Сварка точечная по золоту

ПРИМЕНЕНИЕ ТОЧЕЧНОЙ КОНДЕНСАТОРНОЙ ЭЛЕКТРОСВАРКИ В ЮВЕЛИРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Горелик М. Б., Злотников Л. Н.

Точечная сварка, при которой соединяемые детали свариваются на поверхности их касания в отдельных точках (под электродами) [1], до 1970 года имела очень небольшое применение в ювелирной промышленности. С ее помощью изготавливалось несколько видов ювелирных изделий на Ленинградском ювелирном заводе «Русские самоцветы» и Рижской фабрике ювелирных изделий. В 1970 г. этот процесс внедрен на Красносельской и Приволжской ювелирных фабриках, а в 1971 году будет внедрен еще на 5 предприятиях подотрасли. Точечная сварка позволяет заменить в ряде случаев операции пайки, являющиеся тяжелым, непроизводительным и вредным процессом.

Рельефная сварка аналогична точечной * и отличается от послеlней только наличием рельефов (выступов) на поверхности детали в месте сварки. Рельефы облегчают точечную сварку, так как они приводят к местному разрушению окали¬ны на неочищенной стали; локализуют места протекания сварочного тока и приложения давления, что обеспечивает правильное формирование ядра точки и повышает стабильность качества сварки, позволяет применить электроды с большой контактной поверхностью, повышающей их стойкость. При этом смещение электрода с оси рельефа (до 5 мм) не влияет на результаты сварки.

При выборе форм и геометрических параметров рельефов необходимо подходить строго индивидуально к каждому виду ювелирных изделий. Так, шинка кольца была изготовлена с рельефом в ви¬де точки высотой 0,3 мм (рис. 1а). Как показали механические испытания, рельеф, выполненный в виде точки, не обеспечивает необходимой прочности соединения по сравнению с рельефом, показанным на рис. 1б.

Для деталей брелка на пластине замка оптимальным оказалось выполнение рельефов в виде двух точек, что обеспечивало возможность применения сварки и необходимую прочность соединения. Ориентировочные размеры рельефов приведены в литературе [2].

Основными особенностями точечной конденсаторной сварки являются [3]:

— строгая дозировка в конденсаторах количества электрической энергии, которая при их разряде обуславливает расплавление определенного объема металла свариваемых деталей;

— кратковременность процесса сварки, что исключает необходимость в охлаждении электродов;

— резко выраженная локализация нагрева в небольшом объеме точки, позволяющая производить сварку в точно определенных местах;

— отсутствие практически заметных вмятин и других следов сварки, что обеспечивает хороший внешний вид изделий.

Точечная сварка ювелирных изделий в зависимости от материала изделий имеет разное назначение. Так, если изделие из цветного металла, то точечная сварка является окончательной монтировочной операцией, обеспечивающей надежное соединение в сочетании с надлежащим товарным видом если же изделие из драгоценных металлов — точечная сварка применяется в основном как предварительная операция прихватки перед пайкой, обеспечивая надежную фиксацию деталей. Наиболее целесообразно применять такой метод фиксации перед пайкой в печи конвейерного типа. Такая дифференциация точечной сварки в зависимости от свариваемого материала в основном объясняется тем, что к изделиям из драгметаллов предъявляются требования монолитности соединения, отсутствия каких бы то ни было щелей между соединяемыми деталями, а это можно обеспечить только пайкой в процессе которой все щели заливаются припоем.

На рис. 2 показаны серьги, у которых к касту приварена швенза. На рис. 3 показаны различные ювелирные изделия у которых касты разных конструкций и размеров приварёны к основаниям изделий. Все касты имеют донышки.

На рис. 4 показан брелок, к которому приварен замочек с помощью рельефной сварки. На детали замка отчетливо видны рельефы. На лицевой стороне брелка никаких следовне имеется. Сварка брелка производилась на точечной конденсаторной машине ТКМ-7 за один цикл широким верхним электродом, перекрывающим сразу обе точки, и специальным фигурным нижним электродом.

Детали, лицевая сторона которых имеет сложный рельеф, требуют изготовления для них специальных фигурных электродов, повторяющих рельеф детали. На фигурном электроде делается оттиск тем же инструментом, что на маточнике в штампе (рис. 5). Такие электроды долговечны и удобны в работе, не прижигают детали, не подгорают сами.

