. 9.19. Аппарат для тонкой пескоструйной
обработки с одним и с двумя резервуарами
струйной обработки (рис. 9.19): одной
рукой деталь удерживают в камере, а
другой гибкий шланг с соплом направля-
ют на деталь.
Крацевание
На крацевальном станке изделие обра-
батывается при помощи вращающейся
латунной проволочной щетки (при посто-
янной подаче воды), причем поверхность
изделия в этом случае приобретает не-
большой матовый блеск, щетка же дей-
ствует как маленькое гладило (рис. 9.20).
В серебряных украшениях и декора-
тивных приборах таким образом снимают
«белый налет» * с тем, чтобы выгодно
представить привлекательный матовый
блеск серебра; крацевание облегчает уда-
ление последующим шлифованием зелено-
ватого налета с поверхности золотых из-
делий.
Крацевалъные инструменты. Прово-
лочные щетки состоят из тонких латунных
или нейзильберовых проволочек толщиной
0,15—0,25 мм; кроме обычных щеток име-
* «Белый налет» - поверхностный «обога-
щенный» слой серебра, образующийся в процес-
се отжига и последующего травления металла,
в результате чего с поверхности стравливаются
окислившиеся «неблагородные» составляющие
сплава (то же, что зеленоватый налет на золо-
те). — Примеч. ред.
9.1. Шлифование и полирование
361
ются специальные щетки для обработки
конкретных деталей и поверхностей, на-
пример, шинки кольца или внутренней по-
верхности стакана; имеются также узкие
продолговатые щетки с деревянной руч-
кой для осуществления операции крацева-
ния вручную.
При крацевании с использованием кра-
цевального станка не требуется больших
скоростей вращения инструмента - доста-
точно всего лишь 700 -750 об/мин, а чтобы
предотвратить засаливание щетки, ее нуж-
но постоянно промывать мыльной водой.
Метод работы. При обработке цир-
кулярной щеткой изделие слегка прижи-
мают к ней, а чтобы избежать образова-
ния полос, направление обработки по-
стоянно меняется.
Ручной щеткой работают как обычной
щетинной щеткой, перемещая ее по изде-
лию в различных направлениях. В обоих
случаях важно постоянное наличие на
рабочем месте емкости с водой.
9.1.5. Галтование
Возможности применения
«Галтование» («полирование во встря-
хиваемой бочке») выполнялось в прошлом
таким образом, что изделия, подлежащие
полированию, помещались вместе со
стальными шариками и мыльным раство-
ром в горизонтально расположенную на
опорах деревянную бочку, которую вра-
щали затем вокруг ее продольной оси до
тех пор, пока изделия не приобретали
необходимый глянец. В настоящее время
этот метод настолько усовершенствован,
что в барабанах возможна отделка поверх-
ности, начиная от предварительной обра-
ботки до полирования с получением зер-
кального блеска. Все применяемые для
изготовления украшений металлы и спла-
вы (в том числе неблагородные) и даже
поделочные камни могут обрабатываться
этим методом. Особенно пригоден такой
способ для обработки мелких деталей
ювелирных украшений, которые сложно
обрабатывать вручную. При мелком про-
изводстве и при ремонте использовать
этот метод не имеет смысла, так как ус-
тановка (для окупаемости, эффективности)
должна работать ежедневно, что возмож-
но только при серийном выпуске изделий.
Основы метода
Для выполнения операции галтования
применяют шестигранные пластмассовые
(цилиндрические мало эффективны) бараба-
ны, которые легче поддерживать в чистоте,
чем, например, деревянные.
Барабаны могут заполняться на 25—
75% своего объема, но обычно их запол-
няют на 50%; максимальная скорость вра-
щения — 60 об/мин. При таком медленном
вращении детали (изделия) поднимаются
по внутренней стенке в направлении вра-
щения и по достижении угла естественно-
го откоса скатываются вместе с абразив-
ными и полировальными элементами назад
по наклонной поверхности насыпи в бара-
бане, подвергаясь воздействию последних
как множеству маленьких полировальни-
ков (рис. 9.21); если же барабан будет
вращаться слишком быстро, то детали
(изделия) будут не скатываться, а заве-
ряться в направлении вращения и никако-
го полирования происходить не будет.
Абразивный материал и добавки
Шлифующие элементы различной фор-
мы и размером 4—10 мм изготавливаются из
Рис. 9.21. Перемещение деталей в барабане (схе-
ма ): 1 перемещение при нормальном числе обо-
ротов; 2 - завихрение содержимого барабана при
слишком высоком числе оборотов
362
9. Отделочные операции
Рис. 9.22. Шлифующие и полирующие материалы:! из твердой керамики; 2 из стали
твердой керамики и используются ё смеси со
шлифующим средством как компонент.
В процессе эксплуатации керамические ча-
стицы затупляются, а потому время от
времени их нужно заменять (рис. 9.22,1).
Полирующие элементы (шарики диа-
метром 2—4 мм, полировальные стержни и
шарики с рантом — рис. 9.22, 2) выполня-
ются из закаленной хромоникелевой ста-
ли, причем стержни и полировальные
шарики, которые не должны застревать в
углублениях или в отверстиях изделий,
применяются всегда вместе, так как толь-
ко в этом случае можно добиться каче-
ственного полирования.
Для усиления полирующего воздей-
ствия материалов используют в качестве
добавки моющие растворы, например «ве-
нецианское мыло»; при необходимости
получения безупречной полированной по-
верхности изделий в качестве полирующе-
го средства используется стальная дробь с
исключительно гладкой и блестящей по-
верхностью.
Для обработки предметов с незначи-
тельными углублениями и вырезами можно
применять деревянные кубики, которые
сначала перемешивают с тонкой шлифо-
вальной пастой или полировальной масти-
кой, а затем вместе с изделиями (при ко-
личественном соотношении 1 : 3) загружа-
ют в барабан, скорость вращения которо-
го — 30 об/мин.
Процесс шлифования длится 5—14 ч,
затем изделия промываются, а потом (в
заключение) в течение 8 - 10 ч (в исключи-
тельных случаях лишь 3—4 ч) полируются.
Галтовочные барабаны
В качестве примера представлена уста-
новка (рис. 9.23) емкостью 2,5 л среднего
размера, предназначенная для средних
предприятий с серийным производством
(для кустарного производства достаточно
установки с емкостью барабана в 1 л).
Для промышленных предприятий реко-
мендуются барабаны вместимостью 22 или
45 л. При использовании пластмассовых
барабанов операции шлифования и поли-
рования могут выполняться раздельно;
скорость вращения барабанов регулирует-
ся, а при помощи сита и приемной ванны
готовые детали могут быть легко отделе-
ны от шлифующих и полирующих частиц.
Рис. 9.23. Шлифовально-полировальный барабан
9.1. Шлифование и полирование
363
Процесс работы
Наиболее благоприятные условия об-
работки определяются экспериментально,
при этом учитываются: форма и материал
абразивных тел, соотношение количества
изделий и абразивных тел, вид и количе-
ство добавок, длительность обработки.
Нужно также обращать внимание на то,
чтобы полировальные тела были гладкими
и не имели пор, а раствор был чистым
и образовывал белую пену (иначе он
заменяется); если абразивные тела не ис-
пользовались длительное время, то снача-
ла их нужно «прогнать» отдельно, без
изделий.
Предварительная обработка изделий
сглаживанием и шлифованием может
длиться 10 ч и более, для полирования
требуется 0,5—2 ч. После выполнения
операции содержимое барабана выливает-
ся в сито с отверстиями такого размера,
что абразивные тела при этом провали-
ваются, а изделия задерживаются; их
тщательно промывают в проточной воде,
а затем просушивают в опилках При
желании добиться получения особенно
сильно блестящей поверхности обсохшие
изделия можно еще раз загрузить в бара-
бан, только теперь уже с обрезками зам-
ши, и выполнить повторное полирование.
Метод обработки в центробежном
барабане. У центробежной барабанной
установки барабаны расположены на
вращающемся диске таким образом, что
при их перемещении происходит наложе-
ние центробежного и вращательного дви-
жений, и загруженный в барабан матери-
ал прижимается к стенке при одновре-
менном перемешивании, благодаря чему
шлифующие тела действуют на поверх-
ность изделия значительно интенсивнее,
чем при простом их скатывании под дей-
ствием силы тяжести в обычном бараба-
не. Этот метод особенно часто применя-
ется для снятия грата и сглаживания
отливок, а также для обработки камней
(вставок) украшений. Для выполнения
операции полирования, однако, он не
пригоден.
9.1.6. Очистка загрязненных изделий
Вследствие зого. что частички грязи в
большинстве случаев смешаны с жирными
веществами, они довольно прочно закреп-
ляются на изделиях. Удалить их можно
либо путем растворения, либо очисткой
изделий в ультразвуковой установке, либо
обычным способом — мытьем щеткой,
либо всеми этими способами в совокупно-
сти. Если после этого изделия должны
быть подвергнуты гальванической обра-
ботке или окраске, то недостаточно того,
чтобы они выглядели «чистыми»— они
должны быть обезжирены! Жирные час-
тички грязи удаляются с помощью раство-
рителей жиров, а остаточная жировая
пленка с уже очищенной поверхности - — с
помощью обезжиривающих средств.
Прокаливание
При прокаливании загрязненного изде-
лия жиры сгорают, а при последующей
его обработке в теплом травильном ра-
створе отделяются другие частички грязи.
Это эффективный способ очистки изделий,
однако применять его можно только огра-
ниченно: металл при прокаливании окис-
ляется, а слой окалины необходимо затем
удалять вместе с остатками нагара путем
соскабливания или шлифовки и полиров-
ки; готовые изделия с чувствительными к
воздействию тепла камнями или другими
деталями могут быть при этом сильно
повреждены. Впрочем, этот способ годит-
ся для очистки изделий из серебра: после
шлифовки изделия прокаливаются и обра-
батываются в травильном растворе, а
затем с них соскабливаются окалина и
нагар — остатки шлифующего средства
полностью удаляются. При необходимости
прокаливание, травление, соскабливание
можно повторить — получится безукориз-
ненно чистая поверхность. Подходит этот
метод очистки и при восстановлении быв-
364
9. Отделочные операции
ших в употреблении изделий из серебра,
прежде всего потому, что в процессе очи-
стки с изделий одновременно исчезает
образовавшийся за время их использова-
ния некрасивый темный налет.
Очистка с использованием
жирорастворяющих веществ
Растворители жиров. В этом качестве
хорошо зарекомендовал себя бензин, осо-
бенно эффективно воздействующий на
жиры трепела; похожими свойствами об-
ладает и спирт. Необходимо, правда,
отметить, что оба эти вещества легко
воспламеняются, а потому при их исполь-
зовании всегда существует определенная
опасность возгорания.
Трихлорэтилен С2НС13 и перхлорэти-
лен С9С14 представляют собой органичес-
кие растворители, которым присущи как
достоинства, так и недостатки: все жиры,
масла, смолы и т. п. растворяются в них
лучше, чем в бензине; даже отполирован-
ные до зеркального блеска изделия после
обработки этими соединениями не изменя-
ют своего внешнего вида: трихлорэтилен
и перхлорэтилен — не горючие: они хоро-
шо смешиваются с бензином (смесь 1:1 —
не горючая), не растворяются в воде, но
оба, в особенности трихлорэтилен, испа-
ряются даже при комнатной температуре,
причем эти испарения обладают одурма-
нивающими свойствами, что при постоян-
ном воздействии на организм человека
может привести к смертельному исходу;
под воздействием открытого пламени эти
пары распадаются на вызывающий корро-
зию НС1 и ядовитый фосген СОС12; по-
скольку трихлоэтилен и перхлорэтилен
могут разлагаться под воздействием све-
та, их необходимо хранить в светонепро-
ницаемых сосудах. Следует постоянно по-
мнить, что при работе с этими веществами
необходимо неукоснительно соблюдать
правила техники безопасности.
Применение растворителей жиров
Загрязненные изделия помещают в раство-
ритель и оставляют там до тех пор, пока
не отделятся налипшие на них частички
грязи. Трихлорэтилен и перхлорэтилен для
усиления их воздействия подогревают,
что, впрочем, совершенно исключается
при использовании таких веществ, как
бензин, керосин, спирт.
После обработки растворителями жи-
ров изделие кипятят еще в течение 5 мин
в концентрированном растворе аммиака
(нашатырном спирте) с тем, чтобы полно-
стью обезжирить его поверхность, а затем
тщательно промывают под струей воды.
Отработанные остатки растворителя жи-
ров хранят в узких, высоких вертикаль-
ных сосудах, - - чтобы раствор снова стал
прозрачным, а частички грязи осели на
дно сосуда.
Очистка обезжиривающими средствами
Воздействие обезжиривающих средств.
Речь идет о щелочах, которые предназна-
чены для того, чтобы растворить жиры и
полностью обезжирить поверхность изде-
лия. В щелочах жиры омыляются, т. е.
расщепляются на жирнокислые соли и
пропантриол (глицерол): жиры эмульгиру-
ются, распределяясь в жидкости в виде
капелек размером примерно 10 5 мм: час-
тички грязи связываются пеной и выво-
дятся.
Обезжиривающие средства. Особенно
сильными (воздействуют даже на метал-
лы) считаются гидроокись натрия NaOH
(едкий натр) и гидроокись калия КОН
(едкое кали). Гидроокись аммония NH4OH
(нашатырный спирт, аммиачная вода)
представляет собой водный раствор ам-
миака: хорошо растворяет жиры, менее
вреден для кожи человека. Цианид калия
KCN и цианид натрия NaCN отличают-
ся от остальных щелочных средств спо-
собностью особенно хорошо растворять
жиры, правда, из-за сильной ядовитости
их применение очень ограничено.
Карбонат натрия Na2CO3 (сода) и
карбонат калия К2СО3 (поташ) считают-
ся слабыми щелочами, они абсолютно не
ядовиты и никак не воздействуют на
9.1. Шлифование и полирование
365
металлы. Существуют также (предлага-
ются торговлей) готовые препараты —
высокоэффективные и при этом почти не
вредные, например «Multum», который
можно применять при очистке изделий из
драгоценных металлов в ультразвуковой
установке (латунь и медь под его воздей-
ствием слегка тускнеют).
Применение обезжиривающих средств.
Готовые препараты применяют согласно
инструкции, чистые щелочи растворяют в
воде или разбавляют водой. По возмож-
ности растворы применяются в горячем
виде или даже кипящими, так как в этом
случае они хорошо смачивают обрабаты-
ваемую поверхность и растворяют жиры.
Для окончательной (контрольной) очистки
изделий (даже если они уже были очищены
в жирорастворяющих средствах) их на
подвесках, не трогая руками, помещают
еще на некоторое время в обезжириваю-
щий раствор, а затем тщательно промыва-
ют под струей воды: изделие считается
полностью обезжиренным, если вода при
этом равномерно растекается по его по-
верхности. Если после этого изделие долж-
но быть подвергнуто гальванической об-
работке, то оно сразу же, без промежу-
точной сушки, помещается в гальваничес-
кую ванну. Загрязненное изделие можно
очистить и без предварительной обработ-
ки растворителями жиров — исключитель-
но только с помощью обезжиривающих
препаратов.
Установка для ультразвуковой очистки
Такая установка должна быть в каж-
дой ювелирной мастерской! Даже самому
маленькому предприятию стоит сделать
такое приобретение. Чистить ювелирные
украшения зубной щеткой уже отнюдь не-
рационально.
Чтобы понять принцип действия ульт-
развуковой установки, необходимо дать
некоторые пояснения, а именно: ультра-
звуком называют такие колебания, кото-
рые происходят за пределами слухового
восприятия с частотой f > 16 кГц, для
чего необходим источник звука, который
каждую секунду может колебаться более
16 000 раз! Это трудно себе представить,
но технически это возможно.
В настоящее время используются изго-
товленные искусственным путем пьезоке-
рамические источники колебаний, напри-
мер из титаната бария ВаТЮч: в керами-
ческом теле под воздействием электричес-
кого поля частички выстраиваются таким
образом, что высокочастотное перемен-
ное напряжение приводит к линейному из-
менению величины всего колеблющегося
тела; это изменение величины тела стано-
вится наиболее интенсивным тогда, когда
частота возбуждения совпадает с соб-
ственной частотой источника колебаний,
т. е. если достигнут эффект резонанса.
Керамические источники колебаний, по
сравнению с источниками колебаний из
природного кварца, намного дешевле, об-
ладают меньшим электрическим сопротив-
лением, а значит, и более низким напряжени-
ем для возбуждения колебаний; они могут
быть любой формы и любых размеров.
Современные ультразвуковые установ-
ки для очистки изделий сконструированы
таким образом, что источник колебаний уже
не подвешивается в ванне, а жестко закреп-
лен за пределами сосуда, благодаря чему
сама ванна становится резонансным телом,
а жидкость, находящаяся в ней, имеет
повсеместно одинаковую интенсивность ко-
лебаний. В качестве жидкости чаще всего
используется готовый препарат, действую-
щий как растворитель жиров, и обезжирива-
ющее средство, например трихлорэтилен
или перхлорэтилен
Под воздействием ультразвуковых ко-
лебаний частички жидкости каждую се-
кунду на чрезвычайно малом пути, рав-
ном примерно 71000 мм, совершают по
крайней мере 16 000 раз возвратно-посту-
пательное движение, но из-за инерционно-
сти массы они не могут достаточно бы-
стро следовать этому переменному дви-
жению (при этом возвращающиеся обрат-
но частички сталкиваются с частичками,
366
9. Отделочные операции
движущимися вперед)— происходит на-
ложение одного движения на другое; на
кратчайшем пути возникают очень боль-
шие ускорения с быстро меняющимися ве-
личинами давления (свыше 103 МПа) и
такими силами растяжения, что под воз-
действием кратковременной кавитации
жидкость просто разрывается; с огромной
силой она «разбивается» о поверхность
изделия и срывает с нее частички грязи,
а затем настолько стремительно «оттяги-
вается» с поверхности изделия, что обра-
зуется минимальный вакуум, в который и
всасываются частички грязи.
Такое интенсивное движение раствора
ванны усиливает распределение и раз-
мельчение частичек грязи и способствует
эмульгированию частичек жира в раство-
рителе. Наиболее примечательным при
этом является то, что полная очистка от
грязи достигается даже в самых узких
углублениях и отверстиях изделия.
Изделия погружают в ванну (в посто-
янно подогреваемый раствор на специ-
альных проволочных крючках или в спе-
циальной корзине) всего на 5—20 с, в
исключительных случаях— на 1 мин, и
очень важно, чтобы изделие, находясь в
ванне в свободном подвешенном состоя-
нии, постоянно омывалось очищающей
жидкостью, подвергаясь воздействию уль-
тразвуковых колебаний. После очистки в
ультразвуковой установке изделие про-
мывают под струей воды. Ультразвуко-
вые установки бывают как с малым
(2.5 л), так и с большим (30 л) объемом
ванн (рис. 9.24).
9.1.7. Сушка изделий
После промывки изделие необходимо
как можно быстрее обсушить Несложные
гладкие изделия можно просто обтереть
кухонным полотенцем. Изделия сложной
формы укладывают в ящичек с древесны-
ми опилками, не содержащими смолы —
вода впитывается в них, а изделия стано-
вятся сухими; при изъятии изделий из
ящика опилки осыпаются, остатки опилок
из углублений изделий удаляются мягкой
щеткой.
Можно также насыпать опилки в спе-
циальный маленький ящичек и просуши-
вать в нем только отдельные мелкие дета-
ли изделий, причем процесс такой сушки
ускорится, если над ящичком установить
источник инфракрасного излучения.
Для промышленных предприятий разра-
ботано специальное сушильное устройство
с использованием сухого дробленого дере-
ва: установленный под углом и вращаю-
щийся во время работы колокол этого
устройства заполняется крупнозернистым,
чистым, не содержащим пыли дробленым
деревом (сухой дробленкой); изделия посто-
янно перемещаются в этом устройстве, со-
прикасаясь все с новыми и новыми гигро-
скопичными частичками дерева (содержимое
подогревается источником инфракрасного
излучения). Когда изделия окончательно
просохнут, колокол опрокидывается и все
его содержимое высыпается в вибросито.
Сушильная центрифуга с использова-
нием горячего воздуха представляет собой
самое эффективное устройство для обсуш-
ки больших серий ювелирных изделий, в
нее можно загружать 1—5 кг изделий
(рис. 9.25); работает устройство как обыч-
ная домашняя центрифуга для отжимания
белья. Температура нагрева плавно регу-
лируется термостатом в пределах 0—80° С.
Рис. 9.24. Ультразвуковые установки с ваннами
разного размера
9.2. Травление, окраска и очистка
367
так что даже чувствительные к воздей-
ствию тепла детали можно просушить в
такой центрифуге без особых проблем.
Детали, уложенные в специальные (мяг-
кие) корзины, во время вращения центри-
фуги защищены от выпадения из нее.
В рамках небольшого предприятия рацио-
нальнее просто промывать изделия в горя-
чей воде, а затем обсушивать их в потоке
воздуха, создаваемого вентилятором.
9.2. Травление, окраска и очистка
9.2.1. Травильный раствор
серной кислоты
Для дополнительной обработки прока-
ленных и паяных изделий из драгоценных
металлов и сплавов меди и в настоящее
время используется преимущественно ста-
рый, хорошо зарекомендовавший себя
травильный раствор серной кислоты.
Емкости для травления
Форма и размер емкостей для выполне-
ния операции травления различны. При
Рис. 9.25. Сушильная центрифуга с использовани-
ем горячего воздуха
использовании травильного раствора
только в холодном состоянии его можно
разместить в емкостях из обычного стек-
ла, фарфора, глазурованного фаянса, ке-
рамики, пластмассы или даже в стеклян-
ном аквариуме (для травления стержней,
проволоки и шарнирных трубок сгодится
обычная стеклянная бутылка). При само-
стоятельном приготовлении травильного
раствора можно использовать емкости из
фарфора, термостойкого стекла или сереб-
ра высокой чистоты; а при применении
теплого травильного раствора более дру-
гих пригодна чаша из термостойкого стек-
ла, которую для подогрева ставят на
электроплитку в вытяжном шкафу.
Самой же универсальной емкостью яв-
ляется специальное травильное устрой-
ство с подогревом, которое, кстати, мо-
жет использоваться как при работе с сер-
нокислотным, так и с солянокислотным
травильным растворами, а также с други-
ми готовыми травильными препаратами.
Температура травильного раствора в этом
устройстве поддерживается в пределах
50°—65° С, а потребляемая мощность со-
ставляет примерно 110 Вт. Уложенные в
сито мелкие детали погружаются в тра-
вильный раствор, а после травления их
можно вынуть из сита. Устройство емко-
стью 3,5 л имеет внешний диаметр равный
200 мм (рис. 9.26).
Приготовление травильного раствора
Емкость заполняется водой, а затем
тонкой струей в нее наливают небольшое
количество серной кислоты. Именно в
этот момент, чтобы избежать несчастного
случая, необходимо вспоминать старую
пословицу: «Erst das Wasser, dann die
Sdure, sonst geschieht das Ungeheure!» —
«Чтобы избежать беды, ты налей сперва
воды\»
Для приготовления горячего травиль-
ного раствора достаточно всего лишь 5%
серной кислоты, т. е. примерно 1 части
серной кислоты и 20 частей воды; при
приготовлении холодного травильного
368
9. Отделочные операции
раствора достаточно 10% кислоты, т. е.
примерно 1 части серной кислоты и 10
частей воды.
Обращение с травильным раствором
серной кислоты
Горячее изделие, прежде чем опустить
его в травильный раствор, сначала
охлаждают на воздухе или в воде: все
возможные раковины заполняются водой,
и травильный раствор уже не может про-
никнуть в них (в полых телах перед по-
мещением их в травильный раствор следу-
ет закрыть просверленное в них отвер-
стие). Как правило, каждое изделие остав-
ляют в травильном растворе на такое
время, которое необходимо. Ни в коем
случае нельзя погружать в травильный
раствор горячее изделие: травильный ра-
створ заполнит все раковины и микроско-
пические трещины и поры, особенно в
литых деталях и в полых изделиях, напри-
мер, шариках для серег или дутых коль-
цах с просверленными в них маленькими
отверстиями: остатки травильного раство-
ра после окончания травления невозможно
будет удалить даже тщательной промыв-
кой изделий, а поскольку серная кислота
Рис. 9.26. Устройство для травления
является гигроскопичной, то достаточно
лишь обычной влажности воздуха, чтобы
снова возобновилась химическая актив-
ность этих остатков, последствием чего
станут повреждения кожи, коррозия ме-
талла, даже образование на нем сине-
зеленых налетов сульфата меди.
Правила работы
При обычной концентрации раствора
количество содержащейся в нем серной
кислоты не особенно вредно для здоровья
человека. И все же, несмотря на это, не
следует, к примеру, погружать пальцы рук
в травильный раствор, особенно при на-
личии открытых ран. В случае же попа-
дания кислоты на кожу действие ее можно
нейтрализовать с помощью раствора соды
или нашатырного спирта. Для выемки
изделий из холодного травильного раство-
ра надо пользоваться пластмассовым пин-
цетом, а из горячего — латунным. Мелкие
детали погружают в травильный раствор
с помощью специальной латунной ложки с
отверстиями. Ни в коем случае нельзя
опускать в травильный раствор стальной
инструмент, так как при этом сразу же на
поверхность изделия начнет осаждаться
медь. При контакте с серной кислотой
органические вещества сгорают, что на
практике означает: при разбрызгивании
травильного раствора и попадании его на
одежду ткань приходит в негодность.
9.2.2. Серебро и его сплавы
Травление и отбеливание
Чистое серебро даже при нагревании
сохраняет свой цвет. Сплав серебра и
меди, наоборот, при прокаливании и пай-
ке чернеет, потому что содержащаяся в
нем медь при высокой температуре реаги-
рует на поверхности с кислородом возду-
ха и образует черную окись меди (II). Под
воздействием травления серебряный сплав
снова приобретает свой нормальный вид.
При отбеливании все частички меди долж-
ны быть по возможности растворены на
9.2. Травление, окраска и очистка
369
поверхности сплава, чтобы наружный
слой состоял почти только из серебра и
соответствующим образом проявлял себя.
Травление. В травильном растворе:
удаляются остатки флюса, черная окись
меди (II) СиО преобразуется в сульфат
меди и растворяется, медь и красная за-
кись меди (1) Си2О не корродируют.
Основная реакция:
СиО (окись меди II) + H2SO4 (серная кисло-
та) -> CuSO4 (сульфат меди) + Н2О (вода).
Отбеливание. Как уже говорилось
ранее, речь идет об удалении черного
нагара и значительном повышении содер-
жания серебра на поверхности серебряных
сплавов, для чего используют травильный
раствор 10%-ной серной кислоты в горя-
чем виде.
Благодаря высокой концентрации и
нагреванию активность раствора повыша-
ется настолько, что наряду с черной оки-
сью меди (II) СиО могут выделиться и
металлические частички меди:
Си + H2SO4 -> CuSO4 + Н2,
причем если имеется красная закись меди
(I), то она может раствориться, т. е.
Си2О (закись меди I) + H2SO4 (серная
кислота) -> CuSO4 (сульфат меди) +
+ Н2О (вода) + Си (медь)
Но, несмотря на это, кристаллы зоны
внутреннего окисления, которые образо-
вались под воздействием диффузии кисло-
рода при прокаливании, не растворяются!
В результате восстановления красной
закиси меди (I) на поверхности серебряно-
го сплава может остаться тонкий налет
меди, который не растворяется даже в
горячем травильном растворе, и для его
удаления придется применить такой при-
ем: изделие на короткое время погружает-
ся в азотную кислоту и металлическая
медь в ней быстро растворяется (нельзя
оставлять изделие в кислоте на слишком
длительное время, чтобы не протравилось
серебро); при повторном прокаливании
слой меди может слегка окислиться, а
затем слегка протравиться; перед каждым
употреблением травильного раствора в
него необходимо добавлять несколько зер-
нышек перманганата калия КМпО4, кото-
рый вступает в реакцию с серной кисло-
той, образуя при этом Мп2О_ (ангидрид
марганцовой кислоты):
2КМпО4 + H2SO4 -> Мп2О7+ + НД
которая, представляя собой неустойчивое
соединение, под воздействием расщепле-
ния кислорода снова распадается, вслед-
ствие чего становится возможным мгно-
венное окисление выпавшего в травиль-
ном растворе осадка меди.
В большинстве случаев однократной
обработки недостаточно, чтобы получить
белую поверхность, и если она еще кажет-
ся желтоватой, то цикл «прокаливание—
отбеливание крацевание» повторяют
столько раз, сколько необходимо для до-
стижения желаемого эффекта. Изделия же,
которые должны иметь равномерную ма-
тово-белую поверхность, приходится
иногда обрабатывать до четырех раз, что
может привести к глубокому окислению.
В таких случаях рекомендуется сократить
процесс обработки за счет того, что перед
вторым травлением изделие покрывают
кашицей из воды и карбоната калия
К2СО3 (поташа). После того, как это
покрытие высохнет, изделие прокаливают,
при этом поташ превращает окись меди в
легко растворимые карбонаты:
К9СО3 (карбонат калия) + СиО (окись
меди II) —> СиСО3 (карбонат меди) +
+ К2О (окись калия).
С течением времени травильный рас-
твор серной кислоты, естественно, рас-
ходуется, часть воды испаряется, перво-
начально бесцветная жидкость за счет
обогащения сульфатом меди становится
сине-зеленой, и активность травильного
раствора снижается; когда же раствор
становится ярко сине-зеленым, его нужно
обновить.
370
9. Отделочные операции
Другие способы
Не всегда изделие переносит обработку
в горячем травильном растворе, поэтому
следует упомянуть о растворе, применяемом
в холодном виде: 100 г гидросульфата ка-
лия KHSO4 растворяют в 1 л воды. Окиси
растворяются в процессе следующей реак-
ции:
2KHSO4 (гидросульфат калия) + СиО
(окись меди II) CuSO4 (сульфат меди) +
+ K2SO4 (сульфат калия) + Н2О (вода).
В некоторых случаях полезно исполь-
зовать старый рецепт, а именно кипячение
серебряных изделий в растворе, состоя-
щем из 30 г кислого виннокислого калия,
60 г поваренной соли и 1 л воды.
Сульфидирование
О естественном потускнении серебря-
ных сплавов под воздействием окружаю-
щей среды уже говорилось довольно по-
дробно, указывалось также и на возмож-
ность искусственного почернения. Кроме
того, путем почернения серебра в углуб-
лениях изделия и полировки выпуклых его
частей можно добиться большей вырази-
тельности внешнего вида украшения.
Приготовление серной печени. Сер-
ную печень, которая как раз и является
«классическим» препаратом для почерне-
ния серебра, ювелир может приготовить
сам довольно простым способом: в раз-
ливательной ложке или специальной
ложке для расплавления серебра смеши-
вают 1 часть карбоната калия (поташа)
К2СО3 и 1 часть сублимированной серы S,
затем расплавляют ее над пламенем горел-
ки до состояния густой коричневой ка-
шицы, после чего ложку опускают в
сосуд с водой — раствор готов к употреб-
лению.
При плавлении же массы происходит
следующая реакция:
4К2СО3 (карбонат) + 6S (сера) + О2 (кисло-
род) -» 2K2S (сульфид) + 2K2S2O3 (тио-
сульфат) + 4СО2 (двуокись углерода).
Поскольку сульфид калия легко присо-
единяет серу, которая является соединени-
ем, имеющим цепную структуру, образу-
ются полисульфиды калия:
K2S (сульфид калия) + 3S (сера) K2S4
(полисульфид калия),
т. е. серная печень представляет собой
смесь различных полисульфидов калия с
тиосульфатом калия
Серная печень имеет один серьезный
недостаток: в качестве готового препара-
та ею можно пользоваться только в тече-
ние довольно ограниченного времени, так
как при контакте с кислородом сульфиды
распадаются и вся масса становится не-
пригодной к употреблению:
K2S (сульфид калия) + 2О2 (кислород) ->
-> K2SO4 (сульфат калия).
Поэтому приобретаемую в специализи-
рованных магазинах серную печень необ-
ходимо хранить в герметичной упаковке;
если же смесь приготавливают самостоя-
тельно, то ее нужно заготавливать ровно
столько, сколько потребуется для исполь-
зования в самое ближайшее время.
Применение серной печени. Раствор при-
меняется в слегка подогретом состоянии:
изделие обезжиривают и, удерживая пинце-
том, опускают в раствор - через несколько
секунд на его поверхности образуется налет
из сульфидов серебра и меди, равномерно
окрашивая его в матово-черный цвет, при
необходимости, для усиления тона, изделие
снова погружают в раствор; если же на
некоторых участках поверхности изделия
не происходит никакой реакции, то в боль-
шинстве случаев это объясняется недоста-
точным обезжириванием изделия.
Готовое изделие промывают под стру-
ей холодной воды, а затем высушивают
в холодных опилках (горячая вода и
теплые опилки могли бы привести к
появлению пятен или к еще большему
потемнению изделия).
Если сульфидированная поверхность
очищается латунной крацевальной щет-
9.2. Травление, окраска и очистка
371
кой, то налет приобретает сине-черный
блеск. (Разумеется, что эту щетку можно
использовать только для этой цели!) Од-
нако чаще всего не вся поверхность из-
делия должна оставаться черной, напри-
мер. в рельефных чеканных изделиях
возвышения должны быть осветлены,
т. е. освобождены от слоя сульфида, —
тогда их слегка протирают мелким пем-
зовым порошком или венской известью.
При этом в каждом конкретном случае
в качестве «инструмента» для нанесения
шлифующего средства используют либо
просто кончики пальцев, либо льняную
салфетку, пробку или специальную дере-
вянную палочку.
Некоторые изделия нельзя погружать
в раствор серной печени из-за того, что
почернеют и такие участки их поверхно-
сти, которые уже невозможно будет до-
вести потом до блеска: в таких случаях
подогретый раствор серной печени осто-
рожно наносят кисточкой на требуемые
участки поверхности изделия, а чтобы
раствор действовал более эффективно,
покрытое им изделие укладывают на
подогретую подставку.
Очистка серебряных сплавов
Под очисткой понимают не только
обычную чистку загрязненных изделий, но
и устранение образовавшихся при потуск-
нении изделий темных соединений меди и
серебра.
Отбеливание. Этот ранее описанный
процесс до сих пор является наиболее
широко используемым для восстановления
естественного блеска потускневших се-
ребряных изделий, однако им нельзя
пользоваться для обработки тех из них,
которые украшены чувствительными к
воздействию тепла отделочными материа-
лами— драгоценными камнями, жемчу-
гом, кораллами, эмалью, слоновой кос-
тью, деревом, пластмассой и т. п.
Механические способы. К ним отно-
сятся все операции, связанные со сняти-
ем верхнего слоя: опиливание, шабре-
ние. шлифование, соскабливание, когда
снимается не только черный налет, но и
в значительной степени затрагивается
находящийся под ним слой металла, а
потому заметно разрушается и изменяет-
ся внешний вид обрабатываемой поверх-
ности.
Химические способы. Речь в первую
очередь может идти о методе погруже-
ния, когда изделия, на короткое или более
длительное (в зависимости от толщины и
плотности налета) время помещенные в
специальные растворы, снова становятся
безукоризненно блестящими (после погру-
жения в такой раствор изделие необходи-
мо промыть под струей холодной — ни в
коем случае не теплой — воды).
Недостаток этого способа в том, что
удаленный с изделия темный налет вскоре
появляется вновь и изделие снова тускне-
ет *. Для чистки серебряных изделий су-
ществуют и готовые препараты, напри-
мер, специальные чистящие пасты, чистя-
щее мыло, другие чистящие средства, с
помощью которых можно удалять с изде-
лий особенно плотные налеты.
Наиболее же простым домашним сред-
ством очистки серебряных изделий являет-
ся раствор поваренной соли: 1 чайную
ложку поваренной соли и 1 чайную ложку
гидрокарбоната натрия (бикарбоната на-
трия) NaHCO3 помещают в алюминиевую
кастрюлю и заливают водой (0,25 л). По-
крытые налетом изделия помещают в рас-
твор таким образом, чтобы они обязатель-
но касались стенок кастрюли— раствор
соли, действуя как электролит, очищает
изделия от черного налета. Продолжитель-
ность нахождения изделий в растворе —
3—5 мин, после чего их промывают чистой
водой, а затем протирают мягкой салфет-
кой (воздействие раствора на изделия бу-
дет более интенсивным, если их при этом
обернуть алюминиевой проволокой).
* Хорошо зарекомендовало себя отечествен-
ное средство «ФЛЮР», легко удаляющее с
поверхности изделий сульфидно-оксидные плен-
ки. Примеч. ред.
372
9. Отделочные операции
«Нашатырный спирт и мел». Еще
30 лет назад смесь из гидроокиси аммо-
ния и отмученного мела (венской извес-
ти) считалась единственным эффектив-
ным чистящим средством. Кусочком тка-
ни или щеткой эту смесь в кашицеобраз-
ном виде наносят на потускневшую
поверхность изделий, некоторое время
выдерживают, чтобы сульфиды преврати-
лись в легко растворимые комплексные
соединения:
4[NHJOH (гидроокись аммония) + Ag2S
(сульфид серебра) -» 2[Ag(NH3)2]OH
(гидроокись аммония серебра) + H2S
(сероводород) + 2Н2О (вода).
Засохшую кашицу затем просто отти-
рают тканью или счищают щеткой —
очень эффективное сочетание химической
и механической обработки изделий. Од-
нако в связи с тем, что мел имеет зер-
нистую структуру, после его применения
на поверхности металла остаются цара-
пины, что особенно нежелательно при
чистке полированных изделий, поэтому
такой метод очистки можно рекомендо-
вать в настоящее время только в край-
нем случае.
Раствор тиосульфата натрия. Пред-
назначен для обработки полированных,
сильно потускневших серебряных изделий.
Тиосульфат натрия Na2S2O3 наносят на
поверхность изделия, дают ему некоторое
время подействовать, а после этого про-
тирают изделие мягкой замшей. Потуск-
невшее изделие, предварительно уложен-
ное в цинковое сито, можно прокипятить
и в насыщенном растворе буры. Очень
эффективным средством для очистки се-
ребра является цианид калия KCN: рас-
твор с концентрацией KCN примерно
100 г/л заливают в ванну, затем добавля-
ют немного поваренной соли, слегка по-
догревают, а после этого погружают в
него изделия на серебряных или латунных
подвесках; сульфиды при этом превраща-
ются в легко растворимые комплексные
соединения:
4KCN (цианид ^алия) + Ag2S (сульфид
серебра) —> 2K[Ag(CN)2] (цианид калия-
серебра) + K2S (сульфид калия).
9.2.3. Золото и его сплавы
Травление и кипячение
для придания желтого цвета
Прокаливание. Поскольку золото и
серебро даже при нагревании не вступают
в реакцию с кислородом воздуха, то при
прокаливании обычного трехкомпонентно-
го сплава окисляется только медь, а оба
драгоценных металла остаются при этом
неизменными; поэтому после прокалива-
ния и пайки золотые изделия становятся
совершенно неприглядно желто-коричне-
вого или даже черного цвета в зависимо-
сти от содержания в них меди и интенсив-
ности тепловой обработки; кроме того, на
их поверхности остаются еще окрашенные
под воздействием химической реакции
остатки припоя.
Последующая обработка. В процессе
травления стравливаются только частич-
ки окиси меди, а золотисто-зеленый слой
сохраняется. И наоборот, при кипячении
для придания желтого цвета растворяются
и частички серебра, так что в зависимости
от состава трехкомпонентного сплава и
выбора эффективно действующего раство-
ра можно добиться присущего этому спла-
ву цвета или изменения цвета поверхности
изделия. При последующей окраске могут
выделяться в растворе даже те частички
золота, которые содержатся в самом спла-
ве, а затем снова осаждаться на поверх-
ности изделия, обеспечивая получение
тонкого слоя чистого золота.
Хотя кипячение для придания желтого
цвета и окраска сплавов из золота вытес-
нены современными гальваническими спо-
собами, все же их следует рассмотреть,
так как должно быть сохранено описание
и старых, традиционных технологий, ра-
нее являвшихся повседневными в работе
ювелира: Kulmer Rudolf Freiherr v. Die
Kunst des Goldarbeiters Weimar, 1872
9.2. Травление, окраска и очистка
373
(Кулъмер Рудольф барон ф.: Искусство
ювелира. Веймар, 1872); Wagner Alexander.
Gold, Silber und Edelsteine. Wien; Pest;
Leipzig, 1881 (Вагнер Александр. Золото,
серебро и драгоценные камни. Вена; Пешт;
Лейпциг, 1881)
Травление. Обычно ювелир помещает
отожженные или пропаянные золотые из-
делия в травильный раствор из разбавлен-
ной серной кислоты: в 5%-ный горячий
или в 10%-ный холодный. Так как в этом
случае растворяются только частицы оки-
си меди, на поверхности трехкомпонентно-
го сплава остается слой из серебра и
золота с соответственно пониженным со-
держанием меди, а поэтому протравленное
в растворе изделие имеет неприглядный
внешний вид— его поверхность, в зави-
симости от количества содержащегося в
нем серебра, выглядит от матово-зеленой
до серой. Полезность же подобного трав-
ления заключается лишь в том, что твер-
дая, содержащая окись меди пленка нага-
ра превращается в более мягкий, легко
растворимый слой зеленого золота, кото-
рый при последующей отделке поверх-
ности изделия должен быть удален, но
желательно не шлифованием и полирова-
нием, а путем снятия, например, нагара
или верхнего слоя золота электролитичес-
ким способом, когда одновременно проис-
ходит равномерное отслаивание зеленого
налета * и сглаживание поверхности изде-
лия, после чего уже намного проще окон-
чательно отполировать изделие.
Кипячение золота для придания жел-
того цвета. Изделия должны быть пред-
варительно хорошо обезжирены. Затем,
если это возможно, их следует прокалить
при не очень высокой температуре или,
если прокаливание невозможно, обрабо-
тать в течение примерно 10 мин в горячем
растворе едкого натра.
Процесс кипячения золотых изделий
для придания им желтого цвета схож с
* Снятие «обогащенного» слоя (слоя с повы-
шенным содержанием^ золота). Примеч. ред.
процессом кипячения изделий из серебра
для придания им белого цвета, но обеспе-
чивает получение гораздо более широкой
цветовой гаммы, причем приобретаемый
изделиями цвет зависит от состава и тем-
пературы раствора, а также длительности
его воздействия на них. Желательно в
одном и том же растворе обрабатывать
всегда только изделия из сплавов одного
состава (не только по пробе, но и по
лигатурным примесям).
Раствор разбавленной серной кислоты
(1 часть кислоты плюс 1 часть воды).
Используется нагретый до температуры
80° С; в нем окислы меди и металлическая
медь растворяются быстро и без остатка,
серебро при этом не подвергается никако-
му воздействию. Недостатки этого хими-
ческого метода обработки: чистый сплав
Au-Cu (красное или червонное золото)
приобретает зеленоватый цвет; трехкомпо-
нентные сплавы Au-Ag-Cu, как правило,
тоже получают зеленоватую окраску, ин-
тенсивность которой зависит от пропор-
ции содержания в сплаве добавок и дли-
тельности воздействия раствора (поверх-
ность красноватого трехкомпонентного
сплава, имеющего высокое содержание
меди, может оказаться бледно-желтой).
Раствор разбавленной азотной кисло-
ты (1 часть кислоты плюс 1 часть воды).
Применяется, как и раствор серной кисло-
ты, тоже в подогретом состоянии, причем в
этом растворе может стравиться и серебро.
Но поскольку окись меди травится быстрее
и легче, то количество стравливаемого
серебра и приобретаемый при этом изделием
оттенок цвета зависят от продолжительнос-
ти воздействия раствора: как правило,
сплавы Au-Cu приобретают свой естествен-
ный цвет (при длительном воздействии ра-
створа они могут стать желтее); то же самое,
в принципе, происходит и с трехкомпонент-
ными сплавами Au-Ag-Cu, причем приобре-
таемый ими цвет в большей мере зависит от
количественного соотношения компонен-
тов; сплавы же Au-Ag вследствие выделения
серебра могут стать бледно-золотистыми.
374
9. Отделочные операции
При практическом применении раство-
ра следует: наблюдать за процессом ра-
створения, время от времени вынимать
изделие из раствора и визуально опреде-
лять цвет и оттенок цвета; следить за тем,
чтобы азотная кислота абсолютно не со-
держала хлора, так как в противном слу-
чае в ней, также как и в царской водке,
растворятся частицы золота и выделятся
частицы серебра, вследствие чего на по-
верхности изделия появится пятнистый
налет.
Обработкой в чистой соляной кислоте
или разбавленной царской водке поверх-
ности изделий, особенно из сплавов с
большим содержанием чистого золота,
можно, конечно, получить насыщенный
желтый цвет, однако этот способ имеет
тот недостаток, что поверхность изделий
при этом получается пятнистой. Сильно
нагартованные изделия также не следует
обрабатывать соляной кислотой, посколь-
ку она способствует появлению коррози-
онного растрескивания; отожженным изде-
лиям она не наносит никакого вреда.
Окрашивание сплавов золота
В то время как при травлении и кипя-
чении поверхность изделий снова должна
приобрести нормальный цвет, при окра-
шивании стремятся получить на поверхно-
сти осадок чистого золота, причем дости-
гаемый при этом золотой тон— более
теплый и интенсивный, чем получаемый
гальваническим золочением, что особенно
заметно при матовом окрашивании.
Как правило, сплавы с высоким содер-
жанием чистого золота окрашиваются
лучше, чем с низким (в изделиях из Аи 333
их поверхность, вследствие высокого со-
держания меди в сплаве, становится чер-
ной); красное (червонное) золото окраши-
вается лучше, чем белое.
Красящий раствор, причем каждый раз
заново, приготавливают из 2 частей кон-
центрированной соляной кислоты, 1 части
азотной кислоты, 2 частей поваренной
соли и 40 частей воды (поваренную соль
следует добавлять только в том случае,
если в сплаве содержится серебро, и с той
целью, чтобы выделившееся в процессе
реакции серебро выпало в осадок, а не
осело на поверхности изделия).
Окрашивающий раствор действует
очень интенсивно, а потому изделие сле-
дует погружать в него лишь на короткое
время и постоянно проверять результат.
В качестве окрашивающего раствора
хорошо зарекомендовала себя и смесь из
115 г хлорида натрия NaCl, 230 г нитра-
та калия KNO3, 150 г воды и 170 г со-
ляной кислоты НС1: хлорид натрия и
нитрат калия смешивают, растирают в
ступке, затем разбавляют водой; при по-
стоянном размешивании эту смесь нагре-
вают до кипения, а затем, продолжая
непрерывно помешивать, в нее добавля-
ют соляную кислоту, после чего кипятят
в течение 1 мин.
Окрашивание готовых изделий произво-
дится следующим образом: их тщательно
шлифуют, промывают; для получения рав-
номерной (без пятен) по цвету поверхности
изделия, подвешенные на тонкой проволо-
ке, нагревают, а затем погружают в кипя-
щий окрашивающий раствор и, слегка
раскачивая проволоку, выдерживают их в
нем примерно 3 мин Воздействие этого
раствора заключается в том, что в процес-
се реакции, также как и при обработке
царской водкой, образуется нитрозилхло-
рид и выделяется свободный хлор
KNO3 (нитрат калия) + 2НС1 (соляная
кислота) + NaCl (хлорид натрия) -э
NOC1 (нитрозил-хлорид) + С12 (хлор) +
+ NaOH (гидроокись натрия) + КОН
(гидроокись калия).
в результате чего и становится возмож-
ным растворение золота Образующийся
в процессе этой реакции хлорид серебра
осаждается под воздействием хлорида
натрия и уже не может помешать даль-
нейшей реакции.
При достаточном насыщении раствора
хлористо-золотой кислотой H[AuClJ начи-
9.2. Травление, окраска и очистка
375
нается, подобно золочению, обмен между
ионами благородного золота и ионами не-
благородной меди, вследствие чего, соб-
ственно, сплавы из красного золота окра-
шиваются лучше. В результате этого ион-
ного обмена поверхность изделий покры-
вается налетом вновь осаждающихся
кристаллов золота и приобретает матовый
желто-коричневый оттенок, т. е. происхо-
дит одновременное растворение частиц
металла добавки и осаждение частиц зо-
лота. Изделие вынимают из раствора,
промывают и нейтрализуют нашатырным
спиртом, после чего подвергают обработ-
ке крацеванием, в результате чего сглажи-
вается слой золотого осадка, а поверх-
ность становится блестящей. Если желае-
мой окраски изделий не получилось, то
необходимо еще раз погрузить их в ра-
створ примерно на 1 мин.
Очистка
Для устранения налета с изделий из
сплавов золота можно, в принципе, ис-
пользовать те же способы, что и для из-
делий из сплавов серебра: в большин-
стве случаев достаточно бывает на ко-
роткое время окунуть их в ванну с чи-
стящим раствором или время от времени
подвергать полированию. Необходимо
разъяснить клиенту, чтобы он регулярно
чистил свои украшения мылом и зубной
щеткой.
9.2.4. Медь и ее сплавы
Травление и протравливание
В травильном растворе должны рас-
творяться только окислы и остатки флюса,
а при блестящем травлении латунь и
бронза должны протравливаться так, что-
бы они становились блестяще желтыми
(медь также приобретает свой естествен-
ный цвет лишь при протравливании).
Кроме того, в травильном растворе
поверхность металла под воздействием хи-
мической реакции выравнивается и стано-
вится более блестящей.
Предварительное травление. Для об-
работки меди и ее сплавов после пайки и
отжига используется, как и при обработке
сплавов серебра, раствор серной кислоты.
Предварительное протравливание обес-
печивает получение ровной и чистой по-
верхности, осуществляется в растворе,
состоящем из 1 л азотной кислоты, 10 г
хлорида натрия (поваренной соли), 5 г
блестящей трубной сажи и 200 мл воды.
Сажу и поваренную соль смешивают,
затем на эту смесь выливают разбавлен-
ную азотную кислоту, после чего получен-
ный раствор, прежде чем его можно будет
использовать, должен в течение несколь-
ких часов отстояться.
Изделие, подвешенное на проволоку
или удерживаемое пинцетом, на короткое
время погружают в раствор, внимательно
наблюдая при этом за его воздействием.
Если оставить изделие в растворе на
слишком длительное время, то его поверх-
ность протравится и станет матовой.
Блестящее протравливание. Для вы-
полнения данной операции можно пореко-
мендовать два раствора, опробованных
на практике.
Первый: 1 л серной кислоты, 1 л азот-
ной кислоты, 20 мл соляной кислоты, 20 г
хлорида натрия (поваренной соли) и 10 г
блестящей трубной сажи.
Второй: 800 мл азотной кислоты, 200 мл
серной кислоты, 100 г порошка канифоли
и 50 г хлорида натрия (поваренной соли).
В первом варианте серную и азотную
кислоту сливают вместе, затем добавляют
соляную кислоту и поваренную соль, а
потом в раствор, как только из него вы-
делится тепло, образовавшееся в процессе
реакции, подмешивают блестящую труб-
ную сажу. По истечении 12 ч раствор
готов к употреблению.
Во втором варианте канифоль раство-
ряют в серной кислоте, затем добавляют
азотную кислоту и поваренную соль.
Процесс обработки изделия в растворе
для блестящего протравливания точно
такой же, как и в растворе для предвари-
376
9. Отделочные операции
тельного травления. Если оставить изде-
лие в этом растворе на более длительное
время, то процесс превратится в «матовое
травление».
Матовое травление. Этим способом
добиваются получения матовой поверхно-
сти изделия; раствор, применяемый для
матового травления, состоит из 3 л азот-
ной кислоты, 2 л серной кислоты, 20 г
хлорида натрия (поваренной соли) и 10 г
сульфата цинка ZnSO4. Кислоты сливают
вместе и добавляют в них поваренную
соль, затем эту смесь смешивают с суль-
фатом цинка, слегка разбавленным водой.
Патина
На воздухе медь очень быстро приоб-
ретает черный налет из окиси меди, суль-
фида меди и карбоната меди. Но лишь
при взаимодействии различных природных
условий на меди образуется действительно
патина в виде прочно закрепленного по-
крытия, имеющего цвет малахита, причем
доказано, что это явление происходит
лишь на высоте более 30 м, в то время как
вблизи земли на меди образуется только
черный налет. Становится понятным, по-
чему быстро нанести на поверхность
меди зеленую патину с помощью химика-
тов довольно трудно; даже окрашивание
в черный цвет — проблематично: эффек-
тивно воздействующая на серебряные
сплавы серная печень в данном случае
реагирует слабо. На меди почернение
становится пятнистым и держится на
металле недолго, при обработке подоб-
ным образом латуни может даже не про-
изойти никакой реакции.
Чтобы добиться прочного окрашива-
ния, необходимо тщательно подготовить
поверхность, подвергаемую этому процес-
су: она должна быть очень хорошо обез-
жиренной и не гладко полированной, а
микроскопически шероховатой, для чего
ее следует обработать либо мелкой наж-
дачной бумагой, либо влажной пемзовой
мукой, либо специальной шлифовальной
губкой, которую можно приобрести в
специализированных магазинах, торгую-
щих инструментом.
Закреплению патины благоприятству-
ет также легкое окисление поверхностей
изделия, достигаемого нанесением на них
кисточкой разбавленного четырехкрат-
ным количеством воды обычного 30%-
ного раствора перекиси водорода (при
всех способах окраски следует, во из-
бежание воздействия химикатов, пользо-
ваться только кисточками с искусствен-
ной щетиной).
Окрашивание в черный цвет меди и
латуни. Операция достаточно простая, и
ее может выполнить каждый ювелир, если
к тому же еще он воспользуется гото-
вым окрашивающим препаратом, кото-
рый можно приобрести в соответствую-
щих магазинах: кисточкой с короткой
щетиной препарат наносят по возможно-
сти тонким слоем на поверхность изде-
лия и дают ему некоторое время подей-
ствовать на металл; реакция при этом
будет более активной, если изделие пред-
варительно подогреть, но не слишком,
иначе красящий раствор разлагается и
теряет свои свойства. По прошествии
некоторого времени изделие промывают.
Если окраска в черный цвет получилась
неравномерной и недостаточно интенсив-
ной, то на изделие следует еще раз на-
нести препарат.
Подобного свойства препарат ювелир
может изготовить и сам, смешав, напри-
мер, 30 г сульфида натрия Na2S, 4 г сер-
ного цвета и 50 мл воды, а затем проки-
пятив эту смесь и добавив в раствор еще
1 л воды, изделие погружают в горячий
раствор на такое время, пока оно не
приобретет черный цвет.
Ювелир может также, взяв 5%-ный
раствор едкого кали КОН и 1%-ный пер-
сульфат калия K2S2O8, смешать их, затем
подогреть до температуры кипения, после
чего погрузить в горячий раствор изделие
(в зависимости от длительности воздей-
ствия поверхность меди становится корич-
невой, фиолетовой или черной).
9.2. Травление, окраска и очистка
377
Для окрашивания в зеленый цвет, т. е.
получения «искусственной патины», хоро-
шо зарекомендовал себя следующий пре-
парат: 300 г нитрата меди (II) Cu(NO3)2
плюс 1000 мл воды (целесообразно доба-
вить в раствор небольшое количество
спирта).
Необходимо, как и при окрашивании в
черный цвет, предварительно тщательно
подготовить обрабатываемую поверх-
ность, т. е. придать ей соответствующую
шероховатость, обезжирить и обработать
перекисью водорода.
Раствор нитрата меди наносят кисточ-
кой по возможности очень осторожно и
тонким слоем на изделие, затем следует
подождать, пока не закончится реакция, а
изделие полностью не высохнет. Эффект
окрашивания можно улучшить, если изде-
лие предварительно слегка подогреть,
иногда даже вместе с раствором. Впро-
чем, делать это надо очень осторожно,
так как при слишком высокой температу-
ре красящий раствор разлагается и уже не
действует. В случае необходимости, для
получения более плотного и равномерного
слоя патины, операцию окрашивания мож-
но повторить, нанеся кисточкой новую
порцию раствора поверх высохшего кра-
сящего слоя. Обычно получаемая при этом
окраска изделия — сине-зеленая, но если
красящий раствор наносится на подогре-
тый металл, то окраска его может быть от
желто-зеленого до коричневато-зеленого
цвета; если же уже окрашенное изделие на
короткое время погрузить в щелочной рас-
твор, например, едкого натра или раствор
соды, то оно может получить цвета от
сине-зеленого до синего.
Олифовый обжиг
На лист меди наносят (до 20 раз) тон-
кий слой льняного масла и, прогревая его
при умеренной температуре, в конце кон-
цов добиваются получения блестящего,
темного коричневатого цвета покрытия из
олифы, которое обеспечивает длительную
защиту от побежалости и великолепный
декоративный эффект. Этот способ был
точно описан еще средневековым монахом
Теофилусом: «Из вышеупомянутой меди,
которая называется „красной медью",
пусть тебе вырежут лист требуемой длины
и ширины. Подготовь его в соответствии
с тем изделием, которое тебе нужно, и
нарисуй на нем орнаменты, зверей или
еще что-нибудь, что ты хочешь, и выгра-
вируй их острым штихелем. Затем возьми
масло, которое делается из семян льна,
нанеси его пальцем (тонким слоем) на всю
поверхность листа, распредели равномер-
но гусиным пером и держи лист щипцами
над тлеющими углями: делай это до тех
пор, пока полностью не прекратится дым.
И если лист получился достаточно тем-
ным, то это хорошо. Если же нет, то еще
раз (таким же образом) нанеси гусиным
пером совсем немного масла на подогре-
тый лист, распредели масло равномерно
по всему листу и положи лист снова на
раздутые угли и действуй так же, как и
прежде. Когда лист охладится (не в воде,
а сам по себе), тщательно выскобли очень
острым шабером орнаменты так, чтобы
промежуточные поля оставались темно-
коричневыми. Если же это буквы, то оста-
ется на твое усмотрение, хочешь ли ты их
оставить темными (коричневыми) или хо-
чешь сделать их золочеными».
Особенно выразительный эффект до-
стигается, если эти медные участки еще
покрыть золотом: блестящий орнамент
великолепно выделяется на темно-корич-
невом фоне (рис. 9.27). В настоящее время
метод огневого золочения не используется,
вместо него широко применяется гальва-
нический способ
Японские способы окраски металлов
Месторождения благородных метал-
лов в Китае и Японии редки, а поэто-
му золото и серебро тамошними ювели-
рами всегда использовались только для
изготовления мелких изделий и украше-
ния оружия, а крупные изделия из не-
благородного металла декорировались
378
9. Отделочные операции
благородным металлом. Не случайно
поэтому именно в Японии были разра-
ботаны особые химические способы ок-
рашивания металлов— сплавов со спе-
циальными смесями (рис. F9.28—F9.30).
