V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Содержание

Введение……………………………………………………………………3

Глава I.Теоретические основы изучения используемого камнесамоцветного сырья в технологии художественной обработки материалов

1.1 Изучение основных месторождений родонита………………………4

1.2 Физико-механические и технологические свойства родонита…………………………………………………………………….6

1.3 Декоративные свойства родонита…………………………………….7

Глава II. Разработка художественно-промышленного изделия в ТХОМ

2.1 Разработка аналогов……………………………………………………17

2.2 Разработка проекта шкатулки…………………………………………19

2.3 Разработка спецификации……………………………………………..19

Глава III. Технология изготовления камнерезного изделия

3.1 Выбор оборудования……………………………………………………23

3.2 Основные операции по изготовлению деталей шкатулки…………………………………………………………………….28

Заключение…………………………………………………………………33

Список литературы………………………………………………………….34

Введение

Актуальность предпринятого нами исследования обусловлена рядом теоретико-практических факторов.

Во-первых, современными инженерами-технологами в недостаточной степени теоретически описана технология изготовления камнерезных изделий из различных материалов.

Во-вторых, данная работа может занять определенное место в ряду работ, посвященных методологии изготовления простых прямоугольных шкатулок.

В-третьих, готовое изделие не предполагает итоговой сборки, что позволяет использовать его в дальнейшем в качестве наглядности при обучении студентов специальности ТХОМ процессу изготовления шкатулки.

Цель нашей научной работы: исследовать особенности технологического процесса изготовления простой прямоугольной шкатулки.

Из поставленной нами цели вытекают следующие задачи:

-определить выбор материала для изделия;

-определить необходимый инструментарий для обработки выбранного материала;

-определить особенности обработки и разметки камня;

-выявить технологическую особенность обработки рабочей поверхности.

Приведенные факторы и позволяют нам утверждать новизну нашего научного проекта, как вариативность использования:

-в качестве наглядности;

-прослеживания операционной последовательности;

-качества отделки.

Глава I.Теоретические основы изучения используемого камнесамоцветного сырья в технологии художественной обработки материалов

1.  

   1. Изучение основных месторождений родонита

Родонит известен был еще со времен Византии, но широко стал использоваться после открытия на Среднем Урале в 18в. Малоседельниковского месторождения. По легенде, на Урале впервые был обнаружен в гнездах орлов, откуда и получил название - "орлец". Еще одно, но менее известное название синоним "рубиновый шпат"[3,С.9].

Прежде всего следует различать родонит - минерал, представляющий собой силикат марганца, и родонит - породу, образуемую ассоциацией группы минералов: кварца, спессартина, бустамита, родохрозита и других марганцовых минералов[7,С.463].

Основные месторождения родонита образованы в результате метаморфизма марганцевых осадков при участии гидротермально-метасоматических процессов. Местами родонит замечен в скарнах, в пегматитовых и гидротермальных жилах. На скарновых полиметаллических месторождениях родонит образуется на контактах известняков с гранитоидами или по трещинам в известняках[8,С.94].

В небольших количествах в природе родонит встречается довольно часто, однако, для промышленного камнерезного производства необходимы крупные месторождения. Два открытия крупных месторождений родонита, обеспечивших на долгие годы производство родонитовых ваз, чаш, торшеров были сделаны в России в XVIII и XIX вв.

Родонит или орлец – второй по значению после малахита камень Урала, из которого изготовляли крупные декоративные изделия: чаши, вазы столешницы, письменные приборы и прочее.

Современные, действующие месторождения родонита: Баженовское, Кургановское, Аччитау, Большегримяченское.

Старые, легендарные копи "орлеца" - Малоседельниковские (в 25 км от г. Екатеринбурга около д. Седельниково)[3,С.9].

Крупнейшее украинское месторождение родонита (Прилукское) находится в мезо-палеозойских породах Чивчинских гор Мармарошского массива Карпат (Ивано-Франковская область). Родонит здесь малинового цвета встречается в виде мелких зёрен, гнёзд и прожилков. Запасы кондиционного сырья на месторождении составляют 668 тонн, а общие запасы пород – 15910 тонн[8,С.96].

На мировой рынок родонит поставляют Австралия и Мадагаскар. В Австралии он встречается на месторождениях марганца в Квинсленде и Новом Южном Уэльсе, а также на крупнейшем цинковом месторождении Брокен-Хилл. Австралийский родонит относится к высококачественному камню, сопоставимому с родонитом Урала. Ежегодно из Австралии и с о. Мадагаскар поступает около 20-30 т различного по качеству сырья.

Также весьма крупные месторождения родонита встречаются в Англии в графстве Девоншир, Мексике, США, в Японии и в Испании. Что касается испанского минерала, то его относят к низкокачественному материалу. Во всех этих странах добыча родонита не ведется на промышленном уровне в организованном порядке. Делается это от случая к случаю. Совсем недавно на мировой рынок поделочных камней вышли и страны Средней Азии. Самым перспективным из районов, добывающих родонит, считается Султануиздаг[5,С.32].

