Применение лазерных технологий в ювелирном производстве. Применение лазеров в ювелирной промышленности


Применение лазера в ювелирной промышленности

Лазерные технологии обработки материалов широко применяются в промышленности для различных технологических операций - сварки, резки, маркировки и гравировки, термообработки, сверления отверстий. В последние годы наметилась тенденция расширения применения лазеров в ювелирной отрасли. Наиболее широкое распространение получили станки для обработки с твердотельными лазерами на алюмо-иттриевом гранате, излучение которых достаточно хорошо поглощается основными материалами ювелирной промышленности - драгоценными металлами и камнями. Часть технологических процессов лазерной обработки полностью отработана и внедрена в ювелирной отрасли, некоторые процессы и технологии находятся в стадии разработки, и возможно, в скором времени могут быть применены для обработки изделий ювелирной промышленности. Лазер - идеальный инструмент для работы со всеми видами изделий из драгоценных металлов и сплавов, включая изделия с драгоценными вставками, чувствительными к температурным воздействиям. Пробивка отверстий в камнях Одним из первых применений лазеров была пробивка отверстий в часовых камнях. Сверление отверстий всегда было чрезвычайно трудоемкой операцией. Современная лазерная технология позволяет прошивать отверстия требуемой формы в камнях различных типов с высокой скоростью и качеством. Лазерная сварка Примером применения в серийном массовом производстве лазерной сварки является лазерная сварка цепей при их производстве. Действительно, всем известно и с успехом применяется оборудование для производства цепочек, особенно итальянских фирм. Особенностью этого процесса является его двухстадийность: сначала формируется цепочка, потом производится ее пайка традиционными методами. Лазерная технология позволяет производить сварку звена цепи непосредственно при его формировании на одной технологической операции и одном и том же оборудовании. Впервые такая технология была разработана для сварки золотых цепочек итальянской фирмой Lаservall. Рассмотрим технологию: Когерентный свет может быть сфокусирован намного точнее, нежели некогерентный (рассеянный) свет, что позволяет обеспечивать очень высокую концентрацию световой энергии на очень малой площади. Эта энергия, отнесённая к единице площади, в 1000 раз выше, чем энергия на поверхности солнца. Высокая температура, достигаемая при концентрации энергии, достаточна для локального разогрева металла до точки его плавления и выше. Фактически на локальное плавление металла затрачивается очень малая часть энергии лазера. Лазер, используемый в ювелирной промышленности, является твердотельным лазером и функционирует по классической схеме. Конденсаторная батарея используется для накопления энергии, которая расходуется на генерацию сильного светового импульса в лампе накачки. Этот свет попадает в Nd YAG-кристалл. Кристалл преобразовывает белый свет от лампы накачки в когерентный лазерный луч, который многократно умножается в резонаторе (кристалл, отражающее зеркало, отклоняющее зеркало). Процесс управляется микрокомпьютером. Высокая температура, возникающая в процессе генерации луча, поглощается деионизированной водой, охлаждаемой в дальнейшем в воздушно-водном теплообменнике. Через систему линз лазерный луч попадает в рабочую камеру. Процесс сварки контролируется непосредственно через стереомикроскоп. Чем лучше отъюстированы (настроены) все узлы лазера, тем выше качество и результат сварки и выше ресурс работы машины. Энергия лазерного луча расплавляет металл в точке контакта его с металлом. Размер пятна и глубина проникновения луча в металл зависят от трех основных параметров: 1. напряжение (мощность) - чем выше, тем глубже проникновение; 2. время импульса - чем дольше, тем шире и глубже, тем больше расплавленного металла; 3. диаметр луча - чем больше, тем больше площадь сварки (пятна). Для различных металлов эти параметры определяются в зависимости от их физико-химических свойств. Например, низкопробные золотые сплавы (белого и жёлтого цвета) просто и легко свариваются.Высокопробные сплавы жёлтого золота (22К и выше), серебряные и медные сплавы свариваются намного хуже из-за их высокой отражательной способности и высокой теплопроводности. Сварочный лазер должен иметь качественный (хорошо отъюстированный) луч. В этом случае результат сварки будет оптимальным, даже тогда, когда область сварки выходит за фокальную плоскость оптических приборов лазера. Точная юстировка оптики на всех участках прохождения луча улучшает его качественные параметры. Для достижения наилучшего результата при производстве лазера необходимо провести предварительные юстировочные работы. Только отличная юстировка луча обеспечивает высококачественный результат и высокий ресурс работы.

