Лазерная сварка для золота

Обновлено: 07.05.2024

Одной из разновидностей достаточно распространённых методов обработки металлов является лазерная пайка ювелирных изделий. Этот способ широко применяется в таких областях промышленности, как ювелирное и часовое производство, а также при восстановлении вышедших из строя элементов оптических приспособлений (оправа очков, дужки).

Особенность метода

Особенностью этого вида соединения металлов является повышенные квалификационные требования к оператору-специалисту по пайке мелких изделий, а также наличие у него такого обязательного инструмента, как лазерный паяльник.

Потребность в филигранной технике обращения с ювелирными заготовками объясняется тем, что спаиваемые детали, как правило, отличаются небольшими размерами и обладают уникальными химическим свойствами.

Всё это заметно осложняет проведение такой распространённой процедуры, как лазерная пайка золота, относящейся к разряду наиболее сложных ювелирных операций.

Работа с ювелирными изделиями

При изготовлении (ремонте) серёжек и колец из драгоценных металлов основное внимание должно уделяться эстетичности готовых изделий, исключающей наличие на них каких-либо следов проведённых операций.

Этим и объясняется необходимость в использовании специального оборудования для лазерной пайки, отличающегося следующими замечательными свойствами:

отсутствие каких-либо посторонних воздействий термического или электрического происхождения;
допустимость проведения рабочих операций без использования специальных присадочных добавок (это больше похоже на сварку);
возможность локализации зоны обработки с точностью до долей миллиметра;
допустимость спайки разнородных по структуре материалов (металлов и драгоценных камней, например, или их соединений с лаками и эмалями);
качественная пайка изделий из серебра и золота без какого-либо нарушения структуры покрытия.

При изготовлении ювелирных изделий промышленный аппарат для пайки выбирается, исходя из конкретных условий проведения рабочих операций, а также в соответствии с особенностями самих сплавляемых заготовок.

Чем тоньше и изящней спаиваемые детали – тем короче выбирается время воздействия лазерного луча на контактную зону. Основной рабочий параметр используемого для этих целей оборудования – его мощность, выражаемая в ваттах или в джоулях тепловой лучевой энергии.

На отечественном рынке представлен широкий ассортимент устройств, применяемых для лазерной пайки и сварки драгметаллов. Стоимость лазерных аппаратов обычно выше, чем паяльников, горелок или даже паяльных станций.

Преимущества и недостатки

Широкое распространение лазерных методов пайки при работе с ювелирными изделиями объясняется следующими преимуществами технологий:

допустимость проведения рабочих операций с тонкими и изящными изделиями, что не всегда удаётся при применении обычных методов пайки;
широкий диапазон регулировки мощности лазерного луча, обеспечивающий возможность работы в любом востребованном режиме;
возможность соединения деталей из металлов, которые в обычных условиях с трудом поддаются сплавлению;
высокие скоростные показатели пайки изделий, обеспечивающие повышение производительности работ с драгметаллами.

К числу относительных недостатков этой технологии можно отнести ограниченность применения и высокую стоимость работ на лазерной установке. К этому следует добавить необходимость в профессиональной подготовке к проведению операций по спайке металлов, а также учёта множества нюансов, знакомых лишь профессионалам.

Технология ремонта оправы очков

Посредством лазерной пайки удаётся отремонтировать оправы, изготовленные практически из любых металлов и повреждённые в районе контакта с переносицей, например.

С помощью лазерного луча можно восстановить пружинки держателя носового упора или заушины, также припаять отломившиеся элементы подвижных креплений.

Особенностью и основным достоинством применения этого метода для ремонта оправы очков является отсутствие сильного нагрева металла в зоне восстанавливаемого контакта. Благодаря этому удаётся сохранить форму и структуру материала всего изделия в целом и обеспечить необходимые условия для его длительной эксплуатации.

При выборе подходящего для пайки очковых оправ аппарата особое внимание следует обратить на показатель его мощности, который должен быть достаточным для получения качественного паяного соединения.