Само месторождение родонита образуется в результате метаморфизма осадочных карбонатных отложений. В них постепенно накапливается марганец. Он может быть либо в карбонатной форме, либо в окисле вместе с халцедоном. В результате метаморфизма осадочных пород образуются разные виды силиката марганца, которые были названы бустамит, тефроит и родонит. Также родонит может зарождаться в трещинах известняков и в их контакте с гранитоидами.

В россыпях родонит встречается в виде неправильных остроугольных, иногда слабоокатанных зерен, а также обломочных частиц, имеющих тонкозернистое сложение[8,С.99].

1.2 Физико-механические и технологические свойства родонита

Родонит— это силикат марганца с различными примесями кремния, железа или кальция в разном процентном соотношении. Образование родонита происходит при скоплении марганца вместе с халцедоном в форме оксида или карбоната. Метаморфизм приводит к появлению родонита всевозможных цветовых оттенков[12,С.182].

Химический состав: окись марганца (МnО) 30—46%, закись железа (FeO) 2—12%, окись кальция (СаО) 4—6,5%, двуокись кремния (SiO2) 45—48%.

Твердость: 5,5-6,5;

Плотность: 3,4-3,75 г/см3;

Цвет: темно-розовый, малиновый, вишневый, розовато-серый;

Цвет черты: белая;

Блеск: стеклянный до жирного;

Прозрачность: непрозрачный до просвечивающего;

Спайность: совершенная;

Излом: раковистый, неровный;

Вязкость: средняя;

Ковкость: нет;

Реакция на HCl: нет;

Светопреломление: 1,733 - 1,744;

Дисперсия: отсутствует;

Люминисценция: отсутствует;

Агрегаты: кристаллы плохо образованы, чаще минерал составляют плотные сливные или тонкозернистые массы.

Практически все разновидности родонита принимают зеркальную полировку. Однотонные разности просвечивают в пластинках толщиной до 1,5 см[4,С.275].

1.3 Декоративные свойства родонита

Родонит – это силикат марганца, который образуется в результате контакта магмы с осадочными породами. Большую часть в этих породах занимает сам марганец. Чистый родонит встречается достаточно редко и цена чистого камня родонита достаточно высока. Чаще встречается камень с большим числом примесей разных видов марганцевых минералов[7,С.468].

Цвет родонита варьируется во всех оттенках розового. Встречаются камни малинового цвета, розового с серым отливом и красного цвета. Окрашен минерал обычно неравномерно. Оттенок и рисунок на камне зависят от химического состава. Чем меньше в нем примесей, тем камень более яркий и выразительный. Практически любой родонит имеет дендриты и прожилки черного цвета, которые по своему химическому составу являются окислами марганца. Именно эти контрастные прожилки создают на камне уникальные и неповторимые рисунки и узоры.

Некоторые экземпляры по внешнему виду напоминают ленточную яшму. На камне могут быть по очереди расположены полосы следующих цветов: розовый, серый и коричневый. Этот камень особо почитают ремесленники, потому что он легко полируется. Его обрабатывают с целью создания различных изделий, весьма популярны такие украшения, как бусы из родонита или серьги с родонитом[15,С.9].

По наличию дендритов выделяется особая разновидность родонита- дендритовый или пейзажный. Массивный родонит, или орлец, как правило, содержит различные минеральные примеси, в числе которых преобладает в виде бурых участков бустамит, вместе с ним кварц, родохрозит, спессартин, тефроит и др. Наличие этих примесей ухудшает основной розовый тон окраски. При значительном содержании более мягкого родохрозита снижается качество поделочного камня, такую породу называют томозит. Zn-содержащий родонит с сильным коричневатым оттенком получил название фоулерит; Fe-содержащий — железистый родонит. Загрязнённый примесями зелёный родонит называют марганцевой зелёной рудой, а полосчатые разновидности марганцевой яшмой. В зависимости от текстуры породы выделяют массивный розовый родонит, пятнистую и прожилковую разновидности, а также полосчатую и брекчиевидную[2,С.137].

Родонит является весьма распространенным поделочным камнем на мировом рынке. Его добывают, как в нашей стране, так и за рубежом. Минерал был разделен на сорта. В нашей стране это было сделано еще во время СССР. Требования к минералу разработало Всесоюзное производственное объединение под названием «Союзкварцсамоцветы», которое находилось под началом Министерства геологии СССР.

Согласно представленным требованиям родонит делился на два сорта. К первому относятся камни, на которых дендриты оксидов марганца занимают площадь поверхности не более 30%. Камни по цвету могут быть розовыми, малиновыми. Цена на родонит этого сорта весьма высока. Главным образом, это однородные тона.

Что касается второго сорта родонита, то на этих минералах пятна могут заминать не более 20%. Цвет этих камней такой же, как и у камней первого сорта[15,С.18].

Разновидности родонита:

Родонит однородный рубиновый - "орлец" (рис.1).

Почти мономинеральная разновидность, ярко окрашенная в малиновые, красные и густо-розовые тона. Камень полупрозрачный, просвечивает в пластинках толщиной до 1,5 см. Используется как ювелирное и поделочное сырье.

