Применение лазерных технологий в ювелирном производстве

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

(ФГБОУ ВПО «СГГА»)

Институт оптики и оптических технологий

Кафедра специальных устройств  и технологий

 

 

 

Реферат на тему:

«Применение лазерных технологий в ювелирном производстве»

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Филиппова Т.М.

Ст. гр. ОИ – 51

                                                                                                                                        

                                                                                                                     Проверил: Айрапетян В.С.

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск, 2013

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..3

1. Применение лазерных  технологий в ювелирном деле……………………...4

2. Сварочные технологии в ювелирном деле………………..………………….8

3. Преимущество лазерной  сварки по отношению к традиционным                   

    методам………………………………………………………………..………11

4. Маркировка, гравировка, резка, пробивка отверстий......................………..12

5. Маркировка и декор ..........................................................................………...13

6. Гравировка………………………………………………..…………………14

7. Резка…………………………………………………………………………..15

8. Пробивка отверстий камнем……....................................................................16

Заключение……………..………………………………………………………17

Список литературы…………………..………………………………………..18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В ювелирном деле многие технологические приемы, открытые давным-давно, долгое время оставались неизменными, словно их обошел научно-технический  прогресс. Скажем, сварка не находила признания  у ювелиров, предпочитавших соединять  части украшений пайкой. Чтобы, например, изготовить изделие с накладной  сканью, проволоку сначала скручивали, затем изгибали в виде завитков или  спиралей и напаивали на основу, представлявшую собой шарики, тоже напаянные на металлическую поверхность. 
         Положение стало меняться с развитием электронной промышленности, при которой, совершенствуя сборку полупроводниковых приборов, пришлось решать задачи, свойственные ювелирному искусству. Со временем выяснилось, что лазер, снабженный микроскопом, постоянно используемый в сборке микросхем, весьма удобен и в ювелирном деле. Лазерным лучом можно «дотянуться» до любого труднодоступного места в украшении или, плавно меняя мощность импульса, нанести лучом маленькую, аккуратную сварную точку на локальном участке — в двух миллиметрах от горячего пятна температура не повысится. Лазер также способен выровнять поверхность, «постреляв» по ней расфокусированным лучом и тем самым оплавив ее верхний слой. Наконец, мощные лазерные импульсы способны испарить лишний металл или же пробить микроотверстие в какой-то детали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение  лазерных технологий в ювелирном  деле

 

В настоящее время, технологии лазерной обработки материалов

интенсивно развиваются  и обновляются, что открывает дополнительные возможности широкого и эффективного применения лазеров в ювелирной отрасли. Лазерные технологии в ювелирной промышленности быстро осваиваются обеспечивая нам высокую производительность и гибкость производства, экономию материальных и энергетических ресурсов, возможность использования новых конструкционных материалов.

Лазер - инструмент будущего, уже прочно вошедший в нашу жизнь.

Ювелирное искусство, бесспорно, один из древнейших видов 

деятельности человека.

Классификация, ассортимент  и технология изготовления ювелирных

изделий с учетом развития технических направлений  и других многих факторов растет, все более усовершенствуется с каждым днем.

Лазерное оборудование сегодня широко используется в нашу жизнь,

широчайшее применение практически во всех отраслях экономики, и число лазерных методик и технологий постоянно растет. Объем производства лазерной техники в мире стабильно увеличивается на 15-20% в год.

Доля энергии, употребляемой  индустриально развитыми странами в

форме лазерного  луча, тоже быстро растет и настолько быстро, что у экспертов появились основания говорить о начале третьей промышленной революции.

Технологии лазерной обработки материалов интенсивно развиваются и обновляются, что открывает дополнительные возможности широкого и эффективного применения лазеров в ювелирном производстве.

Лазерные технологии обработки материалов широко применяются  в

промышленности  для различных технологических операций - сварки, резки, маркировки и гравировки, термообработки, сверления отверстий. В последние годы наметилась тенденция расширения применения лазеров в ювелирной отрасли. Наиболее широкое распространение получили станки для обработки с твердотельными лазерами на алюмо-иттриевом гранате, излучение которых достаточно хорошо поглощается основными материалами ювелирной промышленности - драгоценными металлами и камнями. Часть

технологических процессов  лазерной обработки полностью отработана и внедрена в ювелирной отрасли, некоторые процессы и технологии находятся в стадии разработки, и возможно, в скором времени могут быть применены для обработки изделий ювелирной промышленности.

