§ 34. Изготовление колец

Гладкие кольца. Самый распространенный вид гладких колец — обручальные. Это единственный вид украшений, который носят, не снимая, поэтому из всех типов обручальных колец наиболее устоявшийся обтекаемое кольцо под названием овальное (имеющее в сечении форму сегмента). Типы обручальных колец и их профили приведены на рис. 89. Изготовление обручальных колец, выполняемых вручную, связано прежде всего с расчетами. Исходными данными для расчета являются размер кольца и толщина прокатной заготовки для него. Расчеты, не зависят от формы и ширины кольца. Размер кольца определяет его внутренний диаметр. Размеры колец принято считать от 15,5 до 24,0 через 0,5 мм. Толщина заготовки также ограничивается минимальным и максимальным размерами. Минимальная толщина (0,8 мм) может быть у плоских колец, максимальная (3,0 мм) — у сегментных.

Исходя из заданных размера и толщины кольца, длина заготовки l (рис. 90) определяется как длина окружности πD, но кольцо имеет толщину, поэтому диаметр принимают средним между внешним и внутренним. Таким образом, формулой расчета длины заготовки будет 3,14*D_cp. Например, для пальца 18-го размера при толщине кольца, а следовательно, и заготовки 1,6 мм длина заготовки будет равна 61,5 мм.
Решение: внешний диаметр кольца 18-го размера при толщине 1,6 мм равен 21,2 мм. Средний диаметр (18,0+21,2):2=19,6 мм. Длина заготовки 3,14*D_cp=3,14*19,6=61,5 мм. Итак, 61,5 мм — это чистовая длина заготовки.

Практически ювелиры рассчитывают длину заготовки по приближенной формуле: 3d + 4h, где d — внутренний диаметр (размер) кольца, h — толщина заготовки.
Расчеты по приближенной формуле удобны и требуют меньше времени, но в этом случае необходимо брать соответствующую поправку на неточность расчета. Результат, полученный по приближенной формуле для заготовок толщиной 0,8 мм, будет иметь разницу е 1,8 мм в меньшую сторону. Следовательно, к расчетной длине делают припуск, составляющий разницу. При толщине заготовки 1,0 мм разница составит 1,5 мм, при толщине 1,5 мм — 1,0 мм, при толщине 2,0 мм — 0,8 мм, при толщине 2,5 мм — 0,4 мм и при толщине заготовки 3,0 мм разницы не будет, Результат расчета, полученный по приближенной формуле, при толщине заготовки больше 3 мм, будет иметь разницу в большую сторону. Поскольку рассчитывать длину заготовки монтировщику приходится довольно часто, удобно пользоваться размерами, подсчитанными по формуле 3,14*D_cp и приведенными а табл, 17.