Древние копи Малоседельниковского месторождения содержали основные запасы рубинового родонита — орлеца. Небольшие количества высококачественного родонита, близкого к рубиновому, отмечены на месторождениях Аччитау, Большегримяченском и Кургановском.

Рубиновый родонит характеризуется гетеробластовой и гетерогранобластовой структурами, образованными тесным срастанием таблитчатых и более или менее изометричных зерен родонита и небольшого числа зерен родохрозита и бустамита. Основная масса породы сложена родонитом первой генерации. В родонитах Камчатки нередко можно наблюдать удлиненные, иногда веретенообразные зерна, скопления которых образуют сноповую и нематобластовую структуры. Размер зерен изменяется от сотых долей до 3 мм, характерны простые двойники, сростки[2,С.58].

По родониту первой генерации и среди черных кварц-пиролюзит-псиломелановых образований развивается родонит второй генерации, который при тех же оптических характеристиках, что и у родонита первой генерации, слагает наиболее яркоокрашенные крупнозернистые участки. Родонит второй генерации характеризуется минимальным содержанием химических примесей и является, по-видимому, результатом собирательной перекристаллизации. По чистоте окраски и просвечиваемости это наиболее высококачественная ювелирная разность родонита.

В качестве спутника в рубиновом родоните в небольшом количестве присутствует родохрозит, образующий редкие крупные, удлиненные или неправильной формы зерна среди родонита. Родохрозит участвует в образовании характерных гетеробластовых структур, нередко замещая родонит. Для родохрозита характерны: двойниковая штриховка, неяркие, близкие к перламутровым цвета интерференции и отчетливая псевдоабсорбция в проходящем свете. Местами минерал окрашен в розовый цвет с четким плеохроизмом.

Еще реже в родоните встречается бустамит, отличающийся сравнительно низким рельефом, менее ярко выраженной шагреневой поверхностью и сероватыми цветами интерференции[7,С.374].

Рис. 1 Родонит однородный рубиновый

Родонит однородный, розовый.

Распространен на Кургановском и Новом месторождениях, характеризуется розовой и бледно-розовой окраской. Однородный розовый родонит, как и рубиновый, слагает небольшие участки и часто служит фоном для дендритовых разностей, описываемых ниже.

Очень типичен розовый родонит на проявлениях Родонитовое, Крутая Падушка и Корель на Дальнем Востоке. Здесь он характеризуется значительной примесью родохрозита и кварца. Нередко розовый родонит образует сферолитоподобные пучки удлиненных кристаллов.

Розовый родонит принимает зеркальную полировку, хорошо просвечивает в пластинках толщиной 3—5 мм и слабо при толщине пластины 1 см. Применим для ювелирных вставок, бус, интересен в изделиях, где можно использовать его просвечиваемость[7,С.375].

Дендритовый родонит (рис.2).

Родонит дендритовый представляет собой оригинальную разновидность, образованную развитием черных гидроксидов и оксидов марганца на светло-розовом или темно-розовом фоне родонита. Рисунок дендритов самый разнообразный — мелкие веточки, моховидные скопления, отдельные хорошо выраженные древовидные формы. Изредка наблюдается пейзажный рисунок при сочетании дендритов и пятнистых скоплений марганцевых минералов.

В розовом родоните, составляющем основу дендритового, широко развит кварц, нередко встречается гранат. Эти минералы образуют гранобластовую и пойкилобластовую структуры.

Наиболее характерен дендритовый родонит для Кургановского и Нового месторождений. Даже при значительном скоплении гидроксидов марганца хорошее качество полировки камня сохраняется, но снижается его просвечиваемость[7,С.377].

Рис. 2 Дендритовый родонит

Родонит пятнистый.

Типичен как для уральских месторождений, так и для месторождений Средней Азии и Дальнего Востока. Окраска породы яркая или в полутонах, пятнистая: розовые, малиново-красные, сероватые, желтовато-коричневые пятна соседствуют и сменяют друг друга. Рисунок четкий или расплывчатый со сложной конфигурацией пятен, с резкими ограничениями или постепенными переходами одного тона в другой. По величине разноокрашенных пятен могут быть выделены мелко-, средне- и крупнопятнистые образования с размерами пятен от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров по наибольшему измерению.

Пятнистые родониты характеризуются наиболее пестрым минеральным составом, и в некоторых из них (например, на Большегримяченском месторождении и проявлении Пасечном) собственно родонит становится подчиненным минералом. Главенствующую роль приобретают родохрозит, кварц, гранат, тефроит[7,С.378].

Родохрозит образует неправильные, таблитчатые и близкие к изометричным зерна с хорошо выраженной спайностью и двойниковой решеткой, выполняет промежутки между зернами других минералов. Кварц присутствует в виде отдельных зерен размером в сотые и десятые доли миллиметра, рассеянных в массе породы, образует макро- и микропрожилки, линзовидные и неправильные скопления, заполняет трещины и поры. Он встречается в срастании с различными минералами. Отмечается корродирование кварцем зерен родонита и граната.

