Гравировальные работы. Техники, приемы, изделия

сост. Юрий Подольский

© DepositPhotos.com / V_Nikitenko, gregory21, Dontes, andreysafonov, pavila1, starman963, Baloncici, jarin13, обложка, 2014

© Книжный Клуб «Клуб Семейного Досуга», издание на русском языке, 2014

© Книжный Клуб «Клуб Семейного Досуга», художественное оформление, 2014

© ООО «Книжный клуб “Клуб семейного досуга”», г. Белгород, 2014

* * *

Введение

Гравирование, т. е. резьба, – один из древнейших способов художественной обработки металлов и некоторых неметаллических материалов (кости, дерева, камня и др.). Его сущность – нанесение надписи, линейного рисунка или рельефа на поверхность обрабатываемого материала, причем нанесенный узор образуется бороздками, выемками, царапинами.

Истоки гравирования уходят в глубокую древность. Даже первобытные люди умели наносить подобные узоры на поверхность кости и камня. Находки археологов показывают, что первые высокохудожественные изображения были выгравированы первобытными мастерами на камне как минимум 23 тысячи лет назад. Скорее всего, в ходу была и гравировка по дереву, но за давностью лет деревянные изделия, разумеется, сохраниться не могли. Зато до наших дней дошли прекрасные образцы мастерства граверов древних цивилизаций Египта, Греции и Рима. Широко известны и бронзовые изделия, выполненные кавказскими художниками-граверами еще в начале I тысячелетия до н. э. В основном это оружие – боевые топоры и кинжалы, украшенные гравированными орнаментами и изображениями животных. Мастера древнего Новгорода, Киева, Пскова, Москвы, Тулы и других городов оставили нам прекрасные образцы гравировки на различных металлах. Украшенные гравировкой клинки, вырезанные из кости и дерева фигурки, ювелирные изделия стали предметами гордости лучших мировых коллекций произведений искусства.

Гравирование часто применяется в сочетании с другими техниками, например чеканкой и штамповкой. В основе последних лежит общий прием: металлический стержень вколачивается ударом молотка в металл, оставляя в нем углубления. Гравирование же – искусство более утонченное. Так же как и рисунок, выполненный карандашом или пером, тонкие линии, вырезанные на металле, рассчитаны на разглядывание, любование вблизи.

Такой механический способ получения углубленного рисунка называется резцовым гравированием. Резец, которым выполняется гравировка, должен быть намного прочнее и тверже обрабатываемого металла. В крито-микенскую эпоху древние граверы изготавливали резцы из бронзы. Их предварительно упрочняли особым способом, но все же они были недостаточно твердыми. При обработке золота, серебра и меди резцы быстро тупились. Тем не менее благодаря упорству и искусному владению этими инструментами древние мастера создавали настоящие шедевры декоративно-прикладного искусства. Любуясь в музеях дошедшими до нас древними изделиями, украшенными изящной гравировкой, мы не подозреваем, что созданы они несовершенными инструментами. Позднее, когда человек освоил новый металл – железо, выкованные из него резцы заменили бронзовые. Они были хоть и незначительно, но тверже бронзовых. И лишь после того, как в VII веке до н. э. мастера Древней Греции научились закалять железо, твердость древних резцов стала близкой к твердости современных штихелей. При раскопках древнего Новгорода было обнаружено множество изделий из цветного металла – серебра, цинка, бронзы, олова, свинца, свинцово-оловянных сплавов. Среди них были изделия, выполненные литьем, ковкой и штамповкой, декорированные резными изображениями и орнаментами. Некоторые изделия после гравирования заполнялись чернью.

Пика развитие гравировального искусства достигло в конце XV века. Гравировку использовали для украшения вооружения и доспехов, нанесения геральдических знаков на щиты. В те времена это было очень важно, так как щит с гербом был порой единственным предметом, позволявшим отличить врага от союзника – ведь рыцари были полностью закрыты латами. Но уже в эпоху Ренессанса (в связи с появлением печатного дела) гравюра, по сути, стала первым удачным опытом сочетания уникальности художественного шедевра и промышленной технологии.

В XV веке появилась техника «офорт», при использовании которой бумажный оттиск получают с металлической пластины с выгравированным рисунком или текстом в зеркальном отображении. Конец XV века был отмечен появлением целого ряда хорошо известных ныне виртуозов гравюры. Самым талантливым из них единодушно признан немецкий художник Альбрехт Дюрер (1471–1528) – величайший мастер, в совершенстве выразивший себя как в штриховой гравюре, так и в офорте.

В конце XVIII века, в эпоху промышленной революции, все большее значение стало приобретать использование машин. Бездушный печатный станок и механические способы воспроизведения изображения понемногу вытеснили ручное гравирование. Оно стало применяться в основном для нанесения орнаментов и охотничьих сюжетов на огнестрельное и холодное оружие, на предметы роскоши вроде карманных часов, придавая еще бóльшую ценность и без того дорогим вещам.

В России времен Петра I древнерусское слово «резьба» применительно к работе по металлу стало постепенно заменяться французским «гравировка» или «гравирование». Мастер, выполнявший граверные работы, стал называться гравером, т. е. резчиком по металлу.

За многие века своего существования гравировка проникла в самые разные области производства, как художественные (ювелирные украшения, гравюры), так и чисто технические, например производство точных измерительных инструментов и приборов (нанесение делений, градуировка и оцифровка микрометрических и нониусных шкал и т. п.). И хотя в наше время углубленный рисунок на различных материалах можно очень быстро получить с помощью химического и электрического гравирования, эти высокопроизводительные способы все же не смогли вытеснить резцовое гравирование, возникшее в глубокой древности. Это объясняется прежде всего тем, что гравировка, выполненная с помощью металлических резцов, отличается красотой и четкостью гравированных линий, а также особой теплотой, которая свойственна только рукотворным изделиям.

Виды гравировальных работ

Сущность любого вида гравирования заключается в нанесении углубленного изображения на изделие из металла, кости, камня, дерева, стекла и другого материала. В технологии граверного мастерства различают плоскостное (двухмерное) и обронное (трехмерное) гравирование. Приемы плоскостного гравирования наиболее широко распространены в ювелирной практике и декоративно-прикладном искусстве (художественная обработка металлов, дерева, кости, пластмасс). Этот вид гравирования характеризуется обработкой только поверхности изделия, когда резцом наносится декоративный узор, шрифтовые надписи, многофигурные композиции, пейзаж и т. п. Плоскостной гравировкой украшают не только плоские, но и объемные изделия. Возможности этого метода гравирования очень широки: рисунки, графические работы, выполненные резцом (штихелем) на металле, еще более тонкие и совершенные, чем рисунки, сделанные карандашом или даже пером. Гравировка почти на любом материале смотрится очень красиво, и любование ею приносит удовольствие. И, пожалуй, самое важное – гравировка на металле долговечна. Со временем она практически не меняет свой внешний вид.

Плоскостное гравирование имеет несколько направлений. Собственно гравюра (от французского слова graver – вырезать) представляет собой вид графического искусства, где рисунок сначала вырезается или вытравливается на доске (деревянной, металлической или из другого материала), а затем оттискивается с доски на бумагу с помощью печатной краски. Гравюрой называют также оттиск с доски и саму гравированную доску (печатную форму).

Гравюра может быть высокой или выпуклой, если черные (печатающие) штрихи рисунка оставляют на доске нетронутыми, а промежутки между ними вырезают. Если же печатающие штрихи прорезают (или протравливают) вглубь, а промежутки оставляют нетронутыми, гравюра называется глубокой или углубленной. В первом случае печатную краску наносят на поверхность доски, во втором забивают внутрь штрихов, а с поверхности доски стирают. К высокой гравюре относится гравюра на дереве и на линолеуме, к глубокой – разные виды гравюры на металле: резцовая гравюра, офорт, сухая игла и др.

Отдельное место среди гравюр глубокой печати занимает техника меццо-тинто[1]. При изготовлении печатной формы для меццо-тинто полированная поверхность медной пластины механическим или химическим способом делается зернистой. При печати такая пластина дает ровный черный тон. На зазерненную пластину (чистую или покрытую краской) иглой или карандашом наносится изображение; места, предназначенные быть светлыми, выглаживают или выскабливают, при этом создают постепенные переходы от тени к свету. Гравюры меццо-тинто отличаются глубиной и бархатистостью тона, богатством и тонкостью светотеневых эффектов. Эта техника применялась главным образом для воспроизведения картин.

Гравюра принадлежит столько же искусству, сколько и печатному делу, полиграфии. Из двух разновидностей гравюры развились два основных способа печати: высокая, или типографская, печать (включающая наборный шрифт) и глубокая, или металлографическая, печать. Позже к ним добавился третий способ – плоская печать, к которой относится литография. Печатающие штрихи и промежутки между ними лежат здесь в одной плоскости, на поверхности литографского камня, и печатание основано на химическом принципе.

Распространенным видом граверных работ является гравирование различных надписей и рисунков на портсигарах, часах и прочих предметах. Все эти работы носят общее название – гравирование для вида. В гравировании для вида работа заключается в удалении металла из линий букв текста или рисунка, а фон полируют до получения глянцевой поверхности. Это гравирование, применяемое для украшения изделий, может выполняться как в виде обычной резьбы, так и дополнительно обрабатываться методами гравирования под чернение (чернь) и гравирования под глянец. В первом случае все углубления, созданные гравированием, заполняются специальными темными мастиками. В технологическом отношении такое гравирование отличается только тем, что выполняется несколько глубже, чем обычно, а углубление желательно выполнить шероховатым для лучшего сцепления вводимой в углубление мастики. Во втором случае линиям гравировки придают особенный блеск, матируя иногда фон.

Таушировка – это своеобразный древний прием украшения драгоценными металлами бронзовых и стальных изделий. Процесс представляет собой инкрустацию одного металла другим, более мягким и имеющим меньшую температуру плавления. Сущность процесса заключается в том, что наружную поверхность изделия специальным образом насекают и набивают проволокой (полосами, расплавом) цветного или драгоценного металла в виде узора или рисунка. В одних случаях это тончайший орнамент из завитков и стилизованных растений, в других – изображения животных, птиц или человека. Иногда методом насечки осуществляют надписи на металле, орнаментированные в той или иной манере.

Такая технология применялась для декорирования художественных изделий, предметов бытового назначения, вооружения и боевого снаряжения: мечей, кинжалов, щитов, шлемов, наручей, а позднее и огнестрельного оружия. Следует учесть, что таушировка – это сложный и трудоемкий процесс, требующий от исполнителя большой выдержки, мастерства и сосредоточенности. Техника гравирования отличается высокими художественными достоинствами. Четкость линий, выразительность штриха, строгость и лаконизм заставляют исполнителя быть особенно требовательным к процессу создания гравированной композиции.

Для плоскостного гравирования пригодны почти все металлы и многие неметаллические материалы (кость, дерево, пластмассы, некоторые мягкие породы камня, янтарь и др.). Из металлов лучше всего поддаются гравированию латунь, пробное серебро, некоторые стали. Хорошо гравируются бронза, цинк, никелевые сплавы; хуже гравировать на чистых золоте, серебре, платине, а также алюминии.

Отдельным видом гравирования считается химическое или электрохимическое травление. Эти способы позволяют нанести рисунок следующим образом: металл покрывают слоем кислотоупорного лака, затем на лаке процарапывают нужный узор или текст и все изделие слегка протравливают слабым раствором кислоты или помещают в электролизную ванну.

Обронное (трехмерное) гравирование – способ, при котором резцом создается рельеф или даже объемная (круглая) скульптура из металла. Кроме того, в обронном гравировании выделяют два варианта: выпуклое (позитивное) гравирование, когда рисунок рельефа выше фона (фон углублен, снят[2]), и углубленное (негативное) гравирование, когда рисунок или рельеф режется внутри фона.

Обронное гравирование по сравнению с плоскостным в современных условиях применяют гораздо шире и чаще. Это объясняется тем, что если при художественном плоскостном гравировании обрабатывают непосредственно поверхность изделия и получают художественное произведение (декоративные предметы, ювелирные изделия и т. п.), то при оброне изготавливают инструменты или приспособления, которыми потом производят художественные изделия серийным или массовым тиражом. К ним относятся производство гравюр, эстампов, офортов, клише для печати, гравирование ситценакатных валов, багетных роликов, конгревных досок, клейм для тиснения, пуансонов и матриц для штамповки, пресс-форм для литья и т. п.

Обронная техника для изготовления уникальных изделий по оригиналу художника сейчас применяется редко. Обронное гравирование – более трудоемкий процесс по сравнению с плоскостным гравированием. Оброном выполняют рельеф (или контррельеф) и объемные предметы (или формы для объемов). Эта работа, естественно, требует снятия значительно большей массы металла с заготовки. Поэтому, кроме резцов, при обронной работе применяют зубила, так как рубить металл значительно легче и скорее, чем резать его штихелем.

Техника обронного гравирования значительно сложнее плоскостного, так как приходится снимать гораздо бóльшую массу материала с заготовки. При этом следует отличать ручное гравирование (ручными инструментами) от механического, осуществляемого посредством различных приспособлений и гравировальных машин, которые, в свою очередь, делятся на два типа: в одном случае гравер сам управляет движением резца, в другом резец передвигается с помощью специального шаблона, автоматически.

Традиционное механическое гравирование осуществляется остро заточенной вращающейся фрезой путем резки материала. В промышленности существует два важных типа оборудования для механической обработки: ручное, известное как пантограф, и компьютеризированное. Ручное оборудование в основном на сегодняшний день используется в ювелирном деле, для гравировки пивных кружек, ваз, стаканов, фамильных украшений.

Современные компьютеризированные технологии быстро изменили лицо данной индустрии. В новейшем оборудовании используется программное обеспечение, система электронного управления, а также разнообразные приводы (не только обычные электромоторы, но и ультразвуковые двигатели) для точного механического передвижения фрезы вдоль осей гравировки. Гравировальные компьютеризированные станки механической гравировки варьируются от небольших станков, гравирующих кольца, подарки, цилиндрические объекты, до огромных гравировальных комплексов, которые могут осуществлять гравировку партии изделий одновременно.

Небольшие фрезеры применяют для гравировки ювелирных изделий, именных дощечек, призов, наград, небольших сувениров, ручек, бейджей и др. Большие гравировальные станки позволяют обрабатывать либо предметы больших размеров, либо несколько предметов одновременно.

Наиболее важной комплектующей для данного оборудования является хороший набор фрез. Фрезы можно приобрести различных размеров: небольшие используют для гравировки маленьких букв и узоров, большие – для гравировки больших площадей. Для механической алмазной гравировки понадобится специальный алмазный наконечник или переходник (алмазная насадка, которая крепится внизу шпинделя).

В мелкосерийном производстве и при кустарных занятиях в качестве механического оборудования используют медицинские бормашины или другие электрические приводы, оснащенные гибким шлангом с цанговым зажимом, позволяющим закреплять в нем фрезы. Фрезерование таким оборудованием осуществляется вручную.

Существуют некоторые дополнительные комплектующие, которые могут понадобиться в зависимости от области применения фрезерного оборудования. Например, полировочные фрезы используют для полирования гравировки на металлах с покрытием. При таком полировании снимается верхний слой металла. Для гравирования на таких твердых металлах, как нержавеющая сталь, тоже необходимо приобретать специальные фрезы.

При механическом гравировании необходимо хорошо закрепить гравируемые объекты. Производители предлагают различные зажимы для закрепления объектов. В зависимости от используемого оборудования можно использовать устройство даже для круговой гравировки предмета. Некоторые производители предлагают также вакуумный стол и липкий коврик, которые необходимы для закрепления плоских предметов. В то же время можно использовать для данной цели и обычный двусторонний скотч.

Гравировка наград – основная область применения механического гравера, также механический гравер-фрезер применяется для создания вывесок, табличек, содержащих название компании, гравировки подарков: ювелирных изделий, рамок картин, пивных кружок, фляжек, бирок на сумках. Механические граверы могут работать с пластиком, акрилом, стеклом, камнем. Возможна и обработка чистых металлов: алюминия, нержавеющей стали, меди, золота, титана, платины.

К полностью автоматическому типу механического гравирования относится и самая современная его разновидность – лазерное гравирование, при котором на поверхности готового предмета или материала лазерным лучом выжигается рельефная картинка. Лазерный луч может быть настолько сильным, что способен испарить часть материала, выполнить гравирование рисунка и в некоторых случаях осуществить резку материала. Диаметр луча и его мощность задаются оборудованием. Диаметр лазерного луча варьируется от десятых долей миллиметра до нескольких долей сантиметра, поэтому изображение может быть как четким, так и размытым, а линии – тонкими или широкими. С помощью изменения мощности луча можно добиться, чтобы одни элементы изображения оставались на поверхности, а другие глубоко врезались в материал.

В зависимости от того, как двигается луч, лазерное гравирование может быть растровым или контурным. Растровый способ эффективнее для фотографий. При растровом гравировании луч скользит по всей поверхности, что очень похоже на принцип печати на струйном принтере. Процесс этот достаточно медленный, зато качество, получаемое на выходе, весьма высокое. Контурное гравирование больше подходит для букв, цифр, тонких линий. Оно более экономично, так как луч проходит только там, где должно появиться изображение. Соответственно, скорость нанесения выше.

В сфере гравирования наиболее известным типом гравировального оборудования являются лазерные граверы CO_2. Эти инструменты работают на основе производства молекулами углекислого газа длинного инфракрасного излучения, которое отлично подходит для гравирования и резки многих неметаллических материалов, таких как дерево, пластик, стекло, керамика, кожа, листовой искусственный камень и др. Большинство лазерных граверов CO_2 не могут работать с чистым металлом, хотя они успешно производят гравировку на специальном покрытии, нанесенном на металл, например на эмалированной латуни, анодированном алюминии, металле со специальным покрытием.

Другой тип лазерного оборудования представляет собой семейство лазеров, включающее в себя алюмоиттриевый гранат (АИГ) либо твердотельные лазеры. Это семейство лазеров производит отличающийся от лазерных граверов СО_2 по длине волны тип светового излучения, который позволяет работать не только с неметаллическими изделиями, но и с чистым металлом, включая большинство не поддающихся обработке на станке субстратов, таких как очень твердые и прочные стали.

В отличие от традиционной системы, в волоконном лазере для создания светового луча используются волоконные световоды, поэтому данный тип лазерного оборудования использует на 50 % меньше мощности и имеет более продолжительный срок службы, чем АИГ– и СО_2-лазеры. Работа волоконного лазера основывается на применении не требующих поддержки диодов и ламп, которые отличаются низкими затратами на их приобретение и использование, а меньшая опорная поверхность делает их портативными. Также данный тип лазеров отличается очень маленьким размером лазерного пятна и концентрическим лучом, что способствует более высокому разрешению и микроскопической маркировке. Волоконные лазеры работают на основе лучей той же длины, что и АИГ, что позволяет им также гравировать, испарять, обжигать, сваривать металл, гравировать некоторые виды пластика и керамики.

Разумеется, вся эта техника стоит весьма дорого и применяется, как правило, промышленными предприятиями и крупными частными производствами. К тому же, кроме лазерного станка, необходимо и другое высокотехнологичное оборудование. Прежде всего это вытяжка для поглощения дыма, паров и мелкой крошки, образующихся во время работы станка. В зависимости от типа лазера может понадобиться система охлаждения. Зачастую используется специальный сотовый стол, особенно в том случае, если надо резать тонкий материал. Сотовые столы представляют собой решетку, похожую на соты, которая позволяет лучу проходить сквозь материал, а воздуху – находиться под материалом во время его обработки. Такая технология улучшает чистоту резки, делает края резки более качественными, уменьшая возможность возникновения горения и плавки некоторых типов материала во время обработки.

Если необходимо нанести гравировку на предмет округлой формы, понадобится установка для гравировки предметов с округлой формой, таких как бутылки, стаканы, вазы, ручки и др. Устройство круговой гравировки увеличивает многосторонность применения лазерного оборудования.

И наконец, обязательное условие при лазерной гравировке – наличие компьютера и графического редактора для создания изображений и управления лазерным станком. Фактически такой вид гравировки в плане человеческих трудозатрат сводится к изготовлению изображения на экране компьютера и к ручному ремеслу никакого отношения уже не имеет. Большинство лазерных станков управляются через операционную систему Windows, некоторые поддерживают Mac OS. Хотя некоторые производители предлагают собственное программное обеспечение, разработанное для их лазерного оборудования, фактически все лазерные станки могут работать с такими программами, как CorelDRAW и AutoCAD.

Наиболее важным достоинством лазерной гравировки является ее универсальность. Лазерный станок работает с различными материалами, может быть применен как для индивидуального, так и для серийного производства. С помощью лазерной гравировки вы можете работать по следующим направлениям: персональные подарки и ювелирные изделия, набор торговых знаков, вывесок, указателей и т. п., печати, вывески, призы, награды, идентификационная и промышленная маркировка. Пазлы, шахматы, макеты домов, выкройки и прочие подобные предметы тоже могут быть созданы с помощью лазерного станка.

Однако необходимо подчеркнуть следующие слабые стороны лазерных граверов: СО_2-лазер не может работать по чистому металлу и делать скошенные края, обрабатывать ПВХ. Также лазерная гравировка не является многоцветным методом маркировки. Цвета, которые вы можете получить, зависят от реакции обрабатываемого материала на лазерную обработку – само собой, к классическому граверному искусству ее отнести довольно сложно. А поскольку данное издание предназначено для домашних мастеров-самодельщиков, основное внимание мы уделим классическим приемам ручного плоскостного двухмерного гравирования.

Материалы для гравирования

Для гравирования пригодны почти все металлы и многие неметаллические материалы: кость, дерево, пластмассы, стекло, камни некоторых пород и т. п.

Металлы и сплавы

Применяемые для гравирования металлы делятся на три основные группы: черные, цветные и благородные. К первой группе относится сталь; ко второй – медь, цинк, алюминий, олово, свинец, магний и их сплавы; к третьей – серебро, золото, платина. Металлы в чистом виде в качестве конструкционного материала почти не применяют, заменяя их сплавами. Пластичные материалы, такие как красная медь, алюминий, латунь марки Л62, олово, свинец и др., вследствие своей большой мягкости для гравирования малопригодны. Все эти металлы употребляют главным образом при штамповке, клеймении и набивке пуансонами. Для гравирования как ручным способом (штихелями), так и механическим (с помощью пантографа) следует подбирать менее пластичные материалы. Лучшими материалами для гравирования являются: стали У8А, У10, У12, бронза марки Бр2БТ и ОСЦ-4-4-2,5, латунь марки ЛС59, томпак марки Л90, дюралюминий марки Д16Т, гарт. Однако иногда в силу необходимости граверные работы производят и на мягких материалах – малоуглеродистой стали, цинке, бронзе и др.

Углеродистые стали. Этим материалам в производстве уделяется особое внимание, так как сталь используется не только для граверных работ, но и для изготовления граверного режущего инструмента. При использовании стали для гравирования ее непосредственно перед обработкой отжигают, а штихели закаливают.

Сталь – сплав железа с углеродом (2 %) и другими элементами, получаемый главным образом из смеси чугуна, выплавляемого в доменных печах, со стальным ломом. По химическому составу она подразделяется на углеродистую и легированную. Углеродистая сталь наряду с железом и углеродом содержит марганец (до 1 %), кремний (до 0,4 %) и вредные примеси – серу и фосфор. В состав легированных сталей, помимо указанных компонентов, входят так называемые легирующие элементы (хром, никель, молибден, вольфрам, ванадий, титан и др.), которые повышают качество сталей и придают им особые свойства. Условные обозначения сталей состоят из букв и цифр. Первые две цифры показывают среднее содержание углерода (в сотых долях процента для конструкционных сталей и в десятых долях процента для инструментальных и нержавеющих сталей). Буквами обозначают легирующие элементы (алюминий – Ю; бор – Р; вольфрам – В; кобальт – К, кремний – С, марганец – Г, медь – Д, молибден – М, никель – Н, ниобий – Б, хром – X, титан – Т, углерод – У), а цифрами справа от букв – их среднее содержание (например, сталь 2Х17Н2 содержит 0,2 % углерода, 17 % хрома и 2 % никеля. Если за буквой не стоят цифры, это значит, что содержание легирующего элемента не превышает 1,5 %.

По назначению стали делятся на конструкционные, инструментальные, стали с особыми физическими и химическими свойствами – нержавеющие, жаропрочные, электротехнические и др.

Различают следующие марки инструментальных углеродистых сталей, применяемых в гравировании: У7, У8, У10, У12, У7А, У8А и т. д. Одной из широко используемых марок является сталь У8А. Из нее изготавливают цифровые и буквенные пуансоны, клейма, т. е. инструменты, которые должны обладать достаточной пластичностью при высокой твердости, так как они подвергаются ударам. Эту марку стали используют также для производства матриц при холодной штамповке. Из стали марки У12А делают режущий инструмент, например резцы для пантографа и нанесения штрихов, линий и знаков, штихели различной конфигурации для ручного гравирования, калибрующие маточники и т. п. Когда требуется изготовить режущий инструмент с более высокой стойкостью режущей кромки для обработки твердых материалов (штихели, граверные резцы для пантографа, различные клейма сложной конфигурации), рекомендуется брать для этого легированную инструментальную сталь марки ХВ5.

Цветные металлы. Цветные металлы и их сплавы находят широкое применение при изготовлении шкал, сеток, лимбов и подобных им изделий в приборостроении, а также различных бытовых изделий и бижутерии.

Медь – металл красного цвета, хорошо поддается ковке, прокатке и штамповке в холодном и горячем виде, на ней легко гравировать цифры, знаки, обозначения и линии. Из-за свойства деформироваться и дороговизны медь в чистом виде в гравировальном производстве применяется редко.

Алюминий – металл белого цвета, на воздухе быстро окисляется, но окисная пленка предохраняет его от коррозии. Алюминий хорошо куется, прокатывается и штампуется. В чистом виде алюминий очень мягок и пластичен, но гравировать на нем знаки, линии и обозначения трудно. Более пригодны для гравирования его сплавы с другими цветными металлами. Основным преимуществом алюминия является его легкость.

Цинк – металл голубовато-белого цвета. Как и алюминий, на воздухе быстро окисляется, при этом на его поверхности образуется тонкая пленка, предохраняющая его от дальнейшего окисления. В холодном виде обычно хрупок, легко гравируется, а при нагревании до 120 °C хорошо куется, принимая всевозможные формы. При дальнейшем нагревании цинк снова становится хрупким.

Олово – металл белого цвета, мягкий и тягучий, свободно поддающийся ковке и прокатке. Олово хорошо противостоит действию влаги, воздуха и кислот, легко гравируется. В сплаве со свинцом применяется как припой для пайки.

Свинец – металл серого цвета, быстро тускнеющий на воздухе. Особенностью свинца является его высокая плотность и чрезвычайная мягкость. Любая механическая обработка свинца производится в холодном виде. Свинцовая пыль при плавлении свинца и выделяющиеся газы очень вредны для человеческого организма и вызывают тяжелые отравления.

Цветные сплавы. При изготовлении технических изделий с последующим производством граверных работ наиболее широко применяются латунь, бронза, дюралюминий, гарт и т. д.

Латунь – сплав меди с цинком. Свойства латуни определяются процентным содержанием цинка и других легирующих элементов. Содержание цинка в латуни – от 10 до 42 %. Цифра в марках латуни указывает на процентное содержание в ней меди. Например, марка Л62 обозначает латунь, в состав которой входит 62 % меди, остальное – цинк. Эта марка латуни отличается пластичностью и применяется в граверном деле для штамповки, тиснения клеймами и стальными пуансонами. Латунь марки ЛС59 одинаково успешно используется и для ручного и для механического гравирования, так как дает высокий класс шероховатости.

Томпак – латунный сплав с высоким содержанием меди: не менее 72 % меди и не более 28 % цинка. Чем выше доля цинка, тем тверже сплав, а его цвет светлее, с переходом от красного к золотисто– и светло-желтому. Обладает высокой пластичностью, антикоррозионным и антифрикционными свойствами. К областям применения томпака относятся в основном художественные промыслы, декоративные изделия и монетное дело.

Бронза – сплав меди с другими (кроме цинка) цветными металлами: оловом, алюминием, никелем, кремнием, марганцем и др. Свойства и назначение бронзы различны в зависимости от химического состава. Бронзы подразделяются на алюминиевую, кремнистую, оловянистую, бериллиевую и др. Кадмиевая и бериллиевая бронзы имеют наиболее высокую механическую прочность. Бронзы весьма широко применяются при гравировании.

Дюралюминий – достаточно пластичный и вместе с тем прочный сплав. Дюралюминий содержит, кроме алюминия, медь, магний, кремний и др. Особенно хорошо гравируется механическим способом (т. е. на пантографе).

Типографские сплавы (гарт и др.) являются сплавами свинца, сурьмы и олова. На них хорошо и легко гравировать. Из гарта изготавливают клише с гравировкой и печати различной конфигурации под краску, факсимиле и пр. Применяют и свинцово-сурьмяный баббит, который наиболее дешев и не имеет в своем составе дефицитного металла – олова. Этот сплав легок, а выгравированные на нем изображения сохраняются длительное время.

Пластмассы

Пластмассами называются материалы на основе высокомолекулярных соединений. Путем нагревания они могут быть приведены в пластичное или вязкотекучее состояние, а под давлением – спрессованы или отлиты в изделия требуемой формы. Пластмассы состоят в основном из связывающего материала, пластификатора, наполнителя и красителя. Связывающими материалами служат различные искусственные и естественные смолы (битумы, асфальты, шеллак, канифоль и др.). В качестве наполнителей применяют древесную или кварцевую муку, очесы хлопка, асбестовое или стеклянное волокно, бумагу, хлопчатобумажную ткань, мел, тальк и др., а также различные синтетические материалы. Наполнители, пропитанные связывающим веществом, оказывают существенное влияние на их физико-механические свойства и стоимость и могут содержаться в пластмассах в количестве до 65 %.

В соответствии со свойствами, приобретаемыми при нагреве, пластмассы делятся на две группы:

• термореактивные (необратимые), затвердевающие в результате нагрева и переходящие после отвердевания в неплавкое состояние; к таким пластмассам относятся фенопласты, аминопласты и др.;

• термопластичные (обратимые), не теряющие пластичности при воздействии температуры и давления, отвердевающие при охлаждении и способные плавиться при повторном нагреве. К термопластичным пластмассам относятся: полиэтилен, полистирол, эстролы, амидопласты и др.

Изделия из пластических материалов отличаются малой плотностью, высокими диэлектрическими свойствами, хорошими теплоизоляционными характеристиками, устойчивостью к атмосферным воздействиям, стойкостью к агрессивным средам и резким сменам температур, высокой механической прочностью при различных нагрузках.

Листовые и прутковые материалы являются заготовками для деталей, изготавливаемых механической обработкой. Из пластмасс, применяемых для изготовления изделий с последующим гравированием, наиболее распространены следующие.

Органическое стекло (плексиглас) представляет собой полимеризованный метиловый эфир метакриловой кислоты (полиметилметакрилат). Органическое стекло обладает прозрачностью, не изменяющейся со временем, бесцветностью, морозостойкостью, высокими механическими свойствами, устойчивостью к действию бензина и масел. Недостатками его являются сравнительно низкая теплостойкость (размягчается при нагреве до 85 °С) и недостаточно поверхностная прочность.

Изделия из этого стекла могут быть окрашены в любой цвет путем выдержки в спирто-ацетоновых растворах красителей. Органическое стекло растворяется в дихлорэтане и ацетоне; это свойство используют при склеивании деталей, изготовленных из него. Выпускают органическое стекло в виде листового поделочного материала (толщина листов от 0,8 до 30 мм), который легко поддается всем видам механического и ручного гравирования, хорошо склеивается, формуется и допускает изготовление деталей с любой кривизной.

