Исследование факторов, формирующих качество ювелирных изделий из серебра

   Сырой свинец для извлечения из него примеси  серебра обрабатывают цинком. Процесс  ведется при высокой температуре (450°С). Серебро лучше растворимо в расплавленном цинке, чем в  свинце, и потому переходит в верхний  цинковый слой. Расплав, таким образом, расслаивается, и, отделив цинковый слой, захвативший серебро, мы получаем возможность сконцентрировать ценный металл. Свинец отжимают, и остаток  перегоняют из графитовой реторты при 1250°С. Цинк улетучивается при этой температуре, и в остатке получается серебро, содержащее все-таки примеси свинца, мышьяка и других веществ. Обработка кислородом при 1000°С переводит стояние и в наклонном желобе стекает с поверхности серебра. Окончательный продукт требует еще дополнительной очистке электрохимическим методом, аналогично применяемой при получении меди.

   Ни  при одном из вышерассмотренных  способов получения драгоценных металлов не получают металл высокой чистоты. Поэтому для получения чистого серебра или золота полученные слитки отправляют на аффинажные (очистительные) заводы.

   Принцип аффинажа заключается в растворении  серебра на аноде и осаждении  его кристаллов на катоде. Осажденное серебро после фильтрации и промывки подвергается плавке. Аффинированное серебро выпускается в слитках  различной массы, в порошке, а  также в гранулах [8].

2. Литье

   Наиболее  передовым и прогрессивным методом  плавления металла на сегодня  является индукционный нагрев металла  токами низкой частоты. В индукционных печах поверхность металла защищена от окисления инертным газом, они  позволяют изготовлять полосу любой  длины с максимально равномерными характеристиками (рисунок 2).

   Рисунок 2 – Процесс литья

3. Вальцевание

   Производство  почти любого ювелирного изделия, если только оно не изготавливается методом  литья в специальную форму, начинается с обработки полуфабриката в  виде слитка. Отлитый пруток диаметром 8-10 миллиметров должен превратиться в тончайшую проволоку, сохраняя при этом превосходные механические характеристики.

   Целью вальцевания является сближение  кристаллических зерен, прежде всего  внутренних, и компенсация эффекта, возникающего при затвердевании  и охлаждении металла — это помогает облегчить последующую механическую обработку. Уменьшение сечения должно быть максимально возможным для конкретного сплава, в противном случае упрочнение материала ограничивается только поверхностным слоем.

   Для получения приемлемых результатов  вальцевания необходимо учесть множество  факторов — его начальную и  конечную толщину, качество, состояние  поверхности, диаметр валков, скорость работы и мощность станка. Другим важным фактором является геометрия слитка — при сильном сжатии широкого и короткого слитка может появиться ее нарушение. Сильное сжатие, кроме уменьшения времени необходимого для обработки, делает металл более однородным, компактным, плотным.

   Необходимо, чтобы тип используемого сплава соответствовал регулировке вальцев и во время вальцевания не было проскальзывания или повышенного сжатия прутка. Проволока, изготовленная на вальцах, должна иметь высокую точность, на ней должны отсутствовать заусеницы, она должна обладать хорошей пластичностью и иметь высокую ковкость (рисунок 3).

   Рисунок 3 – Вальцевание

4. Обезжиривание

   При подготовке проволоки или цепочки  для отжига и полного удаления масла или эмульсии, оставшихся на поверхности после предыдущих операций, производится обезжиривание.

   Машина  имеет замкнутый контур циркуляции растворителя, который проходит через  фильтр, улавливающий частицы драгоценного металла. Грязный растворитель подается в дистиллятор, где очищается, а  затем в чистом виде поступает  в бак, где хранится до следующей промывки. Промывка производится как при помощи струй растворителя, подаваемых на цепи, так и при их полном погружении в горячий растворитель, сопровождаемой включением ультразвука, усиливающего его воздействие. После промывки производится споласкивание чистым растворителем, затем происходит обработка паром, который, конденсируясь на холодных цепях, стекает с них. Последней операцией является сушка цепей воздухом, который перемещается в машине при помощи вентилятора. Машина с замкнутым контуром в отличие от открытых ванн не создает экологических проблем, в том числе образования ядовитых газов, возникающих при контакте парообразного растворителя с открытым пламенем горелок или печей.

   Несмотря  на свою кажущуюся простоту, операция влияет на качество продукции. Проточная  вода любого происхождения, если только из крана не течет дистиллированная вода, содержит разнообразные элементы: железо, соли и т.д. Капельки воды, оставшиеся на поверхности металла, испаряясь, оставляют белый налет. Если налет  не удалить, он попадает вместе с полуфабрикатом под вальцы, впрессовываясь в металл, оставляя на поверхности пятна, которые очень трудно, а иногда невозможно удалить. Невооруженному глазу такие пятна могут быть даже незаметны, однако поверхность готового изделия будет очень далека от идеальной и потеряет характерный блеск (рисунок 4).