Следует обратить внимание на безопасность работы с лазерным оборудованием, рабочий луч которого способен нанести серьёзное ранение телу человека (его рукам, в частности). Также запрещается направлять включённый аппарат на посторонние предметы, которые в определённых условиях могут воспламениться и вызвать пожар.

При соблюдении всех перечисленных выше требований и при условии грамотного и аккуратного обращения с лазерными приборами их эксплуатация вполне безопасна и не представляет серьёзной угрозы для оператора.

Лазерная сварка ювелирных изделий

Что такое лазерная сварка золотых и серебряных изделий

Лазерная сварка ювелирных изделий – это современный метод обработки драгоценных металлов. Лазерная сварка используется в изготовлении и ремонте ювелирных изделий, часовых механизмов и оправ очков.
Для квалифицированного проведения лазерной сварки нужен специалист по лазерной сварке ювелирных и других мелких изделий. Для сложной ювелирной работы с использованием лазерного паяльника требуется мастерство, которое приобретается с опытом после прохождения специального обучения.

Особые свойства драгоценных металлов и миниатюрные размеры деталей украшений усложняют работу. От оператора лазерной установки требуются высокая точность, аккуратность и ответственность за свою работу.

На золотых и серебряных украшениях после ремонта методом лазерной сварки не должно быть видно никаких следов проделанной работы.

Ювелирные изделия после качественно выполненного ремонта не отличаются от новых, только что купленных, украшений.

Особенности ремонта украшений с помощью аппарата лазерной сварки

Оборудование для лазерной сварки ювелирных изделий позволяет выполнять ремонт с ювелирной точностью благодаря следующим особенностям:

луч лазера наводится на место сварки с высокой точностью независимо от его размера;
ювелирное изделие, над которым работает специалист, не испытывает никаких лишних воздействий, температурных, электрических или химических;
лазерным паяльником можно работать без применения присадочных добавок;
лазерной сваркой можно обрабатывать поверхности с точностью до десятой доли миллиметра;
с помощью лазерной сварки соединяют разнородные по составу материалы – металлы с драгоценными камнями, лаками, ювелирными эмалями;
лазерная сварка не нарушает структуру покрытия золотых и серебряных изделий;
оператор сам выбирает время воздействия лазера на обрабатываемую поверхность в зависимости от материала и толщины деталей украшения.

Аппараты для лазерной сварки выбираются в зависимости от специфики мастерской по ремонту или ювелирной фабрики. Выпускаются лазерные паяльники различной мощности. Паяльники для лазерной сварки – это дорогое оборудование. Их цена выше цены горелок, паяльных станций и других аппаратов для профессионального ремонта мелких изделий.

Преимущества и недостатки лазерной сварки ювелирных изделий

Преимущества метода лазерной сварки перед другими способами ремонта золотых и серебряных украшений:

шов, полученный методом лазерной сварки, незаметен на глаз, поэтому ювелирное изделие выглядит цельнолитным;
с помощью лазерной установки ремонтируются даже самые тонкие и изящные украшения, которые невозможно отремонтировать другими способом;
при работе специалист регулирует мощность лазера, подстраиваясь под каждый конкретный случай ремонта;
производительность труда специалиста по ремонту ювелирных изделий выше при использовании аппарата лазерной сварки.

В использовании аппарата лазерной сварки есть и свои недостатки:

достаточно высокая стоимость работы на установке;
необходимость профессиональной подготовки для работы с аппаратом.

Обычно ремонтом ювелирных изделий методом лазерной сварки занимаются крупные фабрики и мастерские по ремонту золотых и серебряных украшений, которые имеют возможность привлекать к работе квалифицированных специалистов и обеспечены большим количеством заказов на ремонт изделий из драгметаллов.

Особенности сварки ювелирных изделий

При изготовлении и ремонте ювелирных изделий возникает необходимость создания прочных неразъемных соединений очень мелких деталей. Специфика этого тонкого ремесла предъявляет высочайшие требования к технологии выполнения таких работ.

Помимо того, что при работе с изделиями, представляющими некоторую художественную ценность, эстетическая составляющая находится на первом месте, особую специфику создает то обстоятельство, что изготовлены они, как правило, из золота и других драгоценных металлов.