Целлулоид входит в группу так называемых эфироцеллюлозных пластиков, изготавливаемых на основе различных эфиров целлюлозы и их соединений, получаемых при обработке целлюлозы кислотами или другими веществами. Этот материал бывает прозрачным или непрозрачным, бесцветным или окрашенным. Целлулоид хорошо поддается механической обработке и ручному процессу гравирования, штамповке, склеиванию. Основной недостаток целлулоида – сильная горючесть (вплоть до самовоспламенения при длительном действии прямых солнечных лучей или при нагреве до 100 °С), а также склонность к пожелтению при долгом пребывании на свету. Целлулоид выпускают в листах толщиной от 0,15 до 5 миллиметров.

Винипласт – термопластический материал коричневого цвета. Он обладает чрезвычайно высокой стойкостью к действию воды, бензина, масел, спирта, кислот, щелочей, хорошими диэлектрическими свойствами и большой прочностью на удар; растворяется винипласт в дихлорэтане, ацетоне, бензоле и др. Применяется как конструкционный и электроизоляционный материал, изделия из которого изготавливают методами механической обработки. Винипласт хорошо поддается механическому гравированию, хуже – ручному. Недостатком винипласта является невысокая морозостойкость. При температуре ниже 15 °С материал приобретает хрупкость. Промышленностью выпускается в виде листов и плит толщиной от 1 до 20 мм и в виде труб с внешним диаметром от 10 до 166 мм и толщиной стенки 2–80 миллиметров.

Эбонит – материал черного или темно-коричневого цвета, хорошо поддается механическому и ручному гравированию. После гравирования буквы и другие знаки на нем обычно закрашивают белой краской. Выпускается эбонит в листах размером 1000 × 500 мм и толщиной от 0,5 до 32 мм, а также в виде прутков длиной от 250 до 1000 мм и диаметром от 5 до 75 миллиметров.

Гетинакс – материал коричневого цвета, представляет собой слоистый пластик, наполнителем в котором служит специальная бумага. Он имеет полированную поверхность, гибок при температуре выше 20 °С. Гетинакс является конструкционным и электроизоляционным материалом; хорошо поддается механическому гравированию, хуже – ручному. Изготавливается гетинакс в виде листов размером от 400 × 400 мм и толщиной от 0,2 до 50 миллиметров.

Текстолит – это слоистый пластик, получают его путем горячего прессования листов ткани (бязи, миткаля и др.), пропитанных резольной бакелитовой смолой. Для ручного гравирования он малопригоден ввиду образования ворса. Механическое гравирование возможно при большой частоте вращения резца. В то же время листовой текстолит из шифона[3] легко поддается обработке любым способом гравирования. Толщина выпускаемых листов текстолита составляет от 0,5 до 70 миллиметров.

Инструменты и приспособления

Инструменты и всевозможные приспособления, которыми гравер пользуется во время работы, обычно отражают направленность его специализации. И если гравировкой, например, занимается домашний мастер-любитель, то его творчество, как правило, ограничивается ручными операциями, а в оснащенности рабочего места основное значение имеют слесарные принадлежности.

На таком рабочем месте могут находиться следующие инструменты и приспособления: большое количество штихелей различной конфигурации, зубильца, сечки, чеканы, матики, зеки, пуансоны, молоток, надфили и рифлевки всевозможных профилей, ножовка, ножницы по металлу, прямая шлифовально-гравировальная машинка (инструмент Dremel) или бормашина с набором зубных боров, оселки для заточки штихелей, слесарный угольник, пространственный угольник-притир, разметочная плита и наковальня, лекальные тиски, шаровые тиски, струбцины, штангенциркуль, колумбус, универсальный штангенциркуль (штангенрейсмас), микрометр, линейка, чертилка, приспособления для ручного гравирования рисок, специальные защитные очки (они могут быть с увеличительными стеклами), часовая лупа и лупа с измерительной шкалой, а также густотертая белая краска и различные химические реактивы для декоративной обработки изделия.

Разумеется, обилие необходимой оснастки, инструментов и приспособлений требует специального обустройства рабочего места, поскольку беспорядок в хранении инструмента и материалов снижает качество работы и повышает вероятность травматизма. Таким образцовым рабочим местом можно считать изображенный на рис. 1 универсальный ювелирно-граверный верстак. Если вы собираетесь посвятить много времени своему увлечению или превратить хобби в источник заработка, имеет смысл изготовить такой же верстак или переделать по описанному ниже принципу подходящий стол.

В отличие от обычных слесарных верстаков, показанный верстак напоминает письменный стол с выступом с правой стороны на столешнице для удобства опоры локтя правой руки. С левой его стороны имеется подъемно-поворотный подлокотник, который в процессе работы может выдвигаться и поворачиваться. Подушка подлокотника, изготовленная из поролона и покрытая дерматином, закреплена на металлической пластинке, к которой приварен подъемно-регулировочный винт. Подлокотник вращается на оси и крепится подъемно-регулировочным винтом в том или ином положении.

Каркас верстака сварной и изготовлен из угловой стали размером 36 × 36 мм, а ножки – из угловой стали 50 × 50 мм. Длина верстака 1100 мм, ширина с левой стороны 375 мм, а с правой, с учетом выступа, 775 мм, высота 875 мм. С боков верстак обшит листовым железом толщиной 1–1,5 мм. Крышка (столешница) изготовлена из фанеры толщиной 25 мм и покрыта линолеумом.

Рис. 1. Универсальный ювелирно-граверный верстак: 1 – каркас; 2 – полочка; 3 – коробка с набором штихелей; 4, 5 – призмы; 6 – шарнирно-поворотная электролампа с линзой; 7 – столешница; 8 – настольная наковальня; 9 – место расположения молотков; 10 – место расположения напильников; 11–14 – выдвижные ящики; 15 – круглая наковальня; 16 – фенагель; 17 – выдвижной сборник; 18 – сиденье со спинкой; 19 – спиральная пружина стула; 20 – тренога стула; 21 – труба кронштейна; 22 – ось консоли; 23 – подъемно-регулировочный винт подлокотника; 24 – опора для ног (труба); 25 – коробка с инструментом; 26 – подлокотник.

Длина столешницы – 1200 мм, ширина с левой стороны – 425 мм, а с правой, с учетом выступа, – 825 мм, общая высота верстака с крышкой – 900 мм. Над крышкой с двух боковых сторон укреплены деревянные бортики, а с задней стороны они соединены с полочкой, где хранят призмы, инструмент, детали, предназначенные для гравирования. С левой стороны подлокотника имеются два ящика, в которые вставляют настольные коробки с набором штихелей и прочим граверным инструментом. На правой стороне выступа верстака находится тумбочка с четырьмя деревянными выдвижными ящиками для хранения чертежей, вспомогательного инструмента и готовых деталей. С левой стороны тумбочки под крышкой имеется выступ, в нижней части которого приварена к каркасу стальная пятимиллиметровая пластина (полочка) для размещения бормашины и ударно-режущего инструмента (молотков, зубил, чеканов и др.), а на передней части полочки закреплена круглая наковальня с резиновой прокладкой внизу во избежание шума при ударе молотком по выправляемой или вырубаемой детали. В центре верстака напротив сидящего гравера закреплен с двух сторон винтовыми эксцентриками деревянный фенагель, предназначенный для обработки на нем деталей. Под фенагелем имеется выдвижной сборник, в котором собирается стружка.

Подъемно-поворотный стул может не только свободно поворачиваться в обе стороны, но и легко перемещаться вперед и назад за счет того, что в центре трубы (опора для ног) приварена втулка, в которую вставлен палец (ось) консоли. В отверстие консоли вставлена труба кронштейна (большая консоль), приваренного к втулке треноги стула. При необходимости кронштейн со стулом может перемещаться вперед и назад и закрепляться винтом консоли. При работе, когда гравер сидит на стуле, ножки треноги, опираясь на пол, создают опору для корпуса тела работающего; но достаточно ему встать со стула, как тут же спиральная пружина разжимается и поднимает одновременно сиденье со спинкой и треногу стула. Стул, приподнявшись от пола с помощью пружины, легко поворачивается на оси консоли и свободно убирается под крышку верстака.

Для освещения обрабатываемых на фенагеле деталей необходимо иметь настольную шарнирно-поворотную электрическую лампу напряжением 36 В с линзой.

Чтобы исключить непредвиденные потери времени в процессе работы, рекомендуется обратить особое внимание на раскладку инструмента перед началом работы в такой последовательности, чтобы он всегда был под руками: с правой стороны следует укладывать молотки, зубильца, сечки, чеканы, настольную наковальню, набор надфилей и напильник, а с левой стороны – ящик с набором штихелей.

Освещение гравируемой детали может быть естественным и искусственным. Верстак должен быть установлен вдоль или поперек окон так, чтобы естественный свет падал на рабочее место равномерно и не давал ярких бликов или резких теней. Однако в любом случае очень важно, чтобы свет был мягким, поэтому надо избегать освещения поверхности гравируемой детали прямыми солнечными лучами и лампами большой мощности, так как оно утомляет зрение гравера. При ярком солнечном свете окна желательно занавесить шторами из тонкого светло-голубого полотна, которые поглощают лучи солнца и дают мягкое отражение на гравируемой поверхности.

Кроме того, необходимо избегать резкого бокового освещения. На пути лучей света, идущих с боков, надо ставить полупрозрачные или темные экраны. Для четкой видимости штрихов на гравируемой детали необходимо, чтобы угол α между падающими и отраженными лучами света был не менее 90°. Наилучшее освещение можно получить, если между лампой и гравируемой деталью поместить на специальной стойке с подставкой стеклянный шар-колбу с прозрачной голубоватой жидкостью (рис. 2). Оптимальный состав такой жидкости: 2 л. кипяченой воды, 25 г. азотной кислоты, 50 г. медного купороса. Свет, поступающий от электрической лампочки, проходя через колбу, равномерно и мягко освещает гравируемую деталь, лежащую на подушке. Для удобства работы настольную подставку с колбой можно поднимать и опускать по стойке, закрепляя барашком.

Рис. 2. Схема освещения гравируемого изделия с помощью колбы и настольной электролампы: 1 – стойка; 2 – подставка; 3 – шар-колба; 4 – электрическая лампочка; 5 – зажимной барашек; 6 – гравировальная подушка с песком; 7 – гравируемая деталь.

Стеклянная колба с жидкостью не только задерживает тепло, выделяемое лучами электролампы, но и создает мягкое равномерное освещение всей обрабатываемой поверхности детали. Кроме того, если гравируемая деталь имеет блестящую поверхность, мастеру следует надеть на голову матерчато-резиновый шнурок с козырьком так, чтобы козырек прикрывал глаза от лучей света электрической лампочки.

Во время работы гравер сидит в следующей позе: локоть левой руки лежит на выдвижном подлокотнике верстака, закрепленном барашком в наиболее удобном положении, а локоть правой руки – на дугообразном выпуклом выступе столешницы верстака. В процессе работы мастер слегка наклоняет корпус тела, пальцами левой руки придерживает гравируемую деталь, лежащую на столешнице, а указательным и большим пальцами правой руки захватывает лезвие штихеля, направляет его вперед и, слегка нажимая, врезает в металл (гравирует). При этом ладонь и остальные пальцы правой руки, опираясь на поверхность детали, задают лишь направление указательному и большому пальцам, удерживающим штихель.

Температура воздуха в помещении, где работает гравер, должна быть в пределах 15–25 °С. При температуре ниже 15 °С на металлических гравируемых деталях появляется влага от дыхания гравера. Вследствие этого нанесенный карандашом рисунок на детали легко стирается. При температуре выше 25 °С руки гравера становятся влажными и удержать штихель в нужном положении трудно.

Если работа гравера связана с применением кислот, необходимо иметь отдельный шкаф для склянок с кислотой и вытяжную трубу для отвода вредных газов. Если такого шкафа нет, необходимо иметь колпак, который должен быть соединен с вытяжной трубой, а помещение необходимо регулярно и тщательно проветривать.

Это минимальные требования к оборудованию рабочего места слесаря-лекальщика, гравера или любителя, всерьез занявшегося гравировкой по металлу. Теперь рассмотрим необходимый для этого специфический инструмент.

Штихели

Основным видом режущего инструмента при ручном гравировании являются штихели. В переводе с немецкого слово «штихель» означает «резец». Этот термин сразу дает четкое представление о типе инструмента, применяемого в основном для гравировки по металлу.

Современный резец по металлу, или штихель, состоит из трех деталей: клинка, рукоятки и кольца (рис. 3, б). Рукоятку, имеющую грибовидную форму, вытачивают на токарном станке из древесины твердых пород – бука, березы и др. На тонкий конец ручки насаживают металлическую (обычно латунную) втулку, которая предохраняет деревянную ручку от растрескивания при ее насадке на клинок. В торец ручки со стороны кольца вбивают хвостовик клинка. Снизу, примерно на уровне нижней грани клинка, часть рукоятки срезают. Благодаря этому срезу гравер имеет возможность держать инструмент под небольшим углом к поверхности металла, что обеспечивает снятие тонкой стружки.

Длина ручки может быть разной (от 30 до 70 мм) – гравер подбирает ее по своей руке. Но в наборе штихелей все рукоятки должны иметь одинаковые размеры. Длина клинков вместе с хвостовиками – тоже величина постоянная (100–120 мм), несмотря на различие их сечений.

Клинки штихелей различаются по форме и размеру поперечного сечения. Каждому размеру сечения соответствует определенный номер штихеля, причем чем больше номер, тем больше площадь его поперечного сечения.

Основным качеством штихеля является стойкость его рабочей части. Этому способствуют хорошая заточка и правильная закалка: недокал способствует быстрому притуплению, перекал – выкрашиванию режущей кромки. Необходимо, чтобы штихель не боялся ударов и изгибов, чтобы его режущая кромка не деформировалась и не крошилась во время гравирования. По мере изнашивания режущей кромки штихель перезатачивается, что укорачивает его длину. Гравировать укороченным штихелем трудно. Применяя ручки различных размеров, можно компенсировать изнашивание штихелей и пользоваться ими почти до полного их износа. Набор штихелей профессионального гравера состоит из 60–80 шт. – по 10–16 шт. каждого профиля; в набор входят и специальные штихели.

Штихели различаются по форме лобовой грани клинка (лезвия), т. е. поперечного сечения его режущей части. В зависимости от этой формы резцы имеют специальные названия (рис. 3, в).

Шпицштихель – остроконечный резец («шпиц» означает «острый»). В сечении резец имеет форму остроконечного треугольника, у которого две боковые стороны представляют собой дуги. Спинка у него плоская, клинок прямой, а боковые грани выпуклые. Угол заточки лезвия – 30–45°, ширина спинки – 1–4 мм. Шпицштихель – наиболее употребительный инструмент. Его применяют при любой ручной работе: наметке, разметке, оконтуривании рисунка, нанесении четких глубоких линий, сильных штрихов, подрезки углов в шрифтовых работах, для подправок и подчисток и т. д. Шпицштихель используют также для выполнения на металле различных надписей каллиграфическим шрифтом. Углубляя или выводя ближе к поверхности кончик резца, регулируют ширину прорезаемой канавки. Но наиболее широкие линии получают при гравировании боковой цилиндрической поверхностью штихеля.

Рис. 3. Штихели: а – заготовка: 1 – заточка; 2 – закаленная часть; 3 – затылок; 4 – пятка (отпущено); 5 – режущая кромка; α – угол резания; б – готовый инструмент: 1 – лобовая грань; 2 – аншлиф; 3 – верхняя грань; 4 – кольцо; 5 – ручка; 6 – хвостовик (язык); 7 – боковая грань (щека); 8 – нижняя грань; в – основные виды штихелей: 1 – шпицштихель; 2 – мессерштихель; 3 – фасетштихель; 4 – юстирштихель; 5 – грабштихель; 6 – флахштихель с широкой спинкой; 7 – флахштихель с узкой спинкой; 8 – полуовальный болтштихель; 9 – овальный болтштихель; 10 – шатирштихель.

Мессерштихель – самый тонкий из всех штихелей. В поперечном сечении он имеет форму вытянутого остроугольного треугольника, как у полотна обычного ножа. Отсюда и немецкое название этого режущего инструмента (слово «мессер» в переводе на русский означает «нож»). Им можно выполнять волосяные линии большой глубины (на полоске шириной 1 мм можно провести до десяти линий). Клинок прямой, клиновидного профиля с прямыми стенками, радиус кромки лезвия (во избежание обламывания) – 0,1–0,2 мм; угол заточки лезвия – 15–30°. Мессерштихель нулевого номера в поперечном сечении представляет собой треугольник с острым углом при вершине и основанием 2,5 мм, что создает необходимую жесткость и прочность его конструкции.

Флахштихель – еще один резец с плоской режущей кромкой («флах» в переводе на русский язык означает «плоский», «ровный»). Его задняя плоская грань всегда параллельна спинке. Используется как для нанесения широких (от 3,5 до 5 мм) и плоских линий, так и для выравнивания плоскостей, удаления материала с площади между строчками, буквами, с углубленного поля на рисунках, а также для выемки и выравнивания фонов, шабрения поверхности, глянцевой подрезки.

Болтштихель – полукруглый резец (радиус закругления лезвия – 0,3–5 мм). Применяется для выполнения строгих шрифтов различной ширины, при гравировании всех букв, цифр и других знаков, имеющих круглые, овальные и полукруглые формы (например в буквах О, В, Э, Ф), при гравировании углублений, при круглой и полукруглой выборке металла, а также для подчисток. На рис. 3, в-8 изображен так называемый полуовальный болтштихель; существует и его овальная разновидность (рис. 3, в-9) – с двумя выпуклыми режущими поверхностями.

Шатирштихель (он же фаденштихель) – нитяной резец, по форме похожий на флахштихель (плоский, клиновидной формы). Задняя грань и режущая кромка имеют острые выступы (зубцы), вследствие чего дает сразу несколько параллельных штрихов. Шаг насечки 0,1–0,4 мм. Оба названия этого резца, принятые в гравировании металла, отражают ту или иную особенность инструмента. «Фаден» и переводе на русский означает «нить» – это значит, что резцом можно проводить нитевидные штрихи. В другом названии инструмента первая часть слова – «шатир» – означает «тушевать», «оттенять». Такое название ему дано потому, что он используется при нанесении на металл теней и полутонов и штриховых гравированных рисунках.

Вышеперечисленные штихели являются основными инструментами, однако номенклатура штихелей гораздо шире и зависит от профиля работы гравера, вида изделия и требований к гравированным линиям. Так, широко применяются следующие виды резцов.

Фасетштихель (фасочный штихель) – используется для проведения точных широких и неглубоких линий, выполнения узоров плоскостной гравировки и чистовой обработки рисунка. Боковые стенки – параллельные или трапециевидные, лезвие резко заостренное, клинок прямолинейный с углом заострения 60–120°.

Юстирштихель (юстировочный штихель) – применяется в ювелирном деле для подгонки оправы с целью обеспечения надежной опоры для камня, а также для подправок и подчисток в шрифтовых работах. Выпуклые боковые поверхности штихеля, пересекаясь, образуют остроовальное поперечное сечение. Его режущая грань затачивается наклонно к продольной оси клинка.

Грабштихель в поперечном сечении имеет форму ромба с углом между режущими кромками от 30 до 90°. Клинок выгнут. Стрела прогиба посредине составляет 3–8 миллиметров.

Для гравирования рисок различных профилей применяются штихели со специально заточенной режущей кромкой нестандартной формы.

При гравировании в углублениях и на вогнутых поверхностях работать прямым клином штихеля неудобно. В таком случае штихель нагревают в средней части докрасна и изгибают до необходимой кривизны.

Клинок штихеля изготавливают из инструментальных сталей. Чаще всего граверы используют штихели, изготовленные из высококачественных тонкоструктурных сталей. Отлично зарекомендовали себя резцы из стали У12А (инструментальная сталь улучшенного качества, содержащая 1,2 % углерода) и специальных легированных сталей ХВГ, 5X12Ф. Кроме этих сталей, можно использовать прутковую сталь (серебрянку), надфили, опасные бритвы, рессорные полоски и наружные кольца шарикоподшипников, которые предварительно отжигают, разрезают и выправляют, Эти полосы заготовок длиной 120 мм предварительно обрабатывают, после чего клинки укладывают в плоскую железную коробку, засыпанную углем, и герметически закрывают крышкой. Затем эту коробку помещают в печь, нагревают докрасна и оставляют там же до охлаждения. После этого профиль штихеля (клинка) окончательно обрабатывают, придавая ему требуемую форму (рис. 4).

Рис. 4. Изготовление штихелей: а – закалка рабочей части; б – отпуск клинка; в – е – формы доведенных режущих граней.

Каждый клинок должен иметь плавный изгиб, благодаря которому кончик его будет слегка приподнят. Верхняя грань у клинка называется спинкой, а нижняя – задней гранью. Для передней части клинка выбирают продолговатую наклонную или дугообразную заточку – так называемый аншлиф.

В процессе обработки профиля необходимо следить за тем, чтобы режущая кромка, которая является направляющей при гравировании, была расположена в одной плоскости. Затем приступают к закалке штихеля. Штихель нагревают до светло-малинового цвета и быстро опускают в воду или масло под наклоном (рис. 4, а), чтобы избежать разрушения режущей кромки в результате появления внутренних напряжений, возникающих при быстром охлаждении. Когда штихель будет закален, оселком зачищают его боковые поверхности. Обычно после закаливания металл становится очень твердым, но хрупким, склонным к выкрашиванию. Поэтому его нужно отпустить, т. е. снять возникшее в нем межкристаллическое напряжение. Клинок берут плоскогубцами и подводят к нему пламя спиртовой горелки или стеариновой свечи так, чтобы он не коптился (рис. 4, б), и равномерно нагревают до появления на его поверхности желто-соломенного цвета побежалости. Затем штихель снова быстро охлаждают в воде.

После этого приступают к доводке режущих кромок штихеля. Для этого локоть правой руки держат на весу неподвижно, пальцами захватывают клинок и, прижимая ручку к ладони, ставят режущую кромку штихеля на чугунную плиту (предварительно смазанную пастой, содержащей порошок карбида бора, растворенного в керосине) и доводят под соответствующим углом его нижнюю поверхность. При этом кисть руки направляют к себе и от себя, плотно прижимая штихель к плите, чтобы нижняя режущая поверхность штихеля доводилась точно под нужным углом (рис. 4, в). При правильной доводке стандартный угол заострения штихеля должен быть равен 45°, в этом случае его режущая кромка будет резать основные материалы, применяемые в гравировании, легко и на нужную глубину. При дальнейшей доводке передняя поверхность штихеля может быть укорочена, а угол изменен. Доведенные формы штихелей показаны на рис. 4, в – е.

Хранить штихели нужно на деревянной подставке. Наиболее распространены круглые подставки с вращающимися деревянными дисками, позволяющие быстро найти нужный инструмент. Можно также сделать несколько подставок для каждого вида штихелей. В одной такой подставке можно держать, например, шпицштихели, в другой – болтштихели и т. д. Подставки размешают на рабочем столе, обычно с правой стороны.

Специальный граверный инструмент

При обработке поверхностей в гравируемой детали, имеющей большую площадь, наиболее трудоемкая операция – выборка лишнего металла между рисунками, буквами или цифрами. Особенно много усилий требуют обронные работы, когда металл приходится удалять на большую глубину. Для облегчения этой работы применяют специальные зубильца разных форм и размеров. На рис. 5, а изображено такое зубильце. Профиль его должен соответствовать форме выборки. Например, при выборке плоской площадки используют зубильце типа флахштихеля, при выборке полукруглой канавки – типа болтштихеля и т. д. Заточка и правка зубилец ничем не отличаются от заточки и правки штихелей. На рис. 5, б показана схема работы таким инструментом при удалении металла с гравируемой заготовки детали: зубильце направляют левой рукой, а правой наносят по его затылку короткие удары молотком. Толщину срезаемой стружки регулируют наклоном зубильца относительно поверхности гравируемого изделия.

Сечки (рис. 5, в) – это специальные молоточные подборники, которые используют для тех же работ, что и штихели. Разница заключается в том, что штихелями режут, прикладывая только усилие руки, а сечкой орудуют, нанося по ее затылку удары молотка, что также значительно ускоряет процесс удаления больших объемов металла. С помощью сечек выполняют не только граверные работы, но и делают выборку сложных фигур в пресс-формах и штампах, а также производят насечку специальных надфилей. Молоточные граверные сечки изготавливают из прутковой инструментальной стали У8 диаметром 8–10 мм и длиной 120–130 мм. На заготовке на расстоянии 20–40 мм от конца обрабатывают боковые стороны режущей части, а на токарном станке делают накатку на хвостовой части. Затем сечки термически обрабатывают до твердости HRС 52–54, после чего слегка затачивают, создавая требуемую форму. Длина режущих граней сечек не должна превышать 8–10 миллиметров.

Пуансоны и матики применяются на завершающем этапе граверных работ.

С помощью пуансонов в металле выбивают простейшие элементы узора в виде лепестков, елочек и всевозможных завитков. Рельефное изображение на рабочей части пуансона вырезает сам гравер металлографическими резцами. Перед гравировкой металл пуансона отпускают, а по ее окончании закаляют вновь.

После окончания гравирования всевозможных печатей и клейм поля между строчками, буквами и прочими обозначениями обычно получаются неровными от ударов штихелем. Красивый внешний вид изделиям придают грунтовальные чеканы или матики. Матики – это чеканы с рифленой насечкой рабочей части, предназначенные для фактурной обработки металлической поверхности, например фона (рис. 5, д). Материалом для их изготовления служат прутки квадратной пятимиллиметровой стали У8. Затылок этих инструментов делается плоским (под удар молотка), а рабочая часть со всех четырех сторон запиливается слегка на конус. На торце этого конуса гравируют пересекающиеся углубленные линии. Рельефную фактуру на рабочем торце матика можно получить и другим способом. Торцовую часть стержня устанавливают на насечку напильника и ударом молотка по ударной части получают рельефный оттиск. После механической обработки матики закаливают.

При изготовлении цифровых или буквенных пуансонов и клейм граверы используют еще один вид инструмента – зеки. Зеки различной формы применяют для внутренней выемки металла в буквах и цифрах. Делается зека из прутковой квадратной стали марки У8 сечением от 5 до 8 мм и длиной 60–70 мм. Рабочей части зеки с помощью гравирования придают форму внутреннего контура выемки (например, буквы О), а боковые грани у рабочего конца опиливают (рис. 5, г). Ударную часть зеки подрезают, а кромки опиливают. После механической обработки рабочий конец зеки подвергают термообработке.

Рис. 5. Специальный граверный инструмент: а – зубильце (подборник); б – работа подборником; в – сечки; г – зека для буквы О; д – матики; е – пространственный угольник-притир для доводки пуансонов.

Кроме различного рода резцов, в граверном деле могут использоваться разнообразные штампы. Штамп – инструмент для обработки материалов давлением при пластической деформации (штамповании) заготовки. Основными элементами штампа являются пуансон и матрица. Пуансон – штамп с рельефным изображением букв, знаков и т. п. для выдавливания изображения при изготовлении матриц для наборных машин и других изделий.

Для того чтобы большое число цифр, букв и других знаков размером от 1,5 до 10 мм не гравировать вручную, на штампах, таблицах или шильдиках их набивают различными пуансонами, наборы которых граверы обычно изготавливают сами. Более крупные цифры и буквы штампуют на прессе специальными штампами. Угол заточки пуансона должен составлять ровно 90° относительно его оси, поэтому при изготовлении пуансонов для контроля перпендикулярности рабочей поверхности к оси пуансона следует пользоваться пространственным угольником (рис. 5, е). Заготовку будущего пуансона плотно прижимают рукой к внутреннему углу угольника, ставят на доводочный брусок и, прижимая его к поверхности, делают прямолинейные движения до тех пор, пока на рабочей поверхности пуансона не появится равномерный блеск по всей площади.

Отделку сложных вогнутых поверхностей производят рифлевками, представляющими собой напильники и надфили с различными радиусами изгиба, профилями и насечками разной частоты. Перед тем как придать надфилю задуманную форму, его накаляют на огне докрасна, затем дают медленно остыть и обматывают его рабочую часть изоляцией. Это необходимо для того, чтобы при гибке не повредить насечку. Хвостовик надфиля зажимают в тисках и изгибают рабочую часть круглогубцами. Можно применить любой другой способ гибки, например в колодке. Но во всех случаях нужно действовать осторожно. Готовые рифлевки закаляют так же, как и клинки штихелей.

Шабер применяется как для чистовой отделки металлических поверхностей, так и для удаления случайно проведенных порезок и царапин на гравируемой поверхности. Наиболее ходовыми являются трехгранные и четырехгранные шаберы. Если приобрести шабер заводского изготовления не удастся, то его можно изготовить из трехгранного или четырехгранного напильника, сточив с него насечку.

Лощильник, он же гладилка или полировальник, предназначен для полирования отдельных участков металла, особенно после обработки их шабером. Рабочей частью этого инструмента тщательно притирают поверхность, сглаживая следы работы резца. Рабочая часть лощильника должна быть тщательно отполирована. Удобные надежные сферические лощильники можно сделать из шариков от подшипников качения. Шарик приваривают к стальному стержню-хвостовику, который затем насаживают на деревянную рукоятку.

Вспомогательные принадлежности

Одним из основных приспособлений, относящихся к оснащению рабочего места гравера и используемых при ручном гравировании, является кожаная подушечка (кранц), набитая песком (рис. 6, а). Она служит как для гашения звуков от ударов молотка по инструменту, так и для удобства в работе: заготовки, как плоские, так и сложной формы, при гравировании укладывают на эту подушку. Без такой подушки трудно сделать чистые ровные круговые штрихи на гравируемой детали и даже просто ровно поставить объемную заготовку. Подушку можно сделать из двух лоскутов кожи, брезента или дерматина.

Наиболее прочная и надежная подушка – кожаная. Для ее изготовления можно использовать куски кожи толщиной 3–4 мм, например от старых голенищ. Из выбранного материала надо вырезать два круга диаметром 180–200 мм, сложить их вместе лицевой стороной внутрь и сшить дратвой сапожным ровным швом, отступая 5 мм от края. При этом несшитым оставляют небольшое отверстие, через которое выворачивают мешок лицевой стороной вверх. Мешок еще раз прошивают по краям, оставив незашитым лишь такое отверстие, в которое с некоторым усилием мог бы войти кончик воронки. Мешок замачивают в теплой воде (примерно 40–50 °С) на 20 мин. Затем его вынимают из воды и отжимают. Черед воронку во влажный кожаный мешок насыпают промытый и хорошо просушенный речной песок. Наполнив подушку песком как можно полнее, зашивают отверстие. После высыхания кожа сожмется и подушка станет тугой. Этим же способом изготавливается кожаная манжета, служащая опорой шаровым тискам.

В качестве вспомогательного инструмента применяют также различные призмы (одна из них показана на рис. 6, б, другие – на рис. 1) и приспособления для фиксации заготовок. В частности, листовые пластинки, а также мелкие изделия для удобства гравирования предварительно прикрепляют к доске, по размерам превосходящей изделие. Для этого пользуются канифолью, сургучом или любой другой смолой. Делается это так.

Рис. 6. Вспомогательный инструмент гравера: а – подушка с песком (кранц); б – призма; в – шаровые тиски; г – гравировальная колодка; д – граверный молоток.

В одной руке держат над доской кусок смолы, другой рукой подносят зажженную спичку. Расплавленная смола, капая, заливает поверхность доски. Затем, положив металлическую пластинку лицевой стороной на электроплитку, накрывают ее просмоленной стороной доски. Соприкасаясь с горячим металлом, смола плавится, и пластинка вдавливается в нее. После этого доску с пластинкой быстрым движением снимают с электроплитки и охлаждают, прижав к какой-либо металлической поверхности. Аналогичным образом готовое изделие потом снимают с доски: укладывают металлической пластиной на электроплитку, нагревают и легко разделяют доску и горячее изделие.

Крупные металлические пластины прибивают к доске по краям мелкими гвоздями. Доску с прикрепленной тем или иным способом пластиной обычно для удобства в работе кладут на подушку-кранц.

Объемные предметы при производстве гравировочных работ зажимают в специальные приспособления: шрабкугель или колодки.