Таблица 17

Длина заготовок толщиной 0,8 - 3,0 мм для колец с 15,5-го по 24-й размер

Исходный полуфабрикат для изготовления обручального кольца вручную — слиток или пруток. Зная толщину и ширину кольца (следовательно, и заготовки), слиток прокатывают в профильных валках квадратного калибра до квадрата, равного ширине кольца. Определяя размеры квадрата, необходимо учитывать уширение заготовки при дальнейшей плоской прокатке. При продольной прокатке квадрата в плоских валках уширение составляет около 10% от ширины — на вальцах с ручным приводом и от 10 до 50% — на вальцах с электрическим приводом. Процент уширения зависит от величины сжатия валками (определяется разницей между толщиной заготовки и расстоянием между валками) и числа проходов. При прокатке за один проход (следовательно, при максимальном сжатии) заготовка даёт максимальное уширение. Продольную прокатку заготовки в плоских валках лучше производить с боковыми ограничителями (направляющими), способствующими выходу прямого, неизогнутого проката. Заготовку прокатывают до толщины кольца. Если обручальное кольцо должно быть сегментного профиля, то прямоугольную (плоскую) заготовку выбирают такого размера, чтобы, пропустив через сегментный калибр профильных валков, получить полное заполнение калибра за один проход (без облоя). Весь процесс прокатки проходит с периодическим отжигом для снятия напряжений, в результате которых могут появиться надрывы, расслоения и другие виды брака.
Определив и отметив на прокате длину заготовки, ее отрезают с таким расчетом, чтобы около 1 мм оставалось в запасе на запиливание или выравнивание. Запиливают концы грубыми или средними напильниками так, чтобы подготовленные концы находились под прямым углом к стороне проката. В этом случае будущий шов (фуга) будет перпендикулярен продольной оси кольца. Угол запиливания со стороны продольного профиля заготовки (рис. 91) при толщине проката до 1,2 мм может быть прямым. При толщине свыше 1,2 мм концы запиливают под углом 15 — 30° к основанию (в сторону загиба). Чем толще прокат и меньше диаметр кольца, тем больше угол запиливания относительно продольного профиля заготовки. После запиливания заготовку сворачивают в кольцо, и концы полностью совмещают (сфуговывают). Гибку мягкой, легкоподдающейся заготовки производят (в руках) плоскогубцами с медными или закругленными (заваленными) изнутри губками, Трудноподдающуюся гибке заготовку изгибают на ригеле, в желобковых пазах флахайзена или секенайзена. Перемещая заготовку поперек желобка, ударами текстолитового молотка по ригелю изгибают в кольцо всю заготовку, а потом концы ее сфуговывают. Если не удается концы заготовки плотно сфуговать молотком, то фуговку производят, загоняя заготовку в коническое отверстие проколотки или сферическую ячейку анки одной, а потом другой стороной. Фуга должна быть настолько плотной, чтобы не просвечиваться, иначе в процессе пайки припой может растворить стенки кольца и тогда в месте фуги могут выявиться непропаи и поры. При правке кольца на ригеле шов может лопнуть (разорваться), и, наконец, на готовом отполированном кольце может быть заметна паяная полоса неплотно сфугованного шва. Эти недостатки влекут за собой выбраковку и исправление кольца, что, в свою очередь, связано с потерей времени, увеличением потерь драгоценного металла и т, д. При фуговке плоских колец, особенно широких, нельзя пользоваться проколоткой и анкой, иначе плоская поверхность кольца образует выпуклость, а образовавшуюся щель будет трудно устранить. Фугуют такие кольца молотком в желобковых пазах.

