Производство ювелирных изделий из драгоценных металлов и их сплавов
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Металлургия. Литейное производство
Издательство:
Сибирский федеральный университет
Год издания: 2015
Кол-во страниц: 380
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-7638-3141-2
Артикул: 622287.01.99
В учебнике рассмотрены материаловедение драгоценных металлов и производство из них ювелирных изделий разными видами литья и обработки металлов давлением, а также описаны перспективные направления развития данных видов производства.
Предназначен для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 150400 «Металлургия», и слушателей курсов повышения квалификации и переподготовки кадров в области металлургического производства.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет ПРОИЗВОДСТВО ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ДРАГОЦЕННЫХ МЕТАЛЛОВ И ИХ СПЛАВОВ Рекомендовано НИТУ «МИСиС» к использованию в качестве учебника в образовательных учреждениях, реализующих образовательные программы ВПО, ДПО профессиональной подготовки по направлению 150400 «Металлургия», 22 октября 2012 г. Красноярск СФУ 2015
УДК 671.12/07 ББК 37.277.2я73 П801 Рецензент: кафедра технологии литейных процессов НИТУ МИСиС П801 Производство ювелирных изделий из драгоценных металлов и их сплавов: учеб. / С. Б. Сидельников, И. Л. Константинов, Н. Н. Довженко [и др.]. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2015. – 380 с. ISBN 978-5-7638-3141-2 В учебнике рассмотрены материаловедение драгоценных металлов и производство из них ювелирных изделий разными видами литья и обработки металлов давлением, а также описаны перспективные направления развития данных видов производства. Предназначен для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 150400 «Металлургия», и слушателей курсов повышения квалификации и переподготовки кадров в области металлургического производства. Электронный вариант издания см.: http:// catalog.sfu-kras.ru УДК 671.12/07 ББК 37.277.2я73 ISBN 978-5-7638-3141-2 © Сибирский федеральный университет, 2015
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение .................................................................................................................. 5 Глава 1. Исходные материалы для ювелирного производства и их свойства ........................................................................................................ 12 1.1. Описание драгоценных металлов и их классификация ..................... 12 1.2. Свойства драгоценных металлов и их сплавов ................................... 30 1.3. Основные характеристики ювелирных сплавов драгоценных металлов ......................................................................................................... 50 1.4. Основы металловедения ювелирных сплавов ..................................... 65 1.5. Термическая обработка драгоценных металлов ............................... 106 Глава 2. Технологические основы производства ювелирных изделий методами литья ................................................................................. 123 2.1. Плавка и литье драгоценных металлов .............................................. 123 2.2. Способы литья ювелирных изделий из драгоценных металлов ..... 141 2.3. Особенности литья ювелирных сплавов ............................................ 164 2.4. Литье слитков драгоценных металлов и сплавов для обработки давлением ........................................................................... 174 Глава 3. Технологические основы производства ювелирных изделий методами обработки металлов давлением .................................. 184 3.1. Общие сведения об обработке давлением драгоценных металлов и их сплавов ................................................................................ 184 3.2. Ковка драгоценных металлов ............................................................. 187 3.3. Прокатка драгоценных металлов ........................................................ 203 3.4. Волочение драгоценных металлов ..................................................... 212 3.5. Холодная штамповка драгоценных металлов ................................... 223 3.6. Технологическая схема получения ювелирных цепочек ................. 252 Глава 4. Специальные технологии изготовления ювелирных изделий из драгоценных металлов ............................................................... 272 4.1. Технологии моделирования ювелирных изделий ............................. 273 4.2. Аддитивные технологии ...................................................................... 284 4.3. Технология Мокумэ Ганэ .................................................................... 287 Глава 5. Расчеты технологических процессов производства ювелирных изделий .......................................................................................... 295 5.1. Расчёт шихты при литье ювелирных изделий по выплавляемым моделям ........................................................................ 295 5.2. Расчет литниковой системы при литье ювелирных изделий по выплавляемым моделям ........................................................................ 310 5.3. Расчет технологических режимов сортовой прокатки ..................... 314 5.4. Расчет технологических режимов листовой прокатки ..................... 327
5.5. Расчет параметров волочения проволоки из сплавов драгоценных металлов ................................................................................ 334 5.6. Расчет размеров заготовки и назначение технологических операций при изготовлении ювелирных изделий листовой штамповкой .................................................................................................. 341 5.7. Расчет геометрических и технологических параметров при протяжке слитков из драгоценных металлов и их сплавов ............. 348 5.8. Компьютерное моделирование ювелирных изделий ....................... 357 Библиографический список ........................................................................... 369 Предметный указатель .................................................................................... 375
