1.6. Материалы, применяемые при обработке цветного камня

При изготовлении изделий из цветных камней при­меняются различные материалы:

• Черные металлы (чугуны, стали),

• цветные метал­лы и сплавы из них,

• благородные металлы,

• абразивные материа­лы,

• склеивающие,

• охлаждающие,

• промывочные и другие средства.

Основными материалами для изготовления режущих инстру­ментов для обработки цветных камней являются абразивные. Из них изготавливают инструменты для разрезки, сверления, чернового и чистового шлифования, доводки и полирования.

1.6.1. Черные металлы

К черным металлам относятся чугун и стали, представляющие собой сплавы железа с углеродом, в состав которых входят еще и кремний, фосфор, марганец, сера и другие элементы.

Чугун. Чугуном называют сплав железа с углеродом, содер­жащий от 2 до 4,3% углерода. В состав чугуна входят кремний; марганец, фосфор и сера. Чугуны выплавляются в доменных печах из железных руд. Кроме руды исходными материалами для его получения служат топливо и флюсы.

Из серого чугуна изготавливают планшайбы (притиры) для шлифовки цветного камня свободным абразивом, который в виде суспензии наносится на чугунную планшайбу, так же полировальники.

Сталь. Сплав железа с углеродом, содержащий не более 2% углерода, называется сталью. По сравнению с чугуном сталь имеет более высокие физико-механические свойства. Обладает высокой прочностью, хорошо обрабатывается резанием, ее можно ковать, прокатывать, закаливать.

Конструкционные углеродистые стали применяют для изго­товления деталей технологической оснастки и измерительных инструментов — скоб, шаблонов, калибров и др. Недостаток углеродистых сталей — низкая теплостойкость (200-250°С).

Нержавеющая сталь по своему химическому со­ставу относится к высоколегированной стали с малым содержа­нием углерода (0,15—0,35%) и большим содержанием хрома (12 — 15%). Нержавеющая сталь легко поддается всем видам горячей и холодной обработки. Она обладает приятным серебристым цве­том и блеском, отличается высокой коррозионной стойкостью, что очень важно для художественных изделий. Из нержавею­щей стали изготавливают оправы к различным ювелирным издели­ям — кольцам, браслетам и др.

1.6.2. Цветные металлы и сплавы

Все металлы, кроме железа и сплавов на его основе, относятся к цветным, которые широко применяются в промышленности. При обработке изделий из камня применяются медь, олово, свинец, цинк, алюминий, никель, медные сплавы.

Благодаря своей высокой пластичности и вязкости медь успешно применяется в художественной промышленности. Из нее штампуют сложные рельефы и орнаменты. Изготовляют филигранные изделия.

До появления алмазных инструментов из красной меди из­готавливали притиры (планшайбы) для полирования самоцветов группы корунда. В настоящее время медные притиры применяют для полирования граненых самоцветов.

---

Олово — серебристо-белый мягкий и пластичный металл, медленно тускнеющий на воздухе. Наиболее устойчиво белое олово плотностью 7,29 г/см³. Плавится олово при температуре 231,9°С.

Из олова изготавливают притиры (полировальники) для об­работки изделий из твердых пород цветного камня.

Свинец — мягкий, ковкий металл синевато-серого цвета плотностью 11,34 г/см³ и с температурой плавления 327,4°С. На воздухе свинец покрывается пленкой окисла. Вода снимает пленку окисла и способствует дальнейшему окислению свинца. Свинец хорошо растворяется в разбавленной азотной кислоте, концентрированной серной кислоте и щелочах.

Свинец применяется чаще всего для типографского сплава припоев, легкоплавких сплавов, для литья под давлением и др. С давних времен применяется и при обработке цветных камней. Из свинца изготавливались притиры — круг (планшайбы) и бруски (терки).

Цинк — металл синевато-белого цвета плотностью 7,1 г/см³ и с температурой плавления 419,5°С. На воздухе цинк покрыва­ется пленкой окисла и теряет блеск. При обычных условиях цинк хрупок, становится ковким и вязким при температуре 100—150°С. Стоек к воздействию воды; легко растворяется в кислотах (соля­ной, азотной, серной). Цинк применяется при изготовлении припоев, входит в состав многих сплавов. Цинк является ком­понентом золотых сплавов белого цвета —белого золота, приме­няемого в художественной промышленности для ювелирных изделий.

Никель — серебристо-белый тугоплавкий металл, не из­меняющийся на воздухе, плотностью 8,9 г/см³ и с температурой плавления 1453°С. Никель при­меняется главным образом в сплавах. Никель применяется для изготовления алмазного инструмента гальваническим мето­дом.

Бронза — сплав меди с оловом, алюминием, свинцом, ни­келем и другими металлами.

В Государственном Эрмитаже многие из ваз, канделябров, столешниц, изготовленные из цветного камня, богато отделаны бронзой (работы XVIII и XIX в,в).

