Гравирование металлическими и абразивными инструментами, абразивно-струйное гравирование
Гравирование металлическими и абразивными инструментами, абразивно-струйное гравирование
Металлическими и абразивными инструментами гравируют рисунки, пейзажи, портреты. При гравировании применяются гравировальные круги малых размеров. К разновидностям данного вида гравирования относится обработка поверхности резцами: рисование, выстукивание.
Гравирование кругами. Металлические гравировальные круги изготовляют обычно из листовой меди, несмотря на ее сравнительно малую твердость. Благодаря упругости медный круг хорошо сохраняет форму при гравировании рисунков свободным абразивом. При гравировании кругами из более твердых металлов (стали) на стекле образуются глубокие царапины. Мягкие малоупругие материалы (олово) не обеспечивают нужной скорости гравирования, и круги из таких металлов быстро изнашиваются.
Для гравирования изделий применяют ручные станки и бормашины.
Гравировальные круги сами не наносят рисунка, они лишь являются опорой для зерен абразивного материала. В качестве абразивного материала применяют мелкозернистый наждак и электрокорункд. В качестве смачивающих и охлаждающих жидкостей используют машинное масло, керосин и их смеси в различных соотношениях. При применении кругов малого диаметра нужно, чтобы жидкость обладала повышенным смачиванием и прилипанием к металлу, иначе абразивный материал будет отрываться от металлического круга. Машинное масло, обладающее повышенной вязкостью, хорошо удерживает зерна абразивного материала, а керосин, обладающий поверхностной активностью, обеспечивает хорошее смачивание медного круга. При гравировании круги засаливаются, т.е. теряют режущую способность, поэтому время от времени их правят с помощью других абразивов.
Выполнение граверных работ имеет свои особенности. Сначала на изделиях размечают рисунок. Требования к разметке различные в зависимости от вида гравюры и точности исполнения. Простые рисунки с вертикальными и горизонтальными линиями размечают при помощи линейки. При выполнении сложных гравюр рисунок переносят с бумаги на стекло следующим образом: мокрую бумагу с рисунком накладывают на внутреннюю сторону изделия, или выполненный на кальке рисунок накалывают иглой и припорашивают на изделии тонкодисперсным материалом. По намеченным следам обводят контуры рисунка малым кругом или процарапывают алмазом.
При гравировании абразивными кругами с подачей воды разметку наносят на изделие суспензией огнеупорной глины на воде. При разметке сложных рисунков используют белила, разведенные на скипидаре; в последующем этот состав снимается со стекла скипидаром. При гравировании рисунков медными кругами для разметки рисунков используют также белила, разведенные на воде с клеем. Гравюры на стекле можно размечать и с помощью штемпелевания или шелкотрафаретной печати: чаще это делается при массовом производстве изделий.
Рабочие приемы гравирования отличаются большим разнообразием, также разнообразны положения изделия относительно круга. При выполнении сложных рисунков на крупных изделиях предпочтение отдается способу обработки снизу.
Надписи и узкие линии нужно очень точно наносить по месту, так как ошибочные следы очень трудно удалять. Кривые и спирали гравируют, последовательно нанося короткие штрихи. При гравировании спирали радиус гравировального круга не должен быть больше соответствующего витка спирали.
Скользящее гравирование является наиболее производительным и наименее трудоемким способом гравирования, а потому и наиболее предпочтительным. При таком гравировании глубина рисунка не превышает 0,5 мм. Этим способом выполняются несложные рисунки и надписи. Для этого используются закругленные абразивные или широкие медные круги. Иногда таким образом гравируют изделия с тонким слоем накладного стекла, а также изделия, окрашенные с поверхности диффузионным способом (протрава), силикатными красками или другим способом.
При выполнении рельефных рисунков трехмерность изображения достигается за счет разной глубины удаления стекла с отдельных участков поверхности изделия. Некоторые рисунки можно гравировать абразивными и медными кругами, другие более сложные только медными.
Гравюру иногда полируют, иногда полируют только какую-то часть рисунка. Для полирования законченного рисунка используют деревянные, корковые, войлочные и свинцово-оловянные круги; размеры кругов выбирают в зависимости от величины обрабатываемой поверхности. Свинцово-оловянные круги для полирования имеют диаметр 2-35 мм и толщину 2-6 мм, диаметр деревянных и войлочных кругов до 200 мм, а толщина до 30 мм. В качестве полирующих материалов используют пемзу, трепел, полирит, крокус, оксид титана.
С помощью полирования можно также получать гравированные многоцветные рисунки на изделиях с поверхностными покрытиями, особенно диффузионными. Эти покрытия состоят из тончайших слоев различного цвета. Например, красная протрава толщиной 0,005 мм может состоять из следующих цветных слоев: красного, желтого, зеленого, а также слоев переходных цветов. Полированием снимают часть цветов, при этом выделяются оттенки нижележащих слоев, а поверхность стекла остается блестящей и без заметных различий по высоте.
