Маршрутная карта
Список используемой литературы
Приложения
1.Требования к изготовлению мастер-модели
.1 Описание основных требований к мастер-модели
Серийное производство украшений представляет собой изготовление большого числа одинаковых изделий и основывается на методе литья по выплавляемым моделям с применением ручной и механической обработки. То есть, необходимо производить множество копий каждой модели. В этом случае объем и производительность чрезвычайно высоки, но требуется поэтапный контроль качества. Но в первую очередь, качество и быстрота производства изделия зависят от эталонной модели изделия - мастер-модели. Чем более продуманной и качественной является мастер-модель, тем проще в дальнейшем получить хорошие отливки-копии. В связи с этим, для соответствия всем предъявляемым к ним требованиям, изготовление мастер-моделей во многом стандартизировано.
Факторы, определяющие качество мастер-модели:
- Поверхность, грани, внутренние углы и стыки
- Толщины и размеры
- Правильность рабочих узлов и соединений
- Правильность формирования литниковой системы.
Основными требованиями к изготовлению мастер-модели являются: качество поверхности, шероховатость, усадка, толщина. Также определенные требования предъявляются к швам, сопряжениям, радиусам.
К поверхности мастер-модели предъявляются жесткие требования, не ниже, чем для конечных отливок. Во-первых, на ней не должно быть трещин, раковин, пор, вмятин, царапин и следов инструмента, а также потертостей.
Допустимыми считаются 1-2 поры диаметром 0,1 мм (невидимые невооруженным глазом) на элементах изделия, которые впоследствии или будут обработаны, либо будут закрыты накладкой/швензой, либо в них будут закреплены вставки. Дефекты на ребре рисунка, в стыках на лицевой поверхности, на внешних ребрах стенок кастов и крапанов не допускаются.
Фактурированная поверхность на элементах модели должна иметь равномерную глубинау рисунка по всей поверхности, четкий контур. При покрытии фактурой всей поверхности обязательно необходимо предусмотреть места для именника и пробы.
Шероховатость поверхности допустима двух видов: 0.63 мкм - обработка наждачной бумагой вручную, и 0,32 мкм - полированная поверхность (с полировальной пастой). Модель может иметь скомбинированные поверхности в зависимости от конфигурации. Для моделей с четкими углами и четким геометрическим контуром рекомендуется первый вид шероховатости, для плавных сферических поверхностей - второй вид.
Поверхности литников могут быть обработаны любым способом, допустимо наличие неглубоких царапин, вмятин, выемок (не более 0,2 мм), но не допускаются глубокие поры, неметаллические включения.
Мастер-модель изготавливают с учетом усадки резины, воска и металла, а иногда и с припуском на обработку (от 5 до 10% от модели). Она также может изготавливаться с учетом двойной либо одинарной усадки. В первом случае мастер-модель изготавливается для изготовления шкалы размеров или модификаций (например, шинка кольца). Во втором случае - непосредственно для изготовления пресс-формы (компенсация усадки резины). Для мастер-моделей, проектируемых в 3Dпрограммах с последующим выращиванием и литьем, стандартная поправка на различные усадки составляет около 5%.
Радиусы закругления создаются для предупреждения образования усадочных трещин, возникающих вследствие неравномерности кристаллизации.
Для этих же целей сопрягают как внутренние, так и внешние острые кромки. Острые ребра могут быть только на плоскостях разъема. Величина рекомендуемых внутренних и внешних радиусов сопряжения отливок зависит от способа литья и для литья по выплавляемым моделям составляет: внутренний радиус 1,внешний радиус 0.5
Сопряжения между элементами мастер-модели могут быть трех видов:
- V-образное сопряжение
Угол α между деталями необходимо округлить радиусами r и R, где 1,0≤ r ≤1,25; R=r+S; α=30-60°
- L-образное сопряжение
Наименее склонно к образованию усадочной пористости при условии правильного выбора радиусов закругления.
При S1=S2, r=S1; R=2S1;
При S2>S1, r=(S1+S2)/2; R=S1+S2
- Лобовое сопряжение
Сопряжение между двух деталей или стенок разной толщины, например, в крапановых кастах при переходе от каста к крапану. Соотношение между деталями при этом сопряжении не должно превышать 4:1 и переход предпочтительно сделать достаточно плавным для предупреждения образования трещин в граничных зонах при охлаждении отливки.
Паяные швы (если модель производится ручным способом) должны быть прочными и ровными по всей длине. Не должно быть дефектов, например, недопаев, прожогов, пор; швы должны быть зачищены. При соединении элементов мастер-модели необходимо избегать остроугольных промежутков, которые затрудняют дальнейшие операции при производстве изделия. Минимальное пространство между элементами модели не менее 2×1×1 мм. Необходимо обеспечить правильное заполнение швов припоем для обеспечения качества соединений и образования галтелей (радиусов). При пайке необходимо следить за качеством шва не только с лицевой, но и с обратной стороны, так как нельзя допускать провалов, впадин, углублений или излишнего припоя.
1.2Описание потребительских свойств серийного изделия
Потребительскими называют свойства, проявляющиеся непосредственно при их использовании как предметов потребления. Это справедливо для абсолютно всех изделий. Они должны удовлетворять определённые потребности и в связи с этим должны соответствовать ряду принятых стандартов по весу, дизайну, по эргономичности, эстетичности и по технологичности. Изделие, предназначенное для серийного производства, здесь имеет ряд особенностей и сильно отличается от эксклюзивного.
Главным потребительским свойством любого ювелирного изделия является эстетическая характеристика и свойство, и в этом главная особенность. Эстетическое свойство можно описать как способность удовлетворять потребность человека в красоте и выражать с помощью чувственно-воспринимаемого образа ценность и социально-культурную значимость. Эстетика ювелирного изделия включает в себя его образ, красоту, новизну, а также качество исполнения художественного замысла. Важнейшим требованием эстетики здесь является соответствие содержания и формы, пользы и красоты. Ювелирные изделия могут считаться красивыми лишь в том случае, если гармонично сочетаются с конкретной ситуацией, костюмом, а не являются случайной и надуманной деталью.