Латунь — сплав меди с цинком. Цинк увеличивает твер­дость, прочность и хрупкость (но в меньшей степени, чем олово). Латунь обладает высокими механическими свойствами, легко под­дается пластической деформации, хорошо обрабатывается режу­щим инструментом и легко полируется.

Латунь применяется в ювелирной промышленности; часто используется в изделиях в сочетании с цветным камнем. Из латуни изготавливают различные декоративные изделия. Большинство латуней имеют красивый золотисто-желтый цвет. Латунь, содер­жащая до 20% цинка, называется томпаком.

Мельхиор — сплав меди с никелем серебристого цвета. Его физико-механические и декоративные свойства делают его прекрасным материалом для художественных изделий с цветным камнем. Кроме этого, из мельхиора изготавливаются предметы сервировки стола и ювелирные изделия.

1.6.3. Благородные металлы — золото, серебро, платина и металлы платиновой группы —высокой химической стойкости и красивому внешнему виду в изделиях.

---

1.6.4. Абразивные материалы

Абразивами называются вещества, применяемые при обра­ботке твердых тел для резания, сверления, шлифования и поли­рования.

Абразивные материалы делятся на естественные и искусствен­ные. К естественным относятся алмаз, кварц, наждак, корунд, трепел, известь и др., а к искусственным —электрокорунд, кар­биды кремния и бора, синтетические алмазы, окись хрома и др.

Естественные материалы.

Алмаз Из кристаллов и их осколков изготавливают однолезвийные режущие инструменты и алмазно-металлические карандаши для правки шлифовальных кругов. Из классифицированных алмазных порошков изготавливают абразивно-алмазные инструменты для обработки цветного камня.

Кварц Применяется для изготовления шлифовальных шкурок на бу­мажной и тканевой основах и в виде шлифовальных зерен в сво­бодном состоянии.

Наждак —Предназначен для изготовления наждачного полотна и брусков.

Корунд —Естественный корунд имеет ограниченное применение и используется главным образом в виде порошков и паст для доводочных операций.

Трепел — рыхлая несцементированная кремнистая поро­да, содержащая 75—90% водного кремнезема SiO₂. Обладает высокой прочностью. Легко растирается в тончайший порошок. Применяется для полирования цветного камня и само цветов.

Известь — мягкий и тонкий полирующий материал, более известный под названием венской извести. Получается в резуль­тате обжига известняка СаС0₃ и очистки от примесей песка и гли­ны путем отмачивания.

Хвощ —естественный абразив. Он растет в виде тра­вянистых побегов, стебли которых расчленены на правильно чередующиеся узлы и полые междоузлия. Стебли хвоща покрыты волосками, пропитанными кремнеземом, который придает им особую прочность и абразивную способность. После специального приготовления хвощ применяется для шлифования изделий из мягкого камня.

Искусственные материалы. Наибольшее распространение в про­мышленности находят искусственные абразивные материалы, отличающиеся высокой твердостью и однородностью состава. Они являются основными полуфабрикатами для изготовления различ­ных видов абразивных инструментов.

Электрокорунд Применяется для тонкого шлифования цветного камня.

Карбид кремния—Порошки карбида кремния применяют для грубой и средней шлифовки цветного камня. Из зерен зеленого карбида кремния изготавливают абразивные инструменты и пасты.

Синтетический алмаз (АС) имеет то же строение, что и природный; физико-механические свойства синтетических алмазов хороших сортов аналогичны свойствам природных алма­зов.

По ГОСТ 9206—70 синтетические алмазы выпускают пяти марок:

АСО — зерна с наиболее развитой режущей поверхностью, повышенной хрупкости; рекомендуются для инструментов на органических связках;

АСР — зерна меньшей хрупкости и большей прочности по сравнению с АСО; рекомендуются для инструментов на керами­ческих и металлических связках;

---

АСВ — зерна меньшей хрупкости и большей прочности по сравнению с марками АСО и АСР; рекомендуются для инстру­ментов на металлических связках, работающих при повышенных удельных нагрузках;

АСК — зерна меньшей хрупкости и большей прочности по сравнению с марками АСО, АСР и АСВ; рекомендуются для ин­струментов на металлических связках, применяемых в особо тяжелых условиях (обработка гранита, мрамора и других цвет­ных камней).

АСС — зерна наибольшей прочности по сравнению со всеми указанными выше марками; рекомендуются для правки абразив­ных кругов и резки корунда.

Из алмазных классифицированных порошков изготавливаются абразивно-алмазные инструменты.

Карбид бора — Карбид бора в виде порошка применяется при ультразвуко­вой обработке изделий из камней и в виде паст — для опера­ции доводки.

Окись хрома — порошок темно-зеленого цвета, полу­чаемый из бихромата калия и порошкообразной серы. Применя­ется в полировальных операциях при обработке цветного камня и самоцветов.

Окись железа — тонкий однородный полировальный порошок, состоящий в основном из кристаллической окиси же­леза. Применяется для полирова­ния.

Окись алюминия (глинозем) — мелкодисперсный аб­разивный материал, идущий для изготовления шлифовальных и доводочных паст для средних пород камня.