Изделия гравируют и мягкими металлическими кругами без абразива. Для этой цели лучше всего подходят алюминиевые круги. Алюминий обладает малой твердостью и хорошо сцепляется со стеклом, поэтому при касании изделия вращающимся кругом на поверхности стекла остается нестирающийся серебристый след. Этот способ нанесения рисунков также используется для предварительной разметки рисунков, подлежащих гравированию с помощью медных или абразивных кругов.
Гравирование царапанием и выстукиванием – редко применяемые способы. При этих видах гравирования рисунок процарапывают острым твердым инструментом или получают за счет скалывания стекла при выстукивании острым или тупым инструментом. В первом случае обычно пользуются алмазом, редко – менее твердым материалом – сплавами металлов. Режущий инструмент закрепляют в тонком цилиндрическом держателе замазкой. Держатель имеет форму ручки или карандаша, поэтому во время работы удобнее всего держать его как при письме или рисовании. Особенность рисования алмазом заключается в том, что режущая грань ориентирована по направлению движения руки гравера. При движении алмаза по гладкой поверхности стекла на ней образуются тонкие царапины. Алмазное острие разрушает стекло таким образом, что по сторонам основной бороздки образуются тонкие раковистые выколки. Величина этих выколок увеличивается с усилением давления алмаза. Обычно поверхностные рисунки наносят перекрестной или параллельной штриховкой. Часто расположенные линии такой штриховки дают белую непрозрачную поверхность. Эффективно этот вид гравирования выглядит на изделиях с цветной протравой, так как слой протравы в этом случае процарапывается. Во время работы под изделия подкладывают мягкую подложку и следят за тем, чтобы выкрашивающиеся частицы стекла не поцарапали поверхность изделия, особенно с протравой.
При выстукивании изделия острым инструментом рукоятку держат перпендикулярно поверхности стола с тем, чтобы вершина острия не соскальзывала при ударе и получалось точечное разрушение поверхности. В месте удара твердый инструмент дробит стекло в тонкодисперсный порошок, а вокруг образуются небольшие раковины скалывания стекла. Рисунок на поверхности создается за счет различной частоты расположения точечных очагов разрушения. Там, где точки нанесены часто, на рисунке более светлые места, там где редко – темные. Этот метод наиболее эффективен для гравирования портретов на темных окрашенных стеклоизделиях.
При выстукивании рисунка тупыми металлическими инструментами (молоточками) наносят довольно сильные удары, поэтому такой способ применяют в основном для обработки изделий с толстыми стенками. Молоточком ударяют либо непосредственно по изделию, либо по оправке, поставленной перпендикулярно к поверхности изделия. В местах удара стекло разбивается в порошок, а вокруг образуются раковистые выколки, дающие радужную интерференционную окраску.
Несколько иной характер разрушения при упругом закреплении изделия. В этом случае на изделиях образуются конусообразные трещины. При ударах с определенных расстояний стекло выкалывается около мест удара таким образом, что в местах удара остаются выпуклости в виде усеченных конусов. Острые режущие кромки можно снять а полировальной кислотной ванне.
Декоративный узор «мороз». Узор, по внешнему виду напоминающий морозные рисунки на окнах, получается в результате хрупкого разрушения поверхности стекла от действия горячего столярного клея. Стекло, декорированное таким способом, используют для оконных и дверных проемов, светильников, сортовой посуды. Изделия, декорированные узором «мороз», хорошо пропускают свет, поглощая его всего на 5-10 % больше, чем прозрачное стекло.
Для получения декоративного узора необходимо приготовить клеевой раствор, осуществить подготовку стекла, далее нанести клеевое покрытие, провести сушку. Для приготовления клеевого раствора клей помещают в воду, чтобы он набух, а затем варят на пароводяной бане. Стекло очищают и матируют его поверхность пескоструйным или другим способом, моют и сушат. По краям выбранного участка делают бортики из пластилина или глины. Чтобы стекла не растрескались от горячего клея, их предварительно прогревают. Горячий клей наливают на поверхность стекла из клееварки или наносят щеткой. Полые изделия погружают в сосуд с клеем и, поворачивая, распределяют клей ровным слоем по поверхности. Клеевое покрытие средней толщины (4-5 мм) затвердевает за 4-6 ч при комнатной температуре.
Изделие с затвердевшим клеевым покрытием помещают в сушильную камеру с температурой 30-40 градусов С и сушат 5-12 ч. Горячий клеевой раствор, растекаясь при нанесении по матированной (неровной) поверхности стекла, прочно сцепляется с ней. Клеевое покрытие сравнительно быстро затвердевает с поверхности и стремится при этом сильно сжаться, однако этому препятствуют нижележащие слои и особенно слой, прочно сцепившийся со стеклом В связи с этим между верхними и нижними слоями возникает напряжения, которые возрастают по мере затвердевания нижних слоев. При полном их затвердевании они не могут сжаться вследствие прочного сцепления со стеклом. Возникающие при этот напряжения превышают предел прочности стекла в поверхностных слоях и оно растрескивается на кусочки различных размеров. При отделении клеевого покрытия кусочки стекла, сцепленные с клеевым покрытием, отделяются от поверхности стекла. Сочетание различной величины отделившихся кусочков и образует на поверхности стекла декоративный узор «мороз». Характер растрескивания стекла и, следовательно, характер узора зависит от степени неоднородности стекла на поверхности, а также от температуры и продолжительности сушки, толщины клеевого покрытия и некоторых других факторов.
