Технологические операции Разметка.

В тех случаях, когда изготовление изделий ставится на поток путём штамповки или литья, значение разметки незначительно. Поэтому процесс разметки особенно важен при индивидуальном изготовлении ювелирных изделий. В ювелирном деле операцией разметки называется процесс прямого соразмерного переноса рисунка будущего изделия или его отдельных деталей на заготовку. Следует помнить, что точность переноса рисунка впоследствии скажется на качестве изделия. Для выполнения операции требуются следующие инструменты: чертилка, разметочный циркуль, масштабная линейка, штангенциркуль, ножницы, молоток, разметочная плита.

Опиливание.

В ювелирном деле опиливание является одной из основных операций при обработке металлических и неметаллических материалов, когда с помощью соответствующего напильника заготовке придаётся необходимая форма, а её ровная или криволинейная поверхность делается гладкой.

Гибка и правка.

Из общего объёма монтировочных работ на долю гибки и правки приходится около 30%. Наиболее широко применяются эти операции (особенно гибка) при изготовлении ювелирных изделий.

И гибка, и правка осуществляется либо усилием пальцев, либо с помощью инструмента и ряда специальных вспомогательных средств.

Гибка. Процесс деформации металла, когда отдельные его участки под действием внешних сил изменяют форму, причём в самой различной степени, называется гибкой. Различают два способа гибки: вручную и с помощью инструмента.

Правка. Различают правку, выполненную вручную, а также с помощью специального инструмента и приспособлений.

Пайка.

Пайкой называют процесс соединения металлических деталей, находящихся в твёрдом состоянии, посредством расплавленного связующего материала или сплава – припоя, имеющего более низкую, чем соединяемый металл, температуру плавления.

Зачистка. Место пайки должно быть абсолютно чистым. Очистка производится двумя способами: химическим и механическим. Для удаления загрязнений (жировых и масляных пятен) наиболее эффективен химический метод очистки. Он ведется с помощью четыреххлористого углерода, трихлорэтилена, тринатрийфосфата. Механическая очистка (удаление оксидов) производится с помощью: напильника, надфиля, шабера, наждачной шкурки, проволочной (стальной) или стеклянной шкурки. При этом нужно соблюдать осторожность, чтобы не повредить соединяемый зазор. При необходимости после механической очистки следует произвести еще и химическую. Самый простой и наиболее часто при­меняемый 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 при­пой). Причем шабером удаляется не только окисная пленка, но и остатки жира и смазки и прочие примеси. Никогда не стоит пренебрегать зачисткой и надеяться, что флюс полностью растворит слой окиси. Все детали, имеющие внутренние остаточные напряжения (как результат предшествующей обработки), перед монтировкой должны быть подвержены отжигу в противном случае при пайке ушко, например, нагреваясь, расширится, а установленные друг против друга концы царги перекосятся. Все замкнутые пустотелые детали перед нагревом необходимо просверлить, чтобы из них выходил воздух, иначе шарик серьги или кольцо при пайке могут лопнуть.

Разумеется, можно применять любые другие механические и химические методы зачистки, например, травление, крацевание, обработку стеклянной щеткой, на­пильником, наждаком, фрезерованием и т. д. Чем чище соединяемая поверхность, тем лучше качество пайки.

Припасовка (подгонка). Очень важна тщательная подгонка мест пайки: минимальный зазор должен быть таким, чтобы в него затекали флюс и припой; зазор должен быть полностью заполнен припоем; за пределами шва должно оставаться как можно меньше остатков припоя. При выполнении ювелирных работ максимальная ширина зазора должна равняться 0,1 мм. При объемных работах эта величина может быть в 2 раза больше. При определенном навыке можно, конечно на плохо зачищенном стыке обеспечить заполнение шва припоем, но уже при полировке будут видны дефекты такого шва, а прочность соединения окажется незначительной. Вследствие более высокой прочности шва, получаемого пайкой твердым припоем, не обязательно при этом увеличивать поверхность соединения, как при пайке мягким припоем. Однако при пайке тонких деталей, испытывающих высокое напряжения, рекомендуется делать стык скошенным или на его кромках снимать фаску, а лучше, если возможно, одновременно сделать и то и другое.