Шрабкугель (рис. 6, в), т. е. шаровые тиски, представляет собой чугунный шар массой до 15 кг и диаметром 130 мм. Сверху шара срезан сегмент и вырезан паз, в котором размещено зажимное приспособление для установки и закрепления заготовки, состоящее из двух пластин. На одной из пластин укреплены два направляющих стержня с надетыми на них пружинами. Благодаря пружинам пластины после освобождения зажимаемых в них деталей возвращаются в исходное положение. Прежде чем зажать в тисках какую-либо деталь, внизу между пластинами вставляют металлическую прокладку, соответствующую ее габаритам. Зажимное приспособление приводится в действие крупношаговым винтом, ввинченным сбоку корпуса. Зажимной винт имеет на конце кольцо, в которое вставляют штырь, если необходимо более прочно зажать гравируемую деталь. Во время работы под шрабкугель подкладывают описанную выше подушку-кранц или кольцевую подушку, устроенную подобным же образом, но имеющую вид тора (бублика). Установленные на подушке тиски легко принимают любое положение: их можно поворачивать, наклонять, так чтобы закрепленные в тисках деталь или изделие принимали удобное для гравирования положение. Например, при гравировании на детали кривых линий тиски вместе с деталью равномерно поворачивают навстречу штихелю.

Если же какие-то участки детали или изделия необходимо обработать зубильцами, то крупные детали зажимают в поворотных слесарных тисках с деревянными прокладками, предохраняющими их от повреждения.

При обработке торцовых поверхностей в заготовках деталей, предназначенных для гравирования, используют специальную гравировальную колодку (рис. 6, г). Внутренняя часть колодки имеет призматическую форму для установки в нее заготовок, которые закрепляют винтом. Граверную колодку небольших размеров (высота 100–120 мм, наружный диаметр 75–80 мм) изготавливают из стали марки 45. Конец винта закаливают до твердости HRC 35–40.

При осаживании металла или кернении рисунков в гравируемой детали необходимо иметь граверный молоток (рис. 6, д) массой 75–100 г. Этот молоток имеет круглый расширенный боек диаметром 30 мм. Торец бойка сферической формы радиусом 50 мм. Верхняя часть бойка выполнена в виде сферы, высота бойка 50–60 мм. Боек молотка изготовлен из стали марки 45 и термически обработан до твердости HRC 40–45. Рукоятку длиной 200–250 мм изготавливают из молодой березы или клена.

При выполнении гравировки на мелких деталях пользуются лупой, укрепленной на штативе с массивным основанием. Лупа крепится с помощью шарниров так, чтобы ее можно было расположить на любом нужном уровне и под любым углом к гравируемой детали.

Для высверливания отверстий в углубленных местах рисунков или цифр и букв, применяется дрель (как правило, не электрическая, а маленькая ручная). Также в минимальный набор инструмента для граверных работ входят настольная наковальня массой 10–15 кг, небольшое точило, наборы мелких сверл (до 5 мм), надфилей, напильников, ножовочный станок, металлическая линейка, чертилка, штангенциркуль и микрометр от 0 до 25 миллиметров.

Заточка инструмента

Одна из причин брака при гравировании – неправильная заточка резцов. И поскольку штихели, зубильца и другие режущие инструменты, применяемые в граверной работе, часто тупятся, гравер должен уметь затачивать и направлять свой инструмент. Заточенный штихель хорошо врезается в металл и сравнительно легко повинуется давлению правой руки, двигаясь в нужных направлениях при гравировании. При малейшем выкрашивании штихеля необходимо немедленно прекратить работу и заново заточить его, так как неисправный штихель может срываться с гравируемой линии и давать глубокие царапины (так называемые зайцы). К тому же при тупом штихеле гравер рискует поранить левую руку, постоянно находящуюся напротив режущей кромки инструмента.

Процесс заточки довольно сложен и требует определенных знаний и навыков. Примерно на ⅓ длины клинка со стороны спинки штихеля на наждачном точиле делается срез (аншлиф), высота лезвия рабочей части должна составлять 1,5–3 мм. При таком срезе конец штихеля не загораживает линии рисунка во время гравировки, а площадь заточки рабочей части уменьшается. После заточки резца под определенным углом между аншлифом и режущими кромками клинка образуется площадка, называемая носком. Чем меньше носок, тем удобнее наблюдать за режущей частью клинка и процессом резания при гравировании. Чем больше аншлиф, тем меньше носок штихеля. На боковых ребрах среза снимается фаска (во избежание пореза пальцев).

Режущую кромку образует площадь заточки (лобовая площадка) со стенками и лезвием (основанием) клинка. Обычно угол заточки составляет 45°. Меньший угол вызовет зарывание штихеля в металл, а больший – проскальзывание по направлению клинка. В то же время угол заточки штихеля зависит от твердости металла: для олова, свинца и гарта угол заточки клинка штихеля должен составлять 30°, для бронзы, латуни, меди, алюминия – 45°, для стали – 60°.

Приступая к правке штихелей, прежде всего производят их грубую обработку на карборундовом круге, обязательно с охлаждением, так как сильный нагрев вызывает отпуск металла, а следовательно, и уменьшение твердости и стойкости инструмента. После придания штихелю правильной конфигурации приступают к окончательной правке его на бруске типа «индий» или «арканзас».

Обязательное условие – плоская заточка штихеля (без выпуклостей и закруглений). При заточке на бруске локоть правой руки должен быть на весу, а кисть – сильно (под углом 45°) прижимать площадку к камню. Затачивают штихель со стороны спинки, следя за тем, чтобы не пережечь режущую кромку. Применяют мелкозернистые бруски, поверхность которых смачивают жидким машинным маслом или керосином. После заточки со штихеля снимают заусенцы (на глянцевом оселке или плотноструктурном кремнистом сланце).

Шлифовально-полировальные бруски нужно содержать в чистоте и порядке. Обычно такой брусок заправляют в деревянную колодку, в нижней плоскости которой закреплены стальные шипы, надежно удерживающие брусок на столе и исключающие его сдвиги при правке штихеля. Делают это для того, чтобы граверу удобнее было затачивать штихель, придерживая резец двумя руками.

Брусок при правке штихелей смачивают глицерином или керосином. Это способствует полировке режущей кромки штихеля и устраняет опасность его отпуска. Флахштихель и болтштихель при заточке на бруске передвигают продольными движениями от себя (рис. 7, а), а мессерштихель и шпицштихель – справа налево и слева направо (рис. 7, б).

Рис. 7. Заточка штихелей на бруске: а – флахштихеля и болтштихеля; б – мессерштихеля и шпицштихеля.

Бруски для правки штихелей с течением времени срабатываются, на их рабочей поверхности образуются неровности, канавки. Для удаления таких неровностей периодически производят правку рабочей поверхности брусков. С этой целью подбирают чугунную плиту с ровной рабочей поверхностью (типа разметочной), обильно смачивают ее смесью керосина с крупным абразивным зерном и, нажимая дефектной стороной бруска на плиту, производят им круговые движения. По мере выравнивания рабочей части бруска размер зерна абразивной смеси уменьшают. Это делают до тех пор, пока не удалят все неровности и поверхность бруска не станет гладко-бархатистой. Такую операцию производят обычно один-два раза в год в зависимости от степени износа абразивного бруска.

Подготовка изделий к гравированию

Граверу очень часто приходится иметь дело со шрифтами, копировать рисунки и всевозможные геометрические фигуры, поэтому ему необходимы навыки в рисовании и черчении. Занятия по рисованию обычно начинаются с изображения самых простых штрихов и шрифтов с постепенным переходом к более сложным.

Геометрические построения

В процессе граверных работ довольно часто приходится производить разметку некоторых геометрических фигур. Для этого необходимо усвоить простые геометрические построения, практикуясь сначала на бумаге.

Разметка заготовок. Для симметричного расположения текстов и других изображений на заготовках надо разделить прямую на два или несколько равных отрезков.

Чтобы разделить отрезок АВ (рис. 8, а) пополам, нужно ножку циркуля поставить в точку А и радиусом, несколько бóльшим половины длины прямой, провести дугу. Затем тем же радиусом из точки В сделать засечки на дуге в точках С и D. Прямая линия, соединяющая точки С и D, перпендикулярная отрезку АВ, пересечет его в точке О и разделит на два равных отрезка АО и ОВ. Таким же образом можно разделить пополам отрезки АО и ОВ и т. д.

Рис. 8. Простейшие геометрические построения: а – деление прямой на два равных отрезка; б – нахождение центра и радиуса дуги; в – построение квадрата, вписанного в окружность; г – построение квадрата со стороной заданной длины; д – приближенное построение эллипса по заданным осям; е – построение треугольника, вписанного в окружность; ж – построение треугольника со сторонами заданной длины; з – построение ромба со сторонами заданной длины.

Нахождение центра и радиуса дуги. Иногда в граверной практике применяют дугообразные заготовки, на которые необходимо нанести угловые деления, а центр, нужный для точной установки таких заготовок, не всегда известен. Определение центра также бывает необходимым и для других геометрических построений. Для нахождения центра и определения длины радиуса любой дуги применяют следующий способ. На заданной дуге отмечают три произвольные точки А, B и С и соединяют их прямыми (рис. 8, б). Делят отрезки AB и CB пополам и через их середину проводят взаимные перпендикуляры до их пересечения в точке О, которая и будет центром дуги. Расстояние r от точки О до дуги будет искомым радиусом.

Построение квадрата. Построить квадрат несложно, но иногда его размещение обусловлено рядом дополнительных условий. Для построения квадрата в таких случаях существует несколько способов. Рассмотрим два из них, наиболее простые.

Первый способ: сторона квадрата не обусловливается определенным размером (рис. 8, в). Для построения такого квадрата прежде всего следует вычертить окружность произвольного радиуса. Точки пересечения окружности с двумя взаимно перпендикулярными диаметрами (A, C, B и D) соединяют прямыми, в результате чего получается квадрат, диагонали которого равны диаметру окружности.

Второй способ – построение квадрата со стороной заданной длины (рис. 8, г). На произвольно взятой прямой откладывают отрезок АВ, равный заданной длине L. Из точек А и В проводят дуги радиусом, равным заданной длине, которые пересекутся в точке С. Из точки С тем же радиусом делают засечку на продолжение дуги AC и получают точку D. Соединяют точку D с точкой А прямой, которая пересечет дугу ВС в точке Е. Из точки С радиусом, равным CE, делают засечки на продолжении дуг (в верхней части) AC и BC и получают точки К и Т. Соединив точки А и К, К и Т, Т и В прямыми линиями, получают квадрат требуемого размера.

Построение эллипсов. Если заданы значения горизонтальной АВ и вертикальной CD осей (рис. 8, д), то построение эллипса производят следующим образом. Начертив перпендикулярные прямые, от точки О откладывают на них полуоси. Из точки О радиусом OD проводят дугу вправо до пересечения с горизонтальной осью в точке Е. Затем проводят прямую AD, на ней от точки D откладывают отрезок, равный BE (разность между горизонтальной и вертикальной полуосями) и получают точку Е1. К середине отрезка прямой АЕ1 восстанавливают перпендикуляр и продолжают его до пересечения с горизонтальной полуосью в точке О1 и вертикальной полуосью в точке O2. Величину отрезка О1О откладывают вправо от точки О на горизонтальной оси и получают точку О3, а величину отрезка ОО2 откладывают вверх от точки О на вертикальной оси и получают точку О4. Точки О1 и О3 являются центрами концевых дуг, а точки О2 и О4 – центрами верхней и нижней серединных дуг эллипса. Радиусами концевых дуг будут отрезки О1А и О3В, а радиусами верхней и нижней серединных дуг будут отрезки О2D и О4С. Построив все четыре дуги, сопряженные в точках К, L, М и N, получают эллипс.

Построение треугольников. Для построения правильного треугольника, вписанного в окружность (рис. 8, е), надо разделить радиус OD пополам и точки пересечения М и N линии деления с окружностью соединить хордами с точкой Е, в результате чего получится равносторонний треугольник EMN.

Если даны размеры всех трех сторон треугольника, то построение треугольника с заданными размерами сторон происходит так. Отложив на прямой одну из сторон АВ треугольника (рис. 8, ж), растворами циркуля, равными последовательно длинам двух других сторон, проводят дуги из концов прямой АВ. Точка пересечения С будет вершиной треугольника. После проведения линий AC и СВ получится заданный треугольник.

Построение ромба. Если даны стороны ромба и его большая диагональ, то ромб можно построить следующим образом. На прямой откладывают величину большой диагонали АВ (рис. 8, з), затем, поставив ножку циркуля в точку А, описывают дуги радиусом, равным стороне ромба, над линией АВ и под ней. То же делают и из точки В. Дуги пересекутся в точках С и D. Соединив точки A, С, В и D, получают ромб.

Шкалы, применяемые в гравировании

Основная область применения шкал (штриховых мер) – это приборостроение, контрольно-измерительные приборы и измерительные системы прецизионных станков, агрегатов и машин. Точность отсчета по этим мерам зависит от расстояния между штрихами, соотношения между шириной штриха и интервалом шкалы и качества штриха. Конечно, гравирование шкал применяется главным образом в промышленности и, казалось бы, к любительским «домашним» работам отношения не имеет. Однако для радиолюбителей, да и для других увлеченных техникой «самодельщиков» подобные навыки весьма востребованы. Кроме того, знание особенностей этого метода может пригодиться и в художественном гравировании. Дело в том, что расчет элементов штриховой меры производится с учетом разрешающей способности глаза наблюдателя, а это позволяет учитывать данные величины, например, при тонкой штриховке фона, теней и т. п.

В точном приборостроении шкалы, сетки и подобные им изделия в зависимости от допусков подразделяют на три группы: точные – при допуске на линейные размеры менее 0,01 мм, средние – при допуске в интервале 0,01–0,1 мм и грубые – при допуске свыше 0,1 миллиметра.

В зависимости от ширины штрихов их делят на пять групп: с шириной штриха не менее 20; 10; 5; 1,0 и 0,1 мм (субмикрометрические).

Под штриховой мерой понимают деталь, на поверхность которой нанесены отметки (штрихи), изображающие ряд последовательных чисел, соответствующих измеряемой величине. Иногда штриховой называют меру, длина которой определяется расстоянием между штрихами, нанесенными на поверхность заготовки. Штрихи должны быть прямыми, параллельными, одинаковой ширины и располагающимися под прямым углом к краю плоскости шкалы; концы штрихов должны быть острыми, без вмятин и возвышений.

Разнообразные штриховые меры отличаются по виду рисунка, материалу заготовок, точности и конфигурации штрихов. Наибольшее распространение получили брусковые, ленточные и проволочные штриховые меры.

По назначению штриховые меры подразделяются на рабочие и образцовые. Образцовые штриховые меры служат для воспроизведения и сохранения единицы измерения длины, а рабочие – для непосредственного измерения линейных размеров. Штриховые меры могут иметь различные площади поперечного сечения и различную длину в зависимости от величины контролируемых изделий.

По точности штриховые меры можно классифицировать в зависимости от точности оборудования, на котором они используются. Штриховые меры, применяемые в станкостроении, делятся на три группы:

• допуски штриховых мер нулевого класса составляют 30–40 % допусков станков класса С;

• допуски штриховых мер первого класса составляют 60–94 % допусков станков класса С или 30–50 % допусков станков класса А;

• допуски штриховых мер второго класса составляют 60–83 % допусков класса А или 30–42 % допусков станков класса В.

Штрихи штриховых мер имеют треугольную (рис. 9, а) или прямоугольную (рис. 9, б) форму. Любая штриховая мера характеризуется следующими показателями: делением – расстоянием между серединами близлежащих штрихов; толщиной штриха и допуском на толщину штриха; длиной штриха.

Требования, предъявляемые к штриховым мерам, используемым в металлообрабатывающих станках, следующие:

• штрихи должны иметь постоянную ширину по всей длине и правильную геометрическую форму;

• края штрихов должны быть ровными, контрастными и параллельными;

• ширина штрихов после увеличения должна быть не менее 0,01 мм;

• грани штрихов должны быть матовыми, рассеивающими свет;

• поверхность, на которой нанесены штрихи, должна иметь максимальный коэффициент отражения, быть зеркальной и плоской;

• коэффициент линейного расширения материала заготовки должен быть близок к коэффициенту линейного расширения материала, на котором крепится шкала;

• поверхность со штрихами должна находиться в нейтральном слое заготовки и не должна испытывать напряжения при монтаже на станке.

Рис. 9. Штрихи штриховой меры: а – треугольной формы; б – прямоугольной формы.

Основным недостатком металлических штриховых мер является их низкая отражательная способность (50–60 %) и трудность оцифровки каждого штриха. К недостаткам стеклянных штриховых мер можно отнести изменение размеров меры во времени из-за старения стекла, сложность монтажа штриховых мер в металлической оправе, трудность получения точных геометрических размеров заготовок.

К стеклянным штриховым мерам, которые обычно состоят из двух пластин (на одну нанесены на одинаковом расстоянии друг от друга штрихи, а другая, покровная, служит для защиты этих штрихов от повреждения во время эксплуатации), предъявляются следующие требования.

1. Пузырность в границах главной рабочей зоны на глубине до 4 мм от поверхности, на которую нанесены деления, должна соответствовать классу 1Б, на глубине от 4 до 8 мм – классу 2Б, на глубине свыше 8 мм – классу 3Б. За пределами главной рабочей зоны пузырность не нормируется. Под главной рабочей зоной понимают зону поверхности, прилегающую к штрихам и знакам шкалы.

2. В зоне штрихов и знаков не допускаются царапины и точки.

3. В главной рабочей зоне и вне зоны штрихов допускается не более 10 точек размером до 0,006 мм, не сосредоточенных в одном месте, не более трех царапин толщиной 0,0015 мм и длиной до 1,5 мм и не более двух царапин толщиной 0,002 мм и длиной до 0,5 мм. Все дефекты контролируются приборами, имеющими увеличение не менее 100.

4. Толщина штрихов (0,005 ± 0,001) мм. Разность по толщине вдоль штрихов допускается до 0,001 миллиметра.

5. Допуск на расстояние между двумя штрихами зависит от длины штриховой меры L и равен ±(2 ± 0,002) микрометра.

6. Концы штрихов, обращенные к цифрам, должны лежать на одной прямой, перпендикулярной штрихам, с отклонением не более ±0,02 миллиметра.

Для контроля угловых перемещений применяют круговые штриховые меры, называемые лимбами, которые представляют собой металлическую или стеклянную заготовку, на одну поверхность которой нанесены на равном друг от друга расстоянии штрихи. Для прецизионных лимбов погрешность деления не должна превышать 2’’. Цена деления и погрешность лимба зависят от области его использования и от диаметра заготовки. Наибольший допуск на угловые деления не должен превышать ¼ цены деления. Обычно цена деления лимбов лежит в пределах от 20’ до 1°.

Каждый 5-й и 10-й штрихи штриховой меры оцифровывают; иногда цифры проставляют на каждом миллиметровом штрихе. При рассмотрении шкалы невооруженным глазом высота цифр выбирается равной полуторакратной величине интервала с округлением до 0,5 мм, но не менее 2 мм. При рассмотрении шкалы под микроскопом высота цифр равна 0,6–0,8 длины малого штриха. Так, наименьший размер цифр на серебре составляет 0,2 мм, а на нейзильбере и латуни – 0,3 миллиметра.

Допуски на ширину штрихов, рассматриваемых невооруженным глазом, устанавливают исходя из способности глаза замечать смещение одной линии относительно другой, равное 0,012 мм. При рассмотрении штрихов через микроскоп допуск уменьшается на увеличение системы.

Толщина штрихов, интервал шкалы (деление шкалы) и допуски на толщину штрихов выбирают в зависимости от способа отсчета и материала заготовки. Длина же штриха зависит от интервала шкалы. Причем, как правило, штрихи 5-го и 10-го делений должны быть длиннее штрихов других делений. Допуск на расхождение в длинах штрихов допускается не более 5 %.

Нанесение изображения на заготовку

Перед тем как приступить к работе, гравер должен проверить остроту инструмента, при необходимости заточить (довести) режущие кромки штихелей и подготовить вспомогательные установочно-крепежные приспособления. Затем производят нанесение рисунка и разметку текста на металле.

Сначала надо вырезать заготовку (пластинку) из латуни или бронзы толщиной 4–6 мм и опилить ее до нужного размера по наружному контуру. После этого заготовку укладывают на каленую плиту или наковальню и с помощью гравировального молотка легкими ударами по выпуклым местам (с обратной стороны заготовки) выправляют лицевую (оформляющую) поверхность пластинки, делая ее немного овальной по всей поверхности для удобства припиливания и полировки. Затем заготовку пластинки закрепляют в тисках или на деревянной подставке и припиливают личным напильником ее поверхность, следя за тем, чтобы между зубьями напильника не осталась стружки, которая может сделать глубокие трудновыводимые риски. После припиловки поверхность пластинки тщательно зачищают наждачной шкуркой с мелом и полируют войлочными кружками, смазанными пастой ГОИ. Убедившись, что поверхность пластинки заполирована без рисок, ее кладут на гравировальную подушку, не снимая с деревянной подкладки. Затем поверхность пластинки промывают водой и насухо протирают сухой ватой. Сразу после этого на ее поверхность пальцами наносят тонкий слой белил и растирают их до тех пор, пока не высохнет краска и не получится матовая ровная поверхность на металле. Это делается для того, чтобы получить более четкий рисунок при разметке карандашом.

На закрашенную поверхность металлической пластины остро отточенным карандашом наносят рисунок (рис. 10) как от руки, так и по лекалу, или копируют его нижеприведенными способами. После этого рисуют карандашом весь необходимый текст (с учетом всех описанных приемов, обеспечивающих правильность и симметричность его расположения), а затем устраняют возможность стирания карандашных линий в процессе гравирования. Для этого поверхность с рисунком закрепляют быстросохнущим лаком. После этого производят разметку шпицштихелем или гравировальной (разметочной) иглой. Во время разметки окончательно корректируют нарисованное, а карандашный рисунок превращается в слегка процарапанные линии и штрихи на поверхности металла. Затем, если есть уверенность, что блики, отражающиеся от поверхности металлической пластины, не будут в процессе работы слепить глаза, краску можно стереть ватным тампоном, смоченным в растворителе.

Копирование изображения. Копирование какого-либо рисунка, факсимиле или другого изображения является важным этапом в граверной работе. Существует несколько методов копирования. Самое распространенное и простое копирование производят следующим образом. Берут кальку или папиросную (рисовую) бумагу, промасливают ее, равномерно протирая пальцем по всей площади веретенным маслом и, после того как бумага станет максимально прозрачной, накладывают на оригинал. Затем тщательно закрепляют бумагу кнопками и остро отточенным мягким карандашом точно переводят на нее рисунок. Этот способ копирования применяют в тех случаях, когда требуется сохранить точный размер оригинала в зеркальном (обратном) виде.

Рис. 10. Порядок построения узоров из элементов народного орнамента.

При необходимости перевода оригинала на металл в прямом изображении производят так называемое двойное копирование: сначала копируют с оригинала на папиросную бумагу, затем переворачивают ее лицевой стороной вниз и вторично обводят карандашом контур рисунка, после чего переводят его на металл.

Нередко граверу приходится сталкиваться с рисунками, которые должны быть строго симметричны. Для изображения такого рисунка достаточно воспроизвести его правую или левую сторону, затем согнуть бумагу по отмеченному центру и протереть ее сверху твердым предметом. Изображение рисунка переходит на другую сторону и воспроизводит его вторую половину с идеальной симметричностью.

Независимо от способа копирования рисунка приемы перевода его на металл всегда одинаковы. Для изготовления, например, клише на латунной пластинке, прежде чем приступить к переводу рисунка на металл, нужно лекальной линейкой проверить прямолинейность рабочей поверхности. Убедившись в ее хорошем качестве, поверхность покрывают тонким слоем белой акварельной краски или цинковыми белилами, растирая их круговыми движениями пальца. После высыхания краски к пластине прикладывают папиросную бумагу с рисунком (с учетом прямого или зеркального изображения) и, покрыв ее какой-нибудь плотной бумагой, протирают тыльной стороной рукоятки штихеля. Рисунок воспроизводится на металле. Остается хорошо отточенным шпицштихелем произвести разметку рисунка, т. е. его оконтуривание по переведенному графитному рисунку.

Для более четкого перевода рисунка на металл существует еще один способ подготовки его поверхности. Суть метода заключается в следующем: заготовку покрывают белой краской уже известным приемом, но после высыхания пластину подогревают и прикладывают к ней кусочек чистого пчелиного воска, который, расплавляясь, покрывает всю окрашенную рабочую поверхность тонким слоем. Графит с рисунка на бумаге, приложенной к такой поверхности, переводится особенно хорошо, и копия рисунка получается очень отчетливая. Разумеется, и при этом способе, так же как и в первом варианте, необходимо произвести разметку шпицштихелем.

В граверной работе нередки случаи, когда граверу приходится пользоваться оригиналом, размеры которого не соответствуют размерам будущего изделия, т. е. когда рисунок оригинала больше или меньше требуемого в граверном исполнении и его необходимо увеличить или уменьшить.

Широко применяется способ увеличения или уменьшения размера оригинала с помощью сетки. Вокруг рисунка, подвергающегося увеличению, карандашом вычерчивают рамку тонкими линиями. Делят площадь в рамке пополам по вертикали и горизонтали, а полученные четверти, в свою очередь, делят линиями на восьмушки, шестнадцатые, тридцать вторые и т. д. Для удобства работы точки деления сторон рамки, в которую заключен рисунок, нумеруют по горизонтали и вертикали цифрами. Затем на бумаге чертят подобную рамку, увеличенную или уменьшенную в нужное число раз относительно оригинала, и делят ее на такое же число клеток. После этого рисунок перерисовывают по частям, перенося поочередно изображение из каждой клетки оригинала в соответствующую клетку на бумаге. Чем больше число клеток в сетке, тем точнее получится переводимый оригинал. На рис. 11 показано изображение, увеличенное в два раза относительно оригинала. Если оригинал необходимо сохранить, рекомендуется скопировать рисунок на бумагу и построение сетки производить по копии.

Рис. 11. Оригинал и изображение, увеличенное в два раза.

Легче всего подготовить, т. е. нарисовать, откорректировать, увеличить (или уменьшить), нужный рисунок с помощью компьютера. Готовое изображение просто распечатывается на принтере в нужном масштабе. Совершенно несложно распечатать и зеркальное отображение – большинство графических редакторов позволяют «развернуть» изображение. Для переноса распечатки на металл между бумажной копией и окрашенной поверхностью пластины прокладывают копировальную бумагу и переводят рисунок с помощью остро отточенного твердого карандаша. Можно воспользоваться и, например, зубочисткой, но она, в отличие от карандаша, не оставляет заметных следов на бумаге, и в этом случае есть риск пропустить некоторые штрихи и линии.

Разметка и нанесение текста

Качество надписи при гравировании зависит от правильных пропорций букв, их расстановки в словах и правильного выбора промежутков между отдельными словами.

Поэтому, прежде чем выбирать резцом металл, надо разметить и набросать карандашом необходимую надпись на заранее загрунтованной поверхности.

Шрифты, применяемые в гравировании

При гравировании применяются в основном брусковый, рожковый и рукописный шрифты. Гравер должен сначала изучить построение букв и цифр этих шрифтов. Наиболее простой и распространенный из них – брусковый, либо, как его иногда называют, палочный или ленточный. Один из видов брускового шрифта изображен на рис. 12. Буквы этого шрифта построены на совершенно ровных, одинаковой толщины линиях – брусках. С изменением ширины букв брускового шрифта в ту или другую сторону изменяется вид этого шрифта.

Рис. 12. Пример брускового шрифта: а – прописные буквы русского алфавита; б – прописные буквы латинского алфавита; в – буквы греческого алфавита; г – арабские цифры; д – другие знаки

Как видно из рисунка, многие буквы и знаки имеют разную ширину в зависимости от начертания[4]. Большинство букв имеют одинаковую ширину, но при разметке надписи следует учитывать также размер заглавных и уширенных букв, например таких как Д, М, Ш, Щ, Ы, Ю, и каждую из них по ширине считать за полтора знака. В целом все символы какого-либо шрифта по этому критерию можно разделить на несколько групп. Точные размеры букв и знаков для шрифта, представленного на рис. 12, приводятся в таблице 1.

Таблица 1. Размеры шрифтов и знаков для гравирования

Примечания:

1. Размер шрифта определяется высотой Н.

2. Занумерованные буквы, цифры и знаки необходимо выбирать по таблице в столбце того же номера, все остальные выбирают в столбце «б/№».

3. Расстояние между отдельными словами и числами в одной строке должно быть не менее 0,75Н.

4. Расстояние между строками устанавливают не менее высоты шрифта Н.

* Данный размер шрифта применять только для цифр.

** Шрифт применять в крайних случаях.

Вторым по сложности является рожковый шрифт, показанный на рис. 13, а. Этот шрифт, как и брусковый, имеет большое количество разновидностей. Третий и самый сложный из наиболее часто применяемых граверами шрифтов – рукописный; один из вариантов такого шрифта показан на рис. 13, б. Название шрифта связано с его написанием от руки с закруглениями и утолщениями линий от нажима пера, соединительными линиями между буквами и т. д.

Рис. 13. Примеры шрифтов: а – рожкового; б – рукописного

Необходимо практиковаться в изображении как строчных, так и прописных букв. Для твердого усвоения рисования шрифта надо воспроизводить все буквы до тех пор, пока не станет ясно, что рука натренирована в рисовании всех перечисленных шрифтов и любой из них получается каждый раз совершенно одинаковым.

Для подбора шрифтов очень удобно пользоваться компьютером и офисными программами, а точнее – текстовым редактором. Обычно в операционную систему компьютера интегрирован немалый набор шрифтов, в который входят все упомянутые их виды. Кроме того, вы можете купить интересные шрифты или воспользоваться их бесплатными вариантами. Набрав нужный текст, вы можете менять шрифт, сразу оценивая внешний вид надписи. К тому же хорошие текстовые редакторы позволяют не только автоматически учитывать правила расстановки промежутков между буквами, но и менять эти параметры по вашему усмотрению.

Правила расположения текста

Когда написание шрифтов усвоено и вы без особого труда сможете быстро нарисовать любые цифры и буквы, можно начинать упражнения по размещению текста, но пока только на бумаге. Вначале вам предстоит решить ряд вопросов, от которых зависит качество выполняемой гравировки: какой вид и размер шрифта избрать и в каком расположении произвести разметку текста на гравируемой детали.

Прежде чем приступить к разметке текста, следует определить положение надписи на заготовке, произвести предварительную разметку последней и найти центр надписи. Обычно надпись можно свести к прямоугольной форме (или овалу, вписанному в прямоугольник). А для прямоугольника центр найти весьма просто – он находится в точке пересечения диагональных линий. Для правильного и симметричного расположения текста через центр таблички проводят горизонтальную и вертикальную линии. Допустим, текст занимает три строки. Верхнюю и нижнюю части поля для надписи делят пополам горизонтальными линиями, как показано на рис. 14. Таким образом, верхняя, средняя и нижняя линии являются местом расположения трех строчек текста.

Рис. 14. Разметка таблички на три строки

Выбрав тип шрифта и определив его размер, приступают к разметке и рисованию текста на заготовке. Для простой симметричной разметки текста считают количество букв в строке, учитывая пробелы между словами, знаки препинания и буквы полуторного размера, а затем полученное значение делят пополам. Так же поступают и тогда, когда в каждой строке размещается только одно слово. Например, если слово состоит из 16 букв, их располагают поровну, по восемь букв с правой и левой стороны от вертикальной центровой линии. При нечетном количестве букв среднюю из них располагают точно на центровой линии, а остальные – также поровну с обеих сторон.