В условиях ювелирного производства для точечной сварки применяется машина типа МТК-1201 и машина ТКМ-7. Однако, несмотря на то, что установка ТКМ-7 хорошо зарекомендовала себя на сварке изделий из цветных металлов, установка МТК-1201 по сравнению с ней имеет ряд преимуществ — может работать в автоматическом цикле, имеет импульс подогрева, внешне более совершенного вида и оформлена в виде монтажно-сварочного стола.

Для сварки изделий из драгоценных металлов целесообразнее применять установки с гибким верхним электродом, что увеличивает производительность труда и позволяет прихватывать детали с достаточной для пайки прочностью в труднодоступных местах.

Отечественной промышленностью установки такого типа не выпускаются.

В зависимости от конструкции свариваемых деталей, толщины и марки материала, а также состояния поверхности разрабатываются различные конструкции электродов. Экспериментальным путем были определены следующие типовые конструкции электродов для ювелирных изделий.

Для изделий типа «кольцо» электрод (его рабочая часть) выполнен в виде хобота с цилиндрической рабочей частью.

Читайте также:  Червонное золото состав сплава

Для ряда ювелирных изделий, имеющих сложную форму, электроды выполнены в виде матрицы, например, электрод для значка (см. рис. 5). Для изделий, где приваривается швенза к основе изделия или к касту, на рабочей плоскости электродов сделаны выточки под диаметр швензы. Для изделий показанных на рис. 3, разработаны конструкции электродов, имеющие цилиндрическую рабочую часть с контактной поверхностью, выполненной в виде плоскости.

При разработке приспособлений для точечной сварки ювелирных изделий необходимо учитывать следующие требования [4]:

— высокая производительность операции сварки;

— быстрая сборка и разборка;

— исключение возможности шунтирования тока;

— точная фиксация свариваемых деталей;

— соответствие конструктивным особенностям установки ТКМ-7;

— высокое качество сварки ювелирных изделий;

— серийность производства изделий.

Для изделий, имеющих плоское основание, к которому привариваются мелкие детали типа кастов, были разработаны многоместные приспособления, состоящие из двух деталей: основания и крышки, соединяемых и фиксируемых между собой шпильками-ловителями. Общая высота приспособлений не превышает рабочего хода верхнего электрода ТКМ-7 и равна б—8 мм. Для исключения возможности шунтирования тока в качестве материала приспособлений используется винипласт и текстолит. Приспособления такого типа обеспечивают высокую производительность, имеют небольшой вес и удобны в работе.

Для большинства изделий, в особенности для тех, которые состоят не более чем из двух-трех деталей, целесообразнее всего оказалось осуществлять сварку без приспособлений, применяя специальные электроды.

Режим конденсаторной сварки определяется следующими главными параметрами: сварочным током, усилием сжатия свариваемых деталей между электродами и временем сжатия. На машинах типа ТКМ-7 эти параметры регулируются следующими величинами:

— диаметр электродного контакта;

— коэффициент трансформации сварочного трансформатора К.

Подбор этих величин, иначе говоря, определение режима сварки определяется:

— материалом изделий (химический состав, теплопроводность, удельное электрическое сопротивление);

— геометрическими параметрами (толщина, форма);

— технологическими факторами (прочность, внешний вид).

Кроме того, режим конденсаторной сварки зависит от шунтирования тока, которое происходит при сварке изделия в двух или более точках [5].

Разработку режима точечной сварки ювелирных изделий следует начинать с выбора формы и размеров электродов, а следовательно, диаметра электродного контакта. Это условие объясняется тем, что при разработке режима сварки многих видов ювелирных изделий основным фактором, принимаемым во внимание, должно быть полное отсутствие вмятин и других следов сварки на поверхности изделия. Правильно подобранные режимы сварки обеспечивают прочное сварное соединение деталей ювелирных изделий. На рис. 6 показано ядро сварной точки серьги, изображенной на рис. 2.

Производственные испытания позволили установить, что применение, точечной электросварки ювелирных изделий позволяет повысить производительность труда по сравнению с пайкой в среднем в 1,5—2 раза и снизить процент брака на 0,5—2%. Помимо этого, применение точечной электросварки позволило осуществлять ремонт позолоченных изделий, не повреждая покрытия.

В общей сложности на точечную электросварку было переведено 34 вида изделий, из них 28 видов на Красносельской ювелирной фабрике и б видов на Приволожской фабрике «Красная Пресня» с годовой программой на 1971 г. соответственно 2 270 тыс. шт. и 347 тыс. шт. Годовой экономический эффект, полученный в результате внедрения точечной электросварки ювелирных изделий, составил по двум предприятиям 47596 рублей.