Металлы. Nigurome (Нигуроме). В дан-
ном случае речь идет не об электролитной
меди, а о неочищенной черновой, или «во-
роньей» меди, в которой еще содержатся Sb,
As, Ni, Fe и различные окиси металлов.
Кага-капе (Кара-кане) — многокомпо-
нентная бронза, которая применялась для
отливки колоколов (4—20% РЬ, 2—8% Sn,
остальное— Си), а также бронза для
художественного литья, которую можно
сравнить с литейной оловянно-пинковой
бронзой (4 - 15% Sn. 1—10% Zn. 1—3% Pb.
остальное — Си).
Sin-chu (Син-ху), что соответствует
мягкой латуни с 33 V % Zn. осталь-
ное — Си.
Gin-shi-hu-ichi (Гин-ши-бу-ихи), что
по-японски означает один, четверть, се-
ребро, т. е. «четверть серебра» с 15—25%
(до 50%) Ag, остальное— Си.
Shak-do (Шак-до) — сплав меди, со-
держащий золото: 1—7% (до 10%) Аи,
остальное — Си.
Химикаты. Как правило, японские
способы основаны не на химическом рас-
творении частичек металла, как при
травлении, а на искусственно создавае-
мом явлении коррозии. Именно поэтому
Рис. 9.27. Медная пластина с орнаментом, вы-
полненная способом олифового обжига. 1150 -
1160 гг., Музей прикладного искусства, г. Берлин
при их выполнении не применяются ника-
кие кислоты и окислители, а используют-
ся смеси мягко действующих солей, ос-
новная из которых состоит: 1 л воды, 20 г
сульфата меди II (медного купороса)
CuSO4 • 5Н?О, 20 г калийных квасцов
KA1(SO4)2 • 12Н2О и 20 г ацетата меди
(ярь-медянки) СиО • 2(СН3СОО)2Си.
Металлические детали после травления
и промывки необходимо сразу же окунуть в
такую кипящую смесь; цвет металлов, в
зависимости от продолжительности воздей-
ствия температуры и концентрации рас-
твора, будет: Nigurome — эмалево-крас-
ный; Sin-chu — коричневый; Shak-do (при
1—2% Аи — цвет бронзы, при 5—10% Аи —
голубовато-черный): Gin-shi-bu-ichi — жем-
чужно-серый.
Варианты, при увеличении в смеси
доли сульфата меди медь окрашивается в
темно-коричневый цвет, а при добавлении
небольшого количества уксусной кислоты
и окраске методом Sin-chu получают зеле-
ные тона.
Другие химикаты. Можно эксперимен-
тировать с различными смесями солей,
когда концентрация, температура и про-
должительность воздействия раствора
произвольно меняются, в соответствии с
чем меняется и тон окраски металлов, при
этом (в качестве ориентировочных) можно
порекомендовать 0,4%-ные водные ра-
створы солей меди: хлорида, сульфата,
нитрата, карбоната.
Обработка таушированием. Различ-
ные сплавы меди холодным способом
объединяются с основным металлом— в
большинстве случаев со сталью, нагляд-
ными примерами чему являются различные
виды декорированного японского оружия,
которое можно увидеть в наших музеях
(см. рис. 10.17; технология же тауширова-
ния описывается в гл. 10.3).
Техника Моките. Принцип ее заклю-
чается в том, что до 40 тонких листов
сплавов меди, дополненных листами золо-
та и серебра, укладываются в определен-
ном сочетании друг на друга и спаивают-
0.2. Травление, окраска и очистка
379
ся, образуя толстый исходный пакет для
дальнейшей обработки: в нем проделыва-
ют, например, конические отверстия и
углубления, или скашивают его кромки,
или предварительно нарезают листы ме-
талла таким образом, чтобы, оказавшись
в пакете, они не полностью закрывали бы
находящиеся под ними листы; спаянный
пакет листов потом раскатывают или рас-
ковывают, отверстия и углубления вырав-
нивают и сглаживают так, что в итоге
многоцветие металла выглядит как разри-
сованный кистью мотив. В заключение
лист, в котором оказались соединенными
многие металлы, дополнительно окраши-
вают.
Развальцовка. По приведенному выше
методу можно припаивать друг к другу
листы любых металлов, а затем разваль-
цовывать их, образуя своеобразные «ме-
таллические» орнаменты (рис. 9.31, 9.32),
причем при подборе металлов для состав-
ления цветовой комбинации необходимо
учитывать в первую очередь такое их
свойство, как поведение при пластической
обработке (по степени проявления оно
должно быть примерно одинаковым); раз-
вальцовка же позволяет объединить их
в одной общей плоскости, прорезанной
участками различного цвета. При этом,
конечно, используются природные свой-
ства металлов: чистое золото и чистое
серебро при термической обработке со-
хранят свой естественный цвет; золото
устойчиво к воздействию химических кра-
сителей; серебро, в принципе, тоже хими-
чески устойчиво, его можно чернить со-
единениями серы; медь сама по себе созда-
ет хороший контраст по отношению к
другим металлам, термической и химичес-
кой обработкой цвету меди можно при-
дать различные оттенки от красного и
вплоть до черного; мельхиор, представля-
ющий собой металл серо-белого цвета,
можно использовать в его оригинальном
цвете, впрочем, нагреванием его цвет
можно изменять в широких пределах; ла-
тунь и бронзу можно использовать в их
естественных желтых тонах, хотя терми-
ческим или химическим путем их цвет
также можно изменить; кроме того, можно
использовать металлы и сплавы, обрабо-
танные по японской технологии.
Итак, с помощью развальцовки можно
добиваться восхитительных декоративных
эффектов
9.2.5. Окрашивание стали
(воронение)
В декоративных целях поверхность
изделий из стали обрабатывают таким
Рис. 9.31. Браслеты: нейзильбер, серебро, разваль-
цовка, тонирование с помощью горелки. Рената
Аренс, Бад-Доберан
Рис. 9.32. Ожерелье: нейзильбер, серебро, разваль-
цовка, тонирование с помощью пламенной горел-
ки. Рената Аренс, Бад-Доберан
380
9. Отделочные операции
образом, что образуется тонкий коричне-
ватый, синеватый или черный слой окиси,
который одновременно является и защитой
от коррозии.
Окрашивание стали происходит при ее
термической обработке, т. е. при отжиге,
когда имеется определенная зависимость
между температурой, толщиной слоя оки-
си и получаемым цветом металла. Окра-
шивать детали (изделия) можно в муфель-
ной печи с регулируемым электронагре-
вом. Наиболее же равномерное окрашива-
ние получается, когда детали погружают
в специальные емкости с горячим песком
или горячим маслом.
Цветной слой окиси можно получить и
химическим путем: 400 г гидроокиси на-
трия NaOH (едкого натра) растворяют в
600 г воды; в этот раствор добавляют 10 г
нитрата калия KNO3 (калийной селитры)
и 10 г нитрата натрия NaNO3, затем ра-
створ подогревают до температуры кипе-
ния и погружают в него изделие на такое
время, пока не удастся получить требуе-
мый цвет. Эффект заключается в том, что
из раствора выделяется кислород, кото-
рый образует на поверхности стали окись
железа (II, III) Fe2O3.
9.3. Огневое золочение (наводка) *
Особенность огневого золочения
Учитывая высокий уровень развития
современных гальванических способов
золочения, наверное, несколько странным
покажется желание автора рассказать об
очень старом и вредном для здоровья
человека способе обработки изделий
огневом золочении. Впрочем, подробное
его рассмотрение вполне оправдано, пото-
му что: существует опасность, что секре-
ты такого способа золочения будут утра-
чены; ювелир наших дней должен знать,
каким образом вплоть до XIX столетия на
изделия наносилось такое золотое покры-
тие; при серьезной реставрации только с
* См технику безопасности. — Примеч. ред.
помощью огневого золочения можно вос-
создать первоначальное состояние многих
исторических предметов; своеобразный об-
щий теплый цвет изделия, насыщенный
желтый цвет матового отжига, яркий, как
у отполированной стали, блеск золочения
через огонь, нюансы цвета, получаемые за
счет применяемых при таком золочении
желтого воска, красного болюса, ярь-ме-
дянки и квасцов, невозможно получить
никаким другим способом.
Изготовление амальгамы
Чистое золото развальцовывают как
можно тоньше, затем лист разрезают на
мелкие полоски, а чтобы они, помещенные
в тигель для расплавления, не прилегали
плотно к его дну, им придают несколько
волнистую форму.
В связи с тем, что золото и ртуть при
тепловой обработке ведут себя по-разно-
му, достаточно трудно объединить золо-
то, имеющее высокую температуру плав-
ления, с испаряющейся уже при темпера-
туре 357° С ртутью, но можно улучшить
контакт между обоими металлами, поло-
жив детали из чистого золота на некото-
рое время в ртуть с тем, чтобы про-
изошла первичная диффузия обоих ме-
таллов.
Затем золото помещают в тигель и
нагревают до слабого ярко-красного цве-
та, а во втором тигле большего размера,
предварительно натерев его стенки мелом,
разогревают ртуть.
Состав золотой амальгамы определяет-
ся исходя из известного еще со времен
средневековья соотношения: Au : Hg =1:8,
т.е. 88,9% Hg и 11,1% Аи.
Из диаграммы состояния системы Аи-
Hg видно, что у амальгамы такого со-
става температура начала кристаллиза-
ции составляет приблизительно 290° С;
при последующем охлаждении (в диапазо-
не температур 290—124° С) кристаллы /3-
твердого раствора (примерно с 22% Аи и
78% Hg) выделяются из сплава, а при
температуре 124° С эти кристаллы со-
9.2. Травление, окраска и очистка
381
ставляют около 17% от общей массы,
т. е. большая часть амальгамы, как и
прежде, остается жидкой. При дальней-
шем охлаждении происходит изменение
структуры: Дкристаллы смеси приобрета-
ют иную форму, одновременно появляют-
ся кристаллы интерметаллической фазы
Au2Hg3 (примерно с 39% Аи и 61% Hg),
которые плавают в обогащенном ртутью
остаточном расплаве. При комнатной же
температуре остается двухфазная смесь,
37% которой застывает в виде Au2Hg3
(твердая фаза), а остальная масса состо-
ит из почти чистой, все еще жидкой ртути
(жидкая фаза), т. е. золото связано в твер-
дых частицах, которые плавают в ртут-
ном «расплаве» как лед в воде. Эта смесь
из твердых и жидких частичек и дает
типичную консистенцию легко наносимой
пастообразной массы для золочения.
Если даже при плавлении позолотной
массы и испарится некоторое количество
ртути, вследствие чего, естественно, в
ней возрастет доля золота, все же ее па-
стообразное состояние сохранится (лишь
тогда, когда доля золота составит свыше
39%, а температура - 124° С, амальга-
ма, представляющая собой смесь крис-
таллов Au2Hg3 и кристаллов ^-твердого
раствора, полностью застынет и ее невоз-
можно будет наносить на основу).
Когда ртуть достигает температуры
кипения (357° С), т. е. когда, как сказано
в старых учебниках, она начинает «ки-
петь», в нее быстро бросают предвари-
тельно раскаленные кусочки чистого золо-
та. Железным стержнем или железным
крючком (еще лучше было бы использо-
вать для этой цели титановую проволоку)
золото перемешивают в амальгаме до тех
пор, пока наконец не будут видны твер-
дые кусочки.
«Когда золото растворилось, тигель
поднимают с огня, а его содержимое
выливают в холодную воду, чтобы быст-
рым охлаждением предотвратить его кри-
сталлизацию», — так написано в одном
старом учебнике.
Именно вследствие быстрого охлажде-
ния подавляется преобразование кристал-
лов /^-твердого раствора в интерметалли-
ческую фазу Au2Hg3, а режим состояния
температурного диапазона 290—124° С
«замораживается»: масса для золочения
состоит практически из /^кристаллов, ко-
торые плавают в жидкой ртути.
Излишки ртути убирают, отжимая мас-
су через мешочек из пористой замши (че-
рез мелкие поры замши видны проступа-
ющие маленькие капельки ртути).
Готовая амальгама должна иметь блед-
но-желтый цвет и намазываться как сли-
вочное масло.
Металлы, пригодные для золочения
Чаще всего золочению подвергают
изделия из серебряно-медных сплавов.
В прошлом веке такие позолоченные изде-
лия называли «вермель», т. е. серебро с
огненным золочением. После соответству-
ющей подготовки можно также золотить
медь, бронзу и латунь. Железо и сталь, в
случае их золочения, необходимо предва-
рительно покрывать медью.
Подготовка изделия
Поскольку позолота может прочно
соединяться только с абсолютно чистой
поверхностью металла, изделие сначала
обрабатывают в растворе разбавленной
азотной кислоты, концентрация которого
зависит от свойств того или иного спла-
ва; в неразбавленной азотной кислоте
поверхность металла уже после несколь-
ких секунд становится блестящей, а при
более длительном ее воздействии с раз-
личной интенсивностью начинают отде-
ляться компоненты сплава, и поверх-
ность становится матовой. При необхо-
димости можно изменить концентрацию
азотной кислоты в растворе, смешав ее
в пропорции 3:1 с серной кислотой.
Позолота особенно хорошо закрепляется
на матовом металле основы, правда, при
этом, чтобы скомпенсировать неровную
поверхность предмета и получить глад-
382
9 Отделочные операции
кое покрытие, требуется большее коли-
чество амальгамы.
Покрытие поверхностей амальгамой
Сплавы серебра и меди с высокой про-
бой (выше, чем 750 Ag) покрывать амаль-
гамой не рекомендуется. Во всех осталь-
ных случаях за счет обработки изделий
слабым раствором азотнокислой окиси
ртути (погружением их на короткое вре-
мя в раствор) добиваются того, что ме-
талл основы сначала покрывается прочно
закрепляющимся на нем слоем ртути, по-
верх которого можно затем наносить и
амальгаму.
Нанесение амальгамы
На небольшие поверхности амальга-
ма наносится латунной щеткой, а на
мелкие изделия — специальным стерж-
нем, изготовленным из меди или латуни
и по своей форме похожим на отвертку.
Латунную щетку или стержень сначала
опускают в раствор нитрата ртути, затем
берут небольшое количество амальгамы
и по возможности равномерным слоем
наносят ее на изделие. Целесообразно
делать это над чашей, в которую будет
стекать амальгама.
Выжигание ртути
Для выполнения огненного золочения
лучше всего подходит пламя древесного
угля, так как изделие, помещенное над
тлеющими углями, нагревается постепенно
и равномерно: изделия, покрытые амальга-
мой, осторожно поворачивают над пламе-
нем углей так, чтобы разжижающаяся при
нагревании амальгама не стекала с них
(для удержания мелких изделий используют
решетку). Когда ртуть, достигнув темпера-
туры кипения, испарится, «выгорит», а
покрытие в целом потеряет свою текучесть
и блеск и постепенно станет матово-жел-
тым, изделие снимают с огня и охлаждают.
Если покрытие получилось неравномерным
(коричневатые пятна свидетельствуют о
слишком тонком нанесении амальгамы)
или необходимо получить более толстый
слой золота, процесс обработки повторя-
ют: покрытие поверхностей амальгамой,
нанесение амальгамы, выжигание. Если же
покрытие выглядит местами тусклым и
бледным, то это означает, что в нем еще
содержатся остатки ртути; в этом случае
нужно еще раз интенсивно нагреть изделие
над углями с тем, чтобы полностью выпа-
рить (удалить) эти ртутные остатки.
Отделка
Если покрытие получилось равномер-
но матово-желтым без пятен и неровно-
стей, изделие обрабатывают крацеваль-
ной щеткой, а чтобы получить чистый
цвет золота (блестяще золотой) — ра-
створом, состоящим из 40% селитры,
35% поваренной соли и 25% квасцов:
смесь с добавлением небольшого коли-
чества воды кипятят до получения ка-
шицы, затем кашицу наносят на позоло-
ченную поверхность изделия, а потом
подвешивают изделие над пламенем дре-
весного угля с тем, чтобы кашица пре-
вратилась в соленую корочку, после
чего быстро опускают изделие в воду —
корочка лопается и отстает от его по-
верхности. После этого позолоченное
изделие промывают в сильно разбавлен-
ной азотной кислоте, затем в воде, а
потом просушивают.
Золочение составом из желтого воска,
красного болюса, ярь-медянки и квасцов
В связии с огневым золочением некото-
рым ювелирам может быть известно поня-
тие «золочение составом из желтого воска,
красного болюса, ярь-медянки и квасцов»,
когда не только подновляется золоченое
покрытие, но и изменяется его цвет; если,
например, требуется получить красноватый
оттенок, то используют состав из желтого
воска, красного болюса, ярь-медянки и
квасцов, т. е. из 82% желтого пчелиного
воска, 8% красного болюса, 5% ярь-медян-
ки и 5% обожженных квасцов: воск рас-
плавляют в металлическом сосуде, затем к
9.2. Травление, окраска и очистка 383
нему подмешивают остальные компоненты,
добиваясь при этом получения абсолютно
однородной массы; после охлаждения эту
смесь раскатывают на тонкие «колбаски»;
изделие покрывают таким составом и на-
гревают до тех пор, пока не сгорит воск,
после чего изделие окунают в уксусную
воду (при сгорании углеводород воска
восстанавливает соединения металлов, и
металлы частично проникают в золоченое
покрытие. Болюс содержит в качестве эф-
фективно действующего элемента окись
железа III, ярь-медянка же представляет
собой ацетат меди).
Техника безопасности
Уже при комнатной температуре ртуть
выделяет ядовитые, невидимые испарения,
которые при отжиге выделяются в особен-
но высокой концентрации; пары ртути
проникают в дыхательные пути и накап-
ливаются в организме. Последствиями
этого могут быть, прежде всего, воспале-
ния десен и гортани, расстройства нерв-
ной системы, возбудимость, боли общего
характера, судороги, потеря памяти. По-
этому ртуть следует хранить в закрытых
сосудах, избегать непосредственного кон-
такта с ней и носить плотную защитную
одежду, а работать либо на открытом
воздухе, либо при хорошо функционирую-
щей вытяжке. Кроме того, необходимо
надевать специальную защитную маску с
фильтром для улавливания паров ртути.
Необходим также постоянный врачебный
контроль.
10. Специальная техника
10.1. Чернение
Основной принцип метода
Чернение - это один из видов декора-
тивной отделки ювелирных изделий. Изде-
лия с чернью выглядят так, будто рисунок
на их поверхности вычерчен или нарисо-
ван. На самом же деле такой рисунок
образуется заполнением черневой смесью
углублений на изделии с дальнейшим (пос-
ле выполнения операции чернения) вырав-
ниванием поверхности шлифованием и
полированием (рис. 10.1 - 10.3).
Техника нанесения черни схожа с мето-
дом изготовления черной выемчатой эма-
Рис. 10.1. Кубок для причащения: серебро, грави-
ровка, чернь, чеканка. XIIв., монастырь Тремес-
цно, Польша
Рис. 10.2. Браслет: серебро, чернь. Художествен-
ная школа прикладного искусства, г. Хайлиген-
дамм
Рис. 10.3. Подвеска: серебро, чернь, гравировка.
Художественная школа прикладного искусства,
г. Хайлигендамм
ли, но в отличие от эмалирования, когда
в контакт вовлечены очень разные мате-
риалы, а именно металл и стекло, при
чернении взаимодействуют металлы.
Техника чернения прослеживается
вплоть до античных времен. Еще средне-
вековый монах Теофилус дал описание
этого способа настолько правдиво, что
его можно было бы использовать и сей-
час. К сожалению, в настоящее время
чернение применяется реже, чем это могло
бы быть.
Основной металл и его подготовка
По всем соображениям целесообразнее
всего чернь наносить на серебро. На ме-
ди, латуни и нейзильбере чернь не дер-
10.1. Чернение
385
жится, она крошится и отслаивается. На-
несение черни на высокопробное золото
вполне возможно, но осуществляется
очень редко. Углубления для нанесения
черни в основном металле выполняют
гравировкой, вырубкой, травлением или
чеканкой; рисунок можно также сначала
выпилить, а затем припаять к нему снизу
основание.
Изготовление черни
В литературе существует немало спосо-
бов приготовления черни, но в данной
книге рассматривается только один из них,
который является наиболее простым и рас-
пространенным на практике: сплавляются
2 части серебра и 1 часть меди, как обыч-
но, с добавкой буры; одновременно в
стальном сосуде расплавляют 1 часть свин-
ца, куда затем добавляют в достаточном
количестве сублимированную порошкооб-
разную серу желтого цвета и расплавляют
ее, тщательно перемешивая со свинцом
(так как сера неизбежно частично сгорает,
то трудно указать точное ее количество,
впрочем, избыток серы безвреден); смесь
свинца и серы медленно выливают в рас-
плав серебра и меди и тщательно все
перемешивают; затем предварительно на-
гретый высокий и узкий тигель заполняют
серой, заливают в него расплав метал-
лов— сера тоже расплавляется; расплав
тщательно перемешивают до образования
однородной смеси, в которой металлы ре-
агируют с серой; потом смесь выливают в
воду, где черневая масса распадается на
шарики; в горячей воде растворяют наша-
тырный спирт (для использования затем в
качестве флюса); кусочки черни помещают
в фарфоровую ступку, растирают их до
получения мелкозернистого порошка, пос-
ле чего добавляют раствор нашатырного
спирта (флюс) и размешивают смесь до
состояния кашицеобразной массы.
Качество готовой черни можно легко
проверить: при ударе молотком она должна
раскалываться как стекло и поверхность
среза должна быть равномерно черной.
Посредством изменения соотношения ком-
понентов черни изменяется процесс ее изго-
товления и цвет— от черного до серого.
Если полученная черневая масса не удов-
летворяет требованиям, то она заново пере-
плавляется при тщательном перемешивании.
Чернь можно наносить и в твердом
состоянии, соответственно заготавливая
ее в виде прутков: нагретая чернь очень
пластична, поэтому пруток можно подвер-
гать горячей ковке и прокатке.
Нанесение и прокаливание черни
Углубления должны быть очищены от
жира, окисей и иметь блестящую поверх-
ность. Замешивают с нашатырным спиртом
обычно только такое количество черневой
массы, сколько ее необходимо. Наносят
чернь на изделие шпателем или кисточкой.
Это можно сделать также при помощи за-
остренного гусиного пера или пластмассо-
вой трубочки, когда берут определенное
количество смеси, заполняют ею углубле-
ния, тонким металлическим стержнем акку-
ратно распределяя массу по всей канавке,
а небольшим шпателем плотно притрамбо-
вывая ее; черневая масса при этом должна
слегка выходить за кромки углублений.
В средневековье ювелир выполнял опе-
рацию чернения над пламенем древесного
угля, в настоящее время для этого приме-
няются муфельные электропечи: полностью
подготовленные (с нанесенной черневой
массой) изделия укладывают на крышку
электропечи для предварительной просуш-
ки; после полного испарения воды изде-
лия, также как и при эмалировании, по-
мещают в печь (нашатырь выделяется в
виде белого налета на поверхности чер-
ни); при нагревании черный металличес-
кий порошок размягчается, растекается и
при температуре 500° С заполняет в виде
вязкого расплава углубления, при этом,
если поверхность основания выпуклая, то
имеется опасность, что чернь вытечет из
канавок, такие изделия необходимо выни-
мать из печи с тем, чтобы шпателем
подправлять чернь в углублениях.
386
10. Специальная техника
Не следует нагревать черневую массу
дольше, чем это необходимо для плавле-
ния, иначе частицы серы сгорят, а поверх-
ность станет губчатой и пористой.
Так как черневая смесь расплавляется
при более низких температурах, чем при-
пой, то можно, не опасаясь расплавления
мест пайки, заранее выполнить монтиров-
ку изделия.
На небольших изделиях чернение мож-
но осуществлять паяльным пистолетом,
при этом нагрев лучше производить с
обратной стороны изделия, но не слиш-
ком долго, так как сера сгорает очень
активно.
Если канавки были заполнены чернью
не полностью или обнаружатся какие-либо
поры, то смесь добавляют и еще раз по-
вторяют операцию.
Трудно заполнить аккуратно порошко-
образной черневой смесью строго прямо-
линейные канавки. В этом случае посту-
пают так: на металлическую поверхность
наносят немного флюса, затем осуществ-
ляют нагрев детали, а потом проводят
прутком черни по нагретой поверхности;
чернь, расплавляясь, ровно заполняет со-
бой тонкие узкие прямые линии.
Чистовая обработка
Сначала излишнюю чернь удаляют с
поверхности изделия напильником с гру-
бой насечкой, - чтобы проявился рису-
нок, при этом требуется особенная осто-
рожность, если канавки очень широкие.
Затем черненое изделие подвергается
окончательной обработке, т. е. травле-
нию, зачистке наждаком, шлифованию и
полированию Блеска черненой поверх-
ности добиваются полированием ее ге-
матитом, матовость ее достигается по-
средством затирки пемзовым порошком.
Рекомендация: тигли, другие инструмен-
ты, материалы и их отходы, средства для
пайки мягким припоем, задействованные
при чернении, следует хранить отдельно,
так как в той или иной степени они со-
держат свинец
10.2. Эмалирование
На протяжении уже двух столетий юве-
лир использует расплавленное стекло для
того, чтобы обогатить цветовую гамму
изделий. Целый ряд известных художе-
ственных произведений, вошедших в исто-
рию искусства, был создан в том числе с
применением метода эмалирования. Те, кто
желает ознакомиться с возможностями нане-
сения цветного стекла на металл, найдут
необходимую информацию в библиографии
к данной книге. В этой же главе речь идет о
технике эмалирования применительно к
ювелирному делу: ювелир должен владеть,
по меньшей мере, основной информацией о
классических методах эмалирования.
При выполнении операции эмалирова-
ния наиболее важным является предвари-
тельная подготовка изделий из драгоцен-
ных металлов, сам же процесс — не такое
уж сложное дело, как, впрочем, и обору-
дование для его проведения. Самое же
трудное при эмалировании — достичь гар-
моничного сочетания цветного стекла с
металлом основания.
Техника эмалирования (рис. 10.4)
Перегородчатая эмаль (email cloisonne).
Рисунок в этом случае выполняется напа-
иванием на поверхность изделия заранее
подготовленных отрезков провальцо-
ванной проволоки (поперечное сечение
0,15 х 0,6 мм) в виде перегородок, образо-
вавшиеся ячейки между которыми запол-
няются затем эмалью заподлицо с перего-
родками, т. е. на одном с ними уровне.
Выемчатая эмаль (email champleve). На
толстой металлической пластине выполняют
углубления для нанесения эмали, осуществ-
ляя это гравированием, травлением, фрезе-
рованием, а также с помощью штихеля или
напильников; нередко заранее выпиленный
узор припаивают к основанию.
Византийская эмаль (email mixte).
Представляет собой комбинацию выемча-
той и перегородчатой: на тонкой пластине
из драгоценного металла плоским чеканом
выколачивается углубление, в которое,
10.1. Чернение
387
согласно рисунку, припаиваются перего-
родки, ячейки между которыми заполняют-
ся эмалью до верхней кромки пластины.
Витражная эмаль (email a jour). Кар-
кас под нее выпиливается из толстой плас-
тины или монтируется из ленты, а затем
укладывается на подкладку из слюды или
металлической фольги. Образованные ячей-
ки заполняют на полную высоту эмалью:
по окончании операции эмалирования
защитную подкладку удаляют, а изде-
лие отшлифовывают. Витражная эмаль
(рис. 10.6) напоминает цветное миниатюр-
ное оконце.
Эмаль по гравировке, резьбе (email de
basse taille). На пластине штихелем вы-
полняют плоский рельеф, затем вся поверх-
ность покрывается прозрачной эмалью: уг-
лубления с более толстым слоем эмали
получаются темными, остальные — более
светлыми.
Эмаль в мелкой пластике (email еп
ronde bossej. Металлическая миниатюр-
Рис. 10.4. Различные типы ювелирной эмали: 1 —
перегородчатая эмаль (перегородки из плоской
вальцованной проволоки-ленточки припаяны, ячей-
ки гладко отшлифованы); 2 - перегородчатая
эмаль (контур рисунка выполнен сгибанием круг-
лой проволоки, напаян); 3 филигранная эмаль
(перегородки из витой филигранной проволоки);
4 — перегородчатая эмаль (контуррисунка из-
гибается из ленточки): 5 — перегородчатая эмаль
(ячейки гладко отшлифованы); 6 - витражная
эмаль (каркас изгибается из ленточки); 7 - вы-
емчатая эмаль (углубления вдавлены на тонкой
пластине): 8 — выемчатая эмаль (углубления вы-
резаны штихелем на толстом листе)
ная фигурка, как цельная (литая) * так и
пустотелая (выполненная из листа), со
всех сторон покрывается эмалью.
Живописная эмаль (email peindre).
Пластина основания сначала грунтуется
слоем одноцветной эмали, основной же
рисунок затем выполняют тщательно рас-
тертыми эмалевыми красками, после чего
осуществляют обжиг. В конце весь рису-
нок покрывают бесцветной покровной
эмалью — фондоном.
Живописная лиможская эмаль выпол-
няется белым цветом на черном фоне.
Материалы и оборудование
Эмалевые краски. Изготавливаются на
специализированных предприятиях и со-
стоят в основном из следующих компонен-
тов: стекловидного расплава, содержаще-
го тугоплавкие материалы (кварц, поле-
вой шпат) и флюсы (борную кислоту,
соду, поташ, свинцовый сурик); окислов
металлов в качестве пигментирующих
добавок; добавок для получения непроз-
рачных эмалей. Эмали хранят в банках с
широким горлышком и с притертой проб-
кой. Ввиду того, что цвет обожженных
эмалевых красок отличается от исходно-
го, необходимо изготовить так называе-
мую палитру цветов: на металлическую
* Следует сказать, что на монолитном литье
эмаль держится плохо и со временем скалывает-
ся. — Примеч. ред.
388
10. Специальная техника
пластину наносятся и обжигаются полосы
грунтовой эмали, глухой или прозрачной,
на которые затем наносят и обжигают
гамму используемых эмалевых красок.
Для глухих эмалей берут медную пласти-
ну, для прозрачных — тот материал, на
котором (серебро, золото) будет выпол-
няться роспись. Палитра служит конт-
рольным образцом для выбора красок.
Печи для эмалирования. Для выполне-
ния операции эмалирования требуются му-
фельные печи с температурой нагрева как
минимум в 1000° С, при этом желательно,
чтобы она регулировалась термостатом
Для эмалирования очень крупных изделий
необходима печь больших размеров.
Опорные подставки для отжига. Все
изделия с эмалью перед установкой в печь
укладывают на опорную подставку или
решетку, которые должны обладать ус-
тойчивостью к нагреву, на их поверхно-
сти не должна отслаиваться окалина, не
должно быть также их коробления, а
укладываемые изделия с эмалью не долж-
ны к ним прилипать. В связи с этим рас-
сматриваемые подставки изготавливают
только из жаропрочных специальных
сталей. И ни в коем случае из асбеста.
Опорные подставки (рис. 10.5) изготавли-
ваются всегда под конкретное изделие.
Рабочее место. Идеальная чистота
является основным условием качественно-
го выполнения эмалирования. Частицы
пыли, грязи, масла, различных примесей
являются причинами образования дефек-
тов на эмали, поэтому рабочее место
должно быть особенно тщательно убрано.
Там, где производится шлифование и поли-
рование, нельзя производить эмалирова-
ние; если же собираются нанести эмаль
прямо на финагеле, то это говорит о том,
что процесс эмалирования просто недо-
оценивается (рис. F10.6).
Обычно операцию выполняют на столе
для эмалирования, отдельно от остальных
ювелирных работ, при этом изделие укла-
дывают на чистую льняную салфетку.
Краски наносятся несколькими акварель-
Рис. 10.5. Обычная опорная подставка с уложен-
ной на ней пластиной с эмалью
ными кисточками различной толщины,
которые периодически промывают в ста-
кане с чистой водой. Гибка перегородок
производится маленькими ювелирными щип-
чиками, а пинцетом перегородки устанав-
ливают на основание Для измельчения
эмали используется фарфоровая ступка с
пестиком, а для фиксации перегородок и
эмали из порошка траганта и воды при-
готавливают клеевой раствор (при отжиге
клей сгорает без остатка). Опорные под-
ставки с установленными на них заготов-
ками помещают в печь с помощью тигель-
ных клещей. Для шлифования готового
изделия, что целесообразно осуществлять
с использованием финагеля, применяют
бруски карборунда, шиферный камень и
различной зернистости наждак (для влаж-
ного шлифования).
Металлы для эмалирования
Не все металлы, используемые ювели-
ром, пригодны для нанесения эмали. Золо-
то более других подходит для этого, как
в чистом виде так и в виде высокопроб-
ных сплавов, но высокая стоимость золо-
та сильно ограничивает его использование
в целях эмалирования. Серебро, напротив,
обладает высоким коэффициентом тепло-
вого расширения, а потому его сцепление
с эмалью — слабое, к тому же содержание
чистого серебра в сплаве при этом не
должно быть ниже 95%, да и температура
10.1. Чернение
389
ликвидуса — очень низкая. Медь подходит
для нанесения на нее эмалей, но на ее фоне
они маловыразительны. Сплавы латуни с
максимальным содержанием цинка в 5%
(томпак) пригодны для эмалирования, все
же другие виды латуни не годятся.
Выемчатая эмаль
На толстой металлической пластине
штихелем или вырезают предварительно
размеченные углубления (чем глубже выем-
ки, тем темнее будет цвет прозрачной эма-
ли). Так как на меди прозрачная эмаль
выглядит слишком темной, то в этом слу-
чае используют только непрозрачные эма-
ли или наносят их в качестве грунтовочно-
го слоя, который покрывают затем про-
зрачной эмалью. На серебре основание
выемок выполняется слегка шероховатым,
чтобы улучшить сцепление эмали с повер-
хностью предмета; стенки выемок оставля-
ют вертикальными, но иногда их внизу
сужают, если же, наоборот, их в этом месте
расширяли бы, как, например, при тауши-
ровании, то это могло бы в дальнейшем
привести к растрескиванию эмали.
Менее трудоемким является выполне-
ние углублений травлением (см. гл. 10.7),
после чего штихелем или резцом произво-
дится окончательная доводка стенок и
основания углублений (рис. F10.7). Углуб-
ления можно также выпилить в пластине,
Рис. 10.8. Витражная эмаль: золото эмаль. Ральф
Бендер, Ханау
затем обработать напильником, а потом
напаять с использованием тугоплавкого
серебряного припоя эту пластину на осно-
вание. Кроме того, в зависимости от ри-
сунка можно прибегнуть и к таким спосо-
бам обработки, как фрезерование, опили-
вание, сверление.
Перегородчатая эмаль
К тонкой пластине основания припаи-
вается окаймляющая рисунок рамка из
подвальцованной четырехгранной или
круглой проволоки. Затем внутри рамки
выкладываются крупные элементы набора
рисунка из вальцованной круглой прово-
локи, заполняемые потом мелким набором
из тонкой вальцованной веревочки. Эле-
менты набора приклеиваются к основа-
нию раствором траганта *. Пайка ведется
порошкообразной смесью сухого флюса и
припоя в виде опилок (рис. F10.9).
Подготовка металлической поверхности
основы
Прочное соединение эмали с металлом
обеспечивается лишь в том случае, когда
поверхность его тщательно подготовлена,
т. е. очищена и обезжирена. При необхо-
димости для окончательного удаления
остатков жира и обеспечения хорошей
смачиваемости при нанесении эмали ме-
талл подвергается отжигу в печи для
эмалирования.
Подготовка эмали
Большие куски стекловидной эмали, по-
ставляемые заводами-изготовителями, из-
мельчают в стальной ступке стальным же
пуансоном, плотно пригнанным под отвер-
стие (рис. 10.10). Маленькие кусочки расти-
рают пестиком в фарфоровой ступке, доба-
вив в нее немного воды, чтобы зерна эмали
не вылетали Эмаль растирается до порош-
кообразного состояния. Далее подготов-
* В отечественной практике вместо экзотиче-
ского траганта прекрасно зарекомендовал себя
обычный клей БФ. — Примеч. ред.
390
10. Специальная техника
Рис. 10.10. Ступка с пуансоном (схема)
ленная масса промывается несколько раз в
стеклянной емкости водой, при этом вода
должна стать абсолютно прозрачной. Затем
подготовленную массу помещают в фарфо-
ровую чашечку с нанесенным номером
эмали, — чтобы не перепутать. Если эмаль
не используется в тот же день, то ее хранят в
чашечках с водой, которые обязательно
накрывают стеклянными крышками, что-
бы на эмаль не попадали частицы пыли.
Нанесение эмали
Специальным шпателем или кисточкой
берут из чашечки небольшое количество
эмали, наносят на основу и распределяют
по поверхности (рис. F10.ll). Наносимая
эмалевая масса не должна быть слишком
влажной, — иначе она будет разливаться
по поверхности, но эта масса не должна
быть и слишком сухой,— иначе она не
распределится равномерно по всей поверх-
ности. На основу в виде тонких метал-
лических пластин эмалевую массу во из-
бежание коробления сначала наносят на
обратную сторону (контрэмаль), предва-
рительно смазанную небольшим количе-
ством траганта. Ячейки и углубления пе-
ред первым обжигом заполняют не на всю
их высоту, а делают это за две-три опе-
рации наложения-обжига.
Обжиг эмали
Так как эмаль наносится влажной, то
ее необходимо сначала просушить, для
чего изделие помещают на муфельную
печь и держат там до тех пор, пока вода
полностью не испарится. Если во время
сушки или последующей загрузки в печь
немного эмали осыпалось, то добавлять
немедленно влажную эмаль нельзя, так
как в этом случае на уже обожженной
эмали появятся тусклые пятна и потемне-
ния на кромках. Для предотвращения
таких дефектов необходимо следующее:
добавить в общую массу смеси сухого
порошка, либо произвести повторный
обжиг, либо полностью снять и заново
нанести слой эмали.
Когда температура в печи достигает
заданного значения, в нее помещают из-
делие с предварительно просушенной эма-
лью. Момент же извлечения изделия из
печи и, следовательно, продолжительность
обжига зависят от типа эмали и темпера-
туры обжига.
Сначала порошок эмали спекается в
виде крупинчатой массы, затем расплав-
ляется до вязкотекучего состояния, при
этом поверхность эмали — еще неровная.
После того, как поверхность эмали ста-
новится гладкой и блестящей, с оттенком
как при красном калении, обжиг закан-
чивается.
Если в печи произошло коробление ров-
ной пластины, то после извлечения ее из
печи она подвергается правке в раскален-
ном состоянии, для чего ее быстро подни-
мают с опорной решетки, укладывают на
рихтовочную плиту и плотно прижимают.
Окончательная отделка эмали
При выполнении выемчатой и перего-
родчатой эмалей после последнего обжига
эмалевая поверхность шлифуется с тем,
чтобы четко выделить перегородки и по-
верхность металла вокруг выемок на фоне
эмали.
Шлифование. Производится карборун-
довыми брусками, смачиваемыми доста-
точным количеством воды, на финагеле,
покрытом куском ткани, причем сначала
крупнозернистым, а затем мелкозернистым
10.3. Тауширование (насечка)
391
шлифовальным бруском, а потом еще по-
стоянно увлажняемой тонкой наждачной
бумагой.
Промывка. После шлифования на по-
верхности эмали появляются поры, кото-
рые необходимо непременно очистить
тщательной промывкой, иначе на готовом
изделии образуются черные точки: снача-
ла производится промывка в проточной
воде с использованием щетки из стеклово-
локна, а в заключение— зубной щеткой
с мылом и так тщательно, что при рас-
смотрении через лупу в порах не видно
остатков абразивов.
Глянцевый обжиг. Наконец изделие в
последний раз устанавливают в печь с
тем, чтобы образовавшуюся при шлифо-
вании шероховатую поверхность распла-
вить до получения однородной и гладкой
поверхности. Как только поверхность
приобретает блеск красного каления, из-
делие, во избежание нежелательных по-
следствий, тотчас же извлекают из печи.
Полирование. Если не требуется полу-
чения зеркально блестящей поверхности,
то производится только механическое по-
лирование на полировальном станке с ис-
пользованием влажного трепела, наноси-
мого на вращающийся деревянный диск из
липы. Блестящую поверхность можно полу-
чить полированием влажным крокусом,
который также наносится на деревянный
диск. В самом же простом случае полиро-
вание можно выполнять мелкозернистой
наждачной бумагой, при этом поверхность
будет иметь матовый глянец. В заключение
изделие тщательно промывается и прочи-
щается (дефекты, возникающие при эмали-
ровании, приведены в табл. 10.1).
10.3. Тауширование (насечка)
Тауширование можно рассматривать
как инкрустацию по металлу: на поверх-
ности более твердого металла механичес-
ким способом без применения связующих
средств набивается узор из мягкого метал-
ла (рис. 10.12—10.16 и F10.17).
Материал
Набиваемый металл должен быть мяг-
че основного, чтобы им можно было на-
бить насекаемые углубления. При тауши-
ровании особенно эффектна комбинация
орнаментов из золота и серебра на сталь-
ной черненой основе. Примером исполне-
ния такой техники является старинное
оружие с инкрустацией. В качестве фона
при таушировании можно также использо-
вать бронзу или латунь, а для вставки
«орнамента» — медь или серебро.
Насечка углубления
Линейный орнамент выполняется вби-
ваемой в углубления проволокой; для
плоских форм используют соответствую-
щие детали из листового материала. Стен-
ки углубления рисунка немного поднутря-
ют, т. е. подрезают внутрь (ласточкин
хвост), с тем, чтобы вбиваемый узор дер-
жался прочнее, или же отгибают кромки
канавок, в которые укладывается вбива-
емый металл. Существует несколько при-
емов выполнения углублений.
Травление. Производится так, как ука-
зано в гл. 10.7, при этом с увеличением
глубины травления канавки расширяются
книзу и вытравливаемое основание стано-
вится шероховатым, что, кстати, нелишне
при таушировании. По окончании травле-
ния кромки углубления подрезаются шти-
хелем, после чего в них можно набивать
более мягкий металл.
Фрезерование. Углубления выбирают
маленькой бормашиной цилиндрической
фрезой, края их поднутряют штихелем; на
трубках и согнутых листовых заготовках
углубления можно выбирать плоским на-
пильником или зубилом.
Гравирование (рис. 10.18). Острие шти-
хеля затачивают со скосом, затем, в соот-
ветствии с чертежом, им прорезают канав-
ку, держа при этом штихель наклонно,
т. е. как показано на рис. 10.18,2; про-
должая удерживать штихель в том же
положении, прорезают, но только в проти-
392
10. Специальная техника
Возможные дефекты при эмалировании
Вид дефекта Причины возникновения Метод устранения
Оплавление металлических деталей Слишком высокая температура в печи Снизить температуру в печи
Перегородки утоплены в эмали Припой расплавился на перегородках Уменьшить количество припоя
На белом фоне появились зеленые пятна Попадание меди в эмаль Увеличить толщину наносимого слоя
На белом фоне появились желтые пятна Попадание серебра в эмаль Предотвратить контакт с серебром
Темные пятна на эмали Попадание окалины железа в эмаль Очистить опорную решетку
Серые пятна на эмали Остатки абразивов Тщательная очистка после шлифования
Поры на эмали Перегрев эмали, непригодный основной металл Снизить температуру обжига, подобрать другой металл
Образование налета на эмали Осадок от выделения газов Устранить образование газов
Эмаль серая и тусклая Недостаточная промывка эмали Улучшить промывку
Образование пузырей на эмали Реакция с частицами примесей Улучшить промывку
Тусклые пятна и края Попадание воды в высушенный порошок эмали Равномерное увлажнение
Образование трещин на эмали Различное тепловое расширение соседних слоев эмали или эмали и металла; неправильно выбрана толщина металла, недостаточное количество эмали с обратной стороны Изменить комбинацию эмали, увеличить слой эмали с обратной стороны
Прозрачная эмаль стала тусклой Слишком сильное измельчение эмалевого порошка, недостаточная промывка, слишком толстый наносимый слой, очень высокая температура обжига Более грубый помол порошка эмали, хорошая промывка, отжиг при умеренной температуре
Сильное коробление пластины Неправильная конструкция опорной решетки, тонкий слой эмали с обратной стороны Улучшить опорную поверхность, увеличить слой эмали, наносимый с обратной стороны
воположном направлении, вторую такую
же канавку со скосом, в результате чего
получают углубление в виде ласточкина
хвоста. При таушировании деталями из
листового металла углубление выполняют
флахштихелем, а затем заточенным шпиц-
штихелем поднутряют стенки углубления.
Вырубка зубилом (рис. 10.19). С целью
фиксации сначала, также как и при чекан-
ке. производится насмолка обрабатывае-
мого изделия (форма зубила показана на
рис. 10.19,2). Выполняя вырубку, зубило
удерживают между большим, указатель-
ным и средним пальцами, а материал
снимают таким образом, чтобы образовы-
вался равномерный гладкий срез, канавка
при этом должна получаться гладкой, без
уступов и неровностей и иметь везде оди-
наковую глубину, а поэтому удары, нано-
симые зубилом, должны быть, во-первых,
непрерывными, а во-вторых, равномерны-
ми по силе. Стенки канавки должны быть
вертикальными; по краю ее отгибаются
кромки бортов, чего вполне достаточно
10.3. Тауширование (насечка)
393
Рис. 10.15. Брошь: вороненая сталь, серебро, медь,
тауширование. Рольф Линднер, Эрфурт
Рис. 10.12. Курок ружья: сталь, серебро, тауширо-
вание. XIX в., Государственный музей, г. Шверин
Рис. 10.13. Ружье с замком с защелкой: сталь,
золото, тауширование. Михеле Наттиста, Не-
аполь 1774г., Государственный музей, г. Шверин
Рис. 10.14. Брошь: вороненая сталь, золото, сереб-
ро, медь, тауширование. Рольф Линднер, Эрфурт
для закрепления укладываемой тонкой
проволоки рисунка. Для вставки толстой
проволоки и деталей из листового матери-
ала стенки канавки дополнительно отги-
бают острым зубилом.
Рис. 10.16. Браслет: вороненая сталь, серебро,
тауширование. Вольфганг Шлютер, Хиршбург
Обработка чеканами (рис. 10.20). Так
как в этом случае металл только выдав-
ливается, а не вырезается, то необходимо
проверить, подходит ли данный метод,
применяемый в основном для тауширова-
ния проволокой, для обработки конкрет-
ного изделия. Высекают канавку острым
расходником, а потом подчеканивают ее
для облегчения последующей укладки
проволоки плоским чеканом, при этом
расходник и плоский чекан должны иметь
такую ширину, чтобы последний не повре-
дил кромок желобка.
Крепление уложенного в углубление
материала
Укладка проволоки. Проволоку кругло-
го сечения укладывают в канавку таким
образом, чтобы она немного выступала за
ее кромки. Сначала ударами молотка
вбивают в канавку конец проволоки, за-
тем, проложив всю проволоку согласно
рисунку, вбивают ее, пока ею не запол-
нится вся канавка, в процессе чего про-
394
10. Специальная техника
Рис. 10.18. Тауширование с выгравированными
углублениями: 1 - врезание штихелем (вид сбо-
ку ); 2 — первая бороздка штихеля: 3 вторая
бороздка штихеля; 4 уложенная проволока;
5 - готовая вбитая проволока
Рис. 10.19. Тауширование в вырубленные зубилом
канавки: 1 - врезание зубила (вид сбоку); 2 -
режущие кромки зубила; 3—вырубленная канав-
ка; 4 подчеканка кромок; 5 — готовая, вбитая
чеканом проволока
Рис. 10.20. Тауширование с канавками, выполнен-
ными чеканами: 1 - расходник (вид сбоку); 2 -
предварительно насеченная канавка; 3 — плоский
чекан (вид сбоку); 4 — канавка, расширенная до
дна; 5 - подчеканка кромок; 6 готовая заче-
каненная проволока; 7 — закругление вбиваемой
проволоки при рельефном таушировании
волока деформируется и принимает форму
ласточкина хвоста. В заключение плоским
чеканом проволоку постепенно сглажива-
ют, при этом зачеканивают также кромки
канавок. Если канавки были выполнены
зубилом-сечкой и чеканом с образовани-
ем кромок по краям канавок, то, уложив
конец проволоки в желобок, слегка ше-
роховатым матовым чеканом зачеканива-
ют края обеих сторон углубления, одно-
временно прижимая проволоку к заусен-
цам, после чего плоским чеканом про-
волоку вбивают в канавку, буквально
впрессовывая ее туда.
Укладка листовых деталей. Основание
углубления выполняют слегка шерохова-
тым, рассекая поверхность основы острым
зубилом так, чтобы на ней образовалась
насечка как у напильника. Вкладываемые
пластины должны быть больше углубле-
ния, а чтобы они вплотную прилегали к
скошенным его стенкам, на их кромках
снимается фаска. Пластина с легким про-
гибом вставляется, несколькими ударами
молотка фиксируется, а затем вбивается в
углубление плоским чеканом.
Рельефное тауширование. В канавки
с подчеканенными кромками проволоку
вбивают настолько, чтобы она слегка
выступала над плоскостью основания,
для чего используется не круглая, а чуть
уплощенная проволока, устанавливаемая
на ребро (кромки углубления насекают
матовым чеканом). Затем плоским чека-
ном с выпиленной по форме проволоки
канавкой «проходят» по проволоке, при-
давая определенную законченность формы
полученному проволочному орнаменту и
заодно зачеканивая края углубления.
10.4. Гравирование
Различают плоскостное гравирование,
гравирование штампа, обронное гравиро-
вание, гравирование по камню и стеклу.
Ювелир может не быть гравером, но он
должен владеть хотя бы отдельными при-
емами гравирования, например плоско-
стным гравированием.
10.4.1. Плоскостное гравирование
Принцип работы штихеля
Рабочая поверхность штихеля имеет
характерную форму клина, снимающего
стружку с поверхности металла. Штихель
устанавливают под углом к обрабатыва-
емой поверхности, нажимом руки надав-
10.4. Гравирование
395
ливают на него и продвигают вперед, в
результате чего режущая кромка врезает-
ся в металл и снимает стружку, толкая ее
перед собой и образуя бороздку. Для
равномерного снятия стружки важно по-
стоянное положение штихеля под опреде-
ленным углом. Если штихель держать под
большим углом, то он будет очень глубо-
ко врезаться в металл, а при более поло-
гом его положении штихель будет только
скользить по металлу, не снимая стружку,
а образуя царапины.
Формы штихелей
Штихель должен быть изготовлен из
качественного материала, правильно зато-
чен, прочно и удобно удерживаться в
руке. Обычные штихели изготавливаются
из высококачественной мелкозернистой
инструментальной стали, но для обработ-
ки твердых металлов, а также увеличения
срока их службы штихели делают из бы-
строрежущей стали, а иногда даже ис-
пользуют для этого твердосплавные пла-
стины. В зависимости от назначения раз-
личают следующие основные типы штихе-
лей (рис. 10.21).
Шпицштихелъ (вырезной). Его боко-
вые стенки слегка выпуклые, а спинка
обычно плоская; ширина спинки клинка
составляет 1—4 мм, в зависимости от
этого варьируется угол, образуемый меж-
ду боковыми сторонами. Шпицштихель
используется в первую очередь для напи-
сания шрифтов, когда, регулируя глуби-
ну реза, можно изменять ширину канав-
ки, а при установке шпицштихеля в
наклонном положении выполнять глянце-
вую подрезку.
Мессерштихелъ (прорезной). Попе-
речное сечение этого штихеля имеет фор-
му равностороннего треугольника; пред-
назначен для вырезания волосяных линий
большой глубины.
Фасеттенштихелъ (фасочный). Его ре-
жущие кромки образуют угол в 100°, а в
верхней части боковые стенки параллель-
ны; ширина спинки составляет 1,5—3 мм.
Применяется для выполнения относительно
широких рисок небольшой глубины.
Юстировочный штихель. Его выпук-
лые боковые стенки образуют острооваль-
ное сечение. Этот штихель применяется,
прежде всего, для подгонки основания
гнезда под камень в глухих оправах;
лобовая площадка его затачивается на-
клонно к основной оси с тем, чтобы по-
лучить оптимальный угол резания при
впасовке камня в оправу.
Флахштихелъ (плоский). Задняя грань
лезвия и спинка флахштихеля всегда па-
раллельны; боковые же поверхности про-
ходят под углом, образуя трапецеидальное
сечение. Ширина режущей кромки этого
штихеля может быть от 0,2 до 5 мм. Он
применяется для получения широких плос-
ких углублений, а также для чистовой
обработки изделий.
Боллштихелъ (радиусный). Задняя
грань лезвия имеет полукруглую форму,
боковые грани, также как у флахштихе-
ля, могут быть под углом; ширина лез-
вия— от 0,1 до 5 мм. Используется та-
кой штихель для исполнения сложных
шрифтовых надписей и для чистовой об-
работки изделий
Фаденштихелъ. По форме он такой же,
как и флахштихель, но на плоской по-
верхности лезвия имеет мелкую зубчатую
насечку, поэтому рез его выглядит в виде
нескольких параллельных линий. Этим
штихелем можно выполнять линии декора-
тивных орнаментов, а также штрихование
и матирование поверхности изделий.
Подготовка штихеля к работе
Так как заготовка для штихеля, как
правило, длинная, то небольшую часть
от хвостовика можно отрезать. На хво-
стовик штихеля, также как и на напиль-
ник, насаживают ручку. Штихель должен
иметь всегда такую длину, чтобы его
было удобно держать в руке. Заточка
штихеля рассматривается на примере за-
точки шпицштихеля (рис. 10.22). Сначала
вращающимся карборундовым диском у
396
10. Специальная техника
Рис. 10.21. Формы штихелей: 1 - узкий шпиц-
штихель; 2 — широкий шпицштихелъ' 3 - -мес-
серштихель; 4 фасочный; 5 — юстировочный;
6 флахштихелъ с широкой спинкой; 7 — флах-
штихелъ с узкой спинкой; 8 боллштихелъ с ши-
рокой спинкой; 9 - боллштихелъ с узкой спинкой;
10 — фаденштихелъ
равномерной, чтобы поверхности остава-
лись ровными и образовывались острые
кромки.
Режущие поверхности подвергают по-
лировке шлифовальной бумагой — снача-
ла круговыми движениями, а затем попе-
речными относительно основной оси.
И в заключение поверхности обраба-
тывают до блеска на жесткой коже,
покрытой корундовым порошком (глад-
кую глянцевую поверхность реза можно
получить только качественно заточенным
штихелем). Если штихель, положенный на
ноготь большого пальца, не соскальзыва-
ет с него, то, значит, такой штихель при-
годен к работе: тупой штихель скользит с
ногтя.
штихеля со стороны спинки выполняется
длинный дугообразный вырез рабочей
части клинка аншлиф, а затем задняя
кромка лезвия слегка затачивается вверх,
т. е. производится выборка от нижней
кромки штихеля к лобовой площадке за-
точки. Боковые поверхности лезвия на
шпицштихеле затачиваются на этом уча-
стке таким образом, что они доходят до
площади заточки, т. е. лобовая площадка
должна быть как можно меньше, чтобы в
процессе гравирования был виден нано-
симый рисунок. Лобовая площадка обра-
зует с лезвием клинка угол, который в
зависимости от твердости материала со-
ставляет 30 -60°
Подготовленные таким образом поверх-
ности лезвия и лобовой площадки зата-
чиваются на глянцевом оселке, при этом
подача штихеля должна быть точной и
Рис. 10.22. Штихель с заточкой: 1—задняя кром-
ка лезвия; 2 — площадь заточки; 3 — дугообраз-
ный вырез (аншлиф); 4 — спинка; 5 — рукоятка
штихеля
Зажимные приспособления
В редких случаях изделие при гравирова-
нии поддерживается только рукой. Неболь-
шие пластины закрепляют на киттштоках
(см. гл. 5.4.4). Для зажима других загото-
вок, например колец и деталей столовых
приборов, используются специальные за-
жимные устройства (рис. 10.23). Сами же
прижимные устройства закрепляются в
чугунном гравировальном шаре с помо-
щью зажимного винта. Достоинства тако-
Рис. 10.23. Шаровые тиски с универсальным за-
жимным устройством
10.4. Гравирование
397
го шара в том, что его можно легко
поворачивать во все стороны, что, разу-
меется, очень удобно, например, при вы-
резании изогнутых линий.
Работа штихелем
Для выборки и подрезки гнезда для
посадки камня в глухих оправах ювелир
применяет юстировочный штихель; он
должен уметь работать штихелем и при
изготовлении крапановой оправы. Кроме
того, каждому ювелиру рекомендуется
освоить основные приемы плоскостного
гравирования для того, чтобы уметь само-
стоятельно выполнять простые орнаменты
или, к примеру, монограммы на ювелир-
ных изделиях.
Разумеется, сложные и большие по
объему гравировальные работы должен
выполнять гравер. Для освоения же при-
емов плоскостного гравирования необхо-
димо тренироваться до тех пор, пока
прямые и волнистые линии не будут ис-
полнены с одинаковой толщиной, без пре-
рывания и уступов, с чистой и гладкой
поверхностью реза и, конечно, без со-
скальзывания штихеля; не стоит расстра-
иваться при первых неудачах, например
царапинах при соскальзывании штихеля:
настойчивость и старание будут в конце
концов вознаграждены.
Упражняться в гравировании можно на
медных или алюминиевых пластинах тол-
щиной 1,5—2 мм и размером 40x40 мм,
латунь для начинающих — слишком твер-
дый материал. Пластину крепят на китт-
штоке, который зажимают в гравироваль-
ном шаре, а начинают работать, как
правило, шпицштихелем со средней шири-
ной лезвия (на рис. 10.24 показано не-
сколько приемов, предлагаемых для уп-
ражнений в гравировании). Сначала тре-
нируются в выполнении прямых непрерыв-
ных линий, затем различных вариантов
прерывистых линий, потом волнистых.
Если штихель вести наклонно, то получа-
ют широкий блестящий рез, но он эффек-
тен только тогда, когда он— ровный, а
поверхность его — гладкая. Такому при-
ему можно научиться, выполняя упражне-
ния, показанные на рисунке в третьем
ряду. Освоив гравирование тонких и тол-
стых прямых линий, можно перейти к
выполнению сочетания тонких и толстых
волнистых линий, которые начинают ис-
полнять с закругления, выгравировывая
весь рисунок сначала тонкими и одинако-
вой глубины линиями, а затем, где это
потребуется, расширяя их. Закругление
тоже прорезают еще раз, наклонно ведя
штихель по уже намеченной линии.
На рис. 10.25, 10.26 показаны примеры
ювелирных изделий с гравировкой.
