Гравирование в стекольных работах
Неспециализированные сведения. Гравирование — один из самых сложных видов декоративной обработки. По характеру приобретаемого рисунка и по методам его исполнения различают пластичное (скульптурное), глубокое и поверхностное гравирование. Картины наносят на изделия на гравировальных станках, и подвижным инструментом, применяя для этого и бронзовые гравировальные круги.
Поверхностное гравирование делают скольжением гравировальных кругов по поверхности изделия,, резанием, царапанием, выстукиванием. С развитием техники для гравирования на поверхности начали применять электрический ток и энергию лазерного луча.
Первоначально гравированию подвергали драгоценные камни, после этого теми же приемами стали украшать плоские пластинки из горного хрусталя, а позднее — изделия из стекла. Сначала изделия из стекла гравировали неглубоко, картина представляла собой рисунок, состоящий только из маленьких, штрихов и прямых прорезов. Позднее начали использовать прорезы изогнутой формы, из которых составляли орнаменты, цветы, портреты людей, бытовые сцены, охоты и сцены битв, натюрморты, пейзажи, строения.
После этого поверхностная картина, выполненная штрихами,, уступила место рельефной более углубленной в стенку изделия. В большинстве случаев, картиной украшают изделия из хрустального стекла как тонкостенные, так и толстостенные. На цветных стеклах картины маловыразительны.
Изделия из слоистого Цветного стекла украшают рельефной картиной. Историческую известность взяла Портландская ваза (I в. н. э.), отысканная при археологических раскопках в Греции. Эта ваза сделана иэг темно-светло синий стекла с наслоенным на него белым опаловым стеклом, в котором выгравирована низкая рельефная пластийка с полупросвечивающими переходами в главную темно-светло синий окраску.
По технике исполнения гравирование слабо отличается 0т шлифования, т. е. для получения изображения, снимают слой стекла абразивными материалами. Отличие гравирования содержится в сложности изображений, для исполнения которых используют гравировальные круги.
В большинстве случаев глубина гравируемого изображения колеблется в пределах 0,5 … 3 мм. Темперамент гравированной поверхности зависит от используемой смачивающей жидкости, размера зерна абразивного материала, частоты вращения инструмента, его размеров и твёрдости.
Гравировальные круги. Узкие и сложные картинки, и небольшие подробности несложных картинок гравируют в основном на бронзовых кругах, благодаря которым передают давление абразивного материала на стекло. Бронзовые круги сохраняют собственные размеры и форму в течение продолжительного времени, они достаточно мягки и не оставляют на гравируемой поверхности глубоких рваных бороздок, не засаливают поверхность картины.
Гравировщик имеет в распоряжении пара десятков гравировальных кругов диаметром 5 … 120 мм и толщиной 0,5… 6 мм.
Круги малого диаметра монтируют на финише металлического валика гравировального станка. Так как круги являются опорой для зерен абразивного материала, перед работой подготовляют их режущую поверхность — кромке круга придают нужный профиль на токарном станке, а после этого доводят кусковой пемзой. Для правки кругов применяют бруски узкой и небольшой зернистости, инструменты для обработки и заготовки бронзовых кругов.
В качестве абразивного материала используют порошки наждака, карбида кремния, корунда. Зернистость этих материалов оценивают временем осаждения абразивного порошка в воде. В большинстве случаев при гравировании применяют порошки зернистостью 100 мкм.
В ходе исполнения картины используют абразивный материал 3 … 4 фракций: в начале обработки — самый грубый, при отделке и разработке картины в целом — более узкий, для самые тонких подробностей — самый узкий. При гравировании поверхности неотёсанным и жёстким абразивом она делается белой и матовой, тонкозернистыми и мягкими — матовой, сероватого цвета (время от времени полупрозрачной), потому, что в этом случае бороздки от абразивного материала не так глубоки. Для узких прямых прорезов применяют самая тонкую фракцию, дабы режущая кромка круга потом не затуплялась.
Простые картины на изделиях массового ассортимента делают гравировальными кругами из карборунда, электрокорунда и синтетических алмазов. Большие картинки гравируют в два этапа: предварительное гравирование (обдирка), при котором формируется главной контур рисунка, и узкое гравирование (дистировка), т. е. нанесение и доводка рисунка небольших подробностей. Предварительное гравирование делают карборундовыми кругами диаметром 10 … 200 мм, толщиной 3 … 20 мм, зернистостью 10… 25 либо кругами из синтетических алмазов.