* Поскольку рельефная сварка является разновидностью точечной, в дальнейшем под термином «точечная» будет подразумеваться рельефная сварка. Что же касается особенностей присущих только рельефной сварке, то они будут выделены особо.

ЛИТЕРАТУРА

1. Фофанов Л. А., Рудаков А. С. Справочник. Контактная сварка. М. Машиностроение, 1964.

2. Сергеев Н. П., Фейтенсон М. С. Электрическая контактная сварка. Машгиз, 1964.

3. Моравский В. Э. Сварка аккумулированной энергией. Киев. Гостехиздат УССР, 1963.

4. Моравский В. Э. Справочник. Конденсаторная сварка металлов. Киев, Наукова думка, 1964.

5. Моравский В. Э. Конденсаторная сварка металлов малых толщин. М. — Киев, Машгиз (Южн. отд.), 1930.

ИЗ ОПЫТА ВНЕДРЕНИЯ МИКРОПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИИ

В. Я. Лаврищее, В. И. Хмельницкий

В производстве ювелирных изделий в последние годы начали применять высокопроизводительные процессы сварки: микроплазменную, аргоно-дуговую неплавящимся электродом, лазерную, контактную и др.

Традиционный способ соединения металлов — ручная пайка, обеспечивающая хороший внешний вид ювелирных изделий и достаточную их прочность, имеет ряд существенных недостатков: низкую производительность, в ряде случаев разноцветность паяного шва и основного металла, плохие гигиенические условия труда. С целью устранения этих недостатков Киевское СХКТБ «Юведирпром» с 1973 г. проводит работы 1 по применению на монтировке ювелирных изделий высокопроизводительного процесса — микроплазменной сварки (МПС).

Этот способ сварки — по сути усовершенствованный процесс аргоно-дуговой сварки (АДС) неплавящимся (вольфрамовым) электродом. Однако АДС не обеспечивает устойчивости дуги на малых токах и концентрации тепловой энергии, что приводит к широкой зоне нагрева и деформации изделий. При АДС сварочная дуга горит свободно между электродом и изделием, а при МПС сжата [1]. Сжатие, или контрагирование, дуги происходит за счет применения: плазмотрона с узким каналом (механическое обжатие дуги), газов с высокой теплопроводностью (физическое обжатие) и специализированного источника питания дуги.

Читайте также:  Как правильно расплавить золото

Рис. 1. Принципиальная схема установки для микроплазменной сварки

Сущность МПС заключается в следующем. Дута горит в среде плазмообразующего газа, как правило, аргона, между вольфрамовым электродом 1 (рис. 1) и свариваемым изделием 2 диаметр дуги ограничен каналом молибденового наконечника 3. Защитный газ с высокой теплопроводностью дополнительно обжимает дугу. При этом достигается высокая плотность тока в анодном пятне на изделии и, следовательно, концентрация теплового потока. Для быстрого возбуждения рабочей дуги между наконечником 3 и электродом 1 предварительно зажигается так называемая дежурная малоамперная дуга, обеспечивающая впрыскивание плазмы в канал водоохлажденного молибденового наконечника 3. Дежурную дугу питает источник 4, а рабочую — источник 5.

Высокая концентрация тепловой энергии при МПС за счет контрагирования дуги обеспечивает большую скорость нагрева, что позволяет на 15-30% сократить время монтировки. В большинстве случаев применение МПС дало возможность отказаться от использования дорогостоящих припоев. В связи с тем, что сварка драгоценных металлов выполняется в среде инертных газов на малых токах, угара металла практически не происходит, качество сварных швов значительно выше, чем при пайке.

МПС осуществляется преимущественно на токах 2-30 А и позволяет сваривать различные металлы толщиной 0,05-2 мм. Использование МПС явилось практически и первым опытом широкого применения сварки драгоценных металлов [2].

Техника и технология сварки ювелирных изделий разрабатывались с учетом следующих специфических особенностей ювелирных изделий: высокая стоимость, небольшие размеры, короткие швы и повышенные требования к внешнему виду. Наиболее широкое применение МПС получила при соединении шинок колец (рис.2).

При сварке узких колец дуга возбуждается в центре соединяемых кромок, предварительно собранных с натягом. После образования жидкого ядра диаметром 2-4 мм производится обрыв дуги с последующей защитой жидкого металла газом от окисления. Широкие шинки сваривают несколько иначе: вначале образуется жидкое ядро диаметром 4 мм по центру стыка, а затем резким перемещением горелки оплавляется левый и правый край стыка. Такая техника сварки обеспечивает устранение характерных утяжек металла по краям, полный провар и, следовательно, высокую прочность соединения. В связи с тем, что сварка выполняется без припоя, разноцветность шва и основного металла не наблюдается.

