2.2 Галтовочное оборудование

Выбранные нами камни (яшма, кремень) прошли процесс обработки с помощью галтовачного оборудования. Галтовочным барабанам обычно придают шестигранную форму, поскольку считается, что в этом случае камни поднимаются выше и, поднявшись, лучше переворачиваются. Однако некоторые камнерезы, занимающиеся галтовкой, применяют только круглые барабаны и получают хо­рошие результаты. Таким образом, форма барабана, по-видимому, определяющего значения не имеет, другое дело - размер его, поскольку именно он оказывает непосредственное влияние на скорость обработки (239). В нашем случае выбранный нами материал был обработан самодельным галтовочным оборудованием, изготовленным силами студентов и преподавателей технологического факультета Сибайского института (филиал) БашГУ (Приложение №2).

Форма и размер барабана. Если барабан большой, то по сравнению с барабаном меньшего размера нижние слои камней будут испытывать более сильное давление и, следовательно, более сильное абразивное воздействие. Это означает, что в барабане с большим диаметром галтовка будет происходить быстрее, чем в барабане меньшего диаметра. Наиболее популярны барабаны диаметром 15-30 см. Несомненно, можно применять барабаны и большего размера, но для него понадобится слишком много сырья, так как барабан нужно загружать больше половины всего объема [с. 239].

Конструкция барабана. В качестве барабана для галтовки используют небольшие банки с завинчивающимися или плотно закрывающимися крышками, стеклянные банки, автомобильные покрышки, банки из-под краски и масла, фляги, стальные барабаны и многое другое.

Необходимость внутренней облицовки барабана объясняется несколькими причинами, среди которых не последнюю роль играет стремление свести к минимуму износ барабана и уменьшить шум при работе. Лучшей облицовкой является резина или пластмасса. Оба этих материала препятствуют абразивному воздействию обрабатываемых камней на внутренние стенки барабана и, смягчая удары, уменьшают шум. Поскольку эти материалы обладают большим коэффициентом трения, нежели стенки барабана, они способствуют также подъему камней на большую высоту. Также барабаны можно облицевать листовой резиной толщиной 4,5-6 мм¹⁵.

Конструкция галтовочных станков настолько проста, что многие любители делают их сами. Одна из идей, преимущество которой заключается в простоте и дешевизне, предусматривает следующее: установите на двух деревянных блоках стальной стержень, который может вращаться в смазанных жиром канавках. На каждый конец стержня подвесьте по автомобильной покрышке. Через стержень перекиньте шкив или ремень, который вращает его, а тот в свою очередь вращает покрышки с партией камней, абразива и воды, где и происходит галтовка. Эта конструкция имеет много недостатков, но, тем не менее, она действует [с. 240].

Частота вращения барабана. Для барабана определенного диаметра существует только одна оптимальная частота вращения, а именно та, при которой обрабатываемый материал поднимается по внутренней стенке до определенной высоты, а затем начинает, как бы ссыпаться. Превышение оптимальной частоты приводит к образованию «камнепада», т. е. к тому, что камни, отделяясь от стенки барабана, начинают падать на другие камни, соударяясь с ними со значительной силой. Такой процесс благоприятен на начальной стадии обработки, поскольку способствует быстрому сбиванию острых углов и снижает продолжительность галтовки. При еще больших скоростях центробежная сила просто прижмет камни к стенкам барабана, что неизбежно при работе с большими скоростями.

С другой стороны, низкие скорости так же нехороши, как и слишком высокие. При скоростях ниже оптимальных обрабатываемый материал, поднимаясь по стенкам барабана, не достигает нужной высоты и соскальзывает всей массой обратно, вместо того чтобы переворачиваться и скатываться отдельными слоями. По характеру звуков, исходящих от работающего барабана, можно судить, как обстоит дело. Очень высокие скорости могут вообще не создавать никакого шума, поскольку материал прижат к стенкам и не передвигается, или же могут вызывать слишком большой шум и грохот, если в барабане происходит «камнепад». Недостаточно высокие скорости могут заявить о себе периодически повторяющимся шуршащим звуком в момент, когда материал, поднявшись не некоторую высоту, соскальзывает вниз. При оптимальной скорости будет возникать звук, который лучше всего описать как устойчивый шуршащий или рокочущий гул ¹⁶(Таблица 2.2).

Таблица 2.2 - Оптимальные частоты вращения

галтовочных барабанов

№	Диаметр барабана	Частота вращения барабана
1	15	35-55
2	25	25-40
3	30	15-25
4	40	5-15

Некоторые операторы рекомендуют при переходе от обдирки к полированию изменять частоту вращения барабана с более высокой на частоту вдвое ниже. Если при обдирке применяются частоты вращения несколько ниже тех, которые требуются, это может привести к преимущественному образованию камней плоской формы, особенно когда обрабатываются мелкие камни, такие, как обсидиан бирюза, лазурит и др. Такая форма камней может быть даже желательной, если готовые камни предназначаются для подвесок. При использовании жидкой абразивной суспензии обдирка происходит быстрее и больше образуется камней плоской формы. Наоборот, густая суспензия способствует образованию округлых камней, но общая продолжительность обдирки при этом увеличивается [с. 242].