Дизайн также является одним из потребительских свойств ювелирного изделия, так как сегодня предлагает необыкновенное разнообразие стилей и направлений, традиций, технологий, обычаев и материалов. Сейчас ювелирный дизайн ориентируется, прежде всего, на массовое производство, и его основной задачей является продаваемость и узнаваемость товара на мировом рынке. Дизайн массовых украшений не отличается чрезмерной сложностью и сильно выраженным художественным замыслом, так как изделия должны быть всегда уместны и подходить к любому костюму.
Эргономические свойства изделия обуславливают удобство его использования. К особенностям ювелирных украшений серийного производства относятся их физические характеристики и элементы удержания на руке, платье, в ушах и т.д. К основным характеристикам, определяющим эргономику украшения, относятся вес, объем, устойчивость при ношении, линейные размеры, жесткость, сохранность.
Вес украшения может быть разным в зависимости от замысла ювелира и в большей мере определяется размерами и объемом. Но для серийных изделий, как правило, свойственен маленький вес, так как легковесные изделия легче продать, ведь самым важным фактором является стоимость изделия, вычисляемая из веса металла, затраченного на производство. Вес изделия определяется также потребителем: для мужчин украшения делают более массивными.
Объем украшения включает в себя его габариты, массивность и выпуклость. Для серийных, массовых изделий не характерен большой размер и сложные, художественные формы, потому что такие украшения должны быть уместны при любом костюме и в любой ситуации, а также должны быть удобны в повседневной жизни.
Размеры. Эта характеристика очень важна для серийных массовых изделий, так как размеры в большой мере определяют объем, вес и массивность. Украшение должно гармонично сочетаться с частью тела или туалетом и не быть слишком большим. Здесь под размером понимается некий линейный стандарт, который соблюдается при изготовлении украшений и облегчает их выбор при покупке.
Вопрос устойчивости и равновесия всегда возникает и при изготовлении, и при ношении украшений, особенно подвешиваемых, таких как серьги и подвески. Например, массивные кольца, серьги, броши могут "сваливаться", если они не уравновешены. Но поскольку для изделий массового производства массивность не характерна, то вопрос их равновесия зависит от продуманности конструкции. Чем продуманнее конструкция, тем лучше украшение проявит себя.
Жесткость - это обобщенная характеристика, которая может иметь множество значений от абсолютной жесткости до абсолютной гибкости. Поэтому и носимые ювелирные украшения подразделяются на жесткие (негнущиеся), гнущиеся, частично гибкие и гибкие (чаще всего речь идет о колье и браслетах, в которых гибкая конструкция является более предпочтительной).
Сохранность. Под сохранностью украшения понимается неизменность его внешнего вида с течением времени. Конечно, любое изделие в процессе ношения деформируется, принимая несколько иные формы, а также царапается и истирается, теряя блеск и товарный вид. Это связано с мягкостью и податливостью материалов, из которых изготовлено украшение, и зависит от качества сплава. Для устранения нежелательных эффектов следует использовать высокопробные качественные сплавы.
Технологичность изделия является также весьма важной в условиях массового производства. Чем технологичнее, то есть проще и быстрее в изготовлении проектируемая модель, тем более она жизнеспособна и пригодна для массового выпуска. Технологические свойства изделия сильно влияют на его качество, что напрямую отражается на внешнем виде готового украшения.
1.3Литниковая система
Последним и важнейшим этапом создания мастер-модели является разработка и изготовление литниково-питающей системы (ЛПС). От того, где и как расположены литники, от их размера и формы зависит возможность воспроизводства модели. При массовом производстве литых изделий качество проектирования и результаты расчета ЛПС играют огромную роль, так как нужно обеспечить быстрое и качественное литье, и в то же время максимально уменьшить потери металла на литники - то есть необходимо найти наиболее рациональный способ ее расположения. Технологи, проектируя ЛПС, стремятся обеспечить лучший подвод металла без появления воздушных мешков и повышения газопроницаемости литейной формы. Поэтому литник чаще всего не один, а несколько - они называются питателями - и все питатели соединяются в один общий литник. В результате ЛПС начинает походить на кровеносную систему, назначение которой - довести воск/металл до каждой части изделия и отвести от нее "шлаки". Поэтому она называется не просто литниковой системой, а литниково-питающей системой.
Хотя проектирование литниковой системы является искусством (особенно в случае художественного литья) и индивидуально для каждого изделия, существуют определенные рекомендации, которые можно свести к следующим (особенно для получения отливок из цветных металлов):
ЛПС должна обеспечивать спокойное заполнение полости литейной формы без разбрызгивания и фонтанирования расплава, уменьшение вторичного окисления металла, исключение размыва формы;
Расплав лучше заливать через большее число тонких питателей во избежание перегрева формы в местах подвода металла (вариант заливки через небольшое число питателей с большим сечением хуже);
Необходимо учитывать расширение струи расплава при выходе из питателя в полость формы.
При выборе расположения литников и питателей литниково-питающей системы важную роль играют:
Во-первых, ориентация ЛПС. Литник (и питатели, если они есть) должны быть правильно сориентированы с основными осями модели во избежание деформации при формовке или преждевременного износа пресс-форм.
Во-вторых, литники и питатели припаиваются в доступном для последующей обработки (обкусывание, опиливание, зачистка, шлифовка) месте с учетом хода жидкого металла при заливке.
Требования к литниковой системе:
Устранить объемную и линейную усадку металла как явление чисто физическое невозможно, их можно только компенсировать с помощью элементов литниковой системы. Поэтому рассчитывать литниковые системы для литья ювелирных изделий следует, исходя из обеспечения заполняемости формы. Размер, форма литника, количество питателей рассчитываются из условий максимального заполнения полости формы и достаточной подпитки отливки жидким металлом, а также геометрией отливок.
Выбор сечения литника:
Осуществляется, исходя из массы отливки в металле, из которого она будет изготовлена. Для этого необходимо рассчитать массу будущей отливки mL:
mL=m2/p2×p1, где:
mL- масса отливки в металле, из которого она будет изготовлена;
m2 - масса модели без литника;
p1- плотность металла отливки;
p2 - плотность металла модели.
По полученному значению выбирается площадь поперечного сечения литника по таблице 1.
По значению площади сечения литника подбирается его диаметр. В таблице 2 приведены наиболее распространенные примеры.
