Конструкторский раздел
В конструктивном разделе будет произведен анализ и сравнения оборудования для производства ювелирного комплекта в таблицах 5.1 – 5.5.
В разделе выбор материалов, был указан материал нержавеющая сталь. Для изготовления ювелирного комплекта используется лазерный станок для резки листового металла с последующий обработки заготовок на специальном оборудование. Выбор оборудования представлен ниже с учетом технологического процесса.
5.1 Выбор оборудования
5.1.1 Лазерная резка металла
В данной дипломной работе изделия будут толщиной 1 мм из нержавеющий стали. Оборудование для резки металла выбирается с учетом высокого качества резки листового металла [1,2]. Это должен быть специализированный лазерный станок, с средней мощностью лазерного пучка, чтобы в дальнейшем это оборудование можно будет использовать и с другой толщиной металла. Приведем анализ лазерного оборудования из популярных марок лазерных машин в таблице 5.1.
Таблица 5.1 – Выбор лазерного оборудования
| Материалы | Тип лазера | Мощность лазера на выходе | Поле обработки, мм | Размер оборудования, мм Вес | Толщина материала | |
Система лазерной резки СПЛР
«RX- 150»
| Латунь Медь Сталь Золото Титан | Иттебиевый импульсный | 150 Вт или 200 Вт | 250х250 | х х 320 кг | От 50 микрон до 3 мм Зависит от металла |
МиниМаркер 2 М50
| Металлы Сплавы Резина Пластик Серебро (1мм) | Иттербиевый импульсный волоконный | 50 Вт | Регули- руется, 50х50 100х100 160х160 250х250 | Блок питания: 470х450х320 Маркеро-вочная головка: 375х500х800 50 кг | Не более 1 мм |
Лазерная рабочая станция МиниМаркер 2
| Металлы Сплавы Резина Пластик | Иттербиевый импульсный волоконный | 50 Вт | Регули-руется, 50х50 100х100 160х160 | 750х850х1920 390 кг | Не более 1 мм |
Лазерная машина серии МЛП1-1
| Сплавы Медь Латунь Алюми-ний, Титан и др. | Nd:YAG импульсный лазер с ламповой накачкой | 140 Вт | 400х300 | 220х800х1400 Не более 800кг | Не более 5 мм |
Для данной дипломной работы подходит лазерная машина МЛП 1-1, так как это специализированное оборудование.
Технические характеристики лазера МЛП 1-1. В серии МЛП1-1 используются твердотельный лазер, (алюмо-иттриевый гранат Nd:YAG, Y3Al5O12) легированный ионами неодима (Nd)), импульсные лазеры с ламповой накачкой, обеспечивающие одновременно энергию импульса 0.1-1 Дж и плотность мощности более 107 Вт/см2. Это позволяет осуществлять обработку труднообрабатываемых металлов толщиной до 2-4 мм. Машины серии МЛП1 снабжены защитной технологической камерой с освещением и системой блокировок, обеспечивающими 1 класс лазерной безопасности.
Управление установкой.
Машина может управляться вручную от пульта управления, от компьютера, а также работать в автоматическом режиме. Возможности программного обеспечения (ПО) позволяют осуществлять загрузку, обработку и выполнение файлов-заданий (чертеж обработки + технологические параметры для лазера и координатных столов). ПО позволяет настроить и сохранить технологические параметры задания, осуществляет контроль и самодиагностику системы в процессе работы, визуальное отслеживание процесса обработки на экране ТВ-монитора. Управляющие чертежи-задания могут быть импортированы в виде HPGL-совместимых файлов (.plt) или файлов .dxf или .bmp форматов из любых графических редакторов (CAD-системы, Corel-Draw, Компас и многие другие).программного обеспечения.
5.1.2 Гибка металла
Для заготовок, уже вырезанных и с чистой поверхностью, надо придать окончательный облик, согласно эскизу в художественном разделе дипломной работе, для каждого изделья [3]. Для этой операции был выбран традиционный, простой и экономичный способ гибки листового металла – гибка в ручную с применения вспомогательных средств, так как на заготовке будет узор, нужна аккуратная гибка. Вспомогательными средствами для листогибочных работ являются подкатки (болван) из разных материалов. Холодная гибка тонких листов производят в ручную без подогрева изделий. Ограничения для холодной гибки это толщина изделья, чем оно толще, тем больше усилий надо приложить к заготовке.