В. И. Козловым на месторождении Аччитау описываются кварцевые полосы и участки, чередующиеся существенно с родонитовыми. В таких зонах, прилегающих к родониту, кварц иногда включает тончайшие кристаллики граната. Широко развит кварц и в родонитах дальневосточных проявлений.

Гранат всюду представлен спессартином и широко развит в различных ассоциациях. Для краевых частей рудных тел характерна гранат-родонит-тремолитовая ассоциация, кварц-родонит-гранатовая и гранат-родохрозит-тремолитовая. Некоторые бурые пятна в родоните сложены тонкозернистым гранатом (до 90%) с ореолами гидроксидов железа. Размер зерен граната обычно не превышает сотых долей миллиметра. Более крупные (до 0,6 мм) идиоморфные зерна граната относятся ко второй генерации. Ранняя генерация представлена точечными пойкилобластовыми включениями граната в кварце и родоните. В проходящем свете гранат бесцветен или иногда окрашен в бледно-розовый цвет. Он наиболее распространен в большегримяченском родоните и окрашивает его в желтовато-коричневый цвет.

Тефроит часто встречается в мелко- и тонкозернистых агрегатах в ассоциации с родонитом, гранатом, родохрозитом и карбонатом. Образует неправильные, изометричные или удлиненные зерна с высоким рельефом, размер которых не превышает десятые доли миллиметра. Тефроит в шлифах бесцветный или со слабым желтоватым и зеленоватым оттенком в проходящем свете. Он наиболее типичен для родонитов Нового и Большегримяченского месторождений и для дальневосточных проявлений.

Сложный минеральный состав пятнистых родонитов обусловливает их гранобластовую (до мозаичной), гетеробластовую и пани-диобластовую структуры.

Пятнистые родониты представляют собой высокодекоративный поделочный и облицовочный материал (в мелкой плитке), принимающий зеркальную полировку и участками просвечивающий в пластинках толщиной до 1 см. В тонких (до 0,5 см) пластинках материал хрупкий и при ударе легко раскалывается[7,С.379].

Прожилково-пятнистый (рис.3).

Этот высокодекоративный поделочный камень достаточно широко распространен. Его образование обусловлено неоднократным дроблением родонитовых тел и залечиванием трещин поздним кварцем и кальцитом. Текстура у него прожилково-пятнистая, участками сетчатая или ленточная. На основе последней А. Е. Ферсман выделил изредка встречающуюся на уральских и казахстанских месторождениях декоративную ленточную разновидность родонита.

Рисунок ленточного родонита образован вытянутыми или прерывистыми полосами «со сбросами», окрашенными в черные, коричневые, розовые, серые, красноватые пятна, как у ленточных яшм. Ленточные разновидности родонита были встречены на камчатском проявлении Корель.

Прожилково-пятнистый родонит представляет собой оригинальный, нередко высокодекоративный поделочный и облицовочный материал. В частности, интересен прожилково-пятнистый родонит Симинского проявления (о. Сахалин), который отличается резко выраженной катакластической структурой, родонит-кварцевым составом, мелко- и тонкозернистым сложением и обилием серого карбоната, входящего в состав основной массы и слагающего крупные пятна и прожилки. В породе развит и родонит второй генерации в виде удлиненно-призматических и веретеновидных зерен, ассоциирующих с кварцем и бустамитом[7,С.379].

К группе прожилково-пятнистых разновидностей родонита отнесли родонитсодержащую породу проявления Туманного. Она характеризуется своеобразным крупнопятнистым рисунком, окрашена в розовые, буроватые, желтовато-бурые и темно-коричневые до черного тона. Камень практически не имеет трещин и сохраняет прочность в пластинках толщиной до 0,5 см. Порода просвечивает розоватым светом в светлоокрашенных кварц-карбонатных пятнах.

Собственно родонит в количестве 30— 40% слагает плотные мелко дробленные агрегаты, пропитанные гидроксидами марганца и железа. Значительная роль в составе породы принадлежит кварцу и карбонату, которые слагают отдельные участки (пятна) и выполняют трещины, что и обусловливает катакластическую, брекчиевую и брекчиевидную текстуры. Структура породы гетерогранобластовая, мелко-, тонко- и среднезернистая[7,С.381].

Рис. 3 Родонит прожилково-пятнистый

Вывод по первой главе: мы тщательно изучили материал, который собираемся использовать в изготовлении камнерезного изделия (в данном случае - родонит). Опираясь на полученные данные о его свойствах, мы можем начать разработку собственного изделия.

