Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы ювелирного дела лабораторный практикум. Учебное пособие
.pdf
49
эмаль, требует учета определенных особенностей, в частности хрупкости
эмали, при конструировании изделий под эмалирование.зделия под
эмалирование должны отвечать следующим основным конструктивным
требованиям:
- острые углы и кромки должны отсутствовать, внутренние радиусы
cкруглений должны составлять >5 мм (в исключительных случаях >3,5
мм); концы длинных профилей должны быть жесткими;
детали большой площади должны иметь гофры и желобки, сосуды —
усиления бортов (отбортовку);
- круглые отбортовки всегда должны быть открытыми (но не
закрытыми); в зоне искривления борта не должно быть вырезов и
отверстий; диаметр отверстий должен превышать 8 мм; изделие не
должно иметь несимметричных вырезов;
- сварные соединения должны быть выполнены встык с V- или X-
образной разделкой кромок, оптимальным является сварной шов
внахлестку. Нельзя располагать сварные швы на бортах;
- наслоения материала и утолщения стенок должны отсутствовать.
Выбор формы эмалированного изделия, кроме его назначения, в большой
мере определяется особенностями покрытия и условиями эмалирования.
Подготовка металла
Первым условием качественного эмалирования является полное
отсутствие жиров, масел, ржавчины и грязи на поверхности металла.
Поэтому ее очистка играет чрезвычайно важную роль. Ниже описаны
методы подготовки металлических изделий, специфических для техники
эмалирования.
Отжиг и травление стального листа
Сильно загрязненные или проржавевшие стальные листы могут
быть подготовлены для эмалирования только с помощью отжига и
травления. Особенно эффективен черновой отжиг в атмосфере,
содержащей НС1 (при этом легко удаляется окалина, устраняется
обезуглероживание кромок). Однако образующийся при этом водород
может диффундировать в лист, накапливаться там и позднее приводить к
образованию «рыбьей чешуи» на эмали.
Травление осуществляется по известным технологиям. При этом
необходимо обращать внимание на то, что диффундирующий в лист
водород также может обусловить появление «рыбьей чешуи». Пузыри,
образующиеся при травлении, так же как и остатки травильного раствора
на поверхности листа, обязательно приводят к дефектам эмали. Поэтому
необходима промывка покрываемого металла с последующей
50
нейтрализацией.
Специальная подготовка стального листа
При безгрунтовом нанесении белой эмали на сталь решающее
значение имеет чистота поверхности листа. Кроме того, для обеспечения
сцепления необходимо предварительное никелирование. Сложный
процесс подготовки листов малоуглеродистой стали(<0,01 % С) и стали,
содержащей титан включает следующие этапы.
Этапы
Т, °С
t,
мин
Обезжиривание в щелочном растворе (удаление
масел)
100
10
Обезжиривание в щелочном растворе (удаление
пигментов)
100
10
Промывка горячей водой
60
10
Промывка холодной водой
20
10
Травление 10 % раствором
75
-
Никелирование окунанием в раствор
70
-
Промывка холодной водой
20
10
Нейтрализация (Сода)
70
3
Важное значение имеют операции травления и никелирования, после
которых на поверхности не должно быть дефектов. Количество
осажденного никеля должно составлять 0,8—2 г.м2.
Другие специальные методы подготовки поверхности к
безгрунтовому покрытию нормальных углеродистых стальных листов
белой эмалью основаны на предварительном напылении на поверхность
тонкого слоя окиси никеля или получении на металле слоя отложений
плохо растворимых примесей (метод Flexosmalt).
Подготовка чугунного литья
Подготовку чугуна к эмалированию осуществляют практически
только с помощью струйной обработки, иногда после нагрева при
температуре 750—800 °С. В качестве абразива используют песок,
железную крошку, стальную дробь, сечку проволоки и корунд. Следует
учитывать, что абразивы из стали легко приводят к замасливанию
поверхности. Струйная обработка надежно удаляет поверхностные
загрязнения (литейную окалину, формовочную землю, шлаковые остатки
и т. д.) и обеспечивает шероховатость поверхности, необходимую для
эмалирования.
51
Подготовка алюминия
Подготовка алюминиевых листов производится обычно в три этапа:
- очистка с помощью обычного обезжиривания щелочным раствором
или с помощью обработки разбавленным раствором H2S04 (или
специальными растворителями);
- обработка в щелочных растворах хромата (50 °С, 5 мин) при
образовании окисной пленки, повышающей сцепление эмали;
- отжиг (5 мин при температуре 520—550 °С).