interlaserplotter.blogspot.ru

Реферат на тему Применение лазеров в технологических процессах

нейной оптики, исследовании и использовании таких явлений, как генерация гармоник, самофокусировка световых пучков, многофотонного поглощения, различных типов рассеивания света, вызванных полем лазерного излучения. Лазеры успешно используются в медицине: в хирургии (в том числе хирургии глаза, разрушение камней в почках и т.д.) и терапии различных заболеваний, в биологии, где фокусировка в малое пятно позволяет действовать на отдельные клетки или даже на их части. Большинство из перечисленных выше областей применения лазеров представляет собой самостоятельные и обширные разделы науки или техники и требует, естественно, самостоятельного рассмотрения. Цель приведенного здесь краткого и неполного перечня применений лазеров - проиллюстрировать то громадное влияние, которое оказало появление лазеров на развитие науки и техники, на жизнь современного общества. Применение лазеров в ювелирной отрасли: В последние годы наметилась тенденция расширения применения лазеров в ювелирной отрасли. Наиболее широкое распространение получили станки для обработки с твердотельными лазерами на алюмо-иттриевом гранате, излучение которых достаточно хорошо поглощается основными материалами ювелирной промышленности - драгоценными металлами и камнями. Часть технологических процессов лазерной обработки полностью отработана и внедрена в ювелирной отрасли, некоторые процессы и технологии находятся в стадии разработки, и возможно, в скором времени могут быть применены для обработки изделий ювелирной промышленности. Поэтому я постараюсь рассмотреть все возможные варианты применения лазеров в технологических процессах ювелирной промышленности. Пробивка отверстий в камнях. Одним из первых применений лазеров была пробивка отверстий в часовых камнях. Сверление отверстий всегда было чрезвычайно трудоемкой операцией. Современная лазерная технология позволяет прошивать отверстия требуемой формы в камнях различных типов с высокой скоростью и качеством. Лазерная сварка. Одним из первых применений лазеров в ювелирной отрасли были операции ремонта различных изделий с помощью лазерной сварки. Примером применения в серийном массовом производстве лазерной сварки является лазерная сварка цепей при их производстве. Рис. 4. Типы свариваемых цепей. Действительно, всем известно и с успехом применяется оборудование для производства цепочек, особенно итальянских фирм. Особенностью этого процесса является его двухстадийность: сначала формируется цепочка, потом производится ее пайка традиционными методами. Лазеры позволяют производить сварку звена цепи непосредственно при его формировании на одной технологической операции и одном и том же оборудовании. Впервые такая технология была разработана для сварки золотых цепочек итальянской фирмой Lаservall. Также возможно применение сварки при соединении различных узлов ювелирных изделий, закреплении иголок знаков (рис.2), сварка большого кольца для замка и т.п. Преимущества сварки лазером - локальность ввода тепла, отсутствие флюсов и присадочного материала (припоя), низкие потери материала при сварке, возможность соединения деталей изделий с камнями, практически без нагрева всего изделия в целом. Следует особо отметить, что лазерная сварка один из наиболее сложных технологических процессов и требует отработки технологии (правил сборки, режимов сварки, подготовку и конструирование узла под сварку) практически в каждом случае применения этого процесса. Лазерная сварка с присадкой (наплавка). Такой процесс может осуществляться аналогично сварке, но с переплавлением в сварочной зоне дополнительно присадочного материала - припоя. Так может быть решен вопрос заварки внутренних пустот и раковин изделий, вскрывающихся при полировке и шлифовки изделий после литья, а также сварка соединений с большими зазорами. Лазерная маркировка и гравировка. Одним из наиболее интересных методов обработки драгоценных металлов является маркировка и гравировка. Современные лазеры, оснащенные компьютерным управлением, позволяют наносить на металл методом лазерной маркировки и гравировки (модификации поверхности под воздействием лазерного излучения.) практически любую графическую информацию - рисунки, надписи, вензеля, логотипы. Причем изображение можно наносить как в растровом, так и в контурном изображении. Современное оборудование позволяет перемещать лазерный луч со скоростью более двух метров в минуту и обеспечивать графическое разрешение на металле до 10...15 линий на миллиметр. В такой технике возможно изготовление с низкой себестоимостью различных подвесок, заколок, и других ювелирных изделий со своеобразной лазерной графикой (рис.3). Также интересным применением лазерной технологии гравировки является нанесение лазером различных логотипов, вензелей владельцев, товарных марок и знаков на элементы столовой посуды, как из драгоценных металлов, так и недрагоценных металлов, например для обозначения «нерж.» на клинках ножей. Рис.6. Образцы лазерной маркировки и гравировки ювелирных изделий. Высокое разрешение (тонкие линии), точность и повторяемость (менее 5 мкм) графичес-кого рисунка на металле позволяет эффективно применить лазер для маркировки разметки изделий под дальнейшую ручную гравировку, например при изготовлении памятных знаков, медалей или инструмента для их производства. Широкий диапазон режимов обработки на лазерах позволяет точно дозировать энергию лазерного излучения, что в свою очередь обеспечивает возможность высокоточной обработки двухслойных материалов, например ювелирных изделий из недрагоценных металлов предварительно покрытых лаком. Удаление лака под воздействием лазерного излучения без нарушения геометрических параметров поверхности металла, дает возможность провести в последующем гальваническое осаждение драгоценного металла практически любого графического изображения и получить необычное изделие. Маркировка бриллиантов. Современное развитие лазеров и лазерной техники, совершенствование параметров лазерного излучения, разработка принципиально новых лазерных излучателей открыло возможности маркирования бриллиантов. По сообщениям журнала "Ювелирное Обозрение" американский институт геммологии с целью улучшения характеристик рынка бриллиантов приступил к маркированию лазером бриллиантов весом от 0,99 карат. Аналогичные работы проводятся и в России. Так на рис. 4. приведен пример нанесения изображения лазером на синтетический алмаз, который по физико- химическим свойствам очень близок к натуральному камню и является хорошим модельным материалом для исследования технологического процесса маркировки бриллиантов. Поскольку, размер хорошо идентифицируемых знаков на приведенном рисунке составляет около 125 мкм, то открывается возможность маркировки лазером по рундисту бриллиантов весом от 0,2 карат, так как размер рундиста при этом составляет около 200 мкм. Это очень перспективная технология. Клеймение. Клеймение является разновидностью лазерной маркировки, когда изображение формируется на металле в результате проецирования предварительно созданного рисунка лазерным лучом. Такой метод позволяет легко получать небольшие размеры на металле и применяется для постановки именников предприятия-изготовителя изделия и пробирных клейм. Высокое разрешение позволяет получать изображения с высокой степенью защиты от воспроизведения (подделки) и может применяться для постановки пробирных клейм. Клеймо на изделии одновременно является знаком его качества. Технология нанесения клейма лазером не приводит к потери качества изделий, не требует операций заправки клейма, обладает высокой производительностью и эргономичностью. Особенно эффективно применение лазерного клеймения на легковесные и тонкостенные изделия из драгоценных металлов. Применение лазеров в военном деле: К настоящему времени сложились основные направления, по которым идет внедрение лазерной техники в военное дело. Этими направлениями являются: 1. Лазерная локация (наземная, бортовая, подводная). 2. Лазерная связь. 3. Лазерные навигационные системы. 4. Лазерное оружие. 5. Лазерные ситным ПРО и ПКО, создаваемые в рамках стратегической оборонной инициативы - СОИ. Сейчас, получены такие параметры излучения лазеров, которые способны существенно повысить тактико-технические данные различных образцов военной аппаратуры (стабильность частоты порядка 10-14, пиковая мощность 10-12 Вт, мощность непрерывного излучения 104 Вт, угловой раствор луча 10-6 рад, t=10- 12 с,... =0,2...20 мкм. Лазерная локация. Лазерной локацией называют область оптикоэлектроники, занимающегося обнаружением и определением местоположения различных объектов при помощи электромагнитных волн оптического диапазона, излучаемого лазерами. Объектами лазерной локации могут быть танки, корабли, ракеты, спутники, промышленные и военные сооружения. Принципиально лазерная локация осуществляется активным методом. Нам уже известно, что лазерное излучение отличается от температурного тем, что оно является узконаправленным, монохраматичным, имеет большую импульсивную мощность и высокую спектральную яркость. Все это делает оптическую локацию конкурентоспособной в сравнении с радиолокацией, особенно при ее использовании в космосе (где нет поглощающего воздействия атмо
скачать работу
Применение лазеров в технологических процессах