10.4.2. Гильоширование
Гильоширование представляет собой
механизированный метод плоскостного
гравирования, когда на станке при точной
и равномерной подаче резца на поверхно-
сти изделий вычерчиваются тончайшие
сложно сплетенные сетки из прямых и
волнистых линий. Таким способом, кста-
ти, обрабатываются слоновая кость, твер-
дые породы дерева, но чаще всего мето-
дом гильоширования декорируются ров-
ные или выпуклые металлические пласти-
ны, так как зеркальность реза лучше
всего проявляется именно в этом случае.
Гильоширование хотя и начало разви-
ваться с середины XIX века, в настоящее
время применяется редко и исключитель-
но любителями этой техники. Гильоширо-
ванием украшали преимущественно не-
большие предметы, например, декоратив-
ные шкатулки, корпуса часов, медальо-
ны. Очень хорошо выглядит прозрачная
эмаль на гильошированном основании
(рис. 10.27, 10.28).
Чтобы как следует освоить метод гиль-
оширования, необходимо неустанно уп-
ражняться и экспериментировать, изучая
при этом все возможности гильоширной
машины, в работе которой, также как и
при ручной гравировке, немаловажное зна-
чение имеют правильная заточка резца и
398
10. Специальная техника
Рис. 10.24. Примеры для упражнения в гравировании
глубина резания, устанавливаемая с по- ]
мощью регулируемого направляющего 1
штифта. ]
Машина для прямолинейного гильоши- i
рования. Неподвижно зажатый в суппорте i
резец прорезает прямые параллельные ли- i
нии, смещаясь ровно на один шаг, выгра- i
вировывая очередную из них; изделие же i
перемещается относительно резца верти- 2
кально, а расстояние между линиями регу-
лируется с помощью специального устрой- 1
ства — диска с делениями, находящегося i
на суппорте (рис. 10.29). После выполне- (
ния на изделии рисунка из параллельных i
линий его положение по отношению к }
резцу можно изменить на 90° и произвести i
перекрестную гравировку. Волнистые и в
зигзагообразные линии гравируются путем i
подключения эталонной направляющей — /
шаблона, закрепленной вертикально и *
рядом с зажимным устройством изделия.
Если же на изделии необходимо выграви-
ровать кривую линию, то направляющий
щуп, перемещаясь в профиле соответству-
ющего шаблона, обеспечивает колеба-
тельное смещение подаваемой детали; при
гравировании на ровной пластине рисун-
ка в виде лучей перемещение изделия
задается специальным устройством.
Машина для круглого гилъоширования.
На ней можно выполнять гильоширова-
ние на круглых пластинах и тонких тру-
бах (рис. 10.30). Изделие закрепляется на
торце горизонтального вала, на котором
установлены диски различных шаблонов,
используемых в зависимости от наноси-
мого рисунка; перемещая щуп вдоль оси
шпинделя, можно выбрать диск с необхо-
димым шаблоном; вращающийся вал,
чтобы повторять движения, задаваемые
10.4. Гравирование
399
Рис. 10.25. Пластина с выгравированным гербом:
серебро. Эрнст Бреполь, Арнштадт, 1938 г.
шаблоном и щупом, подпружинен. В ре-
зультате синхронного совмещения враща-
тельного и поступательного движений на
изделии образуются волнистые концент-
рические линии (при неустановленном
шаблоне получают просто окружность).
При определенной настройке суппорта
способом гильоширования можно нано-
сить декоративные рисунки на браслеты
или боковые стенки круглых шкатулок,
а также на овальные поверхности и по-
лосы.
10.4.3. Механизированная
гравировка
С помощью пантографа воспроизведе-
ние рисунка на изделии производится с
увеличенного шаблона. Используя резец,
методом гильоширования можно наносить
рисунок с линиями во всех направлениях,
а не только в одном, как, например, на
Рис. 10 26. Медальон с гравировкой, серебро. Лон-
дон, 1877 г., частная коллекция
Рис. 10.27. Примеры гильоширования: 1 - линей-
ный метод: 2 — круговое гилъоширование в соче-
тании с линейным
400
10. Специальная техника
Рис. 10.29. Принцип действия машины для линей-
ного гилъоширования
Рис. 10.28. Примеры гилъоширования: 1 —кубок:
2—крышка шкатулки. Вальтер Цайс, Пфорцхайм
машине для прямолинейного гильоширо-
вания. При обычной механической грави-
ровке выемка материала производится
вращающимся резцом, когда не получают
ни глянцевого реза, ни линий с различной
толщиной, а только выфрезерованную ка-
навку с одинаковой шириной. Механичес-
кая гравировка применяется при нанесении
надписей на техническом оборудовании, на
шильдиках (рис. 10.31, сверху) и менее
пригодна для использования при изготовле-
нии ювелирных изделий, гравировка кото-
рых выполняется ручным способом.
Рис. 10.30. Принцип действия машины для круг-
лого гилъоширования
Принцип действия механического грави-
ровального устройства состоит в том, что
движение резца осуществляется по заданно-
му шаблону, а поскольку перенос рисунка
производится с помощью пантографа, то его
(рисунок) можно уменьшить в масштабе от
1:1 до 1 : 50 (рис. 10.32). Резец, вращаю-
щийся в патроне пантографа, свободно
перемещается во всех направлениях.
Пантограф представляет собой шар-
нирный параллелограмм, длина сторон ко-
торого регулируется, благодаря чему воз-
можна установка различных передаточ-
ных отношений. Главное для пантогра-
10.5. Чеканка
401
Grovierte Schilder «nd Trfem
ЖКБТАШТ
Puc. 10.31. Примеры машинного гравирования
Рис 10.32. Принцип действия пантографа
фа, — чтобы резец, опора и щуп находи-
лись на одной оси. Обслуживание грави-
ровальной машины — несложное. В то
время как гравирование вручную требует
длительной тренировки, на этой машине
нужно лишь направить щуп по шабло-
ну — далее вращающийся резец выполнит
рисунок в заданном масштабе (рис. 10.33).
С помощью вспомогательных приспо-
соблений можно обрабатывать на основе
плоского шаблона и другие поверхности:
выпуклые и вогнутые (поверхность пуго-
вицы, тубус фотообъектива); наружные и
внутренние (барабан со шкалой, грави-
ровка обручального кольца); конусные
стенки стакана или кубка (рис. 10.34).
Вращающимся резцом можно вырезать
буквы, орнаменты, производить выемку
металла вокруг рисунка (печать), а также
выполнять сквозное фрезерование пласти-
ны, например при изготовлении шаблона
для последующего напыления рисунка.
На базе гравировальных пантогра-
фов были разработаны копировально-
фрезерные станки с трехмерной систе-
мой воспроизведения рисунка, с помо-
щью которых можно изготавливать, на-
пример, штампы для чеканки монет и
медалей по модельному рельефу в увели-
ченном масштабе; граверу остается их
только доработать.
10.5. Чеканка
10.5.1. Определение понятия
Слово «чеканка» произошло от фран-
цузского слова ciseau, означающего «ре-
зец». Первоначально под этим подразуме-
валась только чеканка литья, т. е. окон-
чательная обработка и доработка литье-
вых заготовок. В настоящее время в
ювелирном деле это понимают как «че-
канку выколоткой», т. е. получение рель-
ефа на листе из металла, когда толщина
листа не изменяется, в отличие от прес-
совой чеканки (рис. 7.38, 4) и гравирова-
ния (рис. 10.35).
Размеры изготовляемых чеканкой из-
делий могут быть различными: от огром-
ных настенных рельефов из медного ли-
ста до отчеканенных гербов на золотом
кольце, при этом исполнитель таких ра-
бот, кроме обычных навыков и приемов,
должен обладать еще и способностями
художника.
402
10. Специальная техника
Рис. 10.33. Пантограф плоскостной
Рис. 10.34. Пантограф объемный
10.5.2. Инструменты
Чеканы
Типичным инструментом для чеканки
являются чеканы. Они изготавливаются из
стальных прутков различной толщины и
длиной 10—18 см; их торцевая сторона
имеет такую форму, которая позволяет
вести формование листа. Чаще всего ис-
пользуют чеканы из закаливаемой нелеги-
рованной инструментальной стали квад-
ратного или прямоугольного сечения, при
этом важно не ошибиться при выборе их
по длине: если чекан очень короткий, то
Рис. 10.35. Формоизменение штихелем и чекана-
ми: 1 гравирование: 2— расходка: 3 - моде-
лирование; 4 осадка
по нему трудно ударять молотком, а если
он слишком длинный, то его неудобно
вести по рисунку. Рабочая головка чека-
на подвергается дополнительной ковке, но
в любом случае его рабочая поверхность
затачивается таким образом, как это не-
обходимо для обработки листа; в заклю-
чение рабочая головка доводится нажда-
ком и выглаживается, чтобы не было
острых углов и граней (иначе можно про-
бить лист), и полируется до блеска. Ниж-
ний рабочий конец чекана подвергается
закалке и отпуску, а хвостовик остается
мягким и вязким.
Для выполнения всего процесса чеканки
изделия требуется наличие определенного
основного набора чеканов, вообще-то на-
считывающего до нескольких сотен штук,
так как при этом для каждой конкретной
операции всегда необходим свой чекан.
Чеканы хранят установленными рабочим
концом вверх (чтобы сразу отыскать) в
жестяных стаканах; по форме чеканы быва-
ют самыми различными (рис. 10.36).
Расходные чеканы (обводные). Эти че-
каны используют для выполнения линей-
ных рисунков, шрифтов, контуровки рель-
ефных изображений. Рабочий конец, или
боек, таких чеканов выполняется в виде
клина, но не остроугольного, а слегка при-
тупленного. Для надежного ведения чекана
по прямой линии клин расходника должен
быть по возможности длинным. Для чекан-
ки изогнутых линий применяются чеканы с
различно изогнутым в плане бойком.
10.5. Чеканка
403
Рис. 10.36. Различные формы чеканов: 1, 2 — расходники; 3—5 пурошники и бобошники; 6,7 —
лощатники; 8 — сечка; 9 - рубочка; 10 чекан-«ленивец»; 11,12 - фигурные специальные
Чеканы для моделирования (пурошники
и бобошники). Такими чеканами выполня-
ется вытяжка рельефа и моделируется
лист; их форма должна быть такой, чтобы
можно было выполнять заданный рельеф;
изготавливаются они посредством опили-
вания из заготовок различных толщины и
сечения, подвергаясь в процессе дальней-
шей обработки повторной закалке, отпус-
ку и полированию.
Лощатники. Их применяют для сглажи-
вания поверхности листового материала, а
также для обработки участков между вы-
пуклостями рельефа; ими же выполняют
сглаживание выпуклых поверхностей и их
чистовую обработку, для достижения чего
рабочая поверхность самого чекана должна
быть ровной, а контур должен соответство-
вать форме обрабатываемой поверхности,
чтобы можно было проходить им по всем
участкам между выпуклостями рельефа.
Лощатники бывают квадратной, прямо-
угольной, круглой, треугольной формы и
различных размеров. Важно, чтобы на их
рабочей поверхности, во избежание появле-
ния рисок на обрабатываемой заготовке, не
было острых граней.
Матовые лощатники. Это те же ло-
щатники, но их рабочая поверхность не
гладкая, а шероховатая; на еще мягкую
стальную поверхность бойка чекана вби-
вают полотно старого напильника с на-
сечкой или гравируют поверхность бойка
перекрещивающимися штрихами.
Сечки. Эти чеканы можно сравнить с
расходниками, но они имеют форму одно-
сторонне заточенного плоского зубила.
Если вести сечкой по намеченной линии,
то она высекает канавку и одновременно
смещает металл с одной стороны резко
вниз и в виде ступеней.
Деревянные чеканы. Иногда необходимо
изготовить несколько лощатников из дере-
ва; их форма при этом точно такая же, как
и у стальных, а используют их в тех слу-
чаях, когда рельефная листовая заготовка
насмаливается для последующего выгла-
живания — устранения возможных следов
от удара чекана — деформированной об-
ратной поверхности на рихтовочной плите.
Фигурные чеканы. Эти чеканы предназ-
начены для выполнения рельефа на поверх-
ности заготовки. Рабочая поверхность
фигурных чеканов выполнена таким обра-
зом, что при ударе ими о лист появляется
определенный рисунок, делающий поверх-
ность более привлекательной. Нанося
удары фигурным чеканом равномерно или
на каком-то расстоянии один от другого,
можно выполнить определенный орнамент.
404
10. Специальная техника
Полые чеканы (трубочки). У этих че-
канов боек имеет полукруглую, вогнутую
форму; ими можно выполнять сферические
выпуклости.
Жемчужные чеканы (канфарники).
Боек этих чеканов имеет коническое, чуть
скругленное острие; после удара таким
чеканом образуется точечный отпечаток.
Чекан-«ленивец». Его рабочая поверх-
ность состоит из двух полукруглых, рас-
положенных рядом друг с другом выпук-
лостей: после удара таким чеканом по
заготовке и образования на ее поверхно-
сти двух ямок одна из выпуклостей (фи-
гура) каждый раз удерживается, остается
в предыдущей лунке, — а потому все
лунки в итоге оказываются на одинако-
вом расстоянии друг от друга. Рабочую
поверхность этого чекана можно выпол-
нить даже в виде маленькой звездочки,
цветка или любой другой формы.
Чеканочный молоток
Для выполнения чеканочных работ тре-
буется молоток, характерная форма кото-
рого, придуманная еще в XVIII в., остается
неизменной до сих пор (рис. 10.37).
Качество молотка в значительной сте-
пени определяет и качество обработки из-
делия. Особенно тщательно должна быть
выполнена рукоятка молотка, которая из-
готавливается из упругой древесины, на-
пример самшита, гикори или ясеня. Заго-
товку для рукоятки делает столяр, а затем
ювелир придает ей определенную форму
напильником, шлифует ее поверхность стек-
ловолокнистой бумагой, а после пропитки в
течение ночи в льняном масле рукоятка
приобретает необходимые свойства. Диа-
метр ударной поверхности чеканочного
молотка должен быть не менее 28 мм.
10.5.3. Смола для выколотки
(трайбкитт)
Данное название — неточное, так как
насмолка применяется чаще не при выко-
лотке, а при чеканке. Во время данной
операции листовая заготовка удерживает-
ся на своеобразной подставке — на подат-
ливой смоле, при этом можно спокойно
производить обработку изделия, не под-
держивая его никаким другим образом
В смолу добавляют расплавленный па-
рафин, чтобы сделать ее более мягкой,
или мелкоизмельченную кирпичную муку,
или гипс, чтобы она стала плотнее и
тверже. Смола считается хорошей, если в
результате удара по ней шаровым молот-
ком она не растрескивается.
Смолу можно приготовить самостоя-
тельно: в сосуде расплавляют 3 части
черной смолы, затем добавляют в расплав
мелкоизмельченной муки или гипса, чтобы
масса загустела, а также при необходимо-
сти— тальк или воск (бытовые свечи),
чтобы масса была достаточно пластичной.
Готовую смесь заливают в плоский жестя-
ной ящик, где она затвердевает: вместо
Рис. 10.37. Чеканка на шаре со смолой (китт-
кугеле)
10.5. Чеканка
405
смолы можно использовать и обычный
черный сургуч.
При чеканке небольших изделий в
качестве подставки используется чеканоч-
ный шар — китткугелъ, представляющий
собой полукруглую чугунную чашу, за-
полненную мастикой. Для экономии смо-
лы в чашу кладут сначала кусочки кир-
пича, а затем уже ее заполняют жидкой
мастикой. Непосредственно слой смолы,
таким образом, имеет только такую тол-
щину, которая необходима для удержания
изделий. Чеканочный шар устанавливает-
ся на кожаном манжете или выточенном
деревянном кольце так, чтобы он вращал-
ся во все стороны. На всех других мягких
подкладках (из дерева, войлока, свинца,
картона, мягкой пластмассы или резины)
листовую заготовку во время обработки
необходимо поддерживать при помощи
определенных вспомогательных устройств.
В процессе чеканки, например при насеч-
ке, в качестве твердой подставки приме-
няют рихтовочную плиту.
10.5.4. Применение чеканов
Основными операциями чеканки листо-
вых заготовок являются: расходка или
обводка, моделирование рельефа, отделка
и нанесение фактуры. Для выполнения
расходки применяют клинообразный рас-
ходной или обводной чеканы, с помощью
которых на листе наносится рисунок в
виде линий, линий для надписей, а также
контур будущего рельефа.
Расходник удерживается большим, ука-
зательным и средним пальцами (рис. 10.38);
остальные пальцы скользят по поверхнос-
ти листа. Расходник держат не строго
вертикально, а слегка наклонно назад и
так, чтобы боек был слегка приподнят.
Если чекан держать точно вертикально,
то пробивается лист, при более же поло-
гом положении чекан при каждом ударе
выскакивает из канавки, а следы от его
ударов получаются в виде запятой Чекан
удерживается правильно, если во время
удара по нему молотком рука не чувству-
ет никакой нагрузки, а чекан продвигает-
ся самостоятельно, без помощи руки, пе-
ремещаясь только между большим и ука-
зательным пальцами, т. е. как в шарнире,
и при каждом ударе слегка отпружинива-
ет так, что утолщенный конец ручки ка-
сается ладони; при этом усилие осуществ-
ляется только кистью руки, а ее часть от
кисти до плеча остается неподвижной.
Молоток удерживается неправильно, если
указательный палец лежит на рукоятке
молотка, а всей ладонью удерживают
утолщение молотка - обычная ошибка
начинающих. Молоток должен свободно
двигаться в руке! Освоение техники че-
канки требует основательной тренировки;
требуется много времени, чтобы появи-
лось ощущение взаимодействия подачи
чекана и удара по нему молотком: без
этого невозможно будет получить гладкий
штрих без уступов и рисок.
При исполнении шрифтов и линейных
орнаментов большое значение имеет каче-
ство прочеканенных линий. Если расход-
ка рельефного рисунка выполнена тща-
тельно, то не вызовет особых затруднений
и выполнение следующего процесса —
моделирования, т. е. формования рельефа,
выколотка которого производится с об-
ратной стороны листа, для чего использу-
ют чеканы, имеющие различные выпуклые
рабочие поверхности.
Рис. 10.38. Правильное положение чекана
406
10. Специальная техника
Обычно сначала намечают контур с
лицевой стороны (расходка), затем заго-
товка снимается со смолы, подвергается
отжигу, чтобы прогорели все остатки
смолы, и выполняется травление, а далее
производится насмолка заготовки нижней
стороной вверх. Теперь на противополож-
ной стороне виден намеченный контур в
виде выдавленных линий, и можно осуще-
ствить формование рельефа, при этом
обычно сложно проконтролировать ре-
зультат выколотки на лицевой стороне, и
нужно обладать определенным опытом,
чтобы по форме образующихся углубле-
ний и желобков сделать вывод о позитив-
ном отпечатке рельефа. Это особенно
трудно сделать, когда объемное изображе-
ние выполняется на разных плоскостных
уровнях. Поэтому рекомендуется предва-
рительно выполнить отпечаток рельефа на
пластилине, по которому (с поправкой на
толщину листа) можно представить себе
рельеф обратной стороны. По достижении
требуемого рельефа лист нагревают пла-
менем, снимают со смолы, подвергают от-
жигу и травлению, после чего можно про-
контролировать позитивный отпечаток ре-
льефа. В процессе выполнения рельефа
гладкий необработанный фон листа вок-
руг рисунка поднимается, и его приходит-
ся выравнивать путем сглаживания на ли-
цевой стороне деревянным чеканом с ис-
пользованием твердой ровной подкладки,
а последующей отделкой сечками ровная
поверхность фона и смоделированный
рельеф четко разграничиваются. После
этого листовая заготовка вновь уклады-
вается на гладкую подкладку (при этом ее
должен поддерживать помощник); сечками
проходят по предварительно намеченным
контурам, а при необходимости произво-
дится выглаживание лощатником.
10.5.5. Отдельные примеры изделий,
выполненных чеканкой
Пример 1. Показанная на рис. 10.39
брошь представляет собой идеальный при-
мер сочетания операций выколотки и че-
канки.
Из пластины, которая несколько больше
по размеру, чем брошь, делают коробочку
с шириной отбортовки 5 мм (рис. 10.40).
Коробочка заполняется смолой до самых
краев (при остывании смолы необходимо
проследить, чтобы в ней не осталось пу-
зырьков воздуха). Поверхность чеканоч-
ного шара слегка нагревают и вдавлива-
ют в нее коробочку со смолой Если же
положить на смолу просто ровную плас-
тину, то при выколотке рельефа углы ее
загнутся вверх, а затем она вообще может
отделиться от смолы.
После полного застывания смолы (под
проточной водой это происходит быстрее)
начинают операцию чеканки: на поверх-
ности коробочки, т. е. на будущей обрат-
ной стороне броши, намечают контур
наружной рамки (рис. 10.40, 7); расходни-
ками выбивают линии контура, четко вы-
деляя канавку (рис. 10.40, 2). Затем произ-
водится первая пересмолка изделия— ко-
робочку нагревают (пламенем) и снимают
с чеканочного шара, держат ее щипцами
над шаром, продолжая нагревать и давая
стечь налипшей смоле, благодаря чему
при последующем отжиге ее не так много
сгорает; стенки коробочки отгибают в
другую сторону, и нижняя ее сторона ста-
новится верхней, коробочку вновь запол-
Рис. 10.39. Брошь: серебро, выколотка, чеканка.
Герхард Херст, Веймар
10.5. Чеканка
407
5
Рис. 10.40. Процесс изготовления броши
няют смолой и насмаливают на чеканоч-
ный шар; всю поверхность будущей лице-
вой стороны броши, пока смола теплая и
мягкая, выколачивают в виде пологой
чаши (рис. 10.40, 3) плоским бойком мо-
лотка и пурошником; затем в этом углуб-
лении насекают рисунок (рис. 10.40.4).
Потом осуществляют вторую пересмолку,
и с другой стороны оба изображения жи-
вотных выколачивают с учетом различной
высоты рельефа; выполняется окончатель-
ная обработка лицевой стороны броши -
вогнутую чашу выравнивают, набитый
контур рисунка прорабатывается чекана-
ми так, что резкий переход между фоном
и рельефом становится невидимым, т. е.
мотив как бы вырастает из фона. При
необходимости на смоделированном рель-
ефе выполняют отдельные детали.
Пример 2. Маска (рис. 10.41) исполне-
на выколоткой и чеканкой: основная
выпуклая форма маски выполняется из
раскроенной заготовки посредством осад-
ки на выпуклом пуансоне деревянным и
пластмассовым молотками, лобовую часть
маски обрамляет припаянная пластина.
Рис. 10.41. Маска: серебро, чеканка. Герхард
Херст, Веймар
Предварительно выколоченная маска ус-
танавливается, а точнее, вдавливается в
хорошо разогретую смолу так, чтобы ее
можно было обрабатывать с обратной
стороны: контуры бровей и складок у
рта намечают расходником, нос вдав-
ливается чеканом с круглой головкой.
Затем следует первая пересмолка, и с
лицевой стороны производится осадка
лощатником глазных впадин и участка
между носом и подбородком, нос дора-
батывается и моделируется, выводится
расходка и производится опускание и
выравнивание фона. Потом осуществ-
ляется вторая пересмолка, и делается
осадка глазных впадин и губ с обратной
стороны, а при необходимости дораба-
тывается нос; в заключение выпиливают
прорези для глаз и рта.
Пример 3. На обеих пластинах
(рис. 10.42, 10.43) видно, как с помощью
основных операций — расходка, осадка,
моделирование — можно выполнить слож-
ные рельефные мотивы; требуется только
неустанная тренировка.
408
10. Специальная техника
Рис. 10.42. Герб: упражнение в чеканке. Йохан-
нес Кретчмар, Дрезден
На рис. 10.44-10.46, F10.47—F10.53,
а также 10.54, 10.55 показаны различные
примеры выполнения чеканочных работ.
10.6. Огневая обработка
Определение понятия
При огневой обработке листовая заго-
товка нагревается таким образом, что
происходит плавление только поверхности
и кромок, где температура превышает
значения ликвидуса, а более глубокие
участки остаются в твердом состоянии.
Ювелир в своей практике не один раз
встречается с таким явлением, когда во
время пайки заготовка случайно оплавля-
ется в отдельных местах, в результате
чего становится непригодной
При огневой обработке стремятся до-
стичь именно перегрева заготовки в опре-
деленных ее местах: фламбирование — так
называли этот способ в XIX столетии.
Рис. 10.43. Форма для орнамента в стиле рококо:
упражнение. Йоханнес Кретчмар, Дрезден
Рис. 10.44. Подвеска: серебро, чеканка. XVI в.,
Музей прикладного искусства, г. Лейпциг
10.6. Огневая обработка
409
Рис. 10.46. Ручка трости: серебро, чеканка (де-
таль). XIX в., Китай, частная коллекция
Рис. 10.45. Дорожный несессер: серебро, чекан-
ка. 1870 г., Германия, частная коллекция
применяя который французские и русские
ювелиры изготавливали дорожные несес-
серы.
Когда в 50-е годы появились первые
ювелирные изделия, выполненные огневой
обработкой, вспыхнули дискуссии относи-
тельно правомерности их существования,
но постепенно эта технология нашла свое
место в ювелирном деле.
Технология
Огневая обработка выполняется, осо-
бенно на тугоплавких металлах (меди,
латуни), только пламенем, например, сва-
рочной горелки, при этом температура
пламени и продолжительность нагрева ре-
гулируются опытным путем. Обычно сна-
чала нагревают весь лист, а затем острым
пламенем обрабатывают определенный его
участок или кромки. Когда поверхность
Рис. 10.54. Брошь: серебро, золото, чеканка, зернь.
Габриэле Путц, Магдебург
410
10. Специальная техника
Рис. 10.55. Брошь: серебро, чеканка. Габриэле
Путц, Магдебург
начинает плавиться, расплавленный ме-
талл ввиду поверхностного натяжения на-
чинает стягиваться, и она становится ше-
роховатой, на ней появляются даже склад-
чатые участки, и если в нужный момент
пламя отвести, то на поверхности как бы
застынет выразительная естественная фак-
тура; зрительный эффект можно усилить за
счет того, что произвольно созданную
пламенем поверхность декорируют гладки-
ми, полированными вставками.
На рис. 10.56 показана запонка, изго-
товленная следующим образом: сначала
ножницами вырезается прямоугольная пла-
стина из серебра, которая затем нагрева-
ется пламенем до такой степени, что ее
углы закручиваются, а на поверхности по-
являются складки На броши (рис. 10.57)
видно, что на золоте при обработке огнем
образуется аналогичная фактура. При
изготовлении броши, показанной на
рис. 10.58, на металлическую пластину
насыпается слой опилок, который потом
расплавляется (разумеется, опилки долж-
ны быть чистыми, без примесей), т. е.
пластину покрывают флюсом, на него
наносят частицы опилок, а далее произво-
дится нагрев пластины до тех пор, пока
поверхность ее не начнет блестеть (при
высокой температуре частицы опилок ска-
тываются в шарики, что, собственно, уже
является предварительной стадией грану-
Рис. 10.56. Запонка: серебро с надплавленной по-
верхностью. Эрхард Бреполъ, Бад-Доберан
Рис. 10.57. Брошь: золото. Герман Юнгер
Рис. 10.58. Брошь: серебро, наплавка частиц опи-
лок. Художественная школа прикладного искус-
ства, г. Хайлигендамм
ляции). Впрочем, до этого, для улучшения
сцепления частиц опилок с поверхностью
пластины, последнюю предварительно об-
луживают, т. е. дают растечься припою по
ее поверхности, — и когда частицы опилок
рассыпают по ней, то они погружаются в
10.6. Огневая обработка
411
расплавленный припой и закрепляются
(рис. 10.59). Вместо опилок можно напла-
вить также элементы различной формы из
листового материала или проволоки. На
броши (рис. 10.60) проволока в виде сетки
приварена при высокой температуре с ис-
пользованием подкладки для пайки и
флюса. На детали (рис. 10.60, снизу) вид-
но сплавление проволочной сетки в затей-
ливое сплетение. Запонки (рис. 10.61) из-
готовлены таким же образом, только здесь
проволочки уложены непосредственно на
серебряную пластину и сплавлены не толь-
ко между собой, но и с основой.
На рис. 10.62 и F10.63 продемонстри-
рованы различные возможности техники
огневой обработки.
Рис. 10.59. Брошь: серебро, наплавка частиц опи-
лок. Художественная школа прикладного искус-
ства. г Хайлигендамм
Рис. 10.61. Запонки (общий вид, деталь): серебро,
сварка. Райнер Шуманн, Дрезден
Рис. 10.60. Брошь (общий вид и деталь): сереб-
ро, сварка. Райнер Шуманн, Дрезден
Рис. 10.62. Брошь: серебро, сварка. Эрхард Бре-
полъ. Бад-Доберан
412
10. Специальная техника
10.7. Травление
Возможности применения
Травление отдельных участков хими-
чески агрессивными веществами, в ре-
зультате чего образуются углубления и
канавки (рис. 10.64), осуществляется на
материале, поверхность которого местами
покрывается защитным лаком. С помо-
щью такого травления можно выполнить:
линейный углубленный рисунок анало-
гично гравюре, углубленный рисунок по
всей плоскости, углубленный фон высту-
пающего рисунка, а также подготови-
тельные операции перед нанесением пере-
городчатой эмали, черни или тауширова-
нием. Характерным образцом применения
техники травления является, к примеру,
кубок с орнаментом (рис. 10.65). Изделия,
изготовленные с использованием такой
техники, представлены на рис. 10.66 —
10.68 и F10.69. Методу травления на-
учиться не сложно, при этом не требует-
ся специальных навыков; успех виден
сразу, что доставляет особое удоволь-
ствие.
Подготовка перед травлением
Поверхность, которая может быть как
ровной, так и выпуклой, обрабатывается
как обычно, т. е. подвергается травлению
и полированию, в результате чего добива-
ются получения контраста матовой и по-
лированной поверхностей. Все не про-
травливаемые участки, т. е. кромки и
обратная сторона, покрывают защитным
Рис. 10.64. Изделие погружено в ванну для трав-
ления 1 - травильный раствор - 2 - защитный
лак; 3 изделие; 4 - емкость ванны
лаком— черным битумным, в который
добавляется небольшое количество воска
и канифоли, или лучше всего лаком, при-
меняемым в полиграфии для изготовления
клише; можно, впрочем, использовать
любой другой кислотостойкий лак, глав-
ное, чтобы после травления его можно
было удалить. Применяются также кисло-
тостойкие пленки, наклеиваемые, напри-
мер, на обратную сторону пластины.
Рис. 10.65. Кубок: серебро, травление. 1500 г.,
Музей прикладного искусства, г. Лейпциг
Рис. 10.66. Дверные таблички: латунь, медь, трав-
ление. X. Шёне, Зенфтенберг
10.7. Травление
413
лак распределяют равномерно
по всей поверхности кусочком
мягкой кожи. Используются
также твердые защитные сред-
ства, которые расплавляются
при нанесении их на разогре-
тую заготовку.
Рис. 10.67. Пластины для упражнений: медь, вытравленный
рисунок. Художественная школа прикладного искусства,
г. Хайлигендамм
Нанесение рисунка
Удаление защитного слоя.
При нанесении рисунка в виде
линий защитный лак прореза-
ют иглой или шабером, похо-
жими на отвертку часовщика,
а на рисунках, занимающих
большие участки, защитное
покрытие снимают шабером
или ножом.
Рис. 10.68. Брошь: алюминий, травление Худо-
жественная школа прикладного искусства,
г. Хайлигендамм
Битумный лак наносится равномерным
плотным слоем, иначе плохо покрытые
места протравятся кислотой Если же слой
лака очень толстый, то он отслаивается
или выкрашивается при нанесении рисун-
ка. Иногда изделие слегка нагревают над
нагревательной плитой, а затем теплый
Нанесение слоя защитного лака. Лак
наносят кисточкой на все те места, кото-
рые должны быть защищены. Для нанесе-
ния рисунка поверхность изделия покры-
вают сначала белой краской, затем на
него накладывают прозрачную кальку с
рисунком и иглой перекалывают изобра-
жение на металл. После смывания краски
получают хорошо размеченную поверх-
ность, на определенные участки которой
потом наносится лак
Для нанесения некоторых рисунков ис-
пользуются шаблоны, когда рисунок вы-
резается из бумаги и закрепляется на из-
делии растворимым в воде клеем. После
перенесения рисунка на изделие бумажный
фон удаляется водой; защитный лак нано-
сят на все места, не занятые бумагой (при
травлении изображение может быть вы-
полнено выступающим или углубленным).
Травильные растворы
При травлении очень важно, чтобы
металл растворялся медленно, для чего
применяются в основном разбавленные
кислоты. Исключение составляет хлорис-
тое железо FeCl3, разбавленный раствор
которого воздействует сильнее, чем кон-
центрированный. Слишком быстрое ра-
створение металла может привести к не-
414
10. Специальная техника
желательным явлениям: растравливанию
очищенных от лака линий, которые в ре-
зультате становятся нечеткими; стравлива-
нию из-за сильного действия травильного
раствора лака с поверхности.
В табл. 10.2 приведены составы и ори-
ентировочные значения концентрации ряда
травильных растворов.
Процесс травления
Для выполнения операции травления
в качестве ванны используется любая
емкость из кислотостойкого материала, в
которую погружается или подвешивается
изделие на глубину 3 см от поверхности
ванны. Травление производится при ком-
натной температуре, чтобы не размяг-
чать лак.
Интенсивность травления определяется
по количеству выделяемых в этом процес-
се пузырьков газа, которые, кстати, чтобы
процесс продолжался непрерывно, осто-
рожно удаляют гусиным пером. Травление
продолжается несколько часов, и важно
при этом постоянно контролировать глу-
бину травления, для чего надо поместить
в ванну вместе с изделием контрольный
образец в виде полоски из такого же, как
и изделие, материала с нанесенным лако-
вым покрытием. Образец несколько раз
вынимают из ванны, промывают и замеря-
ют глубину травления: если она недоста-
точна, то образец погружают обратно в
ванну и продолжают травление; при дос-
тижении требуемой глубины травления из-
делие вынимают из раствора. Уже с нача-
лом травления в результате растворения
частиц металла обнаружится контраст
между матовой (подвергающейся травле-
нию) и полированной (находящейся пока
под слоем защитного лака) поверхностями
изделия, т. е. для такого декоративного
эффекта достаточно уже незначительной
глубины травления. При подготовке по-
верхности металла для нанесения выемча-
той эмали, черни и для тауширования
требуются более глубокие выемки и ка-
навки, а потому в таких случаях лист
должен быть достаточно толстым для
того, чтобы на протяжении нескольких
часов травильным средством могла быть
вытравлена необходимая их глубина.
Таблица 10.2
Травильные растворы
Материал Состав: 1 л травильнот о раствора
Травитель Концентрация Добавка воды
Золото Конц, азотная кислота HNO3 + конц. соляная кислота НО 167 мл 500 мл 333 мл
Серебро Конц, азотная кислота HNO3 + конц. соляная кислота НС1 500 мл 500 мл
Серебро, медь, латунь Конц, азотная кислота HNO3 250 мл 750 мл
Медь Конц, соляная кислота НС1 + перекись водорода (10%) Н2О2 200 мл 140 мл 660 мл
Медь, латунь Хлористое железо FeCh 200 г 800 мл
Алюминий Хлористое железо FeCh 200 г 800 мл
Железо, сталь Конц, азотная кислота HNO3 150 мл 850 мл
Стекло Плавиковая кислота НГ 1000 мл
10.7. Травление
415
Травление меди соляной кислотой
Обычно медь не растворима в соляной
кислоте, но под действием кислорода из
перекиси водорода становится активным
действие ионов хлора (см. табл. 10.2).
Разработанный доктором наук Вальте-
ром Лахманом способ примечателен тем,
что с его помощью получают более глу-
бокие вытравленные участки с отчетливы-
ми контурами. Аналогичных методов для
обработки других металлов, например се-
ребра, не существует. Необходимое же
качество травления достигается при этом
лишь в случае прерывистого воздействия
травильного раствора на изделие, т. е. из-
делие несколько раз то опускается в ра-
створ, то вынимается из него. Процесс же
погружения-вынимания, например, для
трубчатых деталей, браслетов, колец для
салфеток можно механизировать с помо-
щью несложного приспособления и ис-
пользования электромотора (50 об/мин):
через 2—4 ч необходимая глубина травле-
ния будет достигнута (информация Вальте-
ра Лахмана, Гамбург).
Окончательная обработка
После получения заданной глубины
травления изделие вынимают из раствора и
промывают водой. До тех пор, пока защит-
ное покрытие сохраняется, вытравленные
участки можно подвергнуть гальваничес-
кому золочению, или серебрению, или (в
изделиях из серебра) чернению. Для осуще-
ствления последнего изделие погружается
на 1 ч в водный раствор (500 мл) хлорис-
того железа FeCl3 (500 г). Защитный лак
растворяют бензином или удаляют отжи-
гом. Если углубления вытравливали для
последующего нанесения выемчатой эмали,
черни или осуществления тауширования,
то кромки углублений обрабатываются
штихелем и сглаживаются. Стенки же уг-
лублений в первых двух случаях должны
быть вертикальными, а для выполнения
процесса тауширования они поднутряются,
получая форму ласточкина гнезда. Меха-
ническую обработку подвергшихся травле-
нию поверхностей производить не следует,
так как при этом может уменьшиться глу-
бина полученных травлением выемок.
11. Гальванотехника
В настоящее время ювелиру недоста-
точно только знать состав электролита,
чтобы осуществить с той или иной степе-
нью качества золочение или серебрение
изделий, ему должен быть знаком также и
принцип действия электрохимических про-
цессов, что позволило бы предотвратить
возникновение каких-то случайных оши-
бок. Поэтому в данной главе, наряду с
практическими рекомендациями, рассмат-
риваются теоретические основы процессов
гальванического покрытия изделий, прав-
да в упрощенной форме
11.1. Ионная теория
и диссоциация молекул
Строение атома
В атоме существует равновесие между
положительно заряженным ядром и отри-
цательно заряженными частицами его обо-
лочки. Количество положительно заряжен-
ных частиц (протонов) определяет поряд-
ковый номер элемента в периодической
системе. Это число соответствует также
числу отрицательно заряженных частиц
оболочки (электронов). Например, у на-
трия их— 11, у хлора— 17 и т. д. Элек-
троны вращаются на отдельных орбитах
вокруг ядра, причем на каждой орбите
может находиться определенное количе-
ство электронов: на первой — 2, на вто-
рой — 8 и т. д.
Образование молекул
Только у инертных газов, таких как
гелий, неон, аргон и т. д., все электрон-
ные оболочки полностью заняты. У боль-
шинства остальных элементов внешняя
оболочка занята электронами не полнос-
тью. Когда эти элементы образуют хими-
ческое соединение, они стремятся занять
все оболочки электронами, чтобы перей-
ти в состояние, отвечающее ближайшим
вышестоящим или инертным нижестоящим
газам.
Металлы, водород и группа NH3 отда-
ют такое количество электронов, которое
соответствует их валентности. Неметаллы,
кислород, остатки кислот и группа ОН
могут в соответствии со своей валентно-
стью принимать электроны на незаполнен-
ную окончательно внешнюю оболочку.
Атомы с неуравновешенными электри-
ческими зарядами называют ионами.
Объединяясь в молекулы, атомы образуют
химические соединения, при этом соотно-
шение зарядов внутри каждого атома
изменяется, а при потере им электронов
в нем преобладает положительный заряд
ядра, так как число протонов не изменя-
ется. При захвате электронов других ато-
мов увеличивается отрицательный заряд.
Сумма же зарядов внутри всей молекулы
уравновешена. Количество отданных со-
ответствующих валентности электронов у
иона и возникающий при этом положи-
тельный заряд обозначают знаком +: Н+,
Na+, Са2+, А13+, а количество дополни-
тельно захваченных электронов при отри-
цательном заряде иона — знаком : С1 .
ОН , SO2
Пример. Образование поваренной
соли: натрий отдает один электрон и ста-
новится положительным ионом Na+; этот
электрон занимает свободное место на
внешней оболочке С1 и образует отрица-
тельный ион С1 . Получается, что у обоих
ионов внешние оболочки заняты полнос-
тью (рис. 11.1). В результате возникающей
Рис. 11.1. Образование ионов на примере хлори-
стого натрия (схема)
11.2. Осаждение металла при отсутствии постороннего источника тока
417
поляризации электрического заряда ионы
Na+ и С1 объединяются в общую молекулу.
Диссоциация
В водном растворе молекулы кислот,
солей и оснований распадаются на ионы,
при этом молекулярные частицы отделяют-
ся друг от друга, возвращая замещаемые
электроны. Такое явление называют диссо-
циацией, а образующийся раствор, ввиду
его электропроводности, электролитом.
Диссоциация представляет собой реак-
цию равновесия, при которой часть рас-
падающихся ионов вновь соединяется в
молекулы. Доля свободно движущихся
ионов, необходимых для электролиза,
определяется степенью диссоциации: в
сильных кислотах и основаниях она со-
ставляет почти 100%, а в сложных солях
число ионов свободного движения незна-
чительное.
Пример Диссоциация сульфата меди
в водном растворе: CuSO4<-> Cu2+ + SO2
В растворе данной соли 0,1п степень
диссоциации составляет 39%. По мере
разбавления раствора степень диссоциа-
ции повышается, при бесконечном же
его разбавлении остаются только ионы
свободного движения. Но с повышением
температуры степень диссоциации снижа-
ется, а под действием приложенного элек-
трического поля отрицательные ионы в
электролите переходят к положительному
полюсу (анионы переходят к аноду), а
положительные ионы переходят к отрица-
тельному полюсу (катионы переходят к
катоду).
11.2. Осаждение металла
при отсутствии
постороннего источника тока
Электроны, необходимые для восста-
новления металлов, образуются в резуль-
тате электрохимических реакций в раство-
ре ванны.
Различают следующие методы осажде-
ния металлов: контактный метод, т. е.
непосредственное соприкосновение основ-
ного металла с контактируемым метал-
лом; метод восстановления, т. е. осажде-
ние металлопокрытия с добавлением вос-
становительного средства; метод погруже-
ния, когда осмотическое давление выше
упругости растворения.
Осмотическая теория
При погружении металла в электролит
он стремится отдать свои атомы в виде
ионов в раствор (упругость растворения).
Наоборот, ионы металла электролита ста-
раются осесть на поверхности погружен-
ной в ванну металлической пластины и
дорасти до атомов (осмотическое давле-
ние), т. е. при погружении пластины в
ванну с электролитом на границе слоя
металл—раствор возникает разность элек-
трических зарядов, разность потенциалов
и от свойств металла зависит, что при
этом, как говорится, перевесит: упругость
растворения или осмотическое давление.
Применяемые в ювелирном деле ос-
новные металлы характеризуются, как
известно, электрохимическим рядом на-
пряжений (рис. 11.2). Разность напряже-
ний атом—ион измеряется относительно
водорода, анодное напряжение которого
равно 0,00 В и относится к металлу, а не
к иону, правда, при условии, что имеется
раствор 0,In из той или иной соли ком-
натной температуры, так как при измене-
нии концентрации и температуры раство-
ра получают другие значения. Если ме-
таллическую пластину погружают в дру-
гие растворы, к примеру в цианистые
электролиты, то возникает и другая раз-
ность потенциалов и может даже изме-
ниться последовательность электрохими-
ческого ряда напряжений. Так, например,
серебро в цианистой ванне ведет себя
как более благородный металл, чем золо-
то. Установлено, что для всех благород-
ных металлов, находящихся в электрохи-
мическом ряду напряжений справа от
водорода, осмотическое давление больше
упругости растворения
418
11. Гальванотехника
Рис. 11.2. Электрохимический ряд напряжений
(схема)
н
0,34
0,51
0,80
0,85
0,90
1,38
1,70
Mg A! Zn Сг Fe Cd Ni Sn Pb / ~ \ Sn Си Си Ag_ Hg_ FT Au Au
Mg?+ ~Al^ Zn2* Cr3* ~Fe^ Cd2* Ni2* Sn2* Pb2*\ 000 J Sn3* Си2* Си* Ag* Hg2* Pt** Au3*- Au*
0,76
0,51
0,44
0,14 0,12
1,66
234
Пример’, медная пластина погружается
в раствор сульфата меди и на границе
слоя металл—раствор возникает положи-
тельный потенциал +0345 В. Это означа-
ет, что осмотическое давление ионов элек-
тролитической ванны больше, чем упру-
гость растворения ионов погруженного
металла, т. е. металл по отношению к
раствору имеет избыток электронов, а зна-
чит, заряжен отрицательно (рис. 11.3,7):
ионы меди реагируют с погружаемым в
ванну металлом, отнимают у него избы-
точные электроны и дополняют свои ато-
мы: Си2+ + 2е Cu-атом. Медная пласти-
на заряжается положительно, одновремен-
но уменьшается количество положительно
заряженных ионов меди в растворе, осмо-
тическое давление становится слабее и
раствор заряжается отрицательно Про-
Puc. 11.3. Осмотическое давление и упругость растворения (схема): 1 — осмотическое давление больше
упругости растворения (медный стержень погружен в раствор сульфата меди); 2—упругость раство-
рения больше осмотического давления (цинковый стержень погружен в раствор сульфата цинка)
11.2. Осаждение металла при отсутствии постороннего источника тока
419
цесс заканчивается тогда, когда устанав-
ливается равновесие между осмотическим
давлением и упругостью растворения.
Установлено, что для всех неблагород-
ных металлов, которые стоят в электрохи-
мическом ряду напряжений слева от водо-
рода, упругость растворения больше, чем
осмотическое давление.
Пример: цинковая пластина погружа-
ется в раствор сульфата цинка и раство-
ряется там (рис. 11.3, 2). В данном случае
разность потенциалов — отрицательная и
составляет — 0,76 В. Упругость растворе-
ния цинка выше осмотического давления
ионов цинка в растворе, а погруженная
пластина испытывает дефицит в электро-
нах, атомы же цинка в растворе находятся
в виде ионов: Zn Zn2+ + 2е~, в резуль-
тате чего пластина заряжается отрица-
тельно; одновременно в растворе повыша-
ется количество положительно заряжен-
ных ионов. Процесс был бы закончен,
если бы на границе слоя металл—раствор
произошло бы выравнивание зарядов и
было бы достигнуто тем самым состояние
равновесия. Но поскольку ионы цинка
удаляются из раствора постепенно, про-
цесс длится до тех пор, пока металл пол-
ностью не растворится.
Метод погружения
Этот процесс называется также цемен-
тацией или ионным обменом: неблагород-
ный металл погружается в раствор соли
более благородного металла, и чем даль-
ше друг от друга в электрохимическом
ряду напряжений находятся эти металлы,
тем сильнее реакция. Неблагородный ме-
талл, попадая в раствор, вытесняет более
благородный.
Пример’, железная пластина погружа-
ется в раствор медного купороса и по-
крывается при этом медью, т. е. омедняет-
ся (рис. 11.4); причем железо имеет более
высокую упругость растворения и посы-
лает свои ионы в раствор: Fe-атом
Fe2+ + 2е и Си2+ + 2е Cu-атом. Так
как такое покрытие — губчатое и не
Рис. 11.4. Ионный обмен (схема): железный стер-
жень погружен в раствор сульфата меди
сцепляется прочно с основой, реакция
прекращается только после растворения
железа.
Ионный обмен в электролите для се-
ребрения. Когда изделие загружают на
подвесках в ванну для гальванического
серебрения, то его поверхность может по-
крыться серебряной пленкой еще до того,
как будет подключен посторонний источ-
ник тока — одна из форм проявления
цементации: ввиду более высокой упруго-
сти растворения атомы неблагородных
металлов переходят в раствор в виде
ионов, в то время как ионы серебра осаж-
даются из-за высокого осмотического дав-
ления на поверхности изделия. Такое се-
ребряное покрытие, полученное без посто-
роннего источника тока, — пористое,
рыхлое, и его невозможно восстановить
посредством последующего твердого се-
ребрения. Поэтому необходимо следить за
тем, чтобы серебро не выпадало в осадок
в результате ионного обмена.
Ртутное покрытие (амальгамирова-
ние). Чтобы уменьшить разницу напряже-
ний между неблагородным основным ме-
таллом и благородным серебром, изделие
перед гальваническим серебрением покры-
вают ртутью. Раньше при огневом золоче-
нии и серебрении таким же образом основ-
ной металл покрывали ртутью с тем, что-
420
11. Гальванотехника
бы амальгама держалась прочно. При
нынешних процессах гальванопокрытия
этого не требуется, но в качестве исто-
рической справки приведем краткое опи-
сание операции: в азотной кислоте ра-
створяют ртуть до полного насыщения
раствора, при этом образуется нитрат
ртути Hg(NO3)2 Н2О. затем добавляют
воду и получают раствор с концентрацией
5—10 г/л; изделия из меди, латуни, ней-
зильбера погружают на короткое время в
этот раствор, и на них образуется проч-
ный блестящий слой ртути.
Гальваническое золочение и серебрение
В XIX в., например, для нанесения тон-
кого слоя благородного металла при ремон-
те изделий пользовались простым способом,
основанным на ионном обмене, суть которо-
го состоит в том, что атомы неблагородного
металла, оказавшись, как ионы, в электро-
лите, вытесняют из него ионы благородного
металла - - на поверхности изделия образу-
ется сплошное покрытие: Но как только
исчезает разность потенциалов, ионный
обмен заканчивается, т. е. при этом возмож-
но образование лишь очень тонкого слоя
благородного металла — толщиной не бо-
лее 0,2 мкм. Такое покрытие быстро стира-
ется, т. е. оно может быть использовано
только в целях декоративной отделки. В ка-
честве электролита применяли обычно циа-
нистый раствор, нагреваемый в ванне до
температуры 80—90° С, чтобы усилить под-
вижность ионов; изделие, подвешенное на
проволоке, погружали в раствор и держали
там до тех пор (обычно несколько секунд),
пока на его поверхности не образовывалось
ровное покрытие.
Контактный метод
При этом способе разность потенциалов
увеличивают дополнительно за счет непо-
средственного контакта металла изделия с
другим неблагородным металлом, напри-
мер медное изделие обматывают алюминие-
вой проволокой. При этом не только ионы
меди, но и ионы более неблагородного
алюминия, оказавшись в растворе, вместе
вытесняют из цианистого электролита ван-
ны ионы благородного металла, которые
осаждаются на поверхности изделия. Полу-
чаемое таким способом покрытие — очень
тонкое и слабое, т. е. непрочное.
Метод восстановления
В процессе восстановления химическо-
го соединения происходит окисление вос-
становительного средства: ионы металлов
объединяются с освободившимися элект-
ронами в атомы, т. е. происходит обмен
электронов между химическим соединени-
ем и неблагородным металлом, при этом
разность потенциалов не должна быть
слишком большой, так как в противном
случае процесс восстановления будет про-
текать слишком быстро и качественного
покрытия получить не удастся.
В качестве примера рассмотрим опе-
рацию серебрения: 13 г хлористого сереб-
ра AgCl замешивают с небольшим коли-
чеством воды и перетирают в ступке с
20 г кислого виннокислого калия (винный
камень) КНС4Н4О6 и 30—40 г поваренной
соли NaCl. Полученная паста наносится
мягкой кожей, льняной ветошью или
пальцем на поверхность изделия: проис-
ходит обмен между ионами неблагородно-
го металла и высвободившимися ионами
серебра, в результате чего на поверхно-
сти образуется тонкая серебряная пленка
11.3. Электрохимический метод
нанесения покрытий
11.3.1. Теоретические основы
Определение понятий
Закон Ома. Между основными элект-
рическими параметрами, т. е. силой тока
/, напряжением U и электрическим со-
противлением R, существует следующая
зависимость:
Сила тока =
Напряжение
Сопротивление
11.3. Электрохимический метод нанесения покрытий
421
или
С7(Г)
1 ~ 7?(Q) •
После преобразования формулы полу-
чаем, что напряжение - силе тока • сопро-
тивление или U (V) - 1(A) • К (Q).
При определении величины гальвани-
ческого напряжения в ванне следует учи-
тывать, кроме сопротивления ванны, поля-
ризационное напряжение электродов, т. е.
разность напряжений, которые имеются и
при отсутствии постороннего источника
тока между металлом электродов и иона-
ми электролита ванны. Эту разность на-
пряжений должно преодолеть приложенное
напряжение:
U = +Д(7 + ДС7 .
к Q па пк
где Ск — напряжение на клеммах; —
напряжение согласно закону Ома; ДС7па —
поляризационное напряжение на аноде;
ДЦ1К— поляризационное напряжение на
катоде.
Плотность тока В гальваническом
процессе сила тока определяется площа-
дью поверхности электродов; только та-
ким образом получают сравнительные
значения интенсивности тока. Плотность
тока i измеряется в А/дм2. В каждой ван-
не устанавливается определенная плот-
ность тока для катода и анода. Однако
регулировка силы тока в ванне не все-
гда возможна, поэтому приходится под-
гонять площадь поверхности обрабаты-
ваемых деталей под конкретную плот-
1
ность тока установки, т. е. i - —, где
i— плотность тока в А/дм2. I— сила
тока в А, Аи— поверхность изделия в
дм2, Ла— поверхность анода в дм2. Осо-
бенно важной является плотность катод-
ного тока i относительно площади по-
верхности А ,
Пример Г. плотность катодного тока
в ванне для предварительного серебре-
ния /к = 2 А/дм2, установка имеет силу
тока 1,5 А Какую площадь может иметь
поверхность изделия?
А =~ = v = 0,75 дм2.
И 1К 2
Пример 2\ плотность катодного тока в
ванне для серебрения z = 3 А/дм2, сила
тока 1,5 А. Какую площадь может иметь
поверхность изделия?
А = =5 дм2.
Выход по току Этим значением опре-
деляется коэффициент полезного действия
ванны. Выход по току рассчитывается из
соотношения действительно расходуемого
количества вещества к его теоретическо-
му значению, что объясняется одновремен-
ным выделением газов и вторичными ре-
акциями в электролите ванны:
А
пэ практ
П = 100%,
/L) теор
где ту — выход по току в </ д
практический электрохимический эквива-
лент осаждения, а Аз теор — теоретический
электрохимический эквивалент осаждения.
При растворимом аноде выход по току
на аноде и катоде должен быть приблизи-
тельно одинаковым, чтобы количество ме-
талла электролита в ванне колебалось
только в незначительных пределах.
Выход по току на катоде составляет
100%, если осаждается количество метал-
ла, соответствующее электрохимическому
эквиваленту осаждения (только у некото-
рых металлов такие параметры приближа-
ются к идеальному значению, например у
серебра г] = 99%).
Выход по току на аноде равен 100% в
том случае, если в раствор переходит
столько частиц металла, сколько их рас-
считано согласно закону Фарадея. Если
выход по току на аноде меньше, чем на
катоде, значит раствор испытывает недо-
статок в частицах металла,
Гальваническое осаждение металла
Пример. Кислое меднение (рис. 11.5):
220 г сульфата меди CuSO4 • 5Н2О, 30 г
серной кислоты H2SO4 и 1 л воды.
422
11. Гальванотехника
Рис. 11.5. Гальванический процесс под действием
постороннего источника тока (схема): медные
электроды в растворе сульфата меди
В этот электролит помещают два элек-
трода, например, медные пластины, соеди-
няемые с катодом или анодом источника
тока. Важнейшей составной частью этого
электролита является сульфат меди, кото-
рый диссоциирует в воде:
CuSO. -> Cu2+ + SO2 .
4 4
Серная кислота предотвращает образо-
вание Си2О на катоде, повышает электро-
проводность и снижает степень диссоциа-
ции CuSO4, что способствует получению
мелкозернистого покрытия.
При подключении ванны к посторонне-
му источнику тока одна пластина заряжа-
ется отрицательно и становится катодом, в
результате чего вокруг катода повышается
осмотическое давление электролита и на
его поверхности образуется избыток элек-
тронов, выравнивание которого происхо-
дит таким образом, что ион Си2+ из элек-
тролитической ванны оседает на поверхно-
сти катода, захватывает электроны и до-
полняется до нейтральных атомов меди:
Си2+ + 2е Си-атом.
Приложенным напряжением посторон-
него источника тока заряжается (положи-
тельно) другая медная пластина и стано-
вится анодом, электроны которого отни-
маются, при этом ток постороннего источ-
ника оказывает такое влияние, что металл
анода становится неблагородным, а его
осмотическое давление снижается на-
столько, что преобладает упругость ра-
створения ванны, и поэтому отрицатель-
ный ион SO2 вынужден отдать свои из-
быточные электроны аноду:
SO2 -> 8О4-радикал + 2е
В результате выравнивания зарядов
ионов Си2+ и SO2 в ванне вновь восста-
навливается состояние равновесия: нейт-
ральный радикал SO4 не может суще-
ствовать свободно и отнимает у металла
анода один атом меди и снова дополняет-
ся, таким образом, опять до молекулы
CuSO4; в результате же диссоциации вос-
производится исходное состояние:
CuSO4->Cu2+ + SO2
Содержание металла электролита тео-
ретически должно остаться без изменения.
Кривые зависимости плотности тока
от потенциала катода
Условием непрерывного процесса осаж-
дения металла является постоянный приток
ионов на поверхность изделия, причем при
повышении плотности катодного тока на
нее осаждается (в единицу времени) все
большее количество металла, одновремен-
но снижается концентрация ионов в элек-
тролите, в результате чего катодный потен-
циал, т. е. разность напряжений металла и
электролита, смещается в сторону отрица-
тельных значений, следовательно, ближе к
более неблагородным металлам. Разность
между равновесным потенциалом и потен-
циалом, образованным посторонним источ-
ником тока, называют концентрационной
поляризацией. В цианистых ваннах в ре-
зультате распада сложных ионов цианидов
дополнительно возникают еще реакцион-
ные сопротивления, вызывающие химичес-
кую поляризацию. Приложенным напряже-
нием постороннего источника тока явления
поляризации устраняются.
Следует подчеркнуть, что равновесные
потенциалы, т. е. значения состояния рав-
11.3. Электрохимический метод нанесения покрытий
423
Рис 11.6. Кривая зависимости катодного потенциала от плотно-
сти тока (схема): 1 - -потенциал металла значительно выше по-
тенциала водорода; 2 потенциал металла достигает значения
потенциала водорода; 3 потенциал металла приблизился к по-
тенциалу водорода; 4 — кривые металла и водорода пересекают-
ся; 5 — потенциал металла значительно ниже потенциала водо-
рода: 6 потенциалы кривых обоих металлов пересекаются; 7
приближение кривых потенциалов металлов
новесия, отображенные в электрохимичес-
ком ряду напряжений, сильно изменяются
под действием постороннего источника
тока. На катоде они становятся настолько
отрицательными, что, например, благород-
ное серебро приобретает в электролите
отрицательный потенциал неблагородного
металла. На диаграмме (рис. 11.6) показа-
на зависимость между смещением важного
для гальванического процесса катодного
потенциала в отрицательную зону, т. е.