Для подготовки алюминиевого литья к эмалированию достаточно
струйной обработки.
Изготовление эмалей
Эмали, сырьем для которых служат кварц, полевой шпат, поташ,
бура, известняк, сурик, а в случае необходимости - красители и глушители
и т. д., варят, как правило, во вращающихся барабанных или в ванных
печах при соответствующих температурах (от 1100 до 1300 °С). Расплав в
определенном состоянии быстро охлаждают, выпуская его в воду и
обдувая струей сжатого воздуха между охлаждаемыми валками. При этом
образуются гранулы или крошка (эмалевая фритта), которые легко
измельчаются при помоле в шликер или порошок. В такой форме эмаль
поступает на эмалировочные заводы.
Нанесение эмали
Существует несколько способов нанесения эмали на металлическую
поверхность: окунание, пульверизация, полив, электростатический и
электрофоретический методы при нанесении мокрым способом, а также
напудривание при нанесении сухим способом. Выбор соответствующего
способа определяется как типом материала, конструкцией и требованиями
к эмалированной поверхности, так и экономическими соображениями.
Нанесение мокрым способом
Грунтовые эмали наносят в основном мокрым способом.
Простейший из мокрых способов — окунание, преимуществами которого
являются высокая производительность и малые потери материалов.
Окунание вручную все больше заменяется механизированным с помощью
специальных машин. Количество шликера, оставшегося на изделии после
подъема из ванны, и толщина слоя зависят от его консистенции,
52
плотности и температуры. Температура шликера в ванне должна быть 18 22 °С. Толщина слоя обычно составляет 0,12 - 0,2 мм (что соответствует 5
- 8 г сухой эмали на 1 дм2).
Нанесение шликера на изделие распылением производится с
помощью пульверизатора. Хотя в настоящее время нанесение
распылением производится в основном вручную, применение находят
также автоматические пульверизационные установки, которые при
покрытии плоских изделий работают по методу непрерывного действия, а
при покрытии полых сосудов - при вращении изделия. В большинстве
случаев пульверизация дает более равномерное покрытие, чем нанесение
шликера окунанием. Но при слишком малом расстоянии между
пульверизатором и изделием поверхность эмали часто приобретает вид
кожуры апельсина. Пульверизация всегда сопровождается потерями
шликера, которые составляют от 30 до 60 % и могут быть регенерированы
лишь частично. Самые современные установки оснащены
программирующими устройствами (роботы - пульверизаторы с
электронным управлением).
В последнее время все шире применяют нанесение эмали с помощью
электричества. При этом тоже используют обычный шликер. По
сравнению с до сих пор применяющимися способами этот имеет то
преимущество, что позволяет механизировать и автоматизировать
процесс нанесения эмали.
При электростатическом нанесении эмали изделие вводят в
электростатическое поле. При использовании этого метода отходы очень
малы, производительность очень высока.
При нанесении эмали методом электрофореза покрываемое изделие
играет роль анода в специально приготовленном шликере, катодом при
этом являются коррозионностойкие электроды. Обычно при напряжении
75 В и плотности тока 20 мА.см2 через 30 с получают слой эмали,
толщина которого после обжига составляет 0,1 мм. Возможно осаждение
слоев толщиной до 2 мм. Потери материала низки, затраты рабочего
времени минимальны. Однако покрытие фасонных деталей
затруднительно.
Метод полива пригоден для машинного нанесения эмали на плоские
и вращательно-симметричные изделия. При этом в ходе непрерывного
процесса горизонтально расположенные плоские заготовки или
вращающиеся полые изделия проходят через широкую струю льющегося
сверху шликера.
Изделия, покрытие эмалью мокрым способом, перед обжигом
должны быть высушены максимально быстро, равномерно и полностью.
Это необходимо делать не на открытом воздухе (из-за опасности
загрязнения), а в сушильных камерах, канальных и конвейерных
53
сушилках. В некоторых конструкциях печей непрерывного действия их
входная часть является сушильным агрегатом.
Нанесение сухим способом
При использовании этого способа порошок эмали напудривается на
холодное или подогретое металлическое изделие после нанесения
грунтовой эмали. При напудривании листов (вывесок) подогрев их не
производят, литые изделия (ванны, аппараты и др.) подогревают почти
всегда. При горячем напудривании технически особо важных покрытий
эмалевый порошок чаще всего наносят вручную на подогретую до 900 1000 °С деталь с помощью вибрационного сита до тех пор, пока порошок
не перестанет удерживаться на ней. Тогда деталь нагревают сильнее,
одновременно выравнивая поверхность эмали, и напудривают порошком
еще раз и так до тех пор, пока не будет наращен требуемый слой. Его
толщина может составлять до 1,5 мм. Этот способ дорог. Правда, самые
последние установки для напудривания полностью механизированы и
работают автоматически. Экспериментально проверяется
электростатический способ нанесения эмали.
Декорирование
Существуют следующие способы нанесения декоративных
изображений на эмалированные изделия: штемпелевание; пульверизация
или нанесение кистью по трафаретам; снятие лишней эмали по трафарету;
продавливание через сетку; декалькомания.
Обжиг эмали
Для получения прочного стеклообразного покрытия высушенный
слой эмали должен быть расплавлен на металлической поверхности или
на грунте. Температура и продолжительность обжига зависят от вида
эмали и составляют: для грунтовой эмали,нанесенной на стальной лист,
800 - 900 °С, 3 - 6 мин (в зависимости от размеров изделия); для
покровной эмали 750 - 850 °С, 2 - 4 мин. Условия обжига эмалей для
чугуна не четко определены.
Бездефектное эмалирование получают при оптимальных условиях
обжига в чистой окисляющей атмосфере. Слишком низкая температура
или слишком малая продолжительность обжига являются причиной
недостаточного расплавления эмали, неполного покрытия, отсутствия
блеска, а также недостаточного сцепления грунтовой эмали с металлом.
Слишком высокая температура или слишком длительное время обжига
54
приводят к образованию пузырей, разъеданиям (прожогам), окраске и
снижению блеска эмалевого покрытия.
Обжиг производится в камерных, туннельных или U-образных
(безмуфельных или муфельных) печах, нагреваемых газом, нефтью или
имеющих электрический обогрев.
Рис. 28. Схема камерной печи: 1 – муфель, 2 – дверца, 3 - загрузочное устройство
Рис. 29. Кривая температура – время процесса обжига: а –периодического; б – в
печи непрерывного действия; в –индукционного
Рис. 30. Типы печей для обжига непрерывного действия:
а – простая туннельная печь; б – канальная печь с противоположным друг к другу
направлениями транспортировки изделий; в – U –печь: 1 – зона подогрева; 2 – зона обжига; 3
– зона охлаждения
При использовании камерных печей периодического действия
изделия помещают на решетки, снабженные острыми (игольчатыми)
держателями, и затем вводят в печь (рис. 28 - 30).
Печи непрерывного действия позволяют экономить топливо. Для
обжига изделия закрепляют (укладывая их или подвешивая) на
обжиговых подвесках из жароупорной стали и с помощью цепного
конвейера проводят через печь.
Заключение
55
56
Вопросы для контроля
1. Что называют эмалевыми покрытиями. Их классификация.
2. Основные этапы процесса эмалирования.
3. Технологический процесс эмалирования стали.
4. Технологический процесс эмалирования чугуна.
5. Способы нанесения эмали.
6. Требования к эмалируемым заготовкам.
7. Как химический состав эмали влияет на её цвет.
8. Оборудование для обжига эмали.
57
Библиографический список
1. Лихачев В. А., Кузьмин С. Л., Каменцева З. П., Эффект памяти
формы. – Л.: Изд-во ЛГУ, 1987. – 219 с.
2. Бойко В. С., Гарбер Р. И., Косевич А. М. Обратимая пластичность
кристаллов.- М.: Наука, 1991. -280 с.
3. Займовский В. А., Колупаева Т. П. Необычные свойства обычных
материалов. – М.: Наука, 1984. – 192 с.
4. Мутылина И.Н. Художественное материаловедение. Ювелирные
сплавы. 2005г
5. Кеше Г. Коррозия металлов. - М.: Металлургия, 1984. - 400 с.
6. Розенфельд И.Л., Коррозия и защита металлов. - М.:
Металлургия, 1970. - 448 с.
7. Фачченд Ф. Литье по выплавляемым моделям. 2005-102 стр.
8. Калленберг Л. Моделирование из воска для ювелиров и
скульпторов.2007 г-256 стр.
9. Гленис М.Л Эмали.Эмалирование.Эмальеры 2007г-188стр
10. Диттер О. Справочник по дефектам литья 2005г-92стр.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]