Введение Изготовление ювелирных изделий – один из наиболее древних видов художественного творчества [1]. Когда мастера древности соединили искусство обработки камня с художественной обработкой металла, возникло ювелирное дело в его современном понимании. Однако обработка драгоценных металлов осталась основной платформой, на которой ювелирное производство начало быстро развиваться во всем мире. Так, изделия из золота в виде сосудов были найдены в погребениях Китая, относящихся ко второму тысячелетию до нашей эры. Земному воплощению бога – золоту – поклонялись народы древней доколумбовой Америки [2]. Серебро впервые было обнаружено на территории Двуречья и Египта, а древнейшие изделия из него датируются пятым тысячелетием до нашей эры [3]. Художественные изделия, найденные при раскопках, свидетельствуют о том, что способ литья по выплавляемым моделям начал использоваться ремесленниками Древнего Египта более 4000 лет назад. Владели этим способом и скифы, населявшие 2,5 тыс. лет назад Поволжье, Среднее Приднепровье, берега Азовского и Черного морей. Художественная обработка драгоценных металлов являлась традиционным и развитым видом древнерусского ремесла, при этом мастера для изготовления ювелирных изделий применяли ковку, литье, чеканку, зернь и другие способы металлообработки. В Древней Руси богатые украшения из драгоценных металлов и камней не только имели символ власти, но и выполняли ритуальное назначение. Процесс перехода от индивидуального изготовления к промышленному производству с образованием мастерских и даже фабрик, в которых сосредотачивалась большая часть производства изделий из драгоценных металлов, начался в 20-е г. XIX в. Применение техники в XX в. значительно расширило возможности формоизменения металла и декорирования изделий из сплавов серебра, золота и платины. В отличие от прошлых лет, когда ювелирные украшения являлись семейными реликвиями и передавались из поколения в поколение, в настоящее время они стали более доступными для населения. В связи с этим их производство из единичных экземпляров превратилось в массовое тиражирование на высокотехнологичном оборудовании металлургических заводов и ювелирных фабрик, например, изго
товление ювелирных цепочек на цепевязальных автоматах. В последнее время для создания эксклюзивных украшений стали широко использоваться программные средства, позволяющие создавать трехмерные модели в разной цветовой гамме. Ювелирные изделия классифицируют по двум признакам: назначению и материалам, из которых они изготовлены. По назначению ювелирные изделия делят на украшения и принадлежности быта. Наиболее обширную группу составляют такие украшения, как броши различных типов, кольца, серьги, кулоны, колье, булавки, браслеты и т. д. К принадлежностям быта следует отнести также предметы туалета – заколки, гребни, запонки, зажимы, пудреницы, часовые браслеты и др. По применяемым материалам ювелирные изделия делят на три группы. Первая – украшения из ювелирных сплавов с драгоценными и полудрагоценными камнями и без них (собственно ювелирные изделия). Вторая – изделия, составляющие сувенирный фонд, представляющие художественный интерес, изготовленные из недрагоценных металлов с полудрагоценными, поделочными камнями и без них. Третья группа – изделия массового производства из недрагоценных металлов без камней и с камнями – стеклянной и пластмассовой имитацией (изделия дешевой ювелирной галантереи). Кольца – наиболее распространенный вид ювелирных изделий (рис. В.1). Существует много разновидностей колец, некоторые из них имеют символическое значение, например кольца для помолвки и обручальные. Кольца с камнем называют перстнем, но название это с течением времени употребляется все реже. а б Рис. В.1. Кольца из серебросодержащего сплава палладия (а) и композитного сплава золота и серебра (б)
Различают простые и сложные кольца. К простым относят относительно несложные в изготовлении обручальные кольца. Сложными считают кольца с ажурными кастами, многокаменные, с наборным рисунком, филигранные, гравированные и т. д. Размеры колец определяют по их внутреннему диаметру – от 15,5 до 24,0 мм. Если, например, внутренний диаметр кольца 18 мм, то размер кольца будет 18. Последующий размер отличается от предыдущего на 0,5 мм. Для определения размеров существует ригель-кольцемер – металлический конус с делениями, соответствующими размерам колец. Для определения размеров пальца пользуются также пальцемером, представляющим собой набор пронумерованных колец соответствующих размеров, закрепленных посредством подвесных ушек на свободном кольце. Серьги – очень распространенное женское украшение (рис. В.2). Рис. В.2. Серьги Подобно кольцам, серьги имеют много разновидностей. От других украшений отличаются тем, что выпускаются в паре. Одна серьга должна полностью соответствовать другой – парной, т. е. полное соответствие должно быть в размерах, весе, цвете металла, камнях и т. д. Так же как и кольца, серьги могут быть простыми и сложными. Сложность их определяется конструкцией и трудоемкостью выполнения. Цепочки – традиционные шейные украшения (табл. В.1). Цепочки состоят из звеньев, замка и заводного кольца. По виду звеньев различают якорные, панцирные, кордовые, «ленточки», венецианские, комбинированные и фантазийные. Наряду с цепочками, состоящими из звеньев, промышленностью выпускаются плетеные цепочки типа «веревочка». Броши. Из всех украшений по разнообразию типов броши занимают лидирующее место. Их трудно классифицировать как простые и сложные. Даже если в брошь вставлять один камень, он не должен быть маленьким, а это уже представляет определенные сложности.