referat.resurs.kz

Применение лазерных технологий в ювелирном производстве — реферат

Особенно привилась в  ювелирном деле электрическая контактная сварка, точнее, ее разновидность —  сварка конденсаторная. Конденсатор  быстро разряжают через трансформатор, и в его вторичной обмотке (один виток толстого провода) возникает  мощный импульс тока, он проходит через  соединяемые детали, при этом в  районе контакта выделяется значительное тепло и, расплавляя здесь соединяемый  материал, образует сварное ядро.

При пайке ювелирных изделий  обычно приходится выполнять трудоемкую черновую сборку, соединяя все крупные  и мелкие детали и закрепляя их так, чтобы они не рассыпались  от тепловых деформаций, вспучивания  флюса, давления пламени газовой  горелки (которой в основном пользуются ювелиры), или просто от неосторожных движений. Поэтому ювелирным изделиям старались придать такие структуры  и формы, чтобы подпружинить, упереть  друг в друга все их части и  детали.

В сложных изделиях выполнялась  многоступенчатая пайка, и для каждой последующей операции брали припой с более низкой температурой плавления, что, конечно, весьма осложняло процесс  сборки. Кроме того приходилось использовать относительно крупные (по ювелирным  масштабам) детали, чтобы соединение пайкой было достаточно прочным. С этой цепью, например, при изготовлении украшений, расплющивали проволоку и припаивали детали к плоской поверхности. Припой затекал в зазоры под детали, и  это требовало очень точно  выдерживать размеры зазоров.

При конденсаторной сварке детали без труда соединяют последовательно, одну за другой, и это позволяет  создавать объемные, довольно сложные  ювелирные конструкции, напоминающие, например, деревце. Нагрев при этом происходит только в районе соединения, температура самого изделия повышается настолько незначительно, что во время сварки его можно держать  в руках. Это особенно важно для  изделий с ювелирными камнями, которые, как правило, не выдерживают высоких  температур. Для таких камней готовят  особое ложе — каст. На это ложе укладывают камень и подгибают края каста или же используют особые выступы — крапаны. При контактной сварке камни укладывают на предназначенное для них место в самом начале работы, смотрят, как сочетается рисунок камня с общим узором изделия, поправили его части или добавляя новые элементы.

Еще одно достоинство конденсаторной сварки — она способна соединять  самые разные металлы, с том числе такие, которые практически не поддавались пайке. И, конечно же, сварка не нуждается в припое, который обычно ухудшает качество соединений.

Правда, установки контактной сварки, выпускаемые промышленностью  и используемые в электронной  промышленности, оказались неудобны для ювелирных работ. Сотрудникам  кафедры пришлось разработать собственный  вариант и виде пинцета с гибкими проводами, которым можно произвести сварку в глубине разных ажурных изделий. Там, где требуется более мощная сварка, используют особый стержень (карандаш) с рукояткой и маленький медный столик размером в два спичечных коробка, на который кладут изделие.

На очереди стояло —  внедрение в ювелирное дело дуговой  сварки. Правда, свойства электрической  дуги, используемой в промышленности, и дуги малых токов (менее 5 ампер), которой ведут сварку мелких деталей, существенно различаются. Микродуга обычно капризна, горит неустойчиво, «гуляет» по поверхности изделия, часто обрывается и гаснет. Специалисты кафедры избавились от этих недостатков, используя, в частности, импульсную модуляцию сварочного тока, которая стабилизирует дугу.

Еще одна проблема дуговой  сварки состоит в том, что дугу приходится «зажигать» по сути вслепую, касаясь наугад электродом поверхности изделия. Лишь когда дуга зажигается, начинают следить за процессом сварки через защитное стекло. Созданная на кафедре электронная схема отслеживает момент прикосновения электрода к изделию и лишь некоторое время спустя возбуждает дугу. Этот интервал позволяет установить электрод в нужной точке, подвести защитное стекло, приподнять электрод над поверхностью изделия, и только в момент его отрыва начать сварку. Кроме того электроника строго дозирует энергию, вводимую в сварной шов, и он получается без дефектов.

Остается сказать, что  использование микроэлектронной технологии позволяет выполнять украшения  со значительно большим, чем при пайке, числом деталей, затрачивая гораздо меньше труда. При этом практически неограниченны возможности наращивания величины изделия и его усложнения.