зону неблагородных металлов, и плотнос-
тью тока постороннего источника. На по-
ложение кривой сильно влияют, наряду с
сопротивлениями поляризации, состав и
концентрация электролита, а также его
температура и подвижность. Большое вли-
яние на ход гальванических процессов ока-
зывает водород, ионы которого, выделяясь
с поверхности катода в виде пузырьков
водородного газа, улетучиваются из элек-
тролита. Под действием тока постороннего
источника потенциал осаждения водорода
смещается в сторону отрицательных значе-
ний, когда большое значение имеет катод-
ный потенциал. При этом наблюдаются
следующие явления.
Потенциал металла значительно выше,
чем у водорода. В этом случае кривая
потенциалов смещается под действием
приложенного напряжения постороннего
источника в сторону значений неблагород-
ного металла, одновременно происходит
также смещение потенциала водорода,
424
11. Гальванотехника
так что ионы металла беспрепятственно
осаждаются в виде атомов (рис. 11.6, 7).
Когда плотность тока достигает опреде-
ленного предельного значения, то на
катоде из-за недостаточного притока
ионов на границе изделие—электролит
происходит концентрационная поляриза-
ция, вследствие чего катодный потенциал
становится все более отрицательным,
пока, наконец, не будет достигнуто такое
его значение, при котором выделяется
водород (рис. 11.6,2). При увеличении
плотности тока выше этого предельного
значения на катоде под действием прило-
женного напряжения ас происходит выде-
ление водорода, для осаждения металла
остается только величина ab.
Так как наводораживание происходит
непосредственно на поверхности катода,
то это может привести к повреждению
осаждаемого металла, когда он становит-
ся губчатым, хрупким и может даже от-
слоиться, поэтому такие электролиты мож-
но использовать только в диапазоне ниже
предельного значения плотности тока.
Потенциал металла находится близко
к потенциалу водорода (наиболее часто
встречающийся случай в гальванике). По-
нятно, что часть тока расходуется при
выделении водорода (рис. 11.6, 3). Если,
например, у металла потенциал как у более
благородного, то во время осаждения ме-
талла выделение водорода происходит уже
при более низкой плотности тока, что при-
водит к снижению выхода по току. При
увеличении плотности тока на осаждение
металла уходит только часть катодного
потенциала ab, а при выделении водорода
расходуется величина ас, В таких электро-
литах (хромовые, никелевые, цинковые,
кадмиевые и родиевые), благодаря выделя-
емое™ водорода, поверхность покрытия не
повреждается. Когда же потенциал водо-
рода становится более положительным,
осаждение металла происходит только при
достаточно высокой плотности тока, при
этом величина ab уходит на водород, а
ас— на металл (рис. 11.6, 4).
Потенциал металла значительно ниже,
чем у водорода. В данном случае проис-
ходит выделение только водорода, — бо-
лее благородного в электрохимическом
ряду, осаждения же неблагородного ме-
талла (рис. 11.6, 5) невозможно достиг-
нуть. Поэтому алюминий, щелочные и ще-
лочноземельные металлы не применяются
для нанесения на них гальванических по-
крытий.
Осаждение сплавов
Условием для одновременного осажде-
ния нескольких металлов, т. е. получения
осаждаемого сплава, является определен-
ное прохождение кривой зависимости
плотности тока от катодного потенциала.
В идеальном случае кривые должны
пересекаться, чтобы можно было посред-
ством регулирования плотности тока варь-
ировать соотношение смеси (рис. 11.6, 6).
Зачастую же кривые потенциала уда-
лены друг от друга, когда снижением
концентрации ионов можно приблизить
более благородный металл к более небла-
городному (рис. 11.6, 7). Если плотность
тока остается в диапазоне между нулем и г,
то осаждается только более благородный
металл А. При дальнейшем повышении
плотности тока ионы металла В оседают
на катоде и образуется покрытие из спла-
ва. При силе тока гк оба металла осажда-
ются в одинаковом количестве. На осно-
вании того, что ac = bd- строят кри-
вую сплава.
Сложность состоит не в том, чтобы
осаждение обоих металлов происходило
одновременно, важно, чтобы условия осаж-
дения оставались постоянными в течение
определенного промежутка времени. Это
означает: для осаждения сплавов необхо-
димо использовать в основном нераствори-
мые аноды, когда концентрация ионов
электролита во время обработки постоянно
уменьшается. На качество осаждаемого
сплава оказывают также влияние добавки
к электролиту, например, токопроводящая
соль, блескообразующие добавки, темпера-
11.3. Электрохимический метод нанесения покрытий
425
тура и подвижность электролита и значе-
ние pH. Получение покрытия из сплава
возможно только с использованием совре-
менных установок с автоматической ре-
гулировкой хода процесса.
Структура гальванического покрытия
Металл, осаждаемый на катоде, имеет
всегда кристаллическую структуру. Так-
же как и при кристаллизации из расплава,
образование кристаллов при гальваничес-
ком осаждении металлов определяется
процессами образования зародышей и их
ростом, что обусловливается типом метал-
ла, параметрами электролита, особенно
температурой, и подвижностью ионов.
Основной целью гальванического по-
крытия является получение прочного, до-
статочной толщины, с плотной структу-
рой, с гладкой блестящей поверхностью
покрытия, причем в наикратчайшие сро-
ки, хотя на практике невозможно выпол-
нить одновременно все эти требования.
Оптимального сцепления с основой
можно достигнуть, если удается дополнить
кристаллическую структуру основного ме-
талла непосредственно структурой галь-
ванического покрытия таким образом,
чтобы образовалась внутренняя связь в
общей кристаллической структуре, прав-
да, такое возможно только в исключитель-
ных случаях.
Как правило, кристаллическая структу-
ра основного металла деформирована на
поверхности в результате шлифования и
полирования настолько, что кристаллиты
осадка не могут присоединиться к ней и
образовать собственную структуру: на
микрошлифе видна эта четкая граница;
сцепление происходит затем лишь за счет
адгезионных свойств атомов.
Для достижения хорошего сцепления,
например при серебрении, требуется очень
высокая начальная плотность тока, при
которой происходит быстрое осаждение
первых атомных слоев покрытия, что воз-
можно только при медленном осаждении
ионов из ванны на поверхности изделия и,
разумеется, в ущерб эффективности про-
цесса.
Также как и при кристаллизации из
расплава, мелкозернистый осадок получа-
ют, если из большого количества зароды-
шей образуется большое число малых
кристаллитов: покрытие получается плот-
ное, непористое и с гладкой поверхнос-
тью. Преимущество цианистых электроли-
тов как раз и состоит в том, что в резуль-
тате химической поляризации в процессе
осаждения комплексных ионов возможно
намеренное снижение скорости выделения
осадка с тем, чтобы получить мелкозерни-
стое покрытие.
С целью повышения качества покры-
тий в электролит добавляют ингибиторы
с тем, чтобы они проникли в процессе
осаждения в структуру покрытия, тормозя
рост кристаллов и способствуя образова-
нию мелкозернистости, что важно для
получения блестящих поверхностей; еще
лучше, если одновременно происходит
поляризация
При повышении температуры элект-
ролита усиливается подвижность ионов,
концентрационная поляризация умень-
шается, снижается также осаждение ин-
гибиторов. Возникает грубозернистая
структура, улучшить которую можно за
счет покачивания катода в ванне, т. е.
создания условий для более интенсивно-
го оседания ингибиторов на поверхно-
сти изделия
Образующееся в результате поляриза-
ции мелкозернистое покрытие имеет мато-
вую поблескивающую поверхность, кото-
рая доводится после гальванизации кра-
цеванием. Покрытие с чисто блестящей
поверхностью получают лишь за счет
введения в электролит блескообразующих
добавок.
Толщина покрытия
По закону Фарадея можно определить
количество металла, осаждаемого гальва-
ническим способом:
т- с • I • t • 7,
426
11. Гальванотехника
yjxc т— масса осаждаемого вещества в
мг, с— постоянная электрохимического
эквивалента в мг/А с, I— сила тока в А,
t — время выдержки в с, а ту — КПД.
Существует пропорциональная зависи-
мость между количеством осадка и усло-
виями осаждения. По количеству осадка с
учетом плотности и площади поверхности
изделия можно определить толщину слоя:
где h — толщина слоя в см, т — масса в г,
А площадь поверхности изделия в см2,
р — плотность в г/см3. Толщина покрытия
измеряется в микронах (мкм): 1 мкм = 71000 мм.
Раньше толщину покрытия, полученного
гальваническим золочением и дублировани-
ем, обозначали номерами: 1 мм = 200 номе-
ров = 1000 мкм и 1 номер = 5 мкм = 5/1000 мм,
или 0,005 мм.
Качество покрытия, полученного дуб-
лированием, определялось отношением
массы золота покрытия к общей массе
изделия, а именно в тысячных частях, при
этом различают американское дублирован-
ное покрытие, когда 10 мкм - 10/1(Х)() мм =
= 7100 мм = 2 номера, или 10 тысячных
частей, или 10/100 Аи, и немецкое дублирован-
ное покрытие, когда 20 мкм - 20/100о мм =
= 750 мм = 4 номера, или 20 тысячных
частей, или 20/1000 Аи.
Качество посеребренных столовых при-
боров также определяется толщиной по-
крытия. Раньше, когда было невозможно
замерить толщину покрытия, качество из-
делий определялось количеством нанесен-
ного серебра. Например, на комплекте из
12 столовых ложек и 12 столовых вилок
(табл. 11.1) указанная штамповкой проба
90 означала, что 90 г серебра было нане-
сено на указанные 24 предмета. Если на
ложке для крюшона была указана цифра
90, то это означало также толщину покры-
тия на данном предмете. Часто указывали
и количество израсходованных граммов се-
ребра на одну деталь. На таких приборах,
которые группировались дюжинами, напри-
мер, вилочки для торта, десертные ложки и
т. д., второй пробой указывали количество
серебра на всех 12 предметах.
11.3.2. Установки
для гальванообработки
В этой области за последнее время
произошли значительные изменения, и
прежде всего для малых предприятий.
Раньше источником тока служил ста-
рый гальванический аппарат с потенцио-
Содержание серебра на основных столовых приборах
Таблица 11.1
Количество Наименование Масса Ag 80, г Доля серебра, г Покрытие из серебра (90-я проба, г)
12 Столовая ложка 800 640 45
12 Столовая вилка 800 640 45
12 Столовый нож 280 224 30
12 Десертная ложка 520 416 30
12 Десертная вилка 520 416 30
12 Десертный нож 165 132 21
12 Кофейная ложка 230 184 18
12 Вилка для торта 160 128 16
1 пара Прибор для салата 100 80 6
1 Ложка для крюшона 240 192 12
1 Ложка для соуса 75 60 4
1 Ложка для овощей ПО 88 6
1 Вилка для рыбы 25 20 4
11.3. Электрохимический метод нанесения покрытий
427
метром, позже — тиристорное устройство,
которым обычно подзаряжали автомо-
бильную батарею. Емкостью для электро-
лита была чаша из огнеупорного матери-
ала, которую ставили на электроплитку,
а в чаше находилась подставка с контакт-
ными стержнями, которые проводами со-
единялись с источником тока; на стержни
навешивали аноды и обрабатываемые из-
делия. Для золочения и серебрения доста-
точно было обычных электролитов. В на-
стоящее время гальванические процессы
осуществляются с применением надежных
в работе и компактных установок с высо-
копроизводительными ваннами.
Гальваническое оборудование
Малогабаритное гальваническое уст-
ройство (рис. 11.7) можно порекомендо-
вать каждому ювелиру, оно подходит и
для небольших предприятий, так как с его
помощью можно получить оптимальное
качество покрытия поверхности.
Выпрямитель устройства имеет плав-
ную регулировку от 0 до 10 В/10 А, а три
ванны выполнены из полиэтилена, каждая
вместимостью по 1,5 л; над ваннами уста-
новлены два контактных стержня из не-
ржавеющей стали для анодов и между
ними еще один - для катода. У двух ванн
предусмотрено покачивание катода, обо-
грев электролитов осуществляется регули-
руемыми нагревательными элементами.
Гальванический аппарат несколько
больших размеров (рис. 11.8) имеет три
ванны с электролитом, каждая вместимо-
стью по 8 л, и три мойки— по 4 л, что
вполне достаточно для обработки неболь-
ших партий корпусных изделий или укра-
шений При 10 В и 20 А (максимально)
можно наносить покрытия на большие по-
верхности изделий. В аппарате предусмот-
рены движение ванны и ее обогрев, а
также вытяжка выделяющихся из ванны
паров.
Рабочие столы для гальваноосаждения
(рис. 11.9). На основе модульной системы
укомплектование столов до универсальной
установки осуществляется в соответствии с
потребностями предприятий. Столы осна-
щаются ваннами различных габаритов,
анодные шины и подставки для изделий,
провода, моторы, вытяжное устройство,
нагревательная система и т. д. целесообраз-
но размещены под столешницами, а на
пультах управления, которые находятся за
столами, расположена арматура с измери-
тельными приборами, регуляторами, вы-
ключателями.
Гальванический аппарат с ручными
электродами (рис. 11.10) является хоро-
шим дополнением к остальному гальвани-
Рис. 11.8. Малогабаритный гальванический аппа-
рат: компактный корпус с выпрямителем и ван-
ной (три ванны вместимостью по 8 ли три мой-
ки по 4л)
Рис. 11.7. Малогабаритный гальванический аппа-
рат: компактный корпус с выпрямителем и ван-
ной (три ванны вместимостью по 1,5 или 3 л),
ванны в виде приставки
428
11. Гальванотехника
Рис. 11.9. Рабочие столы для гальванической об-
работки, промышленная установка
Рис. 11.10. Портативный гальванический аппарат
для локального нанесения покрытий
ческому оборудованию. Этим аппаратом
можно наносить гальваническое покрытие
на небольшие участки, при этом на от-
дельные детали или мотивы орнаментов
наносится покрытие различной толщины;
правда, такое покрытие— тонкое, неиз-
носостойкое и является скорее декоратив-
ной отделкой.
11.3. Электрохимический метод нанесения покрытий
429
Изделие соединяется зажимным пинце-
том с катодом прибора, а анодом служит
пропитанный электролитом фломастер,
которым несколько секунд проводят по
обрабатываемым местам, пока не будет
получено необходимое покрытие.
11.3.3. Гальваническое серебрение
Нормальное серебрение —
блестящее серебрение
Цель нормального серебрения состоит
в том, чтобы облагородить поверхность
недрагоценных металлов и сплавов нане-
сением на их поверхность прочного и
износостойкого белого серебряного по-
крытия.
Предметы из серебряно-медного сплава
подвергают серебрению с тем, чтобы
улучшить их цвет и повысить коррозион-
ностойкость.
Ванны высокой производительности.
Такие ванны используют только в спе-
циальных гальванических цехах круп-
ных промышленных предприятий, где
можно обеспечить строгое соблюдение
условий проведения процесса осаждения
покрытий.
В настоящее время разработаны не-
сложные малогабаритные устройства и
электролиты с твердыми и блескообразу-
ющими добавками, при использовании ко-
торых ювелир может наносить прочные
серебряные покрытия с блестящей поверх-
ностью (электролиты серебрения и режимы
работы ванн указаны в табл. 11.2).
Электрохимические процессы
Функции калиевого цианида серебра (ди-
цианоаурат калия). Комплексная соль,
важный компонент электролита, K[Ag(CN)2]
диссоциирует в воде по следующей реакции:
Таблица 11.2
Электролиты серебрения, режимы работы ванн
Состав Предварительное серебрение Толстослойное серебрение Блестящее серебрение
Калиевый цианид серебра 8 г/л 50 г/л 67
Свободный цианид калия 80 100 г/л 25 г/л (деталь опоры) 35- 70 г/л (массовые детали) 140
Карбонат калия 20 г/л
Условия осаждения Предварительное серебрение Толстослойное серебрение Блестящее серебрение
Анод Нержавеющая сталь Чистое серебро Чистое серебро
Температура 18- 20° С 18- 20°С 15—25° С
Плотность катодного гока 0,5- -2 А/дм2 0,1- -0,5 А/дм2 макс. 2 А/дм2
Напряжение (расстояние между анодами 15 см) 4 -6 В 0,7- 1 В 0,4 0,8 В
Осаждаемое количество серебра 14 мг/(м • мин) 65 мг/(А • мин)
Толщина покрытия 0,15 мкм/мин 0,5 мкм/мин
Заданные значения Предварительное серебрение Толстослойное серебрение Блестящее серебрение
Серебро 3 4 г/л 15 30 г/л 34- -38 г/л
Свободный цианистый калий 6 10 г/л 20 30 г/л 130- -150 г/л
Карбонат калия — 20- 100 г/л
430
11 Гальванотехника
K[Ag(CN)2]-> К++ [Ag(CN)J .
Электролитический процесс можно пред-
ставить в упрощенном виде, опустив вторич-
ные реакции, например временным преобра-
зованием КОН. Катод: ион калия К+ допол-
няется до атома, т. е. К+ + е К-атом. Анод:
комплексный ион распадается на ион Ag+
и два иона CN , т. е. Ag(CN)2 ->Ag+ +
+ 2CN Катод: ион Ag+ реагирует с метал-
лом катода, захватывает электрон и допол-
няется до атома серебра, осаждаясь на по-
верхности изделия, т. е. Ag+ + е —> Ag атом.
Анод: ионы CN отдают свободные элект-
роны на анод и становятся CN-радикалами,
т. е. 2CN 2е 2С№-радикалы. Один из
ионов объединяется с атомом К, образо-
ванным на катоде, т. е. CN + К —> KCN:
другой ион CN растворяет атом серебра
из металла анода, т. е. CN + Ag —> AgCN.
Оба цианида образуют комплексную соль:
KCN + AgCN -> K[Ag(CN)J.
В результате диссоциации восстанав-
ливается исходное состояние, и процесс,
при котором атом серебра отделяется из
металла анода, а ион серебра из ванны
осаждается на поверхности изделия, по-
вторяется. В результате замедленного вы-
деления серебра из комплексного иона, а
также параллельной реакции ионов К+ на
катоде происходит смещение катодного
потенциала и, следовательно, осаждение
серебра замедляется таким образом, что в
результате получают покрытие с заданной
плотной мелкозернистой структурой.
Электролит восстанавливается при этом
почти полностью из металла анода, и им
можно пользоваться еще долгое время, не
добавляя солей серебра. Если плотность
тока слишком высокая, то анод пассиви-
руется, а электролит уже не восстанавли-
вается.
Твердое и блестящее серебрение
Аффинажные предприятия поставляют
электролиты в виде готовых растворов в
пластмассовых канистрах или солей, ко-
торые растворяют строго по инструкции
дистиллированной водой. Но ни в коем
случае не водопроводной! Обычно соль
погружают в заданное количество воды
при температуре 40° С, затем дают ей ра-
створиться и оставляют еще на 10 часов,
пока окончательно не растворятся все ее
частицы.
Блескообразующие добавки применяют
тоже согласно инструкции. Следует по-
мнить, что все цианистые электролиты,
даже если они не используются, имеют
ограниченный срок службы и со временем
разрушаются.
Предварительная обработка
поверхности изделий
Шлифование и полирование. Только
на хорошо отполированную поверхность
можно нанести блестящее серебряное по-
крытие. Это означает, что поверхность
перед началом гальванической обработ-
ки следует тщательно отшлифовать и
отполировать. Слоем блестящего сереб-
ряного покрытия невозможно устранить
следы от шлифования, царапины и рис-
ки. Наоборот, любая неровность будет
особенно четко выделяться на блестящем
покрытии из серебра, а потому остатки
шлифовальных и полировальных средств
с поверхности изделий должны быть так-
же удалены.
Обезжиривание. Для эффектной обра-
ботки изделий в гальванической ванне
должен быть обеспечен хороший электри-
ческий контакт с катодом гальваническо-
го аппарата, для достижения чего ювелир-
ные изделия навешиваются (цепочки натя-
гиваются) на контактных крючках или
укладываются на подставке; отдельные
элементы и корпусные предметы обматы-
ваются контактной проволокой. При этом
поверхность изделий должна быть не толь-
ко чистой, но и полностью обезжиренной,
чтобы покрытие прочно держалось на ней,
а потому гальваническая операция начи-
нается с обработки изделий в обезжирива-
ющей ванне с раствором гидроокиси ще-
11.3. Электрохимический метод нанесения покрытий
431
лочи, но без добавок цианистого калия.
Нейтральные аноды состоят из нержавею-
щей стали.
Процесс проходит в течение ЗОс с
подключением электротока напряжением
6—8 В и плотностью 5—15 А/дм2. При
более длительном действии напряжения по-
верхность изделия тускнеет, что можно
устранить в дальнейшем только полирова-
нием. Далее изделие промывают под про-
точной водой, не просушивая, нейтрализу-
ют в растворе серной кислоты с концент-
рацией 5 г/л, а затем еще раз промывают
водой. После этого изделие нельзя трогать
руками — даже отпечатки пальцев могут
привести к возникновению дефектов Через
1—4 недели состав обезжиривающей ван-
ны освежается.
Предотвращение ионного обмена (це-
ментации). Предотвратить или ограни-
чить цементацию можно следующим обра-
зом. Изделия из железа и стали для умень-
шения разности зарядов до разности между
медью и серебром подвергаются предва-
рительному гальваническому меднению.
Цинк, олово, свинец, медь и сплавы меди,
например латунь, бронза, нейзильбер, под-
вергаются предварительному серебрению.
Ранее применявшееся амальгамирование,
т. е. обработку в растворе нитрата ртути,
не используют.
Предварительное серебрение
В электролите такой ванны за счет
добавки свободного цианистого калия
значительно снижается доля ионов сереб-
ра, в результате чего катодный потенци-
ал, смещаясь в сторону отрицательных
значений, приближается к неблагородным
металлам и сплавам настолько, что дела-
ется возможным нанесение первого сереб-
ряного покрытия.
Чтобы предотвратить выпадение метал-
ла в осадок в результате ионного обмена,
сначала включают ток и только после
этого изделие, подвешенное на контактных
стержнях, погружают в электролит ванны
и оставляют там до тех пор, пока не
образуется равномерное сплошное покры-
тие. Если покрытие получается с матово-
белым налетом, то поверхность крацуют,
затем промывают и тут же снова опускают
в ванну для блестящего серебрения.
Современные высокопроизводительные
ванны для серебрения имеют такие условия
гальванического осаждения металла, что
на поверхность, например, меди и ее спла-
вов покрытие можно наносить без предва-
рительного серебрения.
Твердое и глянцевое серебрение
Блестящую поверхность получают с по-
мощью специальных добавок, вносимых в
электролит, точный состав которых извес-
тен, естественно, только предприятиям-из-
готовителям, но, как правило, — это хими-
ческие соединения: прежде всего, сера с
углеродом; соль селена и теллура из шес-
той основной группы периодической систе-
мы; мышьяк, сурьма, висмут из пятой ос-
новной группы периодической системы.
Эти добавки позволяют получать серебря-
ное покрытие, твердость и износостойкость
которого значительно выше, чем при обыч-
ном толстослойном серебрении.
Ввиду особой структуры металла уже
при обычном серебрении твердость достига-
ет 60—90 по Виккерсу, что значительно
выше, чем у отожженного серебра. В ванне
твердого серебрения твердость повышается
до 180 по Виккерсу.
Хотя твердость и износостойкость не
должны быть обязательно пропорциональны
друг другу, но это наблюдается при твердом
и блестящем предварительном серебрении.
А если учесть, что толщина слоя при этом
может составлять до 100 мкм, то можно
утверждать, что срок службы таких серебря-
ных покрытий будет длительным.
Способ применения. Используемые ано-
ды. по возможности два, чтобы равномер-
но охватить всю поверхность изделия,
должны быть из чистого серебра, а общая
их площадь должна быть больше поверх-
ности изделия, чтобы обеспечивалось ре-
генерирование ванны.
432
11. Гальванотехника
Поверхность изделия следует тщательно
подготовить: отполировать, очистить в уль-
тразвуковой установке, промыть в обезжи-
ривающей ванне, а затем водой, провести
нейтрализацию в разбавленной серной кис-
лоте (5 г/л), снова промыть, после чего
осуществить и навешивание в ванне для
блестящего серебрения — на подставках
или путем обматывания контактной прово-
локой, чтобы действовал катодный ток.
Конкретные условия осаждения сереб-
ра, как и проведения всего процесса, ука-
зываются в прилагаемой фирмами-изгото-
вителями инструкции по эксплуатации
электролитов. Готовые изделия тщательно
промываются, высушиваются, последую-
щей обработки не требуется.
Возможные при выполнении процесса
серебрения дефекты, а также рекоменда-
ции по их устранению приведены ниже
(табл. 11.3).
П.3.4. Гальваническое золочение
Нормальное золочение —
блестящее золочение
Также как и серебрение, золочение
применяется для нанесения прочного и
износостойкого золотого покрытия на по-
верхность металлов и сплавов другого
цвета. Но если при серебрении покрытие
должно быть просто серебристо-белого
цвета, то при золочении требуется полу-
чить покрытие с различными оттенками
цвета золота. По сравнению с серебряным
покрытием золоченое всегда было тоньше,
так как осаждается чистое золото, а изде-
лие выглядело более изысканным.
Приблизительно с 1830 г. и вплоть до
1950 г. выполняли только простое нор-
мальное золочение. Покрытие было мяг-
кое и обладало лишь незначительной из-
носостойкостью: толщина его составляла
Таблица 11.3
Возможные дефекты при цианидном серебрении
Вид дефекта Причина возникновения Метод устранения
Отсутствие сцепляемости осадка Поверхность с загрязнениями, слишком высокая разность потенциалов изделие—электролит, цементация Поверхность очистить, обезжирить, подвергнуть предварительному меднению, подвесить под током
Осадок пузырчатый Загрязненная поверхность Обезжирить
Осадок в виде полосок Слишком холодный электролит или слишком концентрированный Ванну подогреть, разбавить дистиллированной водой
«Подгоревшие края» Слишком малое содержание металла Регенерировать
Осадок серый, выделение водорода Плотность катодного тока слишком высокая Уменьшить силу тока или навесить больше изделий
Плохая рассеивающая способность, разброс глубин Слишком низкая плотность катодного гока Повысить силу тока
Неравномерный осадок, «подгоревшие края» Расстояние изделие анод слишком малое Минимальное расстояние 10 см
Анод пассивный Слишком высокое анодное сопротивление Крацевание анода
Анод белого цвета с металлическим блеском Слишком много KCN Регенерировать
Темные пятна на аноде, осадок голубоватого или желтого цвета Слишком мало KCN Добавить 1 3 г/л KCN
11.3. Электрохимический метод нанесения покрытий
433
всего 1 мкм. Нанесение покрытия произво-
дилось при очень низкой плотности тока
(около 0,1 А/дм2), и операция была дли-
тельной. Осадок получался грубозернис-
тым, матового коричневого цвета, и после
крацевания и полирования в нем проявлял-
ся цвет золота (только цвет чистого золо-
та). Окончательная обработка сложных
позолоченных ювелирных изделий оказы-
валась в последующем очень трудоемкой.
В результате разработки современных
методов блестящего и твердого золочения
стало возможным устранить все недостат-
ки прежних методов и теперь: осадок,
благодаря относительно высокой плотно-
сти тока, образуется достаточно быстро;
процесс идет непрерывно, не требуется и
промежуточного крацевания поверхности
изделия; постепенно увеличивающееся зо-
лотое покрытие может иметь такую же
толщину, как и покрытие, полученное
дублированием; на предварительно отпо-
лированной поверхности изделия образу-
ется блестящее золотое покрытие, почти
не требующее дополнительного полирова-
ния; за счет твердых добавок покрытие
становится более твердым и износостой-
ким, чем при традиционном золочении;
возможно одновременное осаждение раз-
личных металлов, при этом образующееся
покрытие может иметь разнообразные от-
тенки золота. Характеристика покрытий,
полученных традиционным (цианидным) и
современным (гальваническим) золочени-
ем представлена в табл. 11.4.
Блестящим золочением получают по-
крытие с блестящей поверхностью, — та-
кое же толстое и износостойкое, как и
покрытие, изготовленное золочением про-
каткой (дублированием). Даже на сильно
изношенных корпусах наручных часов
дублирование было заменено гальваниче-
ским золочением.
При твердом золочении получают твер-
дое покрытие с блестящей поверхностью и
с содержанием золота в нем 18—23 кара-
та, а с цветом — как у сплава с высоким
содержанием чистого золота. Ввиду того,
что структура гальванического покрытия
не схожа со структурой литой заготовки,
а скорее представляет собой смесь компо-
нентов, слой покрытия не должен иметь
точно такой же состав, как и осаждаемое
золото.
Высокопроизводительные ванны
Также как и при серебрении, в про-
цессе золочения ювелир может пользо-
ваться современными производительными
ваннами. Классическое нормальное золо-
чение уже больше не применяется.
Для всех ванн для золочения фирмы-
изготовители предоставляют точную ин-
струкцию, в соответствии с которой
должно осуществляться приготовление
ванн, их эксплуатация и регенерирова-
ние электролитов, состав которых, как
правило, не сообщается, так как они
защищены патентом. На практике эти
данные не имеют большого значения, а
Таблица 11.4
Традиционное и гальваническое золочение
Наименование Вид покрытия Толщина, мк Твердость по Виккерсу Поверхность
Традиционное цианидное золочение Тонкое золотое 1 80 Матовая
Глянцевое золочение Толстое золотое 5 20 До 100 Блестящая
Твердое золочение Толстое из сплава золота 5 20 До 400 Блестящая
Цветное золочение Тонкое из сплава золота 0,1 0,5 До 400 Зеркальный блеск
434
11. Гальванотехника
Таблица 11.5
Электролиты для золочения, режимы работы ванн
Рабочие параметры Единицы измерения Crownclad 18 8С Crownclad 2000 Mix’n’Match Engold HSD
Содержание золота г/л 2- 10 2,0—6,0 15 20
Содержание кобальта г/л 1 2,5 0,5- 1,0 —
Содержание никеля г/л — 0,5—2,5
Содержание индия г/л 1,0- -3,0 —
Значение pH 1 1,5 3,5- 4,0 6,3 7,0
Температура °C 30 50 25- 40 50 70
Плотность тока А/дм2 1 5 0,75 1,5 0,55- 3,5
Количество осаждаемого золота на 1 А/дм2 1 мкм за 10 мин Различное 1 мкм в 100 с
Твердость По Виккерсу 220 140- 225 120
те, для кого они интересны с научной
точки зрения, могут ознакомиться с ними
в опубликованных патентах.
И в современных ваннах для золоче-
ния (табл. 11.5) в качестве электролита
обычно используется дицианоаурат ка-
лия. Добавки меди, серебра и никеля
применяют также в виде цианистых со-
единений. Возможно использование (в
виде добавок) и других металлов. За-
частую достаточно небольшого количе-
ства, например, сурьмы, мышьяка, висму-
та, олова или кадмия, чтобы улучшить
качество осадка. Для соблюдения осо-
бых условий осаждения используются
также органические и неорганические
добавки.
В зависимости от величины pH разли-
чают кислые, нейтральные и щелочные
золотые электролиты. Современные кислые
электролиты подкисляют слабыми в основ-
ном органическими кислотами или добав-
ляют в них смесь органических и мине-
ральных кислот, причем их pH - 3,2 —5;
если же pH ниже 3,2. то золотой элект-
ролит разрушается В нейтральных элек-
тролитах значение pH поддерживается в
нейтральном диапазоне за счет фосфор-
ных соединений Щелочные электролиты
эксплуатируют при pH = 11—12. Они име-
ют высокое содержание свободного циа-
нистого калия, могут содержать также
золото (до 20 г/л) и обеспечивают высо-
кую скорость осаждения.
Процессы, происходящие
в ванне для золочения
Процесс осаждения золота определяет-
ся компонентами электролита: калиевого
цианида золота (дицианоаурат калия)
K[Au(CN)2], «свободного» цианистого ка-
лия и кислого фосфата натрия (в качестве
токопроводящей соли и для изменения
значения pH).
Калиевый цианид золота. Он является
носителем благородного металла в элект-
ролите. Так как в высокопроизводитель-
ных ваннах для золочения применяются
нерастворимые аноды, то осаждаемые ча-
стицы золота не могут быть заменены ме-
таллом анода, поэтому цементации почти
не происходит: электролит испытывает
11.3. Электрохимический метод нанесения покрытий
435
недостаток в ионах золота и по достиже-
нии минимального предела раствор регене-
рируется соответствующими добавками.
Свободный цианистый калий. Хотя в
электрохимическом ряду напряжений золо-
то указано как самый благородный ме-
талл, в цианистом растворе оно по своим
свойствам менее благородное, чем сереб-
ро. Под действием свободного цианистого
калия число ионов золота относительно
общего количества ионов снижается, что
приводит к дальнейшему смещению потен-
циала напряжений в сторону значений
неблагородных металлов, когда разность
потенциалов между частицами золота в
электролите и неблагородным металлом
катода начинает уменьшаться.
Кислый фосфат натрия. Он повышает
электропроводность электролита, улучша-
ет рассеивающую способность ионов бла-
городного металла и влияет на цвет полу-
чаемого золотого покрытия.
Подготовка изделий
Все, что было сказано относительно
подготовки изделия при серебрении, рас-
пространяется также и на операцию золо-
чения. В данном случае не требуется ни-
каких мер по предупреждению цемента-
ции. В ванне предварительного золочения
на изделие из железа и стали наносят
сначала первый толстый слой, а затем
производится гальваническое осаждение.
При необходимости перед золочением из-
делие можно предварительно омеднить.
С помощью электролита для гальваниче-
ского золочения «Crownclad 18-8С» (фирма
С. Hafner, Пфорцхайм) можно наносить
покрытие из золота прямо на сталь и
другие металлы низкой активности. Цинк,
олово и свинец с целью снижения разности
потенциалов подвергаются предваритель-
ному меднению, что необходимо также
для бездефектного золочения. Непосред-
ственное золочение меди и ее сплавов
невозможно. Обычно легче выполнить зо-
лочение неблагородных металлов, чем
произвести золочение старого покрытия,
выполненного нормальным гальваничес-
ким осаждением.
Метод нанесения покрытий
После подготовки основания металла
сначала наносится толстый слой золота,
а затем тонкое покрытие из чистого зо-
лота. В табл. 11.5 приведены электролиты
фирмы С. Hafner (Пфорцхайм).
Crownclad 18-8С. В ванне с этим элек-
тролитом получают золотые покрытия с
хорошим сцеплением прямо на поверхно-
сти других малоактивных сплавов, напри-
мер используемых для изготовления брас-
летов и корпусов часов, при этом покры-
тие— очень толстое и блестящее (при
толщине более 5 мкм— блеск несколько
меньше).
Crownclad 2000—Mix’n’Match. Этот
кислый электролит предназначен для
цветного золочения (0,1—0,15 мкм) и на-
несения покрытий (до 5 мкм). При его
использовании (состав из 6 компонентов)
можно получать покрытия пяти основных
цветов, причем цвет можно варьировать
по желанию заказчика. В зависимости от
состава компонентов осадок содержит
20—23,5 карата золота, твердость же его
зависит от примесей других металлов:
при Ni/Co твердость по Виккерсу может
быть в пределах 140—185, а при Ni/In —
155 -225.
Engold HSD. Этот электролит обеспечи-
вает быстрое осаждение золота и предназ-
начен для получения покрытий толщиной до
300 мкм, которое прочно держится на по-
верхности благородных и неблагородных
металлов. Оно настолько пластичное, что
изделия затем можно подвергать прокатке,
гибке и резке. До толщины 10 мкм поверх-
ность имеет зеркальный блеск. Продолжи-
тельность осаждения зависит от плотности
тока: при 0,5 А/дм2 покрытие в 1 мкм
получают за 230 с, при 1,1 А/дм2 — 1 мкм
за 100 с, а при 0,5 А/дм2 — 1 мкм за
33 с. Закрыв определенные места поверх-
ности, можно получить и определенный
рельефный рисунок.
436
11. Гальванотехника
Таблица 11.6
Возможные дефекты при цианидном золочении
Вид дефекта Причина возникновения Метод устранения
Осадок пятнистый Остатки химикатов, поры в основном металле Изделие очистить
Осадок шероховатый Ванна с загрязнениями, слишком много К2СО3 Электролит отфильтровать, регенерировать
Осадок пузырчатый Поверхность изделия недостаточно обезжирена Изделие обезжирить
Осадок неопределенного цвета Слишком большой или малый анод Изменить размеры анода
Осадок красный Электролит загрязнен медью Добавить 2 г/л KCN
Выделение водорода, электролит инертный, осадок черно-зеленый Слишком высокая плотность катодного тока Снизить силу тока или навесить меньше изделий
Плохое распределение по глубине Плотность катодного тока слишком мала для расстояния изделие анод Повысить силу тока, минимальное расстояние 10 см
Процесс идет медленно Слишком концентрированный электролит Разбавить дистиллированной водой
Анод с металлическим блеском Слишком много KCN Регенерировать
Возможные дефекты при золочении и
способы их устранения указаны в
табл. 11.6.
11.3.5. Гальваническое родирование
Родий отличается высокой коррозион-
ной стойкостью и высокой износостойко-
стью. При нанесении гальванического
светлого родиевого покрытия обеспечива-
ется осветление ювелирных изделий из бе-
лого золота и платины и защита серебря-
ного украшения от образования окисной
пленки. Правда, родирование серебра не
нашло всеобщего признания, так как при
этом привлекательное теплое свечение
серебра подавляется холодным голубова-
тым блеском родия. На практике толщина
родиевого покрытия не превышает 0,2—
0,3 мкм; на толстых хрупких родиевых
покрытиях могут появиться волосяные
трещины и его защитное действие теряет
в этом случае силу.
Родирование можно производить не-
посредственно на поверхности серебряных
и золотых сплавов, в том числе белого
золота. Электролит для родия очень чув-
ствительный, поэтому при его использова-
нии следует строго соблюдать все требо-
вания соответствующей инструкции фир-
мы-изготовителя.
Свежеприготовленный электролит име-
ет красно-коричневый цвет, но со време-
нем становится светло-желтым; каждый
раз из-за невозможности регенерирования
его приходится заменять. В 1 л электро-
лита можно произвести родирование, на-
пример, 400—600 колец с достижением
11.3. Электрохимический метод нанесения покрытий
437
необходимой толщины покрытия всего
слоя за 2 —3 мин, но при этом необходи-
мо тщательно следить за непосредствен-
ным контактом металлов: недостаточно
просто погрузить, к примеру, цепочку в
раствор электролита, ее нужно погрузить
в него в натянутом виде и обязательно
на подставке. В процессе осаждения про-
исходит выделение водорода и на по-
верхности изделия образуются пузырьки
газа, которые, чтобы избежать появления
пятен на покрытии, удаляют легким по-
качиванием изделий.
11.3.6. Гальваническое отслаивание
и полирование
Различие этих операций состоит в сле-
дующем. В результате гальванического
отслаивания удаляются окисные пленки
(последствия отжига), а также налеты, об-
разовавшиеся после травления золотого
сплава. Гальваническим полированием
удаляются неровности и сглаживается
поверхность. Посредством электролити-
ческой обработки удаляется некрасивый
зеленый налет даже в самых труднодо-
ступных местах ювелирного украшения,
заменяя тем самым трудоемкую обработку
шабером, шлифовальными палочками или
натянутой нитью.
Оборудование. Приготовление элект-
ролита производится по инструкции изго-
товителя. Поскольку во время обработки
осуществляется нагрев ванны и раствор
испаряется, в него следует добавлять ди-
стиллированную воду. Электролит не все-
гда подвергается регенерированию, но
если блеск на обрабатываемой поверхно-
сти слабеет, то в него добавляют 10—20 г
цианистого калия. Катод из нержавеющей
стали должен быть в 2 раза больше поверх-
ности изделия, а сама установка должна
иметь особо высокую силу тока.
Условия работы. Температура ванны
(электролита) — приблизительно 70° С; из-
делие в данном случае является анодом.
При обработке тонких проволочных кон-
струкций подаваемое напряжение тока
равняется 8 В, а при обработке носильных
изделий - 12 В. Изделия помешают в
ванну с раствором на 3—5 с или на 1 с
3 раза, при этом плотность тока составля-
ет 100—120 А/дм2, т. е. на 1 см2 площади
изделия расходуется 1 А. Значит, если
сила тока составляет 10 А, то площадь
поверхности изделия может быть не более
10 см2. Так можно обрабатывать почти
все сплавы золота, но с особым эффектом
сплавы выше Аи 500. Правда, изящные
ювелирные изделия, тонкие цепочки так
обрабатывать из-за большой утраты бла-
Таблица 11.7
Возможные дефекты при гальваническом отслаивании и полировании
Вид дефекта Причина возникновения Метод устранения
Блеск не образуется, закрашивание электролитом Истек срок годности электролита, температура слишком низкая Заменить раствор, подогреть
Темно-серые пятна на поверхности изделия Жесткая и соленая вода Использовать дистиллированную воду
Коричневые пятна на поверхности изделия Некачественная подготовка поверхности изделия, большое содержание меди в сплаве Поверхность очистить и обезжирить, дополнительно отполировать
«Подгоревшие» участки в местах контакта Слишком высокая концентрация тока Сменить точку приложения, повторить обработку
Расплывчатые белые пятна вокруг места контакта Ионный обмен серебра Приготовить новый электролит
438
11. Гальванотехника
городного металла нельзя. В ювелирных
украшениях, представляющих собой про-
волочный шарик или корзиночку, отслаи-
вания и полирования на внутренних по-
верхностях не происходит. В заключение
важно промыть изделия, а при необходи-
мости произвести еще и очистку их ульт-
развуковым способом. Возможные при
этом дефекты приведены в табл. 11.7.
Процесс отслаивания. На первой ста-
дии электрохимического отслаивания
(при большой силе тока) на поверхности
изделия происходит удаление окисных
пленок и частиц налета. В процессе по-
следующего анодного полирования (при
более низкой силе тока) удаляются мик-
рошероховатости и поверхность металла
сглаживается. Эффективность обработки
особенно возрастает под действием крат-
ковременных импульсов тока.
11.3.7. Гальванопластика
Методы гальванопластики уже давно
используются в различных областях тех-
ники, в ювелирном деле этот метод при-
меняется для воспроизведения и изготов-
ления медалей и других металлических
предметов, при этом оригинал сначала
изготавливается из неметаллического ма-
териала, а затем эту форму (негатив)
делают токопроводящей, чтобы на ее
поверхности можно было получить проч-
ное металлическое гальваническое по-
крытие.
Предварительная подготовка
не токопроводящей модели
Гипс Гипсовая форма просушивается
в течение 2—3 дней при температуре
50—70° С, затем ее погружают в жидкий
воск и оставляют в нем до тех пор, пока
в ней полностью не закроются поры, т. е.
не будут выделяться никакие пузырьки
воздуха.
Воск. Части модели из воска промы-
вают в водном растворе (50 г/л карбона-
та натрия (сода) Na2CO3), затем просуши-
вают и покрывают раствором шеллака
(150г шеллака на 1 л спирта)
Пластмасса. Сначала детали обезжири-
вают, потом погружают на 2 мин в раствор
хромосернистой кислоты: 100 г бихромата
калия К2СгпО7 плюс 500 мл воды плюс I л
серной кислоты. 100 мл этого раствора
затем разбавляют 900 мл воды. После обра-
ботки изделий таким раствором произво-
дится их тщательная промывка.
Пластмасса на основе АБС (акрил-
нитрил-бутадиен-стирол). Этот термо-
пласт разработан специально для исполь-
зования при нанесении гальванических
металлопокрытий.
Покрытия на листьях растений.
В данном случае речь идет не об изготов-
лении простейших брошей в виде листоч-
ка под старинную медь, а о методе нане-
сения металлических покрытий на насто-
ящие листья растений: лист погружают на
один день в раствор бензола, который,
впитиываясь в ткани растения, вытесняет
воду: затем лист помещают в мелкозер-
нистый песок с камфорой, где в течение
2—3 дней он впитывает в себя эту самую
камфору. Внешний вид листа не изменяет-
ся. но он полностью высушивается.
Изготовление токопроводящего слоя
Предварительно подготовленные не-
металлические фасонные детали должны
получить перед гальванизацией токопро-
водящее покрытие, которое выполняется
из угольного и металлического порош-
ков. Нанесение покрытия другими спосо-
бами металлизации, например вакуумно-
го напыления, выполняется только на
специальном оборудовании и поэтому
здесь не рассматривается.
Графитизация. Мельчайшая графито-
вая пыль рассыпается по поверхности и
распределяется кисточкой или щеточкой
таким образом, чтобы получился ровный
сплошной блестящий черный слой, кото-
рый затем в состоянии проводить элект-
рический ток.
11.3. Электрохимический метод нанесения покрытий
439
Нанесение металлического порошка.
Для этой цели применяется медный поро-
шок, называемый иногда золотистым брон-
зовым порошком, который наносится на
поверхность так же, как и графит. Благо-
даря адгезии металлический порошок име-
ет хорошее сцепление с основанием.
Химическое серебряное покрытие.
Этот метод рекомендуется, прежде всего,
для обработки деталей с растительным
орнаментом. Изделие погружают в спир-
товой раствор нитрата серебра, затем
дают стечь раствору, а листочки погружа-
ют в восстановительный раствор, как пра-
вило, 1%-ный раствор формалина (фор-
мальдегида). В результате восстанови-
тельной реакции нитрат серебра стано-
вится серебром.
Серебряный электропроводный лак.
Этот готовый препарат наносится на по-
верхность неметаллических деталей, об-
разуя прочное покрытие с достаточной
электропроводностью.
Гальванические покрытия
Поверхность металлического покрытия
должна быть свободной от поверхност-
ного натяжения, гладкой, обычно блестя-
щей и по возможности иметь большую
толщину. Поэтому в данном случае реко-
мендуется применять стандартные кислые
медные электролиты, с помощью которых
можно получить толщину слоя покрытия в
несколько миллиметров, а если требуется
получение блестящей поверхности, то
20—60 мкм слоя при этом наносят с ис-
пользованием кислого электролита блестя-
щего меднения.
Разумеется, возможно золочение и се-
ребрение омедненных деталей. Если при
нанесении гальванических покрытий на
поверхность металлических деталей воз-
никают внутренние связи в решетчатых
структурах основного металла и металла
покрытия, то при получении металличес-
кого покрытия на неметаллическом осно-
вании химических или электрохимических
связей материала покрытия с основанием
не существует. Покрытие может легко
отслаиваться, если оно не охватывает или
не покрывает всю поверхность изделия
или не сцепляется прочно с шероховатой
его поверхностью.
Пустотелые украшения, выполненные
методом гальванопластики
Речь идет о сложной промышленной
технологии, на основе которой методом
гальванопластики серийно изготавлива-
ются полые тонкостенные ювелирные
украшения из Аи 333 или Аи 375. Суще-
ствует несколько способов гальваноплас-
тической обработки сплава золота.
По модели из металла. На металличес-
кую модель, например из алюминия или
цинка, наносится достаточно толстый
слой гальванического золотого покрытия;
материал модели удаляется затем выплав-
лением или травлением.
По восковой модели. Сначала изготав-
ливается модель из воска, на которую
наносится гальваническим методом мед-
ное покрытие толщиной 80—100 мкм.
Далее воск выплавляется, отверстие зак-
рывается и медная оболочка подвергается
золочению, а затем медь полностью вы-
травливается.
11.3.8. Гальваническое формование
В 60-е годы в США на основе мето-
да гальванопластики был разработан
новый метод текстурирования (тиснения)
металла «Electroforming». Этот способ
стали широко применять также и в Ев-
ропе при изготовлении ювелирных изде-
лий и художественной обработке метал-
ла. Постепенно гальваническое формова-
ние. являясь новым методом декоратив-
ной отделки изделий, стало постоянно
применяться в ювелирной практике.
Для гальваноформования характерно
то, что целенаправленно производится на-
несение грубозернистого полосчатого по-
440
11. Гальванотехника
ристого осадка, что и позволяет в итоге
получить интересную фактуру поверхно-
сти. При очень высокой плотности тока в
единицу времени на поверхность изделия
гальваническим осаждением наносят как
можно большее количество металла, что-
бы поверхность приобрела крупнозернис-
тую структуру, напоминающую плотно
нанесенную зернь. В основе своей гальва-
ноформование - это сначала гальвано-
пластика с дальнейшим затем изменением
условий осаждения металла и получением
в результате этого характерной текстури-
рованной поверхности.
Новинкой является метод гальванофор-
мования, при котором основу формуют
сначала из металлической фольги или
проволоки, а далее наносят гальваничес-
кое покрытие до такой толщины, пока не
будет получено определенное очертание
изделия и оно не станет достаточно проч-
ным. Ввиду повышенной плотности тока
на поверхности образуется груботекстури-
рованный рисунок. Таким способом при
меньших затратах можно изготавливать
изделие, которое обычно изготавливают
трудоемкими выколоткой и гибкой; воз-
можно также изготовление изделий таких
форм, которые вообще нельзя выполнять
никакими другими методами.
На рис. Fll.ll—F 11.15 представлены
отдельные примеры исполнения изделий
техникой гальваноформования.
11.3.9. Утилизация
отработанных электролитов
В серебряных ваннах количество
осадка приблизительно соответствует ко-
личеству расходуемого чистого серебра
на аноде, поэтому такие электролиты ис-
пользуются достаточно долго. При галь-
ванизации с нейтральным анодом необ-
ходимо освежение электролита специаль-
ными добавками, рекомендуемыми фир-
мами-изготовителями для того, чтобы
выдерживались заданные значения элект-
ролита. Но когда-то любой электролит
полностью расходуется или же какая-то
часть его становится непригодной для
использования. Но ни в коем случае
такие остатки электролита нельзя сли-
вать. например, в канализацию или на
землю. Отработанные растворы, кислот-
ные или щелочные, рекомендуется хра-
нить раздельно в специальных пластмас-
совых резервуарах, а затем по мере не-
обходимости отправлять на аффинажные
предприятия или на пункты сбора (при-
ема) токсичных материалов
12. Замки, соединения
12.1. Подвижные соединения
При изготовлении цепочек и браслетов,
серег и кулонов отдельные их детали
должны подвижно соединяться друг с дру-
гом. Различают, несмотря на многообра-
зие, несколько основных типов подвижных
соединений.
12.1.1. Звеньевое соединение
Это основная форма всех возможных
подвижных соединений, звенья которых
припаиваются следующим образом: как
простая пара звеньев, когда к соединя-
емым деталям (рис. 12.1, 7) одно звено
припаивают вертикально (стоячим), а
другое— горизонтально (лежачим); как
трехзвенное соединение, когда оба не-
подвижных звена припаивают к соединя-
емым деталям в одинаковом положении,
т. е. лежачими (рис. 12.1, 2) или стоячими
(рис. 12.1,5); расположенное между ними
подвижное звено занимает соответственно
противоположное положение Изображен-
ное на рис. 12.1, 4 соединение, в котором
шарнирная трубка служит в качестве
подвижного звена, также соответствует
принципу трехзвенного соединения. Следу-
ющей ступенью звеньевого соединения
является гибкий соединительный элемент
(рис. 12.1,5): для обеспечения большей
площади контакта с соединяемой деталью
круглое звено в месте пайки припиливают,
придавая стыку плоскую форму.
12.1.2. Шарнирное соединение
Простой шарнир
Для обеспечения необходимой прочно-
сти толщина стенки шарнирной трубки
должна составлять 1/4 от ее наружного
диаметра. Все подвижные шарниры имеют
нечетное число звеньев (3, 5, 7 и т. д.).
В шарнире, состоящем из трех частей,
среднее звено можно сделать немного
длиннее, чем оба крайних, причем средний
шарнир припаивают к крышке, а край-
ние — к корпусу, например медальона.
Основная сложность при установке
подвижных шарниров, состоящих из не-
скольких частей, заключается в особен-
ности размещения отдельных составных
частей трубки, когда они должны плотно
прилегать друг к другу и одновременно
иметь возможность двигаться, при этом не
Рис. 12.1. Простые соединения звеньев. 1 пара
звеньев; 2,3 - трехзвенное соединение; 4 ушки
с плоским звеном: 5 — плетеное соединение
442
12. Замки, соединения
Рис. 12.2. Припаивание подвижного шарнира: 1 — припаивание всего
шарнира; 2,3 припаивание частей шарнира к разным сторонам
заклиниваясь. Если одно-
временно уложить все
детали и поочередно с
каждой стороны припаять
их, то шарнирное соеди-
нение получится тугим,
если же припаивать дета-
ли сначала с одной сторо-
ны, а затем с другой, то
гораздо сложнее будет
подогнать детали.
Последовательность выполнения опера-
ций (метод 1). В месте стыка двух соеди-
няемых деталей с помощью круглого над-
филя выбирают канавку, в результате
чего конец каждой соединяемой детали
будет иметь форму желобка. Затем распи-
ливают на требуемое количество частей
трубку, при этом плоскости срезов долж-
ны располагаться строго под прямым уг-
лом к главной оси шарнира. Распиливать
шарнир рекомендуется в специальном
шаблоне для резки шарниров. Далее слег-
ка смазанный стальной штифт пропускают
в качестве направляющей сквозь детали
шарнира, плотно прижимая одну к дру-
гой и укладывая в подготовленную
канавку. Затем части шарнира через
одну припаивают с одной стороны — к
одной детали (рис. 12.2, 7), после чего
паяют с противоположной стороны дру-
гие части. Смежные части шарнира, во
избежание растекания припоя в месте
пайки, слегка покрывают пластилином.
Если припой не затек полностью, соеди-
нение разъединяют и дополнительно по
отдельности пропаивают детали, разуме-
ется не забыв вставить стальной штифт
(рис. 12.2,2). В итоге части шарнира долж-
ны прочно удерживаться и быть аккуратно
припаяны к обеим соединяемым деталям.
Последовательность выполнения опера-
ций (метод 2). Желобок делают таким
же образом, как и при первом методе.
Затем шарнирную трубку размечают на
нужное количество частей, а в шарнирном
шаблоне ее надрезают от стыка шарнира
настолько, чтобы между отдельными час-
тями шарнира остались только маленькие
перемычки, при этом используют только
те части шарнира, которые примыкают к
одной соединяемой стороне, поэтому
надрезы в промежуточных частях можно
расширить в форме клина, благодаря
чему можно будет предотвратить затека-
ние припоя. Шарнир укладывают в ка-
навку и сразу же припаивают предназна-
ченные для соединения части шарнира
(рис. 12.2, 2). Далее, начиная с клинооб-
разного расширенного разреза, насквозь
прорезают фугу шарнира, удаляя ненуж-
ные промежуточные детали шарнира, пос-
ле чего нарезают части шарнира, которые
должны точно входить в образовавшиеся
промежутки. Затем соединение разбирают,
чтобы установить точно на размеченные
места в канавке остальные части шарни-
ра, после чего, вставив стальной штифт,
выполнить их пайку (рис. 12.2, 2).
Пружинящий шарнир (рис. 12.3)
Такая пружинная механика встречает-
ся, например, в портсигарах. Шарнир
собирают способом, описанным выше, но
вместо штифта используют плоскую пру-
жину, при этом, в зависимости от веса
крышки, требуется одна или несколько
таких пружин; они должны быть немного
длиннее самого шарнира. Фиксируются
пружины (сначала с одной стороны) кли-
ном, плотно забитым в шарнир. При от-
крытой крышке пружина может быть в
покое (рис. 12.3, 7) или немного повернута
и слегка зафиксирована клином с другой
стороны. Если при этом крышка хорошо
12.1. Подвижные соединения
443
Рис. 12.3. Шарнир с натяжной пружиной и шпон-
кой. 1 в состоянии покоя; 2 - под действием
усилия
открывается, то клин забивают оконча-
тельно (рис. 12.3, 2). После этого выступа-
ющие концы клиньев и пружин срезают и
опиливают.
Шарнир в трубке
Он отличается от других типов шарни-
ров тем, что собственно подвижный шар-
нир припаян внутри трубки большего
диаметра, разрезанной вдоль, благодаря
чему более надежен.
Последовательность выполнения опе-
раций при изготовлении шарнира для
браслета. Для установки внешнего шар-
нира в предусмотренном месте браслета
как можно ближе к внешней стенке про-
сверливают небольшого диаметра отвер-
стие, а для изготовления двойного шар-
нира подготавливают две туго входящие
одна в другую трубки. Если толщина
браслета больше, чем диаметр внешней
трубки, то для временной фиксации
браслета изнутри его в месте расположе-
ния отверстия делают пропил, в который
вставляют U-образно согнутую полоску
металла и припаивают ее (рис. 12.4, 7).
Расширив отверстие (при этом может
случиться, что и внешняя стенка будет
полностью высверлена), вставляют в
него внешний шарнир и припаивают его
(рис. 12.4,2). Далее трубку разрезают
вдоль пополам, а выступающие части
впаянной U-образной пластины отрезают.
В итоге оба конца браслета заканчива-
ются половинками трубки В одну поло-
винку внешней трубки вставляют сред-
нюю часть подвижного шарнира стыком
внутрь и припаивают ее (рис. 12.4,3).
Обе половинки браслета затем укладыва-
ют стыками напротив, чтобы можно было
подогнать и обе внешних части шарнира,
для чего на трубках делают метки, до
которых их продвигают внутрь, чтобы
они плотно прилегали к среднему шарни-
ру. Для припаивания оба внешних по-
движных шарнира насаживают на сталь-
ной штифт точно по меткам, при этом
сначала отдельные части лишь прихваты-
вают, а затем, еще раз проверив точ-
ность подгонки шарнира, припаивают
оба конца его окончательно (рис. 12.4, 4).
После этого остается только опилить
выступающие концы шарнира заподлицо
и доработать, в случае необходимости,
внешнюю трубку, чтобы браслет рас-
крывался как следует.
12.1.3. Бареттерное соединение
Этот вид соединения распространен в
ювелирном деле довольно широко. В та-
ких соединениях возможный радиус дви-
жения ограничен одновременно и формой
вставленного клина, и величиной зазо-
ров между звеньями, причем форма со-
единяемых звеньев не оказывает на это
Рис. 12.4. Припаивание контршарнира: 1— встав-
ка U-образной пластинки для компенсации тол-
щины браслета 2 - - впаивание внешней трубки;
3 средняя часть шарнира; 4 — внешние части
шарнира
444
12. Замки, соединения
никакого влияния. Чаще всего — это
закрытые четырехгранные профили или
такие звенья, внутренняя стенка которых
открыта, т. е. U-образные профильные
звенья (рис. 12.5).