Плотно сфугованное кольцо офлюсовывают целиком или в местах пайки и паяют. Нагревают его равномерно, чтобы не разошлась фуга, а припой стараются отрезать в таком количестве, чтобы он полностью заполнил шов, не растекаясь по поверхности. Спаянное и охлажденное кольцо отбеливают, промывают и просушивают. Оно еще не имеет правильной формы и требует правки. Кольцо осматривают для выявления трещин, непропаев, пор — эти недостатки исправляют перед правкой кольца на ригеле. Ригель представляет собой конический стержень, на который насаживают кольцо, и ударами текстолитового молотка по всей поверхности кольца достигают полного прилегания внутренней поверхности кольца к утолщенной стороне ригеля. Затем кольцо снимают, надевают на ригель другой стороной и также правят молотком до полного прилегания к ригелю внутренней поверхности другой стороны. После правки кольцо должно иметь форму окружности. Если боковые стороны кольца имеют неровности или искажения, кольца правят с боков на правочной плите с помощью бойка или пунзела.
Убедившись, что внутренняя поверхность кольца повсеместно прилегает к ригелю, проверяют размер кольца и, если он соответствует заданному, приступают к дальнейшей обработке — опиливанию. Проводят опиливание в определенной последовательности. Полукруглым напильником или разновыпуклым надфилем опиливают внутреннюю поверхность кольца, выравнивая раковины, забоины, царапины и т. д. (насечку напильника или надфиля выбирают в зависимости от состояния поверхности). Боковые стороны опиливают широким трехгранным напильником, соблюдая размеры кольца по ширине. Наружную поверхность кольца опиливают трехгранным напильником в несколько приемов, следя за тем, чтобы на поверхности не осталось «граней», а боковые стороны образовали ровный поясок окружности.
После выравнивания поверхности опиливанием кольцо подвергают шабрению, которое осуществляется в той же последовательности, что и опиливание. При шабрении фаску внутреннего ребра, образованного боковой стороной и внутренней поверхностью, снимают. Эта операция обязательна, так как ребро не только будет раздражать палец, но и увеличит потери драгоценного металла при полировке кольца. Отшаброванное кольцо поступает в полировку, и на этом процесс изготовления кольца считается законченным.
Для серийного изготовления обручальных колец слиток или несколько слитков прокатывают в вальцах, повторяя все проходы каждым слитком, а затем лентой. В конечном итоге получают ленты необходимого профиля. Отожженую ленту циркулем размечают на отрезки, равные заготовкам на кольца. Дальше ленту навивают на цилиндрический ригель диаметром немногим меньше размера кольца. С одного конца ригель имеет радиально расположенный паз для захвата заготовки, с другого — ключ для насадки ручки вращения. Ленту пропускают через деревянные губки, зажатые в тиски, туго навивая ее на ригель плотной спиралью, Закончив навивку, спираль снимают с ригеля и отрезают каждый виток по разметке. Концы каждого витка запиливают и совмещают — сфуговывают. Дальнейшие операции проходят в той же последовательности, что и при штучном изготовлении, но каждую операцию проводят со всеми кольцами. Для пайки кольца офлюсовывают одновременно и раскладывают на леткале так, чтобы фуга у всех колец была поднята и направлена в сторону мастера. Таким образом во время пайки одного кольца сразу прогревается и следующее, что ускоряет процесс пайки. Отбеливание, промывку и сушку всей партии колец также производят одновременно. Все остальные операции разбиваются на более мелкие. Опиливание партии колец, например, происходит так: сначала опиливают внутреннюю поверхность веек колец, потом кольца опиливают с боков и т. д. Такая пооперационная разбивка дает возможность выполнять каждую операцию ускоренно, сокращая время на выпуск продукции.
Наиболее прогрессивный метод изготовления обручальных колец — станочный, обеспечивающий массовый выпуск продукции. Для изготовления обручальных колец применяют давильный станок, представляющий собой переоборудованный токарный станок. Вращающаяся бобина станка имеет патрон для зажима хвостовика сменных ригелей, на которых происходит выдавливание кольца. Набор ригелей обеспечивает размерность от 8 до 24 мм в диаметре. Обкатка и вытяжка (выдавливание) колец по ригелю происходит с помощью ролика, который устанавливается на месте резца. Ролик представляет собой вращающийся стальной диск, на торцовой поверхности которого по всей окружности имеется желобок нужного профиля и ширины.
Заготовкой для выдавливания обручальных колец служат шайбы, масса и размеры которых зависят от профиля и ширины колец. Шайбу надевают на ригель, который приводится во вращение включением стайка, и роликом прижимают шайбу к ригелю. Давление ролика на шайбу обеспечивает вытяжку шайбы в кольцо и форму по форме желобка ролика. По мере усиления поджатия роликом увеличивается размер кольца, вследствие чего кольцо перемещается в сторону утолщения ригеля. Вытяжку колец больших размеров производят с промежуточным отжигом на ригелях соответствующих размеров. Для прекращения изготовления колец определенного размера на ригель надевают ограничительное кольцо, которое ограничивает движение обручального кольца вверх (в сторону утолщения) по ригелю.
Поверхность выдавленных из шайбы колец не годна для полировки, поэтому ее шабруют на станке специально заточенным шабером. При шабрении колец на давильном станке образуются отходы драгоценных металлов (в виде стружки), В связи с этим оборудование станка предусматривает ограждения и отходосборники в виде кожаного фартука или плотно прилегающих пластиковых коробов, в которые собирают стружку, обметая щеткой детали станка, приспособления и инструмент, находящиеся в пределах ограждения. Затем стружку выметают в банку для отходов.
Кольца с верхушками. Отличительной деталью колец от других видов изделий является шинка, т. е. ободок, который служит основой кольца и надевается на палец, Если шинка имеет по всей окружности одно и то же сечение, то независимо от формы ее можно считать простой. Если же сечение шинки изменяется по ширине, толщине или форме, шинку считают сложной.
Технология изготовления простых шинок мало чем отличается от изготовления обручальных колец вручную. Заготовкой для шинок служит пруток или калиброванный прокат нужного профиля. Ширина шинки определяется по образцу и может зависеть от величины камня или верхушки. Длина заготовки для шинки рассчитывается по той же формуле, что и длина заготовки для обручального кольца, но от полученного результата вычитается расстояние, которое займет на шинке каст или верхушка. Для круглых кастов это будет внешний диаметр нижнего основания каста, для кастов других форм и верхушки — ширина нижнего основания каста или верхушки. Толщина заготовки для шинки зависит от формы ее сечения, высоты ранта, к которому будет припаиваться шинка, и планируемой массы кольца. Для плоских шинок толщина заготовки может быть 0,8 — 1,5 мм, для шинок сегментного профиля (овальных) — 1,2 — 2,5 мм.
Заготовку для шинки нужной длины (с учетом каста или верхушки) запиливают с концов, сворачивают в кольцо, правят на ригеле и опиливают. Затем отожженное кольцо (шинку) разрезают по фуге и разводят (увеличивают в размере) текстолитовым молотком на ригеле на расстояние каста (или верхушки). Часто используют шинки с раздвоенными концами. Для этого лобзиком прорезают концы шинки вдоль по середине. Длина разреза выбирается индивидуально для каждого образца. Каждый из разрезанных концов разводят под необходимым углом, следя за тем, чтобы угол «усов» на обоих концах шинки был одинаков.
Схему изготовления сложных шинок удобнее рассмотреть на наиболее распространенных шинках переменного сечения, так называемых «кованых» (рис. 92). В готовом виде эти шинки имеют утолщение к касту, их наружная поверхность (сверху) может быть различной — плоской, овальной, треугольной, резной и т. д. Изготовляя такие шинки (рис. 93), исходят прежде всего из размера самого толстого участка шинки, который диктуется заданием или типом и величиной каста. Толстый участок шинки может быть от 2,5 до 5 мм, поэтому и заготовка берется в прутке (проволоке) круглого, а чаще квадратного сечения сечением или стороной от 3,0 до 5.5 мм. Для расчета длины заготовки толщину шинки принимают средней между самым толстым и самым тонким участками. Самый тонкий участок шинки — от 1,0 до 2.5 мм по толщине — находится против каста (внизу).