 

 

 

 

Преимущества  лазерной сварки по отношению к традиционным методам

 

         Постоянство и неизменность пробы

 того момента, когда  перестают использоваться припои  и сварка производится частичным  расплавлением соединяемых металлов, исчезают все проблемы с пробой.

Экологические аспекты  Для сварки не используются припои или порошки. Для очистки изделия не используются агрессивные химикаты и/или растворители. Отсутствуют проблемы с отходами.

Упрощение производственного процесса Система цепевязальный станок – лазер упрощает производственный процесс и способствует экспорту станков в страны, где не хватает традиционного опыта итальянских производств.  Пример: Венецианское плетение с запатентованным производственным циклом или цепи из биметалла.

Ускорение производственного  цикла  Ускорение производственного цикла создает очевидные экономические преимущества ускорения оборота металла в производстве.

Улучшение внешнего вида многоцветных цепей  Типичная лазерная сварка позволяет соединить виды драгоценного металла, различные по пробе и составу сплава.  Многоцветную сварную цепь легко распознать, так как ее расцветка, не подвергаясь нагреву в печи, остается яркой (рис. 8).

Прихватка  Лазерная сварка может быть использована и для простого соединения деталей перед пайкой.

Реализация  новых производственных процессов.  Сильный толчок к ювелирному творчеству, связанный с изготовлением новой продукции, использует лазерную сварку. Одним из примеров является цепь Кордовая. Эта цепь породила в Италии, на Дальнем Востоке и в США настоящую производственную лавину.  Конечно, сама цепь изготавливается с давних пор еще со времен этрусков, но лазер обеспечил простоту ее автоматического производства.

 

 

Маркировка, гравировка, резка, пробивка отверстий

 

Используя мономодальный  лазер Nd: YAG непрерывного излучения с модуляцией добротности DPSS TEM 00 со средней мощностью до 40 Вт, можно выполнить как высокоскоростную маркировку за один проход с глубиной в несколько сотых миллиметра, так и гравировку с глубиной до нескольких десятых не гладких и изогнутых поверхностях в области действия фокусирующей линзы.

Типичное оснащение лазерной системы, предназначенной для этой области применения – сканирующая  головка по координатам XY, по которым  все перемещения управляются  при помощи программного обеспечения,рис.14. То есть, начиная с маркировки, гравировки, резки, прикладное использование лазера различается только мощностью выхода и в большей степени качеством оптики лазерного источника.

Пробивка отверстий в  пластинах – это резка диаметров, составляющих даже десятую часть  миллиметра, поэтому она во всем совпадает с теоретическим процессом  обычной резки.

 

 

Рис. 14 – Схематическое представление  лазера Nd: YAG непрерывного излучения с модуляцией добротности со сканирующей головкой по осям XY.

 

 

Маркировка и  декор

 

Обычно производится для  изготовления типичных орнаментов на серьгах, браслетах, колье, используя  метод сатинирования. Этот же метод  становится основным для того, чтобы  выделить на светлом фоне рисунок  на медали, рис. 15.

Самые интересные эффекты  получаются на многоцветных поверхностях из драгоценного металла, изготовленных  при помощи либо вальцев, либо гальванических покрытий. Устранение блеска в отдельных областях, управляемое программным обеспечением, благодаря контрасту, создает "разницу в цвете", рис. 16.

 

Рис. 15 – Золотая медаль с лазерным декором

Рис. 16 – Многоцветное золотое  колье с лазерным декором

 

 

 

 

 

Гравировка

 

Лазер Nd: YAG непрерывного излучения с модуляцией добротности TEM 00 в определенных условиях может обеспечить среднюю фокусировку луча размером 30 микрон.            Таким образом, лазер в состоянии выполнять тончайшую гравировку с чрезвычайно малыми размерами, рис. 17. Можно "вписывать" логотипы или маркировку в квадраты со стороной даже 1 мм, позволяя "конкретно" персонализировать ювелирную продукцию или при необходимости кодифицировать серии изделий, чтобы избежать подделок.

 Рисунок 17 – Гравировка знаков Зодиака

 Рисунок 18 - Проходная вставка, персонализирующая цепь Панцирная

Рисунок 19 - Диск из желтого золота 12 К, толщиной 0,15 мм. Отверстия изготовлены при помощи круговой вырезки

 

 

 

 

 

Резка

 

Это расширение технологии гравировки в случае глубины, превышающей  толщину пластины.  Одной из первых областей применения обычного лазера для маркировки стала разка золотой фольги чрезвычайно малой толщины в несколько сотых миллиметра (в дальнейшем собранных для легкости обращения в книжицы по десять листов), используемых для отделки "червонным золотом" рамок или статуй.

Обычно резка производится в несколько проходов в зависимости  от толщины драгоценного металла, которая  может достигать до десятых долей  миллиметра.  Обычным применением на сегодняшний день является проходная вставка в Панцирные цепи для их персонализации, рис. 19.  В частности, используя системы с соответствующей мощностью и яркостью и применяя сканирующую головку XY, мы обеспечили резку золотых и серебряных пластин толщиной до 0,3 мм, рис. 20.  Используя те же лазерные источники, может быть, более мощные с прямой фокусировкой и подачей кислорода, мы проверили возможность резки до толщины 0,5-0,6 мм как золота, так и серебра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пробивка отверстий  в камнях

 