Традиционными способами создания соединения в ювелирном деле являются клепка и пайка, с успехом применяющиеся по сей день. Ранее сварка для ювелиров применялась редко. Но с развитием сварочных технологий, она все чаще используется для создания украшений и других ценных изделий.

Основные способы

Общее развитие сварочных и электронных технологий привело к появлению новых методов сварки ценных ювелирных изделий. Существующие в настоящее время сварочные аппараты для ювелирных работ по используемой технологии процесса можно разделить на три типа:

точечная электродуговая сварка с применением неплавящегося электрода;
электрическая контактная сварка;
сварка с использованием лазера.

Кроме перечисленных технологий, существует также диффузионное соединение. Этот способ следует рассматривать отдельно от вышеперечисленных, так как, осуществляется он довольно примитивными средствами и не требует применения сложных технических устройств.

Дуговая точечная

Общий принцип данной технологии точечной ювелирной сварки такой же, как и у обычного электродугового процесса. Источником энергии для плавления свариваемого металла служит электрическая дуга, зажигаемая между тугоплавким электродом и изделием.

Тем не менее, имеются существенные отличия дуговых аппаратов для ювелирной сварки от их более мощных промышленных собратьев. Главное различие заключается в режиме сварочного процесса.

Работа большого промышленного сварочного аппарата характеризуется достаточно длительным режимом горения электрической дуги (это относится к работе как с плавящимся, так и с тугоплавким, вольфрамовым или угольным электродом).

Ювелирную точечную электрическую сварку отличает импульсный характер работы. Сварочная дуга в данном случае представляет собой короткий электрический разряд, который, не смотря на это, успевает расплавить металл в зоне сварки и образовать сварное соединение в небольшой области (точке). По этой причине данная разновидность сварки называется точечной.

Конструкция аппарата для ювелирной сварки имеет еще более существенные отличия. Источником напряжения для создания дуги в нем служит накопительный конденсатор, который разряжается во время сварочного импульса.

Образцы устройств

Примером аппаратов для ювелирной точечной сварки может служить агрегат фирмы «Lampert» (Германия) и Orion pulse150i (США).

Оба аппарата снабжены биноклями, в которые можно рассмотреть мельчайшие детали ювелирного изделия. Для защиты глаз окуляры снабжены шторкой, которая закрывается в момент дугового разряда.

Работа происходит следующим образом. Ювелирное изделие закрепляют в предназначенном для этого месте, при этом, специальный зажим обеспечивает надежный его контакт с одним полюсом аппарата.

Ювелир прикасается электродом к изделию в нужном месте. В этот момент происходит разряд накопительного конденсатора, а подвижная часть электрода автоматически втягивается, создавая искровой зазор, в котором горит электрическая дуга. В это же время осуществляется подача порции аргона через отверстие в центре электрода.

В процессе сварки при необходимости может использоваться присадочная проволока, сплавляющаяся с материалом изделия.

Контактная

Данный вид соединения деталей принципиально не отличается от широко распространенной в машиностроении контактной сварки. Соединяемые детали сжимают, и через их точечный контакт пропускают сварочный ток.

Неразъемное соединение образуется вследствие пластического деформирования деталей под воздействием внешнего давления и их сплавления в месте контакта.

Сварочный аппарат для ювелирных украшений, основанный на методе контактной сварки, работает следующим образом. Свариваемые детали закрепляются в специальном приспособлении, служащем пуансоном и обеспечивающем контакт с электрическими полюсами аппарата, после чего (чаще всего посредством нажатия на педаль) подается сварочный ток.

Данный способ соединения часто используется в качестве средства временной фиксации деталей для дальнейшей пайки соединения.

Лазерная

Принцип лазерной технологии заключается в расплавлении кромок соединяемых деталей не электрической дугой, а лазерным лучом, то есть, когерентным пучком света. Источником излучения является твердотельный лазер, использующий кристалл алюмоиттриевого граната.

Этот выбор не случаен. Излучение, создаваемое именно этим минералом, наиболее полно поглощается драгоценными металлами, то есть, их разогрев этим лазером осуществляется наиболее эффективно.