Если конфигурация модели позволяет, то площадь сечения литника должна быть больше площади сечения модели в месте подвода на 10-30%. Для ажурной или сложной по конфигурации формы применяется разветвленная система из нескольких питателей и основного литника с толщиной примерно на одну треть в диаметре больше, чем питатели.
Форма литника:
Должна быть преимущественно круглой или овальной по всей длине. Если литники (или питатели) строго круглого сечения подвести не представляется возможным в виду сложности модели, то форму литников/питателей в месте примыкания к модели преобразовывают. Но при этом площадь их поперечного сечения должна оставаться неизменной. Чтобы этого достигнуть, конец литника/питателя, подходящий к модели, немного расковывают или частично прокатывают. Опиливание литника не допускается. Литники/питатели со стороны подхода к модели должны четко повторять форму модели, обеспечивая плавный вход расплавленного металла.
Во избежание нарушения контура модели или его искажения при отделении литника (питателей) должно быть четкое, видимое разделение формы модели и начала литника неглубокой риской 0,1 мм или их необходимо подвести под небольшим углом.
Нужно избегать сужающихся, заостренных литников. Они распыляют металл, что приводит к его преждевременному остыванию и кристаллизации.
Выбор длины литника:
Зависит от размера модели и будущего расположения восковки на стояке литейного блока. Рабочая длина литника определяется по расположению модели в периметре резиновой пресс-формы, чаще всего составляет от 15 до 20 мм.
Подведение литниковой системы к мастер-модели:
Литник должен быть подведен по возможности встык, что является предпочтительным, так как обеспечивает равномерное затекание воска и металла в форму, но в исключительных случаях подвод может быть внахлест (при очень сложном рисунке модели, например, изделия сканно-филигранные).
Правильное расположение и прикрепление литников - один из наиболее важных факторов успешного литья.
Основные правила размещения литниковой системы:
1. Расположить литник так, чтобы с каждой части модели поступало достаточно металла. При сложной конфигурации изделия необходимо использовать разветвленную систему с несколькими питателями, прикрепленными к разным элементам модели на разных уровнях (например, один питатель сверху, второй - боковой, третий - нижний). Все элементы литниковой системы должны быть связаны между собой и сходиться в единый основной литник.
. Избегать резких поворотов на пути металла и обратных потоков. Необходимо обеспечить нужный поток металла при минимальном пути прохождения.
3.Литник/питатели прикрепляются там, где это меньше всего скажется на рисунке или текстуре модели и где их легче всего удалить после литья.
4.Избегать прикрепления литников к горизонтальной поверхности. Литник не должен располагаться под прямым углом к модели.
5.Прикреплять литник/питатели необходимо к наиболее массивным частям модели для обеспечения стабильного сечения направленного затвердевания и питания отливки. Толстые элементы должны быть расположены ближе к тепловому центру, а более тонкие - дальше.
При расчете и создании ЛПС необходимо учитывать:
1.Расположение модели со сложной литниковой системой в обойме при изготовлении резиновой пресс-формы;
2.Возможность легкого извлечения восковой модели из пресс-формы;
.Удобство отделения ЛПС от отливки без искажений формы;
.Трудоемкость при обработке отливки (очистка от формомассы, опиливание литников, зачистка, монтировка).
Исходя из вышеперечисленного, можно назвать следующие сложности, которые могут возникнуть на дальнейших этапах производства: повреждения резиновой пресс-формы при изготовлении восковой модели; затрудненное извлечение и искажения формы восковки; некачественное литье; трудоемкая очистка от формомассы; сложная обработка. Все эти риски должны быть учтены и взвешены при проектировании, и должен быть найден оптимальный вариант размещения ЛПС.
.4 Методы изготовления мастер-моделей
Создание мастер-модели является основой для массового производства ювелирных изделий при помощи литья. Иными словами, получается, что при помощи одной мастер-модели можно изготовить неопределенное количество ювелирных изделий, например 1000 штук одинаковых по форме, но различных по вставкам.
Мастер-модель можно изготовить несколькими способами. Прамодель изделия можно выполнить из различных материалов: вырезать из дерева, слепить из пластилина, пластики, глины, выточить из камня, вырезать из слоновой кости, взять природный аналог и так далее. Такая прамодель не может быть использована в серийном производстве. В производстве ювелирных украшений есть специальные нормативы, по которым мастер-модель изделия для серийного производства должна быть выполнена в металле (в серебре, мельхиоре) и должна иметь литник для дальнейшего внедрения ее в производство.
Такая металлическая мастер-модель может быть получена несколькими способами:
. Изготовление мастер-модели непосредственно в металле.
Этот способ в основном используется для изготовления мастер-моделей не очень сложных форм. Мастер-модель делают при помощи проката пластин из серебра, выпиливания деталей, волочения проволоки и прочих операций и сборки основной фомы и кастов с крапанами с использованием пайки. Этот способ не требует задействования литья и после сборки модели из деталей получают готовую мастер-модель, которую можно сразу запускать в производство ювелирных изделий, то есть снимать с нее резиновую пресс-форму и т.д.
2. Изготовление при помощи вырезанной вручную из модельного воска прамодели.
Такой способ позволяет делать как простые формы моделей, так и сложные (художественные) формы. Восковая прамодель создается путем вырезания объемного образа по нескольким проекциям эскизов из специального твердого модельного воска. Для изготовления используются специальные инструменты: бормашина, паяльник, лобзик с винтовой пилкой, надфили, напильники, штихеля, боры, шабер и другие инструменты. Для изготовления моделей используется модельный воск, потому что он хорошо поддается обработке, лучше всего позволяет быстро передать объемную форму и мелкие нюансы образа.
Прамодель изготавливается следующим способом: берется кусок модельного воска размером чуть больше будущего размера изделия (с учетом усадки при литье и при снятии резиновой пресс-формы). На кусок воска наносятся размеры изделия с эскиза (длина, ширина и высота). Все лишнее, выходящее за размеры будущей модели, обрезается лобзиком и опиливается напильником. На полученной заготовке с одной или двух-трех сторон наносится контур модели острым инструментом - шабером. Все, что выступает за контур, опиливается лобзиком, обтачивается цилиндрическим "волшебным бором". Затем модель обрабатывается мелкими и крупными борами на бормашине, для придания модели более скругленной формы. Получилась грубая заготовка модели. На грубую заготовку наносятся контурами мелкие детали модели острым инструментом. После этого производится детализация формы. Углубления гравируются штихелями, а выпуклые детали наплавляются паяльником. Окончательно форма промодели доводится напильниками, надфилями и полируется гранью шабера.