Для гравирования применяют круги четырех профилей , с so а…г), но меньших размеров, чем круги для алмазной езьбы. Такими кругами возможно делать более узкий рисунок с солидным числом подробностей, чем при алмазной резьбе. Кругами с прямоугольной кромкой снимают большие участки на поверхности изделия (подготовка основания под картину), кромкой для того чтобы круга выполняют прямые узкие линии.
Кругами с клинообразным профилем прорезают узкие извилистые линии, подробности изогнутой формы, и элементы, напоминающие алмазную резьбу, но намного меньших размеров. Круги с закругленной кромкой применяют для создания ямок и углублений. Кругами с косой кромкой, заточенной в одну сторону, прорезают узкие штрихи неодинаковой глубины.
Смачивающие жидкости. В качестве смачивающих жидкостей при гравировании применяют машинное масло, керосин либо их смеси в разных соотношениях. Смачивающая жидкость образует с абразивным материалом шлам, что покрывает узкой пленкой стекло и круг в зоне обработки. Толщина пленки зависит от природы жидкости и изменяется в зависимости от ее вязкости.
Жидкость с более высокой вязкостью дает с одним и тем же абразивным материалом более тонкозернистую поверхность, поскольку пленка, грамотный более вязким маслом, имеет такую же либо кроме того громадную толщину, чем величина зерен абразивного материала. Зерна как бы плывут в пленке, и необходимо существенно повысить давление изделия на круг, дабы толщина пленки уменьшилась. В следствии зерна абразивного материала смогут только незначительно стирать поверхностный слой стекла.
В противоположность этому маловязкий керосин образует самую узкую пленку шлама, так что зерна абразива, кроме того самые небольшие по размерам, касаются стекла и гравировального круга и создают резание. Так, абразив, складывающийся из больших зерен, нужно смешивать с вязким машинным маслом, в то время как тонкозернистый абразивный порошок лучше трудится в смеси с керосином.
Время от времени для понижения вязкости машинного масла в него додают керосин, что разрешает при одном и том же абразивном порошке регулировать толщину пленки рабочего шлама. При гравировании на кругах в качестве охлаждающей жидкости употребляется вода.
Станки. Станок для гравировальных работ имеет вал, лежа-Ший на двух подшипниках. Станок приводится в воздействие электродвигателем. основание и Стол гравировального станка достаточно массивные, дабы всецело исключить вибрацию. Гравировальный круг посажен жестко на заклепках на вал с выступом.
Данный выступ снабжает жесткость крепления круга на валу станка. Над гравировальным кругом находится флажок — полоса из узкой кожи, которая защищает трудящегося от брызг суспензии и снабжает лучшее смачивание данной суспензией гравировального круга. Частота вращения круга до 1400… 1600 об/мин.
При гравировании применяют кроме этого станки САГ либо Ход, на которых монтируют соответствующий абразивный инструмент.
Рис. 1. Профили гравировальных кругов: а — прямоугольный, б — клинообразный, в — закругленный, г —с косой кромкой
Рис. 2. Схема дуг и гравирования спиралей
Исполнение гравирования. Перед гравированием моют и протирают гладье — полуфабрикат, что будут гравировать. Несложный рисунок, складывающийся из вертикальных и горизонтальных прямых линий, наносят на гладье по линейке, причем лишь главные линии. Сложные картинки переносят с бумаги на стенку изделия полностью, значительно чаще методом «припорашивания».
Для этого по всему контуру рисунка прорезают отверстия, после этого намоченный лист бумаги с рисунком прикладывают к гладью и через отверстия наносят по контуру рисунка точки особым составом либо бриллиантом. Точки соединяют между собой линией, которую выполняют суспензией, приготовленной из глины и воды, либо прорезают алюминиевым кругом, что оставляет серебряный след.
В случае если рисунок необходимо нанести на партию изделий, из резины изготовляют штемпель с рисунком. На штемпель наносят изделие и силикатную краску прокатывают по этому штемпелю. По окончании непродолжительной сушки изделие обжигают при температуре 400 °С.