Для данной работы подходят деревянные подкладки нужной формы для каждого изделия отдельно.
5.1.3 Шлифование и полирование
В данной дипломной работе операция шлифования не требуется, так как вырезанное изделие на лазерном станке выдает высокое качество заготовок. Эти заготовки требуют финишную обработку - полирование. Полирование заготовок обычно делают двумя способами. Первый, вручную с помощью полировочного стола с вытяжкой, для штучного производства изделий. Второй, механический - галтовка изделий, для большого производства.
Сейчас существует много галтовочного оборудования с маленьким объемом, которое используют в малом производстве. Оборудование для галтовки так же можно использовать как для полировки, так и для шлифовки, это зависит только от наполнителя для данного оборудования.
Галтовка - это процесс очистки поверхности небольших заготовок и деталей от заусенцев, окалины, облоя и др. Служит так же для улучшения поверхности изделий - полирования. В ювелирном производстве часто используют магнитная, вибрационная, центробежная галтовка.
Виды ювелирных галтовок. Аппараты для проведения зачистки делятся на два основных типа. В зависимости от характера работы они могут быть разных типов:
· Механическая галтовка. Такие машины в свою очередь могут оснащаться вращающимся и вибрационным приводом. При использовании оборудования с вращающимся приводом, обрабатываемая деталь фиксируется и очистку производят сами галтовочные тела. Механизм вибрационного привода подразумевает хаотичное движение в барабане как абразивов, так и обрабатываемых объектов по всему объему барабана.
· Электромагнитная галтовка. В этом случае в роли абразива выступают тонкие иголки, проникающие в самые труднодоступные места изделия, что делает их особенно эффективными для очистки браслетов и цепочек.
Магнитная галтовка. Предназначена для очистки (от заусенцев, оксидной пленки и т.д) и модификации (наклеп) поверхности небольших немагнитных изделий. Наполнитель магнитные нержавеющие иглы. Галтовка наиболее эффективна для обработки труднодоступных мест. Чаще всего применима в ювелирной промышленности.
Вибрационная - это мокрая галтовка. Включает в себя: шлифование заготовок, удаление облоя, скругление острых кромок, полировку. Отличительной особенностью виброгалтовок является то, что в них можно обрабатывать изделия как малого, так и крупного размера и веса. Есть сложность в настройках.
Центрабежная галтовка. В галтовочных барабанах роторного типа как правило, проводят центробежную галтовку. Центробежные галтовки применяется для обработки мелких и средних деталей различной геометрии как единичного, так и массового производства. Подходит для решения следующих задач: удаление заусенца и облоя, скругление кромок, сглаживание, очистка от окалины, матовая и зеркальная полировка, доводка [4,5].
Исходя из данных выше, было принято выбрать для финишной обработки заготовок после лазерной резки - центробежную галтовку разбирем плюсы и минусы этого метода в таблице 5.2.
Таблица 5.2 – Плюсы и минусы галтовочного оборудования
| Плюсы | Минусы |
| 1. Гибкий процесс обработки 2. Высокий конечный результат 3. Кратковременность процесса 4. Комплектующие для использования тонкодисперсных гранул абразива 5. Автоматизированный контроль скорости 6. Программируемое управление 7. Продолжительность среднего цикла – 2-4 ч 8. Дешевле, чем ручная полировка | 1. Метод целесообразно применять только в массовом производстве, когда одновременно может быть заложено в барабан много приблизительно однотипных предметов 2. Не подходит для полых изделий |
В данной дипломной работе заготовки среднего размера с мелким узором, поэтому объем барабана должен быть не большим до 9 литров, так как заполнение галтовочного барабана было экономически выгодной, выбор представлен в таблице 5.3.
Таблица 5.3 – Выбор галтовочного оборудования
| Вид галтовки | Модель | Мощ-ность, Вт | Объем барабана, л | Загрузка барабана | Вес, кг | Цена, Рубль | |
| Наполни- тель, кг | Изделия, г | ||||||
| Сухая | MINI DRY
| 1,0 | 50 000 | ||||
| Сухая | ECO-MAXI DRY
| 120 000 | |||||
| Мокрая | ECO-MAXI WET
| 164 000 | |||||
| Мокрая Сухая | OTEC ECO 2х9 DOUBLE
| 4-5 | 505 000 | ||||
| Мокрая Сухая Магнитная | ECO-MAXI D Base
| 2,5 | 245 000 |
После галтовки изделья держат в сосуде с горячей водой и сушат на воздухе при 21 ºС.