Затем к прамодели припаивается литниковая система и ее отливают в металле (серебро, мельхиор). Металлическую отливку дорабатывают и полируют, получая мастер-модель, с которой впоследствии снимают резиновые пресс-формы.
3. Изготовление мастер-модели с помощью трехмерного моделирования на компьютере с последующим выращиванием ее из полимера на станке.
Наиболее современный и распространенный в ювелирной промышленности способ. Им можно создавать модель высокого качества любой сложности. Прамодель создается следующим способом: на компьютере в программах трехмерного моделирования (3DStudioMax, Rhinoceros, Matrix) строят 3Dмодель ювелирного изделия. Затем эта модель при помощи специальных программ переносится на оборудование (восковые 3D-принтеры, стереолитографические установки, станки с числовым программным управлением) для дальнейшего выращивания или вырезания модели из специального выжигаемого состава (воск). Выращенную модель нужно отлить в металле и обработать до надлежащего качества поверхности, затем с готовой мастер-модели можно снимать пресс-формы.
Этот способ создания мастер-модели требует от художника-модельера, помимо знаний областей ювелирного дела, еще и владения трехмерными программами и программами, соединяющими модель на компьютере, с оборудованием, на котором эта модель изготавливается в специальном материале.
4 . Изготовление мастер-модели фрезерованием
Является одним из возможных способов получения мастер-модели как из металла, так и прамоделей из различных материалов, например, из воска или дерева.
Фрезерование является распространенным видом механической обработки и представляет собой обработку материала фрезами. В большинстве случаев ими обрабатываются плоские или фасонные линейчатые поверхности, но могут обрабатывать и наклонные поверхности. Процесс ведется многолезвийными инструментами - фрезами. Фреза представляет собой тело вращения, у которого режущие зубья расположены на цилиндрической или на торцовой поверхности. В зависимости от этого фрезы соответственно называются цилиндрическими или торцовыми, а само выполняемые ими фрезерование - цилиндрическим или торцовым.
Для выполнения большей части фрезерных работ используются вертикально-фрезерные станки. С их помощью производятся самые распространенные работы: сверление, зенкерование, вытачивание отверстий на металлических деталях. Вертикально-фрезерные станки имеют ручное, автоматизированное или управление с системой ЧПУ. В таком станке главное движение задает фреза, а заготовка вращается по мере необходимости и интенсивности ее обработки. Движение заготовки, закрепленной на столе, может быть криволинейным и прямолинейным. Вертикально-фрезерные станки также позволяют работать с пластмассой и сплавами металлов. Даже сталь и чугун с легкостью поддаются обработке на вертикально-фрезерном станке. Кроме того, нередко они дополняются такими элементами, благодаря которым значительно расширяется область их применения. Вертикально-фрезерный станок в этом случае приобретает большие технические возможности. Оборудование данного типа также используется для фрезерной обработки вертикальных и горизонтальных плоскостей, спиральных деталей, штампов и других деталей.
.5 Используемые материалы
Основные материалы.
К основным материалам относятся большей частью металлы и их сплавы (хотя возможно использование и пластиков), так как мастер-модель должна отвечать строгим требованиям по качеству. Ее материал не должен менять свои свойства, разрушаться в процессе вулканизации или химически взаимодействовать с резиной. Мастер-модели изготавливаются из золота, серебра, латуни, меди или другого твердого металла (сплава) с температурой плавления выше 300 °С. Наиболее распространенными в ювелирном деле являются серебро 925 пробы и медно-никелевые сплавы: мельхиор, нейзильбер.
Сплав серебра системы СрМ 925 (стерлинговое серебро) - самый распространенный. Плотность - 10,36 г/см3, интервал температур плавления 779-896°C. Тягучий, пластичный, ковкий, имеет хорошую способность к формоизменению при обработке и может быть протянут в тонкую проволоку. Чтобы предотвратить старение, сплав после отжига необходимо подвергать закалке. Прекрасно подходит для изготовления плавных и мягких мастер-моделей, а также изделий сканно-филигранной направленности.
Мельхиор - медно-никелевый сплав с содержанием никеля от 18 до 20%, иногда с добавками железа и марганца. Температура плавления 1170°С (зависит от конкретного состава сплава). При повышенном содержании никеля имеет красивый белый цвет с зеленоватым или синеватым отливом. Устойчив к коррозии. Довольно пластичен, легко обрабатывается, паяется, полируется, сохраняет форму, что позволяет использовать его в качестве материала для мастер-моделей. Рекомендуется для изготовления четких, геометрических форм.
Нейзильбер (аргентан)- сплав меди с 5-35% никеля и 13-45% цинка. Характеризуется коррозионной устойчивостью, твердостью, повышенной прочностью и упругостью при деформации, удовлетворительной пластичностью в горячем и холодном состоянии. Имеет серебристый цвет. Легируют свинцом для лучшей механической обработки.
Бронза - используются в основном оловянные: сплавы системы медь-олово. Наиболее распространены сплавы меди с содержанием 5-10% олова благодаря их высоким литейным качествам (жидкотекучести, малой усадке), а также прочности и стойкости против коррозии.
Вспомогательные материалы.
К вспомогательным материалам относят материалы, необходимые для создания прамоделей, то есть различные, чаще неметаллические, материалы как воск, пластики, глина, пластилин, дерево, природные материалы и прочее. Наиболее распространенными материалами в этой группе являются разнообразные воски: модельные и для выращивания.
Модельные воски используют в случаях, когда требуется получить сложную, криволинейную и пластичную модель. Для таких моделей производство из металла или проектирование в 3Dпрограммах затруднительно, поэтому создание модели из воска наиболее целесообразно, так как воск проще обработать и ему можно придать любую форму. Также он лучше всего позволяет быстро передать объемную форму и мелкие нюансы образа. Модельные воски различаются по твердости и пластичности. Также их можно разделить на воски для вырезания, лепки и другие (водорастворимые, для ремонта восковых моделей и т.д.). Выпускают воск в виде блоков, брусков, заготовок, пластин, проволоки. Основными производителями всех видов воска являются фирмы "Ferris", "Kerr", "Matt".