Если рассмотреть  все возможные варианты применения лазеров в

технологических процессах ювелирной промышленности, пробивка отверстий в камнях является одним из первых применений лазеров, где была пробивка отверстий в часовых камнях. Сверление отверстий всегда было чрезвычайно трудоемкой операцией. Современная лазерная технология позволяет прошивать отверстия требуемой формы в камнях различных типов с высокой скоростью и качеством.

К одним из первых применений лазеров в ювелирной отрасли нужно еще отметить их применение в операции ремонта различных изделий с помощью лазерной сварки. Примером применения в серийном массовом производстве лазерной сварки является лазерная сварка цепей при их производстве. Действительно, всем известно и с успехом применяется оборудование для производства цепочек, особенно итальянских фирм. Особенностью этого процесса является его двухстадийность: сначала формируется цепочка, потом производится ее пайка традиционными методами. Лазерная сварка позволяет одновременно формировать звенья цепочки и производить сварку звена непосредственно при его формировании на одной технологической операции и одном и том же оборудовании. Впервые такая технология была разработана для сварки золотых цепочек итальянской фирмой Lаservall.

Также возможно применение сварки при соединении (палочек вставленных в кружочек, закреплении иголок знаков, сварка большого кольца для замка). Преимущества лазерной сварки - локальность ввода тепла, отсутствие флюсов и присадочного материала (припоя), низкие потери материала при сварке, возможность соединения деталей изделий с камнями,

практически без  нагрева всего изделия в целом. Следует особо отметить, что лазерная сварка один из наиболее сложных технологических процессов и требует отработки технологии (правил сборки, режимов сварки, подготовку и конструирование узла под сварку) практически в каждом случае применения

этого процесса.

Для сварки соединений с большими зазорами, а также заварки внутренних пустот и раковин изделий, вскрывающихся при полировке и шлифовки изделий после литья, применяется лазерная сварка с присадкой (наплавка). Такой процесс может осуществляться аналогично сварке, но с переплавлением в сварочной зоне дополнительно присадочного материала - припоя.

Одним из наиболее интересных методов обработки драгоценных 

металлов является маркировка и гравировка. Современные станки оснащенные компьютерным управлением позволяют наносить на металл методом лазерной маркировки и гравировки (модификации поверхности под воздействием лазерного излучения) практически любую графическую информацию - рисунки, надписи, вензеля, логотипы. Причем изображение можно наносить как в растровом, так и в контурном изображении. Современное оборудование позволяет перемещать лазерный луч со скоростью более двух метров в минуту и обеспечивать графическое разрешение на металле до 10...15 линий на миллиметр. В такой технике возможно изготовление с низкой себестоимостью различных подвесок, заколок, и других ювелирных изделий со своеобразной лазерной графикой.

Также интересным применением  лазерной технологии гравировки

является нанесение  различных логотипов, вензелей владельцев, товарных марок и знаков на элементы столовой посуды, как из драгоценных металлов, так и недрагоценных металлов, например для обозначения «нерж.» на клинках ножей.

Высокое разрешение (тонкие линия), точность и повторяемость (менее 5 мкм) графического рисунка на металле позволяет эффективно применить лазерную маркировку для разметки изделий под дальнейшую ручную гравировку, например при изготовлении памятных знаков, медалей или инструмента для их производства. Широкий диапазон режимов обработки на лазерных станках позволяет точно дозировать энергию лазерного излучения,

что в свою очередь  обеспечивает возможность высокоточной обработки двухслойных материалов, например ювелирных изделий из недрагоценных металлов предварительно покрытых лаком. Удаление лака под воздействием лазерного излучения без нарушения геометрических параметров поверхности металла, дает возможность провести в последующем гальваническое осаждение драгоценного металла практически любого графического изображения и получить необычное изделие.

