Технологии изготовления значков.

Штамповка
Обработку металлов давлением на прессах с помощью формообразующего приспособления (штампа) называют штамповкой. Как способ получения заготовок ювелирных изделий и их деталей штамповка широко распространена в ювелирной промышленности. На ювелирных предприятиях листовой холодной штамповкой получают значительную часть самых различных деталей: кастов, рантов, швенз, шинок, - а также целиком изделий, например обручальных колец.

 Операции холодной штамповки. Штамповка как одна из заготовительных операций в условиях организации ювелирного производства является высокопроизводительной, технологически несложной, экономически выгодной, а нередко просто незаменимой, позволяющей значительно расширить объемы выпуска ювелирных изделий. Операции холодной штамповки делятся на разделительные и формоизменяющие. При разделительных операциях одна часть металла отделяется от другой. При формоизменяющих операциях заготовкам придается заданная форма без разрушения самой заготовки. К разделительным операциям относятся такие, как резка, вырубка, пробивка; формоизменяющими операциями являются гибка, вытяжка, чеканка.

  • Резка. На предприятиях ювелирной промышленности эту разделительную операцию применяют для отделения по заданной линии одной заготовки от другой. Резкой получают заготовки в виде полос или пластин. Выполняют резку механическими ножницами с параллельными или наклонными ножами (гильотинными ножницами) и с дисковыми (роликовыми ножницами). При резке ножницами с параллельными ножами (рис. 1, А) разрезаемый лист устанавливают в зазор между ними и приводят в движение верхний нож. Процесс резки (обрезки) дисковыми ножницами (рис. 1, Б) производится с помощью двух дисков (ножей), которые вращаются навстречу друг другу, непрерывно втягивая за счет трения разрезаемый лист в зазор между дисками.
  • Вырубка и пробивка. При вырубке и пробивке происходит разделение (отделение) части заготовки по замкнутому контуру. Вырубкой получают плоскую заготовку с определенным наружным контуром, пробивкой - отверстие в заготовке. Вырубка и пробивка осуществляются в штампе (рис. 1, В), состоящем из подвижного пуансона 1 и неподвижной матрицы 2, которые играют роль ножей, верхнего и нижнего с параллельными или скошенными лезвиями. Лист укладывается на вырубную матрицу, а пуансон силой пресса пробивает материал и проталкивает детали или отходы через отверстие матрицы.
  • Заготовки, полученные вырубкой и пробивкой, необходимо подвергать дополнительной обработке (зачистке), так как они имеют довольно шероховатую поверхность среза. В целях зачистки выполняют операцию, называемую срезанием припуска (рис. 3.4, Л. Она состоит в том, что заготовка, предварительно вырубленная пуансоном, вдавливается в матрицу, режущая кромка которой срезает первый слой (стружку) с детали. При такой зачистке получают детали высокой размерной точности и небольшими параметрами шероховатости поверхности.
  • Гибка. Гибка давлением позволяет изменять форму детали без изменения ее сечения. Гибку как заготовительную операцию в отличие от гибки в качестве монтировочной операции выполняют с применением гибочных штампов на специальных гибочных машинах и прессах. При такой гибке слои металла, расположенные с внутренней части пуансона, сжимают, а внешние слои (со стороны матриц) растягивают. Заготовку в гибочном штампе следует располагать так, чтобы заусенцы на ее кромках оказались в зоне сжатия, иначе они могут вызвать появление трещин. Различают гибку: без калибровки (рис. 1, Д), с прижимом (рис. 1, Е) для получения точного угла изгиба, с правкой (рис. 1, Ж) для обеспечения плоскостности.
  • Вытяжка. Процесс получения пустотелых деталей из листовых или полых заготовок с помощью штампов называется вытяжкой. Во время вытяжки (рис. 1, 3) металл, поддаваясь давлению пуансона, как бы затекает в зазор между матрицей и пуансоном, и частичная его деформация вначале переходит затем в полную деформацию всей заготовки. При вытяжке деталей из тонкого металла на нем могут появляться под действием сжимающих напряжений радиальные складки. Чтобы устранить такое нежелательное явление, вытяжку ведут, применяя специальное приспособление - верхний прижим. Детали, полученные вытяжкой, имеют неровные кромки, которые следует обрезать.
  • Чеканка. Получение на плоской заготовке определенного рельефа, рисунка с помощью штампа называется механизированной чеканкой. При этом по толщине заготовка изменяется мало. Механизированная чеканка (рис. 1, И) бывает как односторонней, так и двусторонней.
  • При односторонней чеканке требуемый рельеф нанесен только на пуансоне, при двусторонней - на пуансоне и матрице. Перед выполнением чеканки заготовку обязательно отжигают.