         Одним из первых применений лазеров была пробивка отверстий в часовых камнях. Сверление отверстий всегда было чрезвычайно трудоемкой операцией. Современная лазерная технология позволяет прошивать отверстия требуемой формы в камнях различных типов с высокой скоростью и качеством.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Лазерные технологии обработки материалов широко применяются  в промышленности для различных  технологических операций - сварки, резки, маркировки и гравировки, термообработки, сверления отверстий. В последние годы наметилась тенденция расширения применения лазеров в ювелирной отрасли. Наиболее широкое распространение получили станки для обработки с твердотельными лазерами на алюмо-иттриевом гранате, излучение которых достаточно хорошо поглощается основными материалами ювелирной промышленности - драгоценными металлами и камнями. Часть технологических процессов лазерной обработки полностью отработана и внедрена в ювелирной отрасли, некоторые процессы и технологии находятся в стадии разработки, и возможно, в скором времени могут быть применены для обработки изделий ювелирной промышленности.            Лазер - идеальный инструмент для работы со всеми видами изделий из драгоценных металлов и сплавов, включая изделия с драгоценными вставками, чувствительными к температурным воздействиям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

 

1. Матвеев А.Н.  Лазеры в общем физическом  практикуме, 1981.

2. Романова Л.Ф.  Современное ювелирное искусство. - М, 2006. - 133 с. 

3. Рыкалин Н.Н., Углов А.А, Лазерная технология: подписная научно-

популярная серия  Техника №3/сост., 1983.

4. Селиванкин С.А. и др. Технология ювелирного производства – Л.,1978

5. Сидорин В.М.  Лазеры в авиации, 1982.

6. Тарасов Л.В.  «Лазеры: действительность и надежды». М., Наука, 1979

7. Транковский С. «Книга о лазерах». М., 1988

8. Лазерная техника  сегодня и завтра // Наука и  жизнь №6, 2002.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

referat911.ru

Применение лазеров в технологических процессах

Применение лазеров в ювелирной отрасли:

В последние годы наметилась тенденция расширения применения лазеров в ювелирной отрасли. Наиболее широкое распространение получили станки для обработки с твердотельными лазерами на алюмо-иттриевом гранате, излучение которых достаточно хорошо поглощается основными материалами ювелирной промышленности - драгоценными металлами и камнями. Часть технологических процессов лазерной обработки полностью отработана и внедрена в ювелирной отрасли, некоторые процессы и технологии находятся в стадии разработки, и возможно, в скором времени могут быть применены для обработки изделий ювелирной промышленности. Поэтому я постараюсь рассмотреть все возможные варианты применения лазеров в технологических процессах ювелирной промышленности.

Пробивка отверстий в камнях. Одним из первых применений лазеров была пробивка отверстий в часовых камнях. Сверление отверстий всегда было чрезвычайно трудоемкой операцией. Современная лазерная технология позволяет прошивать отверстия требуемой формы в камнях различных типов с высокой скоростью и качеством.

Лазерная сварка. Одним из первых применений лазеров в ювелирной отрасли были операции ремонта различных изделий с помощью лазерной сварки. Примером применения в серийном массовом производстве лазерной сварки является лазерная сварка цепей при их производстве.

Рис. 4. Типы свариваемых цепей.

Действительно, всем известно и с успехом применяется оборудование для производства цепочек, особенно итальянских фирм. Особенностью этого процесса является его двухстадийность: сначала формируется цепочка, потом производится ее пайка традиционными методами. Лазеры позволяют производить сварку звена цепи непосредственно при его формировании на одной технологической операции и одном и том же оборудовании. Впервые такая технология была разработана для сварки золотых цепочек итальянской фирмой Lаservall. Также возможно применение сварки при соединении различных узлов ювелирных изделий, закреплении иголок знаков (рис.2), сварка большого кольца для замка и т.п. Преимущества сварки лазером - локальность ввода тепла, отсутствие флюсов и присадочного материала (припоя), низкие потери материала при сварке, возможность соединения деталей изделий с камнями, практически без нагрева всего изделия в целом. Следует особо отметить, что лазерная сварка один из наиболее сложных технологических процессов и требует отработки технологии (правил сборки, режимов сварки, подготовку и конструирование узла под сварку) практически в каждом случае применения этого процесса.

Лазерная сварка с присадкой (наплавка). Такой процесс может осуществляться аналогично сварке, но с переплавлением в сварочной зоне дополнительно присадочного материала - припоя. Так может быть решен вопрос заварки внутренних пустот и раковин изделий, вскрывающихся при полировке и шлифовки изделий после литья, а также сварка соединений с большими зазорами.

Лазерная маркировка и гравировка. Одним из наиболее интересных методов обработки драгоценных металлов является маркировка и гравировка. Современные лазеры, оснащенные компьютерным управлением, позволяют наносить на металл методом лазерной маркировки и гравировки (модификации поверхности под воздействием лазерного излучения.) практически любую графическую информацию - рисунки, надписи, вензеля, логотипы. Причем изображение можно наносить как в растровом, так и в контурном изображении. Современное оборудование позволяет перемещать лазерный луч со скоростью более двух метров в минуту и обеспечивать графическое разрешение на металле до 10...15 линий на миллиметр. В такой технике возможно изготовление с низкой себестоимостью различных подвесок, заколок, и других ювелирных изделий со своеобразной лазерной графикой (рис.3). Также интересным применением лазерной технологии гравировки является нанесение лазером различных логотипов, вензелей владельцев, товарных марок и знаков на элементы столовой посуды, как из драгоценных металлов, так и недрагоценных металлов, например для обозначения «нерж.» на клинках ножей.

Рис.6. Образцы лазерной маркировки и гравировки ювелирных изделий.

Высокое разрешение (тонкие линии), точность и повторяемость (менее 5 мкм) графичес-кого рисунка на металле позволяет эффективно применить лазер для маркировки разметки изделий под дальнейшую ручную гравировку, например при изготовлении памятных знаков, медалей или инструмента для их производства. Широкий диапазон режимов обработки на лазерах позволяет точно дозировать энергию лазерного излучения, что в свою очередь обеспечивает возможность высокоточной обработки двухслойных материалов, например ювелирных изделий из недрагоценных металлов предварительно покрытых лаком. Удаление лака под воздействием лазерного излучения без нарушения геометрических параметров поверхности металла, дает возможность провести в последующем гальваническое осаждение драгоценного металла практически любого графического изображения и получить необычное изделие.

www.wikidocs.ru

Применение лазерных технологий в ювелирном производстве — реферат

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ  ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

(ФГБОУ ВПО «СГГА»)

Институт оптики и оптических технологий

Кафедра специальных устройств  и технологий

 

 

 

Реферат на тему:

«Применение лазерных технологий в ювелирном производстве»

 

 

 

 

 

 

Выполнила: Филиппова Т.М.

Ст. гр. ОИ – 51

                                                                                                                                        

                                                                                                                     Проверил: Айрапетян В.С.

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск, 2013

Содержание

Введение…………………………………………………………………………..3

1. Применение лазерных  технологий в ювелирном деле……………………...4

2. Сварочные технологии в ювелирном деле………………..………………….8

3. Преимущество лазерной  сварки по отношению к традиционным                   

    методам………………………………………………………………..………11

4. Маркировка, гравировка, резка, пробивка отверстий......................………..12

5. Маркировка и декор ..........................................................................………...13

6. Гравировка………………………………………………..…………………14

7. Резка…………………………………………………………………………..15

8. Пробивка отверстий камнем……....................................................................16

Заключение……………..………………………………………………………17

Список литературы…………………..………………………………………..18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В ювелирном деле многие технологические приемы, открытые давным-давно, долгое время оставались неизменными, словно их обошел научно-технический  прогресс. Скажем, сварка не находила признания  у ювелиров, предпочитавших соединять  части украшений пайкой. Чтобы, например, изготовить изделие с накладной  сканью, проволоку сначала скручивали, затем изгибали в виде завитков или  спиралей и напаивали на основу, представлявшую собой шарики, тоже напаянные на металлическую поверхность.          Положение стало меняться с развитием электронной промышленности, при которой, совершенствуя сборку полупроводниковых приборов, пришлось решать задачи, свойственные ювелирному искусству. Со временем выяснилось, что лазер, снабженный микроскопом, постоянно используемый в сборке микросхем, весьма удобен и в ювелирном деле. Лазерным лучом можно «дотянуться» до любого труднодоступного места в украшении или, плавно меняя мощность импульса, нанести лучом маленькую, аккуратную сварную точку на локальном участке — в двух миллиметрах от горячего пятна температура не повысится. Лазер также способен выровнять поверхность, «постреляв» по ней расфокусированным лучом и тем самым оплавив ее верхний слой. Наконец, мощные лазерные импульсы способны испарить лишний металл или же пробить микроотверстие в какой-то детали.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применение  лазерных технологий в ювелирном  деле

 

В настоящее время, технологии лазерной обработки материалов

интенсивно развиваются  и обновляются, что открывает дополнительные возможности широкого и эффективного применения лазеров в ювелирной отрасли. Лазерные технологии в ювелирной промышленности быстро осваиваются обеспечивая нам высокую производительность и гибкость производства, экономию материальных и энергетических ресурсов, возможность использования новых конструкционных материалов.

Лазер - инструмент будущего, уже прочно вошедший в нашу жизнь.

Ювелирное искусство, бесспорно, один из древнейших видов 

деятельности человека.

Классификация, ассортимент  и технология изготовления ювелирных

изделий с учетом развития технических направлений  и других многих факторов растет, все более усовершенствуется с каждым днем.

Лазерное оборудование сегодня широко используется в нашу жизнь,

широчайшее применение практически во всех отраслях экономики, и число лазерных методик и технологий постоянно растет. Объем производства лазерной техники в мире стабильно увеличивается на 15-20% в год.

Доля энергии, употребляемой  индустриально развитыми странами в

форме лазерного  луча, тоже быстро растет и настолько быстро, что у экспертов появились основания говорить о начале третьей промышленной революции.

Технологии лазерной обработки материалов интенсивно развиваются и обновляются, что открывает дополнительные возможности широкого и эффективного применения лазеров в ювелирном производстве.

Лазерные технологии обработки материалов широко применяются  в

промышленности  для различных технологических операций - сварки, резки, маркировки и гравировки, термообработки, сверления отверстий. В последние годы наметилась тенденция расширения применения лазеров в ювелирной отрасли. Наиболее широкое распространение получили станки для обработки с твердотельными лазерами на алюмо-иттриевом гранате, излучение которых достаточно хорошо поглощается основными материалами ювелирной промышленности - драгоценными металлами и камнями. Часть

технологических процессов  лазерной обработки полностью отработана и внедрена в ювелирной отрасли, некоторые процессы и технологии находятся в стадии разработки, и возможно, в скором времени могут быть применены для обработки изделий ювелирной промышленности.

Если рассмотреть  все возможные варианты применения лазеров в

технологических процессах ювелирной промышленности, пробивка отверстий в камнях является одним из первых применений лазеров, где была пробивка отверстий в часовых камнях. Сверление отверстий всегда было чрезвычайно трудоемкой операцией. Современная лазерная технология позволяет прошивать отверстия требуемой формы в камнях различных типов с высокой скоростью и качеством.

К одним из первых применений лазеров в ювелирной отрасли нужно еще отметить их применение в операции ремонта различных изделий с помощью лазерной сварки. Примером применения в серийном массовом производстве лазерной сварки является лазерная сварка цепей при их производстве. Действительно, всем известно и с успехом применяется оборудование для производства цепочек, особенно итальянских фирм. Особенностью этого процесса является его двухстадийность: сначала формируется цепочка, потом производится ее пайка традиционными методами. Лазерная сварка позволяет одновременно формировать звенья цепочки и производить сварку звена непосредственно при его формировании на одной технологической операции и одном и том же оборудовании. Впервые такая технология была разработана для сварки золотых цепочек итальянской фирмой Lаservall.

