1-Механич_способы (Каменихин А.Т. - Нанесение декоративных рисунков на стеклоизделия), страница 2

Рис. 1.9. Автоматический центр нанесения гравировки на стекло алмазным и полировальным кругами.

1.2. Ударное гравирование. Производится при помощи иглы с алмазным наконечником. При обработке изделия инструмент должен совершать поступательные движения перпендикулярно поверхности стекла, с тем, чтобы вершина острия не соскальзывала при ударе, а разрушение поверхности было точечным. В месте удара алмазный наконечник дробит стекло в тонкодисперсный порошок, а вокруг образуются небольшие раковины от скалывания стекла. Этим методом можно получать полутоновый рисунок за счет различной плотности расположения точечных сколов. Там, где точки нанесены часто – на рисунке более светлые места, где редко – темные. Этот метод наиболее эффективен для гравирования портретов, пейзажей и других сложных изображений.

Р ис. 1.10. Установка ПАННО-ГРАФ для ударной гравировки рисунка

В России освоен выпуск [http://delk.by.ru] достаточно простых установок для ударной гравировки (см. рис. 1.10). Они позволяют обеспечить от 16 до 64 градаций тона рисунка. При этом максимальная плотность точек гравирования - 33 точки на см². В зависимости от сложности изображения время для гравирования рисунка размером 300х400 мм может составлять  1 - 2 часа. Исходной информацией о гравируемом рисунке является компьютерный файл в формате (*.bmp), с  градации серого цвета. 

1.3. Абразивно-воздушное гравирование, более известное как пескоструйная обработка, получило достаточно широкое распространение, в силу относительной простоты технологического процесса, высокой производительности, а также возможности серийного производства однотипных изделий. Мелкие частицы абразивного материала, ударяясь с большой скоростью о поверхность изделия, скалывают небольшие частицы стекла. В результате вся обрабатываемая поверхность приобретает непрозрачный матовый характер, поскольку покрывается микроскопическими сколами, каждый из которых размещен под случайным углом к плоскости стекла. Пескоструйной обработкой можно производить в стекле пробивку отверстий сложной формы, вырезать фигурные декоративные элементы из стекла и многое другое.

Подробнее способ пескоструйной обработки будет рассмотрен далее.

1.4. Гравировка под «морозный» рисунок. Стекло «мороз» получают так. На шероховатую по­верхность предварительно матированного стекла на­носят тонкий слой столярного клея. Высыхая, слой клея сокращается и срывает с поверхности стекла тончайшие чешуйки. Поверхность стекла становится неровной, на ней возникают узоры. Такое стекло прозрачно, но пред­меты, находящиеся за ним, не просматриваются.

Изде­лие при такой обработке должно иметь достаточную толщину — 6-8 мм и более, иначе изделие при высыхании клея может покоробиться или растрескаться. Для получения необ­ходимого слоя клей можно наносить несколько раз. Если клеевая масса слишком жидка, то процесс обра­зования узоров затягивается, так как клей начинает дей­ствовать только при испарении воды. Очень оригинальный декор можно получить при двойной обработке изделия, т. е. когда процесс декори­рования одного изделия повторяют дважды. Матированное изделие, покрытое клеем, следует положить так, чтобы клей стекал с него как можно меньше. Сушка происходит сначала при комнатной температуре до тех пор, пока клеевая масса не высохнет. Затем изделие переносят в такое место, где температура поднята до 30 - 40°С. Там изделия расставляют таким образом, чтобы они свободно омывались циркулирующим воздухом. Отскочившие чешуйки клея падают на подстеленную бумагу. Фактура рисунка зависит от ряда факторов: толщины слоя клея, продолжительности сушки, температуры сушки, влажности воздуха сушильного помещения. Чем толще слой клея, нанесенного на поверхность изделия, тем медленнее происходит сушка, но при более толстом слое клея образуется более рельефный и четкий рисунок. Тонкий слой клея при высыхании и растрескивании образует на стекле более мелкий узор. При создании того или иного рисунка необходимо правильно подобрать соответствующий режим сушки. При низкой температуре сушки образуются равномерные трещины и крупный рисунок. Если несколько повысить температуру сушки, можно получить средние по величине узоры. Если же осуществить высокотемпературную сушку, клей отскакивает от стекла мелкими пластинками и на стекле будет получен мелкий «морозный» рисунок в виде своеобразной ряби.

Самые разнообразные декоративные эффекты могут быть достигнуты при сочетании прозрачной поверхности стекла с матированной и «морозной». Например, матируя стекло по трафарету, можно на поверхности изделия получить шероховатые участки заданной формы. Затем на все изделие наносят слой клея. При высыхании клей не повреждает гладких участков, а «морозными» получаются лишь матированные места. Оригинальный изобразительный эффект позволяет получить метод последующего вакуумного напыления на изделие отражающего покрытия [Патент RU 2052402
Нечаев П.Г., Кузнецов О.М. Способ декорирования стекла, кл.C03C17/34, опубликовано 20.01.1996]. Созданный рисунок выделяется вследствие того, что отражение падающего света на гладких участках рисунка происходит под одним и тем же углом, тогда как отражение света на участках стекла с узором "мороз" происходит хаотично, под разными углами.

Научно-технический прогресс породил и несколько современных технологий гравирования, таких как ультразвуковое, электродное, объемное и поверхностное лазерное, а также электронно-ионное гравирование, пришедшее в стекольную промышленность из электронной техники.