Самыми популярными восками для резьбы являются воски "Ferris File-A-Wax": зеленый, фиолетовый и синий.
Зеленый воск - наиболее твердый, возможно прорезать наиболее тонкие детали и сложные рельефы, прекрасно полируется. Легко режется, однако есть вероятность сколов при сильном заглублении инструмента. Хорошо обрабатывается напильниками, надфилями с образованием опилок и бормашиной на высоких оборотах без оплавления. Плавится при 105°С, превращаясь в подвижную жидкость, быстро застывает и после застывания становится мягче.
Фиолетовый воск - наиболее универсален, более гибок и легче режется, чем зеленый, но также есть вероятность сколов. Сложнее в обработке бормашиной и напильниками, так как более вязок, в связи с чем инструменты быстро забиваются. При оплавлении становится вязким и непригодным для резьбы.
Синий воск - очень гибкий, по свойствам наиболее приближен к древесине белой сосны. Идеален для резки ножом, образует стружку (прочие виды ее не образуют), но плохо поддается обработке бормашиной, так как вязок и при высоких оборотах оплавляется. Рекомендуется обрабатывать с малыми скоростями и инструментами я редкими зубьями. При плавлении более похож на аморфное вещество.
Среди восков для лепки самыми известными являются "Ferris Mold-A-Wax". Поставляются в виде пластин толщиной 0,3-1 мм. Позволяют придавать изделиям любую форму, их можно лепить, скручивать, прокатывать, штамповать. Бывают двух видов: красный и черный.
Красный воск - лепится и формуется при температуре тела (36°С), при комнатной (≈25°С) хорошо держит форму. Илеально подходит для снятия разнообразных слепков и в качестве основы для вдавливания деталей из твердого воска.
Для выращивания 3D моделей могут использоваться и разнообразные пластики и полимеры (фотополимеры, в частности). Среди восков для выращивания наиболее используемы воски Indura. Эти воски бывают двух типов: InduraCast и InduraFill.
InduraCast - литейный воск для высокоточных моделей, легко фрезеруется. Адаптирован для литья по выплавляемым моделям, не оставляет золы после выжигания при прокалке опоки. По физическим свойствам похож на модельный воск, имеет голубой цвет. Плавится при температуре 94 -106°С.
InduraFill - воск поддержки, легко растворимый воск пурпурного цвета. InduraFill надежно поддерживает части модели во время печати, имеет низкую температуру плавления 49 - 70°C, легко удаляется после печати в специальной камере очистки моделей, заполненной раствором BioActVSO.
Также к вспомогательным относятся материалы, помогающие создавать модели непосредственно из металла, например, бура, борная кислота для пайки.
2.Разработка ювелирного гарнитура
.1 Стилистические особенности проекта
Целью данного курсового проекта является ювелирный гарнитур, выполненный в стиле модерн. Стиль, возникший в конце 19 века, сразу же поразил всех своей яркостью и декоративностью.
Изначальная задача стиля - показать женщине ее новую роль в обществе, обострить внимание на символизм уходящего века. Однако многие называют модерн парадоксом ювелирного искусства.
Несмотря на то, что стиль "Модерн" ассоциируется, прежде всего, с роскошью и вечерними нарядами, ювелирные украшения конца XIXвека перестали быть привилегией только состоятельного сословия. Ювелиры создавали не просто штампы, подчиняясь капризам богатых людей, а творили истинные шедевры, которые обладали индивидуальностью и вкусом. В ювелирных украшениях "Модерна" прослеживались плавные, текучие, ассиметричные формы, утонченные очертания, мистический колорит.
Если сначала основным мотивом "Модерна" стали флористические темы, то впоследствии стали использоваться мифические мотивы, женские силуэты, природные мотивы, такие, как морская волна. Женский образ получил широкое распространение, однако использовались не просто силуэты, а определенные части тела: лебединая женская шея, точеная ножка, идеальное лицо.
Отличительными особенностями стиля Модерн являются: отказ от прямых линий и углов в пользу более естественных, "природных" линий. Стиль Модерн стремится сочетать художественные и утилитарные функции создаваемых произведений, вовлекая в сферу прекрасного все сферы деятельности человека.
Основной принцип стиля Модерн - динамическое равновесие, воплощенное в обтекаемых гибких формах. Ювелирные украшения в стиле Модерн просты и функциональны, но с обязательным "эстетством": матовым остеклением, изящными изгибами. Зачастую каркасы повторяли переплетение ветвей растений, формы тел животных или насекомых. Отделочные материалы декора - обои, текстиль, щедро украшались.
В значительной степени характер композиции растительного орнамента определяется ритмом - одним из важнейших художественных средств создания произведения декоративно-прикладного искусства. Ритм - это закономерное чередование соизмеримых элементов рисунка, способствующих достижению ясности и выразительности композиции, чёткости её восприятия.
Ритмическое построение в орнаментальном рисунке достигается различными приёмами:
) Раппортным повторением узора, при котором элементы композиции равномерно чередуются на плоскости изделия, на основе различного типа сеток (квадратов, треугольников, ромбов, прямоугольников) расположенных в определённом порядке;
) Расположение элементов рисунка по убывающему или нарастающему ритму, тогда создаётся впечатление постепенного вытеснения одного цвета другим;
) Симметричным построением рисунка. Симметрию следует понимать не только как зеркальное повторение рисунка относительно вертикальной или горизонтальной оси. Она может иметь и диагональное направление или произвольный наклон. Зачастую ритмическую организацию рисунка упрощённо понимают только как симметричное двух или четырех кратное повторение какого-либо мотива.
) Свободным распространением орнамента по всей плоскости украшаемой вещи.
2.2 Эстетические, эргономические, технологические особенности проекта
ювелирный гарнитура литниковый питающий
Целью данного курсового проекта является ювелирный гарнитур, выполненный в стиле модерн.
В данном проекте наиболее интересно симметричное построение относительно вертикальной и горизонтальной оси. При таком композиционном построение получаются механические стыки в местах соединения повторяющихся орнаментальных групп, и рисунок логически развивается в соответствие с задуманным решением.
Важное значение в таком стилизованном рисунке приобретает лаконичная пластика растительного орнамента, изящность переплетений.
