Галтовка

Галтовка

Шлифовка и полировка ювелирных изделий считается трудоёмкой и дорогостоящей операцией. На финишную обработку поверхности в ювелирной промышленности приходится примерно 60% стоимости продукции. На смену традиционным барабанам и виброустановкам приходят более производительные методики.

Одним из перспективных методов финишной обработки деталей является метод магнитно-абразивного полирования (МАП). Сущность метода заключается в том, что обрабатываемая деталь и наполнитель с магнитными и абразивными свойствами, помещенными в магнитное поле, начинают принудительное движение относительно друг друга. Магнитно-абразивный наполнитель создает режущий эффект, плотность которого можно варьировать, изменяя напряженность магнитного поля. Силами магнитного поля зерна наполнителя прижимаются к поверхности детали, оказывая давление на деталь в каждой точке ее поверхности, что приводит к съему металла и сглаживанию микронеровностей. Обработка производится при наличии жидкой среды, которая в данном процессе выступает как носитель поверхностно-активных веществ, а не как средство охлаждения детали. Магнитно-абразивным полированием можно обрабатывать детали любой геометрической формы и габаритных размеров из магнитных и немагнитных материалов.

                             Рис. 1

Схема магнитно-абразивной обработки деталей сложной формы из немагнитных материалов: 

1 – вращающийся диск; 

2 – постоянные магниты; 

3 – обрабатываемые детали; 

4 – наполнитель.

В настоящее время для обработки изделий в ювелирном производстве широкое применение нашли магнитные галтовки. Схема устройства галтовки показана на рис. 1. Принцип действия основан на движении наполнителя, в виде иголок, за счёт магнитного поля. Магнитное поле создаётся за счёт перемещающихся постоянных магнитов. Иголки перемещаются с определённым ускорением, осуществляя взаимодействие с помещенными в ёмкость ювелирными изделиями, при этом последние подвергаются многочисленным микроударам со стороны наполнителя. За счёт  взаимодействия происходит обработка поверхности изделий во всех труднодоступных местах, а также частичное упрочнение поверхности изделий, что облегчает их дальнейшую шлифовку и полировку.

При воздействии магнитного поля в рабочем зазоре, наполнитель ориентируется своей большей осью вдоль магнитных силовых линий, уплотняется и прижимается острыми гранями к обрабатываемой поверхности. В результате этого обработка поверхности детали производится острыми кромками, т. е. имеет место процесс ориентированного абразивного резания.

Рис. 2 Рис. 3

На рынке оборудования представлены многочисленные конструкции магнитных галтовок, в основном производства Турции и Китая. По своей конструкции они представляют диск с расположенными по его периметру постоянными магнитами кольцеобразной формы. Диск приводится в движение электродвигателем, при этом магнитное поле созданное магнитами, движется с окружной скоростью, соответствующей частоте оборотов электродвигателя, заставляя перемещаться игольчатый наполнитель (рис. 2).

Данная схема имеет некоторые недостатки. Во-первых, окружная скорость наполнителя не одинакова по всей поверхности диска. Чем ближе к центру вращения, тем она ниже, а в непосредственной близости от оси вращения образуется мёртвая зона, попав в которую изделия практически остаются без взаимодействия с иглами, т.к. последние стремятся переместиться к периферии ёмкости за счёт центробежной силы. Это хорошо заметно при обработке более тяжёловесных изделий (перстни, браслеты и т.д.), которые практически не перемещаются под действием движущегося наполнителя. Во-вторых, если мы рассмотрим расположение магнитного поля в магните кольцеобразной формы (рис. 3), то можно увидеть, что при расположении "плоскостью" кольцеобразных магнитов на диске галтовки, их полюса располагаются вверх и вниз относительно наполнителя и изделий. При таком расположении сила магнита направлена вверх, а межу самими магнитами взаимодействие минимально. Это снижает эффективность работы, т.к. наполнитель не получает дополнительного ускорения за счёт магнитного поля самого магнита и не меняет своего направления движения, попадая в зоны действия разно разряженных полюсов.

Компания предлагает конструкцию магнитных галтовок с принципиально иной формой и расположением магнитов. Нами используются магниты прямоугольной формы расположенные на диске друг против друга одноимёнными полюсами (рис. 4).

                                                                   Рис. 4

При этом поле магнитов перекрывает всю поверхность диска, а направление его совпадает с направлением перемещения наполнителя и обрабатываемых изделий. За счет этого эффективность данной конструкции возрастает на порядок, мертвые зоны залегания отсутствуют, скорость наполнителя и обрабатываемых изделий совпадают с направлением магнитного поля. Интенсивное воздействие магнитных полей на оси вращения диска стремится вытолкнуть наполнитель в более активные зоны. Данная конструкция галтовок позволяет использовать ёмкости различной формы и размеров, в зависимости от вида и количества обрабатываемых изделий.

По своей природе постоянные магниты отличаются магнитными свойствами материала и способом производства.

                                                        Рис. 5 
Ферриты (или керамика, керамические магниты, ceramic) – самые популярные постоянные магниты, существующие в настоящее время. Они производятся из комбинации феррита бария или стронция и оксида железа, и демонстрируют высокую коэрцитивную силу, что говорит о хорошей сопротивляемости к размагничиванию. Ферриты обладают наименьшей стоимостью, что обеспечивает им успех в тех магнитных приложениях, где не требуется выдающихся результатов по величине магнитного поля. Ферриты имеют очень хорошую коррозионную стойкость и устойчиво работают в диапазоне температур от -40 до +250 °С. Диапазон максимальной энергии – от 1,1 до 4,5 МГЭ – это магниты, произведенные с добавлением элементов лантаноидной группы. Двумя элементами этой группы, наиболее часто используемыми при производстве постоянных магнитов, являются неодим (Nd) и самарий (Sm). Существует большое количество смесей и сплавов с использованием этих элементов, но наиболее часто используются сплавы неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) и самарий-кобальт (SmCo). В настоящее время постоянные магниты Nd-Fe-B являются наиболее коммерчески выгодными в производстве. При этом магниты Nd-Fe-B выпускаются с большим количеством градаций, чтобы охватить широкий диапазон свойств и областей применения.

В нашем оборудовании используются более дорогие неодимовые магниты Nd-Fe-B, которые обладают высокими магнитными свойствами. Неодимовые магниты – третье поколение редкоземельных магнитов, имеют наиболее высокие значения остаточной магнитной индукции, коэрцитивной силы, максимальной энергии и соотношения производительность/цена. Диапазон максимальной энергии – от 1 до 48 МГЭ.

В качестве наполнителя в галтовках для обработки ювелирных изделий применяются металлические иголки с закруглёнными либо скошенными краями. Изготовлены они из технической нержавеющей стали, марок 12Х13, 40Х13, обладающей магнитными свойствами. Размеры их могут быть различны от Ø0,2 мм до Ø2 мм.

Для обеспечения нормального взаимодействия поверхности наполнителя с поверхностью обрабатываемых изделий, последний надо содержать в чистом состоянии. Налипший на иглы жир, микрочастицы износа изделий и наполнителя,  снижают эффективность взаимного трения и следовательно процесса обработки. Изделия перед загрузкой следует мыть и при необходимости производить обезжиривание. При загрязнении наполнитель следует промывать моющими средствами с добавлением лимонной кислоты. Совместно с наполнителем применяют различные шампуни и моющие средства, в состав которых входят поверхностно активные вещества. При работе, образованная ими пена, выводит грязь и продукты износа из зоны контакта.