Глава II.Разработка художественно-промышленного изделия в ТХОМ

Известно наиболее широкое использование родонита в камнерезном искусстве нашей страны. Пристрастие к родониту в России началось в 1780 году – именно тогда простой крестьянин Никита Партин случайно отыскал месторождение розового камня в окрестностях Екатеринбурга на Урале. Безусловно, он не был чем-то новым, однако поставки орлеца в Россию, как и в другие страны Европы, всегда были очень скудны. Теперь же появлялась возможность для создания крупных поделок, чем немедленно воспользовались на молодых камнерезных фабриках, уже освоивших изделия из малахита и яшмы; родонит уверенно вошел в «первую тройку», и стал вторым по значению уральским самоцветом. Из родонита делали различные предметы интерьера, сувениры, украшения, вазы, шкатулки и другие декоративно-ювелирные поделки[12,С.138].

Залы Эрмитажа в Петербурге демонстрируют нам всю красоту родонита – здесь представлены всемирно известные многорожковые торшеры высотой почти три метра, украшающие собой парадную лестницу, и «овальная ваза» диаметром 185 см, а кроме того – множество небольших вещиц: чаши, вазы, часы, подставки под статуэтки, столешницы и детали интерьера с флорентийской мозаикой, в состав которой входит розовый камень. Наиболее крупное изделие из орлеца – саркофаг весом 7 тонн, выточенный из цельной глыбы родонита массой 47 тонн; такие большие куски минерала встречаются крайне редко, а сейчас подобные примеры и вовсе неизвестны. К сожалению, месторождения родонита, все еще существующие на Урале, крайне скудны – сегодня из него изготавливают разве что мелкую пластику: ювелирные вставки, кабошоны, шкатулки, настольные наборы, подсвечники и статуэтки, пасхальные яйца и часы. Как облицовочный материал родонит применяется крайне редко, однако такие примеры можно видеть на сводах арок станции «Маяковская» московского метрополитена – советские архитекторы просто не могли пройти мимо уникального цвета орлеца, как нельзя лучше соответствовавшего патриотической идеологии государства, удачно перекликавшегося с красным флагом и рубиновыми кремлевскими звездами.

В настоящее время из родонита изготавливают вставки в виде кабошонов и плоских таблиц, используемые в ювелирных и галантерейных изделиях.

По технологическим свойствам природный камень родонит очень легко полируется и с легкостью поддается обработке. Из него изготавливают как мелкие сувениры такие как шкатулки, визитницы, так и крупные интерьерные изделия[12,С.164].

2.1 Разработка аналогов

В последнее время камнерезное производство начало успешно развиваться. На рынке представлен большой выбор сувениров из камня, в том числе и шкатулок. Аналогами для проектирования шкатулки послужили следующие виды (рис. 4-7):

Рис. 4 Шкатулка сложной формы (многогранник)

Рис. 5 Шкатулка-ларец

Рис. 6 Шкатулка сложной формы (типа «кабошон)

Рис. 7 Простая квадратная шкатулка

2.2 Разработка проекта шкатулки

В процессе анализа различных изделий из родонита мы остановили свой выбор на изготовлении простой шкатулки (рис. 7). По данному аналогу мы разработали собственное камнерезное изделие - простую квадратную шкатулку (рис. 8).

Рис. 8 Общий вид шкатулки

2.3 Разработка спецификации

Разработав проект изделия, мы разобрали его подетально (рис. 9). По нижеприведённой таблице можно судить о том, какие детали, из какого материала и в каком количестве нужны для изготовления шкатулки (см. табл. 1)

5

4

6

2

1

3

Рис. 9 Взрыв-схема шкатулки

Таблица 1

Спецификация шкатулки

№	Название детали	Материал	Количество
1	Боковая стенка	Родонит	2
2	Торцевая стенка	Родонит	2
3	Дно шкатулки	Родонит	1
4	Крышка шкатулки	Родонит	1
5	Накладной элемент на крышку	Родонит	1
6	Пластина-держатель	Родонит	1

Несмотря на легкость изготовления шкатулки мы можем варьировать размерами, формой, цветовыми решениями, дополнительными деталями (рис. 10). Это дает простор фантазии для разработки и создания уникального изделия.

Рис. 10 Чертеж

Вывод по второй главе: изучив различные камнерезные изделия и опираясь на аналоги мы разработали собственный проект изделия. Это будет шкатулка простой формы, а для того, чтобы она послужила наглядным пособием, оставим её в разобранном виде. Именно так можно будет в дальнейшем проследить операционную последовательность изготовления данного изделия. А для непосредственного изготовления шкатулки ознакомимся с оборудованием и особенностями технологии производства.

Глава III.Технология изготовления камнерезного изделия

3.1 Выбор оборудования

При изготовлении данной шкатулки мы использовали следующее оборудование и материалы:

-станок СРК-400-500 Р-Б (маятникового типа);

-станок А44-М (отрезной);

-станок плоскошлифовальный (СШК).

Станок СРК-400-500 Р-Б (рис.11). Станки этого типа являются самыми распространенными станками для резки камня абразивно-алмазным инструментом (цифры характеризуют максимальный диаметр инструмента). Эти станки были первыми резательными станками с алмазным инструментом для резки камня твердых пород. Их применяют не только для резки цветного камня, предназначенного для изготовления художественных изделий или вставок к ним, но и для изготовления технической продукции из кварца, турмалина и других камней для электронной и радиотехнической промышленности. Характерной особенностью станков типа СРК является подача отрезного алмазного круга на камень[13,С.286].

