Электрохимическое полирование и глянцевание ювелирных

1. Наименование разработки:
Финишная электрохимическая обработка сложнопрофильных ювелирных изделий из сплавов золота и оборудование для его реализации.
2. Авторы:
Галанин С.И., доктор технических наук, профессор, чл.-корр. РИА, чл.корр. РАЕН, член союза дизайнеров Российской Федерации, заслуженный
изобретатель Костромской области, заведующий кафедрой технологии
художественной обработки материалов КГТУ.
3. Контакты авторов (тел., e-mail):
Тел.:+79109579089. E-mail: sgalanin@mail.ru
4. Назначение
Установка и технология предназначена для промежуточного и финишного электрохимического полирования и глянцевания поверхности ювелирных изделий из сплавов золота с использованием импульсного биполярного
тока.
5. Описание, характеристики (рекламное описание разработки, фото)
Позволяет осуществлять промежуточное полирование и финишное глянцевание поверхности изделий и заготовок, выполненных методом штамповки
или литья. Придает блеск труднодоступным для ручного и машинного полирования местам. Позволяет значительно снизить затраты ручного труда на
монтировочных и полировочных операциях. Снижает затраты на регенерацию отходов драгоценных металлов при полировании и количество безвозвратных потерь металла. Продолжительность полирования 2-4 мин, глянцевания – 30 с.
Включает в себя:
- импульсный источник питания с выходным кабелем (рис. 1);
- электрохимическую ванну с системой охлаждения электролита проточной водопроводной водой;
- подвесочное приспособление в виде корзины для завешивания в ванну
изделий насыпью;
- систему покачивания подвесочного приспособления.
Установки позволяют одновременно осуществлять электрохимическое
полирование изделий общей площадью поверхности до 10 см2 (выходной
средний ток 10 А), до 100 см2 (выходной средний ток 100 А). При желании
заказчика мощность установки можно увеличить.
Завешивание и съём изделий с подвесочного приспособления осуществляется вручную.
6. Преимущества перед известными аналогами
На фоне ярко выраженной тенденции создания различными производителями узнаваемых брендов, современная ювелирная мода характеризуется
использованием всё более широкого круга металлических материалов – золота различных лигатур и цветов (красного, европейского «жёлтого», белого
различных оттенков, чёрного и т.д.), серебра, платины, родия, палладия,
титана, нержавеющей стали. Используются различные лигатуры, предназначенные для специализированных сплавов – деформационных, литьевых, комбинированных. При этом значительно усложняются и фантазируются формы
изделий, комбинации различных металлов, сплавов и материалов.
Всё это усложняет задачу технологам – необходимо для каждого изделия
определять свою технологическую цепочку операций изготовления. Особенную сложность вызывают финишные операции – попробуй при ограниченном выборе оборудования без особых финансовых и трудовых затрат обеспечить высокое качество сложнопрофилированных изделий, выполненных из
различных материалов с минимальным количеством брака. Ведь разнообразные материалы и сплавы, изделия различных форм требуют различных подходов к финишной обработке.
Для обработки поверхности ювелирных изделий из сплавов золота и серебра используется ограниченный набор операций и оборудования: ручное
полирование и глянцевание на шлифовально-полировальных машинах, а
также турбогалтование (центробежное галтование) или виброгалтование на
специализированных установках. Эти способы обработки имеют достоинства
и недостатки, области и условия применения для определённых изделий на
конкретном производстве, зависящие от серийности, исходной шероховатости и сложнопрофилированности поверхности изделий, ряда других параметров. Но объединяет их необходимость последующей доработки вручную
труднодоступных мест из-за невозможности проникновения туда абразивного материала при механизированной обработке и необходимости назначения
щадящих режимов из-за опасности сошлифовывания выступающих частей и
углов изделий. А изделия некоторых форм вообще не поддаются механизированной обработке. Альтернативные технологии широкого применения не
находят по целому ряду объективных и субъективных причин.