Количество загружаемого материала. По мнению большинства специалистов, барабан следует заполнять камнями и абразивом наполовину или немногим больше, а пространство между камнями и порошком-водой до уровня верхнего слоя камней. При меньшем количестве камней вся масса будет соскальзывать, и абразивное действие будет очень низким, ибо слишком большое количество камней не дает необходимого скольжения их относительно друг друга. В барабан обычно добавляют моющее средство, способствующее смачиванию материала, из расчета одна столовая ложка порошка на 4 кг камня. Добавление большего, чем было указано, количества воды, вызывая разбавление абразивной суспензии, ускоряет обдирку [с. 243].

Абразивные материалы. При галтовке для обдирки применяется исключительно карбид кремния. Для первой обдирки обычно берут очень грубый порошок, как правило, 80 меш, для второй используют порошки 400 или 600 меш¹⁷.

Для первой обдирки абразивный порошок берут из расчета 1-3 кг на 10 кг камней. Меньшее количество применяется для относительно мягких камней, большее для твердых и вязких. Скорость обработки увеличивается, если камни ежедневно или через день выгружать из барабана, промывать и вновь загружать, добавляя каждый раз свежий порошок. Однако это накладно, и многие любители предпочитают просто увеличивать период первоначальной обдирки. Теоретически можно обработать партию камней, загрузив порошок лишь один раз в самом начале, поскольку в процессе работы порошок разрушается на все более мелкие частицы, благодаря чему поверхность камней становится все более гладкой, пока, наконец, камни не приобретут такое качество поверхности, которое обычно достигается при обдирке в несколько этапов.

Для второй обдирки применяют меньшее количество более тонкого абразива - от 0,5 до 1 кг на 10 кг камней (14, с. 244).

Продолжительность галтовки. При использовании порошка номер 80 для первой обдирки требуется от 3 до 4 недель непрерывной галтовки, чтобы получить совершенно гладкую поверхность камня. Для второй обдирки требуется около 1 недель. Продолжительность обработки зависит от формы и свойств сырья размера барабана и других факторов. При первой обдирке время от времени необходимо открывать барабан и проверять, в какой степени продвинулась обработка. Убедившись, что задачи первой обдирки выполнены, переходите ко второй, но, если на камнях еще сохранились углубления или поверхностные трещины обработку следует продолжить. При осмотре содержимого барабана следует тщательно вымыть и высушить большое количество образцов, принимая во внимание тот факт, что все камни выглядят лучше, когда они смочены водой, особенно если вода впиталась в поверхностные трещины, сделав их незаметными. Аналогичные проверки необходимо делать и при второй обдирке. Один из способов определения окончания второй обдирки предусматривает полирование на круге наугад взятого из барабана камня. Если он быстро полируется, значит, риски на поверхности камня стали незначительными и обдирку можно прекратить. Слишком продолжительная обдирка приводит к появлению уплощенных камней [14, с. 244].

Полирование. В качестве наполнителей используют опилки, глину, скорлупу арахиса, кочерыжки кукурузных початков и др. Наряду с усилением полирующего действия эти материалы выполняют также функцию амортиза­торов, предотвращающих непосредственное соударение камней, которое часто приводит к скалыванию их тонких краев. Хорошие результаты дают все названные наполнители, хотя наиболее популярны деревянные палочки, квадраты толстой фанеры размером 25 х 25 мм и кусочки толстой кожи¹⁸.

Полирующее средство составляют из расчета 0,5 кг порошка и 2,5 кг наполнителя на 10 кг камней, прошедших вторую обдирку. Популярными для галтовки полирующими порошками являются диоксид олова, трепел, отмученный оксид алюминия, диоксид церия, крокус и оксид хрома, т.е. стандартные порошки, широко применяемые и при других видах обработки камня.

Полирование обычно продолжается 4-5 дней или даже неделю. В процессе обработки, как и ранее, осматривайте образцы, вымыв и высушив их. Использование при осмотре 10-кратной лупы поможет обнаружить любую оставшуюся на поверхности матовость, что свидетельствует о необходимости продолжать полирование.

На стадии полирования не удается устранить ошибки, допущенные при обдирке. Если после нескольких дней полирования осмотр камней покажет, что они все еще имеют матовый блеск или покрыты мелкими углублениями, это означает, что время второй обдирки было недостаточным. В этом случае камни лучше вернуть на обработку, чем напрасно тратить время на их полирование [14, с. 244].

Вибрационные станки. Эти станки называются также галтованными, хотя по принципу действия они отличаются. Вместо скольжения камней относительно друг другу, здесь происходит их вибрация. В результате каждый кусок обрабатываемого материала меняет свое положение, вибрирует и трется о своих соседей¹⁹.

Рисунок 2.4 – Виброгалтовочное оборудование

Существует два способа создания вибраций. Простейший из них – механический, т.е. вибрация создается эксцентриковым валом, вращающим от электродвигателя. Сложным является устройство, в котором создается электромагнитная вибрация, обеспечивающая большее число колебаний в минуту и поэтому более эффективная.

Важным преимуществом таких станков является доступность обрабатываемого материала для наблюдения²⁰ [с. 247].

Рассмотрим технологию галтовки камня, используемую в дальнейшем для коллекции украшений (Таблица 2.3).

Таблица 2.3 – Технологическая карта на изготовление

галтованного камня

№	Наименование операции	Графические изображения	Оборудование и инструменты
1	Подбор камня
2	Перемешивание камня с абразивным порошком		Абразивный порошок, емкость, перчатки
3	Грубая обдирка		Галтовочный станок
4	Средняя доводка		Галтовочный станок
5	Доводка камня		Виброгалтовочный станок
6	Полирование камня		Виброгалтовочный станок
7	Готовая продукция