Однако такая простая разметка годится не всегда. Выше уже упоминалось о различиях в пропорциях букв. Каждая из букв имеет свою ширину, и ширина эта не есть нечто произвольное, она соответствует конструкции буквы. Было бы неправильно втискивать все буквы в одни и те же габариты. Но нет необходимости и чрезмерно разнообразить эту ширину. Практически все разнообразие букв по ширине сводится к средним, или основным (Н, П, И и др.). По ним судят о пропорциях данного шрифта, на них ориентируются при построении шрифта методом вписывания в прямоугольник. Если же проанализировать строение шрифта по высоте, то в нем обнаружатся различные конструктивные членения, отмечаемые мысленно проводимыми горизонтальными линиями. Это средняя линия, определяющая пропорции букв Н, В, Е, К, Ж, X, З, Э; она обычно делит букву по высоте пополам, но иногда поднимается выше и при проектировании шрифта почти никогда не опускается ниже середины, за исключением буквы А. Следует отметить, что основной принцип гармоничности каждого шрифта – верное сочетание в нем закономерностей с частным своеобразием. Излишнее подчеркивание индивидуальных особенностей каждой буквы лишает шрифт цельности. С другой стороны, чрезмерная унификация букв сушит шрифт, делает его невыразительным, а в длинных текстах даже мешает чтению.

При рисовании букв следует не только соблюдать все пропорции, но и строго придерживаться порядка и направления проведения штрихов карандашом.

Чтобы буква или цифра производила впечатление устойчивости, ее основание должно казаться более тяжелым, чем верхняя часть. В буквах, имеющих горизонтальную разделяющую линию, следует проводить ее чуть выше середины (на ¼ толщины основного элемента), благодаря чему верхняя часть буквы получается визуально меньше нижней. Наглядная иллюстрация этому – буквы Б, В, Е, Ж, З, Н, X и Ь, а также цифры 3, 5, 6 и 8. Исключение из этого правила составляют буквы А, К, Р, Ч, У и цифры 4 и 9, в которых горизонтальные линии проходят ниже середины (на ¼ толщины основного элемента). Кроме того, в крупных заголовках закругленные буквы З, О, С, Ф, Э и Ю рекомендуется выпускать вверх и вниз за направляющие линии разметки шрифта на 1/10 толщины основного элемента, так как иначе они всегда будут казаться меньше других букв в слове. А в букве Т верхушку по осевой линии необходимо не доводить до верхней линии разметки шрифта на 1/10 толщины обводки.

При сочетании отдельных букв в слове должна образовываться графическая закономерность, или ритм. Общее впечатление равномерности – необходимое условие для получения приятного эффекта.

Без равномерного распределения пробелов буквы в слове кажутся не связанными друг с другом в единое целое, а от этого, несомненно, страдает четкость и выразительность надписи. Однако если, используя копировальные планки, применяемые при работе на граверном станке, набирать шрифт из букв, имеющих равные промежутки между их крайними точками, то для глаза создается общее впечатление неравномерности. Такой механический способ можно было бы применить лишь в том случае, если бы все буквы были фигурами одинаковой формы.

По форме просветов буквы русского алфавита можно разделить на пять групп:

1) восемь букв с вертикальными элементами: И, М, Н, П, Ц, Ш, Ш, Ы;

2) две буквы закругленной формы: О, Ф;

3) семь букв с прямыми элементами с одной стороны и закругленными с другой: А, Б, В, Д, Л, Ю, Я;

4) десять букв, открытых с одной стороны: Г, Е, З, К, Р, С, У, Ч, Ь, Э;

5) четыре буквы, открытые с обеих сторон: Ж, Т, X, Ъ.

Если слово состоит из букв только 1-й группы (ШИНЫ), то равные расстояния между буквами дают вполне удовлетворительный результат. Однако такая механическая расстановка букв из разных групп приводит к неожиданным результатам. Например, в слове ТАБАК расстояние между буквами Т и А кажется намного больше расстояния между буквами Б, А и К. Дело в том, что наш глаз оценивает пробел по всей его площади, а не по точному линейному расстоянию между буквами, и именно площадь пробела надо иметь в виду, добиваясь равномерной расстановки букв.

Суть правильного составления слова заключается прежде всего в его насыщенности, т. е. в правильном выборе межбуквенных расстояний на протяжении всего слова, поэтому некоторые знаки приходится раздвигать пошире, а другие, наоборот, сдвигать вплотную, иногда даже вводя одну букву в пространство другой, чтобы максимально сократить пробел. В сочетаниях букв ТФ, УА, УД, ЛУ, РА, РЛ, ТА, ТЗ, ГЭ, а также цифр 67, 76, 72, 78, 87 допускается уменьшать расстояние между буквами на ⅓, тем самым скрадывая кажущееся увеличение промежутков между ними. В сочетаниях с буквами Г, Т, Р и цифрой 7 расстояние между буквами нужно уменьшать на ½. В сочетаниях ГА, ГЛ, ГД, РД, ТД, ВТ, 74, 24 расстояние между знаками отсутствует[5].

Рассмотрим написание слова с некоторыми наиболее трудными сочетаниями букв. Снова возьмем для примера слово ТАБАК. Сразу же следует обратить внимание на построение первого слога ТА, остальная часть нас не интересует, так как расстояние между буквами А, Б, А и К должно быть одинаковым.

В сочетании ТА межбуквенного расстояния делать не следует. Однако с другой стороны буква А граничит с буквой Б, где межбуквенное расстояние от А до Б строго оговорено, поэтому, чтобы резко не нарушить композицию и связать в один пучок все три буквы (Т, А и Б), следует оставить промежуток между буквами Т и А. Иными словами, расстояние от края буквы Т по верхнему основанию до верхушки буквы А должно соответствовать расстоянию между буквами А и Б по их нижнему основанию.

Следует упомянуть о сочетаниях ТА, ГА и при выборе расстояния между отдельными словами. Например, в словах ФЛАГ АЛЫЙ слово АЛЫЙ необходимо придвинуть к слову ФЛАГ, что позволит уменьшить кажущийся слишком большой разрыв между словами.

Написание шрифта может быть прямым и наклонным. Наклон букв относительно горизонтали составляет 75°, что не затрудняет чтения надписи в целом.

Составными элементами прямого шрифта являются прямые линии и части круга, наклонного – прямые линии и части овала. Толщина обводки всех элементов букв одинаковая. Для хорошего изображения букв и цифр такого шрифта необходимо выполнять следующие требования:

• гравировать, строго следуя указанному направлению и порядку проведения штрихов, составляющих отдельные элементы букв; в процессе разметки обязательно наносить осевые линии шрифта; строго выдерживать перпендикулярность букв к оси основания, если они написаны прямо;

• строго соблюдать конструкцию каждой буквы и выдерживать соотношение между шириной и высотой;

• выдерживать равномерное расстояние между буквами, т. е. такое, чтобы визуально оно казалось одинаковым.

Чтобы достичь совершенства при написании букв в словах, можно рекомендовать такой метод, как расстановка букв попытками. Для этого вначале рисуют легкими линиями эскиз внешних контуров букв. Первая попытка редко может увенчаться успехом. Исправления следует делать непосредственно на первом эскизе более жирными линиями, т. е. при исправлении ошибок первой пробы их не следует стирать, так как эти ошибки будут служить некоторой профилактикой против их повторения при последующих попытках, улучшающих расстановку. После того как должная расстановка букв и всей надписи в целом достигнута, необходимо исследовать внешний вид ее на некотором расстоянии.

Наиболее часто встречаются следующие ошибки:

• неверно воспроизводятся буквы и цифры Д, Ф, 2, 4 и подобные им; плохо исполняются закругления в буквах О, У и др.;

• плохо выполняется соединение кривых и касательных, вследствие чего не создается плавного перехода при соединении; нарушаются правила устойчивости букв;

• в надписях только прописными (заглавными) буквами первая буква выделяется по высоте;

• в надписях, выполняемых строчными буквами, обводка первой заглавной буквы делается толще обводки строчных букв;

• толщина обводки букв делается больше ⅛ высоты шрифта (⅛ есть максимальный предел);

• расстояния между буквами в словах, оставаясь равномерными, слишком увеличены или уменьшены;

• расстановка букв в словах выполняется неравномерно; не выдерживается в точности наклон букв 75° в текстах с наклоном.

Характер шрифта и размер знаков зависят от того, где будет находиться надпись: на указателе (вывеске), лицевой панели прибора или на сувенире, т. е. с какого расстояния предполагается ее чтение. Основное требование к таким текстам – удобство и легкость их считывания. В соответствии с этим высоту знаков определяют по формуле Н = L/200, где L – расстояние от глаза до надписи; L = 200 Н.

Техника ручного гравирования

Последовательность гравирования рисунка и узоров орнамента на металле остается такой же, как и при рисовании на бумаге, с той лишь разницей, что вместо карандаша гравер использует штихели и фигурные чеканы с изображением повторяющихся элементов орнамента. Контуры рисунка гравируют на металле тонким шпицштихелем с постепенным углублением. Чтобы облегчить и ускорить выборку большого количества металла, гравер в процессе работы прибегает к помощи зубилец и сечек. В этом случае необходимо зажать пластину в тиски и выполнять работу стоя.

Приемы работы штихелем

При работе штихель держат в правой руке так, чтобы его рукоятка тыльной частью упиралась в центр ладони, а большой и указательный пальцы крепко охватывали полотно штихеля в 15–20 мм от лобовой грани, как показано на рис. 15. Остальные пальцы поддерживают полотно и ручку штихеля сбоку и несколько снизу. При этом локоть должен находиться на весу и опорой руки служит только большой палец, скользящий по гравируемой плоскости, обеспечивая правильность ведения процесса резания. В то же время большой палец является как бы тормозом и ограничивает проскальзывание штихеля вперед. Упирающийся в изделие большой палец служит также опорой резца при проведении закругленных линий подобно ножке универсального циркуля. Гравируя всевозможные кривые линии, изделие поворачивают навстречу движению резца, не меняя положения инструмента в руке. Ладонь, находящаяся на ручке, и указательный палец регулируют силу нажатия на ребро штихеля и направляют его по линиям рисунка.

Рис. 15. Правильное положение штихеля в руке

При проведении прямых штрихов на больших плоских деталях указательный палец должен находиться на аншлифе у кончика клинка, а при гравировании небольших и объемных деталей палец располагают сбоку. Большой палец поддерживает клинок с противоположной грани. Мизинец, средний и безымянный пальцы удерживают рукоятку клинка в ладони.

Левая рука в это время придерживает и направляет гравируемую деталь или приспособление с зажатой в нем деталью на подушке с тем, чтобы точно, без зигзагов прорезать ровную линию (рис. 16, а). Левый указательный палец направляет резец и регулирует глубину резки. Резец во время гравирования во всех случаях должен быть направлен только от себя. Пальцы левой руки, удерживающие заготовку, нужно располагать так, чтобы в случае возможного срыва резца они не оказались на его пути. Сорвавшийся резец может нанести глубокую рану, и об этом нужно помнить постоянно. Поэтому, начиная гравирование, необходимо пальцы расположить так, чтобы большой палец правой руки упирался в кончик указательного пальца левой, а лобовая грань штихеля проходила между расставленными пальцами. Такой прием помогает начинающему граверу удерживать штихель от соскальзывания и в случае срыва с гравируемой линии предохраняет от ранения левую руку.

Штихель вводят в металл под углом примерно 40° к гравируемой плоскости и затем, быстро опустив ручку вниз до угла 5–10° (до величины угла отрыва), начинают гравирование. Штихель ведут всегда только по прямой линии справа налево, проталкивая его вперед небольшими участками. При гравировании кривых линий и закруглений поворот штихеля допустим лишь в небольших пределах, а все изгибы и повороты линий в соответствии с рисунком осуществляет левая рука, которая поворачивает заготовку, закрепленную в тисочках, навстречу движению штихеля в соответствии с линиями рисунка.

Закончив прорезание первой линии на пластинке, режущую кромку штихеля вновь устанавливают во вторую размеченную линию и, слегка нажимая на клинок штихеля, прорезают ее, следя за тем, чтобы при выходе из лунки режущая кромка штихеля не сорвалась и не испортила гравируемую линию на пластинке. При гравировании штриховых линий или точек (рис. 16, б) режущая кромка штихеля при врезании периодически поднимается и опускается, вырезая небольшие лунки или точки на гравируемой детали. На рис. 16, в показаны приемы гравирования штриховых пересекающихся, изломанных линий, которые производят теми же методами, что и штриховые; отличие состоит лишь в том, что нужно чаще переустанавливать режущую кромку штихеля и поворачивать левой рукой пластинку с подушкой.

Рис. 16. Схема линий, прорезаемых штихелем: а – прямые; б – штриховые; в – перекрестные

При гравировании на металле длинных прямых линий или ряда параллельных штрихов для удобства и безопасности работы под штихель подкладывают небольшую латунную пластинку. Эта подкладка позволяет работать штихелем как рычагом (рис. 17). В этом случае нижняя грань полотна штихеля и большой палец правой руки опираются о подкладку, указательный и средний пальцы левой руки удерживают ее на гравируемой пластине. Под углом 70° штихель направляют к обрабатываемой поверхности и с опусканием ручки вниз одновременно продвигают вперед. Опорная подкладка имеет с одной стороны скос. Разные по высоте боковые грани позволяют в процессе работы выбирать наиболее благоприятную для гравирования точку опоры в зависимости от глубины выборки металла.

Рис. 17. Гравирование длинных прямых линий: а – с помощью пластинки-подкладки; б – чертеж пластинки-подкладки

Чтобы освоить приемы гравирования, необходимо проделать большое количество самых разных упражнений на небольших металлических пластинках. Необходимо, чтобы рука привыкла к штихелям. После освоения практических приемов гравирования линейных и пересекающихся штриховых линий переходят к освоению более сложных приемов гравирования криволинейных и спиралеобразных линий, оформляющих профиль или контур рисунка.

Прежде выгравируйте грабштихелем или шпицштихелем орнаментальные элементы, состоящие только из контурных линий. Затем можно перейти к гравировке растительных элементов, в которых объем передается с помощью параллельной или перекрестной штриховки. Наносят штриховку шпицштихелем, а если элементы гравировки достаточно крупные, то фаденштихелем. Сначала выполняют ряд упражнений на мягких металлах – олове и свинце, затем на гарте (их сплаве) и на цинке. Когда появляются некоторые навыки, приступают к гравированию на дюралюминии, меди, бронзе и латуни.

Вначале узор наносят на размеченную пластинку и прикрепляют ее сургучом к деревянной подкладке. Затем подкладку с пластинкой кладут на подушку, берут в правую руку штихель так, чтобы указательный палец ложился на ребро кромки, а большой и средний пальцы захватывали с двух сторон штихель, и устанавливают его режущую кромку на размеченной волнообразной линии (рис. 18, а). В это время пальцы левой руки, захватывая подкладку с пластинкой, поворачивают с подушкой, а пальцы правой руки, направляя режущую кромку штихеля, прорезают волнообразную линию на детали. После этого острие штихеля устанавливают во вторую размеченную линию, поднимая и опуская режущую грань штихеля, прорезают лунки и гравируют штриховые волнообразные линии (рис. 18, б, в), при этом режущую кромку штихеля слегка покачивают.

Рис. 18. Схема волнисто-спиральных линий, прорезаемых штихелем: а – волнистая разметочная; б – волнистая штриховая; в – вогнуто-выпуклые штриховые сопряженные; г – спиральная разметочная; д – спиральная рассеченная разметочная

Спираль (рис. 18, г, д) гравируют так, чтобы правая рука со штихелем находилась все время в движении, а левая поворачивала пластину в направлении закругления кривой линии. При этом штихель держат неподвижно и нажимают на его ручку ладонью правой руки. Периодически штихель надо наклонять вправо и влево так, чтобы его режущая кромка была направлена по касательной к линии спирали. В этом случае линия будет иметь ровный штрих, но для этого нужно все время вращать левой рукой гравируемую пластину и доводить линию до конца, где спираль обычно заканчивается круглой точкой.

Цифры и буквы гравируют теми же приемами, что и спираль, болтштихелем, флахштихелем и шпицштихелем соответствующих номеров. Заусенцы на гравируемой поверхности снимают болтштихелем № 2 и смахивают мягкой кистью, чтобы не портить рисунок.

Отработку приемов ручного гравирования рекомендуется начинать с болтштихелем. Те, кто имел возможность наблюдать за работой профессионального гравера, наверное, замечали, что он, как уже упоминалось, непрерывно проталкивает штихель вперед, отчего канавка выбранного металла тянется за полотном штихеля блестящей лентой, играющей на свету чистотой среза. Чтобы так резать металл, нужно долго и упорно тренироваться.

Таким образом, для приобретения основных навыков в гравировании штихелями целесообразно проделать ряд упражнений возрастающей сложности:

1. Гравирование прямых параллельных линий, заранее размеченных на определенном расстоянии друг от друга (рис. 19, а).

2. Гравирование взаимно перпендикулярных прямых линий в виде квадратной сетки (рис. 19, б).

3. Гравирование углов с заданным интервалом (рис. 19, в).

Рис. 19. Рисунки для тренировочных упражнений: а – прямые параллельные линии; б – квадратная сетка; в – углы; г – различный тон цвета; д – концентрические окружности; е – параллельные волнообразные линии; ж – монограмма

4. Получение различного тона цвета (от черного до белого) в окружности, разделенной на четыре части путем изменения размера между линиями (рис. 19, г).

5. Гравирование концентрических окружностей определенных диаметров, что еще более закрепляет необходимый практический опыт, накопив который можно приступать непосредственно к гравированию по глянцу различных текстовых обозначений (рис. 19, д).

6. Гравирование параллельных волнообразных линий, что в значительной степени развивает твердость руки, необходимую при изменении направления резания в сочетании с поворотом детали навстречу режущей кромке штихеля (рис. 19, е).

7. Гравирование букв разных шрифтов. На рис. 19, ж показана монограмма в виде заглавной буквы А и штриховые линии, изображающие последовательность и направление ее обработки.

Использование особенностей некоторых резцов

В процессе гравирования необходимо научиться быстро находить нужный штихель. Каждый штихель применяется на определенном этапе работы с учетом его сечения. Например, грабштихелем, имеющим квадратное сечение, легче гравировать закругленные линии, а грабштихелем с треугольным и ромбическим сечением – прямые. Болтштихелем удобнее гравировать прямые, чем кривые линии. Узкие резцы наносят более глубокие, но тонкие линии, а полукруглые (болтштихели) и грабштихели с квадратным сечением – широкие, но неглубокие и т. д.

Кроме того, некоторыми резцами можно выполнять необычную гравировку, основанную на их некоторых особенностях. Так, наиболее простой и безопасной считается отработка приемов владения штихелем путем не прямолинейного, а зигзагообразного движения полотна с боку на бок. Например, если продвигать по металлу флахштихель, поочередно переваливая его режущую часть с одного угла на другой, то на поверхности возникает простейший узор в виде ломаной линии. При нанесении узора рука со штихелем как бы дрожит, отсюда и название этого приема – дрожировка.

Характер наносимой на металл узорной полоски зависит от частоты переваливания острия резца с одного угла на другой, а также от скорости его продвижения. Чем чаще производят манипуляции резцом и медленнее скорость его продвижения, тем плотнее укладываются в полосу штрихи ломаной линии, почти приближаясь к параллельным линиям, и наоборот. Учитывая все эти особенности, гравер по своему усмотрению может получить узор в виде ломаной линии с различной плотностью.

Дрожировку часто выполняют и болтштихелем. Приемы выполнения ее те же, что и флахштихелем. Но так как носок болтштихеля округлый, не имеет углов, переваливание носка производят с одной стороны на другую. При этом на поверхности металла образуется ломаная линия, состоящая не из прямых, а полукруглых ногтевидных черточек.

Для выполнения такой дрожировки острие штихеля сначала вводят прямо в верхний слой металла (рис. 20, а) и проталкивают штихель вперед зигзагом справа с одновременным наклоном к поверхности металла левой боковой грани (рис. 20, б), затем проталкивают штихель зигзагом слева с наклоном правой боковой грани (рис. 20, в). След от острия штихеля получается таким, как показано на рис. 20, г. Делая зигзагообразные движения, штихель удобнее всего обхватить пальцами с боков, а вытянутым указательным пальцем надавливать не на ребра, а на верхнюю грань штихеля.

Рис. 20. Последовательность гравирования приемом дрожировки: а – начало работы; б – зигзаг справа; в – зигзаг слева; г – след от штихеля

Дрожировка отличается простотой исполнения, но ее несколько однообразный рисунок применяется лишь как дополнительный прием. Чаще же всего ее можно увидеть в сочетании со сплошными линиями в качестве бордюра при оформлении края изделия или узора. Сомкнутые линии дрожировки образуют фактуру, похожую на мелкую сетку. Такую фактуру можно использовать при декорировании отдельных участков изделия или орнаментальной композиции.

Гравирование сложного орнамента

Гравирование орнамента начинают, как правило, с кривых линий болтштихелем № 6, устанавливая его режущую кромку на контуре линии; нажимают на ручку штихеля ладонью правой руки так, чтобы овальная часть режущей кромки углубилась в металл до требуемого размера, и двигают штихель вдоль линии, следя за тем, чтобы она была ровной.

Такие популярные узоры, как колосья, цветы и листья, гравируют в такой последовательности: вначале наносят контур всего рисунка орнамента ломаных линий, затем осторожно нажимают ладонью правой руки на ручку штихеля, а пальцами левой руки задерживают пластину, чтобы штихель не скользил по гравируемой поверхности и не портил рисунок. При гравировании глубоких кривых линий не следует сразу снимать металл на большую глубину, а гравировать их несколько раз, снимая стружку штихелем с одной линии.

При гравировании утолщенных линий на рисунке колосьев и листьев штихель концом режущей кромки подводят по поверхности металла к гравируемой линии; штихель устанавливают режущей кромкой в углублении линии колосьев и листьев; затем его возвращают назад до гравируемой линии, после чего продвигают к концу линии (рис. 21).

Рис. 21. Последовательность гравирования растительного орнамента

Для облегчения и качественного выполнения сложных орнаментов в процессе гравирования детали применяют специальные клейма (рис. 22, а), с помощью которых выполняют отдельные элементы рисунка орнамента. Клейма изготавливают из инструментальной стали У8А. Заготовка клейма имеет квадратную форму для того, чтобы удобнее было набирать их в обойму при вырезании штихелем и надфилем рисунка орнамента, а затем с помощью той же обоймы выбивать целый фрагмент орнамента (рис. 22, в). Обработав внутренний профиль орнамента в каждой заготовке клейма, состоящего из двух или четырех штук, их вставляют в обойму так, чтобы их торцы (обух) упирались в торец оправки, и жестко закрепляют болтами. Затем штихелем выравнивают у них общий профиль орнамента, опиливают скосы по наружному контуру и ставят цифру или засечку, чтобы после закалки не спутать рисунок общего орнамента. Затем заготовки термически обрабатывают до твердости HRC 58–60, зачищают и собирают в обойму.

Рис. 22. Клейма для высадки отдельных частей орнамента: а – одинарное клеймо; б – образец узора одинарного клейма; в – обойма с двумя клеймами: 1, 2 – клейма; 3 – обойма

Подготовив пластинку, чертилкой намечают на ней линии, по которым будет нанесен рисунок орнамента. Клеймо с выбранным элементом орнамента приставляют к линии и легким ударом молотка переносят орнамент на гравируемую пластинку. Затем клейма переставляют в другую часть рисунка и снова ударом по нему молотка производят высадку отдельной части орнамента до тех пор, пока не будет выполнен общий профиль орнамента. Прежде чем произвести высадку клеймами сложных частей орнамента, например листьев, цветков или других украшений на изделиях, необходимо нанести карандашом тонкие штриховые сопряженные линии по всему контуру рисунка орнамента. После этого осторожно, чтобы не испортить рисунок, ставят клеймо под углом 90° и легким ударом молотка по клейму оставляют четкий рисунок орнамента на пластинке. Сделав одну часть рисунка, вынимают эти клейма из державки, устанавливают другой набор клейм и продолжают обрабатывать рисунок.

При обработке штихелем сложных рисунков орнамента, изображающих сопряжения кривых и спиралеобразных линий, колосьев или веток деревьев, гравирование начинают мелкими и тонкими штрихами с краев рисунка орнамента, предварительно выдавленного клеймами (рис. 23, а).

Для этого режущую кромку штихеля устанавливают в начальную точку линии рисунка и мелкими проталкиваниями его режущей кромки прорезают часть рисунка, при этом все время поворачивая пластинку на подушке левой рукой, а указательным и большим пальцами правой руки периодически поднимая и опуская режущую кромку штихеля, снимают стружку легким нажимом на кромку. Врезаясь и углубляясь в линию рисунка, осторожно расширяют и сужают лунки линий, изображающих листья или ветки дерева (рис. 23, б, в), и получают теневую гамму рисунка орнамента. Обработав контур рисунка, острием штихеля прорезают тонкие и толстые жилки на листьях, в которых необходимо сделать тени прямыми штрихами. Если нужно изобразить тень или выпуклость, например, на листьях рябины или каштана (рис. 23, в), следует слегка углублять и расширять лунку жилок листьев к середине его рисунка, а на краях сужать. Если гравируют прямые неглубокие штрихи, то штихель опускают на поверхность пластинки под углом 20–30°. При гравировании глубоких лунок листьев угол наклона штихеля должен составлять 40–45° по отношению к гравируемой поверхности, при этом нужно следить за тем, чтобы режущая кромка штихеля не врезалась глубоко или не соскользнула с разметочной линии. Во время прорезания линий сопряжения режущая кромка должна быть направлена по касательной линии к спирали.

Рис. 23. Гравирование орнаментов: а – штриховые сопряженные линии орнамента; б – схема гравирования контурных линий художественного орнамента; в – схема сопряженных контурных линий, применяемых при гравировании сложного орнамента; г – пример законченной композиции

При гравировании слова или фразы сначала на изделии гравируют у всех букв прямые линии с наклоном в одну сторону, затем прямые линии с наклоном в другую сторону и т. д. Если основания букв или цифр должны быть утолщенными, то эти утолщения выполняют болтштихелем. Инструмент ставят наклонно по отношению к гравируемой поверхности, под определенным углом в зависимости от угла заточки режущей кромки штихеля. Скос в утолщенном основании букв или цифр нужно делать в одну сторону, только тогда надпись будет красивой.

Гравирование под чернение

Этот метод применяют для того, чтобы выгравированное на металле изображение стало более контрастным. Применяют этот метод преимущественно при гравировании изделий из серебра. При гравировании под чернение делают углубления с помощью штихелей и зубилец глубиной 0,3–0,5 мм, а затем проводят окончательную обработку рисунка – выравнивают линии и подрезают углы. Для этого используют все виды штихелей в зависимости от специфики рисунка. Так, прямые утолщенные линии букв рукописного шрифта, который чаще всего применяют при гравировании под чернение, гравируют болтштихелем или флахштихелем. Закругления у букв гравируют только болтштихелем, а тонкие линии – шпицштихелем. Все сказанное для гравировки шрифта относится и к гравированию рисунка.

По окончании гравирования рисунок чернят. Для этого применяют всевозможные мастики и краски, но самым простым чернением считается заполнение гравированных линий темно-коричневым или черным сургучом.

В зависимости от сложности рисунка и вида поверхности выбирают один из следующих способов нанесения чернения. Можно углубления рисунка заполнить измельченным сургучом, после чего металлическое изделие нагревают. Расплавленный сургуч заполняет все углубления гравировки, а его излишки снимают металлической линейкой или шпателем.

Если форма изделия, на которое нанесена гравировка, значительно отличается от плоской, используют другой метод. Металл нагревают и прикладывают к нему сургуч. Расплавляясь, сургуч заполняет гравированные канавки. Когда все они будут заполнены до конца, лишний сургуч (пока он еще не потерял пластичности) снимают с поверхности металла стальным шпателем или мастихином[6].

По завершении чернения загрязненную сургучом металлическую поверхность нужно вновь отшлифовать и отполировать до блеска, на сей раз – окончательно. Однако после такой обработки мельчайшие частички металла прилипнут к сургучу, заполнившему гравированные канавки. От этого рисунок станет матовым и будет казаться загрязненным. Чтобы восстановить блеск сургуча, металл еще раз подогревают. В результате мельчайшие частицы металла осядут на дно гравированных канавок, а верхний слой сургуча приобретет блеск и глубокий черный тон.

Таков процесс чернения в общем виде. Рассмотрим теперь старые и современные рецепты черни и способы обработки изделий.

Кавказская чернь (из старых рецептов) состоит из «1 золотника серебра 84 пробы, ¼ фунта серы, 6 золотников красной меди и 7 золотников свинца». Сплав выливают на чугунную или каменную плиту и после охлаждения толкут, промывают в воде и просушивают. Порошок готов к употреблению. При покрытии чернью необходимо приготовить тесто из 90 % порошка черни и 10 % раствора буры и заполнить этим составом углубления на изделии, затем положить его в горн для нагрева и расплавления черни. После нанесения покрытия изделие вынимают, охлаждают и полируют.

В Германии мастера предпочитают такой способ чернения: к 1 части серебра и 2 частям меди добавляют небольшое количество буры. В стальном тигле расплавляют 3 части свинца, чтобы добавить его к сплаву серебра с медью. Жидкий свинец медленно выливают в серебряно-медный сплав и хорошо перемешивают. Высокий тигель наполняют до половины желтой порошкообразной серой и подогревают: на 1 часть сплава берут 1,2–1,5 части серы (по объему). Полученный тройной сплав при постоянном помешивании выливают в нагретый серный порошок. Тигель держат подогретым, чтобы смесь не застыла. Сера частично сгорает, ее нужно потом добавить в состав. Энергичным помешиванием достигают хорошего взаимодействия частей, благодаря чему серебро и медь образуют черное соединение с серой, которое выливают в воду. Полученная чернь должна быть твердой и хрупкой, как стекло. Если ее куски еще можно сгибать, то следует ее еще раз расплавить, однако нужно помнить, что лишний нагрев или слишком длительное пребывание в печи может привести к выгоранию серы. Затем в горячей дистиллированной воде растворяют порошок хлористого аммония, который служит флюсом. Его добавляют к кускам черни и смесь растирают в фарфоровой ступке в необходимом количестве, так как только свежую хлористо-аммониевую кашу можно наносить на изделие.

Другой способ: сначала готовят отдельно сернистое серебро, сернистую медь и сернистый свинец, а затем сплавляют их вместе.

Для приготовления сернистого серебра на 97,8 г. чистого серебра в виде измельченной стружки берут 20 г. серы в порошке, их смешивают и постепенно нагревают в графитовом тигле до 300–400 °С. Сера диффундирует в металл и образует сернистое серебро. Таким же приемом получают сернистую медь и сернистый свинец. Для этого на 800 г. меди берут 250 г. серы, а на 400 г. свинца – 75 г. серы. Полученные сернистые соединения измельчают и смешивают в следующих весовых отношениях: сернистого серебра – 111,2 г, сернистой меди – 466,6 и сернистого свинца – 422,2 г. В результате получается 1 кг черни, которую насыпают в холодный графитовый тигель, сверху засыпают сухим древесным углем и помещают в муфельную печь, нагревают до 800 °С и через 30–40 мин, когда чернь в тигле нагревается до 600–650 °С, в тигель добавляют хлористый аммоний из расчета 284 г. аммония на 1 кг черни. Затем тигель закрывают графитовой крышкой и после полного расплавления выливают чернь в чугунную изложницу, нагретую до 300 °С, в которой сплав медленно остывает. Существуют и другие рецепты приготовления черни, в которых в качестве флюса применяют хлористый аммоний, поташ с поваренной солью и буру.

Есть два приема наложения черни – сухой и мокрый. Сухой способ заключается в том, что поверхность, подлежащую чернению, смачивают водным раствором поташа, буры и поваренной соли и на нее насыпают тонко измельченный и просеянный через сито порошок черни; затем изделие осторожно просушивают. В таком виде изделие поступает в обжиг, который проводят в муфельных печах при температуре 300–400 °С. Мокрый способ отличается тем, что чернь на изделие накладывают в виде сметанообразной кашицы, разведенной водой. При этом очень важно, чтобы углубления были чистыми, свободными от жира. Сырую тонкопорошковую смесь черни, разведенную в хлористо-аммониевом растворе, кисточкой или шпателем наносят в углубления. Смесь кладут по возможности густо и слегка утрамбовывают шпателем. Углубления должны быть заполнены до краев; при тонких гравированных рисунках всю поверхность следует покрывать черневой смесью. Заготовку некоторое время подсушивают; как только вода испарится, ее задвигают в печь, а при расплавлении черни и заполнении всех углублений вынимают из печи. Необходимо помнить, что при перекаливании частицы серы выгорают, слой делается пористым и на нем появляются пятна. Небольшие объемы черни можно расплавлять паяльником. При этом необходимо сконцентрировать приток теплоты на основном металле, нагревая его с обратной стороны. Когда масса расплавится, нагрев прекращают. Если расплавленная чернь не заполнила все углубления, добавляют необходимое количество и снова нагревают.