   Рисунок 4 – Обезжиривание

5. Отжиг

   Отжиг – термический процесс, заключающийся  в управляемом нагреве и охлаждении с целью восстановления кристаллической  структуры металла, измененной предыдущими  операциями обработки.

   Отжиг состоит в нагреве металла  до определенной температуры, выдерживании металла при этой температуре  в течение определенного времени  и в последующем охлаждении. Термическая обработка имеет большое значение, потому что разрушает внутренние напряжения, вызванные механической обработкой, изменяет кристаллическую структуру, провоцируя рекристаллизацию и образование новых зерен.

   Отжиг должен выполняться в правильном режиме – при слишком большой  температуре и времени отжига может произойти повышенный отжиг или пережог. Из-за пережога немного уменьшается ковкость по отношению к достигнутой. Необходимо останавливаться на средних значениях, которые соответствуют значительной ковкости, высокой механической прочности и гладкости поверхности.

   Существуют  сплавы, в которых при падении  температуры появляются новые металлические  соединения, новые фазы, новые кристаллические  зерна, имеющие повышенную хрупкость. Медленное охлаждение способствует появлению новой кристаллической  структуры, отличной от стабильной. При их появлении из-за хрупкости становится невозможной любая механическая обработка (рисунок 5).

   Рисунок 5 – Отжиг

6. Волочение проволоки

   Второй  этап уменьшения диаметра проволоки  — волочение. Проволока проходит через твердосплавные фильеры изменяя диаметр от 1-2 мм до требуемого (иногда 0,10 — 0,12 мм). Этот этап обработки должен прерываться для проведения промежуточного отжига (см. выше). Последний проход проволоки должен быть сделан через алмазные фильеры.

   Проволоку небольшого диаметра невозможно изготовить только при помощи вальцевания. Для  ее производства прибегают к волочению  через фильеры. Наиболее стойкими фильерами являются алмазные. Использование алмаза связано не только с его твердостью и прочностью, но и с его высокой теплопроводностью и низким коэффициентом трения. Благодаря этому, алмаз очень мало нагревается и металл не прилипает к нему во время обработки (рисунок 6).

   Рисунок 6 – Волочение

7. Непрерывный отжиг проволоки

   В печи непрерывного действия, благодаря  безупречному контролю за температурой и скоростью, проволока подвергается одинаковому термическому циклу по всей длине. Таким образом гарантируется, с одной стороны, постоянный результат отжига, и с другой стороны, его высокое качество. Так как проволока отжигается на прямолинейном участке, она в дальнейшем может быть изогнута в любом направлении.

   Печь  контролирует натяжение проволоки  в камере отжига при помощи очень  чувствительной и точной механической системы, которая управляет моторизованным размотчиком и намотчиком, гарантируя, таким образом, постоянное натяжение  по всей длине проволоки независимо от диаметра бобины. Управление скоростью  отжига позволяет избежать даже незначительного  вытягивания проволоки и износа тяговых и размоточных роликов, которое после частичной размотки бобин может вызывать изменение  натяжения проволоки внутри камеры отжига (рисунок 7).

   Рисунок 7 – Непрерывный отжиг

8. Цепевязание

   Спиралеобразователь и так называемая игла (стержень с овальным профилем) остались неизменными и приобрели механический привод от электрического мотора. Изготовленное и отрезанное звено перемещается, поворачивается и нанизывается на следующее при помощи захвата-пинцета (рисунок 8).

   Рисунок 8 – Цепевязание

   Нелегкой  задачей является изготовление простых  с виду однозвенных Панцирных  и Якорных цепей, еще большие  сложности доставляют многозвенные — двойные, тройные, и даже четверные. В отверстие одного звена необходимо вставить сразу несколько других, и в таком случае, на помощь точной механике приходит сжатый воздух, подаваемый из тонких трубочек туда, где происходит нанизывание. Воздух сдувает звено, заставляя его упасть в необходимое  место.

   Гамма цепевязальных станков очень  велика. Это и более 50 видов плетения на различных станках и неограниченное количество размеров. Диаметр проволоки  может изменяться от 2,5 мм до 0,10 мм. Конечно, нельзя использовать один и тот же станок для столь разных диаметров, однако после замены оснастки можно изготавливать цепочки из проволоки близких размеров и от 1 до 8 видов плетения (рисунок 9).