Минус галтовки заключается, что есть расходные материалы. Это наполнители. Иногда за один цикл нужная зеркальная полировка не достигается, поэтому иногда делают несколько циклов.
Наполнители для галтовки, называют чипсами. Для шлифовки и полировки используют разные наполнители. Рассмотрим нужный наполнитель для центробежной галтовки, обрабатывающий металл – нержавеющая сталь, в таблице 5.4. Существуют высококачественные наполнители для роторных машин. Область применения это мокрая шлифовка (полировка) всех цветных металлов (сталь, латунь, медь, алюминий и др.). Обеспечивает высокое качество поверхности обрабатываемых деталей.
Выпускается в виде чипсов двух форм: пуля (конус) и пирамида, различных свойств и размеров и различающие цветом. Абразивный материал связан полиэфирной смолой. Мягкая структура чипсов исключает различных дефектов, которые могли быть на поверхности заготовок.
В таблице 5.4 анализируем наполнители разных видом. Производим выбор наполнителя для шлифования и полирования, нержавеющий стали в таблице 5.5.
Таблица 5.4 – Галтовочные наполнители
| Вид | Материал | Форма выпуска | Применения | Эффект применения | Цена, руб |
| Пластиковые чипсы | Полиэфирная смола | Пуля (конус) и пирамида, различных свойств и размеров, 10 – 12 мм | Мокраяшлифовка (полировка) всех цветных металлов (бронза, латунь, медь, алюминий и др.). | Высокая степень съема материала, хорошее качество поверхности обрабатываемых деталей | |
| Керамические чипсы | Керамика, фарфор | Призма, скошенный Цилиндр, шар, эллипс и другие, 2,5 – 40 мм | Мокраяшлифовка (полировка) стальных сплавов, цветных металлов в роторных, барабанных и вибрационных машинах. | Высокая плотность и твердость материала, из которого изготовлены чипсы. |
Продолжение таблицы 5.4
| Вулканитовые чипсы | Вулканит | Поставляется в виде гранул 3-5 мм. | Для сухой шлифовки цветных металлов в барабанных, вибрационных и роторных галтовках | Применяется для сухой шлифовки цветных металлов в барабанных, вибрационных и роторных галтовках | |
| Деревянные кубики | Дерево | Кубики со стороной 4 мм | Для сухой шлифовки (полировки) с добавлением пасты, для цветных металлов в барабанных, вибрационных и роторных галтовках | Глубокое проникновение в пазы и углубления деталей. | |
| Наполнители из ореховой скорлупы | Скорлупа грецкого ореха | Гранулы 0,2 – 8 мм | Для сухой полировки с добавлением пасты, для цветных металлов, титана, стальных сплавов в галтовочных машинах любого типа | Снятие заусенцев, тонкая шлифовка штампованных деталей из цветных металлов. Гладкая поверхность при полировании до зеркального блеска. Очень гладкая поверхность | |
| Стальные шарики и иголки | Нержавеющая сталь | Калиброванные шарики 2-5 мм | Длясухой полировки в вибрационных и ленточных галтовочных машинах | Для уплотнения поверхностного слоя и полировки изделий, для сглаживания поверхностей изделий из цветных металлов, уплотнения поверхностного слоя и полировки (вплоть до зеркального блеска) | |
| «Спутник» и «луковица» | |||||
| «Иголки» это цилиндры диаметром 0,3-0,5 мм и длиной 4-7 мм. | Для сухой полировки, для магнитных галтовочных машинах | Полировка и удаления заусенцев, умеренной нагартовки цветных металлов (эффект крацевания) |
Продолжение таблицы 5.4
| Шарики из циркония | диоксида циркония (ZrO2) | Шарики 1- 5 мм | Для мокрой финишной полировки всех металлов в машинах вибрационного, барабанного типа и роторных машинах серии CF | Полировка, вплоть до зеркального блеска, достигается на большинстве черных и цветных металлах |
Так лазерная резка высокого качества, то грубая шлифовка не нужна. После каждого цикла, наполнитель надо менять или промывать, зависит от наполнителя. Поэтому первый этап это шлифование для последующий полировки.
