Технология изготовления коллара

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА»

 

Институт прикладного искусства

Кафедра технологии художественной обработки материалов и

ювелирных изделий

для специальности 261001.65 – Технология художественной обработки  материалов

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Специальные технологии художественной обработки материалов»

на тему: «Разработка технологии изготовления коллара»

 

 

 

Студент:                               . 
Группа: 
5-ИД-1 
Преподаватель: Агалюлина Ю.К.

 

 

Санкт-Петербург

2012

Содержание

 

Композиционное  решение

 

Морская отрасль в  настоящее время является одной  из наиболее стабильно работающих и динамично развивающихся отраслей российской экономики. Об этом красноречиво говорят результаты грузооборота отечественных морских портов и количество вновь построенных и реконструированных портовых мощностей.

Без ВМФ нельзя вообще всерьез говорить о защите национальных интересов и своего суверенитета. Решение задач парирования угроз и гарантированного обеспечения государственных интересов и безопасности страны и ее союзников в Мировом океане базируется военно-морском потенциале РФ. 

Ввиду вышесказанного для художественного образа была выбрана морская тематика и те образы, которые очевидно ассоциируются с флотом – штурвал, якорь, паруса. Для обозначения принадлежности изображение герба.

Цветовое решение также обусловлено морской тематикой. Белый, синий и золотой цвета являются аллюзией к морской волне, граничащей с золотым песком.

Коллар (англ. collar — ошейник) — это мужское колье, символизирующее власть и те обязательства, которые взял на себя представитель власти перед общественностью. Чаще всего коллары можно увидеть у мэров городов, судей конституционного суда и у глав семей с фамильными гербами. Как правило, состоит из цепи с массивными звеньями и одной (основной) подвески с символичным изображением. Часто коллар используется для ношения или преподнесения какого-либо ордена (в качестве подвески). По структуре и назначению коллар ближе всего к медали.

Данное изделие может  стать подарком для высокопоставленного  человека, имеющего отношение к морской  промышленности, или главе семьи, семейным делом которой стал труд в море, и т.п.

Изделие не предназначено  для выпуска большим тиражом  ввиду его значения, но в зависимости  от случая, может быть изготовлен как  один экземпляр, так и, например, десять. Из-за эксклюзивности и символики  предмета уместно было б нанести имя одариваемого на центральную медаль, что сделает подарок именным и ещё более ценным.

 

Описание коллара

 

Коллар представляет собой церемониальное украшение  и состоит из центрального медальона-подвески, герба расположенного над ней и 24 объединённых звеньев.

В основу коллара положено схематическое изображение корабля, штурвала, якоря и полярной звезды, по которой, как известно, можно выяснить расположение сторон света, что в море является знанием способным сохранить жизнь.

Центральное звено-подвеска представляет собой медаль с изображением корабля обрамлённый в лавровый венок. В центре подвески находится геральдическая композиция, состоящая из измененного двуглавого орла с морской символикой в лапах.

Центральное звено-подвеска связывается с соединительным звеном с помощью ушка и штифта.

Объединительные звенья состоят из чередующихся между собой  звеньев с изображением якоря и штурвала.  

Размер объединительных  звеньев – 48х42 мм, соединительного звена – 30х28 мм, центрального звена-подвески – 70х68 мм, медаль - 75х75.

 

 

Материалы

Поскольку для изготовления изделия было выбрано центробежное литье в эластичные формы, металлом для отливки служит легкоплавкий сплав цинка, алюминия и меди (ЦАМ).

Промышленные цинковые сплавы разработаны на базе систем цинк - алюминий и цинк – алюминий - медь. Практически во все цинковые сплавы введена добавка магния (до 0,1 %), что повышает размерную стабильность литых деталей и увеличивает коррозионную стойкость сплавов. Цинковые сплавы подразделяются на литейные и антифрикционные.

Все литейные цинковые обладают хорошей жидкотекучестью и дают плотные отливки. Относительно низкая температура литья (440–470°С) определяет легкие условия работы пресс-форм и  кокилей, а высокая жидкотекучесть позволяет отливать тонкостенные детали сложной формы.