В следствии на стенке изделия образуется несмываемый и нестираемый рисунок, что после этого прорезают кругами.
Рис. 3. Разрез стены гравированного изделия: 1 — наружная стена, 2 — выбираемый рельеф
Выбор метода обработки зависит от вида гравирования. При пластическом (скульптурном) гравировании стекла сперва кругами большего диаметра оконтуривают неспециализированные черты картины, обозначая ее глубину и форму. После этого кругами меньшего диаметра декорируют более небольшие подробности. Объемность изображения достигается удалением стекла с некоторых участков поверхности изделия.
Независимо от того, каким кругом ведется работа, существует неспециализированное правило: круги на протяжении работы должны снимать максимально вероятную поверхность для обеспечения нужной глубины рельефа.
В глубокой картине (рис. 3) самый глубоко гравируют ту часть рисунка, которая расположена ближе к наблюдателю. Более удаленные от наблюдателя части узора гравируют практически поверхностно, на совсем малую глубину.
Гравирование рельефа начинают с того, что отбирают стекло около рисунка.
Для гравирования мастер подводит изделие к кругу снизу так, дабы возможно было видеть целый рисунок, прижимает изделие к кромке гравировального круга, делает маленькой прорез и отнимает изделие. После этого операцию повторяет опять.
спирали и Изогнутые элементы рисунка гравируют за пара приемов, последовательно нанося прямые маленькие прорезы, исходящие один из другого.
Гравирование скольжением по стеклу делают кругами диаметром до 200 мм. Они оставляют на стекле широкий след, что активизирует работу, наряду с этим на стекле получается небольшая картина (глубина до 0,5 мм). При таковой обработке применяют круги легко закругленного профиля без острой кромки.
Кое-какие простые орнаменты, полученные таким методом, являются уменьшенными узорами номерного либо валового шлифования.
Такое гравирование выполняется стремительнее и стоит дешевле. Гравирование скольжением кроме этого используют для калибровки (нанесение рисок и меток на мерные сосуды) гравирования надписей.
Гравирование бронзовыми кругами — весьма трудоемкий процесс, поскольку нереально расширить частоту вращения шпинделя гравировального станка, потому, что под действием возрастающей центробежной силы зерна абразива начинают слетать с бронзового круга. В следствии бронзовый круг оголяется и кромка круга скоро приходит в негодность. Для заточки бронзового круга требуется большое количество времени.
Этот процесс используют по большей части для декорирования неповторимых изделий.
Ясность картины существенно возрастает, в случае если выступающие подробности либо углубления отполированы на войлочных либо древесных полировальных кругах крокусом либо пемзой. Возможно полировать и весьма узкие и маленькие прорезы, к примеру сферы диаметром от 1 м. Для этого применяют свинцовые круги, воды и суспензию пемзы. размеры и Форма свинцового круга должны всецело соответствовать размерам и форме гравировального круга, которым был выгравирован узор.
ее полирования деталей и Техника гравюры на свинцовых кругах не отличается от техники гравирования.
Сейчас полирование применяют как способ гравирования изделий из многоцветных слоев стекла. Снятие верхних слоев полированием позволяет применять цветовые оттенки нижележащих слоев, наряду с этим поверхность стекла остается фактически неизменной — блестящей и без заметных различий по высоте. Для данной цели применяют простой гравировальный станок, причем слой снимают древесными кругами, на каковые простым методом наносят полировочные средства, растертые в воде, к примеру оксид титана, что с водой образует смесь, прекрасно прилипающую к полировальному кругу.
Рис. 4. Подвижный абразивный инструмент (а) и подробность крепления круга на валу (б): 1 — рукоятка, 2 — держатель, 3 — круг, 4 — эластичный вал, 5 — электродвигатель
Для гравирования громоздких и тяжелых изделий используют подвижный абразивный инструмент (рис. 4, а, б). В держателе с рукояткой установлен патрон, снабжающий прочное крепление к эластичному валу шлифовальных кругов диаметром Ю… 200 мм.
Круг через эластичный вал приводится во вращение от раздельно стоящего мобильного электродвигателя.