Зернистость. Совокупность однородных по крупности зерен называется зернистостью. По ГОСТ 3647—71 абразивный мате­риал делят на шлифзерно, шлифпорошки и микропорошки.

Существенное влияние на качество и производительность технологических операций при обработке камня оказывает одно­родность размеров зерен в пределах данного номера зернистости абразива. Зерна крупнее допустимых создают царапины, а наличие большого процента зерен мельче допустимых снижает про­изводительность труда в данной операции.

Твердость. Абразивные материалы должны иметь более вы­сокую твердость, чем обрабатываемый материал. Устанавливают ее методом вдавливания в абразивный материал алмазной пира­миды с углом при вершине 136°. В этом случае микротвердость определяют на приборе ПМТ-3.

Кроме металла и абразивных материалов при обработке цветного камня большое значение имеют такие вспомогательные материалы, как склеивающие, охлаждающие, промывающие, раст­воряющие, а также смазывающие составы.

Для приклеивания войлока, фетра к фланцам или планшайбам применяют шеллак, сургуч и эпоксидный клей.

Для промывки —обезжиривания готового изделия из цветного камня применяется спирт марки «А» (ГОСТ 17299 —71). При обработке камня абразивно-алмазным инструментом при­меняют смазывающую охлаждающую жидкость (СОЖ) на ос­нове эмульсола.

1.7. Инструменты для обработки цветного камня

При изготовлении изделий из цветных камней применяются различные режущие инструменты. При обработке мягких камней инекоторых камней средней твердости применяют режущие ин­струменты, изготовленные из легированных и быстрорежущих сталей и оснащенные пластинками из твердых сплавов. К ним относятся резцы, сверла, дисковые и ленточные пилы, стамески и др.

---

При изготовлении изделий из камня твердых пород широко применяются абразивно-алмазные инструменты — абразивные круги из карбида кремния, электрокорунда и других абразивов. Для финишной обработки применяют всевозможные притиры и полировальники, щетки, хлопчатобумажные, войлочные и фетро­вые круги, пасты и абразивы.

1.7.1. Абразивные инструменты

К абразивным инструментам относятся шлифовальные круги, бруски, головки, шкурки, пасты.

Каждый абразивный инструмент характеризуется матери­алом, зернистостью, связкой, твердостью и структурой, а также степенью уравновешенности, механической прочностью, формой и размерами.

Зернистость инструмента, определяемая величиной зе­рен абразива, оказывает влияние на шероховатость обработанных поверхностей, качество поверхностного слоя, точность обработки и производительность труда.

При обработке изделий из цветных камней инструменты зер­нистостью 200 —160 применяют при сверлении и предварительном плоском шлифовании, 40—32 —при формообразовании, 12—5 — при обычном шлифовании и М28 — при тонком шлифовании и Доводке.

Абразивные инструменты изготавливают на керамической, силикатовой, бакелитовой и вулканитовой связках.

Твердостью абразивного инструмента принято назы­вать сопротивление связки вырыванию зерен. Для облегчения выбора абразивного инструмента по твердости стандарт предусматривает шкалу степеней твердости: Мягкий, среднемягкий, средний. Среднетвердый, твердый, весьма твердый, чрезвычайно твердый.

Мягкие абразивные инструменты применяют для обработки твердых пород камня, среднемягкие — средних пород, весьма твердые и чрезвычайно твердые — для правки шлифовальных кругов.

Структура (строение) абразивного инструмента харак­теризуется количественным соотношением объема абразивных зерен, связки и пор. Различают три группы структур. Структуры номеров О, 1, 2 и 3 называют плотными, структуры 4, 5, 6, 7 и 8 —средними, а структуры 9, 10, И и 12 -- открытыми. Ин­струменты с плотной структурой, содержащей много зерна и имею­щей поры малых размеров, используют при доводке изделий. Изготавливаются они на бакелитовой связке. Со средней или открытой структурой изготавливаются инструменты на керами­ческой связке.

Шлифовальные круги. В соответствии с ГОСТ 2424—75 абра­зивная промышленность выпускает 14 типов шлифовальных кругов, различных по форме и размерам.

Чтобы правильно выбрать круг, необходимо знать его харак­теристику. Такая характеристика в виде условных обозначений наносится несмываемой краской на поверхность круга. Например, маркировка ЧА324А25СМ1К5ПП250Х 25 X 7635 м/с обозначает: ЧАЗ — Челябинский абразивный завод; 24А — электрокорунд белый; 25 — зернистость; СМ1 — твердость; К — связка керами­ческая; 5 —структура; ПП —форма круга; 250 X 25 X 76 мм — размеры круга; 35 м/с — допустимая рабочая окружная ско­рость.

---

Смотрите также файлы

• Гидросфера Серёгиной Марии.doc

• my_teplotech_termodin_2002.doc

• my_ovpromzd2000_alternativa.doc

• my_GVS2001.doc

• dodatky.doc