Приготовление сургуча

В граверном деле сургуч используется не только с декоративной целью, но, как уже говорилось выше, и для закрепления металлических изделий на деревянных колодках. Готовят его следующим образом. Расплавляют на водяной бане 25 г. воска, затем добавляют в него 100 г. растолченной канифоли. В расплавленную смесь добавляют, всыпая постепенно небольшими порциями, 20 г. просеянного мела или зубного порошка и 40 г. пигмента. Мел и пигмент являются одновременно и красителями, определяющими цвет будущего сургуча, и наполнителями, придающими сургучу определенную твердость. Расплавленную канифольно-восковую смесь тщательно размешивают с этими компонентами до получения однородного состава. Готовый жидкий сургуч разливают в спичечные коробки. После его остывания коробки разрушают и извлекают кусочки сургуча. Можно также придать сургучу форму цилиндрических палочек, залив его в срезанные заранее полые стволы дикорастущих трав, соломинки или трубочки для коктейля.

Цвет сургуча зависит от наполнителей. Коричневый сургуч получается, если в качестве наполнителя использован оксид железа, белый мел или зубной порошок, синий – ультрамарин (синька), зеленый – окись хрома. При гравировании под чернение вырезанные в металле канавки заполняются черным сургучом, приготовленным так же, как и цветной, только в качестве пигмента и наполнителя используется мелко истолченный графит или печная сажа.

Гравирование под глянец

Декоративный эффект в этом виде гравировки достигается контрастным противопоставлением матовой или темной поверхности металла блестящим линиям гравировки. Этим способом выполняются не только узоры, но и надписи каллиграфическим и рукописным шрифтом. Наносимым линиям стараются придать особенный блеск, тогда как при гравировании под чернение не только допускается, но и считается полезным, если выборка линий шероховата, потому что в таких углублениях еще лучше держится сургуч или краска. Если в работах под чернение разность глубин гравирования и другие недостатки скрываются под покрытием, то при гравировании под глянец все дефекты остаются на виду. Поэтому при этом виде гравирования предъявляются особые требования к чистоте линий, их глубине и аккуратности выполнения всего рисунка.

Заготовку делают из латуни или других материалов, доводят до нужной чистоты ее поверхность, покрывают акварельной краской и рисуют текст или орнамент с последующим покрытием бесцветным лаком.

Основной инструмент при гравировании под глянец – шпицштихель наибольшего размера, а штриховых рисунков – шатирштихель с различной шириной и плотностью насечки (рифления). Сначала тонким шпицштихелем обводят все контуры рисунка, затем приступают к гравированию.

Во время работы шпицштихелем тонкие линии гравируют, держа его прямо, а при необходимости получения утолщения делают соответствующий наклон вправо или влево, причем величина этого утолщения зависит от угла наклона шпицштихеля. Линии при гравировании ведут без отрыва инструмента от рисунка, так как на стыках линий могут образоваться заусенцы и нежелательные угловатости у плавных закруглений. Как и в прочих случаях, штихель идет все время прямо, а при гравировании закруглений заготовку поворачивают левой рукой так, чтобы обеспечить правильный ход инструмента. Опытный гравер, правильно владеющий шпицштихелем, не только достигает плавных переходов в линиях, но и корректирует в процессе гравирования недочеты размеченного рисунка.

Гравирование под глянец выглядит эффектнее на матовой поверхности, которая еще более подчеркивает красоту выполняемых граверных работ. Часто при гравировании под глянец пользуются таким приемом, когда вокруг рисунка гравируют тонким штрихом лентообразный контур (рис. 24, а). Этот контур делают блестящим, применяя специальные полировальники (лощильники, гладилки), представляющие собой стальной закаленный стержень с закругленным и тщательно отполированным концом (рис. 24, б). Такие инструменты изготавливают из стальной проволоки диаметром до 5 мм и длиной от 100 до 120 мм. Рабочий конец полировальника закругляют и после термической обработки полируют пастой ГОИ. Перемещением этого инструмента по нужным местам заготовки получают отполированную глянцевую поверхность.

Рис. 24. Отделка гравировки под глянец: а – лентообразный контур; б – полировальник

Для гравирования под глянец применяется шпицштихель с боковыми поверхностями, отполированными до зеркального блеска. На пластинку переводят контуры букв и гравируют шпицштихелем, проводя по поверхности металла ровную узкую канавку. Вторым проходом штихеля выполняют плавные утолщения букв, подобно нажиму при письме пером. Чтобы получить постепенное утолщение буквы, шпицштихель при продвижении вперед и вдоль нанесенной узкой канавки постепенно наклоняют в правую или в левую сторону. При этом резец будет срезать металл одной из боковых кромок, имеющих отполированную цилиндрическую поверхность. Ширина стружки будет зависеть от степени наклона шпицштихеля. Чтобы переходы от тонкой линии к широкой были плавными, шпицштихелем нужно работать плавно и без остановок.

Письмо по глянцу

Техника письма по глянцу выполняется на открытках, изделиях из пластмассы с применением прибора для выжигания. Основное, что требуется в процессе эксплуатации прибора для выжигания, – соблюдение температурного режима нагрева спирали наконечника.

В процессе работы, помимо прибора для выжигания, гравер пользуется специальной копировальной бумагой или пленкой, применяемой в типографиях при печатании на обложках книг нарядных золоченых оттисков. Итак, прикладывая бумагу (пленку) напыленной стороной к изделию, гравер пишет разогретой спиралью буквы. Пудра сплавляется с поверхностью изделия, образуя тем самым необходимую надпись «золотом». Для удобства в работе и с целью получения качественного результата надпись или рисунок можно заранее нанести мягким карандашом или шариковой ручкой на лицевой стороне бумаги, а затем прикрепить ее к поверхности изделия липкой лентой.

Исправление ошибок

В процессе граверных работ в результате низкого качества металла часть изделий с выгравированным на нем рисунком или текстом выкрашивается. Во время слесарной обработки возможно появление и других дефектов заготовки: пористость, наличие раковин и т. д. Поэтому необходим тщательный подбор металла для той или другой граверной работы. Следует иметь в виду, что эти дефекты чаще всего встречаются в сплавах.

Несмотря на принятые меры предосторожности по подбору качественной заготовки, иногда все же раковины обнаруживаются тогда, когда работа подходит к концу и выгравирована большая часть рисунка или шрифта. Поскольку выбрасывать всю работу из-за порчи одной или двух букв нецелесообразно, необходимо принять меры по своевременному устранению таких дефектов. Возможны дефекты и по ошибке гравера: снятие штихелем большего количества металла, чем это требовалось, соскакивание штихеля (вследствие поломки его режущей кромки), в результате чего изделие будет испорчено глубокими царапинами, и т. д.

Иногда для устранения мелких дефектов на штампах или клише (из цветных металлов), предназначенных для печатания, под краску, производят так называемый подъем металла флахштихелем – например, в местах завалов на краях букв.

Не нужно пытаться с первого прохода резца срезать металл на заданную глубину. Для этого требуются очень большие усилия, которые трудно сочетать с плавностью движений резца в нужном направлении. На нужную глубину металл прорезается постепенно, за несколько проходов. При этом из-под резца должна выходить очень тонкая, равномерная по толщине стружка. Если же острие резца слишком приподнято вверх и к тому же плохо заточено, резец будет без конца срываться с поверхности металла. Чтобы этого не произошло, нужно не только правильно заточить резец, но и постоянно править его в процессе гравирования. Но даже при работе исправными инструментами срыв резца с поверхности металла полностью исключить нельзя. Поэтому нужно уметь исправить испорченную резцом поверхность металла: вокруг случайно проведенного штриха металл снимают шабером, а затем выглаживают гладилкой (лощильником).

Заусенцы, появляющиеся особенно при гравировании на мягком и вязком металле, не только портят внешний вид гравировки, но и могут поцарапать руки. По мере появления заусенцев их необходимо сразу же удалять трех– или четырехгранным шабером.

В случае если вышеописанные методы не приносят успеха, следует применить более сложные приемы устранения дефекта. В местах брака с помощью болтштихеля или керна подготавливают углубление под сверление и высверливают отверстие глубиной 4–5 мм. Сверло при этом подбирают так, чтобы его диаметр охватывал площадь забракованного места. Затем изготавливают штифт из металла, однородного с гравируемым, и запрессовывают его ударами молотка с таким расчетом, чтобы штифт имел припуск под опиливание. Как запрессовку, так и опиливание следует делать осторожно, чтобы не испортить ранее произведенную гравировку. Если хорошо запрессованный штифт припилить заподлицо с плоскостью штампа и тщательно зачистить наждачной бумагой, то он делается почти незаметным. Когда металл на забракованном месте восстановлен, на полученной гладкой поверхности снова гравируется утраченный в результате выкрашивания или ошибки рисунок или шрифт.

Бывают случаи, когда бракуется большая часть поверхности гравируемой заготовки и запрессовкой штифта невозможно охватить дефект такого размера. В этом случае можно поступить следующим образом. Забракованное место углубляют немного ниже оснований гравированных знаков и затем изготавливают пластинку, по форме соответствующую выбранному дефектному месту, а по толщине равную глубине выемки на заготовке плюс 0,2–0,3 мм для пропиливания под общую плоскость последней. После предварительной подгонки пластинки по месту ее впаивают с последующим припиливанием к общей плоскости заготовки и полностью восстанавливают испорченный текст.

Обронные работы

После того как вы овладеете секретами плоскостного гравирования, можно приступать к освоению обронных работ. Эти упражнения осуществляются обычно на заготовках из хрупкого материала – латуни ЛС59 или инструментальной стали У8А.

Как уже говорилось, при обронном гравировании резцом создают рельеф или даже объемную фигуру. В такой работе выделяют два варианта: выпуклое (позитивное) гравирование, при котором опускают, т. е. выбирают, фон, а элементы изображения (рельеф) становятся выпуклыми, располагаются выше фона, и углубленное (негативное) гравирование – когда рисунок или рельеф располагаются ниже фона. Во втором случае отличие от плоскостного гравирования заключается в том, что рисунок образован не тонкими штрихами, а имеет собственную фактуру.

Обронное гравирование – более трудоемкий процесс по сравнению с плоскостным гравированием, так как эта работа требует снятия значительно большей массы металла с заготовки. Поэтому, кроме штихелей, при обронной работе применяют зубильца, керны, сечки, чеканы и пуансоны. Рабочий конец зубила отковывают и опиливают по форме того или иного штихеля. Кроме зубил и штихелей, к граверному ручному инструменту относятся: керн, применяемый для разметки; сечки – плоские зубила различной ширины с заточкой на одну сторону; чеканы – стальные стержни с различными рабочими концами для выравнивания фона и набивки фактуры и пуансоны, которые изготавливают обычно из прутков инструментальной стали толщиной 6, 7 и 10 мм, с длиной соответственно 65, 85 и 100 миллиметров.

Как и любая подобная работа, процесс обронного гравирования складывается из подготовительных мероприятий и самого гравирования. К подготовительным работам относится перевод рисунка на металл, который осуществляется следующим способом. На поверхность заготовки, покрытую белой краской, наносят тонкий слой воска (или пластилина). Затем подготавливают рисунок, выполняя его карандашом на кальке. При переводе рисунка надо учитывать, каким он должен быть на металле – прямым или обратным (зеркальным). Зеркальный рисунок необходим при гравировании печатей, факсимиле и клише, предназначенных для получения с них оттисков. Скопированный на кальку карандашный рисунок накладывают на заготовку лицевой поверхностью вниз и притирают рукояткой штихеля; осторожно отрывают кальку, и на восковой поверхности остается хорошо заметный отпечаток рисунка. Затем вокруг рисунка выбирают первую стружку. Эту работу проводят так, чтобы неосторожным движением не испортить рисунок. Следующая операция – выборка фона. При глубокой выборке или гравировании закруглений применяют болтштихель или аналогичной формы сечку. После вырубки всего поля до необходимой глубины приступают к обработке рельефа, который режут или рубят соответствующими штихелями или зубилами, а если надо, применяют надфили и чеканы.

Для ускорения работы при гравировании повторяющихся элементов или выполнении особенно мелких и сложных деталей применяют пуансоны и маточники, которые делают заранее. При углубленном оброне на отшлифованной поверхности заготовки вычерчивают наружный контур рельефа и обводят его шпицштихелем. После этого приступают к вырубке металла внутри очерченного рисунка. Рубку осуществляют зубилами и сечками различной формы. Рубить в глубину следует очень осторожно, с частыми проверками и сравнением с оригиналом. Проверку проводят следующим образом: в предварительно увлажненную вырубленную форму втискивают кусок размягченного пластилина и полученный оттиск сравнивают с оригиналом, по которому ведут работу. Основные глубины измеряют штангенциркулем или проверяют шаблоном.

Углубленный оброн требует от гравера высокой квалификации и навыка, так как работа в основном проводится на глаз. Чем глубже выбирают металл, тем осторожнее надо работать, так как исправить чрезмерно глубокую вырубку очень трудно. Когда рельеф вырублен на необходимую глубину, рубку прекращают и приступают к его отделке штихелями, чеканами и пуансонами. Часть металла снимают, а часть уплотняют ударами чеканов и пуансонов. После окончательной отделки (шлифования и полирования отдельных участков) контрольный слепок должен быть тождествен модели. Для подчистки и подрезки дна углубления рельефа применяют гнутые штихели и рифлевки. При промышленном изготовлении стальных штампов и пресс-форм для облегчения работы можно применять предварительную грубую выборку металла на фрезерных станках или отливку прецизионным (точным) методом всей матрицы или пресс-формы. В последнем случае граверная работа будет сводиться только к зачистке и отделке полости штампа, что значительно ускоряет и облегчает процесс работы.

Обронные работы при гравировании растительного орнамента выполняются в следующей последовательности (рис. 25). Рисунок переводят на металл одним из известных способов. Затем его фиксируют, обводя гравировальной иглой. Шпицштихелем рисунок прорезают по контуру на глубину фона. Следующий этап работы – опускание фона, т. е. выборка металла на нужную глубину. Около закругленных линий рисунка металл выбирают болтштихелем, а в остальных участках – флахштихелем. Если металл слишком твердый, металлическое изделие укрепляют в тисках и срезают металл с помощью сечек, имеющих сечения флахштихеля и болтштихеля. Углубленный фон аккуратно выравнивают плоским штихелем и приступают к проработке деталей рельефа болтштихелем, флахштихелем и другими резцами.

Затем выпуклые элементы рельефа шлифуют мелкозернистой наждачной бумагой и полируют пастой ГОИ, нанесенной на кожаный ремень. В углубленных местах металл полируют деревянными палочками, смазанными пастой.

Завершают обронные работы матированием фона. Эту операцию проводят с помощью матиков с различной формой бойков, но с одинаковой насечкой. Матик передвигают по фону, ударяя ритмично молотком по его ударной части. После обработки матиками фон приобретает матовую зернистую поверхность, с которой эффектно контрастируют блестящие элементы рельефа.

Рис. 25. Стадии выполнения обронной работы: а – закрепление рисунка гравировальной иглой; б – гравирование контура шпицштихелем; в – выборка фона болтштихелем и флахштихелем; г – проработка деталей рельефа; д – полировка рельефа; е – матирование фона

Готовясь воспроизвести на металле рисунок клише, предназначенного для переноса красителя на изделие непосредственно с матрицы, следует обратить особое внимание на исключительную зеркальность поверхности заготовки, ее идеальную плоскость перед самым гравированием. Только в этом случае можно качественно выполнить данную работу, так как глубина выборки металла должна быть в среднем равна 0,15 мм. Допускается глубина фона в больших промежутках между штрихами 1,0–1,2 мм, в небольших промежутках между штрихами – 0,07–0,20 мм. Слишком мелкие штрихи могут оказаться нечувствительными к поливу красителем, а слишком глубокие могут скопить в себе такое количество краски, что при оттиске на изделии (бумаге или ткани) рисунок будет размазан.

Готовое клише под краску, используемое при изготовлении гравюр, маркировке и т. п. посредством переноса красителя на изделие с резиновых валков или пластин, представляет собой прямой выпуклый шрифт (рисунок), выполненный на заготовке из цветного металла, в частности из бронзы БрБ2 или латуни ЛС59 (сыпучки). Гравер, пользуясь чеканами, зеками и всевозможными подборниками, занижает контуры внутри букв и линий рельефа, а также промежутки между ними.

После проделанной работы нетрудно визуально убедиться в том, что металл как несколько раздался вширь, так и приподнялся над общей поверхностью заготовки клише, где начертано изображение или текст. Причем наибольшая приподнятость металла наблюдается именно в тех местах, где расположены буквы или фрагменты с наибольшей площадью занижения внутреннего контура.

Для водворения на место расползшегося вширь металла нужно кромки заготовки клише обработать плоскими чеканами. В основном это относится к двум базовым кромкам. Выравнивание торцов выполняют по ходу работы, постепенно перенося удары чеканом по заготовке снизу вверх. Это позволяет легко избавиться от наплывов и завалов по краям рабочей части клише, приподнять металл на величину первоначальной толщины заготовки на участках, подвергшихся обработке ударным инструментом.

Деформация середины заготовки характеризуется лишь приподнятием металла. Образовавшиеся неровности на поверхности заготовки необходимо спилить бархатным напильником или надфилем и тщательно довести поверхность под гравирование до абсолютно ровной, проверяя ее на просвет с помощью лекальной линейки.

После этого гравер приступает к обработке штихелями внешних контуров букв и линий рисунка по порядку их чередования. Для облегчения гравирования закруглений и всякого рода скосов перед оконтуриванием букв следует флахштихелем или пилочкой пропилить канавки между строками на глубину не менее 1 мм. Тут же необходимо зубильцами и надфилями удалить и остальной материал с фона. Добившись необходимых результатов ручного гравирования и убедившись, что клише готово, поверхность гребешков рельефа следует отполировать для придания ему товарного вида.

Гравирование текстов

При гравировании выпуклого текста лишний металл срезают штихелем, зубилом или сечкой на глубину не менее 0,3 мм. Готовая буква (цифра) должна выступать над торцом пуансона на 0,3–0,5 мм и более. При нормальном режиме ручной набивки пуансонами или клеймами различного рода обозначений в поверхность обрабатываемого металла внедряются только лишь верхушки выпуклых граней букв и оставляют отпечатки глубиной 0,15–0,20 мм. Поэтому при изготовлении пуансона или клейма (рис. 26, а, б) площадки углублений внутри букв можно не полировать до блеска, а лишь загрунтовать их матиком.

Рис. 26. Гравирование букв и знаков: а – ударное клеймо; б – пуансон; в – первоначальные участки занижения металла чеканами (закрашено); г – обработка наружного контура сечкой

Заготовку, выполненную по заданным размерам, размечают в зависимости от числа и размера знаков, т. е. букв и цифр, затем шпицштихелем прорезают канавки, определяющие расстояние между двумя буквами, так, чтобы все прямоугольные площади были одинаковой высоты и ширины. В дальнейшем эти размеры не следует изменять, так как они являются размерами будущих букв. Работа по гравированию ведется штихелем соответствующих профилей в зависимости от гравируемой буквы. Так, при гравировании буквы О применяется флахштихель для подрезки и закругления наружных углов, а для выборки внутренней выемки – болтштихель. При нанесении буквы Н используют шпицштихель и флахштихель, буквы Р – флахштихель, шпицштихель и болтштихель и т. п.

Для облегчения и ускорения процесса занижения металла по всему внутреннему контуру нарисованной буквы, перед тем как взяться за чекан, высверливают глухие отверстия на глубину, соответствующую предстоящему занижению общего фона (поля) пуансона. Диаметр сверла выбирают в зависимости от размера внутреннего поля – он не должен превышать этот размер. При гравировке мелких шрифтов сверловка не требуется, за исключением некоторых знаков.

Выборка сверлом лишнего металла облегчает последующую обработку чеканами внутреннего контура буквы и предотвращает нежелательный наклеп, влекущий за собой искажение рисунка отдельных ее элементов, а порой и всей буквы. Поэтому набивку чеканом следует производить постепенно, в несколько приемов, так как после нескольких несильных ударов по хвостовику рабочую часть чекана необходимо вынимать из углубления и удалять оттуда часть металла штихелями.

При изготовлении таких букв, как З, О, С, а также цифр 2, 6, 8, 9 для занижения внутреннего контура, имеющего круглую форму, применять чеканы вообще нет необходимости, так как металл можно просто высверлить подходящими по диаметру сверлами.

Наружный контур буквы лучше всего обрабатывать зубильцами и сечками с последующей подчисткой заниженного фона штихелями и бархатным напильником. Начинать работу следует прежде всего с занижения металла заранее намеченных участков рисунка буквы (рис. 26, в), что позволяет в дальнейшем точно выдерживать заданные размеры гравируемого знака.

Для достижения заданной толщины обводки рабочих гребешков полученной выпуклой буквы с наружной ее стороны по всему контуру начисто проходят штихелем, подчищая оставшиеся незамеченными неровности. Для этого удобнее всего пользоваться плоским штихелем.

Для соблюдения высокого качества гравирования таких частей, как овал, изгиб и угол, определяющих в целом скелет буквы, прежде всего желательно по линиям разметки пройти острым шпицштихелем. Затем, где это требуется, слегка углубленную штихелем разметку закрепляют сечкой, ставя ее скосом в поле, а плоской стороной к наружному контуру буквы (рис. 26, г). Обычно это делают для обеспечения сохранности габаритных размеров первоначальной разметки буквы и для получения возможности последующего снятия сечкой или зубильцем лишнего металла с общего фона (поля) заготовки пуансона, чтобы не задеть случайно саму букву.

Если участок поля, с которого требуется убрать металл на заданную глубину, имеет сравнительно большую площадь и штихелем, а тем более надфилем это сделать невозможно или достаточно трудно, то лучше всего использовать зубильце. Зубильце, как и чеканы, должно быть небольшим, но удобным для работы. Применять его нужно умело. Во избежание нежелательных наплывов и глубоких подрезов, влекущих за собой в дальнейшем затруднения по обработке металла, не следует наносить сильных ударов молотком по затылочной части зубильца.

В граверном деле качество обработки металла во многом зависит от техники владения инструментом. Чтобы срезать металл, соблюдая постоянную глубину выборки по всей площади поля пуансона, надо, чуть наклоняя и постепенно переставляя зубильце, слегка постукивать молотком по его затылочной части. Держа зубильце пальцами на весу приблизительно в 1 мм от обрабатываемой поверхности, выполняют проход сначала в одном направлении (к себе), а затем в противоположном, повернув к себе тисочки с заготовкой другой стороной.

Для предупреждения попадания в глаза металлической крошки рубку производят в защитных очках. Полученный немного заниженный и как бы взрыхленный фон обрабатывают плоским штихелем. Для устранения последствий предварительной выборки металла зубильцем, не всегда получающейся равномерной по всей площади, перед зачисткой штихелем производят частичную обработку заниженных участков матиком.

После обработки матиком и зачистки штихелем предварительно заниженных участков приступают к дальнейшей рубке металла до тех пор, пока не добьются конечного результата. На этом, можно сказать, процесс гравирования завершается. Однако прежде чем наводить глянец на выступающих гребешках полученной выпуклой буквы, а также заниженного поля вокруг нее и производить термообработку пуансона, следует выполнить окончательную (чистовую) обработку штихелем наружного контура выгравированного знака, предварительно подровняв плоскими чеканами участки с раздавшимся вширь металлом для водворения последнего на свое место. Дело в том, что применение при рельефных работах различного рода ударных инструментов (чеканов, зек и т. п.) влечет за собой обязательное проявление пластической деформации обрабатываемого металла, более мягкого по сравнению с материалом инструмента, распространяющейся не только по направлению удара, но и во все стороны. Поэтому, прежде чем приняться за оконтуривание штихелем, используют метод проработки отдельных участков плоскими чеканами. Затем сечкой слегка подрубают (обжимают) металл у основания знака. Это позволяет избежать нечаянных порезов поверхности поля пуансона острием штихеля и более точно выдержать при подчистке знака заданную общую толщину обводки, что играет ключевую роль для получения впоследствии четкого оттиска на поверхности обрабатываемого данным пуансоном изделия.

Для наведения и поддержания глянца на нетронутых чеканами поверхностях выпуклых элементов знака с целью создания удобства сравнения толщины обводки и подведения их под общую плоскость в угол с базовыми плоскостями заготовки пуансона, а также для определения и последующего устранения упущений в гравировке следует пользоваться пространственным угольником. При этом заготовку пуансона плотно прижимают рукой к внутреннему углу угольника, который ставят на доводочный брусок так, чтобы рабочая часть пуансона оказалась прижатой к абразиву, и производят несколько прямолинейных движений.

Для примера рассмотрим гравирование пуансона с цифрой «4» – пожалуй, одного из самых сложных знаков арабского шрифта. Гравирование начинают обычно с проработки контуров острием шпицштихеля или мессерштихеля. Затем в местах соединения и пересечения линий разметки, немного отступив по биссектрисе угла, керном ставят глубокие лунки. Шпицштихелем или мессерштихелем сверху вниз, направляя острие к центру лунки, подрезают незаниженные закругления в углах как наружного, так и внутреннего контуров. После этого внутренний контур занижают и калибруют фигурным чеканом.

Деформированные части заготовки с разметкой цифры выравнивают плоским чеканом, подчеркивая грани и тем самым водворяя на свои места базовые участки рабочей части пуансона. Опасаясь, что металл может вновь «поплыть» от дальнейшего занижения чеканами поля пуансона вокруг цифры и повлечь за собой искажение разметки, остальную работу по удалению металла выполняют сечкой на запланированную глубину. Образованные нерабочие участки срезают под общую плоскость плоским штихелем, а где и той же сечкой. Срезать металл следует не от цифры, а к цифре, при этом немного отступив от боковой базовой грани еще не заниженной поверхности поля пуансона, так как при последующей подрезке вдоль контура цифры нетронутый штихелем или сечкой выступ будет непременно снят.

Монограммы

Монограммы представляют собой переплетение двух или нескольких фигурных букв в различных вариантах. В создании изящных художественных монограмм не существует специальных правил и указаний по их компоновке. Выполнение наиболее удачных переплетений букв в рисунке зависит от вкуса и мастерства художника.

Монограммы обычно гравируют на сплавах цветных или драгоценных металлов; чаще всего для этой цели берут латунь, сплавы серебра или золота. Сначала подготавливают металлическую пластинку необходимой величины толщиной от 0,5 до 1 мм. Переводят на нее рисунок монограммы и производят разметку. Во всех внутренних просветах будущей монограммы сверлят отверстия диаметром 1 мм для пропуска пилочки, после чего лобзиком выпиливают просветы (соответственно разметке), а затем – монограмму по наружному контуру, чем и заканчивается изготовление так называемого «скелета» монограммы (рис. 27, а). Переходят ко второму этапу – полировке «скелета». После закрепления его сургучом на деревянной колодке гравируют детали монограммы штихелями, придавая им вид переплетения (рис. 27, б). Завершающим этапом работы является украшение монограммы всевозможными штрихами и другими элементами, которые выделяют каждую букву в монограмме, как показано на рис. 27, в. По окончании гравирования к обратной стороне монограммы припаивают штифты для ее закрепления.

Рис. 27. Последовательность изготовления монограммы: а – «скелет» монограммы; б – переплетения; в – окончательный вид монограммы

Приемы работы штихелями и сечками при обронных работах

Некоторую особенность имеет прием ручного гравирования при снятии большого количества металла и последующем оконтуривании выступающих над общим фоном пуансона (клейма) рабочих частей букв, знаков и т. д. Для этого кистью правой руки с зажатым в ней инструментом совершают частые пружинящие движения с проталкиванием штихеля вперед. Большой палец должен упираться в край заготовки и несколько ниже гравируемой площадки так, чтобы нижняя грань полотна штихеля могла беспрепятственно скользить по его подушке на том уровне, который удобен для выполнения гравирования. С целью предупреждения срывов и соблюдения точности выполнения гравирования относительно линий разметки в процессе удаления лишнего металла штихель проталкивают вперед небольшими участками.

Острый штихель легко режет металл на глубину 0,1–0,2 мм при нормальном режиме работы. Во время работы следует постоянно следить за состоянием режущей кромки острия штихеля.

При доводке затупившихся рабочих поверхностей штихеля оселок смачивают керосином.

Сечку, слегка наклоненную хвостовиком вниз, удерживают и направляют пальцами левой руки (рис. 28, а), а правой с помощью граверного молоточка наносят легкие удары по тыльной части сечки, подбирают и выбирают лишний металл в гравируемой детали. На рис. 28, б показан способ прорезки (подсечки) сечкой канавки на гравируемой детали, зажатой в тисках. В этих случаях пальцы левой руки прижимают сечку к детали, а правой рукой гравировальным молоточком наносят легкие удары по тыльной части сечки, выбирая лишний металл. В процессе удаления металла с заготовки необходимо следить за тем, чтобы режущая кромка сечки была всегда острой и не соскальзывала с вырубаемой канавки или выемки и не портила гравируемой детали.

Рис. 28. Приемы вырубки сечкой канавок в гравируемой детали: а – выборка металла; б – прорезка канавки

Изготовление резинового штемпеля

В граверной практике нередко приходится изготавливать различные печати и штемпели. Поскольку металл для таких изделий подходит плохо, материалом здесь служит резина.

Выбранную заготовку из куска прочной и достаточно эластичной резины обрезают ножом по размеру будущего штемпеля и приклеивают клеем 88Н к массивной деревянной колодке, чтобы обеспечить безопасность в процессе работы с острым режущим инструментом. Затем, загрунтовав белилами или любой другой краской рабочую поверхность резиновой заготовки, заранее обработанную абразивными материалами и доведенную до идеально ровного состояния, карандашом по краске вычерчивают текст. Надпись на заготовке штемпеля должна быть выполнена в зеркальном (обратном) отображении (рис. 29, д), т. е. читаться не слева направо, а справа налево. Тут же по торцам заготовки проводят и линии, определяющие глубину выборки резины из пробельных участков как внутри букв, так и между ними. Для предупреждения стирания линий загрунтованную поверхность можно слегка закрепить быстросохнущим лаком.

Рис. 29. Вырезание по резине: а – плоские ножи; б – просечка; в – радиусный нож; г – скальпель; д – текст, размеченный на резиновой заготовке; е – выполнение надрезов сверху; ж – выборка просечкой внутренней части буквы О

Следующий этап – подготовка соответствующего инструмента. Резину обрабатывать не так легко, как кажется на первый взгляд. Для этого требуется особый инструмент (рис. 29, а – г).

Вырезая мелкие тексты и рисунки, опытные мастера предпочитают пользоваться лезвиями для безопасной бритвы, распилив их на удобные для работы кусочки. Для предупреждения порезов пальцев рук эти кусочки насаживают на удлиненные ручки-державки. Вырезание из резины необходимого контура рисунка или буквы ведется, как правило, не в продольном направлении, а сверху вниз. Так называемое надрезание (оконтуривание) следует производить на заранее выверенную глубину, чтобы при вырубке с торцов ненужных кусочков резины не вскрылись сквозные прорезы основания заготовки, влекущие за собой невозможность получения в дальнейшем качественного отпечатка.