Режим сварки шинок золотых и серебряных колец следующий: полярность прямая, ток 5-20 А (в зависимости от толщины и ширины шинки), напряжение дуги 12-16 В. Время сварки — 1,5-3,0 сек, расход плазмообразующего газа (аргона) — 0,3-0,5 л/мин, а защитного (гелия) — 2-4 л/мин, расход воды для охлаждения горелки — 1 л/мин.

С целью экономии дефицитного гелия на Киевском ювелирном заводе в качестве защитного газа применяют смесь газов: 30% аргона и 70% гелия.

Важным фактором, обеспечивающим высокое качество шва, является момент прекращения процесса сварки. При резком обрыве дуги, особенно на широких золотых шинках, в шве образуется кратер (усадочная раковина). Это происходит из-за того, что кристаллизация жидкого металла идет быстрее, чем его выравнивание с поверхностью основного металла после обрыва дуги и, следовательно, прекращения газодинамического воздействия дуги на жидкий металл. Плавное уменьшение величины сварочного тока (рис. 3) и, как следствие, давления дуги позволяет устранить образование кратера, что, однако, несколько снижает производительность и усложняет устройство источника питания цуги.

Для МПС ювелирных изделий используются отечественные микроплазменные установки типа МПИ-3, МПИ-5 и МПУ-4, технические характеристики которых приведены в [1]. В связи с тем, что был прекращен выпуск аппаратов МПИ-3 и МПИ-5, пришлось модернизировать электрическую схему серийного источника МПУ-4, чтобы обеспечить плавное гашение дуги. Модернизированные аппараты МПУ-4 для сварки золотых и серебряных изделий внедрены на пяти ювелирных заводах, а всего в подотрасли работает более 20 аппаратов для микроплазменной сварки.

Следует указать на ряд недостатков этого аппарата: обязательное охлаждение проточной водой, сравнительно большие габариты, вес и сложность в эксплуатации. В настоящее время назрела необходимость создания простого и малогабаритного специализированного аппарата для МПС ювелирных изделий, что позволило бы снизить себестоимость изделий и повысить производительность при монтировке изделий из недрагоценных сплавов — нержавеющих сталей, титана, нейзильбера, мельхиора, томпака и сплава ЛАФ 94-0,05-0,5, разработанного Киевским СХКТБ ЮП.

Внедрение па заводах Союзювелирпрома МПС позволило повысить производительность, улучшить гигиенические условия труда и получить значительный экономический эффект (около 200 тыс. руб. в год). Дальнейшее расширение применения МПС зависит в значительной мере от организационных мероприятий: выделения отдельного участка для сварки, обучения и закрепления сварщика и электрика, обслуживающего установку, прогрессивной оплаты труда в период внедрения и освоения сварки ювелирных изделий, постоянного внимания технического персонала предприятия к новому методу монтировки ювелирных изделий.

1 В работе принимали участие канд. техн. наук Павлийчук Г. А., инженеры Лосев Ю. М., Ус Н. И., сварщики Пиитов Л. М., Слободенюк В. Г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Патон Б. Е. и др. Микроплазменная сварка. «Наукова думка», Киев, 1979

2. Павлийчук Г. А., Плющ Г. В., Ус Н. И. Микроплазменная сварка ювелирных изделий из золота. — Информационный листок УкрНИИНТИ, №62, серия 9, 1974 (сварочное произв.).

Читайте также:  Бендер золото империи постер

Источник

Особенности сварки ювелирных изделий

При изготовлении и ремонте ювелирных изделий возникает необходимость создания прочных неразъемных соединений очень мелких деталей. Специфика этого тонкого ремесла предъявляет высочайшие требования к технологии выполнения таких работ.

Помимо того, что при работе с изделиями, представляющими некоторую художественную ценность, эстетическая составляющая находится на первом месте, особую специфику создает то обстоятельство, что изготовлены они, как правило, из золота и других драгоценных металлов.

Традиционными способами создания соединения в ювелирном деле являются клепка и пайка, с успехом применяющиеся по сей день. Ранее сварка для ювелиров применялась редко. Но с развитием сварочных технологий, она все чаще используется для создания украшений и других ценных изделий.

Основные способы

Общее развитие сварочных и электронных технологий привело к появлению новых методов сварки ценных ювелирных изделий. Существующие в настоящее время сварочные аппараты для ювелирных работ по используемой технологии процесса можно разделить на три типа:

  • точечная электродуговая сварка с применением неплавящегося электрода;
  • электрическая контактная сварка;
  • сварка с использованием лазера.