Маленькие, но тяжелые изделия гравируют «насухо», без воды. Изделия со стенками толщиной 15… 20 мм громадных размеров плоской формы устанавливают в древесной подставке с маленьким наклоном назад. По изделию обязана непрерывно течь вода для охлаждения и смачивания шлифовального круга.
Гравер, перемещая подвижный абразивный инструмент, причиняет на стекло рисунок в соответствии с эскизом.
Рис. 5. Варианты (а… г) крепления гравировальных кругов на подвижном эластичном валу
Подносить инструмент к обрабатываемой поверхности нужно медлено, без резкого удара режущей кромки круга о стекло. После этого круг быстро прижимают к поверхности так, дабы он покинул четкий глубочайший след, и быстро отнимают от обрабатываемого участка; нельзя оставлять продолжительное время круг на одном месте. В следствии этого может случиться прижог, что приведет к нарушению геометрии режущей кромки.
Круг обязан вращаться в направлении от гравера.
Методы крепления гравировальных кругов. Гравировальные круги крепятся на эластичном валу различными методами: круги большего диаметра (более чем 30 мм) —через посадочное отверстие гайкой, которая наворачивается на конец эластичного вала (рис. 5, а), малого диаметра (рис.
5, б, в, г) приклеивают. Вал вставляют в держатель, напоминающий зажимный патрон сверлильного станка. Таким же образом в держателе зажимают алмазные буры разного профиля.
При применении алмазных буров существенно увеличивается производительность труда и уменьшается время изготовления картины.
Резание (способ показался в середине XVI в. в Венеции) значительно чаще делают бриллиантом, закрепленным в узком цилиндрическом держателе посредством замазки. По форме держатель напоминает карандаш либо авторучку. Гравер держит его на протяжении работы как при письме либо рисовании. Режущую грань бриллианта ориентируют по направлению перемещения руки мастера. По окончании каждого реза на ровной поверхности стекла остаются узкие царапины.
Острие бриллианта разрушает стекло так, что с каждой стороны реза образуются узкие раковистые выколки. Величина этих выколок зависит от давления на острие бриллианта. При слабом нажиме получаются узкие из-за выкра шивающихся крупинок стекла линии, при сильном — искрящийся след, поскольку появляющиеся наряду с этим раковистые изломы посильнее отражают свет.
Царапанием на поверхность изделия наносят рисунок в виде параллельной либо перекрестной штриховки. Особенно эффектно выглядит данный вид гравирования на изделиях в сочетаниях с цветными покрытиями (протравой), так как слой протравы процарапывается и в этом месте образуется белая непрозрачная поверхность. Чтобы не было растрескивания изделия при работе под него подкладывают мягкую подложку.
Помимо этого, на протяжении выполнения рисунка нужно смотреть за тем, дабы выкрашивающиеся частицы стекла не царапали поверхность изделия, в особенности с цветной протравой.
Выстукивание рисунка острым инструментом (в первый раз способ показался в Голландии в XVIII в.) содержится в следующем. Рукоятку острого инструмента держат перпендикулярно поверхности изделия и наносят по ней удары так, дабы вершина острия не соскальзывала и давала точечное разрушение поверхности. В точке удара стекло дробится в узкий порошок, а около нее образуются маленькие по размерам раковины скалывания стекла.
Так при каждом ударе на стекле остается точечный белый след. В зависимости от расстояния между белыми точками возможно добиться узких переходов светотени. Необработанные участки стекла выглядят особенно чёрными.
Такие картины, в частности портреты, в особенности эффектны на изделиях из чёрного стекла. Помимо этого, указанным методом возможно декорировать изделия таким тонким рисунком, что они самый четко видны только при боковом освещении, в то время, когда свет скользит на протяжении стены изделия.
Для выстукивания по стеклу используют инструменты из алмазов, корунда, карборунда, карбида вольфрама (победита). В какой-то мере при выстукивании возможно избежать ручного труда, в случае если применять для этого легкие ручные виброустановки (подобно ультразвуковой обработке).
Разновидностью выстукивания есть скалывание, при котором рисунок делают тупыми железными инструментами различного профиля. По инструменту наносят достаточно сильные удары, исходя из этого таковой метод используют по большей части для обработки толстостенных изделий. Удары наносят или молоточком конкретно по стеклу, или по оправке, поставленной перпендикулярно поверхности изделия.