Клеевое покрытие должно иметь толщину не менее 3 мм, иначе из-за незначительных напряжений стекло не растрескается. Стекло, на которое наносят узор «мороз», должно иметь толщину не менее 4-6 мм, а листы больших размеров – не менее 8 мм. При меньшей толщине стекла напряжения могут полностью его разрушить.
Декоративным узором «мороз» украшают как бесцветное, так и стекло с цветным накладом. При разрушении слоя цветного наклада усиливается декоративный эффект узора. В зависимости от замысла художника декоративный узор можно наносить на изделия не полностью, а в определенных участках. В соответствии с этим производят матирование, применяя различные трафареты, защитные покрытия и т.п.
Принцип абразивно-струйного гравирования заключается в том, что зерна абразивного материала, с силой ударяясь о поверхность стекла, оставляют на ней царапины и выколки, в результате чего стекло становится матовым, непрозрачным. Пескоструйным способом можно получить такие виды декорирования:
– матированный рисунок по трафарету или без него;
– матированный рельефный рисунок;
– светлый рельефный рисунок;
– светлый рельефный рисунок на матированном фоне;
– двустороннее изображение;
– сквозную обработку стекла;
– многоплановое изображение с последовательной сменой трафаретов;
– декорирование накладного стекла.
Пескоструйное декорирование часто применяют в сочетании с кислотной обработкой. Так как плавиковая кислота разъедает и сглаживает острые выступы и края трещин, в этом случае может быть достигнута тонкая полупрозрачная фактура стекла. Сходная фактура может быть получена также при нагревании поверхности до температуры, близкой к температуре размягчения стекла – около 550 градусов С; в этом случае шероховатости несколько сглаживаются за счет частичного расплавления стекла и действия сил поверхностного натяжения. Пескоструйную обработку применяют также в сочетании с росписью красками, алмазной резьбой, другими видами гравирования.
Для обработки стекла применяют абразивные материалы: песок, корунд и карбид кремния.
Рисунок на обрабатываемую поверхность наносят по трафарету. Для изготовления шаблонов и трафаретов используют проклеенную и непроклеенную бумагу. Для этого предварительно в течение нескольких часов замачивают в воде 150 г столярного клея и разогревают до разжижения с добавлением 4 мл насыщенного раствора винно-каменной кислоты. После остывания в клей добавляют 500 мл воды и 1.5 г квасцов или буры. Клей наносят на вырезанный трафарет и трафарет наклеивают на стекло. Бумажные трафареты можно использовать только один раз и для непродолжительной обработки.
Поверхности, которые не подлежат обработке, защищают специальными покрытиями. Эти покрытия должны быть эластичными, чтобы зерна песка отскакивали от защищенной поверхности стекла, а покрытие не разрушалось. Для изготовления покрытий используют мягкие металлы, каучук, резину, некоторые виды пластмасс, клеевые мастики и т.д. Наиболее распространена и удобна клеевая мастика (состав, мас. Ч.: столярный клей – 2.5, глицерин – 1.35. молотый мел – 1.05). Мастику готовят, добавляя в разогретый на водяной бане клей сначала глицерин, а потом мел. Клеевая мастика очень эластична; нанесенная на изделие, она не сбивается струей песка и к ней не прилипают песчинки.
Изделие сначала протирают, потом защищают покрытием. Мастику наносят широкой кистью в одном направлении. После застывания первого слоя наносят второй, затем третий – толщина покрытия зависит от глубины рисунка. При нанесении мастики нужно следить, чтобы в слое мастики не оказалось пузырьков воздуха. После того, как мастика подсохнет, на ее поверхности мягким карандашом или пером наносят рисунок. После этого рисунок вырезают острым ножом и удаляют те участки мастики, под которыми стекло должно быть подвергнуто обработке. Чтобы поверхность мастики не бала липкой, ее следует посыпать тальком или мелом.
После оформления рисунка или закрепления трафаретов на изделии устанавливают в камеру на вращающуюся подставку широкой частью вниз. Для того, чтобы абразивная струя не попадала на внутреннюю поверхность изделия, открытую часть его закрывают проклеенной бумагой. Струю направляют на изделие, которое поворачивают для того, чтобы добиться равномерной глубины рисунка и матирования. Пескоструйной обработке подвергают изделия из бесцветного, цветного и накладного стекла.
Для матирования поверхности стекла достаточно непродолжительной обработки, причем с минимальной силой удара частиц песка о стекло. При глубокой рельефной обработке изделие подвергают действию песчано-воздушной струи более продолжительное время. В этом случае можно применять различные насадки, изменяющие характер струи и силу удара частиц песка о стекло.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.