Таблица 5.5 – Галтовочные наполнители для полирования
5.1.4 Удаление остатков шлифовальных и полировальных веществ
Удаление грязи это последняя операция для создание Цель промывки будет достигнута, когда все частицы грязи будут полностью удалены с поверхности изделия. Так как загрязнения большей частью связаны с присутствием жировых веществ, то очистка производят обычно химическим путем: жиры растворяют и удаляют, а затем легко счищают смывают остальные частички грязи.
В данной работе последующих покрытий не предусматривается, но по желанию, можно нанести гальваническое или красочное покрытие или любое другой способ декорирования. В обоях случаи очистка обязательна. Есть основные методы удаления загрязнений, рассмотрены ниже в таблице 5.6.
Таблица 5.6 – Основные методы удаления загрязнений
| Метод | Плюсы | Минусы |
| Прокаливание | Частички грязи и нагар быстро удаляются | Нужны предохранительные средства, чтобы металлическая поверхность не окислялась Дополнительная полировка |
| Промывание | Мягкость применяемых средств Не изменяет структуру и поверхность металла Быстрорастворимость жиров | Не полностью удаление жировых веществ Долгий процесс |
| Очистка ультразвуком | Очистка мелких предметов Разные габариты оборудования Быстрый процесс | Для большого производства Не удаляет налет Нельзя чистить мягкие и пористые материалы |
Из всех выше перечисленных способов очистки, ультразвуковая очистка подходит больше всего. Потому что ультразвуковая ванна подходит для малого производства, это позволит быстро и качественно очищать поверхность изделий [5,6].
Приведем выбор ультразвуковых ванн в таблице 5.7 с учетом чтоб полностью можно было погрузить партию изделий (ожерелье, браслет, серьги) за раз. Следовательно, выбор ванны будет исходить из ее объема (не более 10-ти литров), дешевизна, дополнительные функции, как регулировка времени.
Таблица 5.7 – Выбор ультразвуковых ванн
| Модель | Объем, л | Характеристика | Цена |
Ультразвуковая ванна "Сапфир" ТТЦ
| 5,7 | Напряжение питания 220 В Рабочая частота 35 кГц Таймер цифровой 1 - 99 мин Термостат цифровой 15 - 65 °С Потребляемая мощность 460 Вт Мощность генератора 200 Вт Мощность нагревателя 260 Вт Габаритные размеры (ДхШхВ) 325х265х330 мм Габариты емкости (ДхШхВ) 295х235х150 мм Вес – 8 кг | |
CT-410B ультразвуковая ванна, CT Brand
| Напряжение питания 200Вт Рабочая частота 40 кГц Таймер 1-20 мин Установка температуры 30°С-110°С Размер контейнера (ДхШхВ) 330х265х150 мм Вес – 17 кг | ||
Ультразвуковая ванна TDR-GL150-2
| 5,7 | Напряжение питания 200Вт Рабочая частота 20-40 кГц Таймер 0-60 мин Термостат цифровой - 0 - 80 °С Мощность нагревателя - 90-150 Вт Габариты емкости (ДхШхВ) 300x153x150 мм Габариты (ДхШхВ) 325x175x290 мм Вес – 5 кг |
Из предоставленного оборудования подходит модель ультразвуковой ванны TDR-GL150-2. Это цифровая ультразвуковая ванна с цифровым дисплеем, имеет регулировку температуры, мощности, частоты и времени работы. Объем 5,7 литров это оптимальный объем для очистки не больших изделий для данного производства.
После ультразвуковой ванны изделия сушат на воздухе при комнатной температуры или вытирают хлопковой тканью.
Сборка уже готовых элементов делается вручную на ювелирном верстаке.
Вывод
В данном разделе был проведён анализ оборудования необходимого для производства комплекта из листового металла. Подобрано подходящее оборудование для лазерной резки листового металла - это лазерная машина серии МЛП1-1 Nd:YAG (импульсный лазер с ламповой накачкой и мощностью 140 В). Галтовочное оборудование и наполнитель для неё, ультразвуковая ванна для очистки изделий.
Список литературы для 5 раздела
1. http://www.laserapr.ru/oborudovanie-lazernoi-mikroobrabotki
2. http://www.newlaser.ru/
3. Э. Бреполь Теория и практика ювелирного дела, г. 1982. Стр. 161
4. Э. Бреполь Теория и практика ювелирного дела, г. 1982. Стр. 265-267
5. http://www.multifinish-russia.ru/media/downloads/galtovanie.pdf
6. Э. Бреполь Теория и практика ювелирного дела, г. 1982. Стр. 282