Процесс вырезания, например, слова «ОТК» начинают с того, что плоским ножом сверху вниз (рис. 29, е) надрезают контуры у букв К и Т до отчерченной на торце заготовки линии. То же самое проделывают плоским и полукруглым (радиусным) ножами при оконтуривании буквы О. Внутреннюю часть буквы О выбирают трубчатой просечкой меньшего диаметра (рис. 29, ж). При этом следует отметить, что после поперечной просечки резиновой заготовки на глубину до отчерченной линии на торце сразу же настраивают инструмент на подрезку в продольном направлении, толкая его к центру буквы. Это дает возможность срезать (выбрать) всю внутреннюю часть без применения других инструментов.

Убедившись, что контуры надрезаны у всех букв и на одну глубину, приступают к отделению пробельных участков. Для этого скальпелем и плоскими ножами различной конфигурации, способными добраться до нужных участков, производят подрезку с торцов. Чтобы не испортить товарного вида изделия, при вырезании букв следует стараться избегать недорезов и подрывов на пробельных (нерабочих) участках, так как подобные неровности на резине чрезвычайно трудно заглаживать.

Таушировка (инкрустация)

Таушировка, она же инкрустация или насечка, – своеобразный древний прием украшения драгоценными металлами бронзовых и стальных предметов, преимущественно доспехов и оружия. В настоящее время этот способ применяют для декорирования цветными и драгоценными металлами художественных и бытовых изделий. Сущность процесса насечки заключается в том, что наружную поверхность инкрустируемого предмета специальным образом насекают (отсюда и название) и полученные щели набивают цветным или драгоценным металлом в виде узора или рисунка. В одних случаях это тончайший орнамент из завитков и стилизованных растений, в других – изображения животных, птиц или человека. Иногда методом насечки осуществляют надписи на металле, орнаментированные в той или иной манере.

Долгое время об инкрустации древних мастеров можно было судить лишь по описаниям. Только после раскопок так называемых шахтовых гробниц в Микенах удалось обнаружить бронзовые кинжалы, отделанные золотом и серебром. Однако для инкрустирования изделий тогда применяли не только золото и серебро, но и другие металлы. В I тысячелетии до н. э., когда железо было большой редкостью, бронзовые изделия инкрустировали вставками из железа. Дагестанские мастера из селения Кубачи, художественное оружие которых пользовалось успехом в разных странах, инкрустировали с большой любовью также металлические предметы домашнего обихода. При обучении технике насечки кубачинские мастера вместо серебра использовали сурьму и олово, а вместо золота – латунь, только после этого они доверяли успешно освоившим мастерство драгоценные металлы. Старые мастера порой говорили: «У хорошего мастера и латунное изделие дороже золотого». В Эрмитаже хранятся изготовленные из латуни и бронзы в XIX веке подносы, кувшины, светильники, ступки, украшенные золотой и серебряной насечкой. С успехом инкрустировали бытовые предметы также тульские мастера.

И сейчас, кроме насечки золотом, серебром и драгоценными сплавами, широко применяют и обычные цветные металлы и их сплавы. В частности, весьма оригинально смотрится насечка алюминием по стали. Алюминиевая проволока хорошо держится в углублении, легко полируется и образует красивый светлый рисунок на темном стальном фоне, несколько напоминающий насечку серебром. Но поскольку насечка по металлу – техника трудоемкая, она постепенно стала применяться все реже и реже и в настоящее время встречается лишь у отдельных мастеров.

Владимир Иванович Даль, большой знаток всевозможных ремесел, упоминает о том, что «в Сибири делают и медную насечку, насекая винтовки медной проволокой». Разумеется, это была насечка медью по железу, точнее по стали, из которой изготавливают обычно металлические части винтовки.

При насечке на поверхности основного металла делают углубления, которые сформированы так, чтобы можно было вложить и вковать в них более мягкий металл. Художественный эффект насечки заключается в различии цвета основного и вкованного металла. Они образуют на готовом изделии единую поверхность, и создается впечатление, будто на основном нарисован орнамент из цветного металла.

К материалу, применяемому для насечки, предъявляют такие требования:

• вкладка и основа должны иметь различные, желательно контрастные, цвета;

• вкладка должна быть мягче, чем основа.

Особенно хорошие результаты получаются, когда серебро или золото таушируют в сталь. Кроме того, для насечки по стали в качестве вкладки можно применять медь, латунь, мельхиор, железо, олово, свинец. Допустимо также использовать бронзу или латунь как основу, которая может быть украшена серебром или медью.

Несколько слов о применяемых инструментах. Поскольку работать придется с металлами с различной твердостью, нужно изготовить инструменты, имеющие разный угол заточки клиновидной режущей рабочей части зубилец и конусной – штихелей и сечек. Угол заточки инструментов для работы по твердой стали, а также бронзе и чугуну примерно будет равен 70°, для стали, имеющей небольшую твердость, – 60°, для латуни и меди – 45° и для алюминия – 35°.

С правой стороны на верстаке мастер постоянно держит два молотка: одним работает с зубильцами и чеканами, другой использует при вбивании металла в углубления и проковке элементов инкрустации. Ко второму молотку предъявляется очень важное требование: необходимо, чтобы рабочая поверхность бойка была тщательно отполирована и закалена. Он не должен оставлять на инкрустации царапин, вмятин и других механических повреждений, удалить которые часто бывает не так-то просто. Молоток, имеющий хорошо отполированный боек, одновременно уплотняет и выглаживает металл, облегчая последующую шлифовку и полировку.

Изделия или отдельные их детали в зависимости от формы и размеров либо закрепляют в тисках, либо кладут на массивную стальную плиту, укрепленную в толстом кряже. Используют также любые другие наковальни, всевозможные оправки из массивного металла. Например, кольцо или перстень насаживают на массивный стальной стержень, который закрепляют в тисках. Отдельные небольшие плоские предметы закрепляют мастикой на деревянной подложке, которую фиксируют в шаровых тисках, а те, в свою очередь, располагают на кожаной гравировальной подушке.

Инкрустация делится на два основных вида: плоскую и рельефную. В плоской инкрустации все вставные элементы находятся заподлицо с поверхностью изделия, в то время как у рельефной они несколько выступают, образуя небольшие бугорки. В одном изделии возможно сочетание этих двух видов насечки.

Поскольку плоская насечка более проста в исполнении, с нее и следует начинать осваивать приемы работы. Нет необходимости сразу же пытаться украсить какое-то изделие. Прежде всего нужно понять сущность технологии таушировки.

Небольшие кусочки металла толщиной не менее 3 мм вполне пригодны для упражнений. Сначала орнамент рисуют на бумаге в натуральную величину, после чего переносят на поверхность основного металла.

Для гарантированной устойчивости и качественной фиксации вкладка должна расширяться книзу, т. е. в сечении иметь форму трапеции. Такой же формы должно быть и углубление в основном металле. Чтобы получить необходимые углубления, применяют следующие технические приемы.

Положите стальную пластину на наковальню и установите зубильце на контур рисунка. Нанесите по нему несколько сильных и равномерных ударов. Как только зубило войдет в металл примерно на глубину 0,5–0,8 мм, нужно передвинуть, вновь нанести такое же число равномерных ударов (рис. 30, а). При этом зубило войдет в металл на ту же глубину, что и в первом случае. Таким образом, полученное углубление в металле будет иметь на всем протяжении одинаковую глубину. На первых порах число ударов можно подсчитать. В дальнейшем необходимость в этом отпадет, так как основным ориентиром будет ритмичное постукивание, за которым мастер ведет контроль как бы автоматически, не задумываясь над этим, поскольку все его внимание должно быть уделено точной и плавной стыковке получаемых зубилом углублений.

При погружении зубильца или чекана в металл образуются не только углубления. Часть металла под действием клина вытесняется и приподнимается по краям канавки над инкрустируемой поверхностью. Приподнятые острые кромки металла называют гартом или облоем. Именно облой и используют для закрепления металлических вставок. После проковки инкрустируемой поверхности они зажимают вставленную в канавку проволоку. Для того чтобы лучше прижать материал и этим повысить удерживаемость вкладки, шероховатым чеканом проводят по краю вертикальных стенок канавки.

Но такое крепление не очень прочное, так как после шлифовки и полировки часть прокованного облоя снимается. Чтобы повысить прочность вставных элементов инкрустации, на дне канавки насекают острым зубильцем дополнительно две канавки (рис. 30, б). Одну из них делают с наклоном вправо, другую – влево. Обработанные таким образом углубления в сечении будут представлять собой расширяющийся книзу трезубец. Забитый в такое углубление мягкий металл благодаря этому прочно соединится с основой.

Рис. 30. Таушировка: а – формирование канавки с помощью зубильца или чекана; б – нанесение дополнительных бороздок зубильцем; в – гравирование канавок шпицштихелем; г – выполнение канавок флахштихелем и болтштихелем; д – скашивание стенок шпицштихелем; е – вколачивание вкладки в канавки

Есть и другой способ дополнительного крепления элементов вставок в углублениях. Дно канавки насекают сечкой с остро отточенной рабочей частью, имеющей в сечении четырехугольник или треугольник. При такой обработке на дне канавки образуются углубления с облоем в виде острых заусенцев. При выполнении этой операции сечку наклоняют то в одну, то в другую сторону относительно поверхности обрабатываемого изделия.

Углубления под инкрустацию на небольших металлических предметах могут быть выполнены гравировальными инструментами (рис. 30, в – д). Контурный и обронный виды гравировки, имеющие при гравировании самостоятельное значение, здесь становятся первой подготовительной стадией инкрустирования. Но выполненная резцами или зубильцами гравировка требует дополнительной обработки. В контурных углублениях с помощью шпицштихеля скашивают с одной и другой стороны стенки так, чтобы в сечении вместо прямоугольника была трапеция. Стенки углублений скашивают также в других гнездах-углублениях, имеющих самую разную конфигурацию, например лепестка, цветка, всевозможных геометрические фигур.

Контурную резьбу, предназначенную специально для инкрустирования, можно выполнять сразу шпицштихелем, ориентируясь на линии рисунка, нанесенного на поверхность металла. Все линии рисунка гравируют шпицштихелем так, чтобы полотно клинка было наклонено под небольшим углом вправо. Затем, ориентируясь на тот же контур и держа штихель под тем же наклоном, гравируют в обратном направлении. Если посмотреть на полученную канавку в сечении, она будет похожа на ласточкин хвост.

Углубления для таушировки можно получить также химическим и электрохимическим методом. Сначала поверхность основного металла гравируют путем стандартного химического или электрохимического травления[7], после чего штихелем подрезают боковые стенки так, чтобы канавки имели трапециевидное сечение.

После этого можно приступать к собственно инкрустации. Если гнезда под инкрустацию выполнены на стальном предмете, для упражнений в таушировке можно использовать круглую медную или латунную проволоку.

Вместо проволоки применяют также нарезанные из листового металла узкие полоски с прямоугольным сечением. Всевозможные фигурные вставки вырезают из листового металла, толщина которого должна соответствовать глубине вырубленного в металле гнезда. Проволоку и пруток отжигают на огне до красного каления.

Работа по заполнению углублений, выполненных чеканом, зубильцами и гравировальными инструментами (рис. 30, е), идет в следующей последовательности. Конец проволоки вставляют в конце углубления и крепят легким ударом молотка с полированным бойком. Затем укладывают проволоку на следующем участке и вновь ударяют молотком. Так проволоку или пруток постепенно вколачивают в углубления легкими ударами молотка. Когда все углубления будут заполнены до конца, более сильными ударами молотка выступающие элементы инкрустации проковывают так, чтобы они оказались заподлицо с поверхностью инкрустируемого предмета, особенно по краям, чтобы сгладить возможные неровности и гарантировать прочное закрепление. Мягкий металл вставок, как пластилин, наполнит прорезанные и выбитые в металле углубления, вклинившись в них так, что выковырять его можно только с большим трудом, разрушив всю инкрустацию. Большое значение для прочного сцепления металлов имеют заусенцы на дне углублений. Они врезаются в мягкий металл вставок, затем при проковывании загибаются – и эти крючки надежно удерживают элементы вставок.

Ту же роль заусенцы, полученные с помощью острых сечек, играют при инкрустировании плоскими фигурными вставками, розетками, лепестками, бутонами фигур человека и животных. На дне гнезда, вырубленного в изделии по форме вставного элемента, насекаются канфарником[8] углубления под разными углами.

Если углубления сделаны зубилом, поступают следующим образом: после того как проволока на небольшом участке уложена в канавку, проходят шероховатым чеканом по основному металлу с обеих сторон рядом с вложенной проволокой. Благодаря этому выступы (облой), располагающиеся по краям углубления, прижимаются к вкладке с обеих сторон. Затем чеканом еще раз обрабатывают основной металл вокруг вкладки и окончательно прижимают вложенную проволоку.

После полного заполнения рисунка вкладкой поверхность изделия шлифуют и полируют. Если в качестве основы используют сталь, то ее тонируют в сине-серый цвет. Иногда насечку на изделии дополнительно рассекают туповатым зубилом. Эта операция придает изделию своеобразный вид.

Механическое гравирование

Механизация граверных работ возможна при использовании специального оборудования и применении усовершенствованного инструмента. При этом можно за одну установку обрабатывать деталь, гравировать, сверлить и фрезеровать сопряженный профиль канта или каналов, расположенных на поверхности детали. В промышленности такие работы проводят на копировально-фрезерном станке с пантографом. Нужный текст и узор набирают из трафаретов, которые закрепляют на копирном столе станка. Плечи пантографа настраивают в нужном масштабе с учетом размера шаблонов, деталь (заготовку) закрепляют в рабочем поле станка и приступают к фрезерованию. Выборка металла получается в результате своевременного опускания и подъема резца в шпинделе пантографа и одновременных задержек копировального пальца в нужных местах трафаретов.

Для мелкосерийной и кустарной работы промышленные станки малоприменимы. Они громоздки, потребляют много электроэнергии, а изготовление шаблонов для штучной работы попросту нецелесообразно. К тому же недостатком гравировки на станке с пантографом является то, что в переходах линий (особенно в острых углах) получаются скругления от вращающегося резца и для получения острых углов требуется их дополнительная подрезка и опиловка.

Работа на настольном копировально-фрезерном станке

На рис. 31 изображен настольный вариант копировально-фрезерного граверного станка. Он предназначен в основном для выполнения на изделиях крупных надписей и рисунков как в стационарных, так и в походных условиях, имеет небольшие габаритные размеры и малую массу, что позволяет транспортировать его к месту работы в чемодане.

На таком станке можно производить различные операции по обработке поверхностей изделий из органического стекла, всевозможных пластмасс, металлов и их сплавов.

Копирование на данном станке осуществляется с помощью шиберной системы. Станок состоит из двух плит (шиберов), станины в виде швеллера, шпинделя с приводом от электродвигателя через гибкий вал и линейки с пазом для набора и установки шрифта. Плиты соединены между собой и со станиной роликами таким образом, что при передвижении копировального пальца (щупа) по копиру или шаблону верхняя плита, несущая копировальный палец и шпиндель, постоянно скользит по верхнему поперечному пазу нижней плиты. Одновременно приходит в движение и нижняя плита, скользя по направляющим станины в продольном направлении – то слева направо, то справа налево.

Рис. 31. Настольный копировально-фрезерный станок «Малыш»: 1 – шиберы; 2 – электропривод; 3 – станина; 4 – линейка для набора трафаретов; 5 – копировальный палец (щуп); 6 – шпиндель с резцом

Копирование осуществляется вручную в результате движения плит, которые повторяют рисунок, вычерчиваемый копировальным пальцем, скользящим по канавкам копира. Отличительной особенностью конструкции является копирование как надписей, так и различного рода изображений без какого-либо искажения в масштабе 1:1. Такое устройство позволяет успешно производить операции гравирования на деталях любых размеров и наносить надписи высотой шрифта 6 мм и более. С целью изменения размеров шрифта пользуются несколькими наборами копировальных планок разных по высоте шрифтов.

В комплект станка входят электродвигатель с гибким валом, дополнительные верхняя и нижняя плиты, крепежные винты и струбцины. Наличие дополнительных шиберов, отличающихся габаритами и массой, позволяет использовать станок как для выполнения мелких граверных операций, так и для гравирования надписей на нестандартных изделиях со сравнительно большими поверхностями, т. е. оформлять всевозможные вывески и мемориальные доски.

Граверный станок «Малыш» имеет простую конструкцию, и для умелого специалиста изготовить такой станок даже своими силами не составит особого труда, тем более что материалом для конструкции может служить толстое органическое стекло, которое, как известно, легко поддается всем видам механической обработки.

Работа на станке заключается в следующем. Станок устанавливают на стол или верстак, на рабочей плите закрепляют пластину для гравирования, набирают шрифт и, взявшись обеими руками за ручки, смонтированные на верхней плите (шибере), приводят в действие копировальное устройство.

Плавными движениями заставляют скользить копировальный палец по углубленному контуру знака или буквы, выгравированному на копировальной планке. Одновременно с этим, нажимая большими пальцами на гашетки, опускают шпиндель вниз, подводя резец к обрабатываемой поверхности.

Для гравирования на больших досках и плитах станок крепят к поверхности изделия струбцинами, предварительно установив его на разметку будущей строки. В этом случае рабочую плиту необходимо снять, чтобы освободить доступ резцу к обрабатываемой поверхности. Отвернув ограничительную гайку, ввинчивают втулку со шпинделем в шибер на величину подачи шпинделя, достаточную для обеспечения нормального режима гравирования. Затем, набрав в паз шрифтовой линейки первое слово из копировальных планок или букву, подсоединяют к хвостовику шпинделя гибкий вал от электродвигателя, вставляют резец и приступают к работе.

Выборку металла вращающимся резцом производят с постепенной вертикальной подачей шпинделя. Для наблюдения за поведением резца и правильностью установки копировального устройства относительно разметки в шибере и станине предусмотрены смотровые окна (для конструкции из оргстекла окна не нужны). Установка копировального устройства на линию разметки осуществляется передвижением шрифтовой линейки в вертикальном направлении и набора шрифта вдоль паза шрифтовой линейки в горизонтальном направлении.

При использовании станка для гравировки пуансонов и деталей с выступающими частями, превышающими величину наименьшего хода шпинделя вверх, применяют подкладную раму. Подкладная рама снабжена подъемным механизмом, позволяющим поднимать и опускать рабочую плиту (столик). В этом случае рабочая плита снимается со станины граверного станка и крепится на подкладной раме.

Работа бормашиной

Как говорилось выше, гравировальные станки хороши для тех случаев, когда изделия выпускаются партиями или являются однотипными (например, вывески, текст которых можно легко набрать из кассы трафаретов). В частной, тем более в любительской практике их использование не имеет большого смысла. Зато широкой и заслуженной популярностью пользуются универсальные устройства, известные как прямые шлифмашинки, многофункциональные электроинструменты или электрограверы. Пожалуй, самым популярным подобным инструментом является изделие компании «Dremel», чье название стало нарицательным для устройств данного вида. Однако задолго до появления подобной продукции на прилавках наших магазинов и профессиональные граверы, и народные умельцы использовали для гравирования стоматологическое оборудование – всем известные бормашины.

«Dremel» («Дремель») – торговая марка ручного электро– и пневмоинструмента и принадлежностей к ним. Происходит от фамилии американского изобретателя и промышленника Альберта Дж. Дремеля, разработавшего первые модели высокоскоростного роторного ручного инструмента и основавшего в 1932 году «Dremel Company» для производства такого инструмента. В 1993 году торговая марка была приобретена фирмой «Bosch», производство по состоянию на 2008 год осуществляется инструментальным подразделением этой фирмы «Robert Bosch Tool Corporation». Главный офис компании по производству инструмента под маркой «Dremel» располагается в Маунт-Проспект, штат Иллинойс, США.

Бормашина – весьма простой инструмент. Она состоит из мотора, муфты, гибкого вала и наконечника, в цанговом зажиме которого крепится зубной бор, служащий режущим инструментом, фреза того или иного типа, абразивный камень, металлическая щетка или отрезной диск (рис. 32). Подобное же устройство имеют и вышеописанные электрограверы, поэтому для единообразия все их будем называть бормашинами.

Рис. 32. Бормашины: а – многофункциональное устройство фирмы «Dremel»; б – гибкий вал с наконечником; в – зубной бор со сточенным кончиком шарика

Основной узел в данном случае – гибкий вал с наконечником, который передает вращение от электродвигателя к закрепленному в цанговом зажиме бору. Имея такой вал, можно, в принципе, зажать его ось непосредственно в патрон электродрели или шуруповерта. Подобный комплект позволит справиться с простейшими граверными работами. Однако качество их будет невысоким. Дело в том, что частота вращения у большинства дрелей (а также распространенных бытовых электродвигателей) не превышает 3,5 тысячи оборотов в минуту (об/мин), тогда как электрограверы позволяют работать со скоростью до 30–37 тысяч об/мин, а некоторые бормашины – до 400 тысяч об/мин. Именно высокооборотистый привод позволяет качественно работать по металлу, тогда как низкоскоростная машинка годится только для уверенной работы по пластмассам и кости.

Бормашины широко используют для написания адресов (дарственных надписей) на различных материалах, а также для написания всевозможных поздравлений на посуде, чего невозможно добиться штихелем. Бормашиной можно наносить надписи в самых труднодоступных местах, она применима как для плоскорельефного, так и для обронного гравирования, где требуется выборка большого количества металла. Но мы сосредоточим внимание только на плоскорельефном гравировании. Сюда входит выполнение надписей различного характера как прямым шрифтом, так и рукописным на незначительную глубину.

Перед тем как приступить к работе, привод электрогравера или прямой шлифмашинки лучше подвесить – это сглаживает вибрацию. К тому же лежащий на столе работающий электроинструмент может свалиться на пол, потянув за собой гибкий вал и испортив тем самым работу. В комплекте с гравером иногда есть стойка-кронштейн для крепления его в подвешенном состоянии.

Бор вставляют в наконечник с гибким шлангом и обводят им контуры изображения. После нанесения основных контуров рисунка выполняют более мелкие детали. Тени выполняют последними, их можно изобразить в виде штриховки линиями, кружками, клеточками.

Борами можно выполнять объемные, рельефные и контурные работы. Для написания текстов применяют в основном шаровидные боры. С целью достижения отчетливой проработки деталей букв граверы, как правило, у такого бора стачивают кончик шарика (рис. 32, в).

У каждого мастера свои излюбленные методы работы. Для начала вы можете попробовать следующую технологию выполнения надписи. Для первой проработки контура закрепляете в цанге самый тонкий бор и проходите им всю надпись, не задерживаясь на утолщениях и завитушках, так чтобы толщина букв выглядела одинаковой. Затем этим же бором выполняете утолщения шрифта, как правило, внутри буквы. Проверяете и подправляете завитушки и украшения шрифта.

Теперь смотрим, что получилось. Линии полученной надписи шероховатые, скорее напоминают борозды, особенно там, где прорабатывались утолщения или проводили бором несколько раз. Для исправления этого берем бор или абразивную насадку немного большего диаметра и проводим по местам утолщения, тем самым выравнивая верхний слой. Абсолютной гладкости без длительной тренировки достичь довольно сложно, но вид в любом случае получится уже совсем другой, а это главное.

Приемы написания знаков, букв и цифр вращающимся бором, особенно если его обороты незначительны, не соответствуют тем, которыми мы привыкли пользоваться при письме авторучкой или карандашом. При нанесении на изделие того или иного знака либо изображения следует начинать гравирование вертикальных линий сверху вниз, а горизонтальных – справа налево, т. е. против направления вращения инструмента. Чем выше скорость привода, тем более гладкой будет выгравированная канавка. Правда, при высоких скоростях удержать инструмент так, чтобы глубина гравировки получалась постоянной, нелегко. Ко всему нужна привычка, так что регулярные тренировки на обрезках различных материалов – залог успеха вашей работы. Возьмите небольшую пластинку и проведите по ней гравером тонкие линии, завитушки, эллипсы и круги. Когда рука натренируется, можно приступать к выполнению рисунка, при этом рука будет двигаться так же легко, как и с карандашом.

Общее правило – чем тверже материал, тем выше должна быть скорость инструмента. Например, для работы по оргстеклу (плексигласу) не следует выставлять скорость выше 8000 об/мин, так как на высоких скоростях плексиглас будет сильно плавиться и может даже налипать на бор. В случае если производится матирование того же плексигласа абразивной насадкой (точильным камнем), можно выставить скорость вращения на уровне 15 000 об/мин. При работе с медью или алюминием скорость должна быть выше, а при гравировке по стали вам, скорее всего, потребуется установить максимальную скорость вращения бора.

При покрытии фона на большой площади независимо от того, бором вы это делаете или абразивной насадкой, необходимо наносить полоски в одном направлении, иначе рисунок будет смотреться некрасиво. Также одно из основных условий получения достойного результата – отсутствие небрежности и спешки. Важно не прикладывать слишком больших усилий и не пытаться вогнать в материал насадку. Помните, что машина должна выполнить всю работу, а не вы!

И еще одна важная особенность при работе с металлом. При проведении линии, будь то надпись или рисунок, важно направление движения руки, угол наклона насадки. При этом на поверхности выгравированной в металле канавки создаются ворсинки, которые играют, блестят, переливаются на свету. Под разными углами освещения эффект будет разным. Поэтому положение руки при выполнении надписи всегда должно быть одинаковым. В большинстве случаев это же относится и к рисунку. Однако с этим эффектом можно поэкспериментировать, создавая гравированные изображения, которые по-разному выглядят в зависимости от направления источника света.

Желательно, чтобы во время гравирования рука плавно скользила по поверхности стола или обрабатываемого материала. Для этого можно надеть перчатку или проложить ткань между рукой и столом (заготовкой).

Технология выполнения надписей на подарках достаточно проста. Она состоит из следующих операций:

• выборки материала бором;

• втирания краски-основы в гравировку;

• засыпки и растирания бронзовой пудры по поверхности надписи.

Для втирания в гравировку обязательно следует брать густотертую масляную краску – цинковые или свинцово-цинковые белила. Любая другая краска для этих целей непригодна. Втирать краску нужно пальцем или тампоном круговыми движениями, давая тем самым возможность краске заполнить все углубления.

Убедившись, что краска втерта достаточно прочно и надпись ясно читается, излишек краски стирают с поверхности изделия ветошью без ворса. Те же манипуляции проделывают и после растирания бронзовой пудры.

Как уже упоминалось, бормашина незаменима при гравировке по стеклу, которое штихелем можно только расколоть. Для такой работы существуют определенные правила.

Для нанесения надписи на стекло к нему с обратной стороны прикрепляют бумагу с надписью для гравировки, а с лицевой стороны смазывают растительным маслом, которое во время резания стекла алмазным бором предотвращает распыление стеклянной пыли и позволяет считывать текст.

Рисунок или надпись можно и перевести непосредственно на стекло. Делают это так. Чистую поверхность стекла протирают тампоном, смоченным раствором канифоли в спирте или ацетоне. После того как покрытие подсохнет, через копировальную бумагу переводят рисунок. Пропущенные места подрисовывают простым мягким карандашом.

Гравируют рисунок, держа стеклянный предмет в левой руке, упирая его в край стола или положив на него. Прорабатывают рисунок, начиная снизу, так чтобы пыль летела вниз и не забивала рисунок. При гравировке следят, чтобы линии были достаточно заглублены, а толщина их соответствовала задуманному рисунку.

Иногда для подчеркивания каких-либо деталей бывает необходимо заматировать их. Для этого накладывают на нужное место кусок наждачной бумаги средней зернистости и пальцем слегка натирают это место, вращая бумагу. Маленькие участки матируют палочкой, на торец которой приклеивают наждачный порошок.

Рисунок на отгравированной стеклянной поверхности можно тонировать. Для этого в гравировку затирают масляную художественную краску темных тонов.

Фарфоровые изделия гравируют так же, как и стеклянные. В гравировку в этом случае обязательно затирают краску. Популярна и так называемая штриховая роспись фарфоровых изделий алюминием и другими металлами. Этот процесс имеет название «натирание металлами».

Натирание алюминием проводят, применяя все ту же бормашину. Рабочим инструментом является диск из листового алюминия, зажатый в специальной оси от шлифовальных кругов для бормашин. Толщина диска – 0,3–0,5 мм, диаметр – 10–20 мм. Желательно применять диск с крупным диаметром (около 20 мм), так как он дает более четкую и однородную линию штриха.

Вращающийся алюминиевый диск, касаясь поверхности фарфора, разрушает глазурь. Разрушение глазури происходит за счет окиси алюминия, имеющейся на поверхности диска. В неровности затираются мелкие частицы алюминия.

Как уже было сказано, натирание производят и другими металлами и сплавами, например медью и латунью. Но медь и латунь быстро окисляются на поверхности фарфора, и со временем вместо блестящего получается темный штрих, как бы затертый черной краской. Алюминиевый штрих остается блестящим неограниченно долго.

При натирании чистую поверхность фарфора покрывают суспензией титановых белил. Для ее приготовления берут жидкий столярный клей и в нем замешивают сухие титановые белила. Этой суспензией покрывают поверхность фарфора. С помощью копировальной бумаги переводят рисунок, подрисовывая неясные места мягким карандашом.

Рисунок прорабатывают алюминиевым диском. Правила нанесения штрихов остаются такими же, как и для гравирования стекла абразивами. Если плоскость диска совпадает с линией штриха, получают тонкую линию, если не совпадает – толстую.

При необходимости получают и крупный участок поверхности, покрытый алюминием. Для этого вращающимся диском быстрыми движениями водят по этой поверхности.

После нанесения всего рисунка титановые белила удаляют тампоном, смоченным горячей водой.

Подобную технику используют и в том случае, если нужна надпись временного характера на стекле. Используя дюралюминиевые диски, гравер механически наносит на стекло слой металла. Выполненную таким образом надпись можно смыть серной кислотой.

Рисунки на стекле и фарфоре должны быть четкими, с минимальным количеством штрихов и, конечно, красивыми.

При натирании фарфора алюминием желательно выбирать изделие, окрашенное в темные тона, тогда рисунок будет выразительнее.

Художественное травление металла

Художественное травление металла издавна известно оружейных дел мастерам. Оно заменило один из трудоемких процессов – ручную гравировку, не опустив при этом планку качества.

Техникой травления сравнительно легко можно на любом металле воспроизвести рельефный или углубленный орнамент, сюжет, текст. Даже для таушировки можно использовать этот метод, при котором образуются канавки для запрессовки проволоки или металлических контрастирующих полосок. Требуется только небольшая доводка – расширение днища канавок, что значительно экономит время по сравнению с выполнением этих углублений техникой гравировки.

Существует два способа травления – химический и гальванический. Второй более эффективен и менее вреден: раствор электролита не выделяет ядовитых газов, которые неизбежны при химическом способе.

Химическое гравирование металлов

Сущность технологического процесса изготовления художественных изделий методом химического травления (рис. 33) состоит в следующем: металлическое объемное изделие или пластину покрывают слоем кислото– и щелочеупорного лака. После высыхания лака на его поверхности прочерчивают тонким резцом линии рисунка, предварительно переведенные с помощью копировальной бумаги на поверхность лаковой пленки. После этого с поверхности изделия тщательно удаляют лаковую стружку и погружают его в травильный раствор. При травлении не защищенные лаком участки металла будут растворяться, образуя на поверхности канавки-штрихи, идентичные рисунку.

По окончании травления лак с поверхности изделия удаляют органическим растворителем. Продолжительность травления определяют визуально.

Рис. 33. Схема процесса химического травления: 1 – травильная жидкость; 2 – слой лака; 3 – изделие; 4 – корпус ванны

Строго говоря, химическое гравирование можно производить двумя способами: либо покрыть веществом, на которое действует протрава, все линии и поверхности рисунка, либо, наоборот, защитить от действия кислот все промежутки, оставляя линии и поверхности рисунка свободными. Если затем погрузить изделие в состав для травления, то в первом случае рисунок получится слегка рельефным, а во втором – углубленным. Первый способ применяют в цинкографии для изготовления клише, с которого затем печатают бумажные оттиски. Вторым же способом проводят художественное гравирование металлических поверхностей.

Процесс химического травления несложен, но художественное исполнение гораздо труднее, так как требует тщательной, кропотливой работы по созданию композиции рисунка и четкого переноса его на подготовленное изделие. К тому же как ни проста на первый взгляд технология травления, начинающие часто терпят неудачу, в особенности при травлении тонких рисунков.