На стадии эскизирования необходимо учесть декоративный образ и эмоциональное построение. Хорошо слаженная и продуманная композиционная схема - основа создания художественного растительного орнамента.
По схемам построения и характеру трактовки орнамента композиционное решение бывает двух видов: статичные и динамичные. Для нашей композиции наиболее органичным будет статичная, так как передаёт состояние покоя и уравновешенности.
Изучив цветовую схему данного стиля, объясняется и выбор материалов, используемых для изготовления данного гарнитура. Так как в стиле модерн преобладают цвета: серебристый, светло-зелёный, металлик, перламутровый, лиловый, бежевая гамма, то предпочтительней изготовить данные изделия из белого золота и вставками топаза.
Растительный орнамент абсолютно симметричен, что придает изделиям сдержанность и простоту. Переплетенные стебли как бы обхватывают топаз со всех сторон.
Внимание акцентируется на крупных вставках аванюрина. Светло голубой оттенок камня больше всего сочетается с серебром и не нарушает традиций стиля.
Кольцо, не смотря на свои размеры, не кажется массивным, так как между стебельками достаточно пространства, чтобы оно казалось воздушным.
Кольцо является акцентирующим изделием в данном гарнитуре. Именно поэтому подвеска выполнена в этом же стиле, без особо выразительных черт. Сам подвес подвижен. Декоративная часть - собственно каст. За основу был взят тот же растительный орнамент, но значительно упрощенный!
В целом гарнитур смотрится лаконично, эффектно, стильно. Данные изделия с легкостью можно использовать в массовом производстве, так как они достаточно объемны и в то же время воздушны.
Эргономические свойства изделий обуславливают удобство их использования, к ним относятся вес, объем, размеры,
Вес и объем представленного гарнитура достаточно большой, однако не смотря на это изделие смотрится легким и воздушным. Изделие сбалансировано и удобно при носке.
Размеры украшений также соответствуют линейным стандартам для серийного производства, который соблюдается при изготовлении украшений и облегчает их выбор при покупке.
Вопрос уравновешенности кольца и подвески в представленных изделиях решен конструктивно, так как изделия продуманны и эргономичны.
Сохранность внешнего вида представленных украшений обеспечивается за счет использования высокопробного сплава серебра 925. Конечно, любое изделие в процессе ношения может деформироваться, принимая несколько иные формы, а также царапаться и истираться, теряя блеск, поэтому необходимо соблюдать несколько правил при ношении.
Изделия рекомендуется носить очень аккуратно и соответственно хранить, не допуская механических воздействий и повреждений.
2.3 Способа выполнения мастер-модели данного проекта
Модель выполнена при помощи компьютерного 3D моделирования в программе Matrix 7.0. Наиболее современный и распространенный в ювелирной промышленности способ. Им можно создавать модель высокого качества любой сложности. Промодель создается следующим способом: на компьютере в программах трехмерного моделирования (3DStudioMax, Rhinoceros, Matrix) строят 3Dмодель ювелирного изделия. Затем эта модель при помощи специальных программ переносится на оборудование (восковые 3D-принтеры, стереолитографические установки, станки с числовым программным управлением) для дальнейшего выращивания или вырезания модели из специального выжигаемого состава (воск). Выращенную модель нужно отлить в металле и обработать до надлежащего качества поверхности, затем с готовой мастер-модели можно снимать пресс-формы.
Этот способ создания мастер-модели требует от художника-модельера, помимо знаний областей ювелирного дела, еще и владения трехмерными программами и программами, соединяющими модель на компьютере, с оборудованием, на котором эта модель изготавливается в специальном материале.
2.4 Материалы для изготовления мастер-модели
Основной материал:
Мастер-модели к данному проекту предполагается выполнить из серебра 925 пробы, так как этот сплав серебра (системы СрМ 925) имеет ряд преимуществ: пластичность, тягучесть, хорошие литейные качества. Имеет хорошую способность к формоизменению при обработке и в тоже время прекрасно держит форму и сохраняет четкость линий. Легко полируется до зеркального блеска, что гарантирует высокое качество поверхности. Не реагирует с резинами при снятии пресс-форм. Чтобы предотвратить старение, сплав после отжига необходимо подвергать закалке. Прекрасно подходит для изготовления плавных и мягких мастер-моделей, а также изделий сканно-филигранной направленности.
Вспомогательные материалы
Воски для выращивания:
- InduraCast - литейный воск для высокоточных моделей, легко фрезеруется. Адаптирован для литья по выплавляемым моделям, не оставляет золы после выжигания при прокалке опоки. По физическим свойствам похож на модельный воск. Плавится при температуре 94 -106°С.
- InduraFill - воск поддержки, легко растворимый воск пурпурного цвета. InduraFill надежно поддерживает части модели во время печати, имеет низкую температуру плавления 49 - 70°C, легко удаляется после печати в специальной камере очистки моделей, заполненной раствором BioActVSO.
2.5 Варианты подвода литниковой системы
Подведение литниковой системы к мастер-модели (см. Приложение к практической части, Схемы подвода литников) осуществляется встык, что является предпочтительным, так как обеспечивает равномерное затекание воска и металла в форму.
К данным мастер-моделям литниковую систему предлагается подводить разветвленно - по два питателя, которые крепятся к боковым сторонам моделей встык в самом широком месте и затем сходятся в один общий литник. Общий литник должен быть несколько больше, чем питатели, что обеспечивает плавное затекание расплава без разрушения формы.
Для основных художественных модулей приемлем только один вариант расположения литника и питателей (см. Приложение к практической части, Схемы подвода литников). В случае такого расположения металл будет лучше проливаться, так как возможность перемерзания расплава исключена. Помимо прочего, только такое крепление литников позволит легко их удалить, не повредив рисунок и основную форму, а также легко зачистить место крепления.
Для основы на подвес и несущей части серьги используется тот же принцип формирования ЛПС, с той лишь разницей, что к несущей части серьги дополнительно проводится питатель, соединяющий крючок с флажком для лучшего питания мелких деталей. Такой вариант подвода питателей также удачен, так как обеспечивает оптимальную проливаемость мелких деталей.
2.6 Маршрутная карта
.Подготовка эскиза
.Отдел компьютерного проектирования: создание 3D модели
.Участок восковки: выращивание восковой модели, сборка воскового блока.