Электрический камнерезный станок маятникового типа на ременной передаче. Находится в нашей мастерской, предусмотрен для распиловки камня больших размеров. Станок имеет насос для подачи охлаждающей жидкости в зону резания.

Рис. 11 Станок СРК-400-500 Р-Б

Станок А44-М (рис.12). Электрический камнерезный станок. Станок имеет насос, для подачи охлаждающей жидкости в зону резанья и съемные ножки. Станок представляет собой высококачественную техническую продукцию, которая изготовлена по самой современной технологии[1,С.142].

Рис. 12 Станок А44-М

Технические характеристики:

Напряжение: 220 В;

Мощность: 2,2 кВт;

Длина реза: 590 мм;

Глубина реза: 110мм;

Диаметр диска: 350 мм;

Длина: 1110 мм;

Ширина: 575 мм;

Высота: 1210 мм;

Вес: 71 кг.

Устройство, основные узлы и детали станка А44-М: рама, ванна, электродвигатель, защитный кожух, рукоятка для фиксации режущего узла, рабочий сто, упор, болт кожуха, выключатель, рукоятка[1,С.94].

Станок плоскошлифовальный (СШК) (рис.13). Предварительное и окончательное шлифование плоских поверхностей изделий из цветных камней выполняют на плоскошлифовальных станках. По принципу работы эти станки делятся на станки, шлифующие периферией, и станки, шлифующие торцом круга. По форме стола и характеру его движения различают станки с возвратно-поступательным и вращательным движением стола. Приспособление с изделиями закрепляются на столах станков при помощи магнитной плиты. Благодаря большой мощности и высокой жесткости конструкции станки дают возможность шлифовать цветные камни с высокой производительностью и необходимой шероховатостью поверхностей.

На универсальном плоскошлифовальном станке с горизонтальным прямоугольным столом изделия обрабатываются периферией круга. Простые фасонные изделия можно обрабатывать пепрофилированным и профильным кругами с помощью различных приспособлений[13,С.308].

Рис. 13 Станок плоскошлифовальный

Абразивный материал

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.

Наибольшее распространение в промышленности находят искусственные абразивные материалы, отличающиеся высокой твердостью и однородностью состава. Они являются основными полуфабрикатами для изготовления различных видов абразивных инструментов[10,С.164].

Мы использовали абразивный порошок «Кыштымского абразивного завода» (электрокорунд нормальный регенерированный марки 12 АРК-12 АРБ. Зернистость - М25, М-28,М-14), оксид хрома.

Электрокорунд - абразивный материал, состоящий из корунда и небольшого количества примесей. Промышленность производит несколько разновидностей электрокорунда, в том числе нормальный, белый, хромистый, титанистый, циркониевый, моно- и сферокорунд.

Электрокорунд нормальный - содержит до 95% корунда и небольшое количество шлака и ферросплава. В зависимости от состава и количества примесей изменяются цвет электрокорунда нормального (от светло- до темно-коричневого), его микроструктура и свойства.

Получают электрокорунд нормальный восстановительной плавкой в дуговых печах шихты, состоящей из бокситового агломерата, малозольного углеродистого материала и железной стружки. В процессе плавки примеси, содержащиеся в боксите, восстанавливаются и переходят в ферросплав, за исключением окиси кальция, которая почти целиком переходит в электрокорунд, создавая вредные минеральные образования, снижающие его качество. Поэтому содержание окиси кальция в боксите должно быть минимальным.

Высокая твердость и механическая прочность зерен электрокорунда нормального обеспечивают широкое применение его при шлифовании металлов. Электрокорунд нормальный обладает ещё и значительной вязкостью, которая необходима при выполнении работ с переменными нагрузками. Для изготовления обдирочных кругов производится электрокорунд нормальный поликристаллического строения, обладающий высокой прочностью. Размер кристаллов такого материала – около 50 мкм.

Из электрокорунда нормального выпускаются шлифзерно, шлифпорошки и микропорошки различных размеров. Они используются для изготовления самого разнообразного абразивного инструмента[2,С.53].

Электрокорунд белый состоит из корунда(98-99%) и небольшого количества примесей в виде высокоглиноземистого алюмината натрия и других минералов. По химическому и физическому составу белый электрокорунд является более однородным, чем нормальный. Зерна белого электрокорунда обладают высокой прочностью и острыми кромками, они легко внедряются в твердые прочные металлы (азотированные, жаропрочные), дают меньший нагрев, чем зерна других разновидностей электрокорунда. Абразивные изделия из белого электрокорунда отличаются стабильными свойствами, обладают хорошей самозатачиваемостью и обеспечивают высокую чистоту обрабатываемой поверхности.

Электрокорунд белый перерабатывают на шлифзерно, шлиф- и микропорошки, которые идут для изготовления абразивного инструмента на различных связках и шлифовальной шкурки.