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. Если на основании необходимо закрепить царговую (ободковую) оправу с припаянной опорой для камня, то целесообразно опору камня несколько опустить вниз, а на основании выпилить такое отверстие, в которое можно было бы вертикально вставить 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 перекашиваются. Чтобы избежать этого, надо вставить между деталями тонкую металлическую пластинку, с обеих сторон наложить припой, выполнить пайку, а затем опилить выступающие ее части.

Для соединения изделий, которые подвергаются большим нагрузкам, как, например, широкая шинка кольца или сломанный черенок ложки, рекомендуется метод: на обеих кромках изделия выпиливают вырезы под прямым углом к стыку, вставляют 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 — крепление надежное.

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 прокатанные полоски припоя запрессовывают в стык таким образом, чтобы они не выступали — при нагревании припой растекается только в стыке.

При пайке плоскостных соединений спаиваемые поверхности можно блудить при нагревании шов хорошо заполнится припоем. Если припой накладывают с наружной стороны, то поверхности спаиваемых участков нужно сначала сделать слегка шероховатыми, обработав фрезой или малым шлифовальным кругом, а зазор шва сузить в направлении растекания припоя, что обеспечит полное заполнение им шва.

При пайке полых изделий из недрагоценных металлов рекомендуется применять метод зигзагообразного шва. На одной стороне стыка вырезаются зубцы и загибаются вверх, а на другой путем выколотки и опиливания подготавливают такие формообразования, чтобы в них могли войти предварительно отогнутые зубцы. Вязальной проволокой или зажимами производится стяжка стыка, а затем и пайка его.

Фиксация деталей. При пайке мягким припоем достаточно зажима заготовки в пинцете, при пайке же твердым припоем соединяемые детали должны быть прочно и надежно за­фиксированы, правда, с возможностью (при острой необходимости) небольшой корректировки их положения уже в процессе пайки. Фиксация деталей осуществляется самыми разными приемами и способами.

Паяльные щипцы, паяльный пинцет. В этих инструментах, в отличие от гибочных щипцов и обычных пинцетов, детали надежно удерживаются под воздействием зажима губками. Недостатком же является то, что вследствие плотного контакта тепло заготовки отводится на щипцы и, следовательно, увеличивается время нагрева — значит, при определенных размерах заготовки ее пайку с использованием таких щипцов производить невозможно. Если деталь можно удержать пинцетом, то тогда рекомендуется воспользоваться пинцетом с кварцевыми губками, что обеспечит минимальную теплоотдачу, невозможность налипания на них припоя и флюса и возможность их охлаждения в раскаленном состоянии холодной водой.

Пайку можно производить также при помощи двух зажимных цанг, установленных на поворотных кронштейнах, которые, в свою очередь, закреплены на рабочей плите для пайки, что позво­ляет осуществлять. Несомненно, такие приспособления облегчают работу, но ни в коем случае не заменяют проверенных временем 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 обгорает и долго служит; не отбирает на себя тепло, поэтому установленные на ней детали мгновенно нагреваются. Поверхность бруска, если требуется, выравнивается большим напильником; при необходимости на ней можно выполнить углубления или канавки; фиксация соединяемых деталей возможна посредством вдавливания их в брусок угля; в уголь можно вкалывать булавки и другие вспомогательные средства.

На гладкой подкладке для пайки удобно выполнять укладку проволоки: соединяемые детали размещают на плите, стыкуют и спаивают.

Всегда должны быть под рукой различные подпорки и подставки, применяемые для стыковки и зажима деталей в заданном положении во время пайки.

Обвязка проволокой. Это надежный метод для фиксации соединяемых деталей перед пайкой. Обвязка, правда, требует много времени, и если осуществляется непрофессионально, то это может привести к повреждению изделия, а поэтому по возможности следует использовать другие методы, например пришпиливанием булавками или крепление зажимами.

Вязальная проволока представляет собой обычную отожженную стальную проволоку, 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 проволоки: низкая стоимость, умеренная твердость, 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 стальная проволока прогорает, полностью покрывается окалиной, разбрызгивается и уже не может выполнять свою функцию. Для защиты вязальной проволоки от прямого воздействия пламени ее покрывают слоем крокуса, трепела, глины или огнеупорных средств. Так как проволока как материал обладает малым тепловым расширением, она сильно стягивает обвязанный 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 большие отверстия, например царгу оправы, шинку кольца или верх чаши, проволока быстро прогорит. Для компенсации напряжений проволоку после обвязки подтягивают плоскогубцами. Ее можно также изогнуть в виде перемычки с зазором над стыком. С целью уменьшения давления проволоки при обвязке больших поверхностей под нее подкладывают стальные пластинки, равномерно распределяя их по всей площади. Но лучше всего для этого подходят полоски из серебра, так как серебро мягче; только не следует при этом допускать припаивания серебра. После пайки проволоку удаляют.

Зажимы. Обеспечивают: быструю сборку соединяемых деталей; отсутствие недостатков, соответствующих обвязке; легкое и быстрое освобождение заготовок. Как правило, зажимы изготавливают из стального листа, но при нагреве они теряют свои пружинящие свойства, а после многократного использования не обеспечивают достаточно прочной фиксации деталей, к тому же отделяющиеся от них частицы (окалины) загрязняют опилки. Поэтом изготовлять зажимы лучше из жаропрочных легированных сталей из заготовок в виде круглой прокатанной проволоки, на которой отсутствуют нежелательны острые кромки. Основное преимуществ таких зажимов в том, что при пайке он совершенно не теряют своей упругости, их поверхность долго остается гладкой Зажимы можно изготавливать также и проволоки диаметром 0,6 —1,4 мм, применяемой в медицине при протезировании.

Нанесение флюса и припоя. Флюсы могут разрушаться под дей­ствием света, поэтому их следует хранить в светонепроницаемых сосудах, а на ра­бочем 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 ще­тины. Целесообразно, если на каждую деталь перед пайкой наносится флюс или ее полностью окунают в него: так как припой выдерживает от 10 до 20 паек, то можно, не задумываясь, к уже офлю­сованной и припаянной детали припаи­вать следующие, не зачищая и не нанося на нее флюса заново. Так, например, если оправа литая, ее покрывают флю­сом и припаивают, а если оправа смон­тированная, 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 ра­створом: закалка в «травителе» недопу­стима. При возобновлении прерванной монтировки изделия следует заново вы­полнить операцию нанесения флюса, только нужно знать и помнить, что мате­риал 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 мате­риала.

Длинную проволоку и трубки быстро покрывают флюсом, погружая их в на­полненную 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 само­дельных серебряных чашечках.

При наложении припоя кисточку оку­нают во флюс, берут поочередно кусочки припоя и переносят их на место пайки. Кусочки припоя укладывают непосред­ственно на стык таким образом, что при расплавлении припой «по системе капил­ляров» заполняет зазор шва. Если уло­жить кусочки припоя хаотично и нерав­номерно рядом со стыком, то припой растечется не в заданном направлении.

При наложении припоя надо уже по­заботиться о последующей зачистке шва, а поэтому: каждый накладываемый кусо­чек должен быть соизмерим с величиной стыка шва (если кусочек припоя слишком мал, то не будет заполнен шов, если же он слишком велик, то выступающие ос­татки нужно будет удалять после пайки); припой следует всегда укладывать таким образом, чтобы его остатки можно было легко удалить; при пайке проволоки сле­дует обращать внимание на то, чтобы она плотно прилегала к основному металлу, а кусочков припоя было бы по возмож­ности 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; при­пой надо укладывать только с одной стороны стыка: тщательнее контролиро­вать 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 обра­батывают оселком, чтобы на ней осталась только та часть припоя, которая необхо­дима для надежного соединения.