1.5. Ультразвуковое гравирование. Ультразвуковая обработка твердых материалов происходит под действием колеблющегося с ультразвуковой частотой инструмента в жидкой среде, содержащей абразивный порошок. При ультразвуковых колебаниях инструмент ударяет по частицам абразива, а те, в свою очередь, по обрабатываемому материалу. Инструмент подается в направлении колебаний с небольшим усилием и непрерывно. Таким образом инструмент внедряется в толщу стекла. При этом происходят разрушения стекла двух типов: 1) выкрашивание размельченного материала непосредственно под частицей абразива и 2) образование трещин, приводящее к выкалыванию частиц материала. Съем материала увеличивается с увеличением амплитуды колебаний. Для увеличения амплитуды применяют концентраторы, концы которых выполнены в виде инструмента необходимой формы.

Производительность ультразвуковой обработки зависит от ряда факторов. Одни из них связаны с физическими свойствами обрабатываемого материала и геометрическими размерами рисунка, другие — с параметрами абразива (твердостью, плотностью, зернистостью), концентрацией суспензии и свойствами жидкости, третьи — с формой, размерами и материалами инструмента, а также режимами его работы (амплитудой и частотой колебаний, статическим давлением).

Рис.1.11. Схема устройства ультразвуковой головки:

1- конический стержень (переходник), 2 — магистраль, 3 — вибратор, 4 — концентратор, 5 — наконечник, б—шланг,

7 — стекло.

На стекле с помощью ультразвука можно выполнить очень тонкие рельефы, аналогичные чеканным рельефам медалей. Рисунок наносят на плоскую и закругленную поверхности, что зависит от формы наконечника концентратора. Размер гравируемого на стекле рельефа — до 100 мм. Очень эффективно применение ультразвука при массовом производстве изделий со сложным рельефным рисунком, портретными изображениями; с помощью ультразвука можно достигать своеобразного декоративного эффекта — «стекло в стекле». Для этого в изделии высверливают отверстия ультразвуковой установкой и делают столбики соответствующего диаметра из цветного стекла. Столбики вставляют в отверстия и приклеивают бесцветным клеем. Дальнейшую обработку выполняют различными способами.

1.6. Электродное гравирование. При включении тока в месте соприкосновения платинового электрода со стеклом возникает электрическая дуга, и температура повышается настолько, что поверхность растрескивается, а затем вновь сплавляется. Тепловая энергия электрической дуги распространяется во всех направлениях и поэтому трещинки расходятся от сплавленного центра во все стороны. При движении электрода по поверхности стекла такие центры сливаются в линию. Если по выгравированной линии провести электродом повторно, то растрескавшиеся частички откалываются. Матовая, иногда интенсивно-белая поверхность — результат значительного разрушения поверхностных слоев стекла.

На интенсивность следа, остающегося на стекле, влияет полярность электродов: при использовании платинового электрода в качестве катода возникает более интенсивный след, чем при использовании его в качестве анода.

Диаметр гравирующего электрода и ширина следа находятся в прямой зависимости. Ширина следа зависит также от высоты уровня электролита.

При гравировании листовых стекол больших размеров участок, подлежащий гравированию, ограничивают валиком высотой 5 мм, изготовленным из смеси воска с алюминиевой стружкой или из других композиций с металлом. Этот валик присоединяют к одному из полюсов источника тока. Под лист стекла помещают чертеж с выполненным узором или же узор наносят на стекло цветным несмываемым карандашом.

Электрическим током гравируют также сортовую посуду и декоративные изделия.

Рис.1.12. Схемы приспособления для гравирования рисунков электрическим током:

а — при погружении изделия в электролит, б — при наливе электролита на поверхность изделия; 1— пластина, 2 — электролит, 3 — сосуд, 4 — изделие, 5 —электрод, 6 — валик

1.7. Гравирование лазерным лучом. Этот вид обработки основан на тепловом действии лазерного луча, который проплавляет канавку в тонком поверхностном слое стекла. Для поверхностного гравирования можно использовать газовый лазер. Его излучение с волнами длиной 10,6 мкм хорошо поглощается поверхностью стекла, в результате чего создаются благоприятные условия для поверхностного гравирования.

Рис. 1.13. Однопозиционная лазерная установка для гравирования стекла:

1 – система закрепления и заданных перемещений изделия, 2— изделие,

3 — фокусирующая линза, 4 — телескопическая трубка, 5 — электромагнитный клапан,

6 — лазер

Однопозиционная лазерная установка для гравирования стекла (рис. 1.13) состоит из лазера 6, электромагнитного клапана 5 для прерывания излучения после окончания цикла обработки, телескопической трубки 4, фокусирующей линзы 3, пропускающей излучение с волнами длиной 10,6 мкм, системы 1 закрепления и заданных перемещений изделия 2. Установка может комплектоваться качающимся столом, копиром, приспособлениями для колебания и вращения линзы, позволяющими получать на изделии волно- и петлеобразные линии. За счет комбинирования движений изделия и фокусирующей линзы можно получать очень сложные рисунки.

1.8. Электронно-ионное гравирование. Еще одним высокотехнологичным способом художественного декорирования поверхности стекла является технология электронно-ионного гравирования. Стекло помещают в ванну, заполненную расплавом соли металла. Процесс заключается в одновременном энергетическом воздействии сканирующего электронного луча на стекло и ионного обмена стекла с солями металла. Между источником электронного луча и зоной ионного обмена создаётся необходимое напряжение. При этом сканирующий электронный луч модулируется по интенсивности в зависимости от необходимой насыщенности элементов изображения.

Этот способ формирования рисунка подобен ионно-лучевой обработке полупроводниковых материалов, применяемый при изготовлении интегральных микросхем.

13