Оксид хрома - очень твердый тугоплавкий порошок зелёного цвета. Температура плавления 2435˚С, кипения около 4000˚С. Нерастворим в воде. По твердости близок к корунду, поэтому его вводят в состав полирующих средств[10,С.218].

3.2 Основные технологические операции по изготовлению деталей шкатулки

Заготовительные операции (подготовка сырья для дальнейшей обработки):

-выбор материала (родонит).

При выборе материала мы учитываем его декоративные и физико-механические свойства.

-разметка контуров деталей шкатулки.

С помощью маркера или алюминиевой чертилки размечаем детали будущего изделия из родонита.

-распиливание деталей для шкатулки по размерам.

Для распиливания мы используем станок А44-М. Детали будущей шкатулки вырезаем по ранее намеченному контуру.

Формообразование (подбивка):

-предварительное шлифование заготовок шкатулки.

Эта операция производится с целью придания нашей шкатулке из родонита черновой формы (приближенной формы с припуском на дальнейшую обработку) с помощью абразивного материала М25.

-окончательное шлифование заготовок шкатулки.

Окончательное формообразование выполняют за несколько операций шлифования абразивным материалом М28.

Все эти операции мы производим на плоскошлифовальных станках[10,С.124].

Чистовое шлифование:

Различают плоское и круглое шлифование. Круглое шлифование находит применение при изготовлении изделий, имеющих форму тел вращения.

Плоское шлифование применяют для выравнивания поверхностей заготовок, для образования базовых плоскостей, подгонки толщины изделий, формообразования и т.д.

Плоское шлифование может быть выполнено периферией либо торцом круга. В качестве инструмента могут применяться абразивно-алмазные круги либо чугунные планшайбы, на которые наносится суспензия с карбид-кремнием или паста с абразивом. Профильное шлифование на плоскошлифовальных станках осуществляется профильными кругами.

Плоское шлифование периферией круга плоскостей, боковых граней, плоских фасок, прямоугольных выборок производят в обычном порядке. Каждый вид шлифования требует определенного алмазного инструмента и соответствующего подвода с охлаждающей жидкости в зону обработки. В зависимости от обрабатываемого изделия диаметр алмазного круга может быть от 20 до 200 мм[10,С.136].

Финишные операции:

-доводка деталей шкатулки.

Доводка уничтожает следы предыдущей обработки и придает поверхности матовость. Для этой операции используем микропорошок М28.

Обычно доводка применяется только к изделиям из однотонно окрашенных камней. Все пестроцветные камни обязательно полируются, так как именно полирование придает не только блеск, но и яркость цвету камня и раскрывает для нас свой неповторимый рисунок.

Целью доводки является выравнивание поверхности, удаление различных неровностей, следов от шлифовки путем последовательного применения абразивных порошков или алмазных паст различной зернистости. Доводку осуществляют до тех пор, пока поверхность камня не станет достаточно гладкой, пригодной для проведения последующих этапов обработки. Периодически камень промывают в чистой воде, осматривают и оценивают, не пора ли переходить на более мелкий абразив. Для этого обработанную поверхность рассматривают под таким углом, чтобы отраженный от неё свет попадал в глаза. При этом хорошо видны не доведенные до кондиции участки.

Доводку продолжают до тех пор, пока поверхность камня не станет почти блестящей, без пятен, допускаются лишь очень мелкие царапины, устраняемые при последующей обработке. Итогом обработки является доведение поверхности каменной заготовки до зеркального блеска[13,С.283].

-полирование заготовок.

Полировка придает блеск, яркость цвету камня. Полирование производим на плоскошлифовальном станке с использованием войлочного круга и окиси хрома.

Цель полировки – получение зеркально – гладкой с низкими параметрами шероховатости поверхности. Полирование (в отличие от шлифования) исключает применение жестких абразивных материалов. В результате полирования камень приобретает сверкающую и исключительно гладкую поверхность с насыщенной окраской и неповторимой текстурой.

Подготовка к полированию начинается с подготовки полирующего состава. При работе с некоторыми полирующими материалами их частицы могут проникать в поры и углубления камня и изменять его окраску. При использовании в качестве полировального материала окиси хрома появляется оттенок (цвет), который не всегда желателен. Чтобы избежать этого эффекта перед полировкой трещины и выбоины проклеивают герметиком или жидким стеклом, а после окончания полирования промывают камень.

Сначала готовят полирующий состав, соответствующий подготовленному к обработке камню. Для полирования следует применять только разбавленную суспензию, иначе полировальник будет преждевременно засаливаться, что приведет к снижению скорости обработки. Через каждые несколько минут суспензию добавляют на войлочный полировальник. Полировальник не должен быть ни мокрым, ни сухим, а только влажным.

Чтобы получить блестящую поверхность любого полируемого камня, количество подаваемой пасты по мере завершения процесса необходимо уменьшать. Полирование должно закончиться «впросух» (термин, бытующий у камнерезов очень давно и определяющий характер последней стадии полирования).

Проверяя ход полирования, изделие необходимо тщательно протирать, а возможно, и промывать, чтобы были видны все мельчайшие царапины. Хорошо отполированное изделие приобретает интенсивный блеск.