.Участок литья: формовка, сушка и прокаливание опоки, заливка металла (серебро), очистка отливок мастер-моделей от формомассы.
.Отдел моделирования: обработка мастер-моделей, подгонка соединений, полировка.
.Создание резиновых пресс-форм.
.Участок восковки: создание и обработка восковых моделей, сборка воскового блока.
.Участок литья: формовка, сушка и прокаливание опоки, заливка металла (серебро), очистка отливок от формомассы, удаление литников.
.ОТК.
.Участок монтировки: обработка поверхности отливок.
.ОТК.
.Участок эмалирования: обработка поверхностей под эмали (зачистка, обезжиривание), прокладка и обжиг эмалей, обработка полученных покрытий.
.ОТК.
.Участок полировки.
.ОТК.
.Постановка именника предприятия и клейма пробирной палаты.
.Участок монтировки: лазерная сварка (склепка).
.ОТК.
.Участок доводки: зачистка (полировка).
.Упаковка готового изделия.
Список используемой литературы
1.Бреполь Э. "Теория и практика ювелирного дела" (1982).
.Гейл Л. Креативный металл: техника, концепции и проекты для работы с металлом. / Ростов-на-Дону: Феникс, 2006. - 200 с.
. Григорьев В.М. Разработка технологии изготовления отливки. /М.: 2004. - 67 с.
. Губкин О. П. Художественное литье ХIХ-ХХ веков./Автограф, 2006. - 342 с.
Зотов Б.Н. Художественное литье: Учеб. пособие для учащихся средних профессионально-технических училищ. /М.: Машиностроение, 1988. -304 с.
. Зубрилина С.Н. Справочник по ювелирному делу. /Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. - 352 с.
.Лившиц В.Б. Художественное литье: Материалы, технология, практика./ М.: Рипол, Классик, 2004. -194 с.
. Марченков В.И. Ювелирное дело. -М., Высшая школа, 1992. - 129 с.
. Павловский Б.Н. Декоративно-прикладное искусство промышленного Урала. /М., 1975. -368 с.
.Хохлова Е.Н. Художественные изделия из металла. /М., 1959. -235 с.
. Шкленник.Я.И. Литье по выплавляемым моделям. /М.,1984. - 407 с.
. Юдин С. Б. Центробежное литье. / С. Б Юдин,С. Е. Розенфельд // М. М. Левин. /М., 1962. -75 с.
.#"justify">.#"justify">.#"justify">Приложения
Таблица 1.
Масса отливки (гр)Сечение литника (мм2)До 2,0 гр включительноСвыше 2,0 до 3,0 мм2 включительноСвыше 2,0 гр до 5 грСвыше 3,0 до 4,0 мм2 включительноСвыше 5,0 до 30,0 грСвыше 4,0 до 10,0 мм2 включительно
Таблица 2.
Площадь сечения, мм2Диаметр, мм0,640,90,781,01,131,21,771,52,01,62,271,73,142,04,152,34,92,55,722,77,073,08,553,39,613,510,753,712,524,0
Таблица 3.
№Наименование и содержание операцииОборудование, инструменты, приспособленияМатериалыПримечания и режимы1Разработка изделия Разработать эскиз, чертежи кольца и вставок с указанием необходимых размеровСтол, лампа, бумага, чертёжные принадлежностиБумага, краски2Изготовление 3D модели (промодели) по техническим эскизам 2.1Изготовить 3D модель изделия согласно чертежуКомпьютер с программным обеспечением Matrix 7.0Необходимо учесть усадку и смасштабировать модель на 5 %2.2Перевод файла в STL-формат и обработка в Materialise Magics 9.54Materialise Magics 9.542.3Импортировать файл в ModelWorks 7.0Программа ModelWorks 7.02.4Изготовить прототипы на восковом принтереSolidscape™, Inc. T66ВТ2 ™Строительный материал Indura Cast™Build Material Поддерживающий материал InduraFill™Materialтолщина слоя 0,025мм tпл= 95 -110 ˚С; tпл= 49-70˚С Рабочая температура принтера: t = 45-55°С2.5Растворить поддерживающий воскТермоплитка ProtoHeate, стеклянный сосуд, пинцет ГОСТ 21241-89Растворитель Bioact® VSO bath при t = 45-55C2.6ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-99Не допускается: остатки поддерживающего воска, трещины, сломы3Сборка модельного блока Термошпатель MASTER TOUCH, подставка, пинцет ГОСТ 21241-89Центральный литник, резиновое основание3.1ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-99Не допускается: соприкосновение восковых моделей, места соединения литника и питателей должно быть гладким, угол 110°-130°3.2Очистить и обезжирить модельный блокЁмкостьЭтиловый спирт5 - 7 секунд3.3Промыть и просушить модельные блокиПромывочная ванна, вентилятор.Водопроводная вода4Формовка4.1Подготовка блоков восковых моделей для формованияРезиновые основания, опоки перфорированные, рукава герметизирующиеБлоки восковых моделей не должны касаться стенок опок4.2Приготовление формовочной смеси Вибро - вакуумная установка MRC/C ITALIPIANTI ORAFI, мерный стакан, ведро, электронные весыФормовочная масса KERR Satin Cast 20, вода дестилированная (100 грамм на 38мл.)На 100 частей формовочной массы 38-40 частей воды Рекомендуемая температура воды и формомассы 22-29˚С Опока 89×102мм4.3Заливка опок формовочной массойВибро - вакуумная установка MRC/C ITALIPIANTI ORAFIЗаливка должна осуществляться по краю опоки4.4Сушка опок, удаление резиновых держателей и излишек формомассыСтол ГОСТ 13025.3-85Время затвердевания = 1-2 часа Не менее 1 и не более 2 часов, t = 20 °С4.5Вытопка воска и прокалка опокMAXMATIC BJ 40, клещиРежимы 2ч - 150 °С 2ч - 370 °С 3ч -732°С Понижение температуры до 540-560 °С 1,5ч - выдержка5Литьё5.1Подготовка шихтыВесы электронные, 50 % Ag (99,9) + лигатура СрМ 925Кш =(QKс/100-y)100 5.2Плавка, литьёУстановка непрерывного литья Indutherm VC650 V, перчатки жаростойкие для литья, тигель графитовыйСрМ 925t заливки Ме = 1000-1150°С5.3Отделение