Последовательность выполнения опера-
ций при изготовлении звеньев. Четырех-
гранную трубку подготавливают путем
протягивания с сердечником из меди или
стали в волочильной доске с квадратными
отверстиями. Стык должен находиться по
возможности на одной грани
Если изготавливают браслет, то трубку
гнут на оправке, диаметр которой соответ-
ствует внутреннему диаметру браслета, а
затем ее распиливают на звенья и вытрав-
ливают из них материал сердечника. Та-
ким же образом с медным сердечником
изготавливают четырехграннную трубку,
когда звенья имеют только U-образную
форму. Шов останется потом на внутрен-
ней стороне браслета, и его не нужно
будет запаивать. Внутреннюю сторону че-
тырехгранного профиля полностью спили-
вают до сердечника, а при распиловке
трубки на отдельные звенья части сердеч-
ника остается только вынуть.
Последовательность выполнения опера-
ций при изготовлении соединительных
элементов. Оба конца каждого звена
слегка скашивают, чтобы обеспечить в
дальнейшем необходимую подвижность
звеньев. Затем к каждому звену с одной
стороны припаивают отрезок четырех-
гранной проволоки с одной стороной,
выполненной в виде плоского клина,
после чего звенья соединяют, вставляя
их одно в другое, и в таком поло-
жении в требуемом месте соединения
их просверливают, а затем штифтуют
(рис. 12.5).
Рис. 12.5. Бареттерное соединение
12.1.4. Соединение с подвижным
элементом (рис. 12.6, 7)
Соединение узких звеньев
Этот метод можно считать одним из
вариантов бареттерного соединения: зве-
нья обрабатываются по бокам в соответ-
ствии с динамикой шарниров и становятся
подвижными.
Последовательность выполнения опе-
раций. Звенья изготавливают таким же
образом, как и при бареттерном соедине-
нии, а в качестве основы используют как
четырехгранный, так и U-образный про-
фили. При нарезании звеньев следует учи-
тывать припуск на сочленение.
В каждом звене шарнир с одной сто-
роны опиливают в виде полукруглого
выступа, а с другой — в нем выпиливают
соответствующее полукруглое углубле-
ние, в которое впоследствии входит шар-
нир следующего (соседнего) звена.
Вставка должна иметь такую длину,
чтобы ее можно было частично вставить
в выпиленный конец (полукруглое уг-
лубление) звена браслета и припаять.
В полукруглых выступах и углублениях
шарнира точно по центру просверлива-
ют отверстия, затем собирают звенья по-
парно и просверливают соединительную
вставку.
Рис. 12.6. Соединение со вставками: 1 —узкого
браслета; 2 — широкого браслета
12.1. Подвижные соединения
445
Когда через просверленные отверстия
пропускают штифты, звенья должны иметь
достаточную степень свободы движения.
Если же свободы движения шарниров еще
недостаточно, то края звеньев слегка
припиливают дополнительно.
Соединение широких звеньев
(рис. 12.6, 2)
Последовательность выполнения опера-
ций. Боковые стенки делают из выгнутой
на оправке плоской полосы. Верхние ча-
сти звеньев напаивают с разрывом, чтобы
оставалось достаточно места для установ-
ки шарниров. Затем всю конструкцию
разрезают между напаянными пластинка-
ми на отдельные части (звенья) так, чтобы
в каждом из них остались выступы боко-
вой стенки, одну сторону которых потом
опиливают в полукруглые выступы, а на
другой пропиливают соответствующие
выемки. Далее из остатков материала
рамки изготавливают подкладки, которые
припаивают к обеим внутренним сторонам
рамки, сразу за полукруглыми выемками,
после чего совмещенные шарниры засвер-
ливают и попарно штифтуют. А затем, ос-
торожно припиливая отдельные элементы
соединений, расширяют зазоры, обеспечи-
вающие свободу движения шарниров.
12.1.5. Штифтовое соединение
Последовательность выполнения опера-
ций (рис. 12.7).
Плоскокатаную четырехгранную про-
волоку (с сечением примерно 0,7 х 2,5 мм)
сгибают по высокой сто-
роне, образуя три обру-
ча, внутренний диаметр
которых соответствует
диаметру браслета.
Один из обручей разре-
зают на отрезки длиной
10- -13 мм, которые впос-
ледствии станут звеньями
браслета. Затем произво-
дят разметку центров от-
верстий в первом обруче и просверлива-
ют их, после чего под первый обруч
подкладывают второй и в двух его про-
тивоположных местах тоже просверлива-
ют отверстия через уже имеющиеся в
первом обруче, а потом временно скреп-
ляют оба обруча с помощью заклепок и
во втором обруче просверливают осталь-
ные отверстия и размечают длину звеньев,
благодаря чему в дальнейшем обеспечива-
ется точная подгонка соседних звеньев.
Временные заклепки снимают лишь после
того, как обручи будут распилены на
звенья.
Тем временем из третьего обруча изго-
тавливают более короткие соединитель-
ные элементы. Затем браслет собирают,
как это показано на рисунке, а вставлен-
ные в звенья штифты осторожно запаива-
ют по концам. Во избежание затекания
припоя места пайки защищают небольшим
количеством пластилина.
12.1.6. Подвижное соединение оправ
Такой способ используется в ювелир-
ных работах, когда требуется соединить
несколько оправ, обеспечив при этом гори-
зонтальную или вертикальную подвиж-
ность.
Горизонтальное соединение оправ
(рис. 12.8, 7)
В этом случае оправы должны доволь-
но плотно прилегать друг к другу и об-
ладать подвижностью только по горизон-
тали из стороны в сторону; в подвешен-
Рис. 12.7. Браслет со штифтовым соединением
446
12. Замки, соединения
ном состоянии они должны провисать
строго вертикально.
Последовательность выполнения опе-
раций. Оправы должны иметь цилиндри-
ческую форму, а поэтому проще всего
изготовить их из трубки для шарниров,
отрезая от нее куски требуемой длины.
При определении высоты оправ необхо-
димо предусмотреть, чтобы для вставки
оставалось достаточно места. При за-
крепке камней с плоским основанием об-
ходятся довольно низкими оправами.
На нижней части оправы, в соответ-
ствии с шириной соединительного ушка,
размечают и пропиливают два отверстия,
за перемычку между которыми потом цеп-
ляется ушко. Последнее, представляющее
собой три четверти кольца, продевают
через отверстия, а затем припаивают к
следующей оправе таким образом, чтобы
оно располагалось точно напротив пере-
мычки. В противном случае ряд оправ в
состоянии покоя не будет зависать прямо.
Рис. 12.8. Подвижное соединение оправ• 1 — гори-
зонтальная подвижность; 2 — вертикальная по-
движность благодаря наличию ушек; 3 верти-
кальная подвижность благодаря наличию вставок
Можно также пропилить отверстия с обе-
их сторон оправы, в этом случае два
смежных каста соединяются цельным уш-
ком, охватывающим перемычки обеих
оправ, при этом к одной из оправ ушко
может быть припаяно.
Вертикальное соединение оправ
Последовательность выполнения опера-
ций при соединении ушками (рис. 12.8, 2).
В каждой оправе на противоположных
сторонах, примерно посередине, просвер-
ливают отверстие, а у нижнего края вы-
пиливают полукруглую выемку.
Ушки из проволоки круглого сечения
делают такими, чтобы они плотно соеди-
няли пару оправ, не оставляя при этом
между оправами слишком большого зазо-
ра. К одной из двух оправ ушко припа-
ивают.
Для изготовления ушек можно исполь-
зовать также и проволоку с полукруг-
лым сечением, но тогда верхние отвер-
стия, просверливаемые в оправах, также
должны иметь полукруглую форму, а ниж-
ние выемки быть квадратными. Если к
одной оправе припаивают U-образное
ушко, то прорези выполняют только с
одной стороны оправы.
Последовательность выполнения опе-
раций при соединении со вставками
(рис. 12.8,3). На оправе снизу с двух
противоположных сторон делают пазы. Из
плоской полосы, провальцованной так,
что она входит в прорези, выпиливают
вставки — небольшие отрезки, которые с
одной стороны — прямые, а с другой —
полукруглой формы. Прямой стороной
вставки впаивают в пазы на оправе таким
образом, чтобы они оказались заподлицо
с внутренней стенкой оправы. От пазов с
одной стороны можно отказаться, если
вставка припаивается непосредственно к
стенке оправы. Затем делают паз в следу-
ющей оправе, вводят в него вставку по-
лукруглой стороной, выполняют подгонку
оправ и просверливают соединение. Кон-
цы штифта припаивают к оправе.
12.2. Замки для цепочек и браслетов
447
12.2. Замки для цепочек и браслетов
(табл. 12.1)
12.2.1. Способы изготовления
Требования
Замок является в первую очередь функ-
циональным элементом, так как с его помо-
щью должны надежно удерживаться в зак-
рытом положении такие изделия, как, на-
пример, цепочки, колье и браслеты. Замок
нередко является также, о чем ювелиру не
следует забывать, важным элементом деко-
ра ювелирных украшений, либо подчеркну-
то выделяясь среди остальных средств худо-
жественного оформления, либо удачно до-
полняя их. Одновременно замок должен
быть прост и в изготовлении, и в пользова-
нии. Впрочем, идеального замка, который
бы соответствовал всем этим требованиям и
по возможности подходил к любому укра-
шению, разумеется, не может быть. Как
показывает практика, чаще других, и осо-
бенно в цепочках и браслетах, применяются
так называемые шпрингельный и коробча-
тый замки, хотя и замки других видов также
используются ювелирами.
Застежка на костыль
Этот замок очень прост по своей кон-
струкции (рис. 12.9), и его изготовление
не представляет никакой сложности, так
как костыль— это обычный проволоч-
ный стержень, к которому посередине в
качестве соединительного элемента с од-
ним концом цепочки припаивают по воз-
можности маленькое ушко. Противопо-
ложное ушко на другом конце цепочки
должно быть такого размера, чтобы ко-
стыль вместе с цепочкой свободно «про-
ходил» в него и, поставленный поперек
ушка, удерживал цепочку при ношении
в соединенном положении. А чтобы пол-
ностью исключить самопроизвольное вы-
скальзывание костыля, можно к боль-
шому ушку припаять второе такое же
ушко и, продев костыль с цепочкой че-
рез оба ушка, получить абсолютно на-
дежный замок. Костыль будет выглядеть
более изящным, если его концам придать
форму маленьких шариков.
При застежке на костыль цепочка долж-
на быть настолько тонкой, чтобы она легко
могла проходить сквозь «замочное» ушко.
Поэтому иногда к толстым декоративным
Таблица 12.1
Замки для цепей и браслетов
Тип замка Применение Принцип действия Направление открывания относительно направления воздействия
Застежка на костыль Цепочка Растяжение Противоположное
Замок крючковый Цепочка Растяжение Противоположное
Замок линзовый Цепочка Растяжение Противоположное
Замок шпрингельный Цепочка, браслет Пружина Противоположное
Горизонтальная защелка Цепочка Пружина Идентичное
Замок штыковой Цепочка, браслет Пружина Идентичное
Замок винтовой Цепочка, браслет Трение Идентичное
Замок коробчатый Цепочка, браслет Пружина Идентичное
Замок штифтовой Браслет Трение Поперечное
Замок бугельный U-образный Браслет Пружина Поперечное
Открытая трубка Браслет Растяжение Поперечное
448
12. Замки, соединения
Рис. 12.9. Замок с застежкой на костыль
Рис. 12.10. Крючковый замок
Рис. 12.11. Замок для браслета с крючками, изго-
товленными из листа металла
Рис. 12.12. Варианты крючковых замков, изготов-
ленных из плоского металла
цепочкам припаивают небольшой отрезок
более тонкой цепочки.
Замок крючковый
Основу этого замка выгибают из про-
волоки круглого сечения (рис. 12.10). Сво-
бодный конец крючка должен быть по
возможности длинным, плотнее прилегать к
ушку и одновременно беспрепятственно
продеваться сквозь противоположное
ушко. Необходимым условием надежной
работы такого замка является его доста-
точная жесткость. Например, для брасле-
та этот замок не годится, однако, приме-
нив вместо проволоки полоску металла и
изогнув ее, как и проволоку, в такого же
вида крючок, можно использовать его
как замок и в браслете (рис. 12.11).
Замки, изображенные на рис. 12.12,
представляют собой сочетание костыля и
крючка.
Верхняя часть колье (рис. 12.13) выгну-
та из простой проволоки и подвижно со-
единена с нижней частью — подвеской.
По своей конструкции такое соединение
соответствует крючковому замку, а его
надежность обеспечивается не в послед-
нюю очередь и пружинящим усилием вер-
хней части колье в сочетании с разумным
весом нижней его части — подвески.
Ошейник, изображенный на рис.
12.13,2, закрывается двойным крючко-
вым замком, являющимся одновременно
функциональным и декоративным элемен-
том. Эффективность действия такого зам-
ка напрямую зависит от пружинящего
усилия самого ошейника. Своеобразное
решение подобной задачи представлено
на рис. 12.13,3. Верхняя часть колье и
нижняя представляют собой отдельные де-
тали. Верхняя часть заканчивается кова-
ным конусом, на который навешивается
оканчивающаяся приемным конусным
ушком с разрезом подвеска. Такой замок
будет функционировать нормально только
в том случае, если подвешиваемая часть
украшения имеет достаточный вес.
Линзовый замок
Название этого замка происходит от его
запорного элемента, имеющего форму лин-
зы или чечевицы (рис. 12.14). Замок функци-
онирует следующим образом: шарик фикси-
рующего штифта продевают через отвер-
стие в линзе, протягивая затем штифт до
конца прорези. Соединительные ушки зам-
ка цепочки должны всегда располагаться
диагонально напротив друг друга.
Корпус замка изготавливают из про-
вальцованной четырехгранной проволоки
или узкой полоски металла путем выгиба-
ния царги круглой формы, закрывая ее
с помощью пайки слегка выпуклыми дис-
12.2. Замки для цепочек и браслетов
449
Рис. 12.13. Крючковый замок на ожерелье’ 1 — шарнир и крючок; 2 — двойной крючок; 3 — «коготь»
и«булава»
ками из листового материала. Затем к
царге припаивают соединительное ушко
из круглой проволоки, рядом с ним про-
сверливают отверстие диаметром равным
примерно высоте царги. Плоским надфи-
лем, ширина которого равна примерно
половине ширины царги, в ней, в направ-
лении от отверстия и далее по периметру,
примерно на половину его, пропиливают
паз. На штифт диаметром по ширине паза
припаивают шарик, размер которого ра-
вен отверстию в царге. К другому концу
штифта в качестве соединительного эле-
мента припаивают ушко— точно такое,
что было припаяно ранее к царге.
Помимо описанной существует целый
ряд других модификаций такого замка.
Например, если звенья цепочки имеют
форму шариков, то корпус замка паяют
из двух полушарий. Если цепочка состоит
только из звеньев, то можно вообще отка-
заться от слегка выпуклых дисков корпу-
Рис. 12.14. Линзовый замок; 1 — вид в разрезе;
2 — вид сбоку с соединительным ушком; 3 — вид
сбоку с противоположной стороны; 4 — общий
вид замка
са, а использовать кольцеобразную цар-
гу, размеры которой, кстати, всегда мож-
но подогнать к размеру звеньев цепи:
такой замок не испортит общий вид це-
почки.
В примере, изображенном на рис. 12.15,
ничего не напоминает о замке, имеющем
форму линзы. И все же — это тот же тип
замка: из полоски металла выгибают пря-
моугольную царгу, в которой просверли-
вают отверстие и пропиливают паз. В ка-
честве фиксирующего элемента можно
было бы, разумеется, также использовать
припаянный шарик. Примененный же в
данном примере фиксирующий штифт сле-
дует рассматривать как один из возмож-
ных вариантов решения, а также как и то,
что корпус замка может принимать форму
в соответствии с формой звеньев цепоч-
ки — шар, овал, прямоугольник, квадрат,
треугольник, ромб и т. д., что царга может
быть и закрытой, и открытой, что корпус
можно отделывать орнаментом*.
В примере (рис. 12.16), узкие звенья
браслета соединяются друг с другом круг-
лыми ушками. Царга замка с просверлен-
ным в ней отверстием и пропиленным
пазом припаяна к звену одного конца
* Замок в украшении может иметь самостоя-
тельное декоративное значение такой замок
называют фермуаром. — Примеч. реО.
450
12. Замки, соединения
Рис. 12.15. Открытый линзовый замок: 1,2— от-
крытый (вид сверху, вид сбоку); 3 — закрытый
(вид сверху)
Рис. 12.16. Кольцеобразный линзовый замок на
внутренней стороне браслета
браслета, а к звену другого конца припа-
ян штифт с шариком, который, также как
и в описанных ранее замках, вставляется
в паз.
И, наконец, на рис. 12.17 изображе-
ны звенья, имеющие форму раковин, верх-
ние сводчатые части которых припаяны
к каждому следующему звену с помо-
щью рамок, выгнутых из квадратной
проволоки и расплющенных посередине
ковкой. В кованых местах рамок проде-
лывают отверстия, через которые проде-
вают проволочные концы рамки следую-
щего звена. Концы следует только не-
много разогнуть, чтобы соединить звенья
друг с другом. В замыкающем звене рам-
ку делают немного шире, чтобы можно
было проделать в ней отверстие и на-
правляющий паз. Если к противополож-
ному звену еще припаять запирающий
Рис. 12.17. Кольцеобразный линзовый замок, встав-
ченный в царгу браслета
Рис. 12.18. Шпрингельный замок
шарик, то получится удачно дополняю-
щий изделие замок.
Шпрингельный замок
Любой ювелир знает, как выглядит
шпрингельный замок и как он действует,
поэтому нет особой необходимости оста-
навливаться на его описании подробно.
Обычные, изготавливаемые машинным
способом цепочки имеют чаще всего имен-
но такой замок, но и в других изделиях
(ожерельях, браслетах) он применяется
также довольно часто (рис. 12.18).
При ремонте ювелирного изделия
шпрингельный замок необходимо снимать,
так как его нельзя подвергать нагреву
из-за наличия в нем стальной пружины.
В процессе эксплуатации замка чаще всего
происходит износ ушка. Но не следует с
целью замены ушка разбирать шпрингель-
ный замок и вынимать из него пружину:
замок настолько дешев, что целесообраз-
нее просто заменить неисправный на новый.
В крайнем случае, если цепочка предназна-
чена для ценного кулона, то можно, при-
чем очень осторожно, запаять ушко замка,
применяя при этом только оловянный при-
12.2. Замки для цепочек и браслетов
451
Рис. 12.19. Односторонняя горизонтальная защел-
ка’ 1 — для однорядного; 2 — для двухрядного
жемчужного ожерелья
пой. В случае возможного погружения
цепочки в травильный раствор шприн-
гельный замок должен либо оказаться за
пределами воздействия травителя, либо
его нужно будет вообще снять с цепочки.
Замок с горизонтальной защелкой
Этот замок, как правило, изготавлива-
ется машинным способом, а используется
чаще всего в жемчужных ожерельях. Не-
редко встречающийся дефект в таких се-
рийно изготавливаемых замках — некаче-
ственно изготовленная защелка, т. е. одно
плечо защелки выполнено слишком узким:
либо заготовка для защелки была очень
тонкой, либо инструмент для высечки за-
щелок был плохо заточен. Разумеется,
такая защелка не пружинит при закрыва-
нии замка, а гнется, и поэтому не может
выполнять свои «обязанности».
Крышку и соединительные стойки зам-
ка (рис. 12.19, 7) выпиливают из листа ме-
талла толщиной 0,5 мм, предварительно
вычертив их развертку. На стойках с об-
ратной стороны делают надсечки в тех
местах, где стойки касаются крышки зам-
ка, а затем сгибают их под прямым углом
и запаивают места сгибов.
Защелку замка выпиливают из нагар-
тованной пластины. Из рисунка видно,
что защелка сначала зацепляется за стой-
ку узкой стороной, а затем входит в ко-
робку замка, при этом пазы на защелке
фиксируются в стойках, т. е. замок имеет
двойную фиксацию. Для открывания зам-
ка нужно нажать на упор защелки и вы-
нуть ее из замка. Лишь удостоверившись
в правильной работе защелки, к стойкам
припаивают пластину основания (дно ко-
робки) замка, по форме точно соответ-
ствующее его крышке. С противополож-
ной стороны замка припаивают соедини-
тельное ушко ожерелья.
Подобным образом можно изготавли-
вать замки и для многорядных цепочек-
ожерелий (рис. 12.19,2). Правда, при боль-
шой нагрузке горизонтальная защелка
может случайно выскочить из замка, а
потому в таких случаях следует использо-
вать другие типы замков.
Замок с двухсторонней
горизонтальной защелкой
Такой замок применяют в дорогих
жемчужных ожерельях (рис. 12.20).
Обычно коробку данного замка изго-
тавливают таким же образом, как и для
замка с односторонней защелкой, но ее
можно выполнить и следующим способом,
как крышка и основание замка оди-
Так
наковые, то оба эти
элемента выпилива-
ют из одного и того
же листа металла.
Затем в качестве со-
единительных стоек
к основанию замка
припаивают корот-
кие отрезки прово-
локи с квадратным
или круглым сече-
нием. Вначале стой-
ки могут даже не-
много выступать за
пределы замка. К ос-
нованию припаива-
ют и соединитель-
Рис. 12.20. Замок жем-
чужного ожерелья с
двойной горизонталь-
ной защелкой (без
крышки )
ное ушко. Потом вы-
пиливают двойную
защелку, что пока-
зана на рисунке.
Проверив надежность
452
12 Замки, соединения
работы защелки при открытом замке, к
соединительным стойкам припаивают
крышку, а выступающие концы стоек опи-
ливают заподлицо с крышкой замка.
Очень рациональной, но редко приме-
няемой является разновидность двойной
защелки для замков плоских браслетов
(рис. 12.21). Из плоской ленты выгибают
рамку U-образной формы, концы которой
загибают внутрь в виде коротких упоров.
Затем рамку припаивают к основанию
замка, после чего выпиливают защелку,
что показана на рисунке, а потом к ней
с обеих сторон припаивают сферические
прижимы (в приведенном примере брас-
лет имеет шарнирное соединение, поэто-
му к защелке припаян необходимый шар-
нир). Проверив работу защелки, на рамку
припаивают крышку, а к корпусу зам-
ка— шарнир.
Штыковой замок
Принцип быстродействующего затво-
ра, с помощью которого штык надевали
на винтовку, положен в основу конструк-
ции и одноименного замка для ювелирных
украшений. Когда запорный палец встав-
ляют в гильзу, штифт в направляющей
канавке после достижения им крайней
точки под воздействием противодавления
спиральной пружины отодвигается назад,
в изгиб паза, а палец надежно удержива-
ется в гильзе (рис. 12.22). Запорный палец
состоит из трубки, с обеих сторон закры-
той полусферическими колпачками (с од-
ного конца припаяно соединительное
ушко), а в качестве запирающей гильзы
используется трубка, в которую точно
входит этот самый палец.
Чтобы позже можно было закрепить
спиральную пружину, на одном конце
трубки непосредственно за кромкой среза
фрезеруют канавку или впаивают тонкое
ушко. С этой же стороны трубку закры-
вают полусферическим колпачком, к кото-
рому припаивают другое соединительное
ушко В гильзе осторожно выпиливают
направляющий паз, вставляют спираль-
ную пружину и закрепляют ее в канавке
или за ушком От канавки или ушка
можно, впрочем, отказаться, если просто
вклеить пружину в гильзу. Определив за-
тем правильность места установки упор-
ного штифта запорного пальца, просвер-
ливают палец и впаивают в него штифт,
причем важно, чтобы штифт под воздей-
ствием спиральной пружины отжимался в
направлении, противоположном направле-
нию введения пальца в гильзу, и чтобы
палец при этом удерживался в запорном
положении.
Приведенные на рис. 12.23 профили
паза можно взаимозаменять. Например,
сложным штыковым замком является
скрытый замок (рис. 12.24). Весь механизм
замка скрыт в средней трубке (3). Трубка
(1) является запорным пальцем системы
штыкового замка, поэтому в качестве
упора из пластины ее торца выпилен че-
тырехгранный шип. Запорный палец вхо-
дит в трубку (2), в которой выпилен на-
правляющий паз. Трубку (2) впаивают в
трубку (3), так как именно трубка (3)
должна скрыть механизм замка. Затем
Рис. 12.21. Замок для браслета с двойной горизон-
тальной защелкой
Рис. 12.22. Штыковой замок
12.2. Замки для цепочек и браслетов
453
Рис. 12.23. Возможные формы направляющего паза
Рис. 12.24. Штыковой замок с капсулами для кор-
дового шнура
трубку (5) вставляют в трубку (2) так,
чтобы можно было соединить обе эти труб-
ки пайкой. Трубка (2) с пазом впаивается
в трубку (3). Спиральную пружину можно
закрыть изображенной на рисунке крыш-
кой, которая припаивается, разумеется,
только оловянным припоем. И, наконец,
вклеивают пружину в гильзу (2). Эта кон-
струкция служит замком для декоративно-
го шнурка, концы которого вклеиваются в
гильзы (1) и (5).
Винтовой замок
Винтовой замок в общем виде состоит
из винта и гайки, а используют его пре-
имущественно в цепочках, янтарных оже-
рельях и ожерельях из слоновой кости.
Части замка, например винты, вытачива-
ют из слоновой кости, рога или пластмас-
сы. Янтарь для этой цели не подходит.
Для обеспечения надежности замка
винт должен быть по возможности тол-
стым. Винтовое соединение в целом можно
изготовить различными способами.
В простейшем случае за основу берут
трубку, от которой отпиливают отрезок,
равный примерно V2—1/3 общей длины зам-
ка, и нарезают в этом отрезке (с целью
использования его в дальнейшем в каче-
стве гайки) внутреннюю резьбу. Оставша-
яся часть трубки послужит затем в каче-
стве головки винта. Открытые концы обо-
их отрезков трубки запаивают. Чуть бо-
лее сложная конструкция показана на
рис. 12.25.
Поскольку ушки для навешивания зам-
ка при вворачивании винта не должны
скручиваться, их нельзя припаивать, а
потому закрытые концы трубок просвер-
ливают, проволоку ушков на концах оп-
лавляют в шарики, а затем продевают их
изнутри через просверленные отверстия и
загибают ушки, которые теперь можно
осторожно запаять. В заключение спаива-
ют винт с головкой.
Винтовому замку можно придать,
например, форму шарика или разде-
лить замок, к примеру, на два шара
(рис. 12.26, /). Каждый шар монтируют
(спаивают) из двух полушарий, предва-
рительно изготовленных из листовых за-
готовок. Затем на стержне круглого сече-
ния, который позже должен стать винтом,
нарезают резьбу, нарезают внутреннюю
резьбу и в трубке-гайке. Эти детали долж-
ны туго ввинчиваться одна в другую,
при этом не заклиниваясь. После этого
в одном шаре просверливают отверстие
для винта, в другом — для гайки, а на
противоположных сторонах шаров — ма-
ленькие отверстия для крепления подвес-
ных ушков, которые изготавливают уже
известным способом, а затем припаивают
винт и гайку
Винтовое соединение можно разместить
также и в одном шаре, для исполнения
чего есть два варианта. В первом случае
шар делят пополам (рис. 12.26, 2), в полу-
Рис. 12.25. Основная форма винтового замка
454
12. Замки, соединения
Рис. 12.26. Винтовой замок: 1 двойной шар;
2 — разделенный шар; 3 —замок вставлен в шар
Рис. 12.27. Фиксатор, размещенный в разделен-
ном пополам шаре
Рис. 12.28. Фиксатор, раз-
мещенный в одном шаре
шария известным способом вставляют со-
единительные ушки, а затем изготавлива-
ют винт и гайку, к одному из полушарий
припаивают дно, потом впаивают винт с
резьбой. Предусмотренную в качестве
гайки трубку припаивают к противопо-
ложной крышке замка, а после эту крыш-
ку припаивают в качестве основания к
другому полушарию. Во втором варианте
(рис. 12.26, 3) шар с одной стороны про-
сверливают так, чтобы в него могла вой-
ти трубка с резьбой и чтобы ее можно
Рис. 12.29. Винтовые замки жемчужных оже-
релий
было там припаять. К винту припаивают
круглую шайбу, которая служит затем его
головкой. Такая форма винтового замка
по сравнению с предыдущей имеет то пре-
имущество, что хотя винт в данном случае
и более длинный, его, тем не менее, можно
разместить в одном шаре.
В винтовых замках, размещенных в
одном шаре, можно установить типичный
для коробчатого замка фиксатор в форме
восьмерки (рис. 12.27, 12.28): если фикса-
тор закрыт, то резьбовое соединение уже
не может разъединиться самопроизвольно,
т. е. обеспечивается более высокая сте-
пень его надежности. На практике, к
сожалению, «работа» таких защелкиваю-
щихся фиксаторов оставляет желать луч-
шего.
Винтовой замок изготавливать очень
просто, что, думается, должно побуждать
ювелира к созданию своего варианта
винтового замка применительно к конк-
ретному украшению. В принципе винто-
вой замок может быть любой, даже асим-
метричной, формы, например в виде вали-
ка, бочонка, эллипсоида («маслины») и
т. д. и т. п. (рис. 12.29).
Коробчатый (шнапорный *) замок
Коробчатый замок самых различных
форм довольно часто используется в це-
* Шнапор - запорная пружина коробчатого
замка. — Примеч. ред.
12.2. Замки для цепочек и браслетов
455
почках и браслетах. Правильно исполнен-
ный, он очень надежен в работе, а по
своему внешнему оформлению может
удачно вписываться в дизайн украшения.
Кроме того, коробчатый замок можно из-
готавливать и промышленным способом, и
вручную, причем самых разных модифика-
ций, в основу которых положен, как пра-
вило, базовый тип замка.
Вариант 1. Для замка браслета, изо-
браженного на рис. 12.30, из листа метал-
ла толщиной примерно 0,5 мм выгибают
царгу. Боковая стенка царги может соот-
ветствовать изгибу браслета. Затем берут
две одинаковые пластинки и изгибают их
по форме царги, получая в итоге корпус
коробчатого замка. Чтобы вставить в него
запорную планку, на коробке в направле-
нии сверху вниз делают запил шириной
примерно 2 мм до пластинки основания
(рис. 12.30, 3). Затем из полоски металла
толщиной 0,4 мм выгибают запорную
планку и обколачивают ее вокруг тонкого
стального листа так, чтобы U-образные ее
стенки располагались на некотором рас-
стоянии одна от другой, но строго парал-
лельно. Запорная планка с размеченным на
ней контуром коробки замка должна вхо-
дить в паз коробки замка и немного вы-
ступать над ней со всех сторон. Далее, на
ней, как следует из рис. 12.30,2, выпили-
вают прорези для пружины (шнапора) зам-
ка и кнопки. Затем по размеченному кон-
туру запорную планку вставляют в про-
резь коробки замка и припаивают, после
чего выступающие части ее опиливают, а
пластину основания замка распиливают
между обеими половинками запорной
планки. В обеих половинках коробки
замка выпиливают, в соответствии с
длиной кнопки, прорезь для кнопки за-
порной пружины. Одним концом нижнюю
часть пружины припаивают к короткой
части коробчатого замка (рис. 12.30, 4), а
другой ее конец соединяют (тоже пайкой)
с более узкой верхней частью пружины,
на которую, кстати, можно потом нанести
клеймо пробы украшения.
Рис. 12.30. Коробчатый замок с составной пру-
жиной' 1 — царга с крышкой и основанием; 2 -
подготовленная запорная планка: 3 — вставка
запорной планки; 4 — готовый замок со шнапор-
ной пужиной
Как видим, в этой модели замка пру-
жина состоит из двух половинок, и про-
цесс подгонки элементов замка в этом
случае состоит в том, чтобы в закрытом
состоянии верхняя часть пружины фикси-
ровалась точно за запорной планкой и
плотно прилегала к ней. Если же замок
«болтается», то что-то сделано неточно.
И, наконец, к верхней части пружины
припаивают кнопку, на верхней стороне
которой напильником делают несколько
насечек, — так им удобнее пользоваться.
Ввиду того, что при спайке обеих ча-
стей пружины металл неизбежно подвер-
гается отжигу, его упругость существенно
ухудшается, а потому сразу после отжига
456
12. Замки, соединения
рекомендуется слегка отбить молотком
конец пружины, чтобы придать ей опре-
деленную упругость, правда, при этом
может измениться ее форма.
Впрочем, последнего явления можно
избежать, если сначала нижнюю часть
пружины припаять к короткой части ко-
робки замка, а затем к верхней части
пружины— кнопку, после чего концы
обеих частей пружины нагартовать молот-
ком, потом снова ровно опилить, а в
заключение обе части пружины на конце
скрепить заклепками *.
Вариант 2. Несколько иной формы ко-
робчатый замок представлен на рис. 12.31.
Но и в этом случае, также как и в вари-
анте 1, начинают с изготовления царги,
позже с обеих сторон закрываемой крыш-
ками. Затем, ввиду того что в данном
варианте замка используется упрощенная
запорная планка, в коробке замка пропи-
ливают узкий паз, а поскольку пружина
по всей своей длине имеет одинаковую
ширину, для нее выпиливают тоже упро-
щенную прорезь (рис. 12.31, 7). Потом бо-
лее короткую часть коробки замка отпи-
ливают и подготавливают для установки
пружины с кнопкой, а к большей части
коробки замка припаивают запорную
планку.
Основным отличием данного варианта
коробчатого замка от ранее рассмотрен-
ных является то, что пружина вырезается
из цельной полоски металла, один конец
которой (нижний) впаивают в короткую
часть коробки замка, а к другому ее
концу (верхнему) припаивают кнопку.
И лишь после этого пластину перегибают
под острым углом.
Вариант 3. В конструкции данного
замка (рис. 12.32) коробка такая же, как
и в других вариантах подобных замков,
но только пружина оформлена по-друго-
му. В коробке не требуется делать паз,
* На практике шнапорную пружину получают
обычно перегибанием пластины, после чего место
перегиба отбивают молотком. — Примеч. ред.
Рис. 12.31. Коробчатый замок с простой шнапор-
ной пружиной: 1 - - коробка замка с подготов-
ленной запорной планкой; 2 — готовый замок
(шнапорная часть в разрезе)
Рис. 12.32. Коробчатый замок с усиленной пружиной
так как кнопка проходит по всей ширине
пружины. Кроме того, верхняя часть за-
щелки усилена с помощью клиновидной
накладки, которая служит упором при
закрывании замка.
Вариант 4. Иногда пружину просто
прикрепляют к обычной пластинке заклеп-
ками (рис. 12.34). Делается это очень про-
сто, но при пользовании пружина может
легко согнуться или даже сломаться.
Вариант 5. Коробчатые замки, изго-
товленные промышленным способом, за-
частую имеют такую простую защелку,
которая показана на рис. 12.33. Пружина
с кнопкой вырезаны из одной полоски
металла, а затем выгнуты. При пользова-
12.2. Замки для цепочек и браслетов
457
Рис. 12.33. Простой коробчатый замок (пружи-
на выгнута из одной полоски металла)
Рис. 12.34. Простой коробчатый замок с клепан-
ной пружиной
нии таким замком кнопка может легко
согнуться, и, кроме того, она может цеп-
ляться за одежду.
Размеры. Для обычного коробчатого
замка можно порекомендовать следую-
щие, причем очень усредненные, значения
основных размеров. Пружина должна
быть длиной около 10 мм, а шириной —
не менее 6 мм и быть изготовлена из
пластины толщиной 0,5—0,7 мм. Толщина
корпуса зависит от принципа действия
замка, т. е. должна быть такой, которая
обеспечивала бы полное распрямление
пружины в коробке. Паз в коробке дол-
жен быть по высоте таким, чтобы в него
свободно входила сжатая пружина, т. е.
две толщины пластинки.
Страхующие элементы
коробчатого замка
Если коробчатый замок изготовлен ка-
чественно и им пользуются аккуратно, то
он служит исправно и долго. Правда, при
случайном нажатии на кнопку замок ино-
гда, в особенности на браслете, может
открыться самопроизвольно, чего, разуме-
ется, можно избежать, напаяв на браслет
перед прижимом и позади него страхую-
Рис. 12.35. Браслет с фиксирующими упорами
щие упоры (рис. 12.35). Теперь на кнопку
можно воздействовать только нажатием
ногтя, к тому же так расположенные упо-
ры могут считаться своего рода элемента-
ми декоративного оформления украшения.
Впрочем, в дорогих украшениях чаще
всего устанавливают дополнительные спе-
циальные фиксаторы (рис. 12.36).
Фиксатор, изображенный на рис. 12.36,
/, состоит из поворачивающейся в шар-
нирной грубке пластинки с припаянным
штифтом, который, проходя в отверстие в
боковой стенке коробки замка между
пластинками пружины, удерживает ее в
рабочем состоянии: это значит, что пружи-
ну в таком зафиксированном положении
уже невозможно привести в действие про-
стым на нее нажатием.
Наиболее привычной формой фиксато-
ра является фиксатор в виде страхующей
петли (рис. 12.36, 2). «Восьмерка» из про-
волоки поворачивается в шарнирной
трубке и защелкивается на шарике, кото-
рый припаян к той части коробки замка,
где находится пружина, причем фиксатор
действует только при условии, если пру-
жина полностью вставлена в коробку
замка.
Фиксирующая пластинка (рис. 12.36, 3)
действует точно так же, как и предыду-
щий фиксатор, но вместо проволочной
петли здесь используется полоска метал-
ла, раскроенная по приведенному на ри-
сунке образцу. Пластинка поворачивает-
ся в шарнире и защелкивается на припа-
янный шарик. Петлю или фиксирующую
пластинку можно разместить на верхней
стороне коробки замка, тогда дополни-
тельно был бы защищен прижим, и мож-
но было бы, разумеется, отказаться от
упоров.
458
12. Замки, соединения
Рис. 12.36. Фиксаторы коробчатого замка: 1 -
пластина с напаянным штифтом; 2 - - фиксиру-
ющая петля; 3 - фиксирующая пластинка; 4 -
фиксирующий крючок (вертикальный); 5 — фик-
сирующий крючок (горизонтальный, вид сзади)
Фиксатор (рис. 12.36, 4) действует как
крючок, поворачивающийся в вертикаль-
ном направлении.
Скрытое положение фиксатора— на
нижней стороне замка (рис. 12.36, 5) — ре-
шение оригинальное и заслуживающее
внимания, но не очень удобное.
Штифтовой замок
По принципу действия штифтовой за-
мок схож с простым шарниром, когда для
открывания, например, браслета можно
просто вынуть штифт (рис. 12.37), из чего,
Рис. 12.37. Основная форма штифтового замка;
1 - - с нормальной цепочкой; 2 - с короткой це-
почкой; 3—с фиксирующей (предохранительной)
цепочкой
собственно, проистекают и конструктив-
ные особенности такого замка: подвиж-
ность браслета не ограничивается; не за-
крепленный заклепками штифт удержива-
ется в трубке в большинстве случаев за
счет трения; штифт должен быть обяза-
тельно с головкой, чтобы ее можно было,
зацепив ногтем, вытащить; штифт необхо-
димо все-таки страховать. В различных
модификациях замка применяется, как
правило, трехсоставный шарнир, но могут
использоваться также и шарниры, состоя-
щие из пяти или шести частей, правда, в
этом случае вставка штифта в шарнир
затруднена.
Штифтовой замок с подгонкой путем
притирки. На рис. 12.37,1 изображен
12.2. Замки для цепочек и браслетов
459
простейший вариант ис-
полнения замка, кото-
рый довольно часто
встречается в старинных
филигранных украшени-
ях. Шарнир замка по
своим размерам точно
соответствует осталь-
ным шарнирам, а штифт
посередине слегка про-
кован с целью увеличе-
ния трения. На одном
конце штифта имеется
шарик с припаянной к
нему тонкой фиксирую-
щей цепочкой такой длины, чтобы штифт
можно было вытащить из трубки; длину
же цепочки можно оставить и такой, что-
бы штифт не выходил из крайней части
шарнира (рис. 12.37, 2).
Двойное закрепление цепочки и на
самом штифте, и на обоих концах брасле-
та— решение вынужденное и не всегда
целесообразное (рис. 12.37, 3): цепочка по-
стоянно цепляется за одежду, к тому же
штифт может незаметно выпасть из шар-
нира.
В варианте исполнения замка, приве-
денном на рис. 12.38, запирающий штифт
выполнен в форме тонкой, с продольным
пазом трубки с донышком, которая вхо-
дит в шарнир замка, а на верхнем конце
крепежного шарнира впаивается упор,
входящий в паз трубки и ограничивающий
вытягивание штифта. Рекомендуемая по-
следовательность сборки замка: собрать
шарнир замка с упором; штифт вставить
в шарнир снизу так, чтобы он выступал
над шарниром замка примерно на полови-
ну своей длины, и в этом его положении
припаять к нему головку. При таком спо-
собе сборки предотвращается затекание
припоя во время пайки.
На рис. 12.39 показан замок, похожий
на предыдущий, но теперь уже с двумя
запирающими штифтами, что усложняет
его изготовление, но зато повышает сте-
пень надежности, так как браслет с таким
Рис. 12.38. Штифт, выполненный в
виде вдвигаемой трубки: 1 — общий
вид, замок закрыт; 2 — открыт;
3 — штифт и крепежный шарнир
Разрез А-А
замком можно потерять лишь тогда, когда
оба штифта замка откроются независимо
один от другого.
Штифтовой замок (рис. 12.40) изгото-
вить довольно просто: с одной стороны
штифт опиливают для создания на нем
плоской грани, оставляя круглым только
его нижний конец, а в верхний конец
шарнира в качестве упора впаивают ма-
ленькую проволочку четырехгранного се-
чения. Сборка замка производится описан-
ным выше способом.
Замок с пружинящим штифтом. Что-
бы повысить степень трения штифта в
трубке, его делают из двух кусков про-
волоки полукруглого сечения, которую
Рис. 12.39. Штифт, выполненный как сдвигаемая
с двух сторон трубка
460
12. Замки, соединения
Рис. 12.40. Опиленный (не до конца) штифт
изготавливают следующим образом: два
отрезка провальцованной четырехгранной
проволоки припаивают с одного конца
один к другому на длину примерно 1 см
с тем, чтобы можно было затем этот уча-
сток запилить в виде иглы с целью про-
тягивания этих отрезков в волочильной
доске через отверстия с круглым сечени-
ем до получения необходимого полукруг-
лого профиля (конструкция самого замка
представлена на рисунке 12.41).
В верхней трубке шарнира выпилива-
ют паз, куда впаивают узкую полоску
металла, служащую упором (разрез Д—Д).
Оба куска полукруглой проволоки, из
которой изготовлен штифт, сначала при-
паивают к нижней пластинке с необходи-
мым для упора зазором между ними.
Затем в шарнир снизу вставляют и вы-
двигают вверх штифт, к вершине послед-
него припаивают верхнюю пластинку при
непременном соблюдении требуемого за-
зора между полукруглыми отрезками
проволоки, которые в заключение для
усиления трения слегка раздвигают посе-
редине.
Замок с распорной пружиной (рис. 12.42)
не имеет блокировки от выскальзывания
и по своей конструкции в некоторой
степени схож с одним из замков, рассмот-
ренных ранее (см. рис. 12.37), но степень
Рис. 12.41. Пружинящий штифт
его надежности значительно выше. В ко-
роткую направляющую трубку, свобод-
но входящую в верхнюю часть шарнира,
оловянным припоем впаивают кругло
опиленными концами два отрезка нагар-
тованной полукруглой проволоки, обла-
дающих упругостью. Общий их диаметр
меньше диаметра шарнира, т. е. они тонь-
ше. Надежность замка будет повышена,
если в нижней части шарнира внутри
трубки впаять тонкое колечко - своеоб-
разный стопор, которым будет фиксиро-
Рис. 12.42. Штифт с распорной пружиной: 1 —
закрыт • 2 — открыт
12.2. Замки для цепочек и браслетов
461
ваться с помощью насечки пружинящий
штифт.
Замок с поворотным штифтом. Этот
штифтовой замок надежен, но трудо-
емок в изготовлении, к тому же его
шарнир несколько великоват в диаметре
(рис. 12.43). Сначала подготавливают тре-
буемой длины тонкостенную трубку, а
затем вторую — внутреннюю, которая
должна туго входить в первую - тонко-
стенную. Внутренняя трубка, как видно из
рисунка, немного короче первой и почти
по всей длине имеет пропиленную направ-
ляющую канавку. Затем обе трубки спа-
ивают, вставив одну в другую, после чего
шарнир распиливают и припаивают к
конечным звеньям браслета. Штифт под-
гоняют к внутренней трубке, чтобы он
плотно входил в нее, а к нижнему его
концу припаивают узкий упор в виде
бородки ключа, ширина которого соот-
ветствует ширине направляющей канавки.
Высота упора определяется толщиной
внутренней трубки, а длина соответствует
длине шарнира. При сборке замка штифт
снова вставляют снизу в шарнирную
трубку и затем припаивают к нему вер-
хушку. При пользовании замком штифт
выдвигается только на такое расстояние,
насколько позволит это сделать направля-
ющая канавка внутренней трубки.
Рис. 12.43. Замок с поворотным штифтом: 1 —
открыт; 2 — закрыт и зафиксирован (внешняя
трубка изображена прозрачной): 3 — штифт и
крепежный шарнир
Замок с жестким
штифтом. Этот за-
мок (рис. 12.44) очень
прост в изготовлении
и надежен в эксплу-
атации. Правда, не-
обходимым условием
его надежности явля-
ется степень гибкос-
ти браслета. Шар-
нирную трубку уста-
навливают, как по-
Рис. 12.44. Жесткий
штифт
казано на рисунке. Место декоративного
стыка между частями нижнего шарнира
обозначают запилом. В конце штифта, как
это видно на рисунке, впаивают в каче-
стве упора отрезок круглой проволоки, а
сам штифт вставляют в верхнюю часть
шарнира и припаивают. Выпилив после
этого соответствующий паз в шарнире,
проверяют работу замка. При положении
«замок закрыт» упор штифта должен быть
введен в горизонтальный паз нижней ча-
сти шарнира и повернут от центра вбок
до предела.
Бугельный замок
В то время как коробчатый замок почти
не виден на браслете, бугельные замки
резко бросаются в глаза Чаще всего их
используют в широких с подвижными зве-
ньями браслетах, составленных из тонких
проволочных элементов или звеньев, когда
не может быть и речи о скрытом располо-
жения замка.
При изготовлении U-образного бугель-
ного замка (рис. 12.45) к конечным звеньям
браслета сначала припаивают шарнирные
трубки, а затем изготавливают сам бугель-
ный замок. К проволоке, которая плотно
входит в трубку, припаивают ушко, в
которое пропускают проволочку, изгиба-
ют ее, как показано на рисунке, и запаи-
вают, образуя петлю замка. Затем через
одну из шарнирных трубок проволоку про-
пускают таким образом, чтобы запираю-
щая петля оказалась на одном уровне с
концом другой шарнирной трубки, после
462
12. Замки, соединения
Рис. 12.45. U-образный бугельный замок
Рис. 12.46. Бугельный замок с открытым шарниром
чего проволоку U-образно изгибают. Сво-
бодный конец проволоки опиливают, а
затем делают на нем насечку, в которой
в дальнейшем и фиксируется, закрывая
замок, петля. Разумеется, для этого надо
еще надеть противоположный шарнир на
свободное плечо U-образного замка, на-
дежность которого определяется его упру-
гостью.
Конструкция бугельного замка с откры-
тым шарниром представлена на рис. 12.46.
Одна сторона такого замка состоит из
проволочной петли с насаженной на нее
тонкой трубкой. Трубка на другой стороне
замка должна быть с внутренним диамет-
ром такого размера, чтобы в нее входила
трубка проволочной петли, а паз, проде-
ланный в этой трубке, по ширине должен
соответствовать толщине проволоки.
Трубку припаивают так, чтобы шов про-
ходил непосредственно рядом с пазом.
Чтобы закрыть браслет на замок, необхо-
димо петлю с тонкой трубкой вставить
сбоку в большую трубку и, развернув
составные части, зафиксировать замок.
12.2.2. Сравнение
механизмов действия
различных видов замков
Цель сравнения
В данном издании даются сравнение
основных типов замков и оценка возмож-
ности их использования. Критериями та-
кой оценки являются: применение, т. е.
использование замков в определенных
украшениях; принцип действия, т. е. сте-
пень подвижности звеньев цепочки или
браслета, необходимая для открывания
замка, с учетом при этом веса цепочки и
кулона, а также натяжения браслета; на-
правление открывания замка, т. е. зависи-
мость направления открывания от направ-
ления действующей на замок нагрузки;
надежность, т. е. определение факторов,
влияющих на надежность работы замка;
оформление, т. е. рекомендации по деко-
рированию замка как части украшения.
Застежка на костыль (рис. 12.47, 7)
Применение', замок используется в ос-
новном в однорядных цепочках, состоя-
щих из изящных звеньев. Принцип дей-
ствия: замок работает под действием
нагрузки на растяжение; костыль на мел-
козвенной цепочке пропускают через не-
большое ушко. Направление открывания
замка: противоположно направлению дей-
ствующей нагрузки. Надежность: даже
при небольшом растяжении, например,
изящных цепочек этот замок надежно
удерживает их, особенно если он выпол-
нен с двойным ушком. Оформление: тон-
кая дополнительная крепежная цепочка на
толстых цепях, на тонких не требующаяся.
Крючковый замок (рис. 12.47, 2)
Применение: этот тип замка использу-
ется преимущественно в однорядных зве-
ньевых цепочках и ожерельях Принцип
12.2. Замки для цепочек и браслетов
463
Рис.12.47. Принцип действия
замков: 1 — застежка на кос-
тыль • 2 - крючковый замок;
3 — линзовый замок; 4 - шприн-
гелъный замок; 5 - замок с гори-
зонтальной защелкой, 6 - - шты-
ковой замок • 7 — винтовой замок;
8 — коробчатый замок; 9 -
штифтовой замок; 10 - U-образ-
ный бугельный замок; 11 — от-
крытый шарнир
действия', замок работает под действием
силы натяжения; чтобы можно было заве-
сти крючок за ушко, цепь должна обла-
дать достаточной длиной. Направление
открывания замка', противоположно на-
правлению действующей нагрузки. На-
дежность'. повышается, если свободный
конец делают по возможности более длин-
ным, а отверстие в крючке как можно
меньше; усилие натяжения должно быть
таким, чтобы крючок не мог самопроиз-
вольно открыться. Оформление', цепочка с
кулоном, ожерелье.
Линзовый замок (рис. 12.47, 3)
Применение', замок применяется в од-
норядных цепочках и бусах из жемчуга
или камней, нанизанных на нитку. Прин-
464
12. Замки, соединения
цип действия', замок работает под дей-
ствием силы натяжения; фиксирующий
штифт заходит в замок при повороте
примерно на 160°, следовательно, цепоч-
ка должна быть достаточной длины. На-
правление открывания замка', противопо-
ложно направлению действующей нагруз-
ки. Надежность', если цепь достаточно
тяжелая, штифт не может самопроизволь-
но выйти из паза. Оформление', корпус
замка по своей форме сочетается со
звеньями, имеющими форму линзы, ша-
рика; открытое исполнение замка пред-
назначено для цепочек, звенья которых
имеют форму правильных колец.
Шпрингельный замок (рис. 12.47, 4)
Применение', замок подходит для ис-
пользования в любых цепочках, в том
числе в бусах, ожерельях, а также брас-
летах, кроме состоящих из широких зве-
ньев. Принцип действия', работает и без
нагрузки, так как имеет дополнительный
фиксатор в виде подпружиненной дужки.
Направление открывания замка', противо-
положно направлению действующего уси-
лия. Надежность', при качественном ис-
полнении абсолютно надежен. Оформле-
ние'. вариантов не имеет, на изделиях
заметен мало.
Замок с горизонтальной защелкой
(рис. 12.47, 5).
Применение', замок применяется пре-
имущественно в одно- и многорядных
жемчужных ожерельях. Принцип дей-
ствия'. замок действует независимо от
усилия растяжения, но если оно слишком
велико, защелка может раскрыться сама
по себе; защелка заходит в коробку замка
и запирается двумя вырезами. Направле-
ние открывания замка', совпадает с на-
правлением действующего усилия. На-
дежность'. замок надежен, а если к тому
же защелка дополнительно зацепляется за
стойку коробки замка, то надежен вдвой-
не. Оформление', часто нарушает единый
стиль оформления изделия.
Штыковой замок (рис. 12.47, 6)
Применение', замок используется в уз-
ких цепочках и браслетах. Принцип дей-
ствия'. работа замка никак не зависит от
усилия растяжения; запорный палец удер-
живается за счет усилия пружины На-
правление открывания замка', совпадает с
направлением действующего усилия. На-
дежность'. при достаточном усилии пру-
жины замок очень надежный. Оформле-
ние'. этот замок имеет круглое сечение, а
потому он лучше всего подходит к цепоч-
кам с цилиндрическими звеньями.
Винтовой замок (рис. 12.47, 7)
Применение', замок применяется в узких
цепочках и браслетах, а также в цепочках и
ожерельях со звеньями круглого сечения.
Принцип действия', замок работает как
винтовое соединение, чему ничто не должно
мешать. Направление открывания замка'.
поперечное. Надежность', замок надежен,
как надежно любое качественно исполнен-
ное винтовое соединение. Оформление', в
изделиях в глаза не бросается.
Коробчатый замок (рис. 12.47, 8)
Применение', используется в цепочках
или браслетах, в том числе в соответству-
ющей форме в жестких. Принцип дей-
ствия'. работа замка не зависит от внеш-
него воздействия; пружина вставляется в
коробку замка и запирается позади запор-
ной планки. Направление открывания
замка', по направлению воздействия уси-
лия. Надежность', замок имеет высокую
степень надежности при условии, если
защелка достаточно пружинит и правиль-
но фиксируется за запорной планкой.
Оформление', в изделии замок незаметен,
кроме того, корпус замка можно выпол-
нить и в виде декорирующей детали.
Штифтовой замок (рис. 12.47, 9)
Применение', используется в широких
браслетах. Принцип действия', звенья
шарнира совмещаются, после чего в них
12.3. Броши и булавки
465
вставляется запирающий штифт. Направ-
ление открывания замка', перпендикулярно
направлению действующего усилия. На-
дежность'. при исключении самопроиз-
вольного выхода штифта из шарнира за-
мок очень надежен. Оформление', доволь-
но гармонично вписывается в общий стиль
дизайна браслетов с шарнирным способом
соединения.
U-образный бугельный замок
(рис. 12.47,10)
Применение', часто используется в
широких браслетах. Принцип действия'.
запирающая петля в сочетании с пружин-
ным усилием U-образного бугеля предот-
вращает смещение браслета в сторону.
Направление открывания замка', перпен-
дикулярно направлению действующего
усилия. Надежность', всю нагрузку вос-
принимает U-образный бугель, а потому
замок надежен. Оформление', более всего
сочетается с браслетами из звеньев и
плетеными браслетами.
Открытый шарнир (рис. 12.47, 11)
Применение', употребляется, как прави-
ло, в широких браслетах. Принцип дей-
ствия'. для такого замка браслет должен
быть подвижным и в продольном, и в попе-
речном направлениях; трубку надевают на
бугель сбоку, и она под действием усилия
растяжения браслета удерживает его. На-
правление открывания замка: перпендику-
лярно направлению воздействия усилия.
Надежность: если замок хорошо зафикси-
рован, то при ношении на руке он уже не
может раскрыться. Оформление: этот за-
мок — чисто функциональный элемент.
Обобщение
Понятие «цепочка» не должно озна-
чать исключительно только украшение
для шеи, цепочка может быть и украше-
нием для рук, например браслетом, а
потому замки, которые используются пре-
имущественно в браслетах, могут широко
использоваться и в шейных украшениях,
имеющих широкие звенья. Усилие растя-
жения шейной цепочки, являющееся, как
правило, условием для обеспечения на-
дежности замка, возникает под действием
силы тяжести звеньев цепи и кулона.
В браслете эта нагрузка возникает под
действием напряжения, которое проявляет-
ся, когда браслет надевают на руку и он
при этом плотно прилегает к коже.
При изготовлении замков, принцип
действия которых основан на использова-
нии усилия пружины, необходимо следить
за тем, чтобы оно всегда было больше,
чем действующее на замок извне усилие
растяжения. Особенно важно обеспечить
такое условие в замках с горизонтальной
защелкой, когда фиксация осуществляется
лишь под действием небольшого усилия
пружины и в довольно маленьких вырезах.
Во всех замках с защелками направле-
ние открывания замка совпадает с на-
правлением действующей нагрузки, поэто-
му при наступлении «усталости» пружины
замок уже плохо держит. Крючковые зам-
ки и застежки на костыль обладают, на-
против, тем преимуществом, что направ-
ление открывания замка и направление
воздействия усилия нагрузки в них —
разные. Целесообразнее, если, как у
штифтовых замков, направление открыва-
ния и направление действующей нагрузки
перпендикулярны друг другу, так как в
этом случае внешние усилия полностью
гасятся жесткими неподвижными деталями
замка, например шарнирными трубками и
запорным штифтом.
Принимая во внимание все эти аспек-
ты, ювелир, приступая к работе над каж-
дым новым изделием, должен подобрать к
нему и соответствующий замок.
12.3. Броши и булавки
12.3.1. Функциональные элементы
и виды их декоративного исполнения
Общеизвестно, что первоначальная
форма броши— обыкновенная булавка,
466
12. Замки, соединения
Рис. 12.48. Старинные формы булавок: 1 — схема острия булавки; 2 — обычная булавка; 3 —
застежка с кольцом; 4 — безопасная (английская) булавка; 5 — простая застежка
т. е. это стержень из проволоки, с одного
конца заостренный, чтобы лучше прохо-
дил сквозь ткань одежды, а с другого, —
имеющий утолщение, чтобы не проскольз-
нул насквозь (рис. 12.48, 7). Но и сама
отдельно взятая булавка уже с давних
времен используется не только как скреп-
ляющая деталь, т. е. элемент чисто функ-
ционального назначения, но стала своего
рода украшающим элементом, например
булавка для галстука. Оригинальное ре-
шение подобного назначения булавки
представлено на рис. 12.48,5: булавка
обвивается вокруг открытого кольца и
фиксируется его поворотом. Общеизвес-
тен тип замка (рис. 12.48,4), который,
благодаря своей совершенной форме, со-
хранился без изменения в течение тысяче-
летий и который все знают как англий-
скую булавку. В зависимости от размера
ее можно согнуть из проволоки толщиной
1 -2 мм. Острие булавки заправляется в
специальный откованный желобок и фик-
сируется в нем за счет упругости витков
спирали.
И, наконец, на рис. 12.48, 5 представ-
лена простая застежка: из одного отрезка
проволоки выкованы корпус и булавка, а
корпусу придана слегка изогнутая форма
с тем, чтобы закрепить больше ткани; при
этом замок выполнен уже в виде отдель-
ного элемента и припаян к застежке.