Лазерная сварка ювелирных изделий характеризуется уникальными свойствами:

возможностью чрезвычайно точной фокусировки луча;
возможностью локального разогрева очень малой зоны поверхности изделия;
отсутствием необходимости защиты глаз затемненным стеклом, что позволяет в мельчайших деталях наблюдать сварочный процесс.

Аппараты лазерной сварки отличаются габаритами и ценой. Регулируя мощность, можно сваривать ювелирные изделия из различных сплавов.

Диффузионная сварка

Суть диффузионного процесса сводится к следующему. Поверхности контакта ювелирных изделий шлифуют и тщательно очищают, после чего с большим усилием зажимают между стальными пластинами и нагреваются «докрасна» (если быть точным, до 70 – 80% температуры плавления) в муфельной печи или кузнечном горне.

При выдержке заготовок в таком состоянии определенное время, в месте контакта деталей происходит взаимная диффузия их атомов, что приводит к созданию прочного неразъемного соединения.

Лазерные установки.

При изготовлении ювелирных украшений лазерная пайка позволяет соединить (сварить, спаять) самые тонкие и хрупкие детали, не нагревая изделие. Энергия в импульсе порядка 100 джоулей обеспечивает решение любых задач, даже пайку серебра. Швы после лазерной сварки аккуратные и практически не требуют дальнейшей обработки (шлифовка, полировка), и поэтому такой способ соединения может применяться даже для самых миниатюрных деталей.

Лазерный луч – это поток чистой энергии, который не добавляет в сварное соединение (в отличие от пайки с использованием припоев и флюсов) никаких посторонних веществ, необходимо только обратить внимание на чистоту защитного газа аргона, который используется при лазерной сварке! По этой причине сварной шов не отличается по своему составу от основного материала свариваемого изделия.

Возможна точная фокусировка и позиционирование луча, в связи с этим лазер позволяет производить прецизионную, качественную и надёжную сварку в непосредственной близости от хрупких и термочувствительных элементов конструкции (например, драгоценные камни – в ювелирном деле, облицовочные материалы протеза – в зуботехнических лабораториях). Лазерная пайка (сварка), кроме того, позволяет избежать микродеформаций изделия. Безусловно, всё это будет возможно при оптимальном выборе параметров луча, исключающем высокую концентрацию тепла в зоне сварки, и минимизирующем напряжения, возникающие при термическом расширении материалов.

При ремонте сломанных очковых оправ важной является не только прочность полученного соединения, но и его внешний вид, эстетичность. Лазерная пайка позволяет чинить оправы из титана, стали, драгоценных металлов.

Применение лазера снижает трудоемкость ремонта (восстановления) металлических зубных протезов: современные бюгельные протезы состоят из металлического каркаса, а также металлических замков-кламмеров, которые нередко, по тем или иным причинам выходят из строя. Исправление повреждений дуги или кламмера бугельного протеза (при их деформации, поломке) представляет собой сложную операцию, но вполне реальную при использовании лазера.

Лазерная пайка в приборостроении, электронике, проведении НИР и ОКР

Лазерная сварка, представляет собой технически совершенное, передовое средство для соединения различных материалов, и в особой рекламе она никогда не нуждалась. Благодаря высокой скорости ведения луча в рабочей области не успевают образоваться окислы. Это позволяет сваривать нержавеющие и титановые сплавы без применения флюсовых порошков и атмосферы защитных газов. Эта уникальная способность делает лазерную пайку незаменимой при соединении особо ответственных элементов конструкций в атомной, аэрокосмической и оборонной индустрии.

Глубину проплавления металла в рабочей зоне можно регулировать в широком диапазоне — от поверхностного до сквозного. Как правило, работа ведётся прерывистыми импульсами с разной частотой, переходящей в почти непрерывный режим. Возможной является как сварка деталей из тонкого листового проката, так и сложных профилей и деталей большой толщины.

Соединение деталей проводиться при различном взаимном расположении соединяемых заготовок.

Читайте также: