НА ГЛАВНУЮ (кнопка меню sheba.spb.ru)ТЕКСТЫ КНИГ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)АУДИОКНИГИ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)ПОЛИТ-ИНФО (кнопка меню sheba.spb.ru)СОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИ (кнопка меню sheba.spb.ru)ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ФОТО-ПИТЕР (кнопка меню sheba.spb.ru)НАСТРОИ СЫТИНА (кнопка меню sheba.spb.ru)РАДИОСПЕКТАКЛИ СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ВЫСЛАТЬ ПОЧТОЙ (кнопка меню sheba.spb.ru)

Облагораживание стекла. Бахтик, Поспихал. — 1970 г.

Станислав Бахтик
Властимил Поспихал

Облагораживание стекла

*** 1970 ***



DjVu


<< ВЕРНУТЬСЯ К СПИСКУ

 

      СОДЕРЖАНИЕ
     
      Предисловие к русскому изданию 4
      Предисловие 5
      Введение 7
     
      Глава первая
      Механическая обработка стекла 10
      1. Шлифование 10
      2. Гравирование 43
      3. Пескоструйная обработка 70
      4. Сверление отверстий 92
      5. Обработка на токарных станках 94
      6. Окатывание 96
      7. Резание пилами 104
      8. Отрезание и отламывание 106
      9. Получение стекла «мороз» 111
      10. Обработка ультразвуком 117
     
      Глава вторая
      Термическая обработка стекла 121
      1. Откалывание 121
      2. Отопка 129
      3. Оплавление 132
      4. Обжиг 136
      5. Спекание 147
      6. Полирование огнем 150
     
      Глава третья
      Химическая обработка стекла 159
      1. Травление и матирование 159
      2. Химическое полирование 189
      3. Получение слоев, повышающих светопрошшаемость 209
      4. Декорирование стекла цветными протравами 214
     
      Глава четвертая
      Нанесение тонких слоев на стекло 236
      1. Роспись красками 236
      2. Декоративные «морозы» 283
      3. Драгоценные металлы 287
      4. Нанесение люстров 301
      5. Ирризация 311

     
     
      Перевод с чешского канд. техн. наук Г. М. Матвеева
     

      ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
      Красота и богатство чешского стекла — плод искусного мастерства, фантазии и эстетического чутья стеклоделов — давно признаны далеко за пределами Чехословакии. Секрет такого признания наряду с высоким качеством стекла объясняется прежде всего исключительно высоким мастерством обработки и отделки стекла. В этом смысле чехословацкое стеклоделие находится на уровне мировых стандартов и зачастую опережает их. Вот почему книги чехословацких специалистов по стеклу всегда привлекают внимание их коллег в других странах мира.
      Появление оригинальной книги Станислава Бахтика и Властимила Поспихала, целиком посвященной методам обработки и отделки стекла, тем более вызывает несомненный интерес, так как до сих пор в мировой литературе не было ни одной книги, специально посвященной вопросам обработки стекла.
      Авторам удалось собрать, систематизировать, обосновать и подробно описать разнообразные методы обработки всех видов декорированного, хозяйственного, сортового стекла, а также бижутерии. В книгу включены не только распространенные, но и мало известные способы обработки и отделки стекла, которые могут быть с успехом применены в производственной практике.
      Достоинством книги является систематичность, ясность и логичность изложения, а также наличие многочисленных рецептов и составов. Книга хорошо иллюстрирована. Переводчик стремился придерживаться оригинала и дать наиболее точный перевод технических терминов и выражений. В текст перевода существенных изменений не вносилось, были исключены лишь некоторые рисунки.
     
      ПРЕДИСЛОВИЕ
      Производство сортового стекла и его отделка были развиты в Чехии с незапамятных времен настолько широко, что сделали известным чешское стекло во всем мире. А1ногочисленные разновидности техники производства и отделки стекла до сих пор весьма распространены. Существуют, однако, способы, которыми пользуются лишь отдельные мастера или которые уже не применяются постоянно, хотя они во многих случаях могли бы быть пригодными для декорирования чешского стекла в его современном понимании.
      История нас учит, что многие способы отделки и украшения стекла, которые были распространены в определенный период, на время полностью исчезали и появлялась необходимость по истечении более или менее короткого срока их снова «открывать». Поэтому весьма целесообразно описание некоторых методов издать отдельной книгой с тем, чтобы сохранить их на будущее. Это тем более важно, что существование такого совершенного производства, каким бесспорно является чешское художественное стекло, тесно связано с умением, сноровкой и знанием работников, которые создают эти изделия. Наше молодое поколение, которое сейчас учится и приобретает опыт, может исходить только из того, что производится в настоящее время и что временно является «мировой модой». Поэтому тем более необходимо, чтобы наши стекольщики, декораторы и техники имели в своем распоряжении книжное пособие, в котором они смогли бы ознакомиться с практическим опытом и научно-техническими данными. Последние могли бы явиться основой для дальнейшей творческой работы в области производства и отделки стекла, особенно сортового и художественного.
      Все это и было главными причинами того, почему мы стремились получить от специалистов, имеющих богатую практику, опыт и широкий кругозор, книгу на эту тему. И хотя практически невозможно в книге подобного рода собрать все методы отделки стекла, которые использовались ранее или применяются в настоящее время, по нашему мнению, предлагаемая книга хорошо выполнит основное свое назначение: дать нашим технологам и остальным работникам, занимающимся стеклом, стимулы для использования в их дальнейшей творческой работе, с тем чтобы производились новые эстетически и со вкусом оформленные изделия. Пусть эти изделия своей красотой приносят радость широким слоям нашего народа, а также каждому за границей, кто купит чешское стекло.
      Наше стеклоделие, славящееся в течение нескольких веков во всем мире красотой и техническим совершенством своих изделий, и в настоящее время характеризуется широким диапазоном изделий, особенно для декорированного стекла.
      Большое разнообразие и богатство техники отделки выросло из работ целых поколений тысяч неизвестных и позабытых людей, сроднившихся со стеклом и познавших его красоту. Эти люди во многих случаях были пионерами новых способов, хотя они и не имели начального образования, но достигали таких результатов, которые и сегодня вызывают удивление и восхищение.
      Заслуживают признания также и те, кто познакомился с новыми методами в других производственных отраслях и приспособил их к стеклу (например, применение пескоструйной техники). Наши стеклоделы перенимали также методы обработки от нашей развитой камнеобрабатывающей промышленности (например, гравирование стекла).
      Однако еще более удивительным является несомненно наибольшее опережение мирового уровня развития, которого достигло наше стеклоделие в оформлении поверхности стекла и нанесении тонких слоев с различными физическими и химическими свойствами. Естественно поэтому именно этим уникальным процессам было уделено особое внимание хотя бы потому, что в них скрываются новые еще неоцененные возможности развития.
      Почти всем разновидностям техники облагораживания стекла постепенно было дано теоретическое объяснение лишь за последние 50 лет в связи с развитием химии и физики, многие из них не получили такого исчерпыва-
      ющего объяснения и до сих пор. Только благодаря познанию химических, физических и физико-химических основ развивались, совершенствовались и распространялись на новые виды стекла методы обработки и отделки стекла. В свою очередь эти методы имеют чрезвычайно большое значение для производства новых видов технических стекол. Только систематическая исследовательская и экспериментальная работа на основе научных знаний, развитие высшего и специального образования дали возможность стекольной промышленности достигнуть современного уровня обработки и декорирования стекла. Под понятием облагораживание стекла подразумевают так называемую первичную рафинацию в гутте, т. е. необходимую обработку «сырого» изделия после процесса отжига, и декорирование (отделку) или какую-либо другую обработку различных видов стекла: полого, тарного, листового, технического и бижутерии. Так, например, серебряная цветная протрава, известная уже в XI в. при росписи окон храмов, была открыта вновь в начале прошлого века для декорированного стекла. В настоящее время, после того как была выявлена чрезвычайно высокая устойчивость такой протравы, ее используют для химически устойчивых технических стекол. Декоративные медальоны, изготовленные в половине прошлого века в Златне (Словакия), в настоящее время имеют аналогию в стеклянных фильтрах для лабораторного стекла. Первоначальное травление декоративного стекла во времена Рудольфа II имеет сегодня аналогию в травлении шкал полярографов или измерительных приборов, а также мерного стекла и шкал термометров. Таким образом, разработанные в Чехословакии методы облагораживания стекла только значительно позднее приобрели всемирную известность в результате их применения при производстве технических стекол.
      В книге, посвященной облагораживанию стекла, мы стремились описать методы обработки и отделки стекла, которые применяются для всех видов стекол: декоративного, сортового и тарного, листового, технического и бижутерии. Ни в Чехословакии, ни за границей до сих пор подобной книги не было издано. Существующая литература ограничивалась лишь описанием нескольких наиболее употребительных методов отделки без объяснения теоретических основ протекающих процессов. В этой книге описаны известные в настоящее время способы об-
      аботки и отделки стекла, включая и менее распространенные, которые, однако, при соответствующем решении могут быть с успехом использованы в промышленности (например, электрическое гравирование). Кроме того, описаны также и методы, мало известные среди специа-листов-стеколыциков. К таким методам следует отнести некоторые виды травления и печати.
      Для массового серийного производства большое значение имеет техника воспроизводства, позволяющая механизировать и автоматизировать производство. Вопрос этот заслуживает особого внимания и, учитывая ограниченный объем нашей книги, будет рассмотрен отдельно.
      Вопросы техники безопасности в книге рассматриваются при описании процессов, где чаще всего встречаются несчастные случаи и профессиональные болезни.
      Большинство из описанных методов облагораживания стекла опирается на долголетнюю практику и собственные работы авторов в этой области. Большой опыт был приобретен при проведении лабораторных занятий, реализации собственных экспериментов авторов, использовании материалов специальных работ учащихся индустриального техникума в Новом Боре, а также в результате сотрудничества со многими стекольными заводами. Свой вклад внесли и богатые коллекции вышеуказанного техникума, собранные после 1945 г.
      Большое разнообразие тематики, с одной стороны, и ограниченный объем книги, с другой, обусловили ряд недостатков, в которых мы полностью отдаем себе отчет. Несмотря на это, мы верим, что книга будет хорошим руководством для дальнейшей творческой работы, инспиратором не одного рационализаторского предложения, поведет к более широкому использованию техники облагораживания стекла и тем самым окажет содействие развитию производства стекла в Чехословакии.
      В заключение мы благодарим всех работников стекольных заводов и всех тех, кто в любой форме внес свой вклад в написание этой книги, и особенно проф. М. Фан-дерлика из Государственного научно-исследовательского института стекла в Градец-Кралове, инж. Э. Пршигоду, руководителя исследовательского Общества химической и металлургической промышленности на заводе Роудницэ и инж. И. Дракслера от Объединения предприятий яб-лонецкой бижутерии в Яблонце над Нисой, за ценные замечания и указания.
     
      Глава первая
      МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СТЕКЛА
     
      Под механической обработкой стекла подразумевают самые разнообразные способы отделки поверхности стекла либо всего изделия в целом. Наиболее старинным и наиболее распространенным способом обработки является шлифование свободным абразивом, наиболее современным способом — при помощи шлифовальных кругов (огранка, сошлифовка, гравирование). В пескоструйных аппаратах или установках, работающих при помощи ультразвука, свободные зерна абразивного материала действуют перпендикулярно к стенкам изделия. При окатывании поверхность мелких изделий сошлифовывается свободным абразивом или же подвергается взаимному отиранию и обиванию. В некоторых случаях заметное воздействие оказывают химические факторы (полирование, нанесение «мороза») или тепловая обработка (электрические гравирование и полирование).
     
      I. ШЛИФОВАНИЕ
      Шлифованием называют механический процесс снятия слоя стекла свободным или связанным абразивным материалом при помощи боковой поверхности шлифовального круга, вращающегося около вертикальной оси, или же при помощи периферии шлифовального круга, вращающегося около горизонтальной оси. Шлифовальная поверхность может быть как плоской, так и другой формы. В более широком смысле этого слова под понятием шлифование подразумевается шлифование и полирование, поскольку последнее является процессом, заканчивающим процесс шлифования, и только в исключительных случаях отшлифованные поверхности оставляют неполированными, матовыми. Однако с точки зрения физической химии оба процесса отличаются друг от друга.
      Шлифование стекла находит широкое применение в производстве листового, оптического и декорированного полого стекла, а также при изготовлении бижутерии. Для технических стекол особую группу составляет притирочное шлифование. Вспомогательной работой является шлифование неровных краев и поверхностей полых изделий всех видов технических и декорированного стекол. Эта работа относится к так называемой рафинации в гут-те совместно с отколкой головок и полированием огнем сошлифованных краев.
      На процесс шлифования оказывают влияние такие факторы, как свойства и количество абразивного материала, механические свойства стекла, время и давление при шлифовании. Для абразивного материала решающую роль играют его твердость, прочность и хрупкость, форма и величина зерен, а также зерновой состав и жидкость, которую используют для приготовления суспензии. Механические свойства стекла определяются составом.
      Если шлифование ведут при помощи гладкой боковой поверхности шлифовального круга, то такой процесс получил название шлифования или сошлифования. Шлифование по периметру шлифовальными кругами различного профиля при образовании прорезов называют гранением или огранкой. Устройства, при помощи которых шлифуется стекло, получили название шлифовальных станков как для шлифования ровной поверхности, так и для гранения. Рабочего, обслуживающего шлифовальный станок, называют шлифовальщиком, шлифовщиком или шлифовальщиком-алмазчиком. Рабочие помещения, где происходит шлифование, называют шлифовальными цехами. Узкую специализацию — плоскую сошлифовку полого стекла — называют огранкой, рабочий в этом случае называется гранильщиком.
      Абразивные материалы
      Абразивные материалы разделяют на природные (кварцевый песок, наждак, природный корунд, алмаз и др.) и искусственные (карбид кремния, электрокорунд).
      Зерна аоразивного материала должны быть острогранными и различного размера, с тем чтобы при шлифо-
      вании зерна могли перекатываться. Зерна продольной формы не перекатываются, а двигаются по поверхности, в результате чего образуются слишком глубокие бороздки.
      Зерна абразива при шлифовании изнашиваются в результате измельчения и крошения. Однако обломки зерен, образовавшиеся при крошении, снова имеют острые грани. Эти обломки и кромки после классификации уже использованных абразивных материалов по группам с одинаковой величиной зерна могут быть рационально использованы.
      Абразивные материалы в большинстве случаев классифицируются путем седиментации. При этом использованный абразив тщательно распределяют перемешиванием в воде, после чего подвергают седиментации. Поскольку все виды абразивных материалов имеют больший удельный в ее (песок 2,65, электрокорунд 4,14, карбид кремния 5,01), чем обычные стекла, а частицы стекла имеют меньшие размеры, то в первую очередь осаждаются зерна абразивного материала.
      Раньше изделия шлифовали природными абразивными материалами — кварцевым песком и наждаком. Однако загрязненные неоднородные и слишком мягкие природные абразивные материалы не могли удовлетворить повышенные требования к качеству отшлифованной поверхности и скорости шлифования.
      Искусственные абразивы, такие как карбид кремния и электрокорунд, намного эффективней. Производительность при их применении на 50 — 100% выше, чем природных абразивных материалов.
      Природные абразивные материалы. Кварцевый песок (твердость по шкале Мооса 7) является наиболее старым из известных абразивных материалов. Его твердость немного более, чем твердость стекла (по шкале Мооса 6 — 7).
      Песчаник как связанный абразивный материал в настоящее время применяют уже мало. Его недостатком является небольшая и неоднородная твердость. Шлифовальные круги из песчаника вырезают из целого камня. В настоящее время круги из песчаника заменяют кругами из электрокорунда, которые увеличивают производительность на 50%.
      Наждак имеет твердость по шкале Мооса 8 — 9 и содержит до 60% А1203. Наждак высокого качества встречается в виде слоев толщиной 6 — 10 м на острове Наксос (Греция).
      Природный корунд имеет твердость по шкале Мооса 9 и содержит 95% А1203. Как правило, природный корунд загрязнен и окрашен примесями окислов металлов. Корунд обогащают дроблением, очисткой и классификацией по величине зерен.
      Алмаз имеет твердость по шкале Мооса 10 и представляет собой химически чистый углерод. При 1000° С алмаз сгорает. Алмаз весьма редкий материал и в связи с этим дорого стоит. Поэтому его применяют в виде порошка, из которого изготовляют алмазные пилы для резания стекла, режущий стекольный инструмент, а также непосредственно для шлифования драгоценных и синтетических камней.
      Искусственные абразивные материалы. Карбид кремния имеет твердость по шкале Мооса 8 — 9,5 и плотность 5 г/см3. Карбид кремния получают в электрических печах сопротивления из тонкого кварцевого песка и кокса по реакции
      Si02 + ЗС = SIC + 2СО.
      Печи имеют мощность 750 — 2500 кет при напряжении от 75 до 210 в. Температура в них достигает 2000° С. При охлаждении печи образуются тонкие хрупкие пластинчатые кристаллы кубической системы. После охлаждения продукт измельчают, освобождают от железа (электромагнитом и отмывкой в серной кислоте) и промывают водой. Очищенную смесь классифицируют на ситах. Более тонкие фракции классифицируются отмучиванием и аэросепарацией. Чистый карбид кремния бесцветный, менее чистый окрашен в серый или серо-зеленый цвет. В ЧССР карбид кремния выпускают под маркой карборунд.
      Искусственный корунд — электрокорунд — имеет твердость по шкале Мооса 9, плотность 4 г/см3, кристаллизуется в кубической системе. Он менее тверд, чем карбид кремния, но зато более стойкий.
      Диски на основе искусственного корунда, изготовляемые в ЧССР, имеют товарный знак Электрит.
      Оба вышеупомянутых абразива можно использовать либо в виде свободных зерен, либо в виде изготовляемых из них шлифовальных кругов. Зерновой состав искусственных абразивных материалов характеризуется количеством отверстий сита, приходящихся на длину одного английского дюйма 1.
      Фракции более тонкие (меньше 0,06 мм), получаемые отмучиванием, характеризуются временем (в мин), в течение которого они седиментируются в столбике воды высотой 20 см. Например, фракция, сответствующая числу отверстий на дюйм 400, седиментируется за 10 мин, 500 — за 30 мин и 600 — за 50 мин.
      Полировочные материалы
      Наименьший размер зерен абразивных материалов, применяемых для шлифования стекла, составляет около 0,005 мм (средний диаметр). В противоположность этому средний диаметр зерен полировочных материалов составляет 0,001 мм и даже еще меньше.
      Полировочные материалы применяют как естественные (песочный шлам, пемза, инфузорная земля), так и искусственные (крокус и чернь, оловянная зола, препараты церия).
      Песочный шлам. При классификации песка седиментацией последними осаждаются наиболее тонкие частицы песка и стеклянной пыли. Последняя фракция раньше использовалась в качестве единственного полировочного средства.
      Шлифовальщики сами приготовляли песочный шлам. В настоящее время вместо этого шлама применяют пемзу. Она более мягка и позволяет легче регулировать равномерность зернового состава.
      Пемза представляет собой стеклообразную пену вулканической лавы и имеет твердость по Моосу 5 — 6. Пемза образуется при застывании изверженных горных пород, из которых при этом выделяются газы. Главными компонентами пемзы являются Si02 и А1203. Для полирования пемзу измельчают и классифицируют по зерновому составу и твердости, так как она содержит примеси более твердых компонентов. Пемзу используют главным образом для полирования полого стекла.
      Инфузорную землю называют также трепелом, который представляет собой осадившиеся и сцементировав-шиеся кремнеземистые остатки третичных одноклеточных водорослей диатомитов. Он, как правило, окрашен в желтый цвет соединениями железа. Подготавливают его к употреблению помолом. Трепел придает стеклу хороший блеск.
      Полировальный крокус по химическому составу представляет Fe203. Крокус окрашен в темно-красный (иногда коричнево-красный) цвет. Его изготовляют из различных сырьевых материалов: помолом естественного гематита (кровавика), путем обжига и помола бурого железняка (лимонита) или болотной руды, из колчеданных огарков и, наконец, путем обжига железного купороса (крокус высокого качества).
      Качество полировального крокуса и возможности его применения зависят от вида сырьевого материала, из которого его получают, и от способа получения. Крокус используют для полирования листового стекла, а также оптического стекла и бижутерии, т. е. во всех тех случаях, где полирование осуществляется одним рабочим процессом.
      Полировальная чернь, так называемый черный крокус, Fe304, получается как отход при производстве анилина восстановлением из нитробензола. Восстановительным агентом в этом случае являются чугунные опилки, которые восстанавливают нитробензол и осаждаются в виде черного шлама на дне реакционных сосудов. Этот шлам отмывают от остатков анилина, отмучивают в стоячей воде, фильтруют и сушат. Черный крокус употребляют для машинного полирования шлифовальных камней.
      Оловянная зола представляет собой окись олова, получаемую сжиганием олова. Пр вменение оловянной золы гарантирует изделиям хороший блеск.
      Препараты церия содержат главным образом окись церия Се02 с меньшими примесями других окислов редких земель (La203, Nd203, Рг203). Вследствие высокой стоимости препараты церия употребляются при полировании уникальных изделий. Из всех полировальных материалов препараты церия дают наилучший блеск и обладают полирующим действием, в 2 — 2,5 раза превышающим действие полировального крокуса. Одним из препаратов, ввозимым из СССР, является полирит. Аналогичный препарат чехословацкого производства имеет марку Cerka Р.
      Технологические процессы выбирают с таким расчетом, чтобы за определенный отрезок времени было снято максимально возможное количество стекла и чтобы поверхность изделия была бы наилучшим образом подготовлена к полированию — была бы гладкой и свободной от всех бороздок и трещин.
      Для быстрого снятия стекла наиболее пригоден абразивный материал с грубым зерном, а для подготовки поверхности к полированию требуется тонкозернистый абразивный материал. Поэтому не остается ничего иного, как выбрать минимально два технологических процесса — с использованием грубо- и тонкозернистого абразивного материала.
      При шлифовании поверхности площадью 80 м2, нарушенной лишь незначительными заполненными гипсом швами, для достижения определенного давления необходимо приложение зачительно большей силы, чем для достижения такого же давления при шлифовании малых поверхностей драгоценных камней площадью не более 50 мм2. Поэтому малые поверхности шлифуются несравненно быстрее и весь технологический процесс сильно отличается от технологического процесса шлифования больших поверхностей. Скорость шлифования на большой поверхности увеличивают путем применения более грубозернистых абразивных материалов. Образовавшие-ся при этом глубокие рытвины затем устраняют шлифованием более тонким абразивным материалом. Для малых поверхностей, наоборот, достаточны шлифовальные круги с тонкозернистым абразивом, которые сошлифовы-вают такую поверхность достаточно быстро.
      Шлифование листового стекла
      С развитием автомобильной промышленности в 40-х годах XX в. возрос спрос на листовое стекло с гладкой отшлифованной поверхностью. В этой связи изыскивались не только способы ускорения процесса шлифования, но и как сделать более экономически выгодным медленное производство дорогого шлифованного стекла. Имевшийся опыт оказался недостаточным. С тех пор было разработано много теорий, объясняющих процессы, которые протекают при шлифовании и полировании стекла
      Первоначально изделия шлифовали вручную путем трения листа стекла и железной плиты, между которыми вводили песок и воду. Так шлифовали изделия на французских зеркальных фабриках еще в XVIII в. Для повышения давления верхнюю плиту прижимали упругой деревянной распоркой, упирающейся в потолок.
      Зерна абразивного материала прижимаются к шлифуемому листу стекла сверху при помощи шлифовальных кругов, давление которых можно было регулировать.
      Зерна песка между вращающимся шлифовальным кругом перемещаются по направлению, являющемуся результатом обоих движений. Давление шлифовального круга зависит также от зернового состава абразивного материала. Крупные зерна, которые имеются в небольших количествах, подвергаются воздействию высокого давления, часто превышающего предел прочности этих зерен. В результате они измельчаются и их шлифующая способность не используется. Зерна абразива, выдержавшие давление шлифовальника, переносят это давление на стекло. В результате этого на поверхности стекла образуются насечки и трещины, глубина которых пропорциональна прочности и зерновому составу зерен абразива и давлению, на них действующему. Трещины, образуемые большим числом зерен абразива, настолько разрушают поверхность стекла, что с него удаляются осколки и крошки, в результате чего поверхность стекла приобретает рельефный характер. Высота рельефа зависит от зернового состава, прочности зерен и давления и колеблется в пределах 5 — 30 мк. Под рельефным слоем находится слой трещин, толщина которого в 1,25 раза превышает толщину рельефного слоя. Такую грубую и разрушенную поверхность нельзя полировать, поэтому для снятия этих слоев применяют более тонкозернистый абразивный материал.
      При шлифовании больших сплошных поверхностей зеркального стекла абразивный материал меняют не меньше чем 4 раза, причем в каждом последующем слу-
      1 Здесь мы не приводим описание отдельных теорий шлифовки и полировки стекла, поскольку они подробно описаны в книге Гетца с сотрудниками. Шлифовка и полировка стекла (SNTL Praha, 1963).
      чае берут материал с более тонким зерном. Надрезы полого стекла после грубого шлифования доводятся до требуемой кондиции за один прием.
      Небольшие поверхности шлифованных имитаций драгоценных камней шлифуются только тонким абразивным материалом. Таким образом, способ шлифования зависит от величины шлифованной поверхности.
      Листовое стекло шлифуется по обеим сторонам листа так, чтобы шлифуемые поверхности были параллельны. Листы стекла одинаковой толщины переносятся краном с вакуумными устройствами — присосами на круглые чугунные шлифовальные столы диаметром около ]0 м. Верхняя плита стола имеет толщину около 2,5 см.
      Листы стекла размещают на столе таким образом, чтобы максимально использовать пространство стола. Швы между отдельными листами стекла и краями стола заполняют гипсом, который на краях стола армируют деревяннымй планками. Таким образом подготовленные столы помещают в шлифовальные станки. Сверху на листы стекла помещают два деревянных шлифовальных круга диаметром около 5 м, шлифующими поверхностями которых являются закрепленные на болтах чугунные призматические выступы высотой около 8 см. Общий вес шлифовальных кругов около 10 т, срок службы около месяца. Шлифующим агентом является песок, подаваемый в виде водной суспензии.
      Первый технологический прием, получивший название грубого шлифования, призван снять все неровности поверхности стекла сошлифовкой слоя высотой максимально около 2 мм. Затем стол со стеклом промывают водой и стекло, имеющее грубую структуру после первого шлифования, перешлифовывают более тонкозернистым песком. Шлифование каждый раз более тонкозернистым песком повторяется 6 и более раз. Общая продолжительность процесса шлифования составляет от 50 до 100 мин. После последнего цикла шлифования, получившего название савонажа, приступают к полированию. Основным условием качественного шлифования является поддержание чистоты столов путем тщательного промывания их после каждого цикла шлифования, с тем чтобы в гипсе не остались зерна предыдущей более крупной фракции, которые при дальнейшем шлифовании могли бы повредить поверхность стекла. Образовавшиеся в результате этого пороки заметны на глаз и после полирования. Они устраняются с большим трудом и в течение длительного времени.
      Зерна песка в процессе шлифования измельчаются, кроме того, увеличивается количество стеклянных осколков и крошек после шлифования стекла. Следовательно, зерновой состав абразивного материала, использованного для шлифования один раз, изменяется, меняется и его шлифующая способность за счет присутствия осколков стекла. Поэтому такой абразивный материал направляют в классификационную установку каскадной конструкции. Принцип классификации основан на том, что вода с определенной скоростью уносит абразивный материал из одного резервуара в другой, причем в каждом последующем резервуаре седиментируются более тонкие фракции абразива. В зависимости от числа резервуаров, их высоты и скорости движения воды абразивный материал разделяется на отдельные фракции.
      Шлифуются, как правило, листы стекла толщиной более 4 мм, используемые для высококачественных зеркал, витрин, автомобильных и технических стекол.
      Малопроизводительный периодический способ шлифования в настоящее время заменяют непрерывной производственной линией, получившей название конвейера. Конвейер работает таким образом, что непрерывная лента стекла, выходящая из машины непрерывного проката, после прохождения через отжигательную печь шлифуется по верхней поверхности. Более современные конвейеры шлифуют одновременно и верхнюю и нижнюю стороны ленты стекла. Длина всей производственной линии составляет от 300 до 1600 м. В целях более выгодной транспортировки, а также для удобства ведения операций линию прерывают после окончания шлифования и отдельные листы стекла после разрезания полируют на линии, действующей в обратном направлении.
      Листовое стекло полируется таким же образом: стол с находящимися на нем листами стекла, как и при шлифовании, помещают в станок такой же конструкции, при этом очень тонкий матовый слой стекла полируется системой полировальных кругов, покрытых слоем войлока. Полировальные круги не имеют собственного привода и вращаются от столов с листами стекла. Полирующим агентом является полировальный крокус. При полировании в результате трения выделяется значительное количество тепла (нагрев до 70°С). В отличие от шлифования процесс полирования осуществляется за один прием. Длительность полирования достигает 120 мин. Только после обработки одной стороны листа стекло перекладывают на другой стол и полируют другую его сторону. Под листы стекла подкладывают фланель, гипсом заполняют только швы. Готовые листы стекла осматривают: нет ли царапин, пороков (главным образом камни, свиль и пузыри), которые были невидимы перед шлифованием, контролируют качество полировки.
      Шлифование оптического стекла
      Величина зерен применяемого для этих целей абразивного материала колеблется в пределах 0,41 — 0,004 мм. Оптические стекла в виде линз и призм шлифуются в массовом порядке.
      Линзы. Из блоков оптического стекла пилами нарезают куски необходимой величины. Эти куски затем помещают в специальное приспособление, которое вращается в горизонтальной плоскости около своей оси, при этом шлифовальные круги шлифуют стекло одновременно с двух сторон (рис. 1). Грубо отшлифованные пластинки стекла затем склеивают друг с другом воском и после затвердевания воска всю пачку пластинок шлифуют на широком круге до цилиндрической формы.
      Шлифуемые линзы вращаются около своей оси и постепенно перемещаются по кругу в поперечном направлении. Для шлифования сферических поверхностей будущие линзы приклеивают к обдирочным чашкам для шлифования вогнутых линз и к специальным головкам для шлифования выпуклых поверхностей (рис. 2). Линзы приклеивают буковой или еловой смолой слоем толщиной около 1 мм. Твердость смолы регулируют добавками канифоли, отмученного мела или чистого гипса (с тем чтобы смола не расплавилась в процессе полирования при выделении тепла).
      Линзы, приклеенные к головкам (рис. 3), грубо сошлифовываются карборундовыми кругами горшкообразной формы, закрепленными в фрезах.
      Затем следует среднее и тонкое шлифование искусственным корундом ЛЬ 400 и абразивными материалами с зернами размером 0,03 — 0,02 мм, а затем 0,11 — 0,009 мм.
      Для полирования конденсоров применяют войлок (фетр), а для точных линз — полировальную смолу, которая позволяет обеспечить остроту граней и точность форм поверхностей. В качестве полировальных порошков используют полировальный крокус или препараты церия. Последние частично удерживаются смолой.
      Главным компонентом полировальной смолы служит буковая смола, канифоль и кумароновая смола. Дополнительно вводят воски, минеральные масла и скипидар. Для разных видов полирования и при различных температурах необходимо применять смолы различной твердости. Для смягчения добавляют скипидар. Более твердые смолы должны содержать больше скипидара.
      Смоле придается необходимая форма путем ее наливания в полировальную чашку или на специальную головку ровным слоем толщиной около 6 мм. Перед полным затвердением смолу покрывают водной суспензией полировального крокуса, наносимого кисточкой, а затем придавливают и точно формуют на. головку или на полировальную чашку, предназначенную для полирования, после чего охлаждают. Затем вырезают вентиляционные бороздки (рис. 4). Точное нанесение (формование) смолы на поверхность, предназначенную для полирования, обеспечивает сохранение точной формы линз. При этом форму линз во время работы контролируют калибром — специальным испытательным стеклом. По числу интерференционных колец, образующихся на стыке калибра и обрабатываемой линзы, устанавливают имеющие место отклонения от требуемой кривизны. Изменение, соответствующее одному кольцу, означает изменение радиуса кривизны приблизительно на 0,2 — 0,25 мк. Изделия полируют при повышенной температуре, которую повышают нагреванием. Сначала пользуются крокусом более крупнозернистым, затем более тонкозернистым, далее только водой и окончательно полируют поверхность досуха.
      Качество полирования зависит от температуры, давления и скорости вращения.
      Оптические призмы шлифуют и полируют в массовом масштабе путем закрепления их на специальных металлических приспособлениях или же путем заливания гипсом (рис. 5). Оборудование, технология и требования к точности обработки такие же, как и для оптических линз.
      Шлифование бижутерии
      Изделия стеклянной галантереи, обрабатываемые шлифованием, можно разделить на следующие группы: 1) шлифуемые на станках камни (шатоны и фасонные камни); 2) имитированные камни; 3) оловянные бусы1, т. е. бусы, отшлифованные и отполированные механическим путем; 4) бусы огневой полировки, т. е. шлифованные механическим путем и полированные огнем; 5) дублет и шатоновые розы — изделия штампованные, верхняя поверхность которых отшлифована и отполирована механическим путем.
      Все эти изделия шлифуют механизированным способом большими сериями. Их можно изготовлять из бесцветных, окрашенных и комбинированных стекол. Величина шлифуемых поверхностей колеблется от долей миллиметра до нескольких десятков сантиметров. Исходным сырьем служат заготовки, штампуемые вручную или машинным способом. Учитывая весьма малые размеры поверхностей, изделия шлифуют за один прием, полируют также за один, максимально за два приема. Шлифуют естественными песчаниками, полируют большей частью полировальной чернью (черным крокусом). Полировальный крокус применяют только в исключительных случаях.
      Шлифование искусственных камней на станках было развито на основе опыта шлифования естественных драгоценных камней (рис. 6). Современные станки шлифуют одновременно до 2000 шт. камней. Наиболее распространенными формами являются так называемые шатоны с 17 гранями. Самые маленькие из них имеют диаметр 0,8 мм, самые большие 14,4 мм. Другой разновидностью камней, шлифуемых на станках, являются так называемые фасонные камни: восьмигранники (octagon), овалы, остроконечные овалы (navett), груши (pearshapes), квадратики (squaer), бакеты (baquet) и так называемые «слезы» (drops). В последнее время на рынке появились новые формы камней, например несимметрично шлифованные кахмни.
      Шлифовалышки из песчаника, могущие аксиально перемещаться в станке, имеют форму цилиндра шириной около 50 см. Аксиальное перемещение при шлифовании предохраняет цилиндрический шлифовалышк от посе-чек и бороздок, которые могли бы вызвать технологические неполадки.
      К поверхности вращающегося шлифовального круга прилегает специальное приспособление гребнеобразной формы, к штангам которого изделия прикрепляют смолой. Штанги могут вращаться около своей оси. Подъем, вращение и опускание этой штанги к шлифовальнику автоматизированы. Постепенным вращением по кругу (8 раз) шлифуется одна половина шатона *
      (рис. 7). Затем указанные приспособления переставляют на станки для полирования. После окончания обработки изделия переклеивают на другое устройство и затем шлифуют и полируют 8 граней на верхней половине шатона. Последней шлифуется и полируется верхняя 2
      17-я грань.
      Аналогично обрабатываются и камни других форм. Полирование осуществляется на кругах со связанным полировальным крокусом.
     
      В последнее время были разработаны полировальные крути, содержащие большее количество полировального крокуса. В этом случае необходимость в обновлении крокуса отпадает. Такие круги более стойки, более эффективны и характеризуются большим сроком службы. Отполированные на таких кругах поверхности более гладкие и не имеют закруглений. Высокое качество шлифованных поверхностей достигается путем плоскостного шлифования на верхней поверхности шлифовальника (бруса), вращающегося вокруг вертикальной оси.
      Цветная палитра стекол, из которых вырабатывают бижутерию, очень широка. В большинстве случаев названия искусственных камней заимствованы от соответствующих естественных камней, например, перидот, оливин, турмалин, сапфир, аквамарин, горный или монтан
      сапфир, рубин, дымчатый топаз, аметист и сиамский рубин.
      Имитированные камни из стекла, шлифованные вручную, характеризуются большим богатством форм. Их шлифуют на карборундовых и злектрокорундовых шлифовальных брусках и полируют на деревянных кругах. Полировальным агентом служит инфузорная земля.
      Оловянные бусы1 шлифуют на том же оборудовании, что и камни машинного шлифования, различие лишь заключается в конструкции специальных устройств для закрепления камней. На ножках таких устройств имеется острие, на которое надевают и приклеивают предназначенную для шлифования бусину. Технология шлифования и полирования аналогична технологии, применяемой при машинном шлифовании и полировании камней.
      Бусы огневой полировки шлифуют на станках, подобных тем, на которых шлифуют шатоны. Изделия удерживают в определенном положении одним лишь давлением линейки. Такой способ закрепления не дает большой точности шлифования и поэтому шлифованные поверхности менее правильные. Как правило, шлифуют по 8 поверхностей, располагаемых в несколько рядов. Для перехода от одного ряда к другому меняется наклон приспособления с бусами (в зависимости от числа таких рядов бусы называются «двухрядки» или «трехрядки»). Вместо механического полирования применяют огневое. В результате получаются менее острые ребра и менее ровные поверхности.
      Аналогичным образом шлифуют хрустальные подвески для люстр. Их подвергают химическому полированию.
      Дублеты и шатоновые розы изготовляют штампованием в никелевых формах, и они имеют лишь верхнюю самую большую шлифованную поверхность. Первоначально изделия приклеивают смолой на металлические круглые пластинки диаметром около 40 см. Затем шлифуют свободным абразивом — электрокорундом в виде водной суспензии, подаваемой на чугунный шлифовальный круг. Изделия полируют на войлочных полировальных кругах полировальным крокусом.
      1 Название заимствовано из терминологии производства естественных камней при обработке их на оловянных шлифовальных кругах.
      Образовавшиеся при штамповании заусенцы обрезают и сошлифовывают (операция называется отбортов-кой) на тех же станках, как при шлифовании полого стекла. Шлифовальные круги из электрокорунда имеют специально подготовленный профиль для отдельных форм изделий. Изделие закрепляют держателями. Фаску снимают (фацетирование) одним вращением изделия, закрепленного горизонтально в держателе.
      Большинство шлифованных изделий бижутерии затем декорируют путем серебрения нижних граней для достижения полного отражения света или путем вакуумного напыления соединений с высокой отражающей способностью. В некоторых случаях декорирование осуществляют золочением, люстрованием или ирризацией при нагревании.
      Шлифование полого стекла
      Узоры в виде надрезов (гранение) наносят на изделия шлифовальным кругом, вращающимся по направлению к мастеру вокруг горизонтальной оси. Формы надрезов-граней определяются профилем шлифовального круга. Скорость движения круга по обрабатываемой поверхности составляет около 6 — 15 м/сек. Эта окружная скорость определяется диаметром круга и регулируется передачей. Диаметр шлифовальных кругов обычно составляет 10 — 50 см, ширина по периметру 5 — 30 мм. Отклонения от этих размеров встречаются редко. Круги выбирают с максимально возможным диаметром, с тем чтобы достичь большего эффекта при обработке.
      Однако величина кругов ограничена глубиной грани. В случае применения больших шлифовальных кругов поверхности граней получаются более гладкими и ровными, чем в случае применения кругов малого диаметра, которые дают неровные и волнистые поверхности. Эта волнистость обусловливается неравномерным ходом круга, поскольку обрабатываемый предмет держат в руках без закрепления и таким образом нет возможности устранить вибрацию.
      Применяют две рабочие операции: грубое (гранение) и тонкое шлифование (рис. 8). Ширина круга всегда намного больше ширины профиля грани (рис. 9). Часть круга, которая у слишком широкого круга не используется, должна быть удалена обточкой на токарном станке. Поэтому при грубом шлифовании граней широкого профиля работают сначала узким шлифовальным кругом, стараясь использовать полностью ширину круга.
      Только потом уже применяют более широкий круг. Шлифовальный круг для тонкого шлифования больше всего изнашивается в тех местах, где он соприкасается с плоскостями граней, полученных при грубом шлифовании (см. рис. 9).
      В зависимости от формы различают следующие виды прорезов: шарик, оливка, прорезы клинообразный, желобчатый, острый и выпуклый. Все эти прорезы образуются в результате прорезания стекла кругом данного профиля (рис. 10).
      При перемещении изделия оливка превращается в желобчатый прорез. Во всех остальных случаях названия прорезов сохраняются и в случае перемещения изделия (рис. 11).
      Для шлифования применяют карборундовые круги. На круг подается во время работы вода, которая с одной стороны охлаждает круг, нагревающийся при трении о стекло, и с другой удаляет обломки стекла и абразивного материала. По истечении определенного времени шлифующая поверхность крута обедняется зернами абразивного материала с острыми гранями, в результате чего уменьшается сошлифовка стекла. Поэтому такой обедненный слой удаляют правкой (стачиванием, шерохованием) вручную или автоматически при помощи специальных приспособлений.
      Правильное шлифование должно учитывать оптические свойства стекла (светопреломление, отражение и дисперсия света). На каждый прорез и группу прорезов необходимо смотреть как на оптическую систему линз или призм (рис. 12). Поэтому процесс декорирования не является вопросом только изобразительного искусства. Так, например, некоторые прорезы (шарики — рис. 13, олива — рис. 14, желобчатые прорезы) действуют как рассеивающие линзы, так что находящиеся за ними предметы кажутся нам уменьшенными в зависимости от кривизны поверхности прореза. Использование этих видов прорезов для декорирования стекла делает в мень-* шей степени заметным пороки стекла. Выпуклые прорезы, так же как собирательные линзы, увеличивают рассматриваемые за ними предметы. Малоэффективны прорезы, поверхности которых параллельны внутренним стенкам изделия. Такие почти планпараллельные плоскости не имеют оптических эффектов (гладкие прорезы). Наиболее употребительны клинообразные прорезы. Боковые стенки длинных клинообразных прорезов, особенно на тарелках и плоских блюдах, ведут себя как оптические призмы, в которых отражается весь окружающий их рисунок. Для того чтобы в клинообразном прорезе мог отражаться ближайший прорез, поверхности прореза должны находиться по отношению друг к другу под определенным углом (меньше 90°). Поэтому матированные поверхности (из очень точно нанесенных тонких прорезов) следует располагать около острых и глубоких клинообразных прорезов, в которых они хорошо отражаются (рис. 15). Несколько клинообразных прорезов, расположенных параллельно друг другу, ведут себя как ряд призм с полным внутренним отражением (при условии острого угла между поверхностями клина).
      Рис. 13. Фрагмент вазы, в отшлифованных шариках которой, как в линзах, отражаются прорезы с противоположной стороны изделия (художник И. Жертова, фото Й. Брока)
      Рис. 14. Шлифованные оливки в комбинации с матовыми клинообразными прорезами (художник И. Жагоур, фото М. Мюллера)
      Рис. 15. Фрагмент вазы. Скрещивающиеся клинообразные прорезы образуют так называемое каро. Крупные квадраты попеременно покрыты матовой сеткой более мелких прорезов, которые при соответствующем подборе угла клинообразных прорезов отражаются на внутренней стенке изделия (фото И. Брока)
      Клинообразные прорезы с тупым углом не отражают света, и шлиф тем самым не имеет оптического эффекта. Высокий показатель преломления свинецсодержащих стекол проявляется у прорезов, имеющих форму линз, более сильным увеличением или уменьшением предметов, через них наблюдаемых. В случае клинообразных прорезов высокий показатель преломления проявляется в том, что мелкие прорезы еще отражают изображения находящихся около них прорезов и при величине угла 90° (уис. 16).
      При шлифовании величину углов измеряют калибрами (рис. 17).
      Дисперсия светового луча на составляющие его цвета весьма характерна для свинцового хрусталя, у которого она максимальна.
      Шлифованное известковое стекло, характеризующееся более низкой дисперсией, уже не дает такой богатой игры цветов. Полое стекло полируют в два, а иногда более приема. Дело в том, что и
      Рис. 17. Калибр для контроля угла клинообразных прорезов величиной от 75 до 110°
      у полого стекла поверхность прорезов имеет много неровностей, вызванных применением связанных абразивов (кругов). Эти неровности не могут быть устранены тонкозернистым полировальным агентом, который хотя и гарантирует хороший блеск, но все же не обеспечивает гладкость поверхности.
      Поэтому перед собственно полированием необходимо осуществить одну или две операции для выравнивания оверхности круга; б — сечение того профиля, неровности которого вызваны неравномерной подачей изделия поверхности стекла. Круг для тонкого шлифования, которым обрабатывают поверхность перед полированием, оставляет на поверхности два вида неровностей (рис. 18 и 19): в продольном направлении в виде бороздок и волосков, в поперечном — в виде своеобразных волн, возникших в результате вибрации изделия, особенно при подаче (у тянутых прорезов).
      На первой стадии полирования необходимо устранить вышеупомянутые неровности. Эта стадия подобна процессу механического снятия стекла. Для этой цели используют деревянный или твердый войлочный круг с пемзой. На второй стадии применяют войлочный круг с пемзой с меньшей величиной зерна. Изредка используют инфузорную землю и только в исключительных случаях оловянную золу или окись церия, которая дает весьма качественную поверхность.
      Полировальный крокус не применяют, так как он сильно загрязняет рабочее помещение.
      Весьма затруднено механическое полирование скрещивающихся клинообразных прорезов (рис. 20). В том случае если их ширина не превышает 3 мм, то такие прорезы полируют на щеточном полировочном круге (рис. 21), на который наносят инфузорную землю с водой. Для более широких прорезов этот способ не пригоден. Поэтому их полируют на составных кругах из тополевого дерева с радиальным направлением волокон, которые хотя и хуже удерживают полировочный материал, но зато обладают более длительным сроком службы. Круги с поперечными «елками» выкрашиваются сверху.
      Изделия, предназначенные для химического полирования, следует подвергать тонкому шлифованию до большей глубины, чем изделия, предназначенные для механического полирования. Нешлифуемые участки, которые перед полированием были повреждены, после полирования становятся более заметными. Места, не поврежденные и не шлифуемые после полирования, всегда имеют неровную поверхность.
      Дно и верхнюю часть изделий из полого стекла выравнивают сошлифовкой, для чего устанавливают их на верхнюю поверхность вращающегося горизонтально круга или на ленточные шлифовальные станки. На горизонтальных кругах шлифуют ровные поверхности толстостенного стекла (рис. 22).
      Ровные поверхности листового и оптического стекла шлифуют свободным абразивным материалом, с постепенно уменьшающейся средней величиной зерна. Этот способ работы требует значительной чистоты рабочего места, с тем чтобы более грубые зерна абразива не попадали в более тонкие фракции. В результате соблюдения этих требований поверхности изделия отполировывают весьма точно и безупречно.
      Менее строгие требования к качеству полирования декорированного стекла позволяют применять более простые способы обработки. После грубого шлифования на чугунном шлифовальном круге корундовым или карборундовым порошком с величиной зерна 80 и 100 обра-
      батываемые поверхности подвергают тонкому шлифованию связанным абразивом на шлифовальных кругах, вырезанных из природного песчаника, однородного по своей твердости и величине зерна. Для тонкого шлифования узких поверхностей и фацета применяют тонкозернистые круги, плотные и малопористые. Эти круги стойкие, мало стачивающиеся, не подвергаются царапанью и выкрашиванию. Однако при тонком шлифовании больших поверхностей эти круги сильно нагреваются, так как в них плохо удерживается охлаждающая вода. Для тонкого шлифования поверхностей шире 1 см оказываются более пригодными пористые, грубозернистые, мягкие круги из песчаника. Эти круги обладают большей шлифующей способностью, принимают больше воды и, следовательно, не перегреваются; при тонком шлифовании широких поверхностей мало выкрашиваются.
      В случае, если необходимо снять большое количество стекла, шлифуют сначала абразивом с величиной зерна 60, а затем с величиной зерна 100. Тонкое шлифование осуществляют так же, как и в предыдущих случаях.
      Отшлифованные поверхности полого стекла полируют не более чем в две операции. Узкие шлифованные поверхности тонкостенных изделий полируют за один прием на боковой стенке вращающегося горизонтально полировочного круга, составленного из тополевого дерева, молотой пемзой с водой или инфузорной землей. Большие поверхности полируют еще раз на круге из тополевого дерева или войлочном круге пемзой с меньшей величиной зерна или инфузорной землей.
      Даже поверхность полого стекла, отполированная за две стадии, по своему качеству значительно отличается от полированной поверхности зеркального или оптического стекла. Применяемый в этом случае способ тонкого шлифования оставляет после себя на поверхности бороздки. После полирования в большинстве случаев удается частично заровнять лишь верхушки неровностей. Однакб при наблюдении невооруженным глазом и такая поверхность представляется совершенно гладкой и блестящей.
      Тонкостенные изделия иногда гранятся непосредственно на электрокорундовых кругах тонкого шлифования, которые более стойки и в меньшей степени повреждаются острыми ребрами изделий. Если такие изделия предназначаются для полирования огнем, грубое шли-
      фование осуществляют на ленточных шлифовальных
      станках. Тонкостенные изделия шлифуются так же, но только на горизонтальный шлифовальный круг помещают мягкую подложку, на которую прикрепляют шлифовальную бумагу, импрегнированную против воды. На бумаге нанесен абразивный материал с зерновым составом 200 — 220.
      До сих пор еще мало используют выгодный способ шлифования полого стекла на ленточных шлифовальных станках с вертикальным расположением ленты. Ленточный шлифовальный станок в принципе представляет собой бесконечную ленту, к рабочей стороне которой приклеен слой абразивного материала. Лента движется через два ролика, один из которых ведущий, а другой приводится в движение лентой. В зависимости от положения ленты различают станки с горизонтальным и вертикальным расположением ленты (рис. 23). Такие станки могут иметь, и две ленты: первая с более грубым зерном для обдирки, вторая с весьма тонким зерном для тонкого шлифования. Во время работы на поверхность ленты подается охлаждающая вода.
      На раме этих станков закреплены два ролика для ведения ленты. На продолженном валу одного из роликов в водонепроницаемом кожухе находится мотор. Над верхним роликом располагается подвод воды. Вода
      практически течет по ленте; кроме того, движение ленты в свою очередь увеличивает скорость течения. Вода не распыляется и хорошо охлаждает и при больших скоростях. Станок закрыт со всех сторон, только впереди имеется рабочее отверстие. Высота всего станка составляет около 160 см, длина ленты около 320 см, ширина от 15 до 20 см.
      Ленточные шлифовальные станки занимают мало места. Их преимуществом являются также большая скорость и возможность использования тонкозернистого абразивного материала. Для обслуживания таких станков не требуется специальных профессиональных знаний, вследствие чего они могут обслуживаться малоквалифицированными работниками. При пользовании такими станками уменьшается также опасность получения травм.
      Шлифы. Прилегающие плотно друг к другу поверхности пробок и горлышек бутылок, а также соединительных частей лабораторных приборов получаются в результате их пришлнфовывания.
      Для сортового стекла требования, предъявляемые к точности пришлнфовывания, не являются такими высокими, как для соединительных элементов лабораторных приборов. Притирку делают отделено. Бутылки и пробки маркируют, с тем чтобы в дальнейшем их не перепутать.
      Отверстие бутылки полируют деревянным штифтом пемзой с водой. Пробку полируют пемзой на деревянном или войлочном круге.
      Притертые таким образом пробки не могут заменить друг друга, так как каждая из них имеет разный диаметр и различный наклон пришлифованных поверхностей.
      Медицинские пузырьки, бутылки и пробки к ним путем токарной обработки доводятся до точных размеров как по диаметру, так и по углу наклона. Поэтому пробки всегда точно прилегают и взаимозаменяемы.
      Аппаратурные стекла имеют так называемые стандартные шлифы, угол которых, диаметр и ширина отшлифованной поверхности стандартизированы. Стеклянная аппаратура может различным образом перестраиваться. Все соединительные части шлифуются на металлических оправках с точными размерами. Размеры оправок контролируются и время от времени при помощи токарной обработки доводятся до точных размеров. Перед шлифованием стандартного шлифа горло формуют в горячем состоянии до точных размеров. Внешние и внутренние формы можно также шлифовать на токарном станке. У тонкостенных технических стекол шлифован-
      ные поверхности оставляются матовыми. Полная герметизация при сохранении возможности движения достигается путем нанесения тонкого слоя смазки.
      Техника безопасности
      У шлифовальщиков стекла чаще всего встречаются заболевание силикозом и вмятины локтевого сустава.
      Силикозом заболевают в результате многолетнего вдыхания пыли, содержащей кристаллическую окись кремния — кварц.
      В легкие проникает лишь самая тонкодисперсная пыль. Более грубые частицы задерживаются уже в дыхательных путях, откуда выводятся во время кашля. Здоровые легкие обладают способностью выделять из организма большую часть вдыхаемой пыли. Было вычислено, что за 20 лет в легких остается лишь 1,25% всего количества вдыхаемой за это время кварцевой пыли. В последние годы, после того как для шлифования стали применять более эффективные синтетические абразивные материалы, опасность заболевания силикозом несколько уменьшилась.
      Вмятина локтевого сустава — частое заболевание шлифовщиков полого стекла. Локтевой нерв, проходящий через всю заднюю поверхность локтевого сустава, располагается непосредственно под кожей в специальной выемке в кости. Длительное давление, вызываемое опиранисм локтя о твердую подложку при шлифовании полого стекла, может повредить этот нерв. Болезнь встречается у шлифовщиков полого стекла после 10 — 15 лет работы. Последствием является пониженная подвижность четвертого и пятого пальцев.
      Единственным подходящим способом предупреждения этого заболевания служат резиновые подложки под локоть. Они не должны быть слишком мягкими, а также не должны впитывать воду. Кроме того, эти подложки должны давать достаточно твердую опору и не вызывать охлаждения локтя.
      Применение шлифования
      Шлифование применяют весьма широко и для разнообразных целей. При обработке декоративных полых стекол и бижутерии шлифование часто комбииируют с другими видами декорирования, например росписью красками. Способом шлифования также отделывают скульптуры, первоначальную форму которым придают в горячем состоянии непосредственно в гутте (рис. 24).
     
      2. ГРАВИРОВАНИЕ
      Гравирование — механический процесс обработки стекла в большинстве случаев с применением свободного абразивного материала. Рисунок либо гравируется в глубину, либо обрабатывается рельефно. Рельефную обработку стекла раньше называли резанием.
      Различают следующие виды гравирования: пластическое или скульптурное (в глубину и рельефное), линовка, скользящее гравирование и гравирование путем снятия тонкого слоя стекла полированием.
      Для первых трех видов гравирования можно использовать гравировальные круги из меди или электрокорунда, а при случае и из карбида кремния (рис. 25). Медными гравировальными кругами можно отрабатывать гравюры весьма детально. Для гравюр, получаемых на кругах из электрокорунда, характерна весьма гладкая поверхность. Гравюры, получаемые при помощи кругов из карбида кремния, имеют видимые бороздки — следы от грубых зерен гравировального круга.
      Для техники гравирования характерно действие тех же факторов, что и для шлифования стекла. Отличием гравирования является приспособление инструментов (гравировальных кружков) для работы с изделиями малых размеров, требующих точной обработки. Характер поверхности гравированной плоскости зависит от смачивающей жидкости, размера зерна абразивного материала, числа оборотов кружка или же твердости кружка и его величины.
      Глубина гравюры обычно колеблется в пределах 0,5 — 3 мм.
      Рис. 26. Первая гравюра на стекле. Деталь гравированной чаши Кашпара Лемана, 1605 г. (фото П. Брока)
      Скульптурные гравюры наиболее трудоемки, поэтому первоначально работают с грубозернистым наждаком. Вместо него часто оказывается более выгодным сначала использовать карборундовые или корундовые гравировальные кружки.
      Для повышения контрастов готовая скульптурная гравюра в большинстве случаев переполировывается такими же кругами, как и при шлифовании стекла с применением тех же полировочных порошков.
      Гравирование стекла является одним из самых трудоемких процессов техники декорирования стекла и всегда считалось большим искусством.
      Первоначально гравировались драгоценные камни. В 1609 г. Рудольф II выдал Кашпару Леману привилегированную грамоту на монопольное право на гравирование. Леман перенес опыт гравирования драгоценных камней, горного хрусталя на стекло (рис. 26). Гравирование имело чрезвычайно важное значение для чешского стекла. Наибольшего расцвета гравирование достигает в течение XVII и XVIII вв. Чешское стекло в это время было признано как вершина совершенства и красоты и сравнивалось с драгоценными камнями. Глубокая гравюра, которая как раз в это время впервые нашла применение на стекле, оказалась возможной только потому, что в конце XVII в. был разработан новый состав стекла — чешский хрусталь. В это стекло вводится в большом количестве окись кальция. Стекло остается бесцветным и в массивном изделии, в то время как ранее известные стекла имели нежелательный цветовой оттенок. Сначала применяли гравирование в глубину, так называемую ин-таглию, и только позднее стали применять рельефную гравюру или камни. Стекло с рельефным гравированием получило название крконошского стекла.
      Сначала гравировали стеклянные пластинки, а затем перешли к Гравированию сосудов. Гравюра вначале представляла собой неглубокий рисунок, состоящий часто лишь из одних прямых прорезов. Позднее стали применять прорезы изогнутой формы, из которых составлялись орнаменты, цветы, звери, портреты людей, сцены битв и охоты, натюрморты, пейзажи и отдельные здания. Неглубокая штриховая гравюра постепенно переходит в скульптуру, которая значительно углубляется в стекло у толстостенных изделий.
      Из выдающихся граверов, продолжателей традиций старых чешских мастеров, наиболее известны выпускники специальной школы в г. Турнове. Наибольший интерес представляют работы Иозефа Драгоневского, преподавателя школы прикладных искусств в Праге.
      Инструменты и оборудование
      Гравировальный станок имеет вал, лежащий на двух подшипниках, первоначально деревянных, в настоящее время металлических. Станок долгое время приводился в движение с помощью ножного привода. В настоящее время применяют электромоторы мощностью от Vs до 72 л. с. Число оборотов изменяют при помощи двойной передачи с многоступенчатыми шкивами.
      Стол и гравировальный станок для тонкой работы должны быть массивными, с тем чтобы исключить вибрацию. Собственно гравировальный круг посажен стабильно на заклепках на длинный вал, снабженный специальным выступом. Последний обеспечивает постоянство закрепления круга в отверстии на валу станка. Гравер помещает над гравировальным кругом так называемый «флажок» — полоску из тонкой кожи (оленьей кожи или мездры), прикрепленную к латунному щитку над кругом. Это приспособление предотвращает разбрызгивание шлифующей суспензии.
      Гравировальные круги изготовляют из медного листа, лишь в исключительных случаях их изготовляют из других металлов. Преимуществом меди является ее чрезвычайная по сравнению с другими металлами устойчивость к сохранению формы. Более твердые металлы, такие, как железо, оставляют на стекле слишком грубые бороздки. Мягкие металлы, такие как олово, плохо гравируют и быстро деформируются. Толщина гравировального круга колеблется от 0,5 до 5 мм, диаметр — от величины булавочной головки до 10 см. Самые маленькие кружки непосредственно вмонтированы в конец стального валика станка. Круги сами не наносят рисунка, они лишь являются опорой для зерен абразивного материала. Режущая поверхность медного гравировального круга на токарном станке доведена до необходимого профиля стальным ножом и затем разглажена кусковой пемзой.
      В качестве абразивного материала первоначально использовали подвергшийся тщательной классификации естественный наждак с зерновым составом 420. В настоящее время работают с искусственным корундом, который значительно более стоек к истирашио. В противоположность этому зерна карбида кремния являются более твердыми и острогранными, но зато и более хрупкими.
      В большинстве случаев работают с 3 или 4 фракциями абразивного материала. Для узких прямых прорезов используют наиболее тонкую фракцию, с тем чтобы быстро не затупить острую кромку кружка.
      При работе над скульптурной гравюрой сначала используют наиболее грубые зерна, более тонкие зерна применяют при разработке скульптурной композиции в целом, самыми тонкими зернами отрабатывают наиболее тонкие детали. Грубый и твердый абразивный материал дает белую матовую поверхность, в результате применения тонкозернистых и мягких абразивных материалов получается матовая поверхность менее ярковыраженного белого цвета (иногда полупрозрачная) — в этом случае бороздки не так глубоки (рис. 27, 28).
      Грубая белая матовая поверхность пригодна для так называемого процесса стирания, который был применен Эгерманном для гравирования стекла с цветной протравой. Белая матированная поверхность, образованная гравировальным кругом, хорошо контрастирует с цветом протравы. Глубина такой гравюры весьма незначительна, она составляет лишь несколько сотых долей мм.
      Одно из принципиальных различий между шлифованием и гравированием заключается в работе с различными смачивающими жидкостями. Для гравирования применяют растительное масло, раньше льняное, в настоящее время машинное, керосин и их смеси в различных соотношениях. При гравировании на узких и маленьких кружках необходимо, чтобы жидкость обладала большей прилипаемостью и препятствовала разбрызгиванию и отрыву абразивного материала от кружка. Более высокая вязкость и большая прилипае-мость и смачиваемость масел и керосина полностью удовлетворяют этим требованиям.
      Смачивающая жидкость образует с абразивом шлам, покрывающий тонкой пленкой стекло и круг. Толщина пленки зависит от вида смачивающей жидкости и изменяется в зависимости от ее вязкости. Жидкость с более высокой вязкостью дает с тем же абразивным материалом более тонкозернистую поверхность, поскольку пленка, образованная вязким маслом, имеет такую же или даже большую толщину, чем величина зерен абразивного материала. Зерна плывут в пленке, и только при повышении давления пленка утончается и зерна могут лишь незначительно стирать поверхностный слой стекла. В противоположность этому маловязкий керосин образует весьма тонкую пленку, так что и зерна самых малых размеров касаются гравировального круга и стекла и производят работу.
      Таким образом, абразивный материал, имеющий зерна большой величины, необходимо смешивать с вязким маслом, так как тонкозернистый абразив образует с маслом слишком толстый слой.
      Для снижения вязкости в тонкозернистый абразивный материал добавляют керосин.
      Способы работы
      Узор размечают в зависимости от вида гравюры и требований к точности исполнения. Простые узоры не размечают совсем. Для обычных гравюр с вертикальными и горизонтальными линиями устанавливают расположение узора, размечают простой линейкой. Для специальных гравюр, а также для скульптурных весь рисунок переносят с бумаги на стекло.
      Для ускорения работы гравюра может быть частично выполнена пескоструйной обработкой или травлением. Для нанесения рисунка для травления выгодно использовать пантограф. Рисунок в этом случае получается достаточно точный и может быть уменьшен до самых миниатюрных размеров (например, высота надписей может доходить до 0,2 мм).
      Гравюры можно размечать также при помощи штемпелевания или применения некоторых видов печати, например шелкотрафаретной. Для создания впечатления пластичности наиболее глубоко гравируют передние части узора, наименее глубоко — его фон (рис. 29).
      Гравирование пластическое
      При пластическом гравировании стекла в глубину действует основное правило — сначала работать с большими кругами, которыми в общих чертах оконту-ривается форма и глубина больших частей гравюры. Затем используют гравировальные круги с меньшими диаметрами. Диаметр круга выбирают таким образом, чтобы круг во время работы снимал максимально возможную поверхность при обеспечении необходимой глубины.
      Имитацию некоторых материалов можно получить путем гравирования поверхности различными способами.
      В случае глубокой гравюры стекло практически обрабатывается таким образом, что наиболее глубоко гравируется та часть рисунка, которая ближе всего находится к наблюдателю. Более удаленные части узора гравируются наименее глубоко (рис. 30, а).
      При гравировании рельефа прежде всего отбирают стекло около рисунка, чтобы выгравированный образ представлялся в виде скульптурной пластинки (рис. 30,6).
      Гравирование линий
      Наиболее трудной граверной работой является гравирование письма и узких линий, так как такая работа требует точного попадания на необходимое место. Следы от неправильного попадания и попадания мимо рисунка остаются заметными и могут быть с трудом устранены только переполировкой. Кривые и спирали гра-
      Рис. 30. Примеры пластического гравирования (фото II. Брока)
      а — пластическая рельефная гравюра, напоминающая горный хрусталь; б — рельефный портрет и письмо (художник Н. Цей-нар, гравер В. Губерт)
      вируются не за один прием, а за несколько путем составления из отдельных прямых коротких линий, исходящих одна из другой (рис. 31). При этом радиус гравировального круга не должен быть больше радиуса спирали (1 — 1а, 2 — 2а, 3 — За) (рис. 32). Спираль или дугу составляют из коротких прямых прорезов.
      Рис. 31. Спиралеобразные линии в цветочном узоре XVIII в. (фото й. Брока)
      Гравирование скользящим кругом
      Гравирование скольжением гравировального круга по стеклу из всех видов гравирования является самым быстрым. В этом случае применяют наибольшие по размерам гравировальные круги из меди или электрокорунда. Большие круги удобны тем, что они оставляют па стекле широкий след и работа идет быстрее, получаемая гравюра — мелкая. Круги имеют слегка закругленный профиль без острых кромок.
      Гравирование скольжением особенно пригодно при гравировании тонких цветных слоев, образуемых, например, медной цветной протравой. Гравюра на таком тонком цветном слое выглядит очень контрастно (рис. 33,а).
      Гравирование кругами из искусственных абразивных материалов иногда неправильно называют гравированием камнем. В действительности гравируют не естественными камнями, а гравировальными кругами, состоящими из зерен карбида кремния (зерновой состав 100 — 150) или электрокорунда (зерновой состав 120 — 220 и более), т. е. теми же видами абразивных материалов, которые обычно применяют при шлифовании стекла (рис. 33,6). Обычно гравировальные круги имеют меньшие размеры. Для гравирования более тонких деталей пригодны тонкозернистые круги из электрокорунда, которые дольше сохраняют необходимый профиль.
      Некоторые простые узоры, полученные вышеописанным способом, собственно говоря, являются лишь уменьшением узоров, нанесенных шлифованием. Эти узоры значительно меньше по размерам, чем узоры, получаемые при помощи медного гравировального круга, уступают им по точности исполнения. Зато работа проходит быстрее и тем самым намного дешевле. Такие изделия можно полировать химическим путем, поскольку структура выгравированных поверхностей аналогична таковой при шлифовании. Глубина, достигаемая при гравировании этим способом, не превышает 0,5 мм. Скольжение применяют в настоящее время при быстрой калибровке мерных сосудов и недорогом гравировании надписей.
      Скользящее гравирование было введено Бедржихом Эгерманном. Он применил этот быстрой способ обработки стекла для богатого украшения его мотивами в стиле барокко. Эти украшения занимали значительную часть поверхности изделия, одновременно закрывали пороки цветной протравы, которая в то время была не всегда однородной. Такой способ украшения и до сих пор называется «Эгерманн» (см. рис. 103).
      Полирование
      Пластическая выразительность гравюры возрастает в результате полирования выступающих деталей или углублений на войлочных или деревянных полировальных кругах обычными полировальными материалами, т. е. полировальным крокусом и пемзой. Матовость гравюры может быть устранена переполировкой с помощью полировочной щетки. Полируют и отдельные очень узкие и короткие прорезы, например сферы диаметром от 1 мм и выше. Такой способ полирования не имеет аналогии при обычном шлифовании и полировании стекла. Для такого полирования применяют свинцовые круги, а в качестве абразива пемзу с водой. Круг должен иметь форму и величину, полностью соответствующую форме и величине гравировального круга, при помощи которого узор был выгравирован. Классический метод гравирования был обогащен новым способом гравирования, основанным на снятии очень тонкого слоя стекла при помощи полирования поверхности 1. Эта техника использует многоцветность слоев, образованных цветными протравами, люстрованием и ирризацией.
      Разработке новой техники гравирования содействовали работы по изучению тонких поверхностных слоев, а также слоев, образовавшихся в результате диффузии. Особенно красная протрава и ее отдельные оттенки, черная протрава и некоторые виды люстров дают богатую цветную палитру. Отдельные цветные слои необычайно тонки и перекрывают друг друга. Так, например, красная протрава, имеющая толщину около 0,005 лш, дает следующие слои: металлический, красный, желтый, зеленый, а также тонкий с матовым оттенком белого цвета. Переходной ступенью между красным и желтым слоями является оранжевый слой, а между желтым и зеленым — желто-зеленый.
      Снятие таких тонких слоев возможно исключительно полированием. Для этой цели использовали обычный гравировальный станок, причем слой снимают деревянными кружками, на которые обычным способом наносят полировочные средства, растертые в воде. Более всего для этой цели пригодна окись титана, которая дает с водой смесь, хорошо пристающую к полировальному кружку.
      Снятие верхних слоев полированием дает возможность использовать цветовые оттенки нижележащих слоев, при этом поверхность стекла остается практически неизменной — блестящей и без заметных различий по высоте.
      Гранение и гравирование кругом на гибком валу
      Гравюра оставалась ограниченным украшением изделий полых и плоских малых размеров, например медальонов, плакатов, стекол для дверей и зеркал. Аналогично было и с огранкой стекла. Листовое стекло больших размеров и не обработанное строительное стекло стало возможным гранить начиная с первой четверти нашего столетия, когда в стеклоделие было введено гранение стекла шлифовальником на гибком валу, присоединенном к мотору (рис. 34).
      В зажимном патроне закрепляют грубозернистые карборундовые круги диаметром от 1 до 20 см. Грубозернистые круги применяют для того, чтобы при высоких оборотах они не «жгли» поверхности стекла, т. е. не создавали местных перегревов на его поверхности. Круги закрепляют на клею подобно сверлам бормашины или привинчивают к валу винтами.
      Лист стекла во время работы опирается на специальную деревянную подставку, располагаемую с уклоном назад. Для постоянного смачивания и охлаждения круга на лист стекла подается вода. После приложения круга к листу стекло начинает сошлифовываться.
      Таким способом особенно хорошо обрабатывать цветные накладные стекла, снимая цветные слои полностью или частично. Очень хорошо зарекомендовало себя дублированное стекло, у которого на бесцветное основное стекло нанесен темный слой. При просветлении возникают переходы различных цветных оттенков (рис. 35).
      Вместо малых кругов можно применять круги размерами до 200 мм в диаметре, закрепленные на более массивных валах. Число оборотов в этом случае меньше, оно соответствует числу оборотов кругов при работе на шлифовальном станке. Большие по размерам круги позволяют также работать на большую глубину.
      Рис. 35. Дублированное стекло с рисунком, полученным гранением при помощи шлифовальника на гибком валу (художник С. Ли-бенский, фото М. Мюллера)
      Рисование алмазом и гравирование пунктиром
      Рисование алмазом (рис. 36) иногда также называют гравированием, рифлением, царапанием.
      Алмаз закрепляют в держателе специальной замазкой. Во время работы держатель держат так же, как обычную ручку при письме. При рисовании алмаз нельзя двигать в любом направлении. Его необходимо всегда держать таким образом, чтобы режущая грань и острие были заточены в направлении движения. Алмаз глубоко проникает в стекло, хотя прорез не является отчетливым с поверхности. Движением алмаза на гладкой блестящей поверхности образуются тонкие рифли. При рассматривании под микроскопом видно, что алмазное острие разрушает хрупкое стекло таким образом, что около основной бороздки в стороны распространяются тонкие раковинообразные углубления (рис. 37 — 39).
      При небольшом давлении явственно видны белые линии, которые при более сильном давлении превращаются в искрящиеся следы, так как отражение света на больших поверхностях выщербленных раковин более значительно. Грубые бороздки получаются также при гравировании иглами из карбида вольфрама (видия), кристаллами карбида кремния и острием искусственно выращенного кристалла корунда или спеченного корунда.
      Легкую рукоятку с алмазом нужно вести весьма уверенно с тем, чтобы алмазное острие удерживалось в требуемом направлении. Поверхностные узоры наносят параллельной или перекрестной штриховкой. Густо расположенные друг к другу линии такой штриховки в состоянии образовать совершенно белую поверхность.
      В качестве исходного материала можно также использовать стекло с красной цветной протравой. При рассматривании на просвет белые блестящие линии сверкают на красном фоне.
      Во время работы под изделия подкладывают мягкую подложку. Необходимо следить за тем, чтобы обломки и крошки стекла не поцарапали поверхности стекла, особенно при работе с красной цветной протравой, на которой хорошо различимы и самые незначительные царапинки.
      За техникой рисования алмазом последовала новая необычайно тонкая техника украшения стекла — гравирование пунктиром или так называемое выбивание (нанесение точек, пунктира от голландского слова Slippen).
      Каждое прикосновение алмазом образует на поверхности стекла нарушения, воспринимаемые в виде белых точек (рис. 40). Варьируя плотность расположения точек (более густо или более редко), можно составить рисунок, на котором точками обозначаются светлые места (отнюдь не тени). Рисунок хорошо выделяется на чистом бесцветном или темном цветном стекле.
      Такие рисунки на стекле иногда настолько токно выполнены, что становятся видимыми исключительно в боковом освещении на фоне темной подложки. Весьма выразительно проявляется такой рисунок при прохождении
      1 Этой техникой владели голландцы, наиболее известным представителем которых был художник второй половины XVIII в. Д. Вольф из Утрехта.
      Рис. 40. Фрагмент пластической гравюры. Точки нанесены алмазным острием. Белые места — участки с наиболее густым расположением точек (художник В. Платек, фото Й. Брока)
      света параллельно стенкам изделия, на котором он выгравирован.
      Рукоятку с алмазом держат перпендикулярно поверхности стекла с тем, чтобы вершина острия при ударе о стекло не соскальзывала и давала тонкое нарушение поверхности. Только под микроскопом следы алмаза
      становятся видимыми. Они представляют собой образования, составленные из нескольких раковинок, расположенных вокруг места удара, где алмаз раздробил стекло в белый порошок. Рисунки на плоскости получаются путем большей или меньшей концентрации точек.
      Рис. 41. Схема образования конусообразной трещины при ударе тупым острием
      Необходимо заметить, что были сконструированы специальные механические виброустановки для гравирования точками.
      Аналогичный эффект достигается при обработке поверхности стекла струей естественных или искусственных абразивных материалов или в случае применения для этих целей ультразвука. Алмазное острие также заменяют острием из искусственных карбидов (вольфрама, кремния) или же чрезвычайно износостойкой и твердой окисью алюминия — корундом.
      Выбиванием украшалось главным образом хрустальное стекло, изредка стекло цветное и темное. Этот метод позднее нашел применение для выбивания портретов на темных поверхностях.
      Выбивание (рис. 41) поверхности стекла осуществляют ударами тупого острия металлических предметов с окончанием различного профиля. Этот способ особенно пригоден для изделий с толстыми стенками (при сильном ударе изделие не должно разбиться). Удары производятся непосредственно молотком по материалу или же по специальной стальной оправке, поставленной перпендикулярно к стенке изделия. В месте удара стекло разбивается в белый порошок, а в ближайшем окружении образуются раковинки. Просветы в таких раковинках настолько узки, что ясно видна радужная интерференционная окраска. Несколько иной характер разрушения имеет поверхность, когда изделие закреплено упруго. В этом случае прц ударе центр пружинит и па месте разрушенного стекла не образуется белого пятна. При соответствующих инструментах и интенсивности удара на изделии образуется конусообразная трещина. При большом количестве таких ударов на правильно выбранных друг от друга расстояниях стекло выкалывается около мест удара таким образом, что остаются на местах ударов выпуклости в виде усеченных конусов, составляющие пластическую поверхность стекла. Полированием в ванне с плавиковой кислотой устраняются острые грани, оставшиеся на поверхности стекла.
      Этот способ украшения показывает, как можно использовать для декорирования пороки поверхности стекла.
      Гравирование электрическим током
      При действии на стекло электрического тока па его поверхности остаются следы в виде тонких линий различной конфигурации (рис. 42).
      Изделие погружают в раствор водного электролита, на дно сосуда помещают металлическую пластинку, которую присоединяют к одному полюсу электрического тока (рис. 43). Платиновый электрод присоединяют к другому полюсу, при движении которого происходит гра-
      Рис. 42. Линии, образованные электрическим разрядом (теневое изображение)
      вирование стекла. «Гравирование» в общих чертах соответствует внешнему виду образуемых линий. При движении платиновой иглы по стеклу образуется электрическая дуга. В точке соприкосновения иглы со стеклом температура повышается настолько, что поверхность стекла растрескивается па мельчайшие частички, которые затем вновь сплавляются. Тепловая энергия электрической дуги распространяется во всех направлениях, и поэтому трещинки расходятся от сплавленного центра во все стороны. Если по выгравированному участку провести иглу повторно, то растрескавшиеся частички откалываются. В другом случае растрескавшиеся частички могут быть слегка приподнятыми, оставаясь на прежних местах. Матовая, иногда даже интенсивно белая поверхность является свидетельством значительного разрушения поверхностных слоев стекла.
      Полярность электродов влияет на интенсивность следа. При использовании платиновой нити диаметром в 1,5 мм в качестве катода возникает более интенсивный след, чем при ее использовании в качестве анода. Наиболее чистый след оставляет платиновый электрод, обладающий удовлетворительной термической устойчивостью. В процессе гравирования на кончике платиновой иглы может образоваться шарик, который служит доказательством того, что даже платина плавится, хотя ее температура плавления 1770° С. Железный электрод обгорает, и окалина сплавляется со стеклом. В точках вплавления железа в стекло возникают большие трещины. Графитовый электрод оставляет широкий и неравномерный след, поэтому не пригоден для этих целей. Коваровый электрод оставляет след, подобный следу после железного электрода.
      Диаметр гравировальной иглы и ширина следа находятся в прямой зависимости. От высоты уровня электролита зависит ширина следа. Наибольшая ширина следа получается при высоте уровня электролита в 1,5 мм. Лучшие результаты в опытах были достигнуты при использовании в качестве электролита 18 — 20%-ного раствора калийной селитры при температуре 18° С с погружением стекла на глубину 1,5 мм и при напряжении 140 в; при этом работали с платиновым электродом.
      Для гравирования листового стекла участок, подлежащий гравированию, ограничивают валиком высотой в 5 мм, изготовленным из смеси воска с алюминиевой паклей. Под лист стекла кладут чертеж с готовым узором или же узор наносят на стекло цветным карандашом.
      В. Паспихалом была разработана конструкция установки, которая позволяет гравировать полое техническое и бытовое стекло произвольных форм. Особенно выгодным оказалось применять эту установку для гравирования тонких рамок, что более экономично по сравнению с существующим способом серийного украшения травлением.
      Гравюрой большей частью украшаются хрустальные стекла — тонкостенные и толстостенные. На цветных стеклах гравюры мало выразительны. Очень контрастно гравюра выделяется при снятии (прорезании) цветных стекол. Слоистые цветные стекла украшаются рельефной гравюрой (рис. 44). Историческую известность получила так называемая Портландская ваза (I в. нашей эры), найденная в Греции. Эта ваза сделана из темно-синего стекла с наслоенным на него белым опалом, в котором выгравирована низкая рельефная пластика с прекрасными полупросвечивающими переходами в основную темно-синюю окраску.
     
      3. ПЕСКОСТРУЙНАЯ ОБРАБОТКА
      При пескоструйной обработке, иногда называемой обдувкой песком, поверхность стекла разрушается от попадания на нее свободного абразивного материала.
      С пескоструйной обработкой стекла по всей вероятности столкнулись впервые южноафриканские фермеры. Стекла в окнах их жилищ в течение краткого времени становились матовыми во время песчаных бурь.
      Первый патент на устройство для пескоструйной обработки был выдан американцу Тилгманну в 1871 г. Свое устройство он применил для глубинного разрушения твердых материалов — металлов, естественных камней, стекла и др. Тилгманн также ввел применение шаблонов. Уже в 1879 г. Б. Холштайну из Оснабрюка был выдан патент на матирование поверхности стекла песком. По этому патенту пескоструйная обработка осуществлялась за счет собственного веса песка — самотеком. Пескоструйные аппараты начали изготовлять в Европе в 1880 г. Вскоре после этого пескоструйная обработка была использована и в Чехословакии.
      При пескоструйной обработке зерна острогранного материала падают на поверхность хрупкого стекла с повышенной скоростью и разбивают ее. От мест попадания зерен во все стороны распространяются раковинообразные трещины.
      После первого попадания зерен песка поверхность стекла еще не разрушена настолько, чтобы начали выпадать раковинообразные обломки стекла. Частицы стекла начинают выкрашиваться только после дальнейших со-ударений с частицами песка. Поверхность стекла делается шероховатой, волнистой, матовой, слегка просвечивающейся. Шероховатость и острогранность поверхности может быть устранена дополнительным травлением плавиковой кислотой. Быстрая обработка плавиковой кислотой ликвидирует острые выступы, притупляет и округляет острые грани.
      Шероховатая поверхность интенсивно рассеивает свет. По сравнению с обыкновенным листовым стеклом у стекла, подвергшегося пескоструйной обработке, про-пускаемость света уменьшается с 92 до 80%. Несмотря на это, поглощение и отражение света значительно меньше, чем в случае люстрированного или ирризованно-го стекла, когда светопропускаемость снижается на 40% и более. Молочное опаловое стекло задерживает 25% света. Разбивание поверхности, выкрашивание частиц продолжается при глубинной обработке стекла и на толстостенных изделиях приводит к образованию глубоких пластических углублений.
      Места, которые не должны обрабатываться, защищают упругим шаблоном. Боковые стенки шаблона выполняются слегка скошенными. При травлении плавиковой кислотой защищаемые места также подвергают травлению.
      На количество обработанного стекла влияет вид абразивного материала, скорость струн песка и ее удаленность от поверхности стекла, количество зерен абразивного материала и время обработки.
      Абразивный материал. Из его свойств наибольшее значение имеют твердость, хрупкость, форма и величина зерна. Свойства зерна определены видом материала. Первоначально применяли кварцевый песок. В настоящее время чаще всего применяют корунд, реже карбид кремния.
      Корунд по сравнению с песком значительно тверже и значительно более износостойкий. В случаях применения корунда также не образуются глубокие трещины и повышается производительность, что особенно ценно при ручной работе.
      Остроугольные зерна карбида кремния, имеющие форму пластинок, менее пригодны, так как они сильно рассекают поверхность стекла и измельчаются сами. Поэтому высокая твердость карбида кремния не может быть использована вследствие его хрупкости, хотя твердость карбида кремния выше, чем у корунда. Остроугольные пластинки карбида кремния легко забивают трубопровод и сильно изнашивают его стенки. Незначительная устойчивость остроугольных зерен карбида кремния, которые легко разламываются, быстро уменьшают величину зерен.
      Зерна больших размеров в потоке абразива имеют большую скорость по сравнению с зернами меньших размеров. Таким образом, существует определенная разность скоростей, которая проявляется в том, что меньшие зерна тормозят большие по размерам зерна, так как большие зерна наталкиваются на меньшие. Поэтому большее количество зерен меньших размеров замедляет скорость зерен нормальной величины, в результате чего снижается пробивная способность потока. Зерна небольших размеров разрушают поверхность определенной величины быстрее, чем зерна больших размеров. Поэтому они более пригодны для матирования, так как в этом случае за одинаковое время происходит большее число соударений. Для глубинной пескоструйной обработки, наоборот, выгоднее работать с зернами больших размеров. Они хотя и производят за определенное время меньшее число ударов, зато разрушают стекло на большую глубину.
      При использовании шаблонов большие зерна не дают четких очертаний (рис. 45), в то время как зерна малых размеров дают резкие контуры. Большая разница в величине зерен обусловливается не только недостатками классификации абразивного материала, но и дроблением зерен первоначальной величины, если абразивный материал слишком хрупок. Кроме того, абразивный материал со временем все более обогащается обломками стекла. Максимальная величина зерен обычно не превышает 1 мм. При оптимальном соотношении зерен и воздуха каждое зерно попадает на поверхность стекла, не теряя скорости при столкновении с зернами, двигающимися к стеклу и отраженному от него.
      Скорость и расстояние. Энергия движения зерен определяется величиной давления или вакуума и размерами зерен. При повышенной скорости за единицу времени на данную поверхность попадет большее число зерен. Следовательно, производительность повышается. Однако скорость не должна повышаться настолько, чтобы в значительной степени снижать срок службы используемого шаблона или другого защитного материала.
      С увеличением расстояния скорость снижается. Однако в этом случае повышается однородность обработанной поверхности. Расстояние сопла от обрабатываемой поверхности в стеклоделии обычно не превышает 200 мм. С увеличением расстояния уменьшаются весовые потери обрабатываемого стекла, зато повышается однородность обработки.
      Поэтому при матировании рекомендуют большие расстояния, а при глубинной обработке меньшие.
      Время пескоструйной обработки выбирают в зависимости от требований, предъявляемых к обрабатываемой поверхности. Для получения матового стекла достаточно нескольких секунд. Глубинная обработка стекла требует нескольких часов.
      Если пескоструйной обработке подвергается участок, ограниченный шаблоном, то здесь образуется отверстие. Таким образом, в этом случае пескоструйная обработка заменяет сверление. Отверстия могут получаться и диаметром более 10 мм. Если необходимо получить отверстия более 25 мм в диаметре, то пескоструйной обработке подвергаются только круговые кольца.
      Острогранные зерна при ударе не действуют только как своеобразный молоток, их действие может быть сравнимо с ударами острием из алмаза или карбида вольфрама, как это имеет место при гравировании пунктиром (точками).
      Если величина зерен, используемых для пескоструйной обработки поверхности стекла, уменьшается до величины зерен полировальных материалов или если применяют непосредственно полировальные материалы, например полировальный крокус, при условии обработки под очень острым углом (около 10°), поверхность стекла сглаживается в одном направлении, вплоть до тонкого блеска. По-видимому, в этом случае происходят те же явления, что и при механическом полировании в одном направлении.
      Наряду с обработкой сжатым воздухом можно применять пар или воду. В этом случае тонкозернистый песок образует шлам, который можно с успехом использовать для самого тонкого матирования поверхности, причем поверхность по своему внешнему виду не отличается от поверхности, получаемой при матировании солями плавиковой кислоты. Шлам применяют потому, что мало-увлажненный тонкозернистый материал комкуется и забивает трубопроводы и сопла пескоструйных аппаратов.
      Оборудование и способы работы
      В стеклоделии при помощи пескоструйной обработки придают стеклу матовую и шероховатую поверхность. пР вменением различного вида шаблонов пескоструйной обработкой получают узоры и украшения, делают надписи и различного рода знаки и изображения, подготавливают поверхность стекла для получения стекла «мороз» па клею, получают глубинные и рельефные украшения и надписи, делают отверстия.
      Пескоструйные аппараты
      В пескоструйных аппаратах, применяемых для обработки поверхности стекла, зернистый материал подается следующими способами:
      1) самотеком;
      2) специальными лопатками вращающегося колеса (механическая установка);
      3) газовым потоком (пневматическая установка);
      4) потоком жидкости под давлением (гидравлическая установка).
      Пескоструйная установка, работающая по принципу самотека, является простейшей установкой. Ее сконструировал в 1879 г. Бенхард. Песок из сборника подается на стеклянный предмет по специальному трубопроводу с высоты 5 м. Количество подаваемого песка регулируют заслонкой.
      Механическую установку (рис. 46) с вращающимся колесом со специальными лопатками для пескоструйной обработки в стеклоделии до сих пор практически не применяют. Основой этой весьма производительной установки служит колесо, снабженное лопатками. В специальное пространство полого вала подается песок, который при помощи лопаток направляется на подлежащие обработке изделия. Поток песка регулируют местоположением его подачи. Обычно мощность таких установок составляет 3 л. с., в течение 1 мин расходуется около 150 кг песка.
      Обе вышеописанные установки не имеют сопла — наиболее ответственной части других пескоструйных установок (сопло легко и быстро изнашивается).
      Пневматическая установка. Во всех пневматических установках зернистый материал подается на обрабатываемую поверхность стекла либо сжатым воздухом, либо с помощью вакуума. Эти установки разделяются на инжекционные, градиентные (избыточное давление) и вакуумные.
      Инжекционная установка. Схема такой пескоструйной установки в целом показана на рис. 47, а. Принцип ее действия основан на том, что сжатый воздух проходит через инжектор и в результате создавшегося разрежения зернистый материал засасывается. Затем этот материал сжатым еоздухом направляется на поверхность стекла
      (рис. 47, б). Компрессор подает сжатый воздух в воздушный колпак, который необходим для выравнивания колебаний давления воздуха, возникающие при периодической работе компрессора. Из воздушного колпака воздух попадает в водо- и маслоулавливатель, а из него
      в инжекционное сопло. Это сопло засасывает песок из сборника.
      В стеклоделии применяют и другие виды установки, например для полого стекла (рис. 47, в). Сжатый воздух через трубу подается в сопло. Часть сжатого воздуха используется при помощи специальной трубки для инжек-ционного засасывания смеси воздуха и тонкого песка. Сопло также работает как инжектор и засасывает песок в количестве, регулируемом заслонкой, отделяющей сборник с песком. Поток смеси воздуха и песка направляется на предмет, расположенный над отверстием в крышке, причем при смене обрабатываемых предметов отверстие закрывают специальной заслонкой с рукоятью. Часть воздуха попадает в эксгаустер, перед которым имеется сепаратор для улавливания тонких частиц песка. Для предохранения от запыления в отверстия для уста-
      новки подлежащего обработке предмета вставляют сменные уплотнительные кольца различных размеров в зависимости от величины и формы предмета. Если изготовить соответствующие уплотнительные кольца невозможно, то всю верхнюю часть установки закрывают специальным защитным кожухом. При матировании светильников большими партиями работу ведут попеременно в двух кабинах. В то время как в одной кабине изделие обрабатывают, в другой меняют изделия. Одновременная пескоструйная обработка нескольких изделий до сих пор не внедрена.
      На практике встречаются также упрощенные инжек-ционные установки. Камера пескоструйной обработки сужена книзу до формы конуса или пирамиды. Внизу в самом узком месте помещают инжекционную установку.
      Материал засасывается в отверстие инжектора сжатым воздухом и подается наверх в рабочее пространство. Воздух, содержащий тонкую пыль, отсасывается эксгаустером.
      Пескоструйные установки, работающие под давлением (рис. 48, а). Зернистый материал находится в специальном сборнике, куда его загружают вручную или при помощи механизмов. В случае механической загрузки
      песок загружают или периодически (однокамерный силос) или непрерывно (трехкамерный силос). Зернистый материал поступает в трубопровод из сборника самотеком. На обрабатываемую поверхность песок подается сжатым воздухом (рис. 48,6).
      В однокамерных установках (рис. 49) песок проходит через сито и давит на запирающий вентиль, который снабжен пружиной и регулируется избытком давления воздуха в камере. Воздух под давлением проходит через трубу, которая разделена на две части: первая ведет в камеру, вторая- — под камеру для транспортирования песка к соплу. При наполнении камеры песком процесс останавливается, и тем самым прекращается и доступ сжатого воздуха. При давлении песка в сборнике вентиль открывается и песок попадает в камеру. При давлении пружины, а затем и воздуха в камере вентиль снова закрывается. К недостаткам однокамерной системы следует отнести прерывность технологического процесса и проникание песка из кабины в сборник, в случае расположения кабины для пескоструйной обработки непосредственно над сборником песка.
      Трехкамерная пескоструйная установка работает непрерывно (рис. 50). Песок в сборник-силос 1 транспортируется механически через сито. Далее песок попадает в промежуточную камеру 2. Эта камера попеременно находится под давлением. Если камера 2 находится под давлением, то вентиль 3 закрыт, а вентиль 4 открыт, клапан 5 закрыт, а клапан 6 открыт и песок попадает в камеру 7, дно которой имеет шарообразную пробку. После заполнения камеры 7 ее вес возрастает настолько, что камера опускается, при этом она действует на рычажный механизм, на котором подвешена. В результате открывается вентиль 3 (рис. 50, а), закрывается вентиль 4, камера 2 соединяется с атмосферным давлением. Клапан 6 закрыт давлением воздуха в камере 8 и давлением пружины, камера 2 снова наполняется песком. После освобождения камеры 7 ее вес снова уменьшается и противовес 9 возвращает ее в первоначальное положение. Процесс автоматически периодически повторяется.
      Улавливание и очистка абразивного материала происходит следующим образом. Использованный материал загрязнен обломками стекла и разбитыми зернами абразивного материала. Поэтому при массовом серийном производстве изделий абразивный материал необходимо чистить и после соответствующей обработки снова возвращать в производство. Воздух, очищенный от пыли, отсасывается в атмосферу.
      Особый интерес представляет установка, разработанная одним из авторов (рис. 51) для индивидуальной обработки стекла ±. Установка подобна установке для классификации зернистых материалов потоком воздуха и обладает ее преимуществами. Из сборника-силоса зерна
      1 Чехословацкий патент 92342 от 15/Х 1959 г. Ст. Бахтик.
      абразивного материала (чаще корунда) направляются в специальную насадку, откуда через срезанное под углом отверстие падают перед воздушным соплом. Косой срез насадки препятствует воздуху, выходящему из сопла, снова загонять песок в силос. Зерна абразивного материала направляются к горловине сопла под выбранным углом. Сборник и сопло укреплены на специальной подставке. Воздух под давлением подводится шлангом от компрессора. Для изменения потока абразивного материала сборник снабжен регулятором. У малых установок сопло подвижно, у больших закреплено прочно и двигается сам обрабатываемый предмет. Для пескоструйной обработки можно применять как наиболее тонкозернистые, так и весьма грубозернистые абразивные материалы. Корунд № 200 уже дает совершенную матовую поверхность. Используя зерна величиной около 1 мм в небольшом количестве, можно получить такую же поверхность, как и при гравировании алмазом точками (см. стр. 63). Сопло применяют диаметром 0,1 мм с тем чтобы, меняя его расстояние от поверхности обрабатываемого стекла, получать рисунки с тонкой тушевкой.
      Вакуумные пескоструйные аппараты. В таких аппаратах все рабочее пространство находится под разрежением. Под воздействием разрежения в рабочее пространство засасываются зерна абразивного материала, которые по инерции направляются на обрабатываемую поверхность стекла. Такого рода аппараты применяют для матирования поверхности осветительного стекла, а также для калибровки. Их успешно используют вследствие удобного обслуживания и безопасности. При открывании рабочего пространства в него немедленно устремляется воздух, что устраняет пыление. В это же самое время прекращается засасывание песка, поскольку исчезло разрежение.
      Обрабатываемое изделие помещают в специальный барабан, после чего закрывают рабочее отверстие или же прикладывают к шаблону, находящемуся у рабочего отверстия. Тем самым рабочее пространство герметизируется и установка начинает работать. Для прерывания работы достаточно разгерметизировать рабочее пространство.
      Пескоструйный atitiapai с щелевидным соплом применяют для матирования листов стекла (рис. 52, а).
      Сопло расположено поперек движущегося листа.
      Лист стекла с помощью двух резиновых роликов двигается по деревянному настилу на специальном столе. Скорость движения составляет около 500 мм/мин. Над отверстием сопла находятся пружины и уплотнители для герметизации рабочего пространства.
      Воздух засасывается через специальную, так называемую главную щель. Количество подаваемого воздуха регулируют затвором.
      Воздух, засасываемый через боковую щель, увлекает с собой из желоба питателя песок. При более высоком разрежении количество засасываемого песка больше.
      В желобе питателя песок равномерно распределяется вращающимся шнеком. Воздух с песком проходит через сопло и после обработки поверхности стекла увлекается в два специальных боковых лотка, откуда поступает в сепаратор и снова в пескоструйный аппарат. Аппарат работает под разрежением от 500 до 600 ми вод. ст.
      Для получения отверстий на изделии применяют специальную установку (рис. 52,6). При этом используют грубозернистый, по возможности острогранный абразивный материал, и для ускорения процесса увеличивают давление воздуха. Этот способ особенно пригоден в тех случаях, когда необходимо получить небольшое количество отверстий с разными диаметрами. Для получения отверстий на технических стеклах, где высокие требования предъявляются не только к точности диаметра, но и точности расположения отверстий, а также при производстве в серийном масштабе, более пригодны алмазные сверла.
      В крышке стального корпуса аппарата имеется отверстие диаметром, большим, чем у получаемых отверстий. На это отверстие помещают шаблон из стального листа толщиной до 1 см с отверстием требуемого диаметра. К шаблону прикладывают обрабатываемый стеклянный предмет и закрепляют в необходимом положении, лучше всего это сделать при помощи влажного песка, который предохраняет изделие от разрушения остальной поверхности. Образовавшееся отверстие сначала имеет коническую форму, сужающуюся кверху, и только после дальнейшей обработки приобретает цилиндрическую форму. Отходы удаляют отсосом.
      Оригинально решена пескоструйная установка для дозировки и калибровки стеклянных изделий для напитков. Изделие остается сухим изнутри, так как вода, при помощи которой измеряют объем, заключена в специальный замкнутый резиновый баллончик (груша). Перед расположенным горизонтально соплом помещают сменный металлический шаблон. Изделие, предназначенное к калибровке, надевают на вышеупомянутый баллончик, содержащий определенное количество жидкости, которое соответствует требуемому объему изделия. Баллончик с жидкостью под давлением воздуха заполняет внутреннюю часть изделия, причем изделие надевается на баллончик снизу. На высоте, соответствующей заданному объему жидкости, на изделие пескоструйным аппаратом наносят калибровочную метку. Таким образом, в одной операции соединена дозировка объема сосуда и калибровка данных этого объема.
      Гидравлические установки. Шламовые водные или паровые установки требуют больших затрат, так как для их работы необходим паровой котел. Для изделий, обрабатываемых при помощи защитного прикрытия или покрова, нельзя использовать защитные слои на основе клея, декстрина с глицерином, а также бумаги. В других аспектах гидравлические пескоструйные установки отличаются большей эффективностью. Хорошие результаты были получены при использовании для пескоструйной обработки керосина и скипидара.
      Сопла
      Сопла являются важнейшей составной частью всех пескоструйных установок, за исключением установок, работающих по принципу самотека и вращающегося колеса. Они очень быстро изнашиваются, несмотря на то, что для изготовления сопел применяют специальный твердый чугун. Срок их службы был небольшим.
      Изменение давления при использовании сопла из твердого чугуна и повышенный расход воздуха ясно видны из данных табл. 1.
      Таблица 1 Необходимая мощность компрессора в м3/ч
      В Чехословакии проводили испытание сопел из спеченного базальта. В настоящее время наиболее износостойкими считаются сопла из карбида вольфрама. Обычно, однако, для снижения стоимости сопла лишь футеруют карбидом вольфрама.
      Высокая цена сопла из карбида вольфрама компенсируется снижением расхода воздуха и электрической энергии, не говоря уже об увеличении срока службы таких сопел. Долговечность сопел из карбида вольфрама по отношению к долговечности сопел из твердого чугуна увеличивается в 125 — 250 раз. В табл. 2 приведена зависимость расхода воздуха от диаметра сопла.
      Вообще говоря, мощность пескоструйных аппаратов определяется теми целями, для которых их используют.
      При матировании, т. е. обработке плоской поверхности, требуется одна мощность, при обработке поверхности, ограниченной шаблоном, — другая, наконец, при глубинной обработке стекла, при получении отверстий или при получении рельефных узоров — третья. Производительность зависит от расхода и давления воздуха, вида абразивного материала, его твердости, прочности, величины и форм зерен, а также от длины сопла.
      Короткие сопла рассеивают зерна абразива. В остальном длина сопла не является решающей. Для давления до 3 атм длину сопла выбирают в пределах 100 — 120 мм, диаметр 6 — 15 мм.
      Весьма любопытно влияние угла обработки. Известно, что при расположении сопла перпендикулярно к обрабатываемому предмету зерна абразивного материала разбиваются. Однако опытным путем было установлено, что при обработке под углом 15° в том случае, если абразивный материал смешан с керосином, разбивание зерен снижается до минимума. Для того чтобы такая обработка была бы достаточно производительной, необходимо повысить давление. Несмотря на этот факт при пескоструйной обработке стекла обычно сопло располагают перпендикулярно к стенке предмета, так как применяемые в стеклоделии давления колеблются в пределах 1 — 3 атм и лишь в исключительных случаях достигают б атм. Пескоструйная обработка под углом 90° также необходима при использовании шаблонов.
      При обработке всей поверхности осветительных плафонов в массовом масштабе последние закрепляют на резиновом конусе и надевают на коленчатый вал, на котором они вращаются вокруг своей оси перед соплом. В свою очередь сопло перемещается вверх и вниз, так что плафон равномерно обрабатывается по всей поверхности (матируется).
      Защитные покрытия
      Если на поверхности стекла необходимо обработать пескоструйным аппаратом одни места и, наоборот, другие оставить нетронутыми блестящими, то поверхность стекла покрывают упругими шаблонами или покрытиями, которые после пескоструйной обработки могут быть легко сняты. Реже защитные покрытия наносят рельефно с тем, чтобы при пескоструйной обработке этот рельефный слой мог бы постепенно сниматься, в результате чего на стекло переносилось бы негативное изображение рельефа. Защитные покровы должны быть упру-гими и недорогими, легко сниматься и обладать достаточным сроком службы.
      Поскольку ни один из защитных материалов не может удовлетворять всем требованиям, то для каждого способа работы выбирают наиболее пригодный вид покрытия. В качестве защитных шаблонов и покровов могут быть использованы различные покрытия, образующие упру-тую пленку, — пленки из естественных или синтетических пластических масс, металлические шаблоны или слои, сформованные пластическим путем (скульптура).
      Для изготовления защитных покровов пригодны упругие массы, стойкие к воздействию абразивных материалов, способные поглощать энергию падающих зерен абразивных материалов. К ранее известным покровам относятся массы, основными компонентами которых являются декстрин или клей с глицерином (рис. 53).
      Декстрин или клей образуют слой, очень хорошо соединяющийся с поверхностью стекла, при условии добавления в него веществ, которые препятствуют их полному высыханию. Присутствие влаги придает всей массе постоянную упругость, которую она не теряет в течение года. В качестве гигроскопической добавки лучше всех зарекомендовал себя глицерин. При небольших добавках глицерина слой получается жестким и малотягучим, плохо прорезается и с трудом снимается. Слишком большая добавка глицерина дает мягкую массу, которая при удалении рвется. Позднее применяли растворы латекса, а в настоящее время расширяется применение пластических масс, например снимающийся синтетический лак S 1807.
      Синтетические покровы. К новейшим массам для защитных покровов относится раствор латекса в бута-диенстироле, служащий в качестве грунтового покрытия. На этот слой наносят покров, который состоит из латекса с белым пигментным красителем; последний облегчает нанесение рисунка. Узоры защитных лаков в настоящее время наносят при помощи трафаретной печати, особенно в тех случаях, когда необходимо получить тонкое матирование.
      Упругие пленки. Вид и толщина шаблонов и покрытий зависят также от вида пескоструйной обработки.
      Для получения тонкого матирования достаточно наклеить на поверхность стекла узоры из бумажной липкой ленты. Красный слой на стекле, покрытом протравой, может быть сохранен путем наклеивания лишь тонкой шелковой бумаги (рис. 54).
      При более интенсивной обработке на поверхность стекла наклеивают бумагу, покрытую смесыо клея с глицерином.
      Количество глицерина зависит от времени года.
      Набухший клей смешивают с глицерином и нагревают при постоянном перемешивании до получения гомогенной массы. Затем горя-
      чий раствор наносят широкой плоской кистью непосредственно на поверхность стекла или на прОхМокатель-ную, лучше всего фильтровальную бумагу.
      Покрытые раствором листы бумаги сушат сначала на ровной пластине, а затем в подвешенном состоянии. После высыхания эти листы снова кладут на стол окрашенной поверхностью вниз. На верхнюю поверхность бумаги наносят смесь воды, отмученного мела и клея
      (1 л воды, 1 кг мела и 1 плитка клея). При нагревании образуется слегка подвижная суспензия. После нанесения слоя суспензии листы бумаги снова подвешивают и сушат. После высушивания их складывают друг на Друга в холодном помещении. Изготовленные таким образом листы после увлажнения наклеивают на поверхность стекла. На белом слое бумаги вычерчивают узор или рисунок. В местах, подлежащих пескоструйной обработке, бумагу удаляют. Затем по готовому шаблону начинают пескоструйную обработку. Оставшийся слой бумаги удаляют растворением в теплой воде.
      Упругие пленки получают также из твердой резины, вулканизированной фибры, силона, игелита (рис. 55, а) и других пластических масс. В. Поспихал использовал такие шаблоны для кратковременной обработки в различных положениях (шаблоны накладывали друг на друга), в результате чего образовался узор с различной интенсивностью матирования. На мягких, но упругих пленках узоры вырезаются или выбиваются. Вместо вырезания шаблонов из пластических масс В. Поспихалом был испытан способ пескоструйной обработки через шаблоны, полученные литьем под давлением. Эти шаблоны можно вырабатывать большими партиями, и их цена очень низка (рис. 55,6). Они очень хорошо себя зарекомендовали, срок службы их весьма значителен.
      Шаблоны удобно закреплять непосредственно к пистолету на определенном расстоянии от устья сопла, так что узор может повторяться на изделии произвольное число раз.
      Металлические шаблоны применяют непосредственно или же для нанесения на поверхность стекла защитных покровов, используемых затем для последующей пескоструйной обработки. Узоры на шаблонах из мягких металлов для непосредственной пескоструйной обработки вырезают или штампуют для массового производства. Изготовляют шаблоны из тонкой жести толщиной до 1 мм. Только для получения отверстий применяют более толстый лист. В качестве материала служат цинк, свинец, сплавы этих металлов и сталь. Реже используют шаблоны, выполненные из стальной проволоки или сетки. На стеклянные изделия металлические шаблоны накладывают свободно или приклеивают. Раньше рисунок получался через цинковые шаблоны путем травления в азотной кислоте. Рисунок выполняли асфальтовым лаком. Путем нанесения защитного покрова получается так называемое «кисейное» стекло (рис. 56). Для этой цели прежде всего приготовляют смесь для защитного покрова: 10 кг каолина размешивают в 0,75 л воды до образования густого теста. В другом сосуде смешивают 4 кг декстрина с 0,3 л воды до исчезновения комков.
      Смесь каолина и декстрина затем смешивают с 2 кг глицерина до получения мягкой тестообразной массы. Если смесь слишком тверда, прибавляют воды, если слишком мягка, прибавляют каолин. Для того чтобы масса не высыхала, сосуд с ней покрывают влажной тряпкой, которая предохраняет массу и от попадания пыли.
      Для нанесения защитной массы лист стекла кладут на ровный стол. Затем на лист стекла накладывают шаблон и кистью или растушевкой наносят соответствующее количество массы, которая должна заполнить отверстие в шаблоне. Необходимо, чтобы шаблон плотно прилегал к стеклу, чтобы защитная масса не попала под него. После нанесения массы шаблон снимают и очищают с нижней стороны. Подготовленные таким образом листы стекла обрабатывают пескоструйным аппаратом непрерывного действия. Остатки защитной массы смываются теплой водой и жесткой щеткой.
      Покрытия, полученные пластическим путем. Испытаны были также и защитные покровы, позволяющие получать рельефы различной глубины. Такие покровы можно получить, например, на основе асфальтового лака с добавками пчелиного воска, талька и скипидара. Такую смесь можно наносить в виде тонких и толстых слоев, создавая рельефный узор. Постепенной пескоструйной обработкой на стекле образуется рельефный рисунок.
      Особый вид поверхности, подобный покрытой бороздами коре деревьев, получается при нанесении защитного покрова губкой, которая оставляет некоторые места на поверхности стекла незащищенными.
      Техника безопасности
      Санитарные мероприятия при пескоструйной обработке должны учитываться особенно в тех случаях, когда используют кварцевый песок. Силикоз — болезнь, вызываемая тонкими частицами кремнезема. При необходимости индивидуальной обработки стеклянных предметов на пескоструйном аппарате без специальной защиты и отсасывающей вентиляции рабочий должен иметь соответствующую маску, которая предохраняла бы от попадания наиболее тонких частиц песка в дыхательные пути. Не менее важной является также и рабочая одежда, которая должна обеспечивать достаточную механическую защиту.
      В случае применения пескоструйных аппаратов, работающих на воде или паре, необходимо обеспечить защиту от вдыхания мелких капелек смеси воды с песком. Для этой цели было предложено сопло, к которому присоединяют приставку с кольцеобразным узким отверстием. Во время работы через это отверстие разбрызгивается вода, образующая тонкий конусообразный слой, который окружает струю песка.
      Чаще всего пескоструйную обработку осуществляют в закрытых помещениях (кабинах). В них все время должно поддерживаться разрежение с тем, чтобы распыленный зернистый материал не мог проникать из закрытых кабин в окружающую среду. С точки зрения техники безопасности и санитарных норм вакуумная аппаратура более предпочтительна, чем аппаратура, работающая под давлением.
      До определенной степени удовлетворительной можно считать комбинацию простейшего оборудования, работающего под давлением, с интенсивным отсосом воздуха из закрытого пространства, где происходит пескоструйная обработка.
      Хорошо себя зарекомендовала стальная кабина, снабженная отверстиями с кожаными рукавицами.
      Специальное стеклянное окошко для наблюдения за песком сдвинуто в сторону работающего для лучшей защиты окошка от разрушения зернистым материалом.
      Пескоструйную обработку изделий комбинируют со шлифованием и гравированием, получением стекла «мороз» при помощи клея или же травлением плавиковой кислотой. Новинкой являются и пластические скульптурные работы.
     
      4. СВЕРЛЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ
      Сверление отверстий в стеклоделии большей частью ограничено техническим стеклом. Лишь в исключительных случаях сверлению подвергают декоративные стекла. Сверление стекла является весьма длительной операцией, причем всегда существует повышенная опасность, что стекло при сверлении может быть повреждено (разбито). При этом и готовое изделие имеет более низкую прочность. Там, где сверление не является безусловно необходимым, отверстия делают еще в горячем состоянии путем прожигания, прокалывания или предварительного формования. Охлаждающей средой при сверлении служат вода, керосин или скипидар. Функция этих жидкостей состоит не только в охлаждении, но и в удалении мелких обломков и крошек стекла. При сверлении под стекло подкладывают тонкую мягкую подложку. Чтобы при сверлении не образовались большие раковины, удобно при достижении определенной глубины сверлить и с другой стороны.
      Предварительно отверстия формуют при штамповании в горячем состоянии, когда за счет специального выступа в форме образуется углубление для отверстия. Другая сторона формы имеет специальную ямку для избытка стекломассы, которую затем сошлифовывают.
      В некоторых случаях отверстие делают пробиванием углубления.
      Отверстия у ребра изделия предварительно прессуют в виде двух углублений и затем уже в холодном состоянии пробивают, причем из менее глубокого отверстия пробивают в более глубокое. При таком способе пробивания отверстий не удается получить чистых ребер. Этот способ применяют для пробивания отверстий диаметром около 8 мм к подвескам для люстр.
      Отверстия в центре тел вращения при выдувании предварительно формуют путем образования полого выступа. Затем этот выступ отламывают и сошлифовывают. Для достижения большей точности в диаметре отверстия можно шлифовать, как это делают при шлифовании горла бутылок.
      Сверление колец (рис. 58). Отверстия величиной более 1 см сверлят стальными, медными, латунными, дюралевыми и алюминиевыми трубками. Эти трубки закрепляют в сверлильном станке. При сверлении добавляют абразивный материал (корунд или карбид кремния) с керосином. Вязкость суспензии регулируют добавкой масла так же, как и при гравировании стекла. Минимальная толщина стенок трубки составляет 1 мм. Сверло имеет одну или две продольные канавки для облегчения циркуляции абразива. Таким способом большей частью сверлят отверстия в листовом стекле. Там, где характер производства не позволяет сверлить отверстия вышеприведенными способами, применяют сверление твердыми материалами при помощи пескоструйного аппарата или ультразвуком.
      Сверление твердыми металлами. Отверстия нельзя сверлить за счет механического давления сверла, так как в этом случае значительно увеличивается вероятность разламывания стекла. Сверлят вручную с попеременным ослаблением давления с тем, чтобы крошки стекла могли быть удалены охлаждающей жидкостью. Ребра сверла должны быть все время острыми. Тупой инструмент в результате трения повышает выделение тепла, которое не в состоянии отвести охлаждающая жидкость.
      В большинстве случаев применяют сверла из карбида вольфрама, которыми можно сверлить отверстия размером от 1 мм и выше (рис. 59). Однако при толщине стекла более 3 мм для тонких сверл возрастает опасность поломки. Для сверления отверстий глубиной более 3 мм наиболее пригодны трехгранные остроконечные сверла с углом граней головки от 60 до 90°. Для сверления отверстий глубиной более 5 мм наиболее пригодны спиралеобразные сверла, обеспечивающие лучшее удаление обломков стекла. Для сверления отверстий менее 1 мм применяют пружинные сверла. Головка такого сверла отцентрирована, однако она выполняет функцию направляющей при работе сверла. Сверление осуществляется одной гранью, расположенной эксцентрично. Для технического стекла точные отверстия сверлят при помощи весьма производительных алмазных сверл.
     
      5. ОБРАБОТКА НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ
      Обработка на станках является относительно мало распространенным способом механической обработки стекла. Свойства стекла, такие как его хрупкость, относительно небольшая прочность на сжатие и* еще меньшая прочность на растяжение и скручивание, а также особенности обработки (вибрация, незначительная подача) затрудняют применение токарной обработки. За границей токарную обработку применяют особенно в очковой оптике. В Чехословакии токарную обработку применяли при изготовлении оптических призм и параболических зеркал вплоть до диаметра 2200 мм. В опытном порядке обрабатывались также на токарных станках концы стеклянного дрота диаметром 40 мм до необходимых размеров, после чего их вставляли в металлическую оправу.
      Обработкой на токарном станке и до сих пор заменяют ручную и механическую обдирку и шлифовку стекла. Такую обработку применяют в тех случаях, когда шлифование исключается технологически или когда стекло предназначено для специальных технических це-
      лей, требующих чрезвычайную точность в обработке, а также в случаях массового производства изделий, когда окупается изготовление специальных приспособлений для механизированной обработки.
      Судя по проведенным до сих пор работам различия в химическом составе обычного стекла оказывают на токарную обработку незначительное влияние. Поскольку в Чехословакии не было проведено систематических опытов с различными типами стекол (бесцветным, цветным, заглушенным и т. д.), а также со стеклами специального состава, то нет достаточных оснований сделать окончательные выводы о влиянии химического состава стекла.
      Для токарной обработки стекло должно быть освобождено от напряжений путем совершенного отжига, так как во время обработки возникают новые напряжения, в результате чего нарушается лабильное равновесие в стекле.
      Обработка стекла на токарных станках не является процессом, тождественным токарной обработке металлов. При токарной обработке резец погружается в металл и снимает стружку с вязкого устойчивого материала и в том случае, когда металл оказывается хрупким. При обработке на станке стекло разрушается таким образом, что прежде чем резец дойдет до определенного места, там уже произошло растрескивание и образовались обломки. Наибольшее количество обломков при прочих равных условиях возникает при работе с малой окружной скоростью. Подобное влияние имеет и скорость подачи — при большой подаче образуются большие куски выкрашиваемого стекла. Также и слишком глубокий проход резца часто является причиной выкрашивания больших кусков стекла.
      Разница в твердости отдельных видов стекол не проявляется в такой степени, как хрупкость стекла и его способность к образованию обломков раковистой формы и трещин, которые проникают значительно глубже в массу стекла, чем это дается глубиной проникания резца за один проход.
      При токарной обработке, так же как и при сверлении стекла, имеют значение охлаждающие и смазывающие жидкости. Вода — наименее пригодное средство, так как в этом случае образуется наименьшее количество стеклянного порошка. Значительно больше это количество
      в случае применения керосина и максимальное — в случае использования скипидарного масла. Обрабатывать стекло в сухом состоянии нельзя. В этом случае могут возникнуть значительные напряжения от давления резца и главным образом от нагревания. Кроме того, образует-ся весьма тонкая стеклянная пыль, которая угрожает здоровью работающего. Стеклянная пыль не должна также попадать и в составные части машин, где в комбинации с маслом она действовала бы как абразивный материал. Стеклянная пыль снижает производительность, ухудшает качество обрабатываемой поверхности и повышает износ резца.bk&mtgk
      Резец для обработки стекла выполнен из закаленной стали: угол режущей кромки 80°, угол задней грани резца 10°, угол резания 95° и угол передней грани резца 5°. Наконечник резца имеет специальную дужку, радиус которой подбирают в зависимости от глубины хода резца; минимальнб 1 мм. Стекло — хрупкий и значительно твердый материал, поэтому угол передней грани резца отрицательный. Скорость обработки составляет 20 — 150 м/мин и подача 0,1 — 0,3 мм на один оборот, глубина прохода 0,1 — 1,5 мм. Увеличение прохода при обработке малых предметов приводит к образованию неравномерной рифленой поверхности, так как в этом случае выкрашиваются куски стекла неправильной формы. Наряду с резцами для токарной обработки стекла применяют также шлифовальные круги для круглого шлифования, выполненные из корунда или электрокорунда. По сравнению с обработкой резцами производительность в этом случае выше. Качество поверхности, как и производительность, зависит от вида шлифовального круга, зернового состава абразива, твердости, пористости и вида связующего.
     
      6. ОКАТЫВАНИЕ
      Этот процесс является имитацией природного процесса, при котором вода уносит камни, перекатывает их, обтирает их друг о друга, закругляя острые грани.
      В стекольной промышленности процесс окатывания применяют при массовой обработке больших количеств мелких изделий, т. е. исключительно при получении бижутерии.
      Индивидуальная обработка таких мелких предметов занимала бы столько времени, что была бы совершенно неприемлема экономически. Поэтому в стеклоделии применение процесса окатывания являлось единственным возможным решением для освоения механизированного производства бус в большом масштабе. Оборудование, применяемое для этого, весьма несложно технически и производительно; не предъявляет больших требований к обслуживанию и ремонту и совершенно безопасно с точки зрения производственной гигиены.
      Принцип процесса окатывания заключается в массовой обработке изделий мокрым или сухим способом при нормальной и высокой температурах, причем изделия вращаются в барабане и, совершая различные движения, подвергаются одновременному обиванию, шлифованию и отиранию друг о друга или о специально добавляемые материалы. В результате этого процесса происходит округление острых граней, отбивка выступов, сошлифо-вывание неровностей и полирование — снятие посторонних нанесенных слоев или скругление граней в горячем состоянии. На процесс окатывания оказывают влияние многие факторы: путь, проделываемый изделием в барабане для окатывания, форма и окружная скорость барабана, заполнение барабана, соотношение между изделиями и специально добавляемыми для обработки материалами и, наконец, свойства шлифовальных и полировальных материалов.
      Путь, совершаемый предметом в барабане. Предполагая, что подвергаемые обработке тела имеют шарообразную форму и равномерно распределены в гомогенной массе материала для обработки, а окружная скорость настолько мала, что можно пренебречь влиянием центробежной силы, совершаемый телом путь можно разделить на 3 участка (рис. 60): 1) верхние слои при вращении перемещаются и уносят тело с собой; 2) в том случае, если тело тяжелее массы для обработки, оно проваливается вниз под собственным весом. Благодаря этому возникает трение тела о массу для обработки. Результатом обоих предыдущих движений является путь тела до точки В. Из этой точки тело уносится массой в направлении вращения, и в этом случае опять действует вес тела. Таким образом тело уносится вниз; 3) предмет уносится снова в точку А. Такой же процесс протекает и при заполнении другим рабочим материалом (не абразивом), например при круглении углов, отирании и т. д.
      При отирании и тонкой обработке в барабане без заполнения рабочим материалом, как это имеет место при стирании слоя краски или при обработке алебастрового стекла, процесс протекает несколько другим путем.
      1) тело движется из точки А, переворачивается и вращается, но не опускается вниз; 2) из точки В тело без движения и без трения уносится в точку А.
      Процесс окатывания можно осуществлять в сухом или мокром состоянии. Естественно, что процесс будет тем эффективней, чем полнее обрабатываемые изделия окружены абразивным или другим материалом, применяемым для обработки, а также чем больше разница в скоростях их движения. Изделия эти не должны удерживаться на поверхности и не должны быстро опускаться вниз, а должны проваливаться постепенно (рис. 61). При одинаковых окружной скорости, форме и величине барабана в одном случае обрабатываемое изделие, будучи слишком легким, не погружается и не проваливается вниз и тогда не происходит необходимого для окатывания трения. В другом случае, когда обрабатываемый
      предмет тяжелее абразивного материала, он опускается вниз слишком быстро и тогда опять не происходит необходимого для окатывания трения. При правильном выборе соотношения между весами обрабатываемого предмета и применяемого абразивного материала изделие находится в состоянии эффективного движения максимальное время.
      Окружная скорость барабана, а не число оборотов является определяющим фактором. Обычно окружная скорость колеблется в пределах от 0,5 до 1,5 м/сек. При сошлифовке, полировании и отирании скорость должна быть такой, чтобы обрабатываемые предметы не поднимались бы на слишком большую высоту и резко не падали бы.
      Такие условия желательны при обивании заусениц. В этом случае окружная скорость будет больше. Желательно также, чтобы барабан имел большее число граней.
      Заполнение барабана. Общее заполнение барабана не должно превышать 85% объема барабана и быть ниже 50%. При излишнем заполнении барабана время обработки увеличивается, поскольку не все содержимое барабана участвует в процессе окатывания. В центре барабана образуется слой, который вращается как единое целое (рис. 63). При обивке заусениц содержимое барабана не должно превышать Vs его объема с тем, чтобы обрабатываемые изделия поднимались на максимальную высоту и сразу же падали вниз на дно бара-
      бана. Барабан должен быть заполнен так, чтобы изделия попадали только на стенки барабана, а не друг на друга. Для увеличения интенсивности процесса путь, совершаемый изделиями, должен быть большим.
      Соотношение между обрабатываемыми изделиями и абразивным материалом для шлифования должно быть таким, чтобы все обрабатываемые изделия были окружены абразивным материалом. В противном случае эффект обработки снижается. Точно так же снижается производительность и при избытке абразивного материала или при недостаточном количестве обрабатываемых изделий.
      При окатывании заусениц соотношение между изделиями и абразивным материалом должно составлять 1 :4. Эффективность процесса окатывания повышается при обработке в одном барабане изделий разных размеров (больших и малых). При полировании водой в процессе окатывания принимают участие только сами изделия.
      Вид и зерновой состав абразивных материалов. Для процесса окатывания выбирают те же материалы, что и для шлифования стекла, т. е. кварцевый песок, естественный или синтетический корунд и карбид кремния. Для полирования применяют молотую пемзу, полировальный крокус, инфузорную землю и воду (в некоторых случаях водные растворы). Описание свойств этих материалов см. на стр. 14). Для очистки и обтирки лучше всего пригодны опилки, обрезки кожи или тканей.
      При шлифовании окатыванием первоочередное значение имеет правильный выбор зернового состава и твердости абразивного материала. Слишком тонкозернистый материал сошлифовы-вает в одинаковой степени как вершины неровностей, так и впадины между ними.
      Вследствие этого неровности больших размеров остаются заметными на поверхности обработанных изделий (рис. 64). Известное улучшение наступает в том случае, если зерна абразивного материала, находящиеся внутри углублений, имеют меньшую скорость по сравнению с зернами, которые обтирают вершины неровностей. В случае применения абразивного материала с такой величиной зерна, при которой оно не в состоянии заполнять впадины неровностей, процесс протекает только на стыке с вершинами, которые сошлифовываются и поверхность выравнивается.
      Скорость шлифования уменьшается по мере выравнивания стекла. Это объясняется тем, что в начале процесса абразивный материал при соприкосновении с острыми пиками и выступами снимает большую массу стекла, чем в конце процесса, когда вершины неровностей уже сняты и образовались широкие площадки. Этот фактор имеет значение для установления оптимального времени обработки.
      Способы работы
      Процесс окатывания находит применение в производстве бижутерии (ювелирная галантерея) главным образом для тонкого обивания острых граней отрезанyых изделий, для обивания заусениц у штампованных изделий, для крушения штампованных бусин (шлифование и полирование) и для снятия (стирания) нанесенных на стекло слоев красок или восстанавливающихся драгоценных металлов (например, золочение и серебрение полых бусин).
      Скругление острых граней у изделий. Наиболее дешевые виды очень мелких бесцветных, цветных или глу-шеных бус получаются отрезанием на машинах из трубок с внешним диаметром от 0,9 до 4,5 мм. Сечение этих трубок может иметь форму круга, четырехугольника, пятиугольника и чаще всего шестиугольника. Бусы отрезаются на машинах стальными ножами на отрезки, длина которых равна диаметру трубки. В некоторых случаях длина таких отрезков может быть и большей.
      Острые грани и иглообразные выступы перед дальнейшей обработкой снимаются в шестигранных деревянных барабанах диаметром около 75 см и длиной от 30 до 50 см. При вращении барабана все острые выступы и грани удаляются путем обтирки и взаимных соударений.
      Бусы и так называемые штифты, получаемые из алебастрового стекла, нельзя подвергать огневой обработке (скруглению), поскольку в этом случае заплавились бы или были бы нарушены капиллярные полости в бусах. Вследствие этого исчез бы и нежный серебристый рас-сеянный блеск этого стекла, получаемый в результате отражения и преломления света на стенках вышеупомянутых капилляров. Поэтому изделия окатываются в воде. В этом случае нельзя добавлять никаких абразивных материалов во избежание забивания капилляров частицами абразивного материала.
      Обивание заусениц. Мелкие изделия, преимущественно бусы, которые штампуют вручную при помощи специальных щипцов или на станках, соединяются друг с другом слоем стекла толщиной менее 1 мм. Часть стекла, которая при формовании выдавливается в стороны, в непосредственной близости от изделия оказывается более толстой. Образовавшиеся таким образом заусенцы удаляются обивкой в сухом состоянии в пяти- или шестигранных деревянных барабанах диаметром до 1 м и длиной от 30 до 50 см. Затем изделия просеивают на ситах. Поскольку заусенцы иногда имеют продолговатую форму, их просеивают через проволочные сита, отверстия которых имеют удлиненную форму. Отходы после просеивания снова возвращаются в производство как ценное сырье.
      Скругление бус сошлифовкой и полированием. Мелкие штампованные изделия, предназначаемые для вощения или только для полирования, после общвания заусешщ шлифуют песком мокрым способом. Зерновой состав абразива следует выбирать в зависимости от неровностей поверхности таким образом, чтобы первоначально крупным зерном удалялись грубые неровности, а более мелким зерном неровности, оставшиеся после обработки крупным зерном. Чем лучше подготовлена поверхность к полированию и чем тоньше ее структура, тем легче и экономически эффективнее протекает процесс полирования. Если же с самого начала применяют слишком тонкозернистый абразивный материал, то на изделии останутся видны следы от заусениц. При этом способе обработки особенно важно правильно заполнить барабан и подобрать число его оборотов с тем, чтобы изделия и абразивный материал лишь отирали друг друга. В противном случае возникали бы глубокие насечки и трещины, которые в дальнейшем трудно устранить. Эффективность шлифования можно увеличить путем применения абразивного материала большой твердости, например корунда. При этом следует использовать абразивный материал с меньшей величиной зерен, при помощи которых получается более гладкая, легче поддающаяся полированию поверхность.
      Блеск достигается последующим окатыванием в воде. Процесс основан на взаимном отирании стекла о стекло. В этом случае положительно действует очень тонкий стеклянный порошок, который образуется в процессе обработки. Такой способ можно применять только для обработки поверхности изделий, не имеющих острых граней. В противном случае эти грани обивали бы друг друга.
      Стирание нанесенных слоев. Штампованные пуговицы и бусы с профилированной рельефной поверхностью покрывают слоем краски, которая проникает и в углубления поверхности. С выступающих частей рельефной поверхности краску удаляют стиранием в сухом состоянии путем опрокидывания в специальных мешках (как после полирования огнем) или же перекатыванием в опилках.
      Полые бусы, получаемые выдуванием и покрываемые изнутри золотом или серебром путем восстановления их из раствора, вращаются в больших стеклянных сосудах. Восстанавливающийся металл на внешних стенках таких бус при вращении постоянно стирается при взаимном трении изделий, так что внешняя поверхность остается чистой без слоя металла.
     
      7. РЕЗАНИЕ ПИЛАМИ
      Для резания стекла применяют алмазные или карборундовые пилы. Режут главным образом толстостенные стекла или стеклянные блоки. Резание заменяет отламывание стекла, которое в вышеупомянутых случаях было не только слишком долгим, но и э коно м ичес ки н ев ы го д н ы м. Поверхности стекла после отламывания, кроме того, имеют неровную и неправильную форму, так что впоследствии при шлифовании теряется много материала (рис. 65).
      Способы работы и оборудование
      Пилы для резания стекла закрепляют на шлифовальных станках с многоступенчатыми шкивами с тем, чтобы было можно регулировать окружную скорость.
      Подлежащее резанию изделие зажимают в специальное устройство, которое позволяет подводить его к пиле и в то же время препятствует отклонению при резании в стороны (рис. 66). К пиле подается охлаждающая вода таким образом, чтобы обеспечить охлаждение всей поверхности резания. Изделия больших размеров, как стеклянные пластины, закрепляют стабильно, а пила двигается над ними. Затем их погружают в воду для обеспечения полного охлаждения. Этим же предотвращается случайное ранение при растрескивании, поскольку мелкие осколки стекла не могут разлетаться в воде.
      Алмазные пилы представляют собой медные или стальные диски толщиной от 1 до 2 мм и диаметром 10 — 40 см. Алмазная крошка с зернами величиной 0,15 — 0,25 мм располагается либо по всему периметру диска, либо в специальных прорезах на окружности диска.
      Оптимальная окружная скорость составляет 12 — 20 м/сек, что соответствует 900 — 1200 об/сек при диаметре пилы 30 — 35 см. Скорость подачи колеблется в пределах 0,0007 — 0,06 мм/об, так что производительность станка составляет от 300 до 2200 см2/ч. Алмазные пилы применяют в тех случаях, когда необходимо работать с узкими прорезами и когда потери материала должны быть минимальными, главным образом при обработке оптического стекла.
      Карборундовые пилы могут быть выполнены либо целиком из карборунда, либо представлять собой стальной диск, покрытый по своему периметру карборундовым слоем шириной 3 — 5 см. Толщина диска такой пилы на его периферии колеблется в пределах 5 — 7 мм. Окружная скорость 30 — -35 м/сек соответствует 1500 об/мин при диаметре 35 — 40 см. Скорость подачи 0,25 — 3 мм/об, что составляет 30 — 40 см/мин при резании стекла толщиной 3 см. Пилы изготовляют из зерен карбида кремния с зернистостью 60. Связующим служит бакелит. Соотношение обоих компонентов 7: 1. Этими пилами можно резать стекло под разными углами, т. е. можно снимать фаски резанием, а не фацетированием.
      Применение резания
      Пилы служат для резания всех видов стекол, включая стекла, армированные металлической сеткой, а также прцфильные и прокатные стекла.
     
      8. ОТРЕЗАНИЕ И ОТЛАМЫВАНИЕ
      Исходя из основных простых процессов, при помощи которых стекло в холодном состоянии разделяют на отдельные части, был разработан механический процесс, который находит практическое применение для деления дрота и трубок диаметром от 0,5 до 40 мм. Однако отломка без предварительного нарушения поверхности не гарантирует того, что изделие будет разделено точно в требуемом месте.
      Отрезание и отламывание дротов и трубок производят следующим образом:
      1) изделия в месте отлома надрезают, например, алмазом, специальной сталью (твердыми металлами) и карбидами металлов, имеющих форму специальных резцов или же вращающихся кругов. Изгибание изделия в месте надреза приводит к возникновению напряжений и разлому;
      2) изделия изгибают с целью образования настолько больших напряжений, которые при последующем нарушении поверхности (насечке) вызывают разлом;
      3) для дрота, находящегося еще в горячем состоянии, отрезание осуществляется таким образом, что после
      охлаждения в месте предполагаемого отлома увеличиваются напряжения путем надреза стальным резцом на противолежащем месте;
      4) трубки больших диаметров (выше 5 мм) разделяют при помощи насечки, сделанной кругом, изготовленным обычно из карбида вольфрама;
      5) трубки диаметром до 5 мм разделяют механически, путем сжатия специальных зажимов, в которых укреплены два острых стальных ножа;
      6) при массовом производстве трубки диаметром до 3 мм отрезаются на общей стальной подложке с находящимися на них нижними ножами. Ударом верхнего стального ножа, со-шлифованного с одной стороны в форме клина, отделяют частицы длиной, равной диаметру трубки и короче;
      7) полые бусы, выдуваемые из трубок, разделяют стальными ножами, наносящими насечки на поверхность стекла, после чего бусинки отламываются друг от друга;
      8) при помощи удара клинообразного стального ножа отрезаются также и отдельные кольца (bangles) из трубок, вырабатываемых прессованием по способу Ап-перта. Отдельные кольца в этом случае соединены друг с другом тонким слоем стекла.
      На практике применяют главным образом способы 5 и 6, на которых мы в дальнейшем остановимся подробнее.
      Стеклянный дрот и трубки разрезают вручную следующим образом. На одной стороне трубки (дрота) делают насечку. Затем трубку изгибают. Так как стекло имеет малую прочность на растяжение, изгиб приводит к тому, что от насечки трещина распространяется к другому, противолежащему концу периметра трубки, находящегося под воздействием сил сжатия (рис. 67).
      При отламывании дрота вручную на нем специальным механизмом наносят в точке 1 насечку, а затем в точках 2 создают растягивающие напряжения, которые вызывают разлом; кроме того, отламывание можно произвести путем создания механического нарушения в точке 3, например путем резкого охлаждения, сопровождающегося постукиванием в точке 4 или изгибанием в точке 5.
      Устройство для машинного отламывания смонтировано на вращающейся пластинке. Насечки на стекле наносят вращающимся тонким стальным кругом. Для того чтобы в месте насечки возникли напряжения, необходимо, чтобы трубка изогнулась под действием собственного веса, один ее конец в этом случае оставляют свободно висящим над сборником, куда после отламывания попадают трубки. Величина напряжений может быть повышена при помощи регулируемого давления. Насечку на трубках наносят еще до достижения максимальных изгибающих напряжений.
      При машинном производстве трубок и дрота малых диаметров (до 3 мм) наиболее выгодным остается способ отрезания. Установку для отрезания монтируют на специальном круге и располагают за механизмом вытягивания трубок (рис. 68). Длина периметра круга определяет длину отрезаемых трубок. Как правило, она бывает около 1 м. Ножи попадают на трубку с обеих сторон и дробят стекло в месте контакта. После отрезания трубка под влиянием инерции с одной стороны и под действием ножей с другой выбрасывается в специальный сборник. При скорости вытягивания 150 м/мин трубка выбрасывается из машины вытягивания и захватывается специальными приспособлениями перед свободным падением. Для обеспечения техники безопасности сборники готовых трубок изготовлены таким образом, чтобы при выемке последних исключалась возможность соприкосновения их с рабочим.
      Отрезание бусинок (rocailles)
      Первоначально бусинки 1 отрезали по одной при помощи простого устройства, называвшегося «клемпрда». Этот способ сохранился до 30-х годов XX в. Для отрезания были использованы трубки диаметром до 5 мм из хрусталя и цветного стекла с профилем в виде колец или многогранных призм.
      Изобретение станка для отрезания бусинок при первоначальной ширине ножа 10 — 11 см произвело небывалый технический переворот в этом производстве. Один станок, работавший круглые сутки, заменял десятки, а в отдельных случаях и сотни рабочих-отрезчиков. Преимуществом станка было не только количество выпускаемых готовых изделий (100 — 150 кг за 8 ч), но и их качество.
      Процессы, протекающие при отрезании бусинок, до сих пор остаются невыясненными. Однако для совершенствования станков и их составных частей используют практический опыт, накопленный в течение многих лет. Так, например, рабочий-отрезчик по звуку может распознать характер поверхности отреза, а также вид стекла — черное углеродистое стекло, некоторые виды цветных стекол, например аквамариновое. Первое стекло — мягкое, второе — твердое, требующее более частого затачивания ножей при резании. Известны зависимости между формами ножей и их острия. Ножи для отрезания изготовляют не только из твердых, но и чрезвычайно вязких сталей.
      1 В Яблонецкой и Железнобродской областях, где сосредоточено это производство, обычно изготовляли бусинки, имеющие форму кораллов.
      Цилиндрические или шестигранные трубки с выступающими ребрами классифицируются по диаметру (длина трубок 1 м). Затем трубку помещают в направляющий рифленый стальной цилиндр станка для отрезания, величина, число и размещение бороздок которого соответствует аналогичным бороздкам, находящимся на нижнем ноже. По рифленому цилиндру трубки перемещаются до специальных резиновых роликов, вращающихся периодически. Во время подъема верхнего ножа
      в результате вращения резиновых роликов трубки передвигаются на точно установленное расстояние (длину бусинок). Эту длину можно легко менять. С резиновых роликов трубки попадают в борозды нижнего ножа, точно соответствующие подобным же бороздам на направляющем цилиндре. Глубина и ширина борозд изменяются в зависимости от диаметра трубок. Поэтому каждый станок для отрезания имеет серию сменяемых нижних ножей и направляющих цилиндров с различной глубиной и шириной борозд. В V-образном прорезе ножа трубка опирается на боковые стороны прореза (рис. 69). При ударе верхнего ножа давление на трубку распределяется на три точки, равномерно располагаемых по периметру трубки. Верхний нож изготовлен из стального листа толщиной около 2 мм. Его затачивают в форме одностороннего клина. Нож находится в специальном кожухе, из которого выступает лишь его небольшая часть. Этот кожух препятствует возникновению вибрации. Движение ножа регулируют таким образом, чтобы его удар приходился на трубку, после которого он возвращается в прежнее положение. Нож делает приблизительно четыре удара в секунду. Готовые изделия попадают в специальный сборник.
      По истечении определенного времени нож затупляется и вместе с кожухом несколько смещается. Однако в пустотах между вершинами отрезаемых трубок части ножа остаются острыми и поэтому процесс не приостанавливается, так как нож не требуется затачивать. При затуплении ножа по всей длине его вместе с кожухом вынимают и затачивают способом односторонней со-шлифовки.
      Как при ручном, так и при машинном изготовлении трубок необходимо поддерживать постоянное соотношение между общим диаметром трубки и диаметром отверстия. Тонкостенные трубки при ударе ножа трескаются, разбиваются или дают неправильный излом. Для больших номеров бусинок, т. е. бусинок малых диаметров, более пригодны трубки с большими отверстиями, что позволяет легче нанизывать их на нити. Наоборот бусинки больших диаметров (малых номеров) с большими отверстиями, нанизанные на тонкие нити, ухудшают внешний вид изделий (табл. 3).
     
      9. ПОЛУЧЕНИЕ СТЕКЛА «МОРОЗ»
      Студнеобразный раствор клея, нанесенный на стекло, в процессе затвердевания вырывает с поверхности стекла раковистые кусочки неправильной формы (рис. 70). На поверхности стекла, обработанного таким способом, появляется узор, напоминающий узор заиндевевшего стекла и получивший название «мороз».
      Прежние теоретические взгляды на процесс, в котором основная роль отводилась силам адгезии клеевого слоя к стеклу, в настоящее время опровергнуты. Предполагается, что между стеклом и клеем происходят физико-химические процессы. Кислые компоненты стекла соединяются с основными компонентами клея. Эти связи в процессе высыхания и затвердевания коллоида обладают большей прочностью, чем силы сцепления между частицами стекла. Слой клея вырывает с поверхности стекла кусочки, на поверхности появляются раковины различной формы.
      Физические и химические связи возрастают с увеличением поверхностей взаимодействия стекла и клея. Это достигается тем, что стекло перед нанесением на него клея предварительно обрабатывают, например, травлением фтористоводородной кислотой или матированием кислыми фторидами, грубым шлифованием абразивами или песком при помощи пескоструйного аппарата. После травления поверхность стекла приобретает некоторую волнистость с округленными верхушками, что способствует лучшему прилипанию клея к стеклу. После грубого шлифования наряду с шероховатостью на поверхности стекла появляется трещиноватый слой, куда легко проникает коллоидный раствор клея, облегчая отрыв частиц стекла. При пескоструйной обработке достигается равномерное расположение трещин, в которые проникает клей, при этом ускоряется отрыв частиц стекла с поверхности.
      Слой клея, нанесенного на стекло, подвергается в процессе высыхания и затвердевания определенным изменениям. Густой раствор клея, разжиженный при нагревании, быстро остывает на поверхности стекла и превращается в полутвердую желеобразную массу. В процессе испарения воды пары улетучиваются с поверхностного слоя; поступление воды из нижних слоев коллоидного раствора к поверхности происходит медленнее, чем испарение паров. Вследствие этого верхний слой стремится уменьшить свой объем; между верхним и нижним слоями клеевого покрытия возникают напряжения. При дальнейшем нагревании резко увеличивается испарение и поверхность клеевого слоя сокращается во всех направлениях. Нижний слой клея прочно прилипает к стеклу и препятствует сокращению верхнего слоя. Когда напряжение между обоими слоями достигает максимальной величины, поверхностный слой разрывается на мелкие неправильной формы частички. Эти частички получаются по своим размерам тем меньше, чем выше скорость сушки, температура (в сравнении с обычной) и чем тоньше слой клея. Испарение воды происходит также из трещин. Сушка продолжается до тех пор, пока нижние слои клея не высохнут настолько, что вызванные усадкой напряжения превысят силы сцепления между частичками стекла и клеевой слой вырвет и отделит от поверхности стекла раковистые кусочки.
      На величину и тонкость получаемого узора оказывают влияние факторы, приведенные в табл. 4.
      Основным условием получения хорошего узора является соблюдение оптимальных технологических параметров. Если толщину клеевого слоя сделать меньше минимально допустимой, то напряжения между слоем клея и стеклом, возникающие в процессе сушки, будут настолько малы, что отрыв частичек стекла не произойдет. Напротив, если стекло тонкое, а слой клея значительный, стеклянное изделие полностью разрушается.
      Технологический процесс
      Технологический процесс получения стекла «мороз» включает следующие операции:
      1) приготовление раствора;
      2) подготовка стекла (чистка, матирование, нанесение защитных покрытий на участки, не подлежащие покрытию клеем);
      3) нанесение раствора;
      4) затвердевание;
      5) сушка;
      6) промывание;
      7) регенерация клея;
      8) окончательная отделка стекла (листовое стекло разрезают, шлифуют, фацетируют; полое стекло шлифуют, иногда матируют).
      Клей, приготовленный из кости и кожи, поставляемый в виде листов или измельченного и молотого, взвешивают, загружают в котел с заданным количеством воды и оставляют на определенное время для набухания. Клей набухает при температуре 18° С в течение 10 ч. Набухший клей представляет собой слизистую студнеобразную массу, которая разжижается при нагревании на водяной бане. В заводских условиях клей разогревают в двустенных котлах. При нагревании клея на открытом пламени он теряет свойства коллоида и клейкость исчезает.
      К клею добавляют компоненты, повышающие его клейкость. Иногда смешивают различные сорта клея: кожный, рыбий, декстрин и др.
      Листы стекла поступают со склада после пескоструйной обработки; в случае необходимости участки, которые не должны обрабатываться клеем, покрывают трафаретом или каким-либо защитным слоем. Из полых изделий обычно покрываются клеем такие изделия, толщина стенок которых составляет не менее 5 мм.
      Приготовленный раствор клея выливают на горизонтально расположенные листы стекла, наносят кистью, растирают щеткой или разбрызгивают. Избыток клея снимают щеткой. Полые предметы погружают в раствор клея или густой раствор наносят кистью. Вращением изделий на поворотном круге достигается равномерное покрытие его клеем. Чтобы получить более толстое покрытие, раствор необходимо наносить на поверхность несколько раз. Если на стекле хотят получить более крупные узоры, то следует нанести более толстый слой клея. Чтобы клей твердел (приблизительно в течение 5 ц), листы стекла, покрытые клеем, укладывают горизонтально на определенном расстоянии друг над другом. Изделия полого стекла охлаждают путем заливки их охлаждающей жидкостью.
      После затвердевания клеевого слоя листы стекла переносят в сушилку и устанавливают их вертикально.
      Подобным образом размещаются в сушилке также изделия из выдувного и прессового стекла. Для нормального хода процесса в сушилке достаточно иметь темпера-туру 30 — 40° С и постоянное регулирование подачи сухого воздуха и отвода водяных паров.
      Чтобы получить мел-кие узоры, воздух в сушилке, насыщенный водяными парами, постоянно заменяется сухим и теплым. Сушка длится от 5 до 12 ч, в зависимости от требуемой величины узоров. В большинстве случаев листы стекла оставляют в сушилке на ночь.
      После сушки устраняют приставшие кусочки клея с осколками стекла. Остатки защитного слоя и защитный трафарет смывают теплой водой.
      Отделившуюся от поверхности стекла крошку замачивают в воде; клей набухает и растворяется. После осаждения шлама, содержащего осколки стекла, жидкий раствор регенерированного клея добавляют к свежим порциям клея.
      Так как слой клея отрывает кусочки стекла только от поверхности, которую предварительно матировали, то можно создавать узор, закрывая определенные участки перед матированием. Слой клея в этом случае наносят на всю поверхность, но отделяют только на матированных участках. Закрывать поверхность изделий можно, например, полосками лент с нанесенным на них клеем.
      Листовое и полое стекло дополнительно обрабатывают. На гранях листового стекла снимают широкие фаски. На полом стекле узор «мороз» чередуется с матированными и шлифованными участками (рис. 71). Мороз можно наносить также на сырое литое стекло, на котором полосы с естественной поверхностью удачно контрастируют с участками мороза. Цветные комбинации получают двумя способами: участки узора «мороз» дополнительно покрывают различными сортами красок или на стекло предварительно наносят цветной слой, а затем наносят мороз.
      Стекло мороз, применяемое для застекления, обладает тем преимуществом, что, не будучи прозрачным, хорошо пропускает свет. Оно поглощает очень мало света, в среднем на 5% больше, чем стекло гладкое. Как на листовом стекле, так и на полом образующийся узор закрывает некоторые дефекты — свили, пузырьки и т. п. Недостатком стекла мороз, как и других стекол с неровной поверхностью, является то, что на его поверхности оседают и прочно удерживаются пыль и другие загрязнения.
     
      10. ОБРАБОТКА УЛЬТРАЗВУКОМ
      Ультразвуковая установка работает подобно пневматическому молоту. При высокой ультразвуковой частоте (не менее 20 ООО колебаний в секунду) и уменьшении сдвига достигается высокая точность, выражающаяся в тысячных долях миллиметра. Процесс протекает бесшумно. Чаще всего установки имеют частоту 20 — 25 килоциклов для наиболее низкой зоны ультразвука, а их ультразвуковая энергия может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч ватт.
      В установках, имеющих от 20 до 100 килоциклов, используется явлением агнитострикции.
      Главным узлом ультразвукового сверла (рис. 72) является маг-нитострикционпый вибратор, охлаждаемый проточной водой. Амплитуда возбудителя трансформируется механическим трансформатором, на котором закрепляются иглы — сверла необходимой формы. Возбудитель приклеивают или припаивают к механическому трансформатору. Упорным винтом можно установить соответствующее давление толкающей пластинки на возбудитель.
      Рис. 73. Отверстия произвольных форм, сделанные при помощи ультразвуковой установки
      Всю ультразвуковую головку монтируют на механическом направляющем устройстве, которое закрепляют на подставке сверла. Направляющее устройство обрабатывают точно, чтобы сверло могло с определенной регулируемой силой прижиматься к обрабатываемому предмету и чтобы можно было обеспечить плавное смещение сверла в вертикальном направлении и его легкое обратное движение. Подставка сверла имеет различное оформление, для того чтобы сверло можно было применять для различных целей и чтобы сверление имело достаточно высокую точность. В комплекте имеется насос для водной суспензии абразива.
      Металлический стержень, в котором возбуждаются колебания в направлении его оси, имеет микроскопическую амплитуду. Если имеет место резонанс и если сила ультразвука достаточно велика, то амплитуда составляет несколько сотых миллиметра.
      Так как сверление представляет собой процесс, состоящий из десятка тысяч мелких ударов, и сверло при этом не вращается, то такая ультразвуковая обработка является процессом продавливания. Сверла бывают различного профиля, и поэтому отверстия имеют произвольную форму (рис. 74).
      Производительность сверла существенно повышается при использовании абразивного материала высокой твердости (рис. 74). Лучшим абразивом является карбид бора или алмазный порошок. Обычно же применяют карбид кремния или корунд. Абразивный материал наносят в виде водной суспензии. Вода стекает по сверлу
      и охлаждает его. Электрическая энергия на 70% превращается в ультразвуковую и на 30% — в тепловую.
      Мощность ультразвукового сверла быстро падает с повышением частоты. Длина сверла меняется в зависимости от частоты и резонанса: при 25 килоциклах сверло имеет длину около 12 см, а при 100 килоциклах — только 3 см. Необходимую высокочастотную энергию вырабатывает осциллятор.
      Сверло передает колебательную энергию от ультразвуковой головки. Активная поверхность сверла зависит от размеров и формы отверстий. Сверление отверстий диаметром в 14 мм на стекле толщиной в 3 мм сверлом трубчатой формы длится около 40 сек.
      Повышенные требования предъявляются к механической прочности сверл, так как вся энергия сосредоточивается на суженном профиле. Поэтому если сверлить отверстия очень маленького диаметра, то расход ультразвуковой энергии снижается. Готовое отверстие имеет слегка коническую форму. В процессе сверления в основном участвуют зерна, которые находятся под передней стенкой сверла. Зерна абразивного материала, находящиеся по сторонам сверла, сглаживают отверстие, вследствие чего материал стенок обрабатываемого изделия срабатывается. Выравнивание отверстия достигается тем, что отверстие последовательно сверлят комплектом сверл, незначительно отличающихся друг от друга своими диаметрами. С экономической и технической точек зрения выгодно сверлить отверстия малых диаметров, размеры которых выражаются десятыми и даже сотыми долями миллиметра.
      В производстве стекла ультразвуковые установки применяют для получения отверстий, изготовления скульптурных композиций (рис. 75) и для украшения стекла, изготовляемого на гильоширных машинах.


      KOHEЦ ГЛАВЫ И ФPAГMEHTA КНИГИ

 

 

НА ГЛАВНУЮ (кнопка меню sheba.spb.ru)ТЕКСТЫ КНИГ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)АУДИОКНИГИ БК (кнопка меню sheba.spb.ru)ПОЛИТ-ИНФО (кнопка меню sheba.spb.ru)СОВЕТСКИЕ УЧЕБНИКИ (кнопка меню sheba.spb.ru)ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ В СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ФОТО-ПИТЕР (кнопка меню sheba.spb.ru)НАСТРОИ СЫТИНА (кнопка меню sheba.spb.ru)РАДИОСПЕКТАКЛИ СССР (кнопка меню sheba.spb.ru)ВЫСЛАТЬ ПОЧТОЙ (кнопка меню sheba.spb.ru)

 

Яндекс.Метрика
Творческая студия БК-МТГК 2001-3001 гг. karlov@bk.ru