Оборудование и оснастка для штамповки. При холодной листовой штамповке в качестве оборудования применяют механические ножницы (рассмотрены выше) и прессы, а в качестве технологической оснастки - штампы. Прессы различаются по конструкции и принципу действия. По конструкции прессы бывают с одно- и двухстоечной станиной, а по принципу действия - механическими, гидравлическими, Электромагнитными, пневматическими и с ручным приводом. Тип и размер пресса выбирают в зависимости от выполняемой операции и необходимого усилия штамповки. Прессы двухстоечные имеют наибольшие усилие штамповки и точность, наименьшие упругие деформации. На предприятиях ювелирной промышленности наиболее распространены механические и гидравлические прессы. Механические прессы делятся на кривошипные и фрикционные. В кривошипных прессах преобразование вращательного движения в поступательное достигается посредством кривошипно-шатунного механизма, в фрикционных - с помощью фрикционной передачи.

Фрикционные прессы имеют большой ход ползуна, просты по устройству. Они применяются для выполнения операций гибки-правки, чеканки, вытяжки. Кривошипные прессы экономичны, быстроходны, используются при самых различных штамповочных работах.

В последнее время все большее распространение получают дугостаторные прессы. По сравнению с фрикционными и кривошипными они быстроходнее, производительнее, могут быть задействованы на автоматический режим работы. Прессы гидравлические имеют свои преимущества перед механическими, главными из которых являются: не подвергающаяся изменению скорость движения ползуна на рабочем участке хода; большой ход ползуна; возможность его мгновенной остановки в любой точке и возврата штампа. Их широко применяют в штамповочном производстве. Штампы для листовой холодной штамповки, выполняемой в процессе производства ювелирных изделий, технологически, по характеру выполняемых операций, разнообразны, а конструктивно в главном схожи: состоят из двух частей - пуансона (верхней, подвижной) и матрицы (нижней, неподвижной). Нижняя часть штампа крепится к неподвижной части пресса (на столе), верхняя - к подвижной части пресса (ползуну).

Штампы, используемые в ювелирном производстве, должны обеспечивать высокую производительность, простоту, удобство и безопасность в работе, достаточную длительность срока службы и требуемое качество вырабатываемых заготовок.

Названия штампов определяются названиями выполняемых ими операций, а принципиальное различие штампов заключается в конструкции их деталей - пуансона и матрицы, форма которых также обусловливается характером осуществляемых работ. Материалом для изготовления штампов служат инструментальные стали.

Из всех рассмотренных штампов только штампы для чеканки выполнены с нанесением на рабочую поверхность матрицы и пуансона определенного рельефа. Рельеф этот (простой или сложный рисунок) долгое время наносили только техникой гравирования. В 1975 г. специалисты ВНИИ-ювелирпрома добились получения такого рельефа методом электрохимической обработки, т. е. путем вытравливания с помощью электролита, подведенного через отверстие, просверливаемое в месте облоя рисунка.

Для выполнения указанного процесса необходимы инструмент-матрица с негативным изображением рисунка, инструмент-пуансон с позитивным изображением рисунка, пуансон-переводник (подматочник) и установка для проведения электролиза.

Внедрение этого метода в практику ювелирного дела позволило отказаться от ручного труда гравировщика, значительно сократить время изготовления чеканочных штампов, удешевить их производство.

Основные требования к технологическому процессу получения заготовок ювелирных изделий обработкой давлением. Этот технологический процесс должен включать как обязательные следующие операции: подготовку материала - очистку, смазку; получение заготовок - резку листов, полос, лент; деформирование металла в штампах; термическую обработку - промежуточный отжиг для снятия наклепа после деформирования; промежуточные операции - травление, промывку; отделочные операции - удаление заусенцев, промывку, полирование, золочение, серебрение, никелирование; промежуточный или окончательный контроль качества деталей.

Виды брака при штамповке. Основные виды брака деталей и изделий, полученных штамповкой, рассмотрены в таблице:

Вид брака Причина брака
Трещины, раковины, царапины, вмятины →

Несоблюдение технологии,

низкое качество исходного материала, 

заготовки, небрежность рабочего

Заусенцы,облой,шероховатость поверхности →

Некачественная оснастка (штамп),

завышенный зазор между пуансоном, матрицей

Нечеткость рисунка, формовки →
Износ штампа, ошибка при выборе усилия пресса
Обрыв контура деталей → Зазор между пуансоном и матрицей меньше допустимого
Смещение рисунка →
Несоосность оснастки
Грязь на деталях →
Не произведены предварительная очистка, промывка
Изгиб детали →
Слишком большой зазор между пуансоном и матрицей
Нарушение формы  и размеров детали →
Неисправность штампа, небрежность рабочего