Также возможно применение сварки при соединении (палочек вставленных в кружочек, закреплении иголок знаков, сварка большого кольца для замка). Преимущества лазерной сварки - локальность ввода тепла, отсутствие флюсов и присадочного материала (припоя), низкие потери материала при сварке, возможность соединения деталей изделий с камнями,

практически без  нагрева всего изделия в целом. Следует особо отметить, что лазерная сварка один из наиболее сложных технологических процессов и требует отработки технологии (правил сборки, режимов сварки, подготовку и конструирование узла под сварку) практически в каждом случае применения

этого процесса.

Для сварки соединений с большими зазорами, а также заварки внутренних пустот и раковин изделий, вскрывающихся при полировке и шлифовки изделий после литья, применяется лазерная сварка с присадкой (наплавка). Такой процесс может осуществляться аналогично сварке, но с переплавлением в сварочной зоне дополнительно присадочного материала - припоя.

Одним из наиболее интересных методов обработки драгоценных 

металлов является маркировка и гравировка. Современные станки оснащенные компьютерным управлением позволяют наносить на металл методом лазерной маркировки и гравировки (модификации поверхности под воздействием лазерного излучения) практически любую графическую информацию - рисунки, надписи, вензеля, логотипы. Причем изображение можно наносить как в растровом, так и в контурном изображении. Современное оборудование позволяет перемещать лазерный луч со скоростью более двух метров в минуту и обеспечивать графическое разрешение на металле до 10...15 линий на миллиметр. В такой технике возможно изготовление с низкой себестоимостью различных подвесок, заколок, и других ювелирных изделий со своеобразной лазерной графикой.

Также интересным применением  лазерной технологии гравировки

является нанесение  различных логотипов, вензелей владельцев, товарных марок и знаков на элементы столовой посуды, как из драгоценных металлов, так и недрагоценных металлов, например для обозначения «нерж.» на клинках ножей.

Высокое разрешение (тонкие линия), точность и повторяемость (менее 5 мкм) графического рисунка на металле позволяет эффективно применить лазерную маркировку для разметки изделий под дальнейшую ручную гравировку, например при изготовлении памятных знаков, медалей или инструмента для их производства. Широкий диапазон режимов обработки на лазерных станках позволяет точно дозировать энергию лазерного излучения,

что в свою очередь  обеспечивает возможность высокоточной обработки двухслойных материалов, например ювелирных изделий из недрагоценных металлов предварительно покрытых лаком. Удаление лака под воздействием лазерного излучения без нарушения геометрических параметров поверхности металла, дает возможность провести в последующем гальваническое осаждение драгоценного металла практически любого графического изображения и получить необычное изделие.

Современное развитие лазерной техники и совершенствование параметров лазерного излучения, разработка принципиально новых лазерных излучателей открыло возможности маркирования бриллиантов.

По сообщениям в  журнале «Ювелирное Обозрение» американский институт геммологии с целью улучшения характеристик рынка бриллиантов приступил к лазерному маркированию бриллиантов весом от 0,99 карат. Аналогичные работы проводятся и в России. Синтетический алмаз, который по физико-химическим свойствам очень близок к натуральному камню является хорошим модельным материалом для исследования технологического процесса маркировки бриллиантов. Поскольку, размер хорошо идентифицируемых знаков составляет около 125 мкм, то открывается возможность маркировки по рундисту бриллиантов от 0,2 карат, так как размер рундиста при этом составляет около 200 мкм.

Одним из видов лазерной маркировки является клеймение, где изображение формируется на металле в результате проецирования предварительно созданного рисунка лазерным лучом. Такой метод позволяет легко получать небольшие размеры на металле и применяется для постановки именников предприятия-изготовителя изделия и пробирных клей. Высокое разрешение позволяет получать изображения с высокой степенью защиты от воспроизведения (подделки) и может применяться для постановки пробирных клейм. Клеймо на изделии одновременно является знаком его качества. Лазернаятехнология нанесения клейма не приводит к потери качества изделий, нетребует операций заправки клейма, обладает высокой производительностью и эргономичностью. Особенно эффективно применение лазерного клеймения на легковесные и тонкостенные изделия из драгоценных металлов.

Лазерный раскрой, точечная и шовная сварка, маркировка, модифицирование поверхностного слоя любого материала и другие лазерные технологии быстро осваиваются обеспечивая нам высокую производительность и гибкость производства, экономию материальных и энергетических ресурсов, возможность использования новых конструкционных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сварочные технологии в ювелирном деле

 

В ювелирном деле многие технологические  приемы, открытые давным-давно, долгое время оставались неизменными, словно их обошел научно-технический прогресс. Скажем, сварка не находила признания  у ювелиров, предпочитавших соединять  части украшений пайкой. Чтобы, например, изготовить изделие с накладной  сканью, проволоку сначала скручивали, затем изгибали в виде завитков или  спиралей и напаивали на основу, представлявшую собой шарики, тоже напаянные на металлическую поверхность.

Положение стало меняться с развитием электронной промышленности, при которой, совершенствуя сборку полупроводниковых приборов, пришлось решать задачи, свойственные ювелирному искусству. Со временем выяснилось, что  лазер, снабженный микроскопом, постоянно  используемый в сборке микросхем, весьма удобен и в ювелирном деле. Лазерным лучом можно «дотянуться» до любого труднодоступного места в украшении  или, плавно меняя мощность импульса, нанести лучом маленькую, аккуратную сварную точку на локальном участке  — в двух миллиметрах от горячего пятна температура не повысится. Лазер также способен выровнять  поверхность, «постреляв» по ней  расфокусированным лучом и тем  самым оплавив ее верхний слой. Наконец, мощные лазерные импульсы способны испарить лишний металл или же пробить  микроотверстие в какой-то детали.