Зачи­стку и полировку деталей лучше делать перед их монтировкой — окончательной сборкой изделия, чем после нее. Напри­мер, 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 полирует­ся, покрывается флюсом и опускается в порошок борной кислоты, который прили­пает 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 при­пой можно довести пламенем обычной газовой горелки: все изделие равномерно нагревается круговыми движениями го­релки с мягким шумящим пламенем: посте­пенно пламя делают более острым и кон­центрируют тепло на месте пайки: одновре­менно (с перерывами) дополнительно про­гревают изделие мягким пламенем. И так продолжают делать до тех пор, пока припой не потечет. Припой же, как известно, течет туда, где выше температура.

Поэтому, используя этот принцип, рас­пределение тепла регулируют таким обра­зом, чтобы вынудить припой течь в задан­ном направлении. Например, если нужно припаять тонкое ушко к толстой пластине встык, то следует помнить, что ушко гораз­до быстрее нагреется до рабочей темпера­туры припоя, чем пластина, в результате чего не произойдет соединения деталей, а припой зальет отверстие ушка. Правиль­нее будет, если пластину положить на решетчатую подкладку, к нижней части которой можно подавать тепло, причем таким образом, чтобы пластина предвари­тельно 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 яв­ляется применение двух или нескольких припоев при пайке одного изделия: оправа непосредственно перед «томлением» при­поя 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. Если правильно отрегулировать нагрев при последующей пайке, т. е. не подвергать старые пайки излиш­ним напряжениям, можно полностью пре­дотвратить возможное растекание припоя. При пайке нежелательно явление «разъе­дания припоем». Например, когда при на­паивании проволоки припой еще не рас­текся 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 углубле­ние, т. е. припой растворил основной ме­талл, и произошло это из-за того, что припой содержит цинка и кадмия больше, чем может раствориться того и другого в остальных компонентах сплава. В резуль­тате же продолжительного нагрева нерастворенные частицы припоя сплавились с паяемым металлом и затем попали в стык шва. Такой припой необходимо полно­стью дорасплавить, чтобы лучше размеша­лись его компоненты, причем существенно превышать рабочую температуру припоя не следует, и такая температура не долж­на действовать дольше, чем это необходи­мо. 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 рас­плавленного припоя и направить его в нужное место. Но если припой уже рас­текся 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 после­дующее растекание припоя и защитить чувствительные детали от перегрева. Од­нако надо помнить, что хотя такие мате­риалы и обеспечивают определенную теп­лоизоляцию за счет своей низкой тепло­проводности, использовать их все же не рекомендуется: их применение не гарантирует исключение перегрева чувстви­тельных к теплу деталей; стыки соедине­ния под слоем глины становятся шерохо­ватыми, серыми и неприглядными; конт­роль над степенью нагревания под защит­ными средствами уже невозможен.

При правильном пользовании горел­кой нет необходимости закрывать чув­ствительные к температуре части или стыки соединения разного рода защитны­ми средствами, лучше, если ювелир сам постоянно наблюдает за поведением изде­лия. Пайка твердыми припоями требует определенного опыта, но если ювелир умело работает мягким пламенем, то не произойдет никаких нежелательных по­следствий.

Простой, правда, не всегда достаточ­ный, метод предотвращения утечки при­поя на определенных металлических дета­лях состоит в том, что детали подверга­ются темному калению и на эти места больше не наносят флюс. Можно также мягким карандашом вычертить (для визу­ального контроля) на металле ограничи­тельную линию, которая при мелких пай­ках будет своеобразным препятствием для растекающегося припоя. Во время припаивания шарниров или при пайке цепочек можно предотвратить протекание припоя в отверстие путем нанесения за­щитного масла или жирного трепела, хотя при этом не надо забывать, что на горячем металле жиры легко растекаются и могут помешать спаиванию металличес­кого соединения.