Кроме перечисленных технологий, существует также диффузионное соединение. Этот способ следует рассматривать отдельно от вышеперечисленных, так как, осуществляется он довольно примитивными средствами и не требует применения сложных технических устройств.

Дуговая точечная

Общий принцип данной технологии точечной ювелирной сварки такой же, как и у обычного электродугового процесса. Источником энергии для плавления свариваемого металла служит электрическая дуга, зажигаемая между тугоплавким электродом и изделием.

Тем не менее, имеются существенные отличия дуговых аппаратов для ювелирной сварки от их более мощных промышленных собратьев. Главное различие заключается в режиме сварочного процесса.

Работа большого промышленного сварочного аппарата характеризуется достаточно длительным режимом горения электрической дуги (это относится к работе как с плавящимся, так и с тугоплавким, вольфрамовым или угольным электродом).

Ювелирную точечную электрическую сварку отличает импульсный характер работы. Сварочная дуга в данном случае представляет собой короткий электрический разряд, который, не смотря на это, успевает расплавить металл в зоне сварки и образовать сварное соединение в небольшой области (точке). По этой причине данная разновидность сварки называется точечной.

Конструкция аппарата для ювелирной сварки имеет еще более существенные отличия. Источником напряжения для создания дуги в нем служит накопительный конденсатор, который разряжается во время сварочного импульса.

Образцы устройств

Примером аппаратов для ювелирной точечной сварки может служить агрегат фирмы «Lampert» (Германия) и Orion pulse150i (США).

Оба аппарата снабжены биноклями, в которые можно рассмотреть мельчайшие детали ювелирного изделия. Для защиты глаз окуляры снабжены шторкой, которая закрывается в момент дугового разряда.

Работа происходит следующим образом. Ювелирное изделие закрепляют в предназначенном для этого месте, при этом, специальный зажим обеспечивает надежный его контакт с одним полюсом аппарата.

Ювелир прикасается электродом к изделию в нужном месте. В этот момент происходит разряд накопительного конденсатора, а подвижная часть электрода автоматически втягивается, создавая искровой зазор, в котором горит электрическая дуга. В это же время осуществляется подача порции аргона через отверстие в центре электрода.

В процессе сварки при необходимости может использоваться присадочная проволока, сплавляющаяся с материалом изделия.

Контактная

Данный вид соединения деталей принципиально не отличается от широко распространенной в машиностроении контактной сварки. Соединяемые детали сжимают, и через их точечный контакт пропускают сварочный ток.

Неразъемное соединение образуется вследствие пластического деформирования деталей под воздействием внешнего давления и их сплавления в месте контакта.

Сварочный аппарат для ювелирных украшений, основанный на методе контактной сварки, работает следующим образом. Свариваемые детали закрепляются в специальном приспособлении, служащем пуансоном и обеспечивающем контакт с электрическими полюсами аппарата, после чего (чаще всего посредством нажатия на педаль) подается сварочный ток.

Данный способ соединения часто используется в качестве средства временной фиксации деталей для дальнейшей пайки соединения.

Лазерная

Принцип лазерной технологии заключается в расплавлении кромок соединяемых деталей не электрической дугой, а лазерным лучом, то есть, когерентным пучком света. Источником излучения является твердотельный лазер, использующий кристалл алюмоиттриевого граната.

Этот выбор не случаен. Излучение, создаваемое именно этим минералом, наиболее полно поглощается драгоценными металлами, то есть, их разогрев этим лазером осуществляется наиболее эффективно.

Лазерная сварка ювелирных изделий характеризуется уникальными свойствами:

  • возможностью чрезвычайно точной фокусировки луча;
  • возможностью локального разогрева очень малой зоны поверхности изделия;
  • отсутствием необходимости защиты глаз затемненным стеклом, что позволяет в мельчайших деталях наблюдать сварочный процесс.

Аппараты лазерной сварки отличаются габаритами и ценой. Регулируя мощность, можно сваривать ювелирные изделия из различных сплавов.

Диффузионная сварка

Суть диффузионного процесса сводится к следующему. Поверхности контакта ювелирных изделий шлифуют и тщательно очищают, после чего с большим усилием зажимают между стальными пластинами и нагреваются «докрасна» (если быть точным, до 70 – 80% температуры плавления) в муфельной печи или кузнечном горне.

При выдержке заготовок в таком состоянии определенное время, в месте контакта деталей происходит взаимная диффузия их атомов, что приводит к созданию прочного неразъемного соединения.

Источник