Есть и сегодня немало украшений с
булавками одновременно функционального
и декоративного назначения (рис. 12.49).
Обычно разделяют собственно украшение
и размещенное по возможности незаметно
фиксирующее устройство, т. е. застежку,
состоящую из подвижно закрепленной в
шарнире булавки и расположенного с
противоположной стороны замка. В наши
дни, отдельные части застежек гораздо
дешевле изготовить промышленным спо-
собом, чем делать вручную поштучно,
однако и необходимость ручного изготов-
ления булавок-застежек все еще остается,
например при исполнении единичных и
оригинальных изделий, к тому же в про-
цессе их изготовления требуется соблюс-
ти, хотя и кажущиеся само собой разуме-
Рис. 12.49. Брошь: сталь, серебро. Художествен-
ная школа прикладного искусства, г. Хайлиген-
дамм
12.3. Броши и булавки
467
Рис. 12.50. Правильное расположение элементов
броши: 1 — общий вид; 2 — диапазон перемеще-
ния стержня булавки; 3 — стержень булавки
открыт; 4. 5 — зацепленный за крючок стер-
жень булавки (вид сбоку и сверху)
ющимися, основные, выверенные практи-
кой закономерности, о чем, должны знать
и опытные ювелиры, и начинающие их
коллеги. Булавка (рис. 12.50) обычно вты-
кается в ткань правой рукой, поэтому
шарнир для булавки на оборотной сторо-
не должен быть припаян справа, а за-
мок— слева, открытая часть замка, как
правило, располагается снизу. Даже если
фиксатор раскроется, то булавка при этом
будет удерживаться в крючке под дей-
ствием веса броши. В брошах шарнир и
замок припаивают к обратной стороне ук-
рашения, располагая их при этом выше
средней линии и параллельно ей, исклю-
чая опрокидывание броши вперед. Шар-
нир и замок должны быть такой высоты,
чтобы между тыльной стороной броши и
булавкой в закрытом положении остава-
лось достаточно места для ткани одежды.
Когда булавка закрыта, стержень булав-
ки, если смотреть на него сбоку, должен
располагаться параллельно обратной сто-
роне броши и быть такой длины, чтобы
его острие выступало за пределы замка
примерно на 1—2 мм. Булавка должна
раскрываться под углом, позволяющим
вводить ее в ткань. Булавку изгибают у
шарнира таким образом, чтобы игла в
открытом состоянии располагалась немно-
го выше замка. При виде сверху открытая
булавка располагается не совсем парал-
лельно средней оси, а острие ее находится
поверх замка броши — в этом случае
булавка наиболее надежно удерживается
в крючке под действием ее пружинящего
усилия, и благодаря чему даже при про-
стом, открытом замке обеспечивается оп-
ределенная степень его надежности.
12.3.2. Застежка и шарнир
Игла булавки
Иглу делают из металла (проволоки
круглого сечения), из которого изготовле-
но и само украшение. В серебряных укра-
шениях для этих целей можно использо-
вать мельхиор, не учитывая его в дальней-
шем при клеймении изделия.
Ориентировочно диаметр проволоки
для иглы должен быть 0,9—1,2 мм, при
этом длинная игла должна быть толще,
чем короткая. Конец иглы в простом ис-
полнении выгибают в виде ушка, с другой
стороны в качестве шарнира используют
U-образную пластинку или шарнирную
трубочку, которые припаивают к тыльной
стороне броши.
Булавку на требуемый размер отреза-
ют и заостряют ее конец, опиливая его
на конус с легким закруглением (см.
рис. 12.48, У), для чего, зажав ее в тисках,
и, постоянно вращая проволоку, опилива-
ют острие, полируя его затем сначала наж-
468
12. Замки, соединения
дачной бумагой, а в заключение— сталь-
ным полировником. Качество обработки
проверяют на ткани рабочего халата: если
острие булавки обработано правильно, то
оно легко и плавно проходит сквозь ткань.
Булавка для галстука
Эта булавка не только удерживает
галстук на рубашке, но одновременно
выступает и в роли украшения.
Тупой конец стержня булавки сгиба-
ют под прямым углом, чтобы ее декора-
тивный элемент прилегал к одежде. Для
припаивания булавки можно надеть на
ее острие кусочек пробки или сделать
специальное приспособление (рис. 12.51).
Раньше во избежание самопроизволь-
ного выскальзывания булавки среднюю
часть стержня для придания ему плоской
формы расковывали, затем скручивали,
а в круглой проволоке пропиливали ка-
навку в форме спирали. Правда, при
пользовании такая булавка оставляла на
ткани заметное отверстие. В настоящее
время игла галстучных булавок выполня-
ется совершенно гладкой, длиной не ме-
нее 50 мм и с фиксатором— для боль-
шей надежности. Такая же игла исполь-
зуется для крепления различных значков.
С-образный шарнир
Одну часть шарнира (рис. 12.52, 7) вы-
гибают из полоски металла, опиливают и
просверливают в нем отверстие для уста-
новки заклепки, после чего шарнир можно
припаивать к обратной стороне броши.
Рис. 12.51. Приспособление для припаивания стер-
жня булавки
При простом исполнении булавки другую
часть шарнира выгибают в виде ушка,
вставляют в первую часть и соединяют
заклепкой.
Но целесообразнее взять круглую
плоскую шайбу примерно такой же тол-
щины, как и стержень булавки, с одной
стороны сделать запил и затем припаять
к стержню булавки. Обратный конец
иглы оставляют более длинным и обре-
зают его настолько, чтобы позволить
булавке раскрываться под углом 90°.
Подготовленную иглу вставляют в шар-
нир и просверливают, затем, временно
скрепив булавку и шарнир штифтом,
проверяют подвижность булавки, после
этого в закругленной части U-образного
шарнира выпиливают полужелобок, на
который опирается булавка. От глубины
желобка зависит правильность положе-
ния булавки в замке: в открытом состо-
янии острие булавки должно распола-
гаться немного выше крючка.
Шаровидный шарнир
Этот шарнир со скругленными боковы-
ми сторонами выглядит лучше, чем про-
стой U-образный шарнир, удачно сочета-
ясь с шаровидным замком (рис. 12.52, 2).
Внутреннюю вставку шарового шарнира
выпиливают по шаблону из заготовки
толщиной 1 мм, а боковые стороны выги-
бают из листа толщиной примерно 1,5 мм,
затем просверливают щечки, слегка их
опиливают, придавая им круглую форму.
Шарнир припаивают местом сгиба, т. е. в
средней перемычке, что обусловлено необ-
ходимостью опорной ножки
Шарнир с кронштейном
Шарнирную трубку распиливают на
три части, в средней части выпиливают
желобок для пайки булавки (рис. 12.52,3).
Из четырехгранной проволоки вырезают
опорный кронштейн, выпиливают жело-
бок для шарнира, закрепляют, обвязывая
проволокой, а затем припаивают обе
12.3. Броши и булавки
469
Рис. 12.52. Шарнир броши: 1 — U-образный шарнир (вид сбоку, отдельные детали, общий вид); 2
шаровидный шарнир (вид сбоку, отдельные детали, общий вид); 3 - шарнир с кронштейном (вид сбоку,
отдельные детали, общий вид); 4 - шарнир в виде бочонка (вид сбоку, отдельные детали, общий вид)
крайние части шарнирных трубок. Сред-
нюю часть трубочки припаивают к бу-
лавке, а затем вставляют между двумя
другими частями шарнира. Необходимо
заметить, что при пайке трубочки и бу-
лавки первая должна укладываться стро-
го перпендикулярно относительно вто-
рой, а стержень булавки должен высту-
пать (заходить немного за трубку), так
как при последующем сгибе булавки под
прямым углом именно этот конец обра-
зует ее опорную ножку у кронштейна
шарнира.
Шарнир в форме бочонка
Элегантный вариант шарнира с крон-
штейном, который, однако, в связи с
трудоемкостью его исполнения использу-
ют только в очень дорогих украшениях
(рис. 12.52, 4).
В этом случае за исходный шарнир
берут толстостенную трубку, в которой
нужно опилить обе внешние части, прида-
вая им форму бочонка. Соответствующим
образом изготавливают и опорный крон-
штейн, а к булавке, чтобы ее не сгибать,
припаивают опорную ножку в виде специ-
альной пластинки. Затем к игле припаива-
ют средний шарнир и осуществляют об-
щую подгонку всех деталей.
Штифтовка шарнира
Сборка шарниров производится клеп-
кой штифта. Если шарнир узкий
(рис. 12.52, 7, 2), то обычно используется
цилиндрическая заклепка. В случае более
широкого (рис. 12.52, 3, 4) шарнира ра-
зумнее использовать конический штифт,
подготовив под него коническое отвер-
стие. Цилиндрический штифт клепается с
двух сторон, конический — только с ост-
рого конца. Но в любом случае отрезок
проволоки для штифта или заклепки дол-
жен быть такого размера, чтобы, встав-
ленный в шарнир, он лишь слегка высту-
пал над его поверхностью. Затем, осто-
рожно ударяя по проволоке молоточком
со слегка закругленной рабочей поверхно-
стью или плоским чеканом, сначала рас-
плющивают конец проволоки, а потом
470
12. Замки, соединения
формируют из него головку заклепки,
которую затем заполировывают.
При штифтовании шарнира необходи-
мо строго соблюдать заданное направле-
ние введения конического штифта, что-
бы впоследствии (при выполнении, на-
пример, ремонта) можно было, спилив
головку заклепки, легко вытолкнуть штифт
из шарнира.
12.3.3. Замки для булавок
Основная форма
В простейшем варианте замок имеет
форму крючка (рис. 12.53, /), получае-
мую гибкой проволоки круглого либо че-
тырехгранного сечения или пластинки.
Поскольку при этом не предусмотрено
никакого дополнительного фиксатора, то
крючок необходимо выгибать с наимень-
шим радиусом, булавка же должна при
этом обладать необходимой упругостью,
чтобы удерживаться в таком крючке. Ра-
зумеется, существуют более надежные
типы замков
Замок с фиксирующим кронштейном
Развертку замка выпиливают по шаб-
лону из пластины, которая может иметь
толщину всего лишь 0,3 мм (рис. 12.53, 2).
С помощью чеканов пластине, уложенной
на свинцовую подкладку, придают и в
продольном, и в поперечном направлени-
ях объем, а в точке пересечения обоих
закруглений на ней шаровым чеканом
делают углубление, придавая требуемую
форму. Затем производят промежуточный
отжиг, после которого круглогубцами
осуществляется окончательная доводка
формы. Потом готовый замок припаивают
к изделию.
Для изготовления фиксатора, который
может использоваться и с простым замком,
в пластину основания перед замком впа-
ивают тонкую шарнирную трубочку швом
вниз. Через нее продевают отрезок прово-
локи, к одному концу которого припаян
шарик. Затем сгибают проволоку крест-
накрест и в точке пересечения запаивают.
Фиксирующий кронштейн при закрывании
булавки должен с плотным прижатием
проходить под стержнем булавки и слегка
наклонно прилегать к замку.
Шомпольный замок
Изготовление такого замка для бро-
ши требует определенных навыков, но
он очень надежен и хорошо смотрится
(рис. 12.53, 3). Острие булавки заводится
в трубку, внутрь которой очень точно
вставлена вторая, подвижная, трубочка,
которая, надвигаясь на острие булавки,
как бы захватывает, т. е. запирает его. Из
принципа действия этого замка следует,
что он должен иметь длину не менее 5—
6 мм. Внешнюю шарнирную трубку при-
паивают к кронштейну таким образом,
чтобы шов был сбоку, так как в дальней-
шем в этом месте для прохода иглы про-
пиливают паз примерно на 2/3 его длины.
Тонкое колечко, изготовленное из круг-
лой проволоки, можно напаять в каче-
стве силового элемента вокруг открыто-
го конца трубки и пропилить в нем тот
же паз (рис. 12.53,3). К запирающей
трубке припаивают короткий упор, с
помощью которого она перемещается в
пазу и который при развороте его в
закрытом положении предотвращает ее
освобождение.
При сборке замка трубки вставляют
одну в другую, внутреннюю трубку про-
таскивают назад до упора и припаивают
к ней колечко из круглой проволоки с
вложенным шариком или просто круглую
пластинку в качестве зацепа. Пайку сле-
дует выполнять очень осторожно, чтобы
припой не затек между трубками, во избе-
жание чего можно слегка смазать трубки
маслом или трепелом.
Фиксирующая защелка
Этот замок довольно просто изгото-
вить вручную (рис. 12.53, 4). По шабло-
ну выпиливают, как это показано на ри-
сунке, корпус замка из листа толщиной
12.3. Броши и булавки
471
Рис. 12.53. Замки для булавок: 1 — простейшая форма (крючок из проволоки и из пластины): 2 —
замок с кронштейном (вид сбоку, замок с фиксатором, развертка корпуса, общий вид); 3 - шомполь-
ный замок (вид сбоку, отдельные детали, общий вид); 4 — фиксирующая защелка (вид сбоку, разверт-
ка корпуса, фиксатор, общий вид); 5 - поворотный запор (вид сбоку, запорная вставка с заготовкой
корпуса, корпус замка, общий вид); 6 — шаровидный поворотный запор (вид сбоку, развертка корпуса,
запорная вставка, корпус с двумя ушками, общий вид)
472
12. Замки, соединения
0,3 мм, а защелку— из листа толщиной
0,7 мм, после чего выгибают корпус.
Затем корпус и защелку просверливают,
припаивают к основанию, вставляют за-
щелку и заклепывают
Замок работает правильно, если при
открытом положении булавка хорошо
входит в него, а в закрытом состоянии
он запирается защелкой.
Поворотный запор
Такой замок, хотя он неплохо смотрит-
ся в изделии и его не трудно изготовить
ручным способом (рис. 12.53, 5), применя-
ется довольно редко. В металлической
пластине, толщина которой соответствует
ширине корпуса, сначала просверливают
отверстие, а затем вокруг него выпилива-
нием и опиливанием получают необходи-
мую форму. Потом к корпусу подгоняют
запорную вставку в виде трубочки с внут-
ренним диаметром, достаточным для вхо-
да в него булавки. К середине трубочки
припаивают направляющий штифт, а в
корпусе пропиливают соответствующую
штифту направляющую канавку. Замок
слегка разгибают и вставляют в него за-
порную вставку, а потом припаивают его
к изделию. Булавка заводится в открытый
замок, при повороте запорной вставки она
фиксируется.
Шаровидный поворотный запор
Такой замок, изготавливаемый пре-
имущественно промышленным способом,
часто используется не только в массо-
вых (серийных) украшениях, но и изде-
лиях, исполненных ручным способом
(рис. 12.53, 6).
Так как замок очень схож с шаровид-
ным шарниром, то его корпус выпилива-
ют по аналогичному шаблону из плоской
заготовки толщиной 1 мм, а затем его
сгибают, придавая U-образную форму.
Корпус запорной вставки выпиливают по
своему шаблону, впаивая в него затем в
качестве направляющей открытую шар-
нирную трубку, имеющую такой внутрен-
ний диаметр, чтобы в нее могла пройти
булавка. После припаивания замка к из-
делию его слегка разгибают и вставляют
запорную вставку. При «работе» фикса-
тор должен поворачиваться легко.
12.3.4. Зажимы
Тип крепления с помощью зажима
чаще всего используется для прикрепле-
ния галстука к рубашке, а сами зажи-
мы, независимо от тенденций моды, неиз-
менно входят в стандартный ассортимент
украшений для мужчин (рис. 12.54).
Основную форму зажима гнут с дос-
таточным радиусом изгиба из нагарто-
ванной полосы металла круглогубцами
или же вокруг круглой оправки, при
этом внутренняя сторона зажима делает-
ся немного короче, а иногда и уже, чем
лицевая. Обе стороны зажима в готовом
изделии должны располагаться строго
параллельно, ибо только в этом случае
обеспечивается необходимое их давление
по всей длине.
Для увеличения трения внутренней сто-
роны зажима о ткань можно дополнитель-
ной гибкой придать нижней стороне зажи-
ма волнистую форму. Для усиления упру-
гости зажим иногда гнут не из двух, а из
трех частей, для чего полосу металла
изгибают, сложив ее в три слоя, причем
сначала гнут с малым радиусом обе ниж-
ние части зажима, а затем с большим
радиусом загибают верхнюю. При этом
металл должен иметь соответствующую
гибкость, в противном случае будущий
зажим просто сломается.
Лицевая сторона зажима может быть
произвольно декорирована, при этом можно
использовать любую ювелирную технику.
Зажимы для галстука можно изготав-
ливать также из проволоки.
Зажимы одежды
В несколько измененной форме зажи-
мы различных размеров и форм могут
использоваться и для других целей, на-
12.4. Серьги
473
пример, в качестве изящного зажима,
прикрепляемого к углу воротника ру-
башки или к отвороту мужского пиджа-
ка или женского жакета. Зажим также
можно припаять в качестве функциональ-
ного элемента к обратной стороне от-
дельных украшений, т. е. использовать
его вместо булавки.
12.4. Серьги
Классификация серег
Серьги для ушей с проколотыми моч-
ками. Первоначально серьга представля-
ла собой просто кольцо, продеваемое в
ухо, т. е. то же, что и сегодняшние, к
примеру, серьги-обручи. Серьги подвеши-
ваются путем продевания проволочного
крючка через отверстие мочки уха.
В пуссетах *, закрепляемых с помо-
щью штифта, продеваемого сквозь от-
верстие в мочке уха, декоративный эле-
мент непосредственно прилегает к ней
Серьги, зажимающие мочку уха (клип-
сы). В этом случае декоративный элемент
прижимается к мочке уха с помощью пру-
жинного зажима. Имеются также серьги,
зажимающие мочку уха резьбовым соеди-
нением.
Существуют и оригинальные (фанта-
зийные) украшения для уха, которые кре-
пятся нетрадиционными способами.
Прокалывание мочки уха
Понятно, что самым надежным спосо-
бом удержания украшения в ушах явля-
ется продевание элементов его крепления
через отверстие в мочке уха. При этом
также ясно, что, проколов однажды
уши, в дальнейшем серьги следует но-
сить регулярно, в противном случае от-
верстие в мочке уха зарастет.
Прокалывание ушей-- хирургическая
операция, которая должна выполняться с
Рис. 12.54. Зажим для галстука и платья: I
разогнутый пружинящий зажим: 2 — плоский
пружинящий зажим; 3 волнистый пружиня-
щий зажим; 4 двойной пружинящий зажим;
5 — двойной пружинящий зажим с декоратив-
ной цепочкой; 6, 7,8 — зажимы для одежды
* Пуссета - пружинный зажим штифта, прохо-
дящего сквозь мочку уха. — Примеч. ред.
474
12. Замки, соединения
особой тщательностью, а необходимым
условием для ее выполнения без последу-
ющих осложнений является соблюдение
абсолютной стерильности. Мочку уха
следует тщательно промыть, серьги или
серьги-пуссеты, все инструменты и вспо-
могательные средства должны быть обра-
ботаны в дезинфицирующем растворе.
С помощью инструмента для прокалы-
вания мочки уха пуссету из высококаче-
ственной нержавеющей (хирургической)
стали протыкают («выстреливают») в моч-
ку уха и оставляют там, пока ранка пол-
ностью не заживет. Проколотый канал в
мочке уха достаточно быстро обрастает
тонким слоем кожи и вместо этой стальной
пуссеты можно затем вставить любую серь-
гу. Для обезболивания мочку уха перед
прокалыванием можно «заморозить».
Любые виды подвесок должны быть
серебряными или золотыми, в крайнем
случае - в бижутерии — из нержавеющей
легированной стали.
Серьги
Простой крючок (рис. 12.55, 7). Для
его изготовления требуется припаять к
серьге проволоку круглого сечения тол-
щиной 0,8—1 мм, согнуть ее так, как
показано на рисунке,— и крючок серьги
готов. Важно при этом, чтобы свобод-
ный конец крючка был действительно
такой длины, как рекомендовано на ри-
сунке: в этом случае крючок уже не
сможет незаметно выскользнуть из отвер-
стия в мочке уха.
При изготовлении такого крючка, как,
впрочем, и подобных ему других, следу-
ет обратить особое внимание на то, что-
бы конец проволоки был обязательно
закруглен, чтобы крючок при прохожде-
нии через канал отверстия в мочке уха
не застрял. Не следует заострять конец
проволоки, так как, продевая серьгу,
можно пораниться.
Единственным ограничением в ис-
пользовании свободного крючка является
то, что он не всегда с художественной
точки зрения сочетается с теми или ины-
ми серьгами.
Крючок с фиксирующей скобой (рис. 12.55,
2). Как видно из рисунка, весь механизм
крепления серьги выгнут всего лишь из
одного отрезка проволоки. Пружинящий
Рис. 12.55. Механизмы подвески серег: 1 — простой крючок: 2 ~ крючок с фиксирующей скобой; 3—
крючок с откидывающейся петлей; 4 — крючок с подпружиненной швензой; 5 — подвижный крючок;
6 — подвеска «калача»
12.4. Серьги
475
крючок дополнительно фиксируется, за-
цепляясь за выгнутую скобу, а потому
данный крючок может быть короче, чем в
примере, рассмотренном выше.
Крючок с откидывающейся петлей
(рис. 12.55, 3). И такой крючок выгибают
из проволоки круглого сечения. К нижней
части обратной стороны серьги припаива-
ют шарнирную трубку с продетым через
нее подвижным треугольной формы уш-
ком, изготовленным из круглой проволо-
ки. Сам же крючок делается такой длины,
чтобы свободный (неприпаянный) конец
его, заведенный в откидывающееся ушко,
удерживался последним.
Крючок с подпружиненной швензой.
Пружинящую швензу данного замочка
(рис. 12.55, 4) можно изготовить только
промышленным способом, вручную же -
слишком трудоемко. Подпружиненную
швензу приклепывают к стойке подвижно,
и ее можно фиксировать и в закрытом, и
в открытом положении. Со временем плос-
кая пружина «устает», стойка изнашива-
ется, возникает необходимость произвести
ремонт.
Для этого следует расклепать швензу,
вытащить штифт и немного подогнуть
плоскую пружину. Стойку, чтобы швенза
снова плотно сидела, слегка расковать
молотком на металлической плите, а в
случае необходимости— заменить По-
скольку плоская пружина при нагревании
теряет свои упругие свойства, то при
отжиге или пайке ее следует отделять от
всего механизма, т. е. снимать.
В серьгах с драгоценными камнями
этот замочек снабжают дополнительным
фиксатором, чтобы подпружиненная швен-
за не могла раскрыться самопроизвольно.
Неподвижный крючок слегка отгибают, а
на свободном конце его делается насечка,
в пружинной швензе проделывают прямо-
угольное отверстие. При закрытом поло-
жении швензы крючок входит в отвер-
стие, фиксируясь насечкой, а чтобы рас-
крыть серьгу, необходимо конец крючка
слегка приподнять ногтем.
Подвижный крючок (рис. 12.55, 5). Со-
стоит из двух соединенных между собой
частей: неподвижной стойки, одним кон-
цом припаянной к основанию, и подвиж-
ной- собственно крючка. Стойку пред-
варительно отковывают с целью придания
нужной формы, а затем в свободном ее
конце выпиливают прорезь, просверлива-
ют, вставляют в прорезь откованный ко-
нец подвижной части крючка, тоже про-
сверливают, а затем штифтуют, сохраняя
подвижность крючка. Прокованный конец
подвижной части крючка в шарнире вы-
полняется со скошенной кромкой свое-
образным упором, что позволяет крючку,
заведенному в ушко, удерживаться в нем
за счет упругости.
Подвеска «калач» (рис. 12.55, 6). Серь-
ги, имеющие подобную форму, замыкают-
ся подвижной дужкой, которая фиксирует-
ся благодаря своей упругости в приемном
отверстии другого конца серьги.
Пуссеты
Штифт с канавкой. На конце гладко-
го штифта толщиной примерно 1 мм круг-
лым надфилем выпиливают канавку. Пус-
сету изготавливают из нагартованного
листа металла, сначала наметив ее конту-
ры по шаблону, а затем выпилив ее и
просверлив точно по центру, причем от-
верстие должно соответствовать штифту.
Оба конца выпиленной развертки сгибают
в виде валиков навстречу друг другу
(рис. 12.56,1—5), затем вставляют штифт
в отверстие пуссеты, при передвижении
которой пружинящие валики будут зацеп-
ляться за канавку штифта, т. е. длина
штифта и место положения на нем канав-
ки должны быть такими, чтобы остава-
лось достаточно места для мочки уха и
чтобы пуссета прилегала к ней, не причи-
няя неудобств.
Наряду с рассматриваемым типом пус-
сеты, которую легко изготовить самосто-
ятельно, существуют и другие варианты,
которые более рационально изготавливать
только промышленным способом, напри-
476
12. Замки, соединения
Рис. 12.57. Механизмы крепления клипсы’ 1
клипса из листа; 2 — клипса из проволоки
Рис. 12.56. Замки для штифтов: 1 - -простая пус-
сета, 2 пуссета с расширенной серединой; 3 -
пуссета с шайбой; 4—пуссета с внутренней пру-
жиной; 5 - штифт с резьбой и гайкой
мер пуссета с шайбой (рис. 12.56,3) и
внутренней пружиной (рис. 12.56, 4).
Штифт с резьбой. Серьги закрепляют-
ся в ушах с помощью винта и гайки, т. е.
резьбового соединения (рис. 12.56,5) —
простой, но надежный способ закрепле-
ния серег, позволяющий к тому же само-
стоятельно регулировать положение при-
жима и, соответственно, нагрузку на
мочку уха.
Клипсы
Клипсы относятся, как правило, к не-
дорогим украшениям. Для их ношения не
требуется прокалывать уши, при этом,
правда, всегда следует помнить, что они
удерживаются в ушах только за счет тре-
ния при их прижиме, т. е. менее надежно,
чем все другие виды серег.
Механизм крепления клипс (рис. 12.57)
изготавливается промышленным способом,
но его легко сделать и вручную. Прижим-
ной фиксатор крепится подвижно в стойке,
при этом пружинящая его ножка прилегает к
Рис. 12.58. Принцип действия клипсы. I- -клипса
закрыта; 2 - - положение мертвой точки; 3 —
клипса открыта
самому краю стойки. Принцип действия
механизма крепления клипс схематично по-
казан на рис. 12.58. Стойка клипсы должна
быть припаяна к нижней части тыльной
стороны серьги, а чтобы сконцентрировать
усилие прижима на возможно меньшей пло-
щади, необходимо строго напротив точки
прижима напаять на обратную сторону
серьги небольшой металлический «буго-
рок» (рис. 12.59). При несоблюдении этого
условия — точки соприкосновения смеще-
ны— мочка уха просто выскользнет из
клипсы. Клипса не сработает и в том
случае, если будет зажата только нижняя
часть мочки уха (рис. 12.60).
Усилие прижатия клипсы должно быть
отрегулировано так, чтобы она, не пере-
давливая сильно мочку уха, хорошо дер-
жалась на ней. Клипса, представленная на
рис. 12.61,7, нормально функционирует
только при условии изготовления ее из
12.4. Серьги
477
Рис. 12.59. Расположение механизма крепления
клипсы: 1 — неправильное; 2 — правильное
Рис. 12.62. Механизм привин-
чивания серег: 1 — в готовом
смонтированном виде; 2 —
сборка деталей
Рис. 12.60. Положение точек прижатия клипсы
к мочке уха: 1 — одна против другой (правиль-
ное ); 2 — смещенное (неправильное) 3 - - слиш-
ком глубокое (неправильное)
Рис. 12.61. Отдельные детали механизмов креп-
ления клипс. 1 - - клипса из листа и стойка; 2 —
дужка и шарнир; 3 — дужка и стойка
твердого, обладающего упругими свой-
ствами материала, т. е. из нагартованного
листового металла толщиной примерно
0,6 мм. Клипсу и стойку вычерчивают по
шаблону на металлическом листе, а затем
выпиливают. Ушки стойки сначала толь-
ко слегка подгибают, и лишь после того,
когда стойка будет припаяна, а поверх-
ность серьги окончательно обработана,
клипсу вставляют в отверстие стойки и
зажимают окончательно.
При изготовлении механизма крепле-
ния серьги вручную пружинный фиксатор
можно просто изогнуть из твердой про-
волоки круглого сечения (рис. 12.61, 2, 3).
В качестве направляющей потребуются
два шарнира, внутренние срезы которых
спилены наискось. Дужку из проволоки
вставляют в трубочку слегка сжав. Нуж-
ное ее положение регулируется скосом
концов шарнира, а изогнута дужка долж-
на быть таким образом, чтобы макси-
мальное усилие прижатия достигалось
при прилегании ее к мочке уха (см.
рис. 12.57, 2).
Серьги с винтовым прижимом
U-образная дужка охватывает мочку
уха, один конец дужки припаян к тыльной
стороне серьги (рис. 12.62), а к другому
припаяно резьбовое соединение (гайка-
винт): прижимная дужка напаяна к деко-
ративному элементу точно напротив винта
для повышения надежности крепления
таких серег. Рекомендуется применять
винт по возможности с крупной резьбой,
а гайку— потолще.
Весь механизм крепления собирают в
таком порядке. Берут отрезок проволоки,
необходимый для изготовления дужки,
затем, пока проволока еще не изогнута,
припаивают к одному ее концу гайку, а
к другому- опорный прижимной буго-
рок. К концу винта припаивают «встреч-
ный» бугорок, винт вворачивают в гайку
и припаивают к свободному его концу
рифленую шайбу. Конец дужки с опорным
478
12. Замки, соединения
бугорком припаивают к обратной стороне
серьги, а в заключение сгибают дужку.
Именно такой порядок выполнения опера-
ций позволяет исключить затекания при-
поя при пайке.
12.5. Механизмы крепления запонок
Запонка вводится в петлю на манжете
рукава рубашки одной рукой. Запонка
должна удерживать манжет и закрепляться
в петле манжета так, чтобы ее невозможно
было потерять. При ношении запонки не
должны мешать, а механизм их крепления
должен быть прост в изготовлении. Деко-
ративный рисунок должен быть на обеих
запонках одинаковым и симметричным.
Жесткая перекладина (рис. 12.63. 7).
Между лицевой и обратной частями запон-
ки припаивают стойку толщиной примерно
1 мм, контур которой должен быть слегка
изогнутым, чтобы обе стороны запонки
плотно прилегали к манжету. Размер пере-
кладины с тыльной стороны запонки зави-
сит от размера петли на манжете. Такая
«жесткая» запонка имеет недостаток — при
ношении она может «мешать».
Шарнирная перекладина (рис. 12.63,2).
При изготовлении запонок вручную пред-
почитают использовать именно такой ме-
ханизм их закрывания: стойка делается по
шаблону, форма которого точно соответ-
ствует форме стойки неподвижной пере-
кладины; при этом стойка должна иметь
такую длину, чтобы при введении запонки
в петлю, когда перекладина прилегает к
стойке, между тыльной стороной лицевой
части запонки и сложенной перекладиной
оставалось достаточно места для ткани
манжета, чтобы затем можно было снова
закрыть запонку, отогнув перекладину
1 (\ 2 3 4
И
Рис. 12.63. Механизмы закрывания запонок: 1 -
жесткая перекладина; 2 — шарнирная перекла-
дина; 3 — подпружиненная крышечка; 4 — соеди-
нительное ушко
назад. Перекладина подвижна, поскольку
соединена со стойкой простой формы
шарнирным соединением, устройство ко-
торого понятно из рис. 12.63,2.
На рис. 12.63, 3 представлен фабрич-
ный вариант шарнирной перекладины,
коробка которой снабжена плоской пру-
жиной и при вставке в петлю манжеты она
фиксируется сначала вдоль стойки, а за-
тем поперек. Такой механизм закрывания
запонки довольно надежен, его легко
вставлять, но из-за жесткого соединения
стойки и обратной стороны лицевой части
запонки он несколько неудобен в исполь-
зовании.
Соединение цепочкой. Обе половины
запонки соединяют цепочкой, состоящей
всего лишь из двух маленьких ушек,
соединенных между собой большим по
размеру удлиненным овальным ушком
(рис. 12.63, 4). Также как и в предыдущем
варианте, в этом случае при введении
запонки в петлю должно быть достаточно
места для ткани манжета. Такая запонка
с цепочкой надежно закрепляется в манже-
те, а благодаря гибкости цепочки запонка
очень удобна в носке.
13. Закрепка ювелирных
камней
13.1. Оправы камней
Основные понятия
Более 4000 лет назад в декоре ювелир-
ных украшений стали использоваться цвет-
ные ювелирные камни: нарезанные соот-
ветствующим образом пластинки из драго-
ценных камней вклеивались в простейшего
вида ячейки, образованные припаянными к
основанию тонкими металлическими пере-
городками. Позже такой метод крепления
камней был значительно усовершенство-
ван: камни закреплялись в самого разного
вида и форм так называемые касты или
царги, т. е. оправы, уже без применения
клея, так как камень надежно крепился,
окружаясь со всех сторон обрамлением,
выполненным из металла самого изделия.
Оправа является важным функциональ-
ным элементом всего изделия, ибо ею дра-
гоценный камень должен быть «оправлен»,
т. е. охвачен таким образом, чтобы он стал
неотъемлемой частью ювелирного изделия,
единым целым с ним. Более того, сама
оправа может быть одним из самых важных
элементов ювелирного изделия: она за-
крепляет камень, обеспечивая художествен-
ную связь между камнем и ювелирным из-
делием, что придает последнему закончен-
ность и эстетическую выразительность.
В каждом конкретном случае ювелир
должен создавать наилучшую оправу,
причем при выборе материала для нее он
должен знать: камень будет надежно и
долго удерживаться в оправе, если она
сделана из прочного, износоустойчивого
металла; обжатие камня можно выполнить
легко и без особого риска, если металл
оправы по возможности мягкий и пластич-
ный; пайка оправы осуществляется припо-
ем с высокой рабочей температурой, т. е.
твердым припоем, что позволит при пос-
ледующих возможных пайках в процессе
монтировки ювелирного изделия избежать
расплавления мест пайки оправы.
«Глухая» оправа
Такая оправа является простейшей из
всех типов оправ: камень лежит в осно-
вании «глухого», т. е. без доступа света
снизу, гнезда и удерживается вертикаль-
ными стенками каста, кромки которых
прижаты к камню Разумеется, таким об-
разом чаще оправляют камни с гладким
основанием: пластинчатые камни (таблет-
ки) и кабошоны, причем, как правило, —
это непрозрачные камни.
Последовательность выполнения опе-
раций (рис. 13.1). Полоску металла тол-
щиной 0,25—0,35 мм и шириной, доста-
точной для обрамления и прижатия кам-
ня, сгибают по форме камня (рис. 13.1, 7),
отрезают требуемую длину, соединяя кон-
цы пайкой. (Припой укладывается изнут-
ри!) Камень должен без помех размещать-
ся в таком касте, равномерно прилегая к
его стенкам. При закрепке камней слож-
ной формы длину каждой стороны камня
измеряют циркулем, а затем, с небольшим
припуском и в соответствующей последо-
вательности, переносят эти замеры на по-
лоску металла, после чего с помощью
плоскогубцев сгибают полоску по размет-
ке так, чтобы оправа получилась с четки-
ми гранями (рис. 13.1, 5), для чего на роге
наковальни ее подвергают дополнитель-
ной правке. Потом пластину основания
будущей оправы кладут на подставку для
пайки (решетку, сетку для пайки), а гото-
вую отрихтованную царгу— на эту пла-
стину, укрепляя всю конструкцию изогну-
тыми под прямым углом булавками (см.
рис. 8.14) или прочным привязыванием ее
к подставке, и производят пайку. После
травления оправу опиливают (рис. 13.1,2).
Ободковая (царговая) оправа
Эта оправа обеспечивает попадание све-
та на камень и снизу, поэтому она лучше
480
13. Закрепка ювелирных камней
Рис. 13.1. Изготовление «глухой» оправы с парал-
лельными стенками: 1 овальный камень с цар-
гой и пластиной-основанием; 2 — готовый оваль-
ный каст; 3 — царга для оправы восьмигранного
камня
всего подходит для закрепления прозрач-
ных камней, хотя это вовсе не означает, что
в ней нельзя крепить непрозрачные камни.
Такая оправа состоит из ободка с уступом
на внутренней стенке, что, собственно, и
служит опорой для закрепляемого камня,
причем опора эта должна быть: достаточно
широкой, чтобы камень надежно прилегал к
ней; абсолютно ровной и достаточно глубо-
кой, чтобы кромку оправы можно было при
закрепке прижать к камню. В зависимости
от формы различают оправы с параллель-
ными стенками и конические, а по способу
изготовления посадочного места под ка-
мень- - вырезные и напайные.
Царга (ободок) с параллельными стен-
ками. Ободок выполняют таким же обра-
зом, как и стенки кастовой оправы, а
толщина листовой заготовки при этом за-
висит от типа изготавливаемого гнезда
под камень.
Коническая оправа. И при изготовле-
нии такой оправы толщина стенки зависит
от типа опоры камня, сделать же ее можно
различными способами.
Надпиленные уголки. Изготавливается
обычный ободок с параллельными стенка-
ми, по углам которого ножевидным надфи-
лем выпиливают клинья почти до верхней
кромки, а затем боковые стенки загибают
внутрь и с внутренней стороны запаивают
уголки (рис. 13.2, 7). Недостатки данного
способа: надпиленные уголки при сгибании
могут легко сломаться, а, кроме того, на
каждом сгибе получается паяный шов.
Расковывание стенок. Ободок с па-
раллельными стенками выгибают в соот-
ветствии с минимальным размером кону-
са, затем на роге наковальни или же на
соответствующем ригеле ободок раско-
вывают до конической * формы (рис. 13.2,2).
К недостаткам такого способа можно
отнести то, что в результате ковки металл
становится тоньше, а на его поверхности
появляются следы от ударов молотка,
вследствие последующей опиловки кото-
рых уменьшается толщина листа.
Осадка в матрице. Сначала изготав-
ливают ободок среднего размера, затем
расширяют его верхнюю часть, а ниж-
нюю часть осаживают (рис. 13.2,3). С це-
лью избежать надрыва металла под воз-
действием слишком больших нагрузок в
паузах между отдельными операциями
его подвергают промежуточному отжигу.
Можно также подготовить ободок и дру-
гими методами, после чего потребуется
лишь его доработка в матрице. Матрица
нужна в особенности в тех случаях,
когда изделия определенных стандарт-
ных форм изготавливаются в больших
количествах.
А вообще-то, проще всего изготавли-
вать круглые оправы (рис. 13.3, 7). Из
* В данном случае было бы правильнее гово-
рить о пирамидальной форме, но чтобы избежать
путаницы, в дальнейшем оставим для всех расши-
ряющихся кверху кастов определение — кониче-
ский. — Примеч. ред.
13.1. Оправы камней
481
Рис. 13.2. Изготовление конической оправы из
ободка с параллельными стенками: 1 — путем
надрезания; 2 — путем ковки; 3 - путем формо-
вания в матрице
полоски металла делают цилиндрический
с параллельными стенками ободок, диа-
метр которого соответствует среднему
размеру ободка, когда I = Z>cp х л, где I —
длина полоски металла, a D— средний
диаметр конуса. Окончательную форму
ободку придают в простой круглой кони-
ческой матрице.
Самый надежный способ — изготовле-
ние оправы из развертки. Причем вычер-
чивание развертки и проверку формы сна-
чала рекомендуется осуществить на бума-
ге, а если необходимо изготовить несколь-
ко одинаковых ободков, то имеет смысл
сделать для этого шаблон из меди
(рис. 13.3,2).
При изготовлении конического кругло-
го ободка сначала вычерчивают вид
ободка сбоку, а из удлинения боковых
стенок получают радиус R сектора круга
развертки. Полоса развертки ограничива-
ется верхней и нижней кромками ободка
оправы, а расстояние между ними дает
высоту ободка /. Таким образом, ободок
представляет собой сектор поверхности
кольца, длина которого соответствует пе-
риметру ободка, а на основе этой длины
получается, что длина дуги Ъ - 2пгг где
b — длина дуги, а г; — большой радиус
конуса; к этой длине дуги относится и
центральный угол со. В итоге получается
пропорция: 2tiR (длина окружности): b
(длина дуги) = 360° (полный угол): со (цен-
тральный угол).
Задаваясь конкретными значениями,
легко рассчитать круглую конусную опра-
ву, после чего совсем несложно схематич-
но изобразить развертки для кастов квад-
ратной, прямоугольной и восьмиугольной
конических форм (рис. 13.3, 3): на виде
сбоку скошенные края продлевают до
общей точки пересечения, чтобы опреде-
лить радиус развертки, а на дугу окруж-
ности наносят длины кромок, соединяя
их. Получается, что таким образом скон-
струировать форму развертки даже про-
ще, чем при ее выполнении для круглого
каста. Конический шестиугольный каст
рассчитывается подобным образом.
Гнездо камня в «глухой» оправе
Оправы с параллельными стенками и
конические оправы могут иметь по жела-
нию ювелира впаянное или вырезанное
гнездо камня (рис. 13.4).
При впаиваемой опоре толщина соб-
ственно ободка оправы составляет всего
лишь 0,25—0,35 мм, а в качестве допол-
нительной опоры для камня изготавлива-
ется второй ободок, который точно вхо-
дит в ободок на монтируемой оправе (при
конической форме основного ободка и
второй ободок, разумеется, должен иметь
такой же наклон). Опора камня должна
482
13. Закрепка ювелирных камней
Рис. 13.3. Развертки различных форм оправ: 1 —
оправа с параллельными стенками, 2 — кониче-
ская круглая оправа; 3 — коническая оправа квад-
ратного сечения; 4 — коническая шестиугольная
оправа
быть настолько ниже края оправы, чтобы
можно было легко впасовать и закрепить
камень, и очень ровной, чтобы камень
плотно сидел на ней, а также достаточно
широкой, чтобы камень, особенно при
ободке с параллельными стенками, не
проваливался вниз. Ободки оправы и
опоры камня вставляют друг в друга,
обычно подгоняя их таким образом, чтобы
оба они с обратной стороны были на
одном уровне, здесь же укладывают ку-
сочки припоя и осуществляют пайку.
Для вырезаемой опоры ободок должен
иметь толщину около 0,8—1 мм. Ободок
с параллельными стенками делается таких
размеров, чтобы камень садился в него
только после вырезания посадочного мес-
та. При круглом ободке уступ гнезда
камня можно выполнить с помощью фре-
зы, а если камень имеет грани или его
очертания не круглые, то выборку карни-
за гнезда камня осуществляют штихелем,
что, впрочем, требует большого умения и
хорошего навыка: ведь необходимо выре-
зать гладкую и горизонтально ровную
опору, не ослабляя при этом оправу.
При оправе с коническим ободком гнез-
до камня подрезается фрезой или штихелем
таким же образом, как и при изготовлении
оправы с параллельными стенками ободка.
Однако в этом случае ободок в месте
опоры камня становится более тонким, и
Рис. 13.4. Изготовление гнезда камня • 1 — путем
вырезания опоры; 2 — путем впайки опоры
13.1. Оправы камней
483
его легко согнуть при посадке камня в
оправу; верхняя же кромка ободка сохра-
няет свою толщину: получается красивый,
равномерный рант. Если опорный уступ
камня вырезается слишком глубоко, то
ободок при закрепке камня в оправу может
согнуться и оторваться, а если стенки ос-
танутся слишком толстыми, то их при
закрепке камня будет трудно загнуть.
Закрепка камней
Камень удерживается в оправе за счет
того, что верхняя кромка ее прижимается
к рундисту камня. Давчиком (рис. 13.5)
сначала подгибают оправу в нескольких
расположенных друг против друга местах
с тем, чтобы осуществить предваритель-
ную закрепку камня, после чего еще раз
проверяют надежность положения камня на
опорном пояске. Если вставляют несколько
камней рядом, то необходимо убедиться в
том, что все они при виде сбоку находятся
на одной высоте. Затем давчиком постепен-
но прижимают выступающую часть оправы
к камню, обходя несколько раз по ее пери-
метру. При закрепке камня в многогранную
оправу сначала следует прижать к камню
углы, а только затем — стороны. В против-
ном случае на углах оправы появятся ост-
рые выступы. Прочно и окончательно при-
жав стенки оправы к камню с помощью
форштекселя (рис. 13.5, 5), прижимают по-
том к камню их кромки, а штихелем выпол-
няют зеркальную подрезку фадана, после
чего при желании на образованное послед-
ней операцией ребро можно нанести накат-
кой (мелиграфом) (рис. 13.5, 7) гризантную
насечку.
Обжатие оправы можно выполнить так-
же чеканом с выемкой на рабочей поверх-
ности. Закрепщик ведет чекан, а его по-
мощник ударяет молоточком по головке
чекана (рис. 13.6). На всякий случай при
этом оправу следует прижать в несколь-
ких местах к камню настолько плотно,
чтобы он надежно зафиксировался в ней,
т. е. не вибрировал, а соответственно и не
раскололся бы в процессе закрепки.
Рис. 13.5. Инструменты для закрепки камней:
1, 2, 3, 4 — давчики; 5 — форштекселъ (анрай-
бер); 6 корнайзен; 7—мелиграф; 8— вахсбайн
С помощью чекана можно быстро и
надежно задавить даже толстую оправу. И
некоторые закрепщики работают только
так! Новичок же для тренировки должен
сначала поупражняться в закрепке недра-
гоценных камней, а когда у него появится
некоторый опыт, он может попробовать
обжать камень чеканом самостоятельно,
т. е. без помощника. Для этого камень
всегда насмаливается либо закрепляется в
деревянных тисочках; чекан при этом ве-
дут левой рукой, а молоточек — правой
(рис. 13.7). Работу можно облегчить, поль-
зуясь ударным наконечником бормашины.
Зеркальную оправу применяют преиму-
щественно при закрепке пластинчатых
камней: с большими поверхностями и в
большинстве случаев с абсолютно плос-
кими и узкими боковыми фасками, напри-
мер как в мужских перстнях.
484
13. Закрепка ювелирных камней
Рис. 13.7. Положение чекана,
если камень фиксируется без
поддержки помощника
Ободок оправы здесь настолько вы-
сок, что совсем закрывает боковые фаски
(рис. 13.8), а поскольку он еще и очень
толстый, то его необходимо плотно при-
жать к камню чеканом, после чего верх-
нюю кромку оправы опиливают заподли-
цо с поверхностью камня. Сверкающая
полированная оправа создает впечатле-
ние, что камень обрамлен узким, блестя-
щим металлическим зеркалом.
Оправа венчиками имеет более при-
чудливую форму (рис. 13.9). На одинако-
Рис. 13.8. Зеркальная оправа (разрез)
вом расстоянии друг от друга ободок оп-
равы прижимают к камню острым давчи-
ком или маленькой отверткой так, что-
бы он образовывал между точками при-
жима маленькие дуги, после чего про-
изводят глянцевую подрезку каждой
такой дуги.
Каменная оправа
Такая оправа предназначена, прежде
всего, для обрамления камей (резных драго-
ценных камней и раковин), но применяется
также и для вставок с эмалью, монет и
камней необычной формы. Особенность та-
кой оправы в том, что ободок ее с верхней
стороны замыкается припаянной рамкой, а
камень вставляется снизу (рис. 13.10).
Последовательность выполнения опе-
раций (дается на примере изготовления
оправы для камеи). Из полосы металла
толщиной примерно 0,3 мм делается обо-
док точно по размеру камеи. После пайки
ободка на тыльной стороне камня и на
внутренней стороне оправы наносят мет-
ку, чтобы камея при каждой примерке
вставлялась в одном и том же направле-
нии. На внутренней стороне оправы чер-
тилкой наносят контуры волнистой поверх-
ности камеи, ориентируясь по которым
опиливают ободок так, чтобы он заканчи-
вался точно на уровне лицевой плоскости
камеи. Из вальцованной проволоки с се-
чением примерно 1,5 х 0,4 мм делают
рамку верхней стороны оправы, сгибая ее
таким образом, чтобы она по форме соот-
ветствовала последней и точно прилегала
к ней. Внутрь оправы она должна захо-
дить несколько больше, чтобы затем удер-
живать камею, с внешней же стороны у
нее остается лишь небольшой припуск.
Рамка правится, на ободке оправы
обвязывается соединительной проволокой,
и после этого припаивается. Потом дела-
ют внутренний опорный ободок и опили-
вают его в соответствии с нижним конту-
ром камеи, чтобы она прочно «сидела» на
нем. Высота опорного ободка при этом
должна быть вровень с нижним краем
13.1. Оправы камней
485
Рис. 13.9. Оправа венчи-
ками: 1 - - последова-
тельность выполнения
операций; 2 — готовая
оправа
оправы. Когда все украшение будет окон-
чательно отполировано, с обратной сторо-
ны оправы под камею вставляют и при-
клеивают опорный ободок. Его можно
также слегка припаять оловянным припо-
ем. Иногда в качестве опоры для камня
бывает достаточно ободка из тонкой про-
волоки, согнутой по форме камеи и зафик-
сированной несколькими стружками, над-
сеченными штихелем, или небольшим ко-
личеством оловянного припоя.
Крапановая оправа
Эта оправа представляет собой всего
лишь одну из разновидностей обычной
ободковой оправы. Камень, как и в обод-
ковой оправе, покоится на опоре, однако
закрепляется он только отдельными эле-
ментами оправы, выступающими над кам-
нем. В такой оправе камень кажется круп-
нее, кроме того, на него попадает больше
света, чем в сплошной оправе. Правда,
Рис. 13.10. Камейная оправа. 1 — отдельные час-
ти; 2 — сечение стенки оправы со вставленной
камеей (в разрезе), 3 — готовая оправа
недостатком крапановой оправы является
то, что камень удерживается в ней не так
прочно, как в сплошной. И порой крапан
цепляется, например, за одежду. Суще-
ствуют самые различные формы крапано-
вой оправы (рис. 13.11).
При изготовлении крапановой оправы
начинают с формирования гнезда под ка-
мень, которое выполняется в виде обычной
полки, при этом если нижняя часть камня
имеет коническую форму, то опору камня
можно выполнить со скосом В наиболее
простом случае с каждой стороны оправы
снаружи припаивают полоску металла до-
статочной ширины, заканчивающуюся с
нижней кромкой оправы, верхняя же кром-
ка полоски выступает настолько, что ее
можно прижать к камню.
В оправе, изображенной на рис. 13.12,
крапаны представляют собой не отдельно
напаянные элементы, а неразрывно свя-
занные один с другим, так как изготовле-
ны из одной полоски металла, а потому
отчетливо видно происхождение крапано-
вой оправы от обычного каста. Закрепляя
486
13. Закрепка ювелирных камней
Рис. 13.11. Варианты крапановой оправы: 1 — крапановая опра-
ва с параллельными стенками; 2, 3 — коническая крапановая
оправа; 4 — коническая крапановая оправа с раздельной рамкой;
5 — особая форма многогранной крапановой оправы
вы, но если в ней опорой
камня является сплошной
ободок, то в оправе «шатон»
он разрезан на части, а рас-
положенные в виде короны
крапаны обжимают камень
таким образом, что он досту-
пен свету со всех сторон, что
особенно важно при закрепке
бриллиантов. Недостатком
оправы «шатон» является то,
что она относительно быстро
изнашивается.
Последовательность вы-
полнения операций. Основой
для оправы «шатон» являет-
ся конусная ободковая опра-
ва. Осуществив в соответ-
ствии с количеством крапа-
нов разметку верхней кромки
ободка, пилкой или круглым
надфилем в оправе выпили-
вают пазы между крапанами.
Трехгранным надфилем на
нижней стороне оправы точно
под каждым крапаном пропи-
ливают пазы, чтобы получить зубцы, со-
единяющие соседние крапаны. Из четы-
рехгранной проволоки выгибают опорный
ободок, к которому затем припаивают
зубцы оправы «шатон».
Можно также выполнить заготовку
зацело с опорным ободком, затем его
отпилить, выпилить зубцы на касте и
снова припаять опорный ободок. Камень
камень в такой оправе, его сначала акку-
ратно устанавливают на опорный ободок,
а затем загибают крапаны, прижимая их
давчиком или чеканом к поверхности кам-
ня так плотно, чтобы он уже не мог в
дальнейшем сместиться, а «сидел» в опра-
ве без перекоса. Удлиненные крапаны
можно прижать к камню, а затем осторож-
но опилить на требуемую длину. Верхние
кромки крапанов слегка опиливают, при-
давая им скругленную форму, а затем с
помощью форштекселя окончательно при-
жимают крапаны к поверхности камня, при
этом крапаны должны захватывать камень
ровно настолько, насколько это необходи-
мо. Нельзя допускать, чтобы крапаны
были очень длинными: будет закрыта
слишком большая поверхность камня.
Оправа «шатон»
Эта оправа, как и предыдущая, разра-
ботана также на основе ободковой опра-
Рис. 13.12. Оправа «шатон»: 1 — с выпиленными
крапанами; 2 — подготовленная к пайке оправа
«шатон» с опорным пояском для каста
13.2. Украшения из охотничьих трофеев
487
вставляют в оправу и последовательно (в
порядке противоположности) давчиком
прижимают крапаны к рундисту камня, а
форштекселем — концы крапанов поверх
кромки камня и слегка опиливают их,
придавая им округлую форму, благодаря
чему оправа выглядит более эффектно.
Раскрепление камней
При ремонте ювелирного изделия не-
редко приходится вынимать камень из
оправы, а затем снова закреплять его,
соблюдая особую осторожность при обра-
щении с хрупкими камнями или камнями
с трещинами.
Раскрепление сплошной оправы. Меж-
ду оправой и камнем вставляют острый
нож с тонким лезвием и, действуя им
как узким клином, отодвигают стенку
оправы, причем усилие должно быть на-
правлено больше на оправу, нежели на
камень. При этом ни в коем случае
нельзя: пытаться опираться ножом как
рычагом на камень, чтобы отжать опра-
ву; поворачивать нож или наклонять его
под углом; применять силу при отжатии
плотно притертой к камню оправы. На-
оборот, надо очень осторожно и медлен-
но внедрять нож под камень, постоянно
отжимая его от царги и добиваясь того,
чтобы она отошла от камня и его мож-
но было извлечь.
Если оправа настолько прочно при-
креплена к камню или имеет толстые стен-
ки и ее нельзя снять рассмотренным выше
способом, то на ней с одной стороны надо
сначала сделать маленький надпил, а за-
тем его осторожно расширить, — что в
итоге и позволит вынуть камень из опра-
вы. Только в исключительных случаях
оправу приходится распиливать в двух
противоположных местах. В заключение в
месте разреза впаивают металлическую
полоску, равную ширине пропила, а затем
запиливают поверхность оправы снаружи
и изнутри. Раскрепление крапановой опра-
вы. Отдельные крапаны приподнять гораз-
до легче, чем целую стенку царги. С этой
целью между крапаном и камнем вставля-
ют нож и отжимают крапан.
13.2. Украшения из охотничьих
трофеев
Клыки
Клыки— это зубы оленей, а точнее,
оба клыка верхней челюсти благородного
оленя, на нижней его челюсти клыков нет.
Масса клыка имеет основной цвет, похо-
жий на цвет слоновой кости, и только не
закрытая деснами часть его окрашена
сверху в коричневый цвет. Основными
критериями оценки качества клыков явля-
ются: размеры и форма, чистота белого
тона основы, размеры и текстура корич-
невой части клыка, идентичность парных
клыков.
Своеобразные по форме клыки на-
столько привлекательны, что используют-
ся, разумеется с доработкой, в качестве
украшений; и их даже обрамляют золо-
том. Короче говоря, охотничий трофей
стал разновидностью украшения. Во всех
обычных видах украшений (кольцо, ку-
лон, колье, булавка, браслет, серьги)
можно встретить примеры использования
клыков, даже обычно довольно строгие
украшения для мужчин, например кольцо,
булавку для галстука, запонки, цепочку с
брелком для часов, декорируют такими
охотничьими трофеями, как оленьи клыки.
В украшениях с использованием клы-
ков трудно проявить особую оригиналь-
ность художественного исполнения, и в
большинстве случаев (обычно попарно,
реже по отдельности) клыки вставляют в
оправу, выполненную в форме желудя,
создавая при этом из разноцветного золо-
та общую композицию из листочков дуба,
маленьких желудей и сучков дерева
(рис. 13.13, 7,2).
Оправа в форме сдвоенной шапочки
Чтобы можно было закреплять в оп-
раве клыки попарно, необходимо прове-
488
13. Закрепка ювелирных камней
рить, совпадают ли они по размеру и
форме А потому сначала клыки подре-
зают на одинаковую длину, срезая часть
зубного корня так, чтобы клыки закан-
чивались закругленным концом, затем
срезы отшлифовывают напильником, де-
лая клыки равными, а далее соприкаса-
ющиеся поверхности подгоняются опили-
ванием (рис. 13.13, 3).
Для оправы пары клыков делают со-
ответствующего размера полушарие и
прочеканивают его на свинце, позже эта
форма и должна стать шапочкой для
«желудей» В форме прочеканивают два
полуконуса, опиливают их и вставляют в
Рис. 13.13. Обработка клыков благородного оленя: 1 — кулон с
клыками; 2 брошь с клыками; 3, 4, 5 — оправа клыков в
капсулу с плоским дном (подготовка клыков, двойная оправа,
одинарная оправа); 6, 7,8 — оправа в виде капсулы с кастом
(подготовка клыков, двойная оправа, одинарная оправа)
них острым концом клыки (рис. 13.13, 4).
Проконтролировав правильность поло-
жения клыков в капсуле, ее устанавли-
вают на тонкую золотую пластинку и
припаивают. Клыки с помощью шеллака
или сургуча временно закрепляют на ме-
таллической пластине на месте их окон-
нательного расположения и размечают
на ней контуры закрепленных клыков,
затем, слегка подогрев лист, снимают с
него клыки и выпиливают требуемые
контуры.
На поверхности шапочки нарезают
крест-накрест риски, опиливают их, де-
лая похожими на настоящие желуди.
Затем клыки приклеивают
к посадочному месту и к
пластине основания. Через
ушки в клыке просверли-
вают отверстие, затем из-
готавливают штифт, слег-
ка спиленный на конус и
плотно входящий в отвер-
стие, острый конец его
опиливают, не удаляя при
этом грат. Потом штифт
буквально вдавливают в
отверстие, причем грат,
оставшийся на конце штиф-
та, еще больше способству-
ет его заклиниванию. В кон-
це этой операции штифт
должен выступать пример-
но на 1,5 мм над шапоч-
кой, так как он еще будет
припаиваться оловянным
припоем. Лишь после это-
го штифт откусывают и
зачищают.
