Architecton: Proceedings of Higher Education №1 (6) June, 2004

New technologies

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРОЦЕССА ПЛАВЛЕНИЯ СПЛАВОВ В ЮВЕЛИРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

В доперестроечное время основной объем ювелирного производства был сконцентрирован на больших фабриках и заводах, которые, как правило, имели технические и технологические отделы, решающие все возникающие технические проблемы. Отделы накопили большой объем знаний по практическому обслуживанию парка импортного оборудования. Доступ к этим знаниям и достижениям ограничен в силу системы секретности и экономического интереса руководства заводов в распространении технологического опыта, как фактора конкуренции.

 Перестройка и либерализация в обществе привели к тому, что большое число ювелиров-частников обрели возможность заняться производством на промышленной основе, т.е. получили доступ к технологиям массового производства изделий и, прежде всего, литейной. Эта технология обеспечивает наибольшие возможности для удовлетворения рынка в плане расширенного ассортимента и быстрой переналадки производства. Однако эти преимущества возможны только при наличии минимальной технической и технологической грамотности персонала и достаточном качестве применяемого оборудования.

 Проблема заключается в том, что накопленный и труднодоступный опыт касается больших производств, с крупным парком оборудования, операционным разделением труда и большими оборотными средствами. Малое производство же имеет свои особенности:

1. Ограниченность капиталовложений.

2. Иная организация труда в силу невозможности глубокой профориентации, т.е. совмещения нескольких специальностей одним исполнителем.

3. Затруднения в организации обслуживания и ремонта оборудования.

4. Отсутствие достаточной номенклатуры отечественного оборудования для малого бизнеса, в то время как импортное оборудование непомерно дорого и окупаемость его проблематична.

В данном материале хотелось бы поделиться собственным опытом создания технологического оборудования для литья ювелирных изделий.

Основным оборудованием для ювелиров является ювелирная горелка, которой производится не только отжиг и пайка, но и плавление металла для получения заготовки под прокатку либо для литья. Обычно горелкой можно уверенно плавить до 100 граммов сплава, однако далее возникают проблемы, поэтому для большего количества сплава применяют другие устройства либо более мощные горелки.

Кратко перечислим основные плавильные устройства и проанализируем их достоинства и недостатки.

1. Традиционно используемый метод плавления сплава с применением различного рода горелок не утратил своего значения и сейчас. Используются горелки с различными видами топлива: непосредственно газовые и жидкостные с последующей возгонкой паров. Распространение различного рода горелок связано в основном с доступностью энергоносителя. Наиболее распространены бензиновые, пропановые и бутановые горелки. Более высокую температуру плавления, а, следовательно, и диапазон получения сплавов дают ацетиленовые горелки, позволяющие плавить даже золото-палладиевые сплавы. Трудностей с комплектованием горелочных устройств нет, так как имеется огромное количество конструкций, отработанных в сварочном, стеклодувном производстве, которые могут легко применяться при плавлении ювелирных сплавов. Давно замечен рафинирующий эффект воздействия газового потока на сплав по сравнению с другими плавильными устройствами. Заготовки, полученные с использованием горелок, лучше перерабатываются в дальнейшем при прокатке и штамповке, чем при плавке в электропечах на воздухе. Таким образом, плавка при помощи горелочных устройств не требует больших капитальных затрат, дает хорошее качество слитков, не требует инженерных сетей, легко обслуживается. К недостаткам можно отнести повышенную взрыво- и пожароопасность, вредность воздействия продуктов сжигания и необходимость специальной аттестации работника.

2. Наиболее распространенным в настоящее время является метод плавки в электропечах на воздухе и в защитной среде. Электропечи делятся на два основных класса: печи электросопротивления и печи индукционного нагрева. Поскольку электропечи сопротивления значительно дешевле, чем индукционные, то они приобрели повсеместную практику. В свою очередь, электропечи сопротивления делятся на два класса: низкоомные и высокоомные по принципу организации системы нагрева (в основном это касается материала нагревателя). К наиболее распространенным низкоомным плавильным печам относятся печи с использованием графитовых либо сделанных с использованием графита нагревателей. Сделанный из графита нагреватель, который в то же время может служить тиглем, помещается между двумя токоподводами (может быть, водоохлаждаемыми) и запитывается через силовой понижающий трансформатор. Такая конструкция обеспечивает довольно высокую температуру плавления – до 1200-1300 °С на воздухе, надежность и функциональность. Она может применяться в различного вида заливочном оборудовании, в том числе для литья ювелирных заготовок, обладает высокой безопасностью. Трудности заключаются в том, что в конструкции применяется дорогостоящий понижающий трансформатор, и существуют проблемы обеспечения работы токоподводов.

Более простыми в эксплуатации являются низкоомные печи с металлическими нагревателями. Однако и они не нашли широкого применения, поскольку в настоящее время надежных качественных сплавов отечественного производства практически не производится, а импортные сплавы труднодоступны.

 Более широкое распространение получили электропечи, работающие на сетевом напряжении 220В с минимально сложными и недорогими системами управления. Это печи двух классов: с керамическими и металлическими нагревателями. Наиболее хорошо себя показали печи с нагревателями из карбида кремния SiC в виде стержней. Такая конструкция позволяет легко менять конфигурацию печи, так как стержни SiC выпускаются в широком ассортименте как по сопротивлению, так и по длине и диаметру и обеспечивают приемлемые затраты и в производстве печей, и в дальнейшей эксплуатации. Основными преимуществами являются простота и надежность конструкции, запас по температуре нагрева на воздухе (до 1500°С), устойчивость к воздействию применяемых при плавке реагентов, хорошая динамика при плавке за счет большой мощности. К недостаткам можно отнести низкую тепловую эффективность и трудности с токоподводами.

Практика показала, что такие печи не всегда устраивают ювелиров именно вследствие большой мощности и производительности. Для плавки меньших количеств сплава могут применяться печи с проволочными нагревателями. Основным требованием является качество сплава. Если это достигается, в том числе за счет использования импортных сплавов (Cantal), то можно сказать, что данная конструкция не уступает, а по ряду показателей и превосходит импортные аналоги за счет более хорошей организации нагревательного узла и использования материалов космической промышленности, в частности теплоизолятора из SiO2 с уникальными характеристиками. Более простые конструкции также обеспечивают необходимые условия плавки. Главной особенностью этих печей является классическая простота и доступность материалов для изготовления.

Вопрос использования индукционных печей не рассматривается ввиду отсутствия личного опыта автора.

Citation link

Хисматуллин А.К., Останин В.В. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ПРОЦЕССА ПЛАВЛЕНИЯ СПЛАВОВ В ЮВЕЛИРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ [Электронный ресурс] /А.К. Хисматуллин, В.В. Останин//Архитектон: известия вузов. – 2004. – №1(6). – URL: http://archvuz.ru/en/2004_1/34 

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons "Attrubution-ShareALike" ("Атрибуция - на тех же условиях"). 4.0 Всемирная