Прежде чем наносить предохраняющее покрытие, обрабатываемую поверхность следует тщательно очистить от тонкого налета ржавчины, жира и иной грязи. Поверхность изделия зачищают, шлифуют, полируют, обезжиривают, промывают и просушивают. Приставший к поверхности жир можно удалить промыванием в спирте или бензине, прокаливанием или провариванием в подогретом до 50 °С 10 %-м растворе едкого натра в течение 5 мин. Затем изделие на 1–2 мин переносят в 15 %-й раствор серной кислоты и хорошо промывают в горячей воде, чтобы покрывной лак прочно держался на поверхности металла и в процессе травления не отслаивался.

После этого обрабатываемую поверхность можно отполировать, если форма предмета позволяет, а назначение его не противоречит этой операции. Но подобная предварительная полировка не обязательна. До вычищенной поверхности нельзя дотрагиваться пальцами, так как на них всегда есть некоторое количество жирового вещества, а на жир протрава не действует.

Когда протравливаемая поверхность вычищена уже настолько, что имеет свежий металлический блеск, приступают к нанесению предохранительного покрытия. В качестве покрытия для химического гравирования применяют битумный, нитролак или лак следующего состава: 6 г. канифоли, 10 мл этилового спирта, 10 капель нашатырного спирта. Если в этот лак добавить 2–3 кристаллика сухих фиолетовых чернил, то его можно использовать для нанесения рисунка на металлическую поверхность с помощью рейсфедера. В этом случае после травления рисунок будет выпуклым, а не в виде канавок, как в случае прочерчивания рисунка на сплошной лаковой поверхности. Чернила служат для визуального контроля над процессом нанесения лаковых штрихов: прозрачный лак контролировать трудно.

Для алюминия используют так называемое «белое чернило», образующее устойчивую пленку. В его состав входят: 100 массовых частей клея 88, 90 массовых частей каолина и органический растворитель, например этиловый спирт, – до получения консистенции жидкой сметаны.

При нанесении предохранительного покрытия необходимо следить за тем, чтобы металлическая поверхность была совершенно сухой, иначе покрытие местами плохо пристает, а кислота может проникнуть до металла и протравить места, которые должны остаться нетронутыми.

Хорошую покрывную смесь для гравирования готовят следующим образом: расплавляют 1 часть асфальта (битума) и 2 части мастики, перемешивают и добавляют 2 части белого воска. По охлаждении этот состав формуют в шарики или конусы, которые заворачивают в тряпку из тонкого полотна. Состав наносят на поверхность следующим образом: обрабатываемый предмет подогревают и, слабо надавливая на поверхность, водят по ней равномерно массой, завернутой в тряпочку; при этом состав тает и просачивается сквозь тряпку, покрывая тонким слоем натираемую поверхность. Когда покрытие затвердеет, его покрывают как можно более тонким слоем свинцовых белил, мелко растертых и растворенных в гуммиарабике. На этот слой переводят рисунок.

При покрытии лаком всей поверхности изделия после высыхания защитного слоя его покрывают тонким слоем свинцовых белил или красят белой гуашью («белое чернило» в таком покрытии, разумеется, не нуждается). Затем отточенным карандашом или с помощью копировальной бумаги переводят на белую поверхность требуемый рисунок или надпись.

Все места, которые требуется вытравить, проскабливают после этого до поверхности металла. Тонкой и острой гравировальной иголкой можно воспроизвести даже тончайшую тушевку рисунка.

Если нужно протравить простую фигуру или надпись, предохранительное покрытие можно разбавить какой-нибудь жидкостью, например скипидаром, до консистенции густой масляной краски. По такому покрытию можно воспроизвести требуемый рисунок от руки иглой или даже стальным пером.

Для травления при химическом гравировании используют различные составы, в зависимости от вида металла.

Протравливаемый предмет опускают в кислото– и щелочеупорную посуду и заливают соответствующим растворителем. Такой посудой может служить глиняная глазурованная или пластмассовая кювета (ванночка). Если обрабатываемая поверхность представляет собой плоскость (пластину), то можно установить ее в горизонтальном положении, вылепить по краям бортик из воска или пластилина толщиной в палец и в полученную таким образом плоскую кюветочку налить соответствующую кислоту.

Таблица 2. Составы растворов для травления при химическом гравировании

Примечание: Ств – сталь высоколегированная, Ст – сталь углеродистая, М – медь, МС – сплавы меди, А – алюминий, AC – сплавы алюминия, Ц – цинк.

Если металл растворяется очень быстро, возникают следующие осложнения:

• кислота проникает под слой покрытия, и рисунок утрачивает четкий контур;

• повышение интенсивности действия кислоты приводит к разрушению покрывной смеси на больших участках изделия и к браку;

• невозможно надежно контролировать глубину травления.

Скорость процесса определяют по интенсивности выделения пузырьков газа, поднимающихся от мест травления. При бурном выделении пузырьков в травильный раствор следует добавить дистиллированную воду.

В процессе травления на поверхности изделия оседают пузырьки, которые могут задерживать процесс травления. Их необходимо удалять кисточкой или чистым гусиным пером. Для проверки глубины травления в ванну одновременно с изделием помещают контрольный образец из того же материала с фрагментом рисунка или простым узором. Образец вынимают, промывают в проточной воде и замеряют глубину рисунка. По ней судят о глубине и времени травления. Если необходима различная глубина травления, то изделие время от времени извлекают из ванны, промывают, просушивают и лаком покрывают те места, которые уже достаточно протравились. Затем травление продолжается.

Когда травление считают оконченным, предмет прополаскивают в чистой воде, а предохранительное покрытие удаляют нагреванием или смывают его скипидаром или соответствующим нанесенному лаку растворителем. Может случиться, что в углублениях останется некоторое количество протравы, которая со временем разъедает металлическую поверхность местами глубже, чем требуется. Во избежание этого промытый предмет кладут на несколько минут в известковую воду, которая нейтрализует остаток кислоты.

Гальваническое гравирование металлов

Второй способ травления несложен, требует наличия простого источника постоянного тока и позволяет производить гравирование на всех металлах и сплавах, даже на закаленной и нержавеющей стали. Способ этот похож на химическое гравирование, но имеет много преимуществ перед ним:

• травления гальваническим способом происходит быстрее;

• контуры вытравленного рисунка получаются более резкими и отчетливыми;

• в состав протравы не входят едкие кислоты.

Если рассмотреть через лупу рисунок, вытравленный химическим способом, то окажется, что края отдельных углубленных линий неровны и чем глубже линия, тем она шире протравлена. При гальваническом способе травления края отдельных линий получаются совершенно гладкими, а стенки углублений – вертикальными.

Изделие под электрохимическое гравирование подготавливают так же, как при химическом гравировании. Затем его помещают в электрохимическую ванну и в качестве анода подключают к положительному выводу источника тока (рис. 34, а). Обычно такой предмет подвешивают на проволоке, которая припаивается оловянным припоем к непокрытому месту изделия; место спайки покрывается лаком (для тяжелых предметов придется предусмотреть дополнительные подвесы из инертного материала). Отрицательный вывод подключают к катоду, представляющему собой свинцовую пластину[9]. Источник постоянного тока должен иметь рабочее напряжение 5–10 В. Составы электролитов для электрохимического гравирования и режимы обработки зависят от материала конкретного изделия.

Таблица 3. Составы электролитов для электрохимического гравирования

Примечание: Ст – сталь, М – медь, Л – латунь, А – алюминий и его сплавы.

Рис. 34. Гальваническое гравирование: а – обычный способ; б – полусухой способ; в – схема включения для переменного тока: 1 – корпус ванны; 2 – изделие (анод); 3 – подвес; 4 – раствор электролита; 5 – свинцовая пластина (катод); 6 – подводящие провода; 7 – выключатель; 8 – источник постоянного тока; 9 – покрытие (слой воска); 10 – слой ваты или ситца (пропитанный электролитом); 11 – источник переменного тока

Если различные части рисунка требуется протравить до различной глубины, то через некоторый промежуток времени предмет вынимают из ванны, споласкивают его и на места, которые не требуется вытравлять глубже, кисточкой наносят предохранительное покрытие, а затем снова вешают предмет в ванне и продолжают травление.

Добившись желаемого результата, ток отключают, проволоку отпаивают, изделие промывают скипидаром и приступают к окончательной отделке – шлифовке, полировке.

Электрогравирование можно осуществить и так называемым полусухим способом. Берут металлическую пластинку, на которой надо выгравировать рисунок, узор, надпись, с одной стороны к ней припаивают провод и подключают его к положительному полюсу источника постоянного тока, с другой – тщательно полируют поверхность. Затем пластинку нагревают до температуры 100–120 °С и натирают место, где будет рисунок, парафином, стеарином, воском или просто свиным салом так, чтобы это покрытие расплавилось и покрыло поверхность металла тонким ровным слоем.

Когда пластинка остынет, иглой процарапывают линии желаемого изображения и осторожно удаляют стружки покрытия. Затем на рисунок кладут ровный слой ваты или кусок ситца, сложенный втрое, смоченный в 30 %-м растворе поваренной соли, так, чтобы вата или ситец плотно прилегали к пластинке. На вату или ситец кладут другую металлическую пластинку, соединенную с отрицательным полюсом батареи. Проверяют, чтобы между пластинами не было прямого соприкосновения (чтобы исключить возможность короткого замыкания), и включают ток.

Через 10–15 мин, в зависимости от силы подаваемого тока, на металлической пластинке вытравится нарисованный вами на жировой поверхности рисунок или надпись. Если желательно протравить рисунок очень глубоко, надо дольше держать его под током. Схема подключения изделия при полусухом электрогравировании показана на рис. 34, б.

Когда будет закончен процесс травления, пластинку тщательно промывают водой, немного подогревают, снимают с нее слой жира и тщательно протирают тряпкой.

Выгравированный таким способом рисунок на алюминии получается нарисованным бархатисто-черными штрихами. На желтой латуни рисунок получается коричневатый.

Чем тверже металл, тем больше времени потребуется для его протравливания. Если на алюминии протравливание можно производить за 10–15 мин, то на латуни потребуется 40–45 мин. Величину тока подбирают опытным путем.

За неимением источника постоянного тока можно произвести электрогравирование и переменным током низкого напряжения и не особенно большой силы. Однако такой процесс гравирования будет проходить значительно медленнее. Это происходит, во-первых, потому, что переменный ток 50 раз в секунду меняет свое направление и эффект травления производится сразу на обе пластины; во-вторых, от переменного тока пластины быстро нагреваются и ток приходится часто выключать, чтобы жировой слой не растаял и не залил рисунка. Если это случится, придется все начинать сначала.

Электрогравирование переменным током можно несколько ускорить, если под напряжение одновременно класть две пластинки с рисунками, т. е. вместо свободной катодной пластины использовать еще одну пластину с рисунком.

Электрогравирование переменным током лучше производить при напряжении 2 В и никак не более 4 В. Держать под током пластины надо не более 5–7 мин, затем делать перерыв минут на пять и снова включать. Раствор соли следует брать 15 %-й, тогда он будет медленнее вскипать.

Схема включения для электрогравирования переменным током дана на рис. 34, в.

Способы отделки изделий

Для повышения художественной ценности, выразительности, антикоррозийной стойкости и износостойкости изделий, а также для придания им законченного вида применяют целый комплекс различных отделочных операций. Существует три вида отделки: механическая, химическая и электрохимическая (гальваническая).

Механическая отделка изделий

Шлифование – это чистовая обработка поверхностей деталей абразивными инструментами. Шлифование металлических деталей осуществляют на шлифовальных станках вращающимися абразивными кругами, сегментами или брусками.

Механический процесс шлифования можно проследить на примере работы шлифовального круга, который состоит из абразивного и связующего материалов (рис. 35). На войлочные или фетровые круги наклеивают абразивный порошок из корунда, наждака, жженой извести и др. Круг устанавливают на шлифовальный станок. Изделие прижимают к вращающемуся шлифовальному кругу, и остроугольные абразивные кристаллы действуют на его поверхность как зубья фрезы – снимают тонкий слой металла, устраняют неровности, бугорки, царапины. В процессе шлифования абразивные зерна по мере их затупления скалываются и выпадают из связующего вещества, обнажая новый слой незатупившихся. Таким образом происходит как бы самозатачивание круга. При очень прочном удержании связующим веществом абразивного материала круг быстро «засаливается» (забивается стружками пространство между зернами абразива) и его режущая способность резко снижается. Поэтому необходимо следить, чтобы зерна абразивного материала, затупившись, своевременно выпадали из круга и высвобождали новые зерна.

Глубина захвата резания и качество обработки зависят от величины кристаллов (зерен) абразивного материала, твердости и пластичности обрабатываемых изделий. Мягкие, пластичные металлы (медь, алюминий) быстро «засаливают» круг, поэтому его следует периодически очищать, а хрупкие и твердые вызывают преждевременное скалывание кристаллов, что ускоряет изнашивание круга.

Полирование является продолжением процесса шлифования, когда гладкую матовую поверхность изделия с помощью полировников или мелкозернистых полировочных абразивных паст доводят до зеркального блеска, т. е. достигается высокий класс чистоты. Это не всегда последний процесс отделки изделий. Иногда ювелирные изделия (кольца, серьги, кулоны) подвергаются дальнейшей отделке (золочение, серебрение), а полирование служит лишь подготовительной операцией, подобно шлифованию. Но при отделке оксидированных художественных изделий, выполненных техникой чеканки, художественной ковки, литьем, полировка является завершающей стадией отделки, когда надо подчеркнуть отдельные выпуклые формы, усилить их значимость, выразительность всей композиции.

Рис. 35. Схема процесса шлифования

В процессе полирования с поверхности обрабатываемых изделий не снимается стружка, как при шлифовании, а в результате обработки полировником под давлением сглаживаются микронеровности, что придает металлу глянцевый вид.

Под действием очень тонких зерен полировочных паст на жировой основе при полировании на полировочном круге в месте касания поверхности обрабатываемой детали с кругом металл сильно нагревается, его тягучесть и пластичность увеличиваются. Силы трения сдавливают мельчайшие неровности, заполняют ими микроуглубления без отделения стружки, сминают и разглаживают бугорки, в результате чего поверхность изделия получает зеркальный блеск.

Различают три вида полирования: ручное, механическое и электрохимическое.

Ручное полирование применяют при отделке изделий из драгоценных металлов с помощью специальных полировальников (см. рис. 24). Механическое производят на тех же станках, что и шлифование; отличие состоит лишь в более мягких кругах из шерстяной или хлопчатобумажной ткани, на которые наносят специальные полировочные пасты. Электрохимическое полирование – это анодное травление изделий в среде электролита под действием электрического тока. Последний способ имеет ряд преимуществ перед другими видами полирования: возможность обработки труднодоступных мест, сокращение потерь драгоценных металлов, равномерное сглаживание металла по всей поверхности, полное сохранение конфигурации изделия.

Крацевание – обработка изделий с помощью металлических щеток. Применяется как самостоятельный вид отделки художественного литья или как подготовительная операция перед химической либо гальванической отделкой. Крацевание производят вручную (ручными щетками) и на полировальных станках (стальными или латунными круглыми вращающимися щетками). Щетки изготавливают из стальной, латунной, нейзильберовой проволоки диаметром 0,15–0,25 мм. Изделия из твердых металлов (сталь, чугун) крацуют стальными жесткими щетками; из мягких (цинк, медь, алюминий и др.) – мягкими латунными щетками; из драгоценных металлов – тонкими нейзильберовыми щетками.

При крацевании изделие смачивают 3 %-м раствором поташа или специальным мыльным препаратом, что облегчает скольжение проволочек и предотвращает засаливание щетки. Чтобы избежать образования полос на поверхности изделия, направление движения щетки нужно многократно изменять.

Шабровкой называется срезание (соскабливание) тонких частиц металла с поверхности обрабатываемой детали с помощью шабера. Этот процесс можно сравнить с фугованием досок в столярной практике. Шабровка осуществляется ручными или механизированными инструментами – шаберами, которые представляют собой металлические стержни с режущей кромкой на концах. По форме режущей части различают шаберы плоские, трехгранные и фасонные; по конструкции – цельные и со вставными режущими пластинами. Применяют данный вид обработки для получения гладких, ровных и чистых поверхностей литых и ювелирных изделий; при гравировании на металле для удаления заусенцев (барб), а также для выравнивания зернистой поверхности металлической доски при гравировании в технике меццо-тинто и др.

При шабровке в одном направлении возникает волнистость, поэтому шабруют попеременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что позволяет получать наиболее ровные поверхности. Толщина стружки при черновой шабровке – 0,02–0,05 мм, при чистовой – не более 0,01–0,02 миллиметра.

Галтование – это полирование давлением мелких изделий во вращающихся барабанах с мыльным раствором с помощью стальных шариков, конусов, цилиндриков.

Этот вид отделки возник при дальнейшем развитии метода полирования стальными полировниками. Изделия укладывают в барабан, наполненный стальными шариками и мыльным раствором. При вращении барабана мелкие шарики и изделия непрерывно перемешиваются, шарики, перекатываясь по поверхности, сглаживают неровности и шероховатости. Шарики диаметром 1–5 мм изготавливают из хромистой стали и закаляют. Продолжительность обработки латунных штампованных изделий – 2–8 ч; бронзовых литых – 10–15 ч; изделий из ковкого чугуна – 24–48 ч; из серого чугуна – 70–80 часов.

Галтование значительно дешевле ручного полирования гладильником, но имеет ряд недостатков: применяется только в массовом производстве, когда в барабан одновременно можно заложить много однотипных предметов. Для полых и очень нежных изделий этот метод вообще непригоден, так как шарики могут повредить их. В этом случае вместо шариков в барабан иногда кладут обрезки замши, деревянные опилки, песок.

Пескоструйная отделка – обработка в пескоструйных аппаратах поверхности изделий сухим песком, который подается под давлением по резиновому шлангу с помощью сжатого воздуха. В результате отделки изделия приобретают мелкозернистую равномерно-матовую поверхность.

Пескоструйный аппарат представляет собой цилиндрический сосуд конусообразной формы с насадкой для гибкого шланга, к которому подключается сильный центробежный вентилятор. На цилиндре имеется смотровое окошко, которое позволяет следить за ходом рабочего процесса.

Нижняя часть сосуда заполняется мелким кварцевым песком, изделия загружаются через два боковых облицованных тканью отверстия. При включении вентилятора крупинки песка под действием сжатого воздуха с огромной скоростью подбрасываются вверх, обстреливают поверхность изделий, оставляя на ней крохотные вмятинки, тем самым создавая матовую бархатистость.

От размера крупинок зависит фактура изделия: для чеканных и штампованных из тонкого листового металла изделий – 0,05–0,15 мм; для поделочной стали и литья – 0,2–0,5; для крупных деталей экстерьерного декора из чугуна, бронзы, алюминия – 0,5–1,5 миллиметра.

Виброобработка – схожий с галтовкой процесс полирования в среде наполнителя, но не во вращающемся барабане, а в вибрирующем контейнере. Поверхность изделий сглаживается в результате взаимного трения. Процесс происходит в закрытом контейнере виброустановки, куда вместе с изделиями помещают наполнитель (стальные и стеклянные шарики, древесная мука) и моющий раствор (г/л): нашатырный спирт – 25–15; мыльная стружка – 15; моющее средство – 10; хлорная известь – 8; двууглекислый натрий – 7; хлористый натрий – 2. В контейнер вначале загружают стальные и стеклянные шарики, а после включения виброустановки – химические компоненты, древесную муку (10 г/л) и воду. После тщательного перемешивания наполнителя и моющего состава загружают изделия. Преимущество этого способа в том, что на полирование виброобработкой затрачивается значительно меньше времени, чем на галтование.

Шлифующие и полирующие материалы

Шлифование и полировка поверхности готовых изделий до зеркального блеска производится с помощью различных абразивных материалов, изготовленных из природных минералов, пород вулканического происхождения или окисей металлов с примесью специальных добавок.

Наждак – минерал темно-серого или черного цвета, состоящий из корунда (Al2О3), смешанного с магнетитом, гематитом, пиритом и кварцем. Глыбы минерала размалывают и полученный абразивный материал прессуют в шлифовальные круги или наклеивают на бумажную и тканевую основу (шлифовальные шкурки). Наждаком шлифуют металлы, драгоценные камни, стекло и другие материалы. Мелкозернистый мягкий наждак используют для полирования.

Карборунд (карбид кремния SiC) – бесцветный кристалл с алмазным блеском. Применяется как абразив, который получают нагреванием кокса и кварцевого песка с добавлением опилок и поваренной соли в электропечи при температуре 2000–4000 °С. Кристаллы соединяются керамическим раствором. Карборундом шлифуют стальные инструменты, драгоценные камни и другие твердые и хрупкие материалы.

Кварц (диоксид кремния SiO2) – минерал, составляющий до 12 % земной коры. Применяется в виде кварцевой муки или песка при изготовлении наждачной бумаги и в пескоструйных аппаратах; в виде порошка и паст – для чистки предметов домашнего обихода.

Трепел – легкая пористая осадочная порода желто-коричневого цвета. Смешивается с маслом и используется для полировки металлов драгоценных камней, стекла.

Пемза – пористая вулканическая порода (лава). Применяется для шлифовки. Кусковой или порошковой пемзой шлифуют предварительно смоченные водой мягкие металлы, камни, кость; кусковой нешлифованной пемзой очищают пробирный камень от штрихов металлических сплавов; порошковой пемзой протирают чеканные изделия, покрытые патиной.

Венская известь (жженая известь) изготавливается из минерала доломита. Неустойчива на воздухе, поэтому должна храниться в закрытых сосудах. Применяется для полировки мягких металлов, органического стекла и других материалов.

Магнезия (оксид магния MgO) – белый легкий порошок. Наиболее мягкое полировочное средство. Применяется в смеси с оксидом алюминия, венской известью и другими добавками в виде белой политуры.

Известь (углекислый кальций СаСО3) – отмученный натуральный мел. Используется как основа для различных полировочных паст и порошков.

Крокус (красная политура) – натуральный оксид железа с примесью глины или кремния. Полировальный порошок изготавливается из размолотого и промытого красного железняка или путем искусственного окисления железных опилок.

Оксид хрома (Cr2О3) – порошок серо-стального цвета. Образует зеленую политуру, которая используется для обработки твердых металлов.

Диоксид олова (SnО2) – серый, очень мягкий порошок мелкозернистого строения, получаемый при сжигании олова. Применяется как очень тонкое полировочное средство для изящных изделий.

Оксид цинка (ZnO) – получают при сжигании металла на воздухе. Применяется как тонкое полировочное средство для изящных изделий.

Корунд (оксид алюминия Al2О3) – минерал, природный безводный глинозем. Применяется для шлифования и полирования твердых металлов.

Гематит (оксид железа Fe2O3) – минерал серо-стального цвета. Используют для ручного полирования, подобно стальному полировальнику.

Мыльный корень (мыльник) служит для очистки изделий после протравливания, обезжиривания и покрытия металлами в гальванических ваннах. Отваром мыльного корня смачивают крацовочную щетку.

Шлифовальные и полировальные пасты содержат тонкие абразивные порошки, жировые связки и специальные добавки. Абразивными материалами являются оксиды хрома и кремния, крокус. Оксид хрома придает пастам зеленый цвет, оксид железа – красный, технический мел – белый. В качестве связок в пастах используют стеарин, парафин, техническое сало, церезин, воск. Специальными добавками служат двууглекислая сода и олеиновая кислота (вводятся для активизации процесса полирования), скипидар и керосин (для изменения вязкости).

При ручном и механическом полировании полируемые части промывают в растительном или техническом масле.

Оборудование и инструменты

Шлифование и полирование производят на станках быстровращающимися кругами из различных материалов и вручную – кательниками, брусками, полировниками из металла и другими приспособлениями.

Различают два основных типа приводных станков для шлифования и полирования: шлифовально-полировальный станок и электрическая бормашина с гибким валом.

Шлифовально-полировальный станок снабжен двигателем переменного тока с короткозамкнутым ротором. Мощность не менее 184 Вт; скорость вращения при полировании – 2800–3000 об/мин, при крацевании – 700–750 об/мин. Для того чтобы снизить скорость вращения и сохранить полную мощность двигателя, применяют редуктор с передаточным отношением 4:1. Шлифовально-полировальные инструменты крепятся на удлиненном с обеих сторон валу.

Бормашина с гибким валом применяется для тонких работ, где требуются более мелкие шлифовально-полировальные инструменты. Последние крепятся в зажимном патроне гибкого вала.

Абразивный инструмент изготавливается из абразивных материалов и предназначен для механической обработки металла и других материалов. Его можно разделить на два основных типа: жесткий (шлифовальные круги, головки, сегменты и бруски) и гибкий (шлифовальная шкурка и изделия из нее – ленты, диски и др.).

Для изготовления шлифовальных кругов и другого инструмента применяют электрокорунд, карбид кремния, карбид бора, синтетические и природные алмазы. Абразивный инструмент выпускается на керамической, бакелитовой, вулканитовой, силикатовой, глифталевой и магнезиальной связках, скрепляющих отдельные абразивные зерна.

Электрокорунд нормальный получил наибольшее применение; он выпускается трех марок: Э2, Э4, Э5. Цифры после буквы означают содержание окиси алюминия Аl2О3 соответственно 92, 94 и 95 %.

Электрокорунд белый марок Э8, Э9 содержит 98–99 % окиси алюминия и на 30–40 % превосходит по качеству электрокорунд нормальный, так как включает в себя меньше примесей. В последнее время промышленностью выпускается электрокорунд белый повышенного качества марки Э9А.

Монокорунд марок М7, М8 отличается высокой прочностью и более высокими режущими свойствами. Он содержит 97–98 % окиси алюминия. Применяется такой абразив для обработки весьма прочных сталей.

Карбид кремния – абразив, используемый для чистовой заточки твердосплавного инструмента.

Карбид бора используется в виде порошка для доводки и притирки.

Синтетические алмазы, применяемые для заточки инструментов, выпускаются нескольких марок:

• АСО (зерно № 4–25) – алмаз синтетический обычной прочности;

• АСР (зерно № 5–32) – алмаз синтетический повышенной прочности;

• АСВ – алмаз синтетический высокой прочности;

• АСК – алмаз синтетический кристаллический;

• АСС – алмаз синтетический кристаллический сортированный.

Шлифовальные круги из электрокорунда и карбида кремния изготавливают диаметром 3–1100 мм, толщиной 0,5–200 мм, диаметр посадочных отверстий – 1–305 мм; из алмазных зерен – диаметром 6–300 мм, толщиной рабочего кольца 1,5–5 мм, шириной 3–20 миллиметров.

Шлифовальная шкурка и изделия из нее выпускаются на основаниях из ткани и бумаги, с режущими зернами из электрокорунда, карбида кремния, стекла и кремния. Применяется для ручных и механизированных шлифовальных работ. В зависимости от требуемой прочности изготавливается на основаниях из бязи, саржи, полудвунитки или бумаги. Наиболее прочной основой является саржа. Связующим средством для наклеивания абразивного материала обычно служит клей из кожи и костей, но в последнее время его место занимают синтетические клеи. Величина зерен абразива определяет тонкость шлифовальной шкурки.

Эластичный полировальный круг, фетровый круг применяются для полирования гладких, ровных и выпуклых поверхностей. Размеры кругов определяются внешним диаметром. В центре круга имеется отверстие для крепления (с помощью фланцев и гайки) на вал станка.

На вращающийся круг наносят полировочную пасту, которая прочно удерживается частицами фетра. Круги из фетра являются высококачественным, стойким в эксплуатации полировальным инструментом.

Войлочный круг применяется для шлифования и полирования изделий. В первом случае используются круги из волос и шерсти животных, во втором – мягкие из чистой шерсти.

Волосяной круг (дисковые щетки) имеет деревянную основу, на которой по всей окружности укреплены торчащие волосяные кисти. Применяется для полирования изделий сложной конструкции. Эластичность дисковых щеток зависит от толщины и длины волоса. Крепится на станке так же, как войлочный и фетровый.

Матерчатый круг служит для заключительного полирования. Представляет собой выкроенные из материала (бязь, полотно, фланель) диски, сшитые концентрическими швами между собой. Чем чаще строчки швов, тем жестче круг. Матерчатые круги хорошо удерживают пасту и полируют поверхность любого вида. Долговечны в работе.

Нитяной круг (пушок) применяется для наведения блеска на поверхность изделия. Похож на волосяной круг, но вместо волосяного имеет нитяной покров. Является мягким и тонким полирующим инструментом.

Все вышеперечисленные шлифовально-полировальные круги относятся к инструменту для механической отделки изделий.

Для полирования и шлифования вручную применяется следующий инструмент. Наждачные бруски и шлифовальные напильники по форме и действию напоминают обычные слесарные напильники, но изготавливаются из дерева и оклеиваются наждачной бумагой, или же абразивный материал укрепляется непосредственно на дереве. Используются для обработки ровных плоскостей.

Точильный камень (брусок) представляет собой плоский камень прямоугольного сечения длиной 200–300 мм. При обработке на бруске изделие равномерными движениями перемещают вперед и назад по плоскости до тех пор, пока поверхность детали не будет обработана. Направление шлифования необходимо менять, чтобы не допустить образования царапин и рисок на поверхности.

Напильники из карбида кремния (карборунда) – стержнеобразные камни длиной 150 мм с разнообразными формами сечения: круглой, полукруглой, треугольной, квадратной. Имеют различную зернистость. При работе их используют как напильники, но смачивают водой, чтобы микростружка не забивала их поры.

Шлифовальные угли – приготовленные особым способом древесные угли. Изготавливают в виде брусков квадратного сечения. Используют для окончательной шлифовки металла.

К шлифующим порошковым материалам относятся пемзовая мука, трепел и венская известь.

Пемзовая мука применяется для предварительной грубой обработки больших поверхностей. Представляет собой размолотый пемзовый камень, приготовленный в виде кашицы. При смешивании с водой используется для жесткой шлифовки, при смешивании с маслом – для тонкой.

Трепел служит для шлифовки и полирования ювелирных изделий. Приготавливают его тем же способом, что и пемзовую муку. Кашицу наносят на обрабатываемую поверхность с помощью фланелевой тряпочки или кисти и продольными либо круговыми движениями прошлифовывают изделия. Для этой же цели применяют и порошок венской извести.

Шлифовальные и полировальные деревянные палочки изготавливают из твердой и вязкой древесины бересклета. Из брусков вырезают нужной формы стержень, который используют при отделке труднодоступных углублений изделия. Стержень обмакивают в кашицу из шлифующего порошка, частички абразива прилипают к нему, а при обработке вдавливаются в древесину, что способствует удержанию шлифующего вещества на инструменте.

Натянутая нить служит для полирования звеньев цепочек и мелких отверстий. Для крупных отверстий используют пучок сплетенных нитей, который смазывают полирующим веществом (жирный трепел), надевают на крючок, пропускают через отверстие, туго натягивают и водят по нему обрабатываемую деталь.

Полировник (гладило, лощильник) изготавливают из высококачественной закаленной стали. Кромка рабочего конца должна иметь закругленную, хорошо отполированную поверхность (см. рис. 24). Полировник часто имеет деревянную рукоятку. Полирование гладилом обеспечивает изделию высокий блеск. Поверхность металла уплотняется и наклепывается, что повышает твердость и долговечность изделия. Перед началом работы изделие обезжиривают, чтобы не засаливать гладило, и смачивают мыльным раствором с нашатырным спиртом для уменьшения трения. Затем с равномерным давлением проводят по поверхности штрих за штрихом. Вторичную полировку производят в противоположном направлении, чтобы избежать образования полос. При полировании гладилом отсутствуют потери металла. Недостатки метода: длительность процесса, необходимость наличия высокой квалификации и опыта у работающего.

Полировочный камень дает более высокое качество полировки, чем металлические полировники. В качестве такого камня используют гематит, форма и размеры которого соответствуют форме и рабочей части металлического гладила. К деревянной рукоятке камень обычно крепят с помощью латунной трубки.