Сдвоенная шапочка
с кастом
Корни двух КЛЫКОВ от-
пиливают перпендикулярно
их основному направлению
(рис. 13.13, 6), припилива-
ют также места будущего
соприкосновения клыков,
13.2. Украшения из охотничьих трофеев
489
чтобы они плотнее прилегали друг к дру-
гу. Затем параллельно плоскости среза в
каждом клыке запиливается уступ как
посадочное место, после чего пару клы-
ков склеивают, можно также соединить
их еще и штифтами, просверлив для это-
го клыки в местах припиливания. Затем
вокруг склеенных клыков сгибают царгу
толщиной около 0,4 мм, которая точно
входит в запиленный уступ. При этом,
поскольку узкие концы клыков закрыты,
не требуется выполнять точную подгонку
царги, достаточно лишь, чтобы она име-
ла форму «сердечка». Сдвоенную шапоч-
ку изготавливают способом, аналогичным
описанному выше (рис. 13.13,4). При-
паяв после этого царгу и шапочку к
основанию, производят затем их выпили-
вание по контуру и зачистку краев. В за-
ключение клыки вклеивают в оправу го-
тового изделия.
Оправа одного клыка
Такого же типа оправы можно ис-
пользовать и для отдельных клыков
(рис. 13.13, 5, 8). Все элементы вокруг
оправы клыка выполняются по эскизу.
Листочки Из тонкого листа (0,3 мм)
зеленого золота выпиливают листочки
дуба, однако можно сделать листочки и
из золота обычного цвета, покрыв его
затем чистым золотом путем напайки
очень тонкого листа с дальнейшим про-
резанием покрытия по жилкам листа
штихелями. Все вырезанные и отграви-
рованные листочки прочеканивают на
свинце для создания объема, и в итоге
каждый листочек выглядит естественно
(рис. 13.14).
Желуди. Маленькие желуди выпилива-
ют из проволоки круглого сечения, кром-
ку шапочки обозначают надрезом, а затем
опиливанием им придают необходимую
форму. Стебелек делают из тонкой прово-
локи, неприпаеваемый конец которой
слегка проковывают.
Сучки. Их выковывают из круглой
проволоки. Длинные сучки выковывают,
сужая на конце, т. е. делают такими,
какими они бывают в природе. Надфи-
лем проволоке придается «естественный»
внешний вид сучка. Короткие сучки при-
паивают к длинному Места изломов
сучка надпиливают под углом. Фаден-
штихелем и боллштихелем воспроизводят
структуру коры.
Сборка. Листочки, желуди и сучки
собирают в произвольную композицию и
там, где это необходимо, припаивают их
друг к другу и к оправе клыков Перед
пайкой в шапочке черенка рекомендуется
просверлить отверстие и вставить в него
черенок. Листочки, чтобы они не цепля-
лись впоследствии за одежду, следует
припаивать в нескольких точках. При не-
обходимости все детали украшения можно
дополнительно укрепить с обратной сторо-
ны изделия, имеющимися в распоряжении
ювелира способами.
Лисьи клыки
Они используются аналогично клыкам
оленя, т. е. в украшении сочетаются с
листочками дуба. Корни клыков укора-
чивают и помещают, закрепляя, в полу-
сферическую шапочку, при этом, по-
скольку клык со всех сторон круглый,
его не укладывают на какое-либо осно-
вание, как это делается при закрепке
клыков оленя. Лисьи клыки легко раска-
лываются в продольном направлении,
правда, в этом случае их можно снова
склеить
Рис. 13.14. Примеры пробных работ Биргит Кар-
стен, фирма Wilfried Nothdurft, г. Шверин
490
13. Закрепка ювелирных камней
13.3. Закрепка драгоценных камней
13.3.1. Специальные инструменты
Для выполнения операции закрепки дра-
гоценных камней требуются, наряду с
обычными, и специальные инструменты,
которые можно либо приобрести в мага-
зине, либо изготовить самостоятельно.
Сверло (см. гл. 5.5). Для сверления
сквозных отверстий и различных углубле-
ний применяют уже упомянутые ранее спи-
ральные сверла. Спиральным сверлом
можно также обрабатывать конический
опорный поясок для посадки камней с
выступающей нижней частью, плоские уг-
лубления для полукруглых жемчужин и
для камней с плоским основанием делают-
ся центровочным сверлом.
Фреза (см. гл. 5.6). Различной формы
фрезы требуются для доводки вырезов
ажурных оправ или припасовки гнезд под
камни некруглой формы. Особенно важно
иметь набор специальных фрез, с помощью
которых можно доработать, например,
гнездо под круглые камни.
Штихель (см. гл. 10.4). В процессе
закрепки будет необходим весь ассорти-
мент уже рассмотренных выше видов шти-
хелей различной ширины, причем они
должны быть изготовлены из высококаче-
ственной инструментальной стали и иметь
хорошо и правильно заточенные режущие
кромки, отполированные к тому же до зер-
кального блеска, ведь получение прочной
и с глянцевой поверхностью оправы в пер-
вую очередь зависит от качества обработ-
ки ее штихелем. Юстировочным штихелем,
чтобы подогнать отверстие под форму кам-
ня, выбирают поясок оправы, подрезая ее
стенки, а чтобы при этом можно было точ-
но контролировать снимаемый слой метал-
ла, рабочая поверхность штихеля стачива-
ется до четверти нормального сечения
(рис. 13.15). Затачивается и лобовая грань
со скосом, т. е. с углом резания — менее
90° (на рисунке показана последователь-
ность заточки юстировочного штихеля).
Корнайзены и фион (рис. 13.16). Кор-
найзеном выполняется закатка поднимае-
мых из металла и предназначенных для
закрепки камней стружек в полусферу
(корнер).
Корнайзены представляют собой круг-
лые стальные штифты из инструменталь-
ной стали диаметром 3 мм и длиной 70 мм,
имеющие рабочий конец в виде конуса с
полусферическим углублением, зажатые в
патроне деревянной ручки. Необходимо
иметь комплект примерно из 10 штук
различных размеров. Полусферическое
углубление корнайзена быстро изнашива-
ется, поэтому его время от времени следу-
ет править на фионе— приспособлении,
представляющем собой плиту из закален-
ной стали с полусферическими головками,
отполированными до зеркального блеска
и являющимися позитивным отпечатком
формы корнайзена, который совмещают
строго вертикально с нужной головкой и,
слегка постукивая молотком, доводят до
рабочего состояния.
Давчик, накатка (мелиграф) и вахсбайн
(рис. 13.5). Давчик и накатка уже рассмат-
ривались, а вахсбайн (рис. 13.17)— это
небольшой деревянный стержень с плотно
посаженным на его рабочем конце кусоч-
ком воска в виде конуса. С помощью
вахсбайна можно легко брать, переносить
и вставлять маленькие камни в оправу
(также и снимать).
Киттшток (рис. 13.18). Обычно это
деревянный стержень длиной 12 см и диа-
метром 24—30 см, похожий на ручку на-
пильника. На торцевой стороне киттшто-
ка штихелем или напильником сделана
перекрестная насечка, чтобы он лучше
удерживал наплавляемый на него китт
(пасту), на который, разогретый, соб-
ственно, и насмаливается затем изделие
и надежно там удерживается во время
закрепки. Сам же киттшток в это время
удерживается в руке или зажимается в
шаровых тисках. В процессе закрепки
часто используют также деревянные ти-
сочки (рис. 13.19).
13.3. Закрепка драгоценных камней
491
Рис. 13.15. Заточка юстировочного штихеля: 1, 2 — исходная форма; 3 — левая часть штихеля
сточена; 4 — верхняя грань сошлифована почти до середины; 5 — заточенная лобовая грань; 6 —
лобовая грань со скошенной заточкой
13.3.2. Особенности закрепки
драгоценных камней
В ранее рассмотренных способах креп-
ления оправа представляла собой само-
стоятельный конструктивный элемент юве-
лирного украшения. Камень вставляли в
глухой каст, в открытую снизу царгу или
в оправу «шатон» и далее закрепляли
окружающим его краем оправы или кра-
панами, заходящими за рундист камня.
В оправах для драгоценных камней, и преж-
де всего бриллиантов, камень закрепляет-
ся корнерами, а сама закрепка называется
корнеровой.
Корнер представляет собой стружку,
вырезаемую или поднимаемую в виде
небольшого столбика штихелем из метал-
ла и наваливаемую затем на рундист
492
13. Закрепка ювелирных камней
Рис. 13.18. Киттшток: 1 — подготовленный киттшток: 2—китт-
шток с наплавленной смолой; 3 — правильная насмолка изделия;
4 — неправильная насмолка изделия
рамляла поверхность ме-
талла с глянцевой подрез-
кой: с таким фоном ма-
ленькие камни лучше со-
четаются. Именно так
закрепляются в белом зо-
лоте или платине, напри-
мер, алмазы, когда быва-
ет трудно различить гра-
ницу между камнем и ме-
таллом, и тогда камни
становятся неотъемлемой
частью всего изделия: пе-
реливаясь и сверкая на
фоне прилегающей блес-
тящей поверхности, они
создают впечатление пол-
ного слияния с зеркальны-
ми металлическими гра-
нями.
Известно, что далеко
не каждый ювелир может
самостоятельно выполнить
даже небольшие работы
по такой закрепке, а по-
этому, чтобы все же заин-
тересовать ювелира в по-
пытке попробовать себя в
этой области, т. е. занять-
ся освоением азов корне-
Рис. 13.19. Деревянные тисочки: 1 - тисочки с деревянным клином;
2 — винтовые тисочки, 3 — тисочки с винтом под клин; 4—тисоч-
ки с трехкулачковым патроном
камня, при этом стружка загибается и
поднимается перед лобовой гранью шти-
хеля. Закрепщик обжимает корнайзеном
стружку таким образом, чтобы часть об-
разующейся при этом полусферической го-
ловки захватывала край камня.
Корнеровые оправы применяют в ос-
новном для закрепки мелких камней, ди-
аметр которых составляет 4 мм или менее.
В «глухой» оправе такие камни были бы
почти не видны, сложно было бы прочно
закрепить их и в оправе «шатон».
Корнеровые оправы выполняют, как
правило, таким образом, чтобы камни об-
ровои закрепки, процессы
закрепки драгоценных кам-
ней изложены в данной
главе так подробно (текст
сопровожден рисунками), что проследить
за последовательностью выполнения опе-
раций несложно даже при отсутствии
практического опыта в данной области.
При обучении приемам закрепки целе-
сообразно использовать по возможности
недорогостоящие и достаточно прочные
камни, например, синтетические корунды,
шпинели или пиропы (стеклянные камни
лучше не использовать, так как они бы-
стро раскалываются). В качестве металла
при этом применяют Ag 925 или Ag 900:
эти сплавы обладают необходимой плас-
тичностью (на меди невозможно получить
13.3. Закрепка драгоценных камней
493
требуемой зеркальной подрезки, а латунь
слишком хрупкая). Начинающему ювели-
ру не стоит использовать очень мелкие
камни.
13.3.3. Подготовка оправы
Припасовка камней
Перед надсверливанием углублений
посадочных гнезд закрепляемые камни с
целью определения точного их местопо-
ложения следует вначале разместить на
изделии (рис. 13.20), для чего на поверх-
ность изделия наносится тонкий слой вос-
ка, затем оно слегка нагревается, и воск,
расплавляясь, покрывает его тонкой
пленкой. На этой пленке временно доста-
точно прочно и удерживаются камни, их
положение при этом размечается тонкими
насечками с помощью шпицштихеля
(рис. 13.20, 7). Затем камни снимают и в
той же последовательности укладывают
на воск— в маленькую жестяную коро-
бочку, на дне которой тоже наплавлен
тонкий слой воска, в который и вдавли-
ваются слегка камни. По разметке на
металле после снятия камней намечают с
целью выделения мест для отдельных кам-
ней (рис. 13.20,2) тонкие линии, которых
после закрепки не должно быть видно,
после чего сначала чертилкой, а затем
кернером размечают центры отверстий.
Затем для полного удаления воска изделие
протирается тканью.
13.3.4. Сверление гнезда под камень
Гнезда под камни выполняют сверлом
или фрезой, причем сначала надсверлива-
ется (размечается) только окружность.
После такой разметки всех будущих гнезд
уточняют их местоположение и вносят при
необходимости соответствующие измене-
ния, обозначая, если нужно, новый центр
отверстия
Если требуется закрепить камни с
плоским основанием или половинки жем-
чужин, то углубление для них выполня-
Рис. 13.20. Подготовка оправы: 1 — разметка
между уложенными камнями; 2 — разметка
поля; 3 -раззенкованные отверстия
ется центровочным сверлом на такую
глубину, чтобы камень сидел в нем проч-
но, важным при этом является угол на-
клона боковой стенки камня (рис. 13.20. 3
и 13.21,7).
При закрепке камней с павильоном
хорошо отцентрованным сверлом отвер-
стие надсверливается (рис. 13.21,2) с полу-
чением одинакового со всех сторон опор-
ного пояска, поверхность которого при
этом должна быть скошена, чтобы нижняя
часть камня сидела на нем без перекосов.
Эта операция выполняется с помощью спе-
циальной фрезы. Если такой фрезы нет, то
опорный поясок скашивается просто спи-
494
13. Закрепка ювелирных камней
ральным сверлом (рис. 13.21, 3). Затем под-
готовленное таким образом отверстие (что-
бы на камень попадало достаточно света
и снизу) спиральным сверлом осторожно
рассверливают снизу, стараясь не повре-
дить при этом опорный поясок.
13.3.5. Ажурная отделка
с обратной стороны
Чтобы ювелирное украшение имело в
том числе и красивую обратную сторону,
отверстия в ней превращают, работая
лобзиком, в декоративный орнамент
(рис. 13.22) из различных геометрических
форм, при этом отверстия с лицевой сто-
роны (посадочные места для камня) не
должны быть повреждены.
13.3.6. Подгонка
При закрепке некруглых камней окон-
чательная форма посадочного гнезда пос-
ле надсверливания углубления оформля-
ется штихелем; размер его, естественно,
может быть только таким, какой допус-
кает наименьший размер рундиста камня.
Для плоского камня опорной поясок, что-
бы он точно соответствовал форме кам-
ня, подгоняют юстировочным штихелем
или шпицштихелем. Углубление для кам-
ня с павильоном выбирается юстировоч-
ным штихелем с правой заточкой, при
этом киттшток с закрепленным на нем
изделием поворачивается по часовой
стрелке, штихелем же в противополож-
ном направлении расширяется под конус
верхняя часть отверстия: подгонка произ-
водится до тех пор, пока верхняя кромка
не будет подходить под форму камня
(рис. 13.23,2). Затем юстировочным шти-
хелем вырезают опору под камень, при
этом вдоль по периметру кромки верти-
кально выбирается уступ (рис. 13.23, 3).
В процессе выравнивания положения кам-
ня с павильоном необходимо следить за
тем, чтобы нужный слой металла был
срезан в нижней части воронки и камень,
Рис. 13.21. Изготовление гнезда под камень: 1 —
гнездо под плоский камень; 2 — гнездо со сквоз-
ным отверстием; 3—гнездо под камень с павиль-
оном
Рис. 13.22. Примеры ажурной отделки обратной
стороны
таким образом, сидел достаточно глубоко
на опорном пояске.
Иногда, вместо того чтобы углубить
гнездо под камень, его ошибочно расширя-
13.4. Отдельные виды оправ
495
Рис. 13.23. Юстировка опоры под камень с ши-
пом ' 1 — сквозное отверстие; 2 — раздача юсти-
ровочным штихелем; 3 —разделка гнезда юсти-
ровочным штихелем
ют, что приводит к тому, что камень в
оправе болтается, и если его еще можно
при этом закрепить, то только с большим
трудом. Порой, чтобы оптимально исполь-
зовать натуральный камень, его вставляют
каким он есть, т. е. неправильной формы.
Определенных правил для подгонки углуб-
лений под такие камни не существует, но
в любом случае камень должен лежать
горизонтально, а размещенные рядом кам-
ни должны быть на одном уровне
Короче говоря, для выполнения слож-
ной юстировки требуется определенный
опыт.
13.3.7. Выравнивание камней
При закрепке нескольких камней оди-
накового размера рядом друг с другом
верхние плоскости их должны быть на
одной высоте. Если же камни различных
размеров, то при взгляде сбоку должно
быть видно, что они по высоте распреде-
лены более-менее равномерно. При разме-
щении нескольких круглых камней одина-
кового размера нужно добиваться их
расположения на одной линии. Круглые
камни разного размера располагают по
мере уменьшения или увеличения их раз-
меров. Овальные камни размещают друг
за другом в направлении их продольной
оси. В особых случаях камни могут рас-
полагаться в ином порядке. При закрепке
камней неправильной формы необходимо,
сочетая их друг с другом, добиться упо-
рядоченной формы оправы
13.4. Отдельные виды оправ
13.4.1. Оправа «каре»
Оправа «каре» состоит из прямоуголь-
ной пластины, на которой монтируется и
закрепляется корнерами круглый камень.
Для тренировки лучше использовать круг-
лые камни диаметром 3—4 мм, а в каче-
стве основания— квадратную пластинку
толщиной 2 мм и длиной стороны 5 мм;
можно также на металлическом листе
разметить сразу несколько оправ «каре».
Надежность и внешний вид оправы
«каре», также как и любой другой корне-
ровой оправы, в значительной степени
зависят от точности пасовки камней.
Сначала определяют центр квадрата
и намечают его кернером, затем центро-
вочным сверлом, имеющим диаметр кам-
ня, слегка надсверливают, а точнее, раз-
мечают контур окружности углубления
под камень, причем положение окружно-
сти в квадрате можно, при необходимо-
сти, изменить (рис. 13.24, 7). И только
после этого производится сверление на
заданную глубину: если крепится ка-
бошон, то соответственно производится
выемка горизонтального опорного пояс-
ка (рис. 13.24,2); если вставляется ка-
мень с павильоном, то сверлом выбира-
ется отверстие со скосом.
13.4.2. Оправа «каре» с четырьмя
закрепочными корнерами (1)
Постановка корнеров. Узким фасоч-
ным штихелем с большим углом заточки
в каждом углу в направлении к центру
поднимают стружку, при этом штихель
продвигают лишь настолько, чтобы струж-
ка была на достаточном расстоянии от
гнезда камня и не обломилась при закреп-
ке Стенка углубления под камень, чтобы
496
13. Закрепка ювелирных камней
можно было его впасовать, не должна
быть деформирована (рис. 13.24,3 и
13.25, 7). Следует подчеркнуть, что для
получения надежных корнеров требуются
остро заточенный штихель (при затуплен-
ном штихеле стружка срезается или обла-
мывается). Шпицштихелем или узким фа-
сочным штихелем окаймляют стружку,
т. е. на участке от угла до отверстия под-
резают ей вертикальные ребра, в резуль-
тате чего образуется узкое основание
лепестка стружки и корнеры принимают
элегантную форму (рис. 13.24, 4 и 13.25, 7,
слева).
Глянцевая подрезка. Флахштихелем в
направлении центра на поверхности квад-
рата между стружками выполняются раз-
делка и зачистка, в результате чего во-
круг камня образуются глянцевые скошен-
ные грани, причем при подрезке золотой
оправы с целью усиления зеркального
блеска используют зеленое масло — про-
дукт листьев и плодов канадского дерева
Gaultheria proumbens, а при подрезке се-
ребряной оправы— обычный мыльный
раствор: выполнять глянцевую подрезку
всухую не рекомендуется.
Впасовка камня. Плоский камень
вставляется в оправу и закрепляется.
Для камня с павильоном спиральным
сверлом просверливается основание под
него с узким скошенным уступом (см.
рис. 13.21, 3). Впасовка произведена пра-
вильно, если камень точно подогнан в
Рис. 13.24. Оправа «каре» с надрезанными закрепочными стружками 1 — разметка окружности,
2 - плоское углубление, 3—постановка закрепочных стружек 4—выделение стружек 5 — подрез-
ка грани; 6—разделка опоры под камень с павильоном
13.4. Отдельные виды оправ
497
отверстии, т. е. он легко входит в гнездо
и «сидит» в нем плотно, без зазора и на
заданной высоте.
Закрепка камня. После впасовки камня
фасочным штихелем наваливают стружку
на поверхность камня, поджимая его рун-
дист (рис. 13.25, 4, слева), причем прижим
производится в такой последовательнос-
ти, что следующей по порядку всегда
прижимается стружка, противоположная
уже загнутой. Затем, надавливая кор-
Рис. 13.25. Последовательность изготовления
оправы «каре» с надрезанными закрепочными
стружками: 1 — надрезка закрепочных стру-
жек; 2 — подрезка грани; 3 — выборка опоры под
камень с павильоном; 4 закатка закрепочных
корнеров и готовые корнеры; 5 — закатка
стружки в корнер
найзеном на острие стружки и вращая
его, ей придают форму полусферы-корне-
ра (рис. 13.25, 4, справа и 13.25, 5). Кром-
ки квадрата подрезают флахштихелем в
виде зеркальной грани с острой кромкой,
по которой «проходят» в заключение ме-
лиграфом (накаткой), нанося тонкий жем-
чужный узор.
13.4.3. Оправа «каре» с четырьмя
закрепочными корнерами (2)
Пластина подготавливается точно та-
ким же образом, как и в предыдущем
способе, а вот исполнение корнеров после
точной впасовки камня— иное. Фасоч-
ным штихелем с большим углом заточки
двумя резами снимают стружку от угла
квадратной пластины до отверстия камня,
образуя между ними что-то вроде клина,
из которого впоследствии и ставят (оформ-
ляют) корнер (рис. 13.26 и 13.27, 7).
Участки между клиньями подрезают со
скосом внутрь хорошо отполированным
флахштихелем, добиваясь получения зер-
кальных граней (инструмент для подрезки
при этом смачивается). Далее выполняют-
ся операции по закрепке камня. Убедив-
шись, что камень плотно сидит в углуб-
лении, штихель устанавливают на острие
клина и стружку (с начала клина) отделя-
ют и прижимают к поверхности камня
(рис. 13.27, 2). Окончательную подрезку в
отдельных случаях можно выполнить
флахштихелем. Корнеры закатываются,
как и в предыдущем способе, корнайзе-
Рис. 13.26. Надрезка клиньев
498
13. Закрепка ювелирных камней
Рис. 13.27. Оправа «каре» с клиньями (вид сверху,
сечение по диагонали): 1 надрезанные клинья:
2 — поднятые из клина закрепочные стружки
ном, а затем производится доводка кро-
мок квадрата.
13.4.4. Оправа «каре» с четырьмя
закрепочными корнерами (3)
Этот способ можно использовать толь-
ко после приобретения определенного
практического опыта. Он отличается от
описанных выше только очередностью
выполнения операций: сначала крепится
корнерами камень, а затем производится
подрезка и зачистка металла вокруг
камня. Таким способом оправа изготав-
ливается быстрее, правда, работать при
этом следует очень осторожно, так как
подрезка штихелем производится в не-
посредственной близости от камня.
13.4.5. Оправа «каре»
с двенадцатью закрепочными
корнерами (1)
В каждом углу выполняют 3 корнера,
2 из которых предназначены для закрепки,
а третий используется в качестве декора-
тивного элемента (рис. 13.28, /). Сначала
сверлом предварительно рассверливается
отверстие, затем в каждом углу фасочным
штихелем производят постановку трех
Рис. 13.28. Оправа «каре» с двенадцатью закре-
почными корнерами: 1 — постановка закрепоч-
ных стружек фасочным штихелем; 2 — подрез-
ка боллштихелем; 3—постановка декоративных
корнеров
стружек и предварительно слегка закаты-
вают их корнайзеном, затем корнеры под-
резают узким боллштихелем (рис. 13.28,2),
а поверхности вокруг камня скашивают и
производят их глянцевую подрезку. После
этого, как и в ранее указанных спосо-
бах, сверлом досверливается отверстие и
подготавливается опора под камень.
Впасовав камень, боллштихелем (не
шпицштихелем и не флахштихелем) на-
валивают корнеры на его рундист. На-
конец корнеры окончательно закатыва-
ются корнайзеном. В данном виде опра-
вы важно равномерное расположение
трех корнеров по углам, а также их
13.4. Отдельные виды оправ
499
сочетание с размером камня и поверхно-
стями квадрата.
13.4.6. Оправа «каре»
с двенадцатью закрепочными
корнерами (2)
Также как и в третьем способе изготов-
ления четырехкорнеровой оправы, можно
сначала установить камень, а затем выпол-
нить подрезку прилегающих к нему поверх-
ностей (рис. 13.28,3). Камень впасовывает-
ся в подготовленное углубление, а затем в
каждом углу фасочным штихелем поднима-
ют по две стружки и накатывают их сразу
на рундист камня, в итоге прочно закрепляя
его восьмью корнерами. Третий корнер на-
резают высоко заточенным фасочным шти-
хелем, затем корнеры формуют корнайзе-
ном, подрезая их в заключение узким болл-
штихелем. Зеркальные грани со скосом вы-
полняют флахштихелем.
13.4.7. Фаденовая оправа
с двумя корнерами
Для упражнений берут серебряную по-
лосу толщиной 1,5—2 мм, шириной 4 мм
и длиной 40 мм, камни должны иметь ди-
аметр приблизительно 2,5 мм. Помечают
на ней среднюю линию, а затем насмали-
вают полосу на киттшток: образец должен
прочно держаться на смоле, не утопая в
ней при этом. Циркулем намечают отвер-
стия под камни с почти невидимым рассто-
янием между камнями. Положение рассвер-
ливаемых отверстий можно откорректиро-
вать, при окончательно высверленных от-
верстиях изменить уже ничего невозможно
(рис. 13.29, 7). При диаметре отверстия в
2,5 мм его надо рассверливать на глубину
0,75 мм (рис. 13.29,2).
Далее производится постановка корне-
ров. Юстировочный штихель с безупреч-
ной правой заточкой устанавливается на
край следующего отверстия таким обра-
зом, чтобы направление резки показывало
на центр предыдущего отверстия. Шти-
хель продвигают медленно, но энергично,
пока на лобовой его грани не образуется
широкая стружка (рис. 13.29,3 и 13.30),
но ее не ставят вертикально, пока не
произведена впасовка камня. По углам
полосы тоже, пока не будет выбран ме-
талл между будущими корнерами, не про-
изводится постановка корнеров. Для вы-
борки металла обычно используется широ-
кий шпицштихель. Но в данном случае
более всего подходит фасочный штихель,
перезаточенный так, что угол между режу-
щими его кромками составляет всего
лишь 55° (рис. 13.29,4). Начиная подрез-
ку внутреннего контура, штихель уста-
навливают рядом с корнером так, чтобы
он был направлен к центру следующего
отверстия (если штихель установить па-
раллельно наружной кромке, то контур
получается не гладкий, а дугообразный).
Корнеры можно нарезать также следую-
щим образом: металл надрезается специаль-
но заточенным фасочным штихелем так, что
в направлении центра отверстия остаются 2
плоских клина (рис. 13.31, 7 и 13.32). Те-
перь нужно только удалить узкую метал-
лическую перемычку между отверстиями,
она должна быть вырезана флахштихелем
V-образно (см. рис. 13.29, 5 и 13.31, 2).
Наконец, флахштихелем с малым углом
заточки подрезается внутренний контур
вокруг камня, чтобы поверхность стала
глянцевой. Затем центровочным сверлом,
чтобы сгладить заусенцы, образовавшиеся
во время подрезки, отверстие прочищается.
После этого камни с плоским основанием
уже можно закрепить, а для камней с
павильоном необходимо еще подработать
опорный поясок (при диаметре камня в
2,5 мм). Сначала сверлом диаметром 1,5—
1,8 мм просверливают сквозное отверстие,
а затем специальной фрезой диаметром
2,5 мм скашивают опору. Камни вахсбай-
ном (восковкой) переносят в отверстия
оправы и производят их закрепку, при этом
стружки осторожно, но достаточно сильно
прижимают к камню узким боллштихелем
(рис. 13.29,6 и 13.31,3). Металл над от-
500
13. Закрепка ювелирных камней
верстием в процессе прижима стружки
наваливается на кромку камня и практи-
чески фиксирует камень, в соответствии с
чем и следует производить подготовку
стружки, ведь «работа» корнера эффек-
тивна лишь тогда, когда глубина гнезда
находится в правильном соотношении с
закрепляемым камнем: если гнездо слиш-
ком глубокое, то передняя кромка корне-
ра не доходит до камня, а если гнездо
мелкое, то материала (металла) для струж-
ки недостаточно. И, наконец, корнайзеном
стружкам придается форма полусферы
(корнера) (см. рис. 13.29,5).
13.4.8. Фаденовая оправа
с четырьмя корнерами (1)
Это один из основных способов закрепки
драгоценных камней — в ряд и вплотную
е
Рис. 13.29. Фаденовая оправа с корнерами: 1 — корректировка
центров окружностей; 2 — выровненные окружности; 3 — по-
становка закрепочных стружек; 4—подрезка закрепочных стру-
жек; 5 — прорезание простенка и подрезка грани; 6, 7—подъем
и прижатие закрепочных стружек; 8 — закатка корнеров
один к другому, причем ка-
мень в этом случае удержива-
ется не двумя, а четырьмя
корнерами. Кроме того, опра-
ва лучше смотрится, так как
промежуток между камнями
дополняется еще двумя корне-
рами. Для упражнений в изго-
товлении такой оправы ис-
пользуют те же материалы,
что и для оправы с двумя
корнерами.
Центровочным сверлом
предварительно сверлят, как и
в оправе с двумя корнерами,
посадочные отверстия, а вот
оба корнера, необходимые в
каждом промежутке между от-
верстиями, изготавливаются
теперь иначе: их постановка (в
связи с тем, что диагональным
резом можно поставить только
один корнер) осуществляется
флахштихелем с малым углом
заточки, который удерживает-
ся слегка наклонно, а струж-
ка при этом выбирается из
кромки плоского отверстия
(рис. 13.33,7 и 13.34). Вся
композиция будет существен-
но аккуратнее выглядеть, если
все однотипные операции вы-
полнять строго поочередно.
При постановке корнеров
необходимо следить за тем,
чтобы они были одного разме-
ра и выровнены в продольном
и поперечном направлениях.
13.4. Отдельные виды оправ
501
Рис. 13.30. Постановка корнера на двухкорнеро-
вой фаденовой оправе
Флахштихелем металл между камнями вы-
бирается U-образно от концов корнеров до
верха опоры. Внутренние скосы U-об-
разной прорезки подрезаются фасочным
штихелем до V-образного сечения (см.
рис. 13.33, 2). Угловые корнеры устанавли-
вают в начале и в конце ряда точно так же,
как в предыдущем способе закрепки, а
соседние корнеры каждого промежутка ак-
куратно разделяются узким боллштихелем
(см. рис. 13.33,2), отверстия дополнительно
прочищают центровочным сверлом. После
этого камни с плоским основанием, а также
полужемчужины можно окончательно впа-
совать, для камней с павильонами гнездо
дорабатывается, как и в других оправах.
Во время прижима корнеров к камню
нужно учесть следующие особенности.
В оправе с двумя корнерами требовалось,
чтобы оба корнера нагонялись по диагона-
ли напротив друг друга и удерживали
находящийся между ними камень. В оправе
с четырьмя корнерами корнеры прижимают,
чтобы не сорвать их, не в направлении
Рис. 13.32. Подрезка клиньев на двухкорнеровой
оправе
центра камня, а к поверхности камня,
перпендикулярно центральной оси ряда
камней (см. рис. 13.33, 3). Прижимая
стружки корнеров, боллштихель устанав-
ливается перпендикулярно средней оси и
прижимает стружку к кромке камня (см.
рис. 13.33, 3, 4). Закатываются корнеры
корнайзеном (см. рис. 13.33,5). Условием
надежной закрепки является, как и в оправе
с двумя корнерами, правильно выбранная
глубина отверстия.
13.4.9. Фаденовая оправа
с четырьмя корнерами (2)
Поднимать стружку из сплошного ме-
талла — операция довольно трудная, осо-
бенно для начинающих. Постановка же
корнеров из вырезанного клина, что являет-
ся характерным для такой оправы, — про-
цесс более простой Впрочем, вся подготов-
ка осуществляется в этом случае точно так
же, как и в примерах, рассмотренных выше
Различие состоит в последовательности вы-
полнения дальнейших операций. В то время
как в примерах выше подрезка прилегаю-
щего металла выполнялась только после
Рис. 13.31. Двухкорнеровая фаденовая оправа с клиньями: 1. 2 —
подрезка клиньев; 3 — прижатие стружек
постановки стружек, то в
данном примере — наобо-
рот. Фасочным штихелем
металл вокруг клина буду-
щего корнера срезается так,
что подготовленные поверх-
ности выглядят как свое-
образные треугольники
(рис. 13.35,3). Перемычки
между отверстиями выбира-
ют флахштихелем U-образ-
но, а боковые скосы пере-
502
13. Закрепка ювелирных камней
Рис. 13.33. Фаденовая оправа с четырьмя корнерами: 1 — предустановка стружек флахштихелем;
2 — подрезка боллштихелем, прорезание простенка, 3 — прижим боллштихелем; 4 — подрезка
грани; 5 — закатка корнеров
мычек — фасочным штихелем V-образно.
Стружки поднимают из клиньев флахшти-
хелем таким же образом, как и из гладкой
поверхности (рис. 13.34). Все остальные
операции выполняются так же, как и на
оправе с двумя корнерами. Впрочем, в
оправе с четырьмя корнерами финишная
подчистка клиньев производится, есте-
ственно, тоже после постановки корнеров.
13.4.10. Сужающийся ряд корнеров
(корнеровая дорожка)
При закрепке камней различного разме-
ра в фаденовой оправе по мере уменьшения
размера камней иногда невозможно запол-
нить ими замыкающий клинообразный учас-
ток, в этом случае ряд камней завершают
выклинивающейся цепочкой корнеров.
Тренировочные упражнения. Сначала,
разумеется, заготавливается серебряная
пластина в виде равнобедренного треу-
гольника с длиной основания 3 мм и вы-
сотой 30 мм. Фасочным штихелем с боль-
шим углом заточки, начиная от вершины
клина, выполняют 2 надреза, между кото-
рыми образуется треугольный выступ
(рис. 13.36, /). На нем флахштихелем со-
ответствующей ширины вырезают, не по-
вреждая боковых кромок, выступы для
постановки декоративных корнеров,
флахштихель при этом устанавливают в
поперечном направлении к выступу и силь-
но вдавливают в кромку (рис. 13.36,2).
Клин разделяется на корнеровые заготов-
ки, которые постепенно оформляются шти-
хелями в виде восьмиугольных выступов
(рис. 13.36, 3, 4), после чего они закатыва-
ются корнайзенами, превращаясь в ряд
уменьшающихся корнеров
13.4.11. Закрепка в «тело»
готового изделия
На ровную металлическую поверхность
укладывают камни или полужемчужины и
закрепляют их корнерами. При закрепке
камней с плоским основанием, например
особенно распространенных полужемчу-
жин, опалов и бирюзы в форме маленьких
круглых кабошонов, гнездо под камень
высверливается только центровочным свер-
лом, а для камней с павильоном опора
выбирается специальной фрезой. При за-
Рис. 13.34. Надрезка закрепочных корнеров на
фаденовой оправе с четырьмя корнерами
13.4. Отдельные виды оправ
503
Рис. 13.35. Четырехкорнеровая фадено-
вая оправа с клиньями: 1 — подрезка кли-
ньев' 2 — прорезание простенка и под-
резка грани; 3 — разрезание клиньев
крепке камня сначала фасоч-
ным штихелем надрезают
стружки металла, затем при-
жимают их к поверхности
камня, чтобы они прочно
удерживали камень в гнезде.
Форма и расположение этих
резов определяются не толь-
ко их практической функци-
ей, но и художественным за-
мыслом оформления изделия.
Например, вместо обычных
Рис. 13.36. Дорожка декоративных корнеров: 1 —
вырезанный клин; 2 — надрезка клина; 3, 4 — по-
степенное оформление корнеров; 5 — подготов-
ленные и закатанные корнеры
и находящихся друг против
друга двух корнеров резы
можно расположить так, чтобы камень об-
рамляла восьмигранная звезда. В этом слу-
чае можно использовать, в принципе, раз-
личные виды оправ, в том числе и такие, как
фаденовая или «паве», хотя обычно пред-
почтение отдается оправе «каре» и ее разно-
видностям, например оправе «звезда».
Изделия, как правило, полностью отпо-
лированы, и на их поверхности уже выпол-
нено гравирование (закрепщик приступает
к своей работе только после этого). Изде-
лия тонкой работы с зеркальной поверхно-
стью рекомендуется предварительно (для
предотвращения возникновения царапин)
покрыть защитным лаком, который в кон-
це, разумеется, удаляется. Начинающий
ювелир должен потренироваться в освое-
нии приемов и такого вида закрепки.
Серебряная пластина размером 20 х 20 мм
разделяется на квадраты размером 4x4 мм;
в каждом из них нужно будет в дальней-
шем закрепить (по указанной на рис. 13.37
схеме) 8 камней, каждый диаметром 3 мм.
Центровочным сверлом засверливают от-
верстия глубиной 1 мм. В первом ряду вы-
полняют разметку квадратов для закрепки
камней по типу оправы «каре». Затем
фасочным штихелем с высокой заточкой
или шпицштихелем поднимают от углов
по диагонали 4 стружки, остальную по-
верхность в размеченном квадрате подре-
зают флахштихелем с правой заточкой в
направлении от углов в сторону гнезда
камня в виде гладкой зеркальной скошен-
504
13. Закрепка ювелирных камней
Рис. 13.37. Тренировочная пластина
ной кромки. Для усиления эффекта скос
поверхностей важно делать под достаточ-
но большим углом, чтобы пространство
между гнездом и квадратом было как
можно меньшим. Оба камня во втором
ряду (см. рисунок) закрепляются как в
оправе «каре», но с использованием кор-
неровых клиньев. Принцип закрепки кам-
ней в нижнем ряду рисунка позволяет по-
тренироваться в исполнении оправы «звез-
да»: на левой снизу оправе устанавлива-
ют по диагонали 4 корнера, а затем
шпицштихелями с правой и левой заточ-
кой подрезают внутренние контуры реза.
Средняя оправа выполняется, например, в
виде восьмиконечной звезды. При этом
между надрезами корнеров делается еще
один широкий треугольный рез, но на нем
уже не ставят корнеров. Контуры правой
снизу оправы представляют собой квад-
рат с вогнутыми сторонами.
13.4.12. Оправа «паве»
В оправе «паве», что на французском
языке означает «булыжная мостовая», кам-
ни посажены вплотную один к другому на
общее основание и закреплены корнерами,
при этом поверхность пластины может быть
ровной или изогнутой и иметь различные
размеры и очертания. Существует два ос-
новных варианта размещения камней: в
более старом камни расположены одинако-
во строго один за другим и по горизонталь-
ным, и по вертикальным линиям, образуя
четкий квадрат (рис. 13.38, 7); в современ-
ных оправах «паве» линии расположения
камней смещены на половину фазы, а сами
камни оказываются «сидящими» плотнее
друг к другу, так называемая «оптимальная
упаковка» (рис. 13.39, 7).
13.4.13. «Паве» с расположением
камней прямыми рядами
Подготовка пластины для упражнений.
На квадратной серебряной пластине с дли-
ной стороны 16 мм размечается сетка с
шагом 2 мм («тренировочные» камни долж-
ны быть диаметром 2 мм). Перовым сверлом
такого же, как и камни, диаметра, начиная
сверху и слева, очень тщательно размечают
положение камней: окружности отверстий
должны лишь касаться друг друга, между
ними не должно быть ни видимых перемы-
чек, ни пересечений; в самом крайнем слу-
чае положение предварительно надсвер-
ленных отверстий можно подкорректиро-
вать (см. рис. 13.38, 7). Затем отверстия
сверлят по возможности равномерно на
глубину 1 мм.
Закрепка камней (метод 1). Постанов-
ка стружек выполняется юстировочным
штихелем. Крайние стружки первого ряда
надрезают точно так же, как и на фадено-
вой оправе; корнеры в углах формируют из
клиньев. В каждом следующем ряду в
крестовидном промежутке между камнями
устанавливают 4 корнера, надрезаемые
юстировочным штихелем в заданной по-
следовательности (рис. 13.38, 2). Стружки,
чтобы они были видны и не были поврежде-
ны во время последующей обработки, тот-
час же слегка обкатывают корнайзеном.
Последний ряд (аналогично первому)
выполняется в виде фаденовой оправы.
В четырехугольных промежутках корнеры
13.4. Отдельные виды оправ
505
Рис. 13.38. Оправа «паве»
с расположением прямы-
ми рядами: 1 — располо-
жение камней; 2 — по-
следовательность над-
резки закрепочных стру-
жек; 3 направление
действия закрепочных
корнеров; 4, 5 — подрез-
ка выступов боллштихе-
лем
разделяют узким боллштихелем, для чего
данный участок прорезается крестообразно
в направлении центра отверстий. Затем
сверлом еще раз прочищают посадочные
места. После этого можно установить плос-
кие камни или полужемчужины и закрепить
их. Для камней с павильоном перовым
сверлом или специальной фрезой вырезается
конусный опорный поясок. На рис. 13.38, 3
показано, каким образом корнеры прижи-
мают к коронке камня.
Закрепка камней (метод 2). В данном
случае промежуток между камнями разделя-
ется по количеству корнеров и надрезается
перекрестно (рис. 13.38, 4). Затем штихелем,
слегка наклоняя его влево и вправо, канавка
расширяется, при этом образуются четыре
пирамидальных выступа (рис. 13.38, 5). Те-
перь остается только закатать выступы
корнайзеном. В данном случае корнеры не-
сколько ниже корнеров, получаемых струж-
кой, поэтому по окончании закрепки металл
между корнерами необходимо немного вы-
Рис. 13.39. Оправа «паве» со смещенными рядами:
1 — размещение камней; 2—постановка корнеров
506
13. Закрепка ювелирных камней
брать сверлом: вся оправа в итоге приобре-
тает привлекательный вид *.
13.4.14. «Паве» с расположением
камней смещенными рядами
Подготовка пластины для упражне-
ний. Пластина, учитывая иную компонов-
ку вставок, может иметь треугольную или
ромбическую форму (рис. 13.39, 7). Отвер-
стия размечают надсверливанием, при не-
обходимости местоположение их коррек-
тируют, и лишь после этого высверливают
на заданную глубину, причем при над-
сверливании отверстий особо надо сле-
дить за тем, чтобы кромки их только со-
прикасались, не более того.
Закрепка камней. Каждый ряд камней
выполняется как при закрепке в двухкор-
неровую фаденовую оправу. Стружки
устанавливают (рис. 13.39,2), слегка за-
катывают их концы корнайзеном и штихе-
лем V-образно срезают перегородки между
гнездами. Углубления под плоские камни
сверлят центровочным сверлом, а конус-
ный уступ для камней с павильоном вы-
бирают фрезой. И только после этого
камни впасовывают. Так же, как и в
двухкорнеровой фаденовой оправе, надре-
зают по 2 корнера в направлении центра
отверстия и закатывают их окончательно
корнайзеном.
13.4.15. Притертая оправа
В этой оправе посадка камня осуще-
ствляется на ровной пластине, и он удер-
живается в ней за счет того, что кромка
прилегающего металла чуть-чуть притира-
ется к камню. Правда, в чистом виде
такой метод закрепки камней в наши дни
почти не применяется, а если и встречает-
ся, то только в работах ювелиров про-
шлого. Впрочем, камни, образующие вер-
* Вставки диаметром 2 мм рациональнее кре-
пить все же не четырьмя, а двумя диагональными
корнерами. — Примеч. ред.
хушку современной кармезиновой опра-
вы, также притираются, о чем, собствен-
но, и пойдет речь в следующем разделе.
Притертая оправа лучше всего подходит
для посадки мелких камней: камень в ней
обрамляется лишь узким рантом и почти
полностью открыт. В таких оправах очень
важна точная припасовка камня, так как
притирка какого-либо зазора уже исклю-
чена, при этом металл изделия должен
быть мягким и пластичным. Такой вид
оправы предназначен в первую очередь
для закрепки в ней круглых камней, когда
соответствующей фрезой легче всего обес-
печить выполнение операции их припасов-
ки. Точную юстировку камней другой
формы в такой оправе провести очень
сложно и трудоемко.
Для тренировки рекомендуется взять
серебряную пластину толщиной минимум
2 мм, камни должны быть диаметром
около 3 мм. В заданных местах сначала
производится сквозное сверление неболь-
ших отверстий, затем фрезой углубления
обрабатывают так, чтобы металлический
рант, окружающий камень, выступал на
0,5—1 мм: если опустить камень недоста-
точно глубоко, то не хватит потом мате-
риала для притирки, если же он «сидит»
слишком глубоко, то металл не накатыва-
ется на камень. Впасовав камень и убе-
дившись в том, что он «сидит» плотно,
начинают осуществлять притирку. Давчи-
ком, установленным на кромку отверстия
под углом 30°, равномерно надавливают
на кромку, одновременно перемещая дав-
чик по часовой стрелке вокруг камня
(рис. 13.40, 7). Эту операцию продолжают
до тех пор, пока из кромки не сформиру-
ется узкая грань, а пластичный металл
при этом не будет накатан в виде рантика
на камень. Если установить давчик под
углом приблизительно 60° (рис. 13.40,2),
то образующуюся при этом грань можно
выполнить более скошенной, а удерживая
конец давчика на определенном расстоя-
нии от камня, добиваются получения ка-
навки на нижней кромке притираемого
13.4. Отдельные виды оправ
507
участка металла по всему периметру.
Начинать же притирку на такой крутой
поверхности до этого нельзя, иначе на
металлической поверхности образовалось
бы утолщение и было бы недостаточно
металла для закрепки камня.
Следует отметить, что при слишком
глубоком отверстии нужно будет переме-
щать большое количество металла, кото-
рый в этом случае не течет (на относи-
тельно большом расстоянии до рундиста),
а упрочняется. Между камнем и кромкой
металла образуется зазор, и камень, сле-
довательно, «сидит» неплотно. При слиш-
ком большом отверстии камень не держит-
ся, притираемый металл при большом
расстоянии не достигает рундиста, а ка-
мень в гнезде смещается и его крепление
становится невозможным. При большом
угле положения давчика металл не прити-
рается, а осаживается. Для притертой
оправы твердые металлы как материал не
подходят.
13.4.16. Кармезиновая оправа
Особенности закрепки
в кармезиновой оправе
В данном случае речь идет об очень
интересном виде оправы, используемой
для закрепки камней в основном в коль-
цах, а также в изделиях большего разме-
ра, т. е. брошах и подвесках. В настоящее
время кармезиновые оправы применяются
очень редко, так как, во-первых, трудно
Рис. 13.40. Притертая оправа. 1 - притирка кам-
ня; 2 — последующая притирка ранта оправы
приобрести необходимые камни, а во-вто-
рых, ювелиров, видимо, отпугивает очень
сложная и трудоемкая работа. И все же
ювелир должен уметь выполнить кармези-
новую оправу. Для начинающего ювелира
решение такой задачи может стать испы-
танием его способностей.
В кармезиновой оправе средний камень
окружен венцом из маленьких камней, как
правило бриллиантов, а центральным яв-
ляется особенно благородный цветной
камень, например рубин, сапфир, изумруд.
При этом сама оправа является комбини-
рованной, когда средний камень удержи-
вается в крапановой или в «глухой» оп-
раве, а маленькие камни притираются и
подкрепляются дополнительными закре-
почными корнерами. Проще всего изгото-
вить, естественно, круглую кармезиновую
оправу. В прошлом ее часто делали в
виде узкого либо широкого овала, одно-
временно использовались и прямоуголь-
ные оправы.
13.4.17. Конструкция
кармезиновой оправы
Кармезиновая оправа состоит из вер-
хушки и конического вида ободка
(рис. 13.41). Верхушка в зависимости от
размера камней может иметь толщину 1,5—
3 мм. Для улучшения внешнего вида опра-
вы верхушку выполняют слегка выпуклой.
Верхушку и ободок после спаивания опили-
вают таким образом, чтобы стык приходил-
ся на верхнюю кромку. Ободок должен
иметь такую толщину, чтобы его можно
было опилить венчиками с тем, чтобы потом
легче было точно подогнать его под форму
маленьких камней. Оправа центрального
камня изготавливается таким образом, что-
бы камень немного выступал над верхуш-
кой, в то время как мелкие камни окружают
центральный в виде плотного венца.
Есть несколько видов исполнения карме-
зиновой оправы (рис. 13.42), но в любом из
них в итоге она должна быть похожа на
цветок из драгоценных камней, когда сама
508
13. Закрепка ювелирных камней
оправа почти незаметна, практически сли-
ваясь с камнями.
13.4.18. Классическая
кармезиновая оправа
На верхней пластине просверливают
сквозные отверстия для наружных камней,
а затем производят выборку гнезда под
центральный камень. Камни утапливаются
достаточно глубоко и очень точно припа-
совываются, так что в заключение они
только притираются. Отверстия под камни
размещают таким образом, чтобы они
находились вплотную друг к другу и
между ними почти не было видно металла
(вокруг камней остается только неболь-
шой металлический рант). Далее на обод-
ке, начиная от верхушки, около каждого
гнезда выполняется два надреза, в резуль-
тате чего в середине каждого венчика
образуется крапан. На нижнем крае обод-
ка под каждым крапаном запиливают
треугольные вырезы, острые выступы ко-
торых припаивают к опорному ободку.
Затем вырезают отверстие для централь-
ного камня. Для его закрепки используют
в качестве крапанов отрезки проволоки,
для чего в промежутке между мелкими
Рис. 13.41. Конструкция кармезиновой оправы:
1 — верхушка с размеченными отверстиями и
ободком: 2 — старый тип кармезиновой оправы;
3 — современная кармезиновая оправа
камнями просверливают отверстия, в кото-
рые и впаивают эти отрезки (будущие
крапаны), после чего в них вырезают опор-
ные всечки для камня, одновременно уко-
Рис. 13.42. Варианты кармезиновых оправ. 1 —
кармезиновая оправа в классическом исполнении;
2, 3, 4 — современные кармезиновые оправы
13.4. Отдельные виды оправ
509
рачивая крапаны по высоте, чтобы камень
можно было потом закрепить плотно.
При впасовке мелких камней следует
помнить о следующих особенностях. Сна-
чала крапан мелкой вставки отгибают не-
много наружу, чтобы исключить его со-
прикосновение с фрезой во время выборки
гнезда под камень, затем в нем делают
всечку и, наконец, загибают крапаны
опять внутрь, но так, чтобы они при этом
немного заходили в окружность оправы.
Камень вставляется, рундистом опираясь
на всечку крапана, и за счет упругости
последнего уже удерживается в гнезде.
Затем притирается остальная часть опра-
вы, и камень получает плотную посадку.
Центральный камень закрепляется в своих
крапанах аналогично оправе «шатон».
13.4.19. Современная
кармезиновая оправа
В этом случае изготовление верхушки
ведется точно так же, как и для класси-
ческой кармезиновой оправы. Сама же
оправа, по сравнению с первой, выглядит
более лаконичной и менее вычурной.
Камни закрепляются рассмотренным выше
способом, на ободке так же выпиливают
дугообразные венчики. Важнейшей осо-
бенностью данной оправы является то, что
кромки вокруг маленьких камней в ней
остаются гладкими, т. е. нарезка крапанов
не производится. Для среднего камня
предпочитают гладкую «глухую» оправу,
впаиваемую в верхушку. Боковую стенку
ободка оправы для разнообразия можно
отпилить параллельно верхушке. Разре-
занные части, зачистив, можно снова спа-
ять, сохранив декоративный люфт, через
промежуточные элементы (мессера).
13.4.20. Рабочие образцы
Нет необходимости изготавливать кар-
мезиновую оправу полностью, важнее ос-
воить отдельные особенно значимые в
этом процессе операции. Ввиду того, что
изготовление крапановой или ободковой
оправы для закрепки центрального камня
не представляет собой особой сложности
(на верхушке в данном случае выполняет-
ся только необходимое отверстие), основ-
ное внимание должно быть уделено изго-
товлению собственно верхушки.
На слегка выпуклой серебряной пласти-
не толщиной 2,5—3,5 мм производится раз-
метка окружности диаметром 10 мм (под
средний камень) и окружности расположе-
ния наружных камней диаметром 30 мм
(рис. 13.43, 7). Венец делится на 12 одина-
ковых секторов, и точки их пересечения с
осевой окружностью отмечают центры от-
верстий под камни (рис. 13.43,2). Спи-
ральным сверлом (диаметром 2,5—3 мм)
просверливают затем насквозь размечен-
ные отверстия под камни (рис. 13.43, 5).
После этого можно приступать к закреп-
ке— для начала современным способом
(рис. 13.43,1—6).
Насмолка образца производится таким
образом, чтобы это никак не касалось
кромки, т. е. пластина не погружается, а
только укладывается на нагретый китт;
гнезда камней разделывают фрезой. Впа-
совка камней в данном случае с притир-
кой выполняется уже известным способом,
только должна быть особенно точной:
если камни различной величины, то отвер-
стия для них юстируют дополнительно.
В кармезиновой оправе для придания
ей особой эффектности гладкие промежут-
ки, видимые между каждыми двумя на-
ружными и центральным камнями, должны
быть декорированы: их или разгравировы-
вают штихелями, или ставят декоратив-
ный корнер.
13.4.21. Штифтовая (гранатовая)
оправа
Изготовление штифтовой оправы явля-
ется, прежде всего, делом ювелира и в
меньшей степени— закрепщика, так как
камни закрепляются в ней не корнерами, а
впаиваемыми металлическими штифтами; в
510
13. Закрепка ювелирных камней
Рис. 13.43. Упражнения в изготовлении кармези-
новой оправы: 1 — разметка окружностей; 2 —
разметка центров наружных камней; 3 - выпи-
ленная верхушка; 4 - выпиленное центральное
отверстие; 5 —- гнезда под наружные камни; 6 -
выпиленный венчиками наружный край: 7 — ва-
риант с центральными крапанами при старом
типе оправы: 8 — обработанное центральное
отверстие
качестве вставки при этом, как правило,
используют плоские камни, закрепляемые
штифтами на пластине (камни с павильоном
закрепляют в сквозном отверстии).
В данном случае основание (пластина)
может быть выполнено в виде полосы с
Рис. 13.44. Штифтовая оправа
посадкой камней в один или несколько рядов
по мере уменьшения или увеличения размера
камней. Пластина может быть ровной и
выпуклой и (по типу оправы «паве») полнос-
тью закрываться вставками. Для крепления
штифтов основная пластина надсверливает-
ся, в эти места затем вставляют штифты и
припаивают их с использованием неболь-
шого количества припоя, располагая штиф-
ты между камнями так, чтобы можно было
потом закрепить вплотную впасованные
камни. Кроме того, для улучшения внешнего
вида готового изделия (рис. 13.44), штифты
необходимо тщательно подровнять, для чего
их отрезают на определенную длину, опили-
вают и корнайзеном придают им полусфери-
ческую форму. Под плоские гранатовые
розочки можно подложить небольшие кусоч-
ки фольги. Впасовав камни между плотно
стоящими штифтами, корнайзеном скругля-
ют верхушки штифтов и прижимают их к
камню: получается, что камень удерживает-
ся одновременно двумя штифтами. Корнай-
зен при закатке образует на головке штифта
грибовидную шляпку (аналогично заклеп-
ке). По краю закрепленные камни окайм-
ляются общим глухим кастом, край кото-
рого может быть распилен «галерейкой»
(рис. 13.44).
14. Ремонтные работы
14.1. Общие понятия
В круг работ ювелира входит не
только изготовление новых ювелирных
украшений, но также и ремонт их, при
этом настоящий специалист понимает,
что и изготовление новых ювелирных
изделий, и устранение дефектов в ста-
рых, т. е. их ремонт, — это, как говорит-
ся, две стороны одной медали, причем в
каждом случае ювелиру есть где про-
явить свое мастерство.
Ремонт изделий производится, когда:
полированные поверхности изделий тус-
кнеют, теряют блеск, покрываются мно-
жеством царапин, а выгравированные
орнаменты стираются; подвижные части
изделий, например серег, цепочек или
браслетов (в результате трения с други-
ми деталями), изнашиваются; отдельные
детали под действием внешних нагрузок
изгибаются, получают вмятины или об-
рываются; дефекты материала изделия
проявляются спустя время. Цель ремон-
та — восстановление первоначального
вида украшения. Разумеется, ювелир дол-
жен различать ремонт украшений постоян-
ного пользования и реставрацию особо
драгоценных изделий, представляющих
культурно-историческую ценность.
14.2. Прием в ремонт
Ювелир в присутствии клиента тща-
тельно изучает ювелирное изделие, чтобы
оценить объем ремонтных работ и возмож-
ность их проведения, учитывая: наличие
старых мест пайки, выполненных оловом;
необходимость раскрепления чувствитель-
ных к нагреву камней или их защиты при
пайке; степень износа покрытия на позо-
лоченных и родированных изделиях, а
также на изделиях с наплавкой (дублиро-
ванием); степень загрязненности изделия;
возможный риск повреждения драгоцен-
ных камней; целесообразность ремонта
(при сравнении его стоимости и стоимости
нового такого же изделия). При этом
ювелир в присутствии клиента замеряет
длину цепочки, определяет количество
жемчужин, их размер, массу изделия и
размеры камней, сообщает клиенту сто-
имость ремонта и, получив от клиента его
согласие на проведение ремонта, выдает
последнему соответствующую квитанцию,
по предъявлении которой тот в назначен-
ное время получает отремонтированное
изделие.
14.3. Драгоценные камни
в ювелирной мастерской
При ремонте некоторых изделий иног-
да невозможно раскрепить камень, а пото-
му при пайке он подвергается воздей-
ствию тепла, что часто нежелательно. Все
ювелирные вставки по-разному относятся
к факторам внешнего воздействия, таким
как температура, давление, агрессивные
среды. Приведем некоторые особенности
«поведения» отдельных камней.
Алмаз. Отличается особой твердостью
и устойчивостью, но ювелир должен обра-
батывать его с определенной осторожно-
стью. Алмаз поддается расслаиванию в
направлении плоскостей октаэдра, а по-
этому при обжимке его в касте инструмент
не должен соскальзывать с металла (кра-
пана, корнера), иначе существует опас-
ность разрушения камня. Хотя углерод
плавится только при температуре выше
3500° С, алмаз можно сжечь в пламени
горелки уже при 850° С, а в кислородной
среде - при 720° С. На его поверхности
образуется матовый белый налет, который
можно удалить только алмазным шлифо-
вальным кругом посредством последую-
щего полирования, поэтому в целях пре-
досторожности камень покрывают борной
кислотой, а во время пайки камень следу-
ет упаковать в теплоизоляционный мате-
512
14. Ремонтные работы
риал. Кислоты, даже концентрированные,
на алмаз не воздействуют.