Эффективным, но несколько неприят­ным из-за запаха является метод вдавли­вания в резиновую пластину тех участ­ков изделия, которые должны быть защи­щены от попадания припоя: при пайке остатки продуктов сгорания резины слу­жат как средства, препятствующие расте­канию припоя. Впрочем, всегда следует придерживаться следующего правила: опытный ювелир чаще должен сам (пла­менем горелки) управлять перемещением расплавленного припоя и реже использовать средства, помогающие предотвраще­нию его утечки.

Зачистка. При правильно проведенной пайке зачистка мест пайки почти не требуется. И если нет особой необходимости, то зачистку выполняют только после окончания монтировки всего изделия, т. е. когда уже больше не выполняется пайка и изделие не подвергается обработке пламенем: в противном случае на зачищенных стыках можно было бы наблюдать растекание припоя. После окончания монтажа сначала производится протравливание, чтобы растворить остатки флюса, и только после этого зачистка: напильниками и надфилями производят сглаживание мест пайки; углубления и труднодоступные места об­рабатывают рифлевками с различными профилями (доводку таких мест лучше выполнять фрезами); трехгранным шабером удаляют следы от напильника и остатки припоя (при определенном навыке шабером можно довести поверхность до почти полированной), а затем обрабатывают поверхность, шлифуя и полируя ее.

Подкладки для пайки. При пайке в качестве подкладки тра­диционно используется древесный уголь: на нем и размещаются спаиваемые де­тали. Обычно это прямоугольный бру­сок древесного угля без сучков, кото­рый подготавливается таким образом, чтобы он как можно меньше прогорал: на бруске делают зарубки, по ним обма­тывают его толстой проволокой, а затем медленно нагревают до тех пор, пока кромки не раскалятся до красного цве­та; 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 не­избежно сгорает, а первоначально глад­кая поверхность быстро становится не­ровной и на нее уже трудно устанавли­вать соединяемые детали — подкладку заменяют. Продлить срок его службы можно, обернув тонкой лентой меди или латуни, закрепив обвязочной проволокой.

При пайке объемных деталей в каче­стве подкладки используют жаропрочный шамотный камень, правда, он очень твердый, а его поверхность — пористая, что и является главным недостатком: па­яемые детали могут быть поцарапаны.

Огнеупорный кирпич. Мягок, недорог, безопасен. Крошится, особенно если использовать много флюса.

Скрученный асбест. Плоская и сравнительно мягкая поверхность. Пылевидные частицы представляют большую опасность для органов дыхания.

Керамические или искусственные блоки. Как правило, хороши, но имеют высокую теплоемкость и при первом нагреве выделяют неприятный дым. Новые блоки лучше поместить в муфель и нагреть до температуры пайки, выдержать несколько секунд и медленно охладить.

Скомканная проволока на пемзе. Старый способ, хорош для отжига в тех случаях, когда не требуется плоская поверхность. Форма для выпечки вполне подойдет как подставка.

Виды брака и его причины. При пайке наблюдаются следующие виды брака:

- непропаянный или незаполненный шов. Причинами могут быть: недостаточный нагрев; грязь; отсутствие флюса, слишком долгое нагревание.

- припой собирается в шарик. Причинами могут быть: тепло отводится от места пайки, грязь на припое или металле, не следовало греть непосредственно припой.

- припой растекается на одной стороне шва. Причинами могут быть: одна сторона шва более нагрета. Нужно вновь офлюсовать и попробовать еще раз.

При пайке сплавов появляется такой брак как внутреннее окисление. Он представляет собой слой оксида меди, который растет внутри структуры некоторых сплавов, содержащих медь, таких как стерлинговое серебро и золото невысоких проб. Это происходит вследствие нагрева в присутствии кислорода. Единственным способом предотвратить этот дефект это нагревание металла в бескислородной атмосфере. Однако можно минимизировать рост внутренних оксидных слоев можно:

- избегать длительного нагрева;

- использовать достаточно большое пламя, чтобы работа выполнялась быстро;

- использовать достаточно много флюса;

- не перегревать металл при пайке.