По формуле расчета длины заготовки для обручального кольца определяют длину профилированной заготовки (переменного сечения) на будущую шинку. Но пока заготовка постоянного сечения, длину ее берут немного меньше половины расчетной длины и отвальцовывают концы заготовки в профильных валках вадратного калибра. Отвальцовывая концы заготовки, постоянно следят за тем, чтобы середина ее оставалась невальцованной и грани концов не перекручивались. Заготовка вальцуется до расчетной длины, а толщина концов должна быть немного больше заданной. Концы заготовки запаивают для фуговки, затем заготовку сгибают в кольцо и пропаивают по фуге. Гибку производят ригелем в желобах или в специальном приспособлении таким образом, чтобы утолщенная часть шинки имела изгиб радиусом, соответствующим размеру кольца. После пайки шинка правится на ригеле до образования круглого внутреннего отверстия. С боков шинку правят на плоскости пуансоном с плоским бойком. Затем ее опиливают до получения заданной формы сечения. Опиленную и отожженную заготовку распиливают лобзиком посередине утолщенного участка и разводят на ригеле до размера каста или верхушки.
Простые и сложные шинки для серийного выпуска колец изготовляют более производительными способами: навивкой ленточной заготовки, штамповкой и литьем.
Навивкой делают простые шинки постоянного сечения. Для этого ленту определенной формы, сечения, ширины и толщины навивают в виде пружины на цилиндрический ригель нужного размера. Длина ленты (заготовки) зависит от количества и размера шинок. Разрезанная вдоль пружина дает возможность получить необходимое количество шинок одного размера.
Штамповкой получают шинки переменного сечения — кованые в виде согнутого в полукольцо полуфабриката постоянного размера. Задача ювелира заключается в дальнейшей доработке шинки — подгонке размера до нужного, фуговке, пайке и обработке шинки.
Литье позволяет получить шинки любой сложности почти в готовом виде. Обработка проводится с целью удаления литника и при необходимости изменения размеров шинки и исправления дефектов в результате отливки.
Все способы серийного производства шинок дают возможность значительно повысить производительность труда ювелиров, сохранить потери драгоценных металлов и облегчить труд рабочего.
Окончательной сборкой кольца считается сборка каста или верхушки с шинкой. Для точной припасовки деталей на гладких кастах любой формы с двух противоположных сторон над основанием надфилем запиливают небольшие плоские площадочки — всечки (рис. 94). Нижняя часть всечки заканчивается ступенькой, которая должна удерживать шинку от соскальзывания. Размеры всечки зависят от размеров опорной площадки шинки. Одна из всечек на касте должна находиться на фуге, чтобы при пайке предотвратить расхождение шва. Концы шинки запиливают так, чтобы опорные площадки ее были под тем же углом, что и всечки на касте. Припасованную к касту шинку собирают с ним (разведенная шинка слегка пружинит, и вставленный между ее концами каст держится за счет ступенек) и, если опорные площадки не имеют зазоров, припаивают. В процессе пайки кольцо прогревают равномерно, чтобы от одностороннего нагара не перекосило шинку. Аналогично всекаются ажурные касты: площадки запиливают на ранте, шинку припаивают так, чтобы не загораживать ажурного пояска каста.