Альтернативой указанным способам обработки выступает электрохимическое полирование (ЭХП) с использованием биполярных импульсных токов,
обладающее рядом существенных неоспоримых преимуществ, как по сравнению с другими способами обработки поверхности, так и с ЭХП на постоянном токе, основным из которых является высокоэффективная обработка
любых труднодоступных участков поверхности. Разработан технологический
процесс ЭХП и глянцевания (ЭХГ) поверхности сложнопрофилированных
ювелирных изделий из золота 585 и бόльших проб различных лигатур и
цветов на промежуточных и заключительных этапах обработки, а также комплект оборудования для его промышленной реализации. Обработка осуществляется биполярными импульсами тока регулируемых амплитудновременных параметров. Процесс проводится в относительно холодном электролите (25-30°С), что снижает экологическую нагрузку на окружающую
среду и обслуживающий персонал. Эффективность ЭХП значительно снижается при повышении температуры электролита. Существует оптимальная
продолжительность процесса ЭХП, выше которой съём металла с
обрабатываемой поверхности происходит без существенного уменьшения
микронеровностей. Продолжительность процесса на промежуточных этапах
2-4 минуты (при среднем съёме металла 1,6-2,0%), на финишных этапах при
глянцевании – 20-40 секунд (при среднем съёме металла 0,1-0,2%).
Данная технология позволяет с высокой эффективностью осуществлять
также полирование поверхности серебра, титана, нержавеющей и других
сталей, меди и её сплавов.
Большая номенклатура ювелирных изделий, характеризующихся различной сложнопрофилированностью, развитостью и фактурированностью
поверхности, а также весом, объёктивно приводит к необходимости учёта
этих характеристик при разработке технологии их изготовления. С учётом
разнообразия элементов конструкций ювелирных изделий нами предложена
классификация по обрабатываемости их поверхности различными наиболее
распространёнными способами. Отличаются и рекомендуемые последовательности технологических операций обработки поверхности этих изделий.
При рекомендуемой последовательности операций значительно снижаются затраты ручного труда и безвозвратные потери драгоценного металла.
Безвозвратные потери от общего съёма металла на различных операциях обработки составляют следующие величины:
- обработка в турбогалтовочных установках фирмы «OTEC» – 30%;
- обработка вручную на ШПМ и нитках с абразивом – 9-10%;
- ЭХП и ЭХГ – 1-1,5%.
Таким образом, почти весь металл, удалённый с поверхности изделий и
заготовок при ЭХП и ЭХГ возвращается в производство, что позволяет дополнительно экономить денежные и материальные ресурсы.
При производственном внедрении способа требуется согласования с ним
предварительных операций обработки поверхности во избежание брака и
нежелательных эффектов.
7. Правовая защита (патенты, авторские свидетельства и т.д.)
Способы обработки защищены следующими патентами РФ:
1. Галанин С.И. Способ импульсного электрохимического глянцевания
золота и его сплавов. Патент РФ на изобретение №2184801 от 31.07.2002 г.
2. Галанин С.И., Гришина Е.П., Иванова О.А. Способ электрохимического полирования серебра и его сплавов импульсным током. Патент РФ на
изобретение №2227818 от 27.04.2004 г.
3. Галанин С.И., Гришина Е.П., Иванова О.А. Способ электрохимического полирования поверхности серебра. Патент РФ на изобретение №2233353
от 27.07.2004 г.
4. Галанин С.И., Сорокина М.В., Токмаков А.Ю. Способ обработки
отливок из сплавов на основе золота. Патент РФ № 2284381 от 27.09.2006 г.
5. Галанин С.И. Способ электрохимического полирования сплавов на
основе золота импульсным биполярным током. Патент РФ на изобретение №
2288978 от 10.12.2006 г.
6. Галанин С.И., Галанина А.С.. Калинников И.В. Способ электрохимиического полирования металлов и сплавов импульсами тока. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2007138128/02(041719) от 15.10.2007.
8. Область применения конечной продукции
Позволяет осуществлять промежуточное полирование и финишное глянцевание поверхности изделий и заготовок из ювелирных сплавов золота, выполненных методом штамповки или литья. Придает блеск труднодоступным
для ручного и машинного полирования местам. Позволяет значительно снизить затраты ручного труда на монтировочных и полировочных операциях.
Снижает затраты на регенерацию отходов драгоценных металлов при полировании и количество безвозвратных потерь металла. Продолжительность
полирования 2-4 мин, глянцевания – 30 с.
9. Где может быть внедрена разработка:
Установка и технология предназначена для использования на предприятиях по выпуску ювелирных изделий, но также может использоваться на
приборостроительных предприятиях и предприятиях электронной
промышленности.
10. Необходимая сумма для завершения проекта:
Для завершения проекта необходимы затраты
кампанию.
на
рекламную
11. Степень готовности к внедрению:
Установка и технология 100% готовы к внедрению. Прошли ряд
производственных испытаний на ювелирных предприятиях.
Внешний вид установки для процесса ЭХП поверхности ювелирных изделий
с использованием импульсных биполярных токов на 10 А среднего тока