Микроэлектроника, где перечень используемых материалов обширнее, чем  в любой другой области, потребовала  применения самых разных видов сварки- дуговой, контактной, лазерной, электронолучевой, ультразвуковой, термокомпрессионной, диффузионной. Диапазон их возможностей очень широк, и это позволяет выполнить самые разные сборочные операции в ювелирных технологиях.

Очень похоже, что именно специалисты, занимавшиеся микросваркой электронных приборов, стали проводниками своих технологий в ювелирное  дело. Сломалась сережка или порвалась  цепочка у близких или знакомых, почему бы не исправить поломку, если в распоряжении имеется набор  современного прецизионного оборудования. Удалось отремонтировать поврежденное украшение — значит, можно попробовать  изготовить простенькую брошь или  перстень, а затем — взяться  и за более сложное изделие. Примерно по такой схеме развивались события  в 90-х годах ХХ века на кафедре  «Микросварка» («Технологические автоматизированные комплексы») в Московском институте  электронного машиностроения, где накопился большой опыт использования современных методов сварки в ювелирном искусстве.

referat911.ru

Применение лазера в ювелирной промышленности

Лазерные технологии обработки материалов широко применяются в промышленности для различных технологических операций – quarrel, sharp, маркировки и гравировки, treatment, сверления отверстий. В последние годы наметилась тенденция расширения применения лазеров в ювелирной отрасли. Наиболее широкое распространение получили станки для обработки с твердотельными лазерами на алюмо-иттриевом гранате, излучение которых достаточно хорошо поглощается основными материалами ювелирной промышленности – драгоценными металлами и камнями. Часть технологических процессов лазерной обработки полностью отработана и внедрена в ювелирной отрасли, некоторые процессы и технологии находятся в стадии разработки, и возможно, в скором времени могут быть применены для обработки изделий ювелирной промышленности.Laser – идеальный инструмент для работы со всеми видами изделий из драгоценных металлов и сплавов, включая изделия с драгоценными вставками, чувствительными к температурным воздействиям.Пробивка отверстий в камняхОдним из первых применений лазеров была пробивка отверстий в часовых камнях. Сверление отверстий всегда было чрезвычайно трудоемкой операцией. Современная лазерная технология позволяет прошивать отверстия требуемой формы в камнях различных типов с высокой скоростью и качеством.Лазерная сваркаПримером применения в серийном массовом производстве лазерной сварки является лазерная сварка цепей при их производстве. really, всем известно и с успехом применяется оборудование для производства цепочек, особенно итальянских фирм. Особенностью этого процесса является его двухстадийность: сначала формируется цепочка, потом производится ее пайка традиционными методами. Лазерная технология позволяет производить сварку звена цепи непосредственно при его формировании на одной технологической операции и одном и том же оборудовании. Впервые такая технология была разработана для сварки золотых цепочек итальянской фирмой Lаservall.

Рассмотрим технологию:Когерентный свет может быть сфокусирован намного точнее, нежели некогерентный (рассеянный) свет, что позволяет обеспечивать очень высокую концентрацию световой энергии на очень малой площади. Эта энергия, отнесённая к единице площади, In 1000 раз выше, чем энергия на поверхности солнца.Высокая температура, достигаемая при концентрации энергии, достаточна для локального разогрева металла до точки его плавления и выше.Фактически на локальное плавление металла затрачивается очень малая часть энергии лазера.Laser, используемый в ювелирной промышленности, является твердотельным лазером и функционирует по классической схеме. Конденсаторная батарея используется для накопления энергии, которая расходуется на генерацию сильного светового импульса в лампе накачки. Этот свет попадает в Nd YAG-кристалл. Кристалл преобразовывает белый свет от лампы накачки в когерентный лазерный луч, который многократно умножается в резонаторе (кристалл, отражающее зеркало, отклоняющее зеркало). Процесс управляется микрокомпьютером.Высокая температура, возникающая в процессе генерации луча, поглощается деионизированной водой, охлаждаемой в дальнейшем в воздушно-водном теплообменнике.Через систему линз лазерный луч попадает в рабочую камеру. Процесс сварки контролируется непосредственно через стереомикроскоп.Чем лучше отъюстированы (настроены) все узлы лазера, тем выше качество и результат сварки и выше ресурс работы машины.Энергия лазерного луча расплавляет металл в точке контакта его с металлом. Размер пятна и глубина проникновения луча в металл зависят от трех основных параметров:1. напряжение (power) – чем выше, тем глубже проникновение;2. время импульса – чем дольше, тем шире и глубже, тем больше расплавленного металла;3. диаметр луча – чем больше, тем больше площадь сварки (пятна).

Для различных металлов эти параметры определяются в зависимости от их физико-химических свойств. For example, низкопробные золотые сплавы (белого и жёлтого цвета) просто и легко свариваются.Высокопробные сплавы жёлтого золота (22К и выше), серебряные и медные сплавы свариваются намного хуже из-за их высокой отражательной способности и высокой теплопроводности.Сварочный лазер должен иметь качественный (хорошо отъюстированный) луч. В этом случае результат сварки будет оптимальным, даже тогда, когда область сварки выходит за фокальную плоскость оптических приборов лазера.Точная юстировка оптики на всех участках прохождения луча улучшает его качественные параметры. Для достижения наилучшего результата при производстве лазера необходимо провести предварительные юстировочные работы.Только отличная юстировка луча обеспечивает высококачественный результат и высокий ресурс работы.

www.lastech.ru


Смотрите также