Каст под большой камень или вырезается, или усаживается корнерами – мелкими шариками, сканью и т. д. Для этого изготовляют сложные верхушки. Броши могут иметь самую сложную форму – строгую, неопределенную, в виде веток, листья которой усажены камнями и др. Таблица В.1 Виды ювелирных цепей из сплавов золота 585 пробы Наименование типа цепочки Диаметр, мм Вес при длине L=500 мм, г Внешний вид Снейк 0,35 0,25 6,74 3,59 Корда 0,40 0,30 8,45 5,04 Love/s 0,70 0,60 0,50 0,35 0,30 3,86 9,09 7,08 3,66 2,84 Ромб тройной 0,80 25,13 Китайский шнур 0,30 3,32 Гурмета 1,20 0,90 0,50 0,40 0,35 0,25 26,44 16,16 5,08 3,48 2,84 1,48 Кулоны. Простейшие кулоны представляют собой подвеску из оправленного камня с ушком для подвешивания на цепочке. Бывают многокаменные, в которых основное количество камней располагается в подвеске, соединенной с цепью фасонным ушком, которое также может быть украшено камнями. В таких кулонах подвеску изготавли
вают аналогично верхушкам колец, серег и брошей, имеющих рант. Большие широкие кулоны наряду с ушками могут иметь булавку и использоваться как брошь. Бусы состоят из бусин, промежуточных звеньев, замка и нитки. Бусы изготавливают из драгоценных и недрагоценных металлов, различных камней (жемчуга, янтаря, горного хрусталя и др.), стекла и пластмассы, кости, фарфора и других материалов. Бусины, имеющие сквозные отверстия, нанизывают на нитку из капрона или шелка, а сплошные бусины, не имеющие отверстий, соединяют проволочными крючками. Колье – украшение, вытянутое, как правило, вдоль цепочки (рис. В.3). Если кулон представляет из себя подвеску или имеет ее, то колье состоит из нескольких подвесок, связанных (соединенных) или не связанных между собой. Рис. В.3. Колье Колье крепится к цепочке двумя ушками с постоянным креплением. Колье обычно усаживается большим количеством мелких камней, образовывая сложные, красивые переплетения. В отличие от кулонов колье делают без рантов, что позволяет ему плотнее прилегать к телу. Гарнитур (парурес) состоит из нескольких ювелирных изделий (рис. В.4). Как правило, в него входят серьги, ожерелье, иногда браслет и кольцо, а иногда в ювелирном гарнитуре можно встретить диадемы и длинные бусы для волос.
Драгоценные металлы отличаются от других металлов физическими, химическими свойствами и стоимостью, что определяет их особое положение среди остальных металлических материалов [4]. Исключительно высокие антикоррозионные свойства в различных агрессивных средах и декоративный вид делают их незаменимыми в быту в качестве ювелирных украшений, орденов, медалей, значков и т. д. В связи с этим теоретические знания современных ювелиров так же необходимы, как и практические. Рис. В.4. Ювелирный гарнитур Ювелирная промышленность пользуется ограниченным кругом драгоценных металлов и их сплавов. В то же время современная металлургия позволяет ввести в практику принципиально новые сплавы с оригинальными свойствами и цветом. Такие сплавы были получены в результате изучения химической технологии чистых веществ и интерметаллических соединений платиновых металлов (например, многочисленные цветные сплавы палладия). Поэтому одним из важных направлений развития современного ювелирного производства является также разработка новых ювелирных сплавов на основе драгоценных металлов с высокими и стабильными технологическими свойствами. Ювелирные сплавы при этом должны соответствовать современным экологическим требованиям и не содержать в своем составе компонентов, не отвечающих санитарным нормам.
Постоянное развитие техники, а также повышение требований потребителя к качеству ювелирных изделий обуславливают необходимость усовершенствования нормализации и стандартизации производства драгоценных металлов, их обработки и потребления. Стандарты должны постоянно перерабатываться с учетом разработки и внедрения новых методов производства драгоценных металлов и изделий из них. Непрерывное повышение спроса промышленности и населения на изделия, полученные из драгоценных металлов или покрытые такими металлами, а также рост потребности ряда отраслей в чистых металлах для специальных целей поставили задачу широкого изыскания новых источников добычи и методов максимального извлечения драгоценных металлов из руд. К таким источникам можно также отнести разработку новых эффективных технологий улучшения сбора и методов переработки и аффинажа вторичного сырья в виде лома, отходов, солей и растворов, содержащих драгоценные металлы. Современная ювелирная промышленность базируется на достижениях науки и техники, совершенствовании старых и разработке принципиально новых технологий и передаче их в промышленность. К таким новейшим разработкам, ожидающим своего внедрения в промышленность, относится технология выращивания материала, не имеющего аналогов в природе – кристаллов фианита разнообразного цвета, а по игре и блеску близких к алмазу. В связи с необходимостью экономного расходования материалов принципиально важными являются работы по сбору и утилизации отходов, получаемых на всех стадиях обработки искусственных корундов. Опытные установки, в которых выращивают монокристаллы рубинов и сапфиров ювелирного качества из отходов производства, уже появились в экспериментальных цехах металлургических заводов. Последние разработки кристаллографов направлены на выращивание кристаллов искусственных драгоценных камней заданной формы и размера. Эти новые научнотехнические разработки не имеют ничего общего с ювелирным производством прошлых лет и являются будущим ювелирной промышленности.