Современное развитие лазерной техники и совершенствование параметров лазерного излучения, разработка принципиально новых лазерных излучателей открыло возможности маркирования бриллиантов.

По сообщениям в  журнале «Ювелирное Обозрение» американский институт геммологии с целью улучшения характеристик рынка бриллиантов приступил к лазерному маркированию бриллиантов весом от 0,99 карат. Аналогичные работы проводятся и в России. Синтетический алмаз, который по физико-химическим свойствам очень близок к натуральному камню является хорошим модельным материалом для исследования технологического процесса маркировки бриллиантов. Поскольку, размер хорошо идентифицируемых знаков составляет около 125 мкм, то открывается возможность маркировки по рундисту бриллиантов от 0,2 карат, так как размер рундиста при этом составляет около 200 мкм.

Одним из видов лазерной маркировки является клеймение, где изображение формируется на металле в результате проецирования предварительно созданного рисунка лазерным лучом. Такой метод позволяет легко получать небольшие размеры на металле и применяется для постановки именников предприятия-изготовителя изделия и пробирных клей. Высокое разрешение позволяет получать изображения с высокой степенью защиты от воспроизведения (подделки) и может применяться для постановки пробирных клейм. Клеймо на изделии одновременно является знаком его качества. Лазернаятехнология нанесения клейма не приводит к потери качества изделий, нетребует операций заправки клейма, обладает высокой производительностью и эргономичностью. Особенно эффективно применение лазерного клеймения на легковесные и тонкостенные изделия из драгоценных металлов.

Лазерный раскрой, точечная и шовная сварка, маркировка, модифицирование поверхностного слоя любого материала и другие лазерные технологии быстро осваиваются обеспечивая нам высокую производительность и гибкость производства, экономию материальных и энергетических ресурсов, возможность использования новых конструкционных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сварочные технологии в ювелирном деле

 

В ювелирном деле многие технологические  приемы, открытые давным-давно, долгое время оставались неизменными, словно их обошел научно-технический прогресс. Скажем, сварка не находила признания  у ювелиров, предпочитавших соединять  части украшений пайкой. Чтобы, например, изготовить изделие с накладной  сканью, проволоку сначала скручивали, затем изгибали в виде завитков или  спиралей и напаивали на основу, представлявшую собой шарики, тоже напаянные на металлическую поверхность.

Положение стало меняться с развитием электронной промышленности, при которой, совершенствуя сборку полупроводниковых приборов, пришлось решать задачи, свойственные ювелирному искусству. Со временем выяснилось, что  лазер, снабженный микроскопом, постоянно  используемый в сборке микросхем, весьма удобен и в ювелирном деле. Лазерным лучом можно «дотянуться» до любого труднодоступного места в украшении  или, плавно меняя мощность импульса, нанести лучом маленькую, аккуратную сварную точку на локальном участке  — в двух миллиметрах от горячего пятна температура не повысится. Лазер также способен выровнять  поверхность, «постреляв» по ней  расфокусированным лучом и тем  самым оплавив ее верхний слой. Наконец, мощные лазерные импульсы способны испарить лишний металл или же пробить  микроотверстие в какой-то детали.

Микроэлектроника, где перечень используемых материалов обширнее, чем  в любой другой области, потребовала  применения самых разных видов сварки- дуговой, контактной, лазерной, электронолучевой, ультразвуковой, термокомпрессионной, диффузионной. Диапазон их возможностей очень широк, и это позволяет выполнить самые разные сборочные операции в ювелирных технологиях.

Очень похоже, что именно специалисты, занимавшиеся микросваркой электронных приборов, стали проводниками своих технологий в ювелирное  дело. Сломалась сережка или порвалась  цепочка у близких или знакомых, почему бы не исправить поломку, если в распоряжении имеется набор  современного прецизионного оборудования. Удалось отремонтировать поврежденное украшение — значит, можно попробовать  изготовить простенькую брошь или  перстень, а затем — взяться  и за более сложное изделие. Примерно по такой схеме развивались события  в 90-х годах ХХ века на кафедре  «Микросварка» («Технологические автоматизированные комплексы») в Московском институте  электронного машиностроения, где накопился большой опыт использования современных методов сварки в ювелирном искусстве.