Для припасовки крапановых кастов рант всекают против крапанов, а опорные площадки заостряют кверху (к крапану). Шинку припаивают одновременно и к ранту, и к крапановой части, «связывая» их. Однако не всегда шинку припасовывают к верхушке с рантом с помощью всечки на ранте. Если высота ранта не позволяет сделать всечку, то концы шинки запиливают в виде шипа. Шип входит между рантом и верхушкой под таким углом, чтобы опорные площадки шинки плотно прилегали к ранту и верхушке. Плотно пригнанную шинку припаивают, соединяя рант с верхушкой.
К верхушке с дикелем опорные площадки шинки запиливают по форме дикеля, чтобы обеспечить плотное прилегание опорной площадки по всей высоте дикеля и верхушки.
Во всех случаях шинку припасовывают, соблюдая нижний и верхний пределы совмещения шинки с кастом или верхушкой. По условию совмещения нижнее основание каста или верхушки должно находиться на одном уровне с нижним основанием опорной площадки шинки. Верхний же предел для каждого каста или верхушки различен. Для глухого гладкого каста, например, шинка может доходить до условно отмеченного закрепочного пояска; для глухого ажурного каста — до ажурного, а иногда до закрепочного пояска; для крапанового до середины крапана; для верхушки —- почти до поверхности верхушки.
Кроме колец состоящих из двух основных частей: верхней (каста или верхушки с рантом или дикелем) и нижней (шинки), существуют образцы, имеющие накладки. Накладки припаиваются с двух сторон, соединяя шинку с верхней частью каста или верхушки. Различные по форме накладки, гладкие или фасонные, с камнями или без них, удачно дополняют кольцо, придавая массивность легкому кольцу, обеспечивая плавный переход от каста или верхушки к шинке или художественность исполнения. Накладки выполняют отдельно в соответствии с размерами кольца, а припаивают после правки кольца на ригеле, В основном накладки делают в сочетании с простыми шинками, когда шинка припаивается к ранту каста или верхушки, а накладка соединяет шинку с верхней частью каста или верхушки, тем самым обеспечивая жесткость конструкции и плавный переход шинки в каст. В ряде случаев накладки впаивают и в кованые шинки с целью украшения кольца накладками из другого по цвету металла для посадки в них камней.
Собранное кольцо правят на ригеле, чтобы отверстие для пальца было круглым. Но перед правкой нижнее основание каста запиливают по ригелю, т. е. делают сегментный вырез, соответствующий размеру кольца. Изнутри каст опиливают заподлицо с шинной до тех пор, пока место спайки каста с шинкой станет невидимым. Так поступают во всех случаях, когда каст или верхушка не имеет подогнанного по ригелю ранта. В кольцах с изогнутым (подогнанным) рантом места спайки заправляют изнутри и только после этого правят, на ригеле. Кольцо правят до полного прилегания внутренней его поверхности к ригелю, без особых усилий, чтобы не растянуть каст вдоль шинки и не изменить его формы.
Если кольцо с накладками, то их припасовывают после правки кольца. Накладки могут быть накладные или вставные. Накладные припаивают одним концом к верху шинки, а другим к стенке каста. Вставные одним концом врезаются в шинку на толщину накладки, другим — опираются на стенку каста и припаиваются. Такие накладки являются как бы продолжением шинки.
Далее изделие подвергается чистовому опиливанию изнутри и снаружи, при этом особое внимание обращается на заправку припоя в местах соединений. При шабрении соблюдают ту же последовательность, что и при опиливании, т, е. сначала шабрят все изделие изнутри, затем шинку снаружи и каст. Шабером, кроме того, снимают фаски внутри каста (нижнего основания) и внутри кольца. Если при шабрении кольца выявляются поры и непропаи, то их устраняют пайкой, после чего кольцо заправляют заново.