В процессе естественного  старения цинковых сплавов происходит уменьшение размеров (усадка) отлитых  деталей (на 0,07–0,09 %). Две трети усадки происходит в течение 4–5 недель, остальное  — в течение многих лет. Для  стабилизации размеров применяют термообработку — отжиг (3–6 ч при 100°С, или 5–10 ч при 85°С, или 10–20 ч при 70°С).

Цинковые сплавы могут  подвергаться сварке и пайке. Однако эти процессы применяют главным  образом для заделки дефектов, так как сварные и паяные швы имеют низкую прочность. Оловянно-свинцовыми припоями можно паять только предварительно никелированные детали с использованием флюса — подкисленного хлористого цинка.

Высокая теплопроводность и теплоёмкость; способность образовывать прочные граничные слои, уменьшающие трение; способность материала легко (упруго или пластически) деформироваться или изнашиваться, поэтому ушки звеньев имеют толстые стенки, а штифты изготовлены из латуни, так как она имеет большую прочность.

Штифты изготавливаются  из латунной проволоки, марка латуни Л63.

Данный выбор обоснован  физическими, механическими, технологическими и эксплуатационными свойствами материала.

Использованная латунь, является двухкомпонентной. В её состав входят 62 - 65 % Cu, остальное Zn. Предназначена  для обработки давлением, прекрасно деформируется и паяется.

Мастер-модель изготавливается  на гравировальном оборудовании из акрила. В настоящее время наиболее употребляемым  из листовых полимерных материалов является оргстекло (полиметилметакрилат, ПММА, акрил). В России и за рубежом существуют различные общеупотребимые термины для обозначения одного и того же материала.

Внутри полимерной группы ПММА относятся к термопластам. При  комнатной температуре термопласты  находятся в твердо-вязком состоянии, при нагревании до 120 градусов по Цельсию размягчаются до состояния текучести и снова отверждаются при охлаждении. Термопласты можно расплавлять, подвергать пластическому формообразованию и растворять.

Химический состав стандартного оргстекла у всех производителей одинаков.

В изделии применяются  холодные эмали фирмы NOVAGUM.

Жидкие двухкомпонентные эмали используются для придания цвета звеньям путем нанесения на поверхность металла. При смешивании 4 частей эмали и 1 части катализатора (пропорция 100:40) смесь прочно закрепляется при комнатной температуре в течение 48 часов, при температуре 100 С - за 45 минут, и выглядит как керамическое покрытие. Для получения различных цветов и оттенков эмали различного цвета могут смешиваться.

 

Оборудование

 

Станок с ЧПУ beaver 0906AT предназначен для высококачественного фрезерования ДСП, МДФ, массива древесины, пластиков и т.д.

В данной работе используется для создания мастер-модели. 
Идеально подходят для производства сувениров, декоров и рекламной продукции. 
 
Характеристики: 
-Высокооборотистый шпиндель 0-18000 об/мин, производства Италии. 
-Необслуживаемые керамические подшипники. 
-Программное обеспечение Type3 – обладает набором всех необходимых функций: скульптор, импорт графических файлов, создание рельефа по фотографии и т.д.

 

Комплект оборудования, которое необходимо для литья легкоплавов, фирмы NICEM.

Он состоит из пресса - вулканизатора, центробежной литейной установки и плавильной печи.

 

Характеристики

 

Автоматическая литейная машина Nicem центробежная однопозиционная  для литья низкоплавких металлов в резиновые пресс - формы.    

Диаметр используемой пресс-формы    500мм 
Максимальная высота используемой пресс-формы    120мм 
Входное напряжение     220в 
Потребляемая мощность, кВт     1,5кВт  
Электронный вариатор скорости    0 - 800 оборотов в минуту 
Таймер програмирования цикла    

 

Пресс-вулканизатор Matic (Nicem) для запекания пресс-форм оснащен  цифровым пирометром, таймером, электронным  блоком управления, гидродинамическим ресивером с насосом и клапаном максимального давления. 

Технические данные P 400/16" Matic:

Площадь нагревательных плит 420 x 420 мм

Макс.диаметр пресс-форм  400 мм

Открытие между плитами 200 мм

Максимальное усилие прижатия  25 т 

Мощность 5,2 кВт

Напряжение (три фазы) 230/400 В

Частота 50/60 Гц

Габариты 700 x 865 x 1156 (выс) мм

Вес 445 кг

 

Печь плавильная электрическая  для легкоплавов F120matic

Печь плавильная с  программируемым таймером, цифровым пирометром, микропроцессором и керамическим нагревательным элементом.     
Максимальная загрузка, кг    120 кг 
Максимальная температура     500°с 
Потребляемая мощность, кВт     5.5 кВт 
Входное напряжение     380 в

 

Полировка поверхности  деталей данного изделия необходима для придания ему лучшего вида через удаление неглубоких царапин и тёмного окисного слоя. Полировка также является подготовительной процедурой для нанесения позолоты. Для проведения данной операции используется полировочный станок с волосяным полировочным кругом.

 

Гальваническая установка PGG10/3-B (3x3.0 L)

предназначена для гальванического осаждения золота, серебра, родия, меди, никеля и других металлов.

Комплектация:

- ванны из полипропилена  - 3шт по 3,0 л;

- анодные и катодные  штанги в каждой ванне;

- погружной нагревательный элемент,180Вт-1шт;

- термопара для контроля  температуры жидкостей - 1 шт.

Характеристики:

- перемешивание растворов  за счет движения катодной  штанги в ванне;

- выпрямитель --10 В/10 А;

- материал корпуса  - сталь коррозионностойкая;

- встроенная крышка  для ванн;

- габариты ванн: 180*130*180 мм;

Габариты (ДхШхВ)мм: 580,00 х 300,00 х 320,00;

Масса (кг): 20;

Электропитание: 220 В.

 

Технология

 

После создания эскиза, необходимо построить его в векторе с  помощью редактора векторной  графики, для того, чтобы изготовить 3D модель.

После производится вырезание  мастер-модели на фрезерном оборудовании, глубина реза до 3,5 мм.

Вырезанная из акрила модель обрабатывается тальком или  графитом во избежание прилипания к  резине, в которую будет производится отливка.

Для заливки используются круглые листы завулканизованной резины, как правило с диаметром 30 или 40 см, но бывают с диаметрами до 70 см. Толщина листа может также варьироваться, самый популярный - 1 см, но бывают и до 5 см. Большой диаметр все равно не позволяет разместить изделия в два ряда, поэтому он нужен для крупных изделий. Самый популярный - 30 см. 

Перед заливкой нижний слой резины укладывается в пресс-форму, после чего укладываются мастер-модели, утапливаются до середины, облепляются более мягкой резиной в самых критичных местах. Если толщины листа недостаточно, набирается нужное количество слоев.      Ставятся замки. 

После этого резина талькуется и сверху прижимается новый блин. Питатели к изделиям на этом этапе  не делаются, формируется центральный  заливочный литник в верхней части пресс-формы с помощью специальной оснастки. Резина запекается в пресс-вулканизаторе при температуре 90 C, это обусловлено рабочей температурой акрила, после запекания разделяется на две части по тальку, модели удаляют. 

После этого начинается работа по вырезанию питателей и выпоров (для выхода воздуха из заливочных полостей).  

Все питатели прорезаются скальпелем (или полукруглой стамеской по дереву) от центра, на входе в изделия  они зауживаются, чтобы готовое  изделие можно было отломить от питателей. 

Металл плавится в плавильной печи и заливается в центробежную установку, которая сжимает резиновые формы и раскручивает их со скоростью 1500 об. В мин.

После остывания литниковая система вместе с отливками извлекается.

Питатели отпиливаются.

Производится полировка. Полировка поверхности деталей данного изделия необходима для придания ему лучшего вида через удаление неглубоких царапин и тёмного окисного слоя. Полировка также является подготовительной процедурой для нанесения позолоты.

Процесс золочения в  сильной степени зависит от температуры  электролита и плотности тока. Оба фактора влияют на внешний  вид и свойства покрытия, а также  на выход хрома току. Необходимо мнить, что с вышением температуры  выход току снижается; с повышением плотности тока выход току возрастает; при более низких температурах и постоянной плотности тока получаются серые покрытия, а при повышенных - молочные. Практическим путем найден оптимальный режим хромирования: плотность тока 50-60 А/дм2 при температуре электролита 52° - 55° ±1°. Чтобы быть уверенным в работособности электролита, в приготовленной ванне можно крыть несколько деталей, подобных форме и размерам рабочим образцам. добрав режим и узнав выход току простым замером размеров до и после золочения, можно приступать к покрытию.