При полировании на планшайбах (шлифовально-полировальных станках) войлочный круг устанавливают на шпиндель станка в горизонтальной плоскости, а обрабатываемый камень прижимают к вращающемуся кругу вручную[13,С.296].

Финишные операции придают изделию товарный вид.

Деталировка:

В итоге получаем детали: боковые стенки (две детали), торцевые стенки (две детали), дно шкатулки (одна деталь), крышка (одна деталь), накладной элемент на крышку (одна деталь), пластина-держатель (одна деталь).

Вывод по третьей главе: ознакомившись с технологией изготовления и оборудованием, последовательно выполняя все операции, мы изготовили желаемое изделие из родонита - простую квадратную шкатулку. Это изделие не предполагает итоговой сборки, так как будет служить наглядным пособием.

Заключение

В начале научно-исследовательской работы была поставлена цель и задачи, которые по мере выполнения были достигнуты.

Цель нашей работы заключалась в исследовании особенностей технологического процесса изготовления простой шкатулки. Нами решались такие задачи, как определение выбора материала для изделия, определение необходимого инструментария для обработки выбранного материала, определение особенности обработки и разметки камня, выявление технологической особенности обработки рабочей поверхности.

Тщательно изучив материал-родонит, его свойства, опираясь на различные аналоги, ознакомившись с оборудованием и особенностями технологии изготовления, последовательно выполняя все операции, мы изготовили простую квадратную шкатулку. А так как мы предусматриваем её использование в качестве наглядности, то исключили сборку шкатулки.

Наше решение подетального представления простой шкатулки обусловлено такими теоретико-практическими факторами, как: 1) современными инженерами-технологами в недостаточной степени теоретически описана технология изготовления камнерезных изделий из различных материалов; 2) готовое изделие не предполагает итоговой сборки, что позволяет использовать его в дальнейшем в качестве наглядности при обучении студентов специальности ТХОМ процессу изготовления шкатулки.

В процессе изготовления шкатулки мы выяснили, что возможности природного камня настолько велики для фантазии и реализации творческого замысла художника, что можно смело творить, не стесняясь своих идей и замыслов.

Список литературы:

1. Александров В.А. Обработка природного камня алмазным дисковым инструментом/В.А. Александров.- Киев: Изд-во Наукова думка,1979.-240с.

2. Белицкая Э.И. Художественная обработка цветного камня/Э.И.Белицкая.- М.: Легкая и пищевая промышленность,1983.- 200с.

3. Брусницын А.И. Родонитовые месторождения Среднего Урала/А.И.Брусницын.- М.: Изд-во СПбГУ, 2000.- 200с.

4. Булах А.Г. Общая минералогия/А.Г. Булах, В.Г. Кривовичев, А.А. Золотарев.- М.: Академия, 2008.-416с.

5. Дронова Н.В. Оценка рыночной стоимости ювелирного сырья: учеб. пособие/Н.В.Дронова.- М.: международная академия оценки и консалтинга, 2003.- 79с.

6. Жукова Л.Т. Геммополихромия/Л.Т. Жукова, В.П. Ерцев//Дизайн и технология художественной обработки материалов: сб. статей.- Златоуст, 2004.-67с.

7. Здорик Т.Б. Минералы и горные породы/Т.Б. Здорик, Л.Г. Фельдман//Ювелирные камни и драгоценные металлы: энциклопедия природы России.- М.,1998.- Т.1.- 752 с.

8. Киевленко Е.Я. Геология месторождений поделочных камней/Е.Я.Киевленко, Н.Н.Сенкевич.- М.: Недра,1980.- 166с.

9. Корнилова Н.И. Ювелирные камни/Н.И.Корнилова, Ю.П.Солодова.- М.: Недра, 1986.- 189с.

10. Маслов Е.Н. Теория шлифования материалов/Е.Н.Маслов.- М.: Машиностроение, 1974.-320с.

11. Путолова Л.С. Декоративные разновидности цветного камня СССР/Л.С.Путолова, Т.И. Менчинская, Т.Л. Баранова.- М.: Недра, 1989.-386с.

12. Семенов В.Б. Уральские самоцветы/В.Б. Семенов, И.М. Шакинко.- Свердловск: Ср. Урал.кн.изд-во, 1982.-288с.

13. Синкенсес Д. Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней/Д.Синкенсес.-М.: Мир,1989.-424с.

14. Сычев Ю.И. Шлифовально-полировальные и фрезерные работы по камню/Ю.И. Сычев, Ю.Я. Берлин.- М.: Стройиздат, 1985.-312с.

15. Ухин С.В. Художественная обработка камня/С.В. Ухин.- Аст, Сталкер, 2004.-49с.

16. Ферсман А.Е. Занимательная минералогия/А.Е.Ферсман.- М.: Изд-во АН СССР,1959.- 238с.

17. Сайт «Мир минералов»- http://mirmineralov.ru/opredelitel/details/rodonit.html

Код для цитирования: Скопировать