В точке удара остается белый след выкрошившегося стекла, окруженный раковистыми изломами, на которых заметна «радужная игра» преломляющего света. В случае если обрабатываемое изделие укладывают на пружинящую подложку, то благодаря упругого сопротивления стекла удару образуются только раковистые изломы без белой крошки.
При определенном навыке возможно добиться получения на поверхности изделия рельефной фактуры, складывающийся из конусообразных трещин. Острые режущие края сколов сглаживают химической обработкой.
Гравирование электрическим током особенно действенно при нанесении рисунка на плоских изделиях, в особенности на листовом стекле.
Изделие (рис. 6, а) погружают в сосуд, наполненный электролитом. На дно сосуда помещают железную пластину, которую присоединяют к одному из полюсов источника постоянного тока. К противоположному полюсу присоединяют подвижный электрод из платины. Время от времени вместо сосуда с железной пластиной на стекле, которое подлежит обработке, делают влагонепроницаемый валик (рис.
6, б) из железных отходов, что присоединяют к одному из полюсов источника тока совершенно верно равно как и железную пластину.
В случае если коснуться платиновым электродом поверхности стекла, в точке контакта появляется электрическая дуга, из-за большой температуры в данной точке сначала появляется трещина, края которой после этого сплавляются. Тепловая энергия электрической Дуги распространяется во всех направлениях, что и приводит к распространению трещинок во все стороны от сплавленного центра. При передвижении электрода по поверхности стекла центры сливаются в линию.
Повторное перемещение электрода по выгравированной линии ведет к отколу растрескавшихся частичек. В следствии образуется белая непрозрачная линия.
Рис. 6. Схемы гравирования изделий электрическим током: а — с погружением в электролит, б — создание валика; 1 — изделие, 2 —платиновый электрод. 3 — электролит, 4 — железная пластина, 5 — сосуд, 6 — валик
На интенсивность остающегося на поверхности стекла следа воздействует полярность электродов: более интенсивный след появляется, в то время, когда платиновый электрод подсоединен к источнику питания как катод. Диаметр платинового электрода и ширина образующегося следа находятся в прямо пропорциональной зависимости. На ширину следа кроме этого воздействует и уровень электролита в установке.
Рис. 7. Схема однопозиционной установки для гравирования стекла лучом лазера: 1 — совокупность крепления изделия, 2 — изделие, 3 — фокусирующая линза, 4 — телескопическая труба, 5 — электромагнитный клапан, прерывающий излучение лазера, 6 — лазер
При гравировании листового стекла громадного размера участок, подлежащий обработке, окружают валиком высотой до 5 мм, изготовленным из смеси воска с алюминиевой стружкой либо из вторых композиций с металлом. Для облегчения работы под лист стекла помещают чертеж с узором, что переносят на стекло. Рисунок на чертеже делают цветным несмываемым карандашом.
Подобным образом электрическим током гравируют изделия и сортовую посуду декоративного назначения.
Гравирование лазерным лучом основано на тепловом действии луча, испускаемого квантовым генератором. В точке падения лазерного луча на поверхность изделия происходит проплав-ление канавки. Для этого возможно использован газовый лазер на базе С02, что трудится в постоянном режиме.
Подобный лазер владеет достаточной мощностью, дабы оказать на поверхность стекла тепловое действие. Его излучение с длиной волны 10,6 мкм в полной мере удовлетворительно поглощается стеклом, что и разрешает в маленький временной отрезок разогреть микроучасток поверхности до температур размягчения стекла.
Однопозиционна я лазерная установка (рис. 7) для гравирования стекла складывается из лазера, электромагнитного клапана для прерывания излучения по окончании окончания цикла обработки, оптической совокупности, которая способна пропускать излучение длиной волны 10,6 мкм, и совокупности крепления изделия. Совокупность крепления может перемещать изделие в заданных направлениях.
Установка возможно укомплектована копиром, подвижным столом, приспособлениями для вращения и колебания линзы, что разрешает приобретать на изделии волно- и петлеобразные линии. Так, за счет согласованных перемещений изделия и фокусирующей линзы возможно приобретать сверхсложные картинки.