Корунд. В то время как рубин можно
держать в огне, с синим сапфиром следует
обращаться осторожно и не испытывать
его нагревом, чтобы он при этом не по-
терял свой цвет.
Хризоберилл. Нечувствителен к нагре-
ву и кислотам, но легко раскалывается.
Шпинель. При нагревании может изме-
нить свой цвет, который вновь проявляет-
ся при охлаждении; кислотостойка, при
закрепке с ней нужно обращаться осто-
рожно.
Топаз. При нагревании цвет его может
измениться; сильно восприимчив к ударам,
соседство с серной кислотой для него
нежелательно.
Берилл. Аквамарин — термостоек до
температуры 750° С, но при температуре
выше 750° С может изменить окраску,
поэтому при пайке его необходимо защи-
щать. Изумруд вообще не должен подвер-
гаться какому-либо нагреву, так как вви-
ду постоянно содержащихся в нем различ-
ного рода включений, трещин и раковин
нагрев может привести к его поврежде-
нию. По этой же причине изумруд чув-
ствителен к воздействию механических
нагрузок, например при закрепке (при ис-
пользовании ободковой оправы следует
делать ее из мягких сплавов). Аквамарин,
напротив, менее чувствителен к механи-
ческим нагрузкам. Все бериллы являются
кислотостойкими.
Циркон. Уже при температуре 500° С
цвет этого камня может измениться, поэтому
он относится к особо термочувствительным
камням; раскалывается; концентрирован-
ная серная кислота действует на циркон
только при длительном кипячении.
Турмалин. Все турмалины стойки к
воздействию тепла при пайке, они кисло-
тостойкие и выдерживают достаточно
большие нагрузки давлением.
Гранат. На практике встречаются в
основном пироп и альмандин. В то время
как пироп считается жаропрочным, аль-
мандин при нагревании может изменить
цвет и расколоться. Гранаты нечувстви-
тельны к кислотам и механическим на-
грузкам.
Кварцы. Горный хрусталь — жаро-
прочный камень, а аметист и темный
цитрин могут изменить свой цвет уже при
температуре приблизительно в 250° С, в
то же время дымчатый кварц остается
устойчивым даже при достижении темпе-
ратуры в 1000° С. Цитрин особенно вос-
приимчив к механическим нагрузкам. Все
остальные кварцы должны быть защище-
ны при пайке, иначе они могут изменить
цвет или расколоться. Цвет хризопраза
и розового кварца при нагревании ста-
новится бледным. Очень чувствителен к
нагреву опал. На кварцы действует пла-
виковая кислота, но в общем они кис-
лотостойкие. Закрепку опала и цитри-
на следует производить особенно осто-
рожно, остальные кварцы— достаточно
прочные.
Пирит, марказит, гематит Все они
чувствительны к воздействию нагрева и
кислот.
Бирюза, лазурит, малахит. При нагре-
ве эти камни могут изменить цвет и рас-
колоться, они— не кислотостойкие, чув-
ствительны к воздействию жиров, сосед-
ство, например, бирюзы с трепелом —
вовсе не безопасно.
Лунный камень, амазонит. Чувстви-
тельны к воздействию высоких темпера-
тур и очень непрочные.
Жадеит. Под пламенем могут опла-
виться кромки, само же пламя при этом
окрашивается в желтый цвет; очень проч-
ный и кислотостойкий камень.
Нефрит. Уже в древние времена из
этого камня изготавливали инструменты,
так как он очень вязкий. Нефрит — термо-
и кислотостойкий камень
Янтарь. При нагревании он сгорает,
растворим в кислотах.
Синтетические камни. Они обладают
такими же свойствами, как и природные
камни.
14.4. Основные ремонтные операции
513
Клееные камни. Так как под действием
температуры клеевое соединение разруша-
ется, камни следует оберегать от нагрева.
Стеклянные камни Не всегда устой-
чивы при пайке; их охлаждение должно
быть медленным; камни красного цве-
та— особенно жаропрочные. Стеклянные
камни— кислотостойкие, боятся только
плавиковой кислоты; при закрепке легко
разрушаются
Жемчужины, кораллы, слоновая кость.
Эти материалы изменяют свой цвет и сго-
рают даже при умеренном нагреве. Поэто-
му при горячей, например, насмолке их
нагревают только до такой степени, когда
еще можно удерживать в руках (в насто-
ящее время для насмолки применяется
двухкомпонентный клей); их соприкосно-
вение с травильными растворами или
вообще с кислотами недопустимо.
14.4. Основные ремонтные операции
Чистка украшений
В процессе пользования серебряные
изделия неизбежно покрываются темным
налетом и тускнеют; изделия из сплавов
золота низкой пробы также темнеют и
приобретают неприглядный вид; кроме
того, на изделиях со временем скаплива-
ются частицы грязи, особенно в углубле-
ниях, а также на внутренней стороне,
например, кольца и под вставкой. Ювелир
должен произвести тщательную чистку
каждого подлежащего ремонту изделия
сначала в ультразвуковой установке, а
если у него таковой нет, то он должен
промыть изделие вручную с применением
обычных моющих средств. После ремонта
производится окончательная чистка каж-
дого изделия, а при необходимости его
крацуют и полируют.
Отломанные детали
Отломанные детали обычно припаива-
ют твердым припоем, характер и содержа-
ние операции при этом такие же, как и
при изготовлении новых изделий, о чем
уже шел разговор в обозначенных выше
главах. При ремонте в процессе пайки
важно, прежде всего, точно регулировать
температуру нагрева, чтобы не расплави-
лись соседние детали. Во время ремонта
золотых изделий целесообразно покрыть
их поверхность борной кислотой, чтобы
обеспечить сохранность полированной по-
верхности и сэкономить время, требующе-
еся обычно на их доводку.
Изогнутые детали
Изогнутые и деформированные детали
обычно сначала выпрямляются. Важно
при этом убедиться в надежности пайки в
том месте, где отломилась деталь, и в
пластичности самого металла (во избежа-
ние риска, возможно, стоит подвергнуть
деталь неполному отжигу). В любом слу-
чае лучше проявить осторожность, нежели
вновь припаивать затем отломившуюся
деталь.
Изношенные оправы
Практика показывает, что чаще дру-
гих повреждаются оправы «шатон» и
крапановая, так как камень в них не
удерживается равномерно по периметру.
Если крапан только отогнулся, то его
осторожно прижимают, учитывая при этом
его упругость. В том же случае, если
крапан отломился полностью, то камень
(если он вообще еще находится в оправе)
раскрепляется, остаток старого крапана
опиливается, а для увеличения площади
соединения поверхность в этом месте ска-
шивается, затем на место старого крапана
точно подгоняется новый крапан и припа-
ивается. Нередко приходится заменять
целиком всю оправу, в том числе и «глу-
хую». которая со временем также изнаши-
вается. При этом следует полностью акку-
ратно выпилить старую оправу, а затем
вмонтировать новую, выполняя одну за
другой соответствующие операции. Имен-
но во время ремонта следует еще более
осторожно обращаться с камнями, чув-
514
14. Ремонтные работы
ствительными к нагрузкам, в противном
случае (разрушив камень) трудно будет
найти такой же новый камень для замены,
а потому для изготовления оправы исполь-
зуют особенно мягкий сплав и каст обжи-
мают ровно по всему периметру камня.
Расшатавшиеся камни
Случается, что камень непрочно сидит
в оправе, при этом сама оправа в
порядке. Причиной тому может быть де-
фект изготовления, а именно: слишком
маленькая опора для камня или слишком
короткие крапаны и низкая стенка опра-
вы. В таких случаях камень раскрепляет-
ся, опора подрезается штихелем, камень
закрепляется вновь, т. е. крапаны и обо-
док плотно прижимаются к поверхности
камня. Иногда кабошоны с вертикальны-
ми стенками, будучи хорошо обжаты, все-
таки «шатаются», что объективно объяс-
няется соответствующими свойствами ме-
талла. В таком случае следует попробо-
вать прижать край оправы мелиграфом
(накаткой). Если же этого недостаточно,
то с обратной стороны между нижней
стороной камня и его опорой наносят
тонкий слой клея. Но в любом случае
камень, чтобы он прочно держался в оп-
раве, должен быть хорошо ею обжат.
Приклеивание драгоценных камней
и других материалов
Драгоценные камни, перламутр, дере-
во, слоновую кость, пластмассу, а также
пластины с эмалью можно надежно ста-
вить на клей, если обеспечены: достаточ-
ная поверхность соединения и необходи-
мая шероховатость соединяемых поверх-
ностей; правильный выбор клея и правиль-
ное, согласно инструкции, его применение;
установка рамки или каста, предотвраща-
ющих действие усилия сдвига или гибки.
Как правило, для этих целей используют
двухкомпонентный клей, представляющий
собой белую или вовсе бесцветную массу
(иногда лучше применять жидкие клеи
быстрого действия); одновременно (и до
сих пор) применяют традиционные клеи с
растворителем. Так как механическое
крепление камня в оправе является все
еще самым надежным способом, то при-
клеивание применяется лишь в том слу-
чае, когда закрепку уже невозможно ис-
пользовать. Любому ювелиру хорошо зна-
комы, например, особенности украшения с
гранатами: зачастую крепежные штифты в
них изношены, а заменить их невозмож-
но — это означает, что камень можно
только приклеить.
Насмолка жемчужин
При ремонте насмолка производится
точно так же, как и при изготовлении
нового изделия. Разумеется, сначала надо
полностью удалить старую смолу. Важно,
чтобы чашечка жемчужины и штифт были
достаточных размеров. Если же этого нет
(чем «страдают» обычно промышленно
изготовленные украшения), то тогда с
согласия клиента эти крепежные элементы
изменяют или заменяют на новые.
Оловянный припой
Часто во время ремонта обнаруживают-
ся старые, непрофессионально выполнен-
ные пайки оловянным припоем. Такая пай-
ка непрочная, и, кроме того, места паек
имеют неприглядный вид, в особенности,
если было слишком много нанесено припоя
и не была выполнена тщательная зачистка
мест пайки. В этом случае пайку требуется
выполнить заново, причем твердым припо-
ем: необходимо тщательно удалить (шабре-
нием и опиливанием) остатки оловянного
припоя (во избежание диффузии олова и
свинца в основной металл и его охрупчи-
вания); если металл изделия устойчив в
азотной кислоте (сплавы золота выше
750-й пробы), то его можно прокипятить в
разбавленном (1 : 4) ее растворе. Изделия
же из сплавов золота ниже 750-й пробы и
серебряных сплавов обрабатывают следу-
ющим образом, при отсутствии в изделии
восприимчивых к кислоте элементов деко-
ра оно опускается на ночь в концентриро-
14.5. Специальные ремонтные работы
515
ванную соляную кислоту, после чего на
следующий день можно производить пайку
твердым припоем. Конечно, при выполне-
нии ремонтных работ иногда приходится
вести пайку и оловянным припоем, так как
пайка с применением твердого припоя при-
вела бы из-за высокой температуры к раз-
рушению отдельных материалов: измене-
нию облагороженной поверхности, изящ-
ных элементов декора, расплавлению ор-
намента. В зависимости от конкретного
случая пайку оловянным припоем ведут
паяльником или горелкой, при этом оло-
вянного припоя наносят очень небольшое
количество. По возможности пайку оло-
вянным припоем лучше заменить клеевым
соединением.
14.5. Специальные
ремонтные работы
Серьги
Ремонт механических соединений. Все
плоские пружины, используемые в замках
серег, со временем «устают». Для ликви-
дации этого дефекта пружину можно под-
жать или, если это рискованно из-за хруп-
кости металла, подработать контропору
пружины: на клипсах слегка подгибается
стойка, чтобы таким образом изменить
давление на мочку уха; если этого недо-
статочно, то клипсу снимают и детали
подгибают дополнительно (рядом с языч-
ком пружины); в серьгах со швензой пос-
ледняя снимается, для чего спиливается
головка заклепки и тело ее извлекается.
В заключение швензу ставят на новую
заклепку. При повреждении накидной
петли замка серьги ее не следует исправ-
лять, целесообразнее изготовить (из прово-
локи круглого сечения) новую петлю. Со
временем вследствие трения изнашивается
соединительное ушко подвесок серег,—
постепенно они становятся тоньше и могут
оторваться. В этом случае ушко следует
подкрепить: на изношенное место наплав-
ляется небольшое количество припоя, —
таким образом восполняется стершийся
слой металла; можно также заменить ста-
рое ушко новым и сделать его не оваль-
ным, а круглой формы — процесс износа
станет более равномерным, а срок службы
ушка значительно увеличивается (при
пайке все упругие детали желательно
снять).
Броши
При ремонте брошей, как правило,
исправляются следующие дефекты: согну-
тая булавка; булавка «болтающаяся» в
шарнире; поврежденное острие булавки.
Булавку выпрямляют плоскогубцами и
аккуратно, чтобы не было вмятин, правят
молоточком на плите; заклепка на шарни-
ре слегка подбивается, а конец булавки
заостряется. В процессе ремонта, кроме
того, проверяется: движение иглы; откры-
вание булавки под углом 90°; надежное
удерживание булавки в замке; острота
иглы. Если шарнир отламывается, то пе-
ред последующей пайкой его иглу снима-
ют, чтобы не отжечь. В случае невозмож-
ности снятия движущихся деталей все
подвижные сочленения перед пайкой про-
мазываются маслом. Если брошь выполне-
на со вставками из термочувствительных
камней, которые невозможно раскрепить
или надежно защитить от воздействия
тепла, пайку замка и шарнира производят
твердым припоем (вместе или по отдельно-
сти) сначала не к самой броши, а к до-
статочных размеров основанию, чтобы
затем приклеить его к изделию, т. е. к
броши (или, в виде исключения, припаять
оловянным припоем).
Цепочки
Пайка цепочек является наиболее часто
выполняемой операцией при ремонте укра-
шений. При равномерном износе всех зве-
ньев цепочки не имеет смысла спаивать
конкретное место ее разрыва, так как
вскоре произойдет очередной разрыв це-
почки в другом таком же слабом месте.
В этом случае клиенту необходимо пореко-
516
14. Ремонтные работы
мендовать приобрести новую цепочку,
иначе вдобавок он может потерять еще и
подвеску.
В цепочках простых форм дефектное
звено обычно теряется. При ремонте но-
вое звено разрезается по шву и концы
его разводятся перпендикулярно плоско-
сти звена; соседние звенья, чтобы на их
швы не попал припой, разворачивают.
Всю цепочку раскладывают на подложке
для пайки, помечают место открытого
звена, укладывают маленький кусочек
припоя и острым пламенем запаивают
звено. Иногда для спаивания достаточно
остатков припоя в шве соединения, а по-
тому на место пайки наносят только не-
много флюса. При пайке надо следить за
тем, чтобы соседние звенья не спаялись.
Особенно удобно вести пайку с исполь-
зованием микрогорелки с канюлей.
Каждому ювелиру известно, как зачас-
тую трудно при пайке найти открытое звено
цепочки, лежащей на подложке, целесооб-
разно поэтому на последней сделать метку
и всю цепочку положить точно поперек нее,
чтобы место пайки оказалось на пересече-
нии этих линий. Можно также один конец
цепочки слегка нагреть так, что он будет
явно отличаться по цвету от другого конца.
Подвески
При ремонте подвесок, как правило,
устраняются такие же дефекты, что и при
ремонте других изделий: со временем,
например, могут износиться ушко или
петелька подвески. Петельку целесообраз-
но заменить, а замена или усиление ушка
зависят от сложности его изготовления.
В любом, однако, случае надежнее всего
заменить изношенные детали.
Браслеты
В большинстве случаев приходится
ремонтировать замки браслетов. Оторван-
ную предохранительную цепочку припаи-
вают так же, как цепочку с подвеской.
Если коробчатый замок уже больше не
«держит» (не запирается), значит, пружина
потеряла свою упругость. На какое-то
время ее можно исправить, слегка подо-
гнув ножом. Но, к сожалению, через не-
которое время она опять ослабнет и может
отломиться. Целесообразнее, зажав пере-
гиб пружины плоскогубцами, приподнять
ножом только остальную часть. Если пру-
жина сломалась, то лучше заменить ее,
чем заново паять, да еще при этом допол-
нительно проковывать ее, чтобы пружина
вновь приобрела необходимую упругость
(детали, соединенные клепкой, не теряют
своих упругих свойств).
Со временем соединения изнашивают-
ся, звенья браслета стираются, утоньша-
ются в месте контакта. В этом случае
звенья заменяются или усиливаются при-
поем так же, как и на серьгах. Послед-
ствия износа шарнирных соединений ска-
зываются лишь по истечении длительного
времени, когда само украшение может
стать уже не модным. Если же, к приме-
ру, отдельное звено шарнира или цели-
ком шарнирное соединение просто выр-
ваны, то их припаивание осуществляется
как и при изготовлении нового изделия.
14.6. Изменение размера кольца
Определение размера пальца и кольца
Кольцо «сидит» правильно, если на
пальце оно не ощущается. Иногда бывает,
что размер его необходимо изменить, что
повлечет за собой, естественно, определе-
ние размера пальца. Размер пальца опре-
деляют с помощью пальцемера, состояще-
го из 30 колец, а размер кольца — кону-
сообразным кольцемером с нанесенными
на нем делениями (рис. 14.1). В Германии
размер кольца обозначают в виде диамет-
ра, во Франции и США номерами
(рис. 14.2). Так как палец некруглый
(рис. 14.3), то его придется тщательно
примерять не к одному из пальцемерных
колец, пока не найдется самое для него из
них подходящее. Пальцемерные кольца
тонкие, поэтому для правильного опреде-
ления размера, например широких обру-
14.6. Изменение размера кольца
517
Рис. 14.1. Кольцемеры
— 70 —
-68-
-66-
— 64—
— 62 -
-60-
-58-
-56-
-54-
-52-
-50-
-48-
-46-
-44~
-42-
— 40 —
2
— 22 -
— 21 -
-20 -
-19 -
-18-
-17-
-16-
-15-
— 14 —
-13-
3
-13-
-12-
- 11 -
-ю-
- 9 -
- 8 -
- 7 ~
- 6 -
- 5 -
- 4 -
-3 -
- 2 -
- 1 -
4
-30 ~
— 28 -
-26-
-24 -
-22 -
-20 -
— 18 -
- 16 -
-14 -
-12 -
- 10 -
-8 -
-6 -
-4 -
-2 -
— О -
Рис. 14.2. Различные размеры колец 1 — пери-
метр (мм); 2— диаметр (мм); 3 стандарт
(США); 4 стандарт (Франция)
Рис. 14.3. Возможные погрешности измерения:
1 - форма пальца; 2 — пальцемер; 3 — кольцо с
выступающей верхушкой камня; 4 - некруглая
шинка
чальных колец и колец с верхушкой, к
размеру пальца необходимо давать при-
пуск. При открытой внутренней стороне
верхушки кольца размер его можно брать
Рис. 14.4. Считывание размера по конусному коль-
цемеру (размер 52)
несколько меньшим, так как такое кольцо
легче надевается на палец. Особенно
сложно определять размер на тонких ху-
дых пальцах: кольцо легко одевается, но
болтается у основания пальца. При изме-
рении размера кольца кольцемером значе-
ние считывается по риске, прилегающей к
кромке кольца (рис. 14.4).
Распиливание кольца
Иногда кольцо сидит на пальце так
плотно, что его невозможно снять, т. е.
оно постепенно вросло в палец или палец
по какой-то причине стал толще. В таком
случае кольцо приходится снимать с помо-
щью миниатюрной круглой фрезы путем
распиливания шинки кольца (рис. 14.5),
затем двумя плоскогубцами кольцо разги-
бается и снимается с пальца. Распилива-
ние шинки можно выполнить и пилкой для
лобзика, которая при этом осторожно про-
тягивается между пальцем и кольцом, и
так же осторожно изнутри кольцо распи-
ливается. Нежелательно раскусывать
кольцо кусачками.
Увеличение размера обручальных колец
Обычно обручальное кольцо выполня-
ется без шва: таким оно должно остаться
и после увеличения размера. Гладкие
обручальные кольца «раздают» на станке
для раскатки при условии, если их про-
филь совпадает с профилем вальцев
518
14. Ремонтные работы
Рис. 14.5. Распиливание кольца с помощью приспо-
собления с круглой фрезой
(рис. 14.6). Это самый безопасный метод
растяжки обручальных колец. Обручаль-
ное кольцо в процессе его изготовления
подвергается, как известно, сильным на-
грузкам, поэтому перед растяжкой необхо-
димо произвести сначала отжиг кольца.
При увеличении кольца на большую вели-
чину следует произвести еще и промежу-
точный отжиг. При растяжке кольца на
небольшую величину его насаживают на
конусный ригель и проколачивают молот-
ком до следующего - - большего размера
ригеля (рис. 14.7, /). Если при этом про-
филь кольца широкий, то кольцо следует
неоднократно переворачивать, чтобы оно
не растянулось только с одной стороны и
не приняло коническую форму ригеля.
На станке для растяжки колец (система
Schwaan) применяется ригель, состоящий из
четырех сегментов (рис. 14.7, 2). На него
насаживается кольцо и за счет трения за-
клинивается, затем сегменты раздаются
(увеличиваются в диаметре) вставленной в
них распорной оправкой и расширяют
кольцо. Растяжка производится медленно и
с особой осторожностью, чтобы не произо-
шел разрыв кольца. Модификацией данно-
го станка является машина фирмы Фишер
(Пфорцхайм) (рис. 14.7, 5), предназначен-
ная для растяжки и стяжки обручальных
колец. На оправку насаживается подклад-
ная шайба, а над ней— измерительная,
внутренний диаметр которой соответству-
ет требуемому размеру кольца. Затем на
эту оправку насаживают обручальное
кольцо, а чтобы его не повредить — еще и
Рис. 14.6. Машина для раскатки: 1 — принцип
действия; 2 — подогнанный профиль, 3 — слиш-
ком плоский профиль' 4 слишком узкий про-
филь; 5 — слишком глубокий профиль
Рис. 14.7. «Раздача» кольца растяжением. 1 —
кольцевой ригель; 2 - распорная оправка (перед
«раздачей» и после нее); 3 - пружинная головка
на «раздаточной» оправке (перед «раздачей» и
после нее)
14.6. Изменение размера кольца
519
медную шайбу. При перемещении вниз
пружинная головка надавливает на мед-
ную шайбу, смещая кольцо до измеритель-
ной шайбы. В этом процессе кромки широ-
ких обручальных колец подвергаются до-
статочно сильной деформации и на них
возможно образование трещин. С целью
исключения этого явления, а также обра-
зования конусности колец используют ком-
пенсационные пластмассовые втулки.
Растяжка колец с вставками (камнями)
Шинка кольца растягивается вальцов-
кой или ковкой. Растяжка производится в
холодном состоянии, что, кстати, не опас-
но для камня, правда, шинка при этом
должна быть достаточно толстой, а раз-
мер увеличения — небольшим (при растя-
жении толщина шинки уменьшается).
На уже известной машине для раскатки
колец шинка растягивается соответствую-
щими профильными вальцами (рис. 14.8).
Вращением рукоятки профильный валик
прижимается к шинке кольца. Эта опера-
ция строго контролируется: профиль вали-
ка должен быть тоньше толщины шинки,
чтобы оставалось достаточно простран-
ства для регулировки. Ввиду того, что
растягивается только шинка, а верхушка
кольца остается без изменения, кольцо при
растяжке на большую величину становится
овальным и шинка под действием возника-
ющих напряжений может даже разорвать-
ся; верхушка кольца может повредиться в
зубчатой шестеренке.
Рис. 14.8. Машинка для раскатки колец
Растяжку колец с камнями на машине
типа Schwaan производить рискованно, так
как в этом случае деформируется каст
Кольцо можно растянуть и на ригеле —
ударами молотка по шинке, а в заключе-
ние выполнить сглаживание неровностей
молотком с плоским бойком. Но в любом
случае растяжку кольца лучше производить
на машине для раскатки колец, так как
оно при этом повреждается меньше, чем
при его проковке.
Если шинка настолько тонкая, что ее
уже нельзя подвергать прокатке, то на нее
напаивают (в качестве усиления) соответ-
ствующую пластину, а затем прокатыва-
ют— практичный метод не только для
обеспечения возможности «раздачи» коль-
ца, но и для увеличения его прочности.
В других случаях в шинку впаивается
вставка: кольцо распиливается по шву, в
полученное отверстие вставляется подо-
гнанный элемент, при этом важно, чтобы
кромки соединения точно совпадали, а
профиль вставки может не соответство-
вать профилю шинки, так как после пайки
лучше опилить вставленный элемент по
месту (рис. 14.9). Отдельные полезные ре-
комендации по пайке вставляемого эле-
мента представлены на рис. 14.10, 14.11.
При необходимости шинку закрепляют,
привязывая ее проволокой к стальной
пластине (см. рис. 8.12).
Если в кольце закреплены чувствитель-
ные к температуре камни, то пайка усложня-
ется. Можно при этом рекомендовать мно-
жество различных способов пайки, которые
в итоге сведутся к тому, что камень надо
предварительно закрыть влажной тканью, в
результате чего тепло будет частично рас-
ходоваться на испарение воды и, следова-
тельно, отводиться от камня. Впрочем, ка-
мень можно действительно защитить, если
его вдавить в сырую картофелину или
уложить во влажную вату. Камень можно
вставить в показанное на рисунке устрой-
ство для пайки, в котором чувствительные к
нагреву детали дополнительно защищаются
от прямого воздействия пламени защитной
520
14. Ремонтные работы
Рис. 14.11. Приспособление для пайки колец с встав-
ками. 1 — подготовленное кольцо 2 — приспо-
собление в открытом виде; 3 — защитные крыш-
ки; 4 - приспособление в закрытом виде (готово
к пайке)
Рис. 14.9. «Раздача» колец с помощью вставляе-
мых элементов
крышкой; выступающую часть шинки как
можно быстрее нагревают пламенем горел-
ки, чтобы припой быстро растекся, а к
верхушке кольца передалось минимальное
количество тепла (рис. 14.11).
Пайка почти безопасна, если вести ее
очень горячим пламенем микрогорелки,
которое образуется из «городского» газа,
пропана, ацетилена или водорода с добав-
кой чистого кислорода.
После пайки кольцо должно медленно
остыть. Ни в коем случае не следует ус-
корять этот процесс, лучше помнить: тол-
стая шинка проводит тепло быстрее, чем
тонкая; серебряная шинка более теплопро-
водна, чем золотая, а самый жаропрочный
камень при сильном нагреве может разру-
шиться из-за разницы температур.
Уменьшение обручальных колец
Для уменьшения размера обычных обру-
чальных колец с полукруглым профилем
хорошо зарекомендовало себя приспособ-
Рис. 14.12. Уменьшение обручального кольца' 1 -
пуансон и матрица; 2 — защитная лента; 3
обжатие в пластмассовой втулке; 4 — пласт-
массовая втулка; 5 — кольцо; 6 — матрица
14.6. Изменение размера кольца
521
ление для осадки с комплектом различных
по размеру конических отверстий, в кото-
рые пуансоном впрессовывается кольцо
(рис. 14.12). Разумеется, кольцо при этом
нужно постоянно поворачивать, чтобы
внутри оно оставалось цилиндрическим.
Если обручальное кольцо декорировано
снаружи гранями, чеканкой или гравиров-
кой, то поверхность его можно защитить
медной лентой, укладываемой вокруг коль-
ца (рис. 14.12,2), после чего последнее
можно подвергать осадке, как и обычное
гладкое обручальное кольцо. На машине
фирмы Фишер размер кольца изменяется с
помощью пластмассовой втулки: с одной
стороны, так защищается поверхность коль-
ца, а с другой — благодаря этому и более
широкие кольца при осадке остаются ци-
линдрическими (рис. 14.12, 3). В обычном
штампе для осадки широкие обручальные
кольца могут получиться слишком выпук-
лыми. В этом случае кольцо делают меньше,
чем необходимо, а после его отжига произ-
водится растяжка кольца до необходимого
размера в машине для раскатки или, если
это невозможно из-за профиля, то на кони-
ческой оправке машины для растяжки ко-
лец (заодно вновь устраняется деформация).
Уменьшение колец
с вставками (камнями)
Обычно при этом из шинки выпилива-
ется небольшой кусочек, шинка сгибает-
ся, спаивается и правится по окружности.
Пайка производится точно так же, как и
при увеличении размера кольца за счет
вставляемого элемента, а для увеличения
Рис. 14.13. Уменьшение
толстостенных колец
Рис. 14.14. Уменьшение
кольца с помощью вкле-
енной прокладки
площади соединения на концах шинки
делают небольшой скос.
При большом изменении размера кольца
зачастую очень трудно согнуть шинку мас-
сивных мужских колец. В таких случаях
рекомендуется, как показано на рис. 14.13,
вырезать на кольце небольшие клинья.
Гибка шинок колец с большими оправами
для камней и изящными верхушками мо-
жет привести к деформированию верхуш-
ки. Очень легко при этом шинка может
оторваться от верхушки кольца или от
накладки. Тонкую шинку можно усилить,
припаяв к ней изнутри подкладку, в ре-
зультате чего шинка будет упрочнена и
уменьшена, после чего проковкой или
раскаткой поверхность отремонтирован-
ной шинки сглаживается. При временном
уменьшении размера кольца упомянутую
выше подкладку можно приклеить двух-
компонентным клеем (рис. 14.14).
Литература
Andres, Louis, Edgar. Verarbeitung des Homs, El-
fenbeins usw. Wien; Leipzig, 1925.
Baxter, William T Jewelry, Gem-Cutting and Metal-
craft. 3. Aufl. New York, 1950.
Bihlmaier, Karl. Erkennen und Bestimmen von
Edelmetallen. Stuttgart, 1951 (Reprint. Stutt-
gart).
Bovin, M. Silversmithing and Art Metal. Forest Hills,
1973.
Braun-Feldweg, With. Metall — Werkform und Ar-
beitsweise. 2. Aufl. Ravensburg, 1968.
Brehpol, Erhard. Kunsthandwerkliches Emaillieren.
3. Aufl. Leipzig, 1983.
Brehpol, Erhard u. Rudi Koch. Schmuck und Uhren.
6. Aufl. Leipzig, 1988.
Brehpol, Erhard. Theophilus presbyter und die mit-
telalterliche Goldschmiedekunst. Leipzig, 1987.
Brehpol, Erhard. Werkstattbuch Emaillieren. Augs-
burg, 1992.
Biihrdel, Christian и Gerald Frommer Drehen.
2. Aufl. Berlin, 1987.
Czauderna, Georg Der Silberschmied (Diebeners
Handbuch des Goldschmieds Bd. IV). Stuttgart.
1957.
Czerwinski, Albert u. Friedr. Hub. Die Goldschmiede-
lehre. Leipzig, 1931 (Reprint Stuttgart).
Dispasquale, U. Jewelry Making. New Jersey, 1975.
Dries, Fred u. Hermann Wieland Der Junggold-
schmied. Bd. I: Stuttgart, 1956; Bd. II: Stut-
tgart, 1967.
Einsiedel, Rudolf. Kunsthandwerkliche Kupferschmiede-
arbeiten. Leipzig, 1988.
Emerson, A. R Hand-made Jewellery. New Jersey,
1971.
Fairfield, D. Jewellery Making. London, 1976.
Falk, Fritz. Edelsteinschliff und Fassungsformen im
spaten Mittelalter und im 16. Jahrh. Ulm,
1975.
Frohlich, Max. Das Neue Lehrbuch fur Goldschmiede.
Aarau, 1955.
Garten, R. u. Chr. Schwahn. Klammerbuch. Leipzig,
1929 (Reprint. Stuttgart).
Geisinger, J. L. Jewelry Maker’s Handbook. Mentone
Cal., 1973.
Goffroy-Dechaume, Claude. Craft Jewellery. London,
1979.
Golz, Wolf-Dietrich Spannungstechnik. Berlin, 1988.
Giinter, Claus u. Gottfried Lothmann. Ur- und
Umformwerkzeuge. 7. Aufl. Berlin, 1986.
Hilpke, Heinz. Handbuch der Graveure, Ziseleure und
Giirtler. 2. Aufl. Stuttgart, 1979.
Hilpke Heinz. Werkstattrezepte fur Graveure, Ziseleu-
re usw. Stuttgart, 1959.
Hohme, Gerd, Helbert Schmidt u. Werner Teichmann.
Schneid- und Umformmaschinen. 3. Aufl.
Berlin, 1982.
Hugger, P. u. A. Mutz. Der Ziseleur. Basel, 1976.
Jarvis Charles. Jewellery — Manufacture and Repair.
London, 1978.
Joseph, Friedrich. Der Juwelier und das Fassen.
Leipzig, 1922.
Joseph, Friedrich. Schleifen und Polieren der Edel-
metalle Leipzig, 1926 (Stuttgart).
Klein, Emil. Gold- und Silberbearbeitung. 3. Aufl.
Leipzig, 1938
Klein, Johann Georg Friedrich. Ausfuhrliche Bes-
chreibung der Metall-lothe und Lothungen etc.
Berlin, 1760 (Reprint. Zentralinst. F. Schweis-
stechnik. Halle: o. J.).
Kuhne, Klaus u. Erhard Brehpol. Kunsthandwerkli-
ches Schleifen und Verarbeiten von Schmuck-
steinen. Leipzig, 1988.
Kulke, Werner (Herausgeber). Fertigungstechnik. 14. Aufl.
Berlin, 1987.
Kulmer, Rudolf Kunst des Goldarbeiters, Silberarbeit-
ers und Juweliers. Weimer, 1872.
Langfritz. Uhren und Schmuck — Warenkunde.
Darmstatt, 1979.
Lietzmann, Klaus-Dieter, Joachim Schlegel u. Arno
Hensel. Metallformung. Leipzig, 1984.
Lochmiiller, Walter. Die Kunst zu emaillieren (Dieben-
ers Handbuch des Goldschmiedes Bd. V). Stutt-
gart, 1965.
Loyen, Frances. Manual of Silversmithing. London,
1980.
Maryon, Helbert. Metalwork and Enamelling. New
York, 1971.
Mason, A.u. D. Packer. Illustrated Dictionary of
Jewellery. Reading, 1974.
McCreight, Tim. Metal Working for Jewelry Work-
ingham, 1979.
Neubert, Robert. Der praktische Graveur. Leipzig,
1921.
Newman, Harold An Illustrated Dictionary. London,
1981.
О ’Connor, Harold. New Directions in Goldsmithing.
Calgary, 1975.
O’Connor, Harold. The Jeweller’s Bench Reference.
Crested Butte, 1977.
Pntzlaff Johannes. Der Goldschmied. 9. Aufl.
Leipzig, 1922 (Reprint. Stuttgart).
Raub, Ernst. Edelmetalle und ihre Legierungen.
Berlin, 1940.
Riege, Martin. Werkzeuge zum Blechschneiden und
Blechumformen. 2. Aufl. Berlin, 1979.
Rosenberg, Marc. Geschichte der Goldschmiedekunst
auf technischer Grundlage (4 Bande). Frankfurt
(M), 1910 -1925 (Reprint. Osnabriick, 1972).
Rossler, Leopold. Schmuck-Lexikon. Wien, 1982.
RUcklin, Rudolf. Kunst des Stahlgravierens. Leipzig,
1926 (Reprint. Stuttgart).
Samietz, Herbert Metallbearbeitung. Berlin, 1975.
Sand, Werner. Verkaufsfachkunde. 3. Aufl. Stuttgart,
1987
Schmalz, J. Maschinen, Werkzeuge (Firmenkatalog).
Pforzheim: o. J.
Литература
523
Schneider, Julius. Kunsthandwerkliches Loten.
Leipzig: o. J.
Schwan, Christian. Rezept- und Werkstattbuch. Halle,
1948.
Schwan, Christian. Die Metalle, ihre Legierungen und
Lote. 3. Aufl. Halle, 1949.
Schwan, Christian Handworterbuch des Gold- und
Silberschmieds. Halle, 1950.
Schwan, Christian. Oberflachenbehandlung der Metalle.
3. Aufl. Halle, 1952.
Sterner-Rainer, Ludwig. Edelmetall-Legierungen.
Leipzig, 1930 (Reprint. Stuttgart, 1983).
Streubel, Curt. Diebeners Leitfaden fur die Meister-
priifung. Muhlhausen, 1948.
Streubel, Curt. Handbuch der Gravierkunst. 3. Aufl.
Leipzig, 1959 (Reprint. Leipzig, 1984).
Thieme, Gunther. Fachkunde fur SchweiBer. 17. Aufl.
Berlin, 1982.
Untracht, Oppi. Jewelry Concepts and Technology.
London, 1982.
Wagner, Alexander. Gold, Silber und Edelsteine. Wien;
Leipzig, 1921.
Weber, A. Der Goldschmied. Genf: o. J. (1956).
Wehlack, Gustav. Fachrechnen des Gold- und Silber-
schmieds. Teil I u. II. Leipzig, 1928.
Wehlack, Gustav. Fachkunde fur das Edelmetallgewer-
be. Berlin, 1926 (Reprint. Stuttgart).
Wiener, Louis. Handmade Jewelry. 3. Aufl. New York,
1981.
Wolff, F. B. Praktisches Handbuch fur Juweliere,
Gold- und Silberarbeiter. Glogau, 1844.
Wolters, Jochem. Goldschmied / Silberschmied (Blatter
zur Berufskunde). 3. Aufl. Niimberg, 1975.
Wolters, Jochem Werkstoffe und Matenalien (Gold-
und Silberschmied, Bd. L). Stuttgart, 1981.
Wolters, Jochem. Granulation. Munchen, 1983.
Wolters, Jochem. Rechenbuch fur das Edelmetall-
gewerbe. 3. Aufl. Stuttgart, 1987.
Zeiss, Walter. Edelsteinfassen. Stuttgart, 1977.
Autorenkollektiv. Lehrbuch fur Galvaniseure. Leipzig,
1977.
Autorenkollektiv. Diebeners Handbuch des Gold-
schmieds. Leipzig, 1929.
o. Verf. Diebeners Handbuch des Goldschmieds. Bd. I:
Tabellen: Bd. II: Werkstoffkunde; Bd. Ill:
Arbeitstechniken; Bd. IV: s. Czaudema, Silber-
schmied; Bd. V: s. Lochmuller, Emaillieren.
Stuttgart, 1965.
o. Verf Diebeners Werkstattrezepte. 2. Aufl. Stuttgart,
1978.
o. Verf. Diebeners Miinzttabellen. Stuttgart, 1958.
o. Verf. Fachworterbuch fur das Edelmetallgewerbe
(dtsch., engl., franz.) Stuttgart, 1979.
o. Verf. Fachkunde Edelmetallgewerbe. 7. Aufl. Stutt-
gart, 1992.
o. Verf. Der Silberschmied. Stuttgart, 1973.
o. Verf. Der Junggoldschmied. 5. Aufl. Stuttgart,
1975.
Эпоха возрождения мастерства
- ювелирный инструмент -
195Р7, Санкт-Петербург, Кондратьевский пр., 15
Телефон (812) 54266-21, Факс (812) 540-56-39
E-mail: jmo@peterlink.ru
Рис. Fl. 7. Броши: ковка, серебро, жемчуг Олаф
Бреполь. Кюлунгсборн
Рис. F2.6. Декоративная булавка: серебро, перла-
мутр. Юрген Штайноу, Берлин
Рис. F2.7. Брошь: слоновая кость, рог, янтарь,
кораллы, алебастр, серебро. Габриэле Путц, Маг-
дебург
Рис. F2.13. Подвеска: дерево, различные металлы.
Манфред Штенцель, Лукенвалъде
Рис. F2.ll. Шейное украшение: латунь, дерево,
золочение, инкрустация. Художественная школа
прикладного искусства, г. Хайлигендамм, диплом-
ная работа Керстин Дамм
Рис. F2.12. Броши: дерево, инкрустация. Инсти-
тут прикладного искусства, г. Хайлигендамм,
дипломная работа Керстин Дамм
/
Рис. F2.14. Брошь: дерево, слюда. Бенито Селлин,
Магдебург
Рис. F2.17. Брошь: пластмасса, серебро. Герхилъд
Фреезе, Государственный музей, г. Берлин
Рис. F2.21. Брошь: различные материалы. Олаф
Хааке, Берлин
Рис. F8.18. Мужской перстень: многоцветное
золото. Эрнст Бреполъ, Арнштадт
Рис. F2.20. Брошь: пластмасса, серебро, сталь.
Манфред Штенцель, Лукенвальде
Рис. F8.19. Брошь: серебро, плетеная проволока.
Райнер Шуманн, Дрезден
Рис. F8.20. Подвеска из серебра: кожа, отрезки
проволоки. Иветта Рис, Карлсруэ
Рис. F8.21. Шейное украшение: серебро, медь, ла-
тунь. Манфред Штенцель, Лукенвалъде
Рис. F8.27. Брошь: золото, зернь. Зигфрид Майер,
Фрайберг, Саксония
Рис. F8.22. Брошь: серебро, чернь, золочение. Ман-
фред Штенцелъ, Лукенвалъде
Рис. F8.28. Брошь: золото, зернь. Зигфрид Майер,
Фрайберг, Саксония
Рис. F8.23. Подвеска: серебро, слоновая кость,
золочение. Манфред Штенцелъ, Лукенвалъде
- Рис. F8.29. Брошь: золото, зернь. Зигфрид Майер,
Фрайберг, Саксония
Рис. F9.29. Брошь: золото, серебро, сталь. Эрико
Нагаи, Мюнхен, Музей ювелирного искусства,
г. Пфорцхайм
Рис. F9.30. Браслет: золото, серебро, латунь,
сталь. Эрико Нагаи, Музей ювелирного искусст-
ва, г. Пфорцхайм
Рис. F9.28. Брошь: золото, медь, латунь, серебро.
Вахай Икецава, Токио. Музей ювелирного искус-
ства, г. Пфорцхайм
Рис. Fl 0.6. Рабочее место эмальера
Рис. F10.7. Выемчатая эмаль, медь, эмаль. Л. Уль-
ман-Хайланд, Берлин
Рис. Fl0.9. Панно: эмаль, серебряная фольга
Рис. F10.11. Нанесение эмали
кисточкой
Рис. F10.17. Минуки и Кашира (детали деко-
ративного украшения ручки японского меча):
лежащая фигура — медь, латунь, черепаший
рог, тауширование, шок-до; петух на бочке —
шок-до с золотом, медь, жин-ши-бу-иши; пе-
тух под веткой вишни — сталь с золотом, се-
ребро, шок-до; раненый дракон — син-ху: ге-
ральдические листья — син-ху, чернь; птицы —
шак-до, золото, медь, тауширование. Музей
этнографии, г. Лейпциг
Рис. F1U.47. Брошь: золото, чеканка. Зигфрид
Майер, Фрайберг, Саксония
Рис. F10.48. Кольцо: золото, чеканка. Зигфрид
Майер. Фрайберг. Саксония
Рис. F10.50. Подвеска: золото, чеканка. Зигфрид
Майер, Фрайберг, Саксония
Рис. F10.51. Брошь: золото, чеканка. Зигфрид
Майер, Фрайберг, Саксония
Рис. F10.49. Подвеска: золото, чеканка. Эгон Зе-
лин, Магдебург
Рис. F10.52. Брошь: медь, латунь, нейзильбер, свар-
ка. Армгард Штенцелъ, Лукенвалъде
Рис. Fl0.53. Брошь: медь, чеканка, эмаль Арм-
гард Штенцелъ, Лукенвальде
Рис. F 10.63. Шейное украше-
ние: золото, эмаль, грануля-
ция. Эгон Зелин, Магдебург
Рис. F10.63. Деталь шейно-
го украшения: золото,
эмаль, грануляция. Эгон Зе-
лин, Магдебург
Рис. Fl 0.69. Брошь: сталь, серебро, травление,
золочение, выколотка. Армгард Штенцелъ. Лу-
кенвалъде
Рис. Fll.ll. Брошь двухсто-
ронняя: серебро, эбонит, сло-
новая кость, сталь, золочение.
Манфред Штенцелъ, Лукен-
валъде
Рис. F11.12. Браслет: гальва-
ноформование. Вольфганг
Шлютер, Хиршбург
Рис. Fl 1.13. Брошь, галъваноформование. Вольф-
ганг Шлютер, Хиршбург
Рис. F 11.14. Брошь: гальваноформование, сборка.
Вольфганг Шлютер, Хиршбург
Рис. F11.15. Брошь: драгоценные камни, ракови-
ны. металлические детали с гальванопокрытием.
Вольфганг Шлютер, Хиршбург
VJ ВСЕРОССИЙСКИЙ КОНКУРС ЮВЕЛИРОВ
ВСЕ ДЛЯ ЮВЕЛИРОВ ПРОИЗВОДСГВО И ПРОДАЖА
Инжектор восковой
Вальцы ручные
Модель В-7
Модель В-1
Вальцы
электромеханические
настольные В-5
Электромеханический
вальцовочный
станок ВЭМ-3
195197, Санкт-Петербург, Кондратьевский пр., 15
Тел. (812) 542-66-21, факс (812) 540-56-39 E-mail: jmo@peterlink.ru
(НН) . . _______________ <=) -------------—-
vallorbe Hilderbrand &Cie SA WIELAND ___________________________________hdtnO BERGEON 0Л2ЖЕЕ] J.SCHMAL2 FISCHER
II SWISS
Поставка со склада в Москве и под заказ
оборудования, инструментов и расходных
материалов для ювелиров, эмальеров,
литейщиков-
• Установки для литья благородных •
металлов, бронзы, латуни, оловянных и
цинковых сплавов— возможно
оснащение литейного участка под ключ •
• Инжекторы для воска,
вулканизационные прессы. •
• Галтовочное оборудование
барабанного, вибрационного, •
электромагнитного и дискового типа.
Полный спектр наполнителей,
абразивов и ПАВ. •
• Пескоструйные агрегаты Cyclone
Blasting Systems. Абразивные порошки •
заданного состава и дисперсности.
Бормашины и прочее оборудование Foredom
Единственный в России сертифицированный
сервис и продажа комплектующих Foredom.
Холодные и горячие эмали, флюсы, фондоны,
трагакант, красители для финифти.
Формовочные массы, инжекционный воск,
формовочная резина.
Материалы для модельеров — скульптурные и
модельные воски, эпоксидный пластилин Milliput,
резины холодного отверждения, полиуретаны.
Все для значков — эпоксидные эмали, дозаторы
электронные сварщики, фурнитура.
Шлифовальные и полировальные круги, фетры.
щетки, Жильцы, пасты.
Продажи в интернете через сайт http://www.mastershof. ru
113114 Москва, ул. Летниковская, 6 А, офис 3. E-mail: Iasso.rd@g23.relcom.ru
Тел. (095) 235-15-60
Факс (095) 956-34-73
http://www.lasso.ru
ЫСЯЧИНАИМЕНОВАНИЙ ОБОРУДОВАНИЯ —
МАСТЕРАМ НОВОГО ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ
ЗАО ПКФ «САПФИР»
ул. Люблинская, д. 9/1 тел : (095) 173-3171, факс. (095) 173-3551 (центральный с фис^магазин);
ВВЦ, п »в. «Центральный», тел.* (095) 181-9535 (доб. 24), 181-9315 (доб 24);
пр. Маршала Жукова, д. 1, тел./фавс" (095) 195-6^85
e-mail: sapphir@minas.rosmail com
http://www.sapphire.ru
• I !♦«
L
крупнейшая российская компания ЗАО ПКФ «Сапфир» представляет наиболее широкий выбор ювелирного
«борудования расходных материалов и ручного инструмента. Торговая сеть «Сапфир» предлагает своим
юкупателям продукцию лучших производителей из США, Германии Англии, Италии, Испании, Гонконга,
1ндии и т. д. Кроме того, ЗАО ПКФ «Сапфир» является производителем и имеет собственные заводские
(пощади, где и рождается конкурентоспособное российское оборудование. На сегодня Сапфиром»
।роизводится более тридцати наименований необходимой ювелирному рынку продукции. Мы всегда
отовы оказать помощь по оснащению Вашего рабочего места самым качественным инструментом.
Мы будем рады новым встречам с Вами в наших магазинах!
й*.;
ВСЕ ДЛЯ ЮВЕЛИРОВ
ПРЕДОСТАВИТ ФИРМА
ИНБИЖУ»
Технологическое оборудование
для ювелирного производства: вер-
стаки. полировальные станки, галто-
вочные установки, промывочные ван-
ны и др.
Станочное оборудование: литей-
ное, цепевязальное, ограночное.
Инструмент ручной отечественного
и импортного производства.
Геммологические приборы и инст-
рументы.
Вспомогательные материалы: фор-
мовочная масса, воск, резина, лигату-
ра, медь, различные реактивы, проти-
рочные салфетки и прочие расходные
материалы.
125414 Москва, ул. Елинская,
д. 8, офис 105
(м. "Речной вокзал", авт. 233)
Тех 232-0491,
тел./факс 453-8505
E-mail: inbiju@mail.ru
http://www.jewellernet.ru/inbiju/
ЗЯ «ОЮл
1
JVWELITA
ООО «Ювелита» — дилер в России известных фирм Германии: «И. Шмальц»,
«Райтель», «Феттер» и Италии: «Acer Галлони», «Братья Каваллин»
J.SCHMALZ
Являясь дилерами, мы работаем
по ценам производителей
MASCHINEN-WERKZEUGE
ЛЛы предлагаем:
• широкую номенклатуру оборудования, инструмента и расходных материалов;
• комплексное оснащение ювелирных предприятий различными видами
оборудования;
• квалифицированную помощь в выборе оборудования с учетом объемов
производства и финансовых возможностей заказчиков (в том числе с
выездом наших специалистов к клиенту);
• индивидуальный подход к каждому клиенту;
• гибкую ценовую политику и дополнительные льготные финансовые условия
(предоплата не более 50% от суммы договора, скидки до 10%) для
постоянных клиентов;
• срочную поставку (от 15 до 30 дней) на склад в Москве инструмента и
расходных материалов из Европы:
• организацию обучения Ваших сотрудников работе на новом оборудовании
на заводах фирм-изготовителей.
Приглашаем Вас и Ваших специалистов:
- наш офис в центре Москвы (Новинский бульвар, дом 11, офис 418; ближайшая станция
метро — «Смоленская»)
- наш телефон/факс: (095) 252-0091. 255-4335, e-mail: juwelita@mtu-net.ru
ЛИТЕИНОЕ
оборудование:
ТЕХНОЛОГИЯ
ДЛЯ ИЗОБРЕТЕНИЙ
Всем хорошо известно
превосходство итальян-
ской технологии в обла-
сти ювелирного произ-
водства, лидирующей в
качестве изделий из золо-
та и серебра.
Эта технология является
всемирно признанной в
ювелирном производстве
самого высокого качества:
«Итальянский Стиль
Итальянская фирма «NICEM»
является лидером в области
производства оборудования
центробежного литья с диска-
ми из силиконовой резины соб-
ственного производства.
Самое передовое оборудова-
ниие в данной области - это
оборудование «PILOT» для про-
изводства гальванопластиче-
ских моделей для ювелирного
производства и для малого и
среднего производства бижу-
терии, которое соединяет вы-
сокое качество продукции с
умеренными ценами. Передо-
вое оборудование и продукция
для эмалей в итоге дополняют
самое высокое качество юве-
лирных изделий и бижутерии.
Бруно Гоилло
(эксклюзивный представитель
фирмы в странах СНГ)
Тел./факс 8-095-2466537
Тел./факс 8-231-66932
Тел./факс 8-10-3902-9180672
Сот. тел. 8-10-39335-6465182
E-mail: grillobr@yahoo.it
ПАЯЛЬНАЯ ПАСТА
просто • быстро • экономично
HILDERBRAND & CIE SA
Route de Jussy 29 • 1226 Thonex • Switzerland
Tel: 0041 22 349 00 24 • Fax: 0041 22 349 02 81
E-mail: hhsa@hilderbrand.ch
ВЕДУЩИЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬ В МИРЕ
ПАЯЛЬНЫХ ПАСТ ДЛЯ ЮВЕЛИРОВ
* * *
использование пасты очень
просто, быстро, экономично
* * *
содержит припой и флюс,
готова к применению —
предварительный флюс не нужен
* * *
выпускается для золота,
платины, серебра
и других металлов
* * *
широкая гамма температур
плавления для любых сплавов,
включая красное,
желтое и белое золото
* * *
готова к применению для пайки
в печи в защитной среде без флюса
* * *
подходит как для мелких
ювелирных производств,
так и для крупных предприятий
* * *
одинаково хороша
как для изготовления, так и
для ремонта ювелирных изделий
* * *
Дистрибьютор в России - ООО «ЮМО»
195197, С.-Петербург, Кондратьевский пр., 15
Тел./факс: (812) 542 66 21, (812) 540 56 39
E-mail: jmo@peter1ink.ru
Натуральный бриллиантовый свет
Иуассонитп впервые найденный на месте падения метеорита
в каньоне Diablo(Аризона)п теперь создан человеком-
РУССКИЙООВЕЛИР
ИЛЛЮСТРИРОВЛП*
40 20|10j б'
АпрЪль 1914
’Четербургть.
(Назад на
'Руссий
Иллюстрированный журнал
Издается с 1914 года
Архивъ
О журнале
Реклама в журнале
Наши партнёры
—___Подписка
[WHHK& юшижаго аолотогоиС^Бпьнаго \ _____________
ПРОИЗВОЛ Адрес |£2] http://www.jewellernetru/rus-jeweler/
199178, Санкт-Петербург, В.О., 14 линия, д.39, офис 120. Тел./факс (812) 328-05-51, 328-05-61
E-mail: ru@artdiv.spb.ru http: //www.jewellernet.ru/rus-jeweler
Иллюстрированный журнал, панорамно
и красочно отражающий картину
ювелирного бизнеса, искусства в стране
и за рубежом, его историю и развитие
в современных условиях.
Воспитание культуры, высокого вкуса,
возможность оценить лучшие ювелирные
украшения, насладиться их видом —
все это тоже журнал “Ювелирный мир”.
Журнал выходит один раз в два месяца.
ПОДПИСНОЙ ИНДЕКС
45906 (каталог агентства “Роспечать”),
38436 (Объединенный каталог газет и журналов)
АДРЕС: 109052 Москва, Нижегородская ул., д. 49
ТЕЛ./ФАКС: (095) 278-4241
ПЕЙДЖЕР: 974-2222, абонент 67-244
WEB-СТРАНИЦА В ИНТЕРНЕТ:
http://je wwo г Id .jewellernet. ru
ПОДПИСКА ЧЕРЕЗ ИНТЕРНЕТ:
http://pressa.apr.ru/index/45906
Российская ювелирная сеть -
крупнейший и самый посещаемый
ювелирный сервер России
“Русская ювелирная сеть” - это один из проектов
Московской Ювелирной Группы, который
объединяет в интернет ведущие российские
ювелирные предприятия и организации
Специалистами “Русской ювелирной сети”
разработано и поддерживается
интернет-представительство
Пробирной палаты РФ, Гильдии ювелиров России
а также ряда других известных государственных и
коммерческих предприятий.
Участниками “Русской ювелирной сети” являются практически
все ведущие российские ювелирные предприятия и организации.
Московский завод по обработке специальных сплавов. Смоленское
государственное унитарное предприятие производственное
объединение "Кристалл”, АК "АЛРОСА", Алмазная Палата России
Московский Монетный двор, Московский экспериментальный
ювелирный завод, ОАО “Столичный ювелирный завод “Адамас”
ЗАО “Ювелирэкспо”, ТД “Алмаз-Холдинг”, “Красносельский ювелирпром”
ОАО “Костромской ювелирный завод”. ОАО “Ювелиры Урала”
Санкт-Петербургское АО “Русские самоцветы”,
ЗАО “Творческая фирма “Сирин”, всего более 100 компаний
В базе данных “Русской ювелирной сети” находится информация
более чем о 120 000 компаниях всего мира.
В интерактивном Торговом центре сервера Вы найдете богатейший
ассортимент ювелирных изделий отечественных производителей
способный удовлетворить самый изощренный вкус.
Цены предлагаемых товаров на 30% ниже, чем в реальном магазине
При этом в роли гаранта качества и подлинности этих изделий
выступают Пробирная Палата России и, безусловно
сами поставщики товаров.
Вы хотите быть в курсе событий ювелирного мира -
к Вашим услугам новостной центр
Вы хотите посетить выставку, но не знаете, где и когда она
будет проходить, загляните в календарь международных и
российских выставок
Вам нужна ежедневная информация о динамике цен
на драгметаллы и ювелирные изделия - все это и много другой
полезной информации Вы найдете на страницах нашего сайта
Став зарегистрированным участником нашего сервера, Вы получите
доступ к более детальной информации, размещенной на сайте.
Кроме этого мы поможем создать интернет-представительство
Вашей компании, которое обеспечит:
распространение информации и формирование PR.
возможность многоаспектной и всесторонней рекламной деятельности;
горячую линию взаимодействия со своими партнерами и клиентами;
- маркетинговые исследования рынка товаров и услуг;
реализацию товаров
а главное круглосуточную работу Вашего офиса
Наш адрес 121099 Россия, Москва. Смоленский Пассаж, Смоленская пл., д 3
Тел : 7 (095) 937-83-54, (09621) 4-03-98, 2-25-43
Факс; 7 (095) 241-07-10, (09621) 4-03-98
Интернет-адрес http://www.jewellernet.ru/, e-mail: info@jewellernet.ru
НЕ ОПОЗДАЙТЕ
В БУДУЩЕЕ
INTERNET BOOM
Проф. д-р Эрхард Бреполь
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
ЮВЕЛИРНОГО ДЕЛА
Компьютерная верстка: Д. В. Любич
Корректоры: Н. В. Пивоварёнок, Л. Ю. Румянцева
Макет подготовлен в издательстве «Соло»
Издательство «Соло»
195197. С.-Петербург, Кондратьевский пр., 15
Тел. (812) 540-56-39, факс (812) 542-66-21
e-mail: solopubl@spb.cityline.ru, http://www.solopubl.da.ru
ЛП №000337 от 16.12.99.
Подписано в печать 31.08.00. Формат 70x 100/16.
Гарнитура «Таймс». Печать офсетная.
Объем 33 печ. л. Тираж 10 000 экз.
Отпечатано с готовых диапозитивов
в типографии ОАО ’’Внешторгиздат"
Заказ № 1805
SWAROGEM®
GOLAY BUSHEL
S1KNJTY
ЗНАМЕНИТОЕ КАЧЕСТВО
НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
Официальный дистрибутор в России
□00 "Кристалит", 111 250, Москва, ул. Красноказарменная, 12. Адрес для корреспонденции: 111116, Москва, а/я 4
Тел.: (095) 361 98 41,361 95 16, факс (095) 362 53 25, E-mail: crystalit "scientist.com
http://www.solopubl.da.ru
ISBN 5-901367-0 -4
ISBN 5-901367-01-4
9 785901 367018