формомассыВодоструйнай установка высокого давления, клещи, киянкаВода водопроводная5.4Травление химическоеВанна винипластовая20 - 40% раствор плавиковой к-тыВыдержка до полного растворения формовочной массы5.5ПромывкаТара специальнаяВода водопроводная1 - 2 мин5.6СушкаСушильный шкаф ГОСТ17658-985 мин, t = 100 - 200 °С5.7Отделение заготовок от литниковой системыБокорезы усиленные (гидравлические кусачки)5.8Галтовка электромагнитнаяГалтовка электромагнитная КТ-185Игольчатый наполнитель, вода водопроводнаяИглы для электромагнитной галтовки D 0,5 мм Время обработки - 10 -30 мин.5.9ПромывкаТара специальнаяВода водопроводная1 - 2 мин5.10СушкаСушильный шкаф ГОСТ17658-985 мин, t = 100 - 200 °С6ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-99Не допускаются: Недоливы, искажения формы, шлаковые включения, пригар, большие газовые поры7Доработка мастер - модели7.1Обработка поверхности изделияКусачки, бормашина FOREDOM, шкурка, шкуркодержатели, дискодержателиплоскогубцы ГОСТ7236-86 надфилишкурка 320,400,1200,2000 надфили № 3,4,5 разных профилей ГОСТ1513-777.2Изготовление и пайка литниковВальцы, надфили, молоток, горелка, плита для пайкиЗлСрМ585-80 ГОСТ Р51152-98 Припой ПЗЛ585- II среднепл., флюсt = 800 - 820 °С7.3Отбеливание мастер моделиВаннаР-р лимонной к-ты (20 грамм к-ты на 200 мл воды)t = 60 - 80 °С7.4Промывка, сушкаВанна с проточной водой, сушильный шкаф ГОСТ17658-98Вода водопроводная7.5Шлифовка, полировкаБормашина FOREDOM, абразивные круги, шкурка, полировальные кругишкурка 320,400,1200, 2000; полировальная паста Dialux vert7.6Промывка, сушкаУЗВ, сушильный шкаф ГОСТ17658-98Вода водопроводная, моющее средство для УЗВ5 - 7 мин.8ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-999Изготовление резиновой пресс - формы9.1Формовка мастер моделиСтол ГОСТ 13025.3-85, пинцет ГОСТ 21241-89, рамка металлическая для резиновых пресс - форм (обойма)Формовочная резина Castaldo Super High Straight (желт.)9.2ВулканизацияВулканизатор электронный VU220Температура вулканизации = 165-177˚С с расчётом 15 минут на каждый слой9.3Извлечение резиновой пресс - формы из опоки9.4Резка резиновой пресс - формы, извлечение мастер - моделиСкальпели со сменными лезвиямиОбрезать облой на прессформе, если он имеется10Изготовление восковых моделейИнжектор восковый электронный LOGIMEC 1500D, резиновая пресс - форма, держатель, холодильный шкафВоск инжекционный Castaldo Super Cera Green в чешуйках (зелен.)t впрыска = 65˚С Р = 1 Па11ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-99Не допускается: недоливы, искажения формы, пузыри, поры, облои12Сборка модельного блокаТермошпатель MASTER TOUCH, подставка, пинцет ГОСТ 21241-89Угол подвода литников должен быть 120-170°13ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-99Не допускается: соприкосновение восковых моделей, места соединения литника и питателей должны быть гладкими, угол 110° -130°14Формовка (см. п. 4)15Литьё15.1Подготовка шихтыВесы электронные, пинцет ГОСТ 21241-89 24 % Au (99,9) + лигатура СрМ 92515.2Плавка, литьёУстановка непрерывного литья Indutherm VC650 V, перчатки жаростойкие для литья, тигель графитовыйСрМ 925t заливки Ме = 1000-1150°С t формы при заливке 600-730°С15.3Отделение формомассы (см. п.5.3-5.12)15.4Галтовка электромагнитнаяГалтовка электромагнитная КТ-185Игольчатый наполнитель, вода водопроводнаяИглы для электромагнитной галтовки D 0,5 мм Время обработки - 10 -30 мин.15.5Промывка, сушкаВанна с проточной водой, сушильный шкаф ГОСТ17658-98Вода водопроводная5 - 7 мин.16ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-99Не допускаются: Недоливы, искажения формы, шлаковые включения, пригар, большие газовые поры17Монтировка17.1Отделение отливок от литникового ствола, обработка места откусаУсиленные бокорезы, бормашина FOREDOM , шкурка, шкуркодержатели, дискодержатели, надфилиШкурка 320,400,1200,2000 надфили № 3,4,5 разных профилей по ГОСТ1513-7717.2Обработка поверхности в соответствии с требованиями к качеству моделиБормашина FOREDOM , плоскогубцы по ГОСТ7236-86, надфилиШкурка 320,400,1200,2000 надфили № 3,4,5 разных профилей по ГОСТ1513-7718ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-9919ПолировкаПолировальный станок ELMA-MULTISPEED, полировальные кругиПолировальная паста ГОИ, Delux красная19.1Промывка, сушкаУЗВ, парогенератор, сушильный шкаф ГОСТ17658-98Вода водопроводная, моющее средство для УЗВ5 - 7 мин; 3 - 5 мин.20ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-9921Маркировать именным клеймомИменное клеймо предприятия, аппарат для клеймения22ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-9923ОпломбированиеТранспортировка в инспекцию пробирного надзора24ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-9925Закрепка вставокСтол ювелирный, лампа, микроскоп, давчики, надфили, штихели, тиски, сверлаВставки согласно чертежам26ГлянцовкаПолировальный станок ELMA-MULTISPEED, нитяные кругиПолировальная паста ГОИ, Delux белая финишная 26.1Промывка, сушкаУЗВ, парогенератор, сушильный шкаф ГОСТ17658-985 - 7 мин; 3 - 5 мин.27ОТКЛупа 10 х по ГОСТ8009-9928Упаковка28.1Оформить бирку на изделиеВесы электронные, кольцемер, бирка28.2Опломбировать изделиеПломбиратор, нитки х/б, пломба28.3Упаковать в специальные защитные пакетыПакет29Склад