Химическая отделка металлов

Химическая отделка изменяет и обогащает однообразный цвет металлов. Сущность ее заключается в следующем: под действием различных химических веществ на поверхности металла происходит реакция с образованием новых химических соединений, которые прочно соединяются с основным металлом и придают ему различные оттенки или новый цвет. В большинстве случаев образующиеся соединения являются окислами (кислородные соединения) или другими химическими образованиями (сернистые и хлористые соединения). В первом случае процесс называют оксидированием, во втором – патинированием. С помощью химической отделки получают защитные пленки, обладающие декоративно-антикоррозийными качествами и значительно расширяющие цветовой тон изделий. Но самой первой операцией в любом случае остается обезжиривание обрабатываемой поверхности.

Обезжиривание металлической поверхности

Металлическая деталь, находясь на воздухе, неизбежно покрывается жировыми пятнами: стоит дотронуться руками, а при обработке это происходит всегда, даже на самой блестящей полированной поверхности остается жир, препятствующий нанесению покрытия или рисунка.

Обезжиривают металлическую поверхность с помощью растворителей: ацетона, уайт-спирита и др. Смочив ватные тампоны или куски ветоши растворителем, протирайте ими поверхность до тех пор, пока на тампонах не перестанет откладываться грязь. Небольшие предметы целесообразно погружать несколько раз в любое растворяющее жир вещество: эфир, бензин, хлористый этил и т. п. Большие металлические предметы кипятят 15–30 мин в разбавленном растворе едкого натра (1 часть едкого натра на 10 частей воды), а затем ополаскивают в нескольких водах. Предметы из цинка, олова, которые в крепком щелоке могут испортиться, кипятят в 10 %-м водном растворе соды или поташа. Так как под влиянием воздуха эти предметы покрываются слоем окиси, их погружают для нейтрализации в 10 %-й раствор какой-нибудь кислоты. Из-за выделяющихся при этом газов работать нужно в хорошо проветриваемом помещении. Затем предметы ополаскивают в нескольких водах и высушивают.

В случае если нужна более тщательная очистка, прибегают к специально приготовленным растворам.

Так, стальные детали можно полностью обезжирить в растворе, состоящем из 1 л. чистой воды, 20 г. кальцинированной соды, 1 г. грамма хромпика. Налейте в эмалированную кастрюлю воды и растворите в ней соду и хромпик. Нагрев раствор на малом огне до температуры 80–90 °С, опустите в него деталь. Обработка длится 10–20 мин. Все это время раствор слегка помешивают.

Медь и медные сплавы можно обезжиривать гашеной известью, натерев ею 2–3 раза требующие очистки детали.

Состав раствора для обезжиривания алюминия и его сплавов: 50–60 г. соды кальцинированной, 50–60 г. тринатрийфосфата, 20–30 г. жидкого стекла на 1 л. воды. Продолжительность обработки – 3–5 мин при температуре 56–60 °С.

Поверхность металла в обычных условиях, помимо жировых пятен, всегда покрыта тонкой пленкой окислов, препятствующих сцеплению декоративного слоя или защитного покрытия с металлом. Обезжиривающие растворы ее не удаляют, поэтому сразу же после обезжиривания деталь надо обработать еще одним специальным раствором. Этот процесс называют декапированием – очисткой металла.

Состав декапирующего раствора для стали: 30–50 г. серной кислоты или 25–45 г. соляной кислоты на 1 л. воды.

Продолжительность обработки разведенной серной кислотой 20–60 с, соляной кислотой – 15–40 секунд.

Медь и ее сплавы хорошо декапируются в 5 %-м растворе серной кислоты в течение 20–60 с, алюминий и его сплавы – в 10–15 %-м растворе азотной кислоты в течение 5–15 секунд.

Третья подготовительная работа – пассивирование, т. е. создание специальной защиты, при которой металл длительное время не окисляется. Пассивированные поверхности прекрасно сохраняют присущий металлам блеск.

Сталь хорошо пассивировать в 20–100 г. нитрита натрия, растворенного в 1 л. воды. Время обработки – 15–20 мин при температуре 30–40 °С.

Для меди и ее сплавов следует применять раствор: 100 г. хромпика калиевого и 15 г. серной кислоты на 1 л. воды. Обрабатывать 5–10 мин при температуре 45 °С.

Алюминий и его сплавы пассивируют в растворе, состоящем из 200 г. хромпика калиевого и 1 л. воды, в течение 5–10 минут.

Окрашивание металлов

Окрашивание металлов может быть произведено двумя путями: химическим и механическим. Химическая окраска металлов основана на изменении поверхности металлов путем образования:

• химических соединений;

• гальванических осаждений.

В любом случае после применения этих способов блестящая поверхность металла покрывается тончайшим инородным слоем; иначе говоря, меняется окраска верхнего слоя, но свойства металла не изменяются.

Механическое окрашивание металлов производится следующими методами:

• нанесением красок и бронзы в порошке, прилипание которых достигается соответствующими связывающими веществами, затем смазыванием лаковых красок;

• вколачиванием красящих порошков;

• обрызгиванием распыленными металлическими частицами под сильным давлением;

• наложением листового металла и т. п.;

• эмалировкой, т. е. покрыванием плавящейся, цветной, стеклянной эмалью;

• чернением, т. е. вплавлением соответствующего порошка черной эмали в гравированные или протравленные места;

• таушировкой, т. е. вколачиванием различно окрашенных проволок или металлических пластинок в протравленные углубления.

Химическому окрашиванию металлов в большинстве случаев стоит отдать предпочтение перед механическим, особенно в тех случаях, когда дело касается художественных произведений, так как химическое окрашивание не меняет металла, из которого сделан предмет.

Безусловно, перед тем как приступить к химическому окрашиванию, необходимо подлежащие окрашиванию предметы очистить от прилипшей к ним видимой и невидимой грязи, жира, слоев окиси и т. п. Предварительно к крупным предметам необходимо прикрепить (например, припаять) металлические проволочные захваты, потому что после обезжиривания к самим окрашиваемым изделиям нельзя больше прикасаться. Мелкие предметы можно держать деревянными щипчиками или пластмассовыми прищепками, но их пружины должны быть достаточно мощными, чтобы изделие, на обработку которого вы потратили столько труда, не выпало в самый неподходящий момент.

Для того чтобы достигнуть быстрого и равномерного покрытия в красильной ванне, рекомендуется непосредственно перед этим погрузить предметы в ванну из равных частей денатурированного спирта и воды. Подлежащие обезжириванию предметы, которые должны быть гальванизированы, кладут в ванну, содержащую достаточное количество каустической соды или поташа.

Полнейшего обезжиривания и полнейшей очистки металлических предметов, каковая требуется при подготовке к гальванической обработке, достигают еще и тем, что к раствору едких щелочей добавляют раствор перекиси водорода или такие вещества, которые в соединении с водой образуют перекись. Вследствие этого на металлической поверхности происходит сильное выделение кислорода, который механически отрывает все частицы жира и грязи и этим дает доступ раствору едких щелочей к самой металлической поверхности, а также переводит некоторые загрязнения в растворимые в щелочах кислоты.

Если желают окрасить предмет только частично или в нескольких местах, то части, которые должны остаться незакрашенными, покрывают битумным, асфальтовым или нитролаком, после чего предмет опускают в красильную ванну. После произведенной окраски лак удаляют скипидаром или ацетоном и покрывают, если нужно, уже окрашенные места лаком, чтобы окрасить неокрашенные места в другой цвет в новой красильной ванне. Таким образом можно выполнить красивые сложные рисунки. Очищенные вышеописанным способом металлические предметы опускают, не дотрагиваясь до них пальцами, в соответствующую красильную ванну и после этого тщательно ополаскивают, чтобы на них не осталось никаких следов красящей жидкости, которые могут вызвать появление пятен. Затем предметы в большинстве случаев насухо вытирают (лучше всего для этого применять чистые опилки) или, если нужно, высушивают в сушильне при 90–100 °С.

При окрашивании металлических изделий описываемыми способами нужно иметь в виду то обстоятельство, что краски после высушивания всегда кажутся темнее, чем на мокрых предметах.

Отделка изделий из меди

Оксидирование меди азотной кислотой. Это один из старых, простых и надежных способов придания меди черного цвета.

С помощью щетинной кисти на изделие наносят концентрированную азотную кислоту. При этом на поверхности изделия возникает бурная реакция с выделением ядовитого газа (работу необходимо производить в вытяжном шкафу, соблюдая меры предосторожности). Поверхность изделия приобретает зеленый, а затем черный цвет. После прекращения реакции изделие равномерно нагревают до полного испарения азотной кислоты, охлаждают, тщательно промывают в горячей воде, просушивают в древесных опилках и отшлифовывают нужные места пемзовым порошком. Кисть после нанесения кислоты сразу же промывают в проточной воде, чтобы продлить срок ее службы. Тампонами из ткани и ваты для нанесения кислоты на металл пользоваться не следует, так как они сразу же распадаются (сгорают) и загрязняют продуктами распада обрабатываемую поверхность.

От концентрации кислоты и продолжительности нагрева зависит цвет отделки (от коричневого, серого до черного). Отделка очень прочная.

Патинирование серной печенью. Серную печень получают из поташа (К2СО3) и серы (S), которые берут в соотношении 1:1. Компоненты хорошо перемешивают, помещают в металлическую посуду и подогревают при постоянном помешивании до расплавления, т. е. получения темно-коричневой вязкой массы. Последнюю выливают на лист жести, дают остыть, разбивают на мелкие кусочки и укладывают в стеклянный сосуд с хорошо притертой пробкой. Хранят в темном месте.

Подготовленное изделие, отбеленное в 10–15 %-й смеси азотной и серной кислот и промытое (обязательно для всех видов химической отделки), помещают в раствор (серная печень – 12–15 г, аммиак – 15 г, вода – 1 л).

Процесс протекает при комнатной температуре. При появлении черного цвета изделие извлекают из ванны, промывают, просушивают в древесных опилках, дают высохнуть и обрабатывают латунной крацовкой или абразивными порошками.

Цвет от красно-бурого до темно-бурого получают смачиванием изделия в растворе 2–3 г. серной печени на 1 л. воды (раствор хранят не более суток); цвет старой меди – в растворе 12 г. серной печени и 15 г. аммиака на 1 л. воды. После патинирования изделие протирают порошком пемзы до тех пор, пока не получат нужный цвет.

Прочие способы патинирования. Цвет от светло-коричневого до черного получают при отделке меди сернистым аммонием (20 г. сернистого аммония на 1 л. воды). Изделие нагревают и опускают в ванну с раствором, большие изделия поливают сверху и протирают щетинной кистью. Работу производят в вытяжном шкафу. Интенсивность цвета зависит от температуры. Затем изделие промывают и сушат.

Светло-бурый или каштановый цвет изделие приобретает в растворе 20 г. сульфата меди, 25 г. сульфата никеля, 12 г. хлората калия и 7 г. перманганата калия на 1 л. воды. Процесс протекает 0,5–2 мин в нагретом до кипения растворе. Изделие погружают в раствор несколько раз и прочищают щеткой до получения желаемого цвета, затем промывают и сушат в опилках.

Цвет медной зелени получают в растворе 120 г. тиосульфата натрия и 40 г. уксуснокислого свинца на 1 л. воды. Температура раствора до 60 °С. Процесс окрашивания хорошо наблюдается и протекает быстро. После появления зелено-голубой окраски изделие промывают и сушат. Цвет в зависимости от выдержки – от светло-голубого до серовато-белого.

Глубокий черный цвет образуется в результате обработки изделия в растворе 50 г. каустической соды и 14–16 г. персульфата калия на 1 л. воды. Раствор нагревают до температуры 60–65 °С. Время обработки – 3–5 мин. Очищение пемзой выпуклых частей изделия придает ему декоративность.

Отделка изделий из латуни

Химическая обработка придает латуни разнообразные цветовые тона: от желтых, оранжевых, красных до голубых, фиолетовых, синих и черных, причем на одном изделии можно получить переходные тона различных цветовых оттенков.

Патинирование смесью растворов гипосульфита натрия и уксуснокислого или азотнокислого свинца. Позволяет получить на поверхности латунного изделия радужные оттенки: желтый, оранжевый, малиновый, фиолетовый, синий, черный.

Для этого в 1 л. горячей воды растворяют 130 г. гипосульфита натрия, в другом сосуде в 1 л. воды растворяют 35 г. уксуснокислого или азотнокислого свинца. Раствор смешивают, подогревают до температуры 80–90 °С и опускают в него протравленное и промытое изделие. Поверхность последнего быстро окрашивается в желтый, оранжевый, красно-малиновый, сменяющийся фиолетовым, цвета. При дальнейшей выдержке фиолетовый цвет переходит в синий, серый и черный. Затем реакция прекращается. Тона быстро сменяют друг друга, поэтому при получении необходимого тона изделие нужно вынуть из раствора, промыть и просушить.

Если изделие вынимать медленно, цвета будут плавно переходить друг в друга.

Патинирование с помощью гипосульфита натрия и азотной кислоты. Предварительно нагретое латунное изделие опускают в раствор (40–60 г. гипосульфита натрия и 4–5 г. азотной кислоты на 1 л. горячей воды) и наблюдают за потемнением его поверхности, которая приобретает серовато-синие или коричневато-фиолетовые оттенки. При появлении нужного цвета изделие вынимают, промывают в горячей воде. Пемзовым порошком протирают выпуклые места, вновь промывают холодной водой и просушивают в опилках. Раствор очень быстро теряет свои свойства (срок действия 15–20 мин). Данная окраска получается непрочной и нуждается в защитном покрытии. Работу производят в защитных перчатках в вытяжном шкафу.

Оксидирование азотной кислотой. Латунные изделия, покрытые слоем кислоты, при нагревании окрашиваются в голубовато-зеленый цвет. Образуется азотнокислая медь. С ростом температуры медь разлагается и на поверхности изделия появляется налет черного цвета. Изделие охлаждают, промывают, высушивают, шлифуют нужные места. Оксидирование азотной кислотой дает очень прочную оксидную пленку.

Прочие способы. Желто-бурый цвет получают при обработке изделия в растворах: первый (по 60 г. серной печени и шлипсовой соли на 10 л. воды), второй (6 г. сульфата меди и 12 см3 серной кислоты на 10 л. воды). Изделие при постоянном покачивании опускают в первый раствор, промывают и переносят во второй. Процесс повторяют до получения желаемого цвета, затем изделие промывают и сушат.

Темно-бурый цвет получают в растворе 30 г. сульфата меди, 15 г. хлората калия и 10 г. перманганата калия на 1,5 л. воды. Температура раствора – 100 °С. Для получения золотистой окраски погруженное в ванну изделие протирают щеткой. По окончании процесса его промывают и сушат.

Для коричневого цвета потребуется раствор 50 г. медного купороса и 5 г. марганцовокислого калия на 1 л. воды; для темно-коричневого до черного – раствор 20 г. бертолетовой соли и 25 %, или 40 г, нашатырного спирта на 1 л. воды. Температура – 70–80 °С. Продолжительность обработки – 5–7 минут.

Оливковый и коричневый цвета получаются в растворе 50 г. бертолетовой соли, 40 г. азотнокислой меди и 80 г. хлористого аммония на 1 л. воды. Температура – 60–70 °С. Изделия выдерживают в растворе до получения желаемого цвета, затем промывают и сушат.

Бархатисто-черный цвет придает раствор хлористой сурьмы, которую наносят кистью на поверхность изделия и натирают жесткой щеткой. В зависимости от концентрации раствора и времени обработки создаются цвета от светло-серого до черного. Работу выполняют в резиновых перчатках. Изделие промывают в теплой воде и сушат в опилках. Отделка очень прочная, выдерживает шлифование и полирование.

Отделка изделий из алюминия

Алюминий и его сплавы по химической природе значительно отличаются от других металлов и сплавов, наиболее часто применяемых в промышленности, как бы находясь на границе между металлами и неметаллами. Вследствие этого химические приемы обработки, пригодные для многих цветных металлов, при отделке алюминия не годятся.

Тонирование графитом. Наиболее простой и декоративный прием отделки чеканных и гравированных рельефов, с его помощью хорошо выявляются все детали и изделие приобретает законченный вид. Процесс сводится к следующему: отполированную поверхность изделия покрывают тонким слоем восковой мастики (можно использовать растительное масло) и припудривают порошкообразным графитом. Чистой ветошью мастику с графитовой пудрой равномерно растирают по всей плоскости рельефа. Ветошь впитывает излишки графита и мастики, поэтому по необходимости ее заменяют чистой и продолжают тонирование до получения равномерного светло– или темно-серого цвета. Выступающие части рельефа высветляют и протирают ветошью, смоченной в бензине или растворителе. Затем шерстяной тряпочкой, натертой пастой ГОИ, полируют эти места, т. е. получают мягкий переход от светлого к темному. Тонирование изделий графитовой пудрой гасит излишние блики на полированном рельефе, ярче проявляет декоративные качества алюминия.

Чернение маслом. Изделие полируют, протирают бензином, удаляя остатки полировочной пасты и других загрязнений, а затем кистью, смоченной в льняном или другом растительном масле, равномерно покрывают поверхность. Пластину ставят в горизонтальное положение и с обратной стороны начинают подогревать ее паяльной лампой. Подогревать следует равномерно по всей площади и не задерживать пламя на одном месте, так как металл может расплавиться и работа будет испорчена. После испарения масла рельеф (в зависимости от продолжительности нагрева) приобретает светло– или темно-коричневый цвет. При светлой окраске металл просвечивает сквозь пленку тонировки, а при более продолжительной выдержке при нагреве пленка получается глухой. Черное тонирование с последующей полировкой делает алюминиевые изделия похожими на серебряные.

Химических методов чернения алюминия практически почти не существует, потому что как поделочный материал его начали применять гораздо позже других металлов.

Отделка стальных изделий

Воронение стальных изделий. Красивый синий и синевато-черный тон с металлическим блеском образуются при оксидировании стальных изделий в растворе 400 г. едкого натра, 600 мл воды и по 10 г. калийной селитры и азотнокислого натрия. Изделие погружают в нагретый до 100 °С раствор, выдерживают до необходимого оттенка и прокаливают до получения равномерной окраски по всей поверхности.

Существует и другой способ. Изделие погружают в расплавленную (310–350 °С) натриевую селитру. Через 3–5 мин на поверхности образуется тонкая, но очень прочная пленка синего цвета. Для получения синего цвета составляют два раствора: 140 г. гипосульфита на 1 л. воды; 35 г. уксуснокислого свинца на 1 л. воды. Перед употреблением их смешивают и нагревают до кипения. Отполированные и обезжиренные изделия погружают в этот раствор и держат до образования желаемого цвета. Затем промывают в горячей воде, сушат и слегка протирают тряпочкой, смоченной касторовым или чистым машинным маслом.

Черной или темно-синей окраски достигают следующим образом. Тщательно отполированное и обезжиренное в щелочах изделие промывают и прогревают при температуре 60–70 °С, помещают в муфельную печь и нагревают до 320–325 °С. Ровная окраска зависит от равномерного прогрева. Обработанное изделие быстро протирают тряпкой, смоченной в конопляном масле, снова слегка прогревают и вытирают насухо. Антикоррозийная стойкость изделия невелика из-за очень тонкой (доли микрона) оксидной пленки.

Светлые и темно-серые тона образуются при обработке стали слабым раствором азотной кислоты (1 ч. кислоты на 10 ч. воды). При продолжительном нахождении в растворе изделие начинает разрушаться, так как скорость реакции прогрессирует за счет выделения теплоты.

Черно-коричневый оттенок можно получить следующим образом. Готовое изделие покрывают маслом или олифой и нагревают до 300–400 °С. Равномерная тонировка достигается равномерным нагревом.

Чернение стальных изделий. Очищенное и отшлифованное изделие погружают в ванну с концентрированным раствором гидрата оксида нитрита и нитрата натрия, нагретым до 129 °С. Время обработки – 7–10 мин. Затем изделие промывают и сушат.

Отделка изделий из серебра

Существует целый ряд рецептов для химической отделки изделий из серебра. Приведем наиболее простые.

Черный цвет с синим оттенком получают при обработке изделий в подогретом до 60–70 °С растворе серной печени. Время обработки 3–5 мин. Черный, серый, черный с синеватым оттенком цвета – в растворе 5 г. серной печени и 10 г. углекислого аммиака на 1 л. воды; глубокий черный цвет – в растворе 25 г. сернистого калия и 10 г. углекислого аммония на 1 л. воды; светло-коричневый цвет – в растворе 10 ч. медного купороса, 5 ч. нашатырного спирта и 100 ч. уксусной кислоты; черный с коричневатым или сероватым оттенком – в растворе 2 ч. медного купороса, 1 ч. азотно-кислого аммония, 2 ч. нашатырного спирта и 10 ч. уксусной кислоты; темно-коричневый тон – в растворе 20 г. сернистого аммония на 1 л. воды; от светло-серого до темно-голубого – в растворах 15 г. серной печени, 40 г. хлористого аммония или 1,5 г. серной печени и 10 г. углекислого аммония на 1 л. воды; зеленовато-серый цвет – в растворе 3 ч. концентрированной соляной кислоты и по 1 ч. йодистого калия и воды. При приготовлении последнего раствора йодистый калий вначале размешивают в воде, а затем полученную смесь вливают в кислоту.

Химическое пассивирование (получение бесцветной защитной пленки). Этот метод широко применяется в промышленности. На поверхности изделий образуется тонкая плотная и эластичная пленка, которая длительное время сохраняет блеск полированного металла. Состав раствора: на 1 л. воды 10 г. двухромовокислого калия и 1 г. окиси хрома. Температура раствора – 18–25 °С, время обработки – 1–2 с. Изделия быстро промывают и сушат.

Технология получения различных тоновых оттенков на поверхности серебряных изделий для всех растворов, приведенных выше, аналогична.

Чернение – вид декоративной отделки, заключающийся в наложении на поверхность изделий легкоплавкого сплава серебра, свинца и серы, а также других компонентов. Этот сплав называют чернью. Лучше всего поддаются чернению сплавы серебра и золота. В первом случае создается сильный цветовой контраст, что особенно украшает изделие. Медные заготовки также можно чернить таким способом, но коэффициенты усадки сплава черни и меди имеют небольшие различия, поэтому при остывании чернь крошится и отслаивается от поверхности чеканного или гравированного изделия. Чернь в основном применяют для отделки изделий из серебра.

Технология чернения заключается в следующем. На изготовленном изделии прорезают плоские канавки глубиной до 0,3 мм (техникой чеканки, гравированием, травлением или тиснением штампами). Эти углубления – места наложения черни.

Рецепты приготовления черни (компоненты даны в массовых частях):

• серебро – 3, медь – 2, свинец –2;

• серебро – 3, медь – 1, сера – 3;

• серебро – 1, медь – 2, олово – 3, бура – 6;

• серебро – 1, медь – 3, свинец –3, бура – 6;

• серебро – 2, медь – 4,5, свинец – 4,5, сера – 24, бура – 1;

• серебро – 2, медь – 5, свинец – 3, сера – 24, бура – 1;

• серебро – 1, медь – 2, свинец – 3, сера – 12, бура – 1;

• серебро – 1, медь – 5, свинец – 7, сера – 24, бура – 4;

• серебро – 1, медь – 4,5, свинец – 1,4, сера – 10,7, бура – 1;

• серебро – 1, медь – 2, свинец – 1,4, сера – 10,7, бура – 1;

• серебро – 9, медь –1, свинец – 1, сера – 30, висмут – 1.

Существует несколько способов приготовления черни. Различие их в том, что в одних случаях металлы вначале сплавляют между собой, а потом добавляют серу, в других вначале получают сернистые металлы и затем сплавляют.

Первый способ – в графитовом тигле под слоем буры сплавляют серебро с медью с добавлением нужного количества свинца или олова. Расплав очищают от шлака, вводят в него серу и другие компоненты, тщательно перемешивают, удаляя шлак. Чистый расплав выливают в воду и дают остыть; твердый сплав измельчают и повторяют плавку с добавлением буры и серы до образования однородной массы. Чернь считается качественной при трехкратном повторении плавки. Затем ее опять измельчают и просеивают через малое сито.

Второй способ – каждый из металлических компонентов (серебро, медь, свинец) смешивают с серой и выдерживают в муфельной печи при температуре 300–400 °С. Соотношение серебра и свинца с серой выражается как 5:1, меди с серой – 3:1. Сернистые соединения каждого металла измельчают и берут (в массовых частях): сернистого серебра – 1,1; сернистой меди – 4,5; сернистого свинца – 4,4. Смесь сернистых соединений плавят в тигле при температуре 800 °С. Не доводя до полного нагрева, в расплав вводят хлористый аммоний (1 ч. на 3,5 ч. расплава). Затем сплав выливают на подогретую чугунную плиту и дают остыть.

Состав (в массовых частях): серебра – 1, меди – 8, свинца – 4, серы – 3,5, хлористого аммония – 2,8.

Хорошо измельченный порошок черни разбавляют раствором буры, поташа и поваренной соли. В качестве флюса можно использовать нашатырный спирт. Полученную кашку накладывают на участки, подготовленные для чернения, и уплотняют шпателем, излишки убирают. Изделие просушивают, обжигают в муфельной печи при температуре 300–400 °С до полного расплавления черни и подвергают механической обработке (опиливают надфилями или напильниками излишки черни, шабрят, полируют). При образовании сколов или других дефектов плавку повторяют с добавкой черни.

Приложение: образцы графики для гравирования по металлу

Рис. 36. Свечи и дубовые листья

Рис. 37. Панно с растительным орнаментом

Рис. 38. Простые букеты

Рис. 39. Свеча

Рис. 40. Цапля

Рис. 41. На болоте

Рис. 42. Цветы

Рис. 43. Бабочка

Рис. 44. Розы

Рис. 45. Натюрморт со свечами

Рис. 46. Розы

Рис. 47. Свеча

Рис. 48. Эйфелева башня

Рис. 49. Двое

Рис. 50. Храм

Рис. 52. На берегу пруда

Рис. 51. Горная вершина

Рис. 53. Лебединое озеро

Вместо заключения: Техника безопасности при проведении слесарно-граверных работ

Случаи травматизма при проведении слесарно-граверных работ возникают вследствие недостатков в организации производства и незнания или несоблюдения основных правил техники безопасности. Гравер должен хорошо знать причины несчастных случаев во время работы и своевременно принимать соответствующие меры предосторожности. Чистота и порядок на рабочем месте, грамотное освещение последнего, правильное расположение инструмента также способствуют безопасному и продуктивному труду.

Основные требования ко всем видам применяемого инструмента: инструмент должен быть исправен, удобен в работе и не должен являться причиной различных травм. Поверхность бойка молотков должна быть слегка выпуклой и гладкой, без заусенцев и трещин. Ручки молотков изготавливают из сухого дерева твердых и вязких пород: клен, береза, вяз, кизил, рябина и др. Древесину подбирают без сучков, трещин и других дефектов, волокна должны быть направлены вдоль оси ручки. Последняя заклинивается заершенным клином из мягкой стали. Делать ручки из мягких или крупнослойных пород дерева (ель, сосна) запрещается.

На штихели, напильники, шаберы и другие инструменты с острыми концами должны быть насажены деревянные ручки с гладкой поверхностью. Шейку ручки скрепляют металлическим бандажным кольцом (для предотвращения раскалывания), которого не должны касаться хвостовики инструмента.

На ударной поверхности инструмента для чеканки и рубки металла (зубила, просечки, сечки, канфарники и др.) не допускаются заусенцы, выбоины, трещины, а тыльная часть инструмента не должна быть сбита или скошена. Длина инструментов должна обеспечивать безопасное удерживание их во время работы рукой (не менее 150 мм). Работа неисправным инструментом может стать причиной травматизма как самого работающего, так и окружающих.

Чеканы, зубила с очень «сухой» закалкой при работе разламываются и могут нанести ранения работающему. Представляет опасность также чрезмерно сильно или слабо натянутое полотно ножовочной пилы.

Применяемые для опиливания (срезания слоя металла) заготовок напильники не должны иметь загрязненных и затупленных поверхностей. Очищать напильник от приставших стружек и грязи следует только металлической щеткой. Мелкую металлическую стружку, накопившуюся при гравировании, нельзя сдувать с изделия, так как она может попасть в глаза. Удалять стружку нужно только с помощью небольшой щетки-сметки или же широкой щетинной кисти, сметая ее в коробку.

Ручки для напильников изготавливают из мягких пород дерева, чтобы они не раскалывались при насаживании на хвостовик напильника. Не допускается пользование напильником без ручки или с неисправной ручкой (расколотой или без насадного кольца).

Выполняя слесарные операции, детали надо прочно закрепить в тисках. Последние должны быть в полной исправности. При рубке и обработке листового металла следует пользоваться предохранительными очками и защитными брезентовыми рукавицами. При работе надфилями, шаберами, лобзиком необходимо беречь руки от уколов и порезов.

Следует знать и помнить, что металл, остывший до 400–500 °С, по внешнему виду не отличается от холодного, а прикосновение к нему может привести к серьезным ожогам.

При отделке готовых изделий шлифованием и полированием необходимо иметь вытяжные устройства для улавливания абразивной пыли и продуктов распада войлочных кругов, пропитанных полировочными пастами. Во время работы на заточных, шлифовальных и других станках необходимо следить за тем, чтобы рукава спецодежды (халата) были плотно застегнуты или закатаны, руки работающего не находились в опасной зоне работы движущихся деталей оборудования.

Даже при эпизодических занятиях в условиях домашней мастерской не следует пренебрегать индивидуальными средствами защиты. Так, для защиты глаз от стружек, мелких частиц твердых тел и мелких осколков применяют защитные очки открытого и закрытого типа. При работе с сухими сыпучими химическими веществами (приготовление растворов) пользуются техническими резиновыми перчатками. Для защиты органов дыхания от вредных веществ, присутствующих в атмосфере в виде паров, газов, пыли, дыма и тумана, служат респираторы. Кроме того, в слесарных мастерских или других местах проведения работ обязательно должна быть аптечка с медикаментами для оказания первой помощи пострадавшему.

В процессе механического гравирования, в особенности при работе с хрупкими материалами, такими как латунь марки ЛС59, необходимо надевать предохранительные очки, так как мелкая стружка с большой скоростью отлетает от вращающегося резца фрезы и может вызвать травму глаз.

Верстак, оборудование, детали очищают от опилок, пыли и стружки щетками. Разлитое на полу масло вытирают ветошью или засыпают это место песком, опилками и немедленно убирают их.

Заточный станок с абразивным кругом относят к категории оборудования с повышенной опасностью. Работать на нем без предохранительного кожуха категорически запрещается, так как может произойти разрыв абразивного круга. Станок должен быть оборудован устройством для отсоса абразивной пыли. В процессе работы глаза следует защитить прозрачным экраном или очками.

Для предохранения рук при заточке инструмента в качестве упора применяют регулируемый подручник. Зазор между краем последнего и рабочей поверхностью шлифовального круга должен быть не более 3 мм. Несоблюдение его приводит к заклиниванию обрабатываемой детали между подручником и кругом и к разрыву круга. Подручник крепят так, чтобы обрабатываемая поверхность соприкасалась с кругом на уровне горизонтальной оси или чуть выше.

Перед установкой на станок абразивный круг осматривают и простукивают киянкой – круг с трещиной издает глухой или дребезжащий звук. На плоской торцовой стороне круга указана допустимая окружная скорость. Круги диаметром 150 мм (окружная скорость 15 м/с и выше) предварительно испытывают на прочность при скорости, превышающей на 50 % рабочую. Круги диаметром 125 мм и более подлежат балансировке. Для проверки станок должен поработать вхолостую 5 минут.

Отбелку, обезжиривание, травление и отделку готовых изделий (оксидировка, патинирование) производят в вытяжных шкафах или под вытяжными зонтами, соблюдая все меры предосторожности при работе с кислотами, щелочами и другими химическими реактивами.

Сосуды с кислотами и растворами хранят в вытяжных шкафах. При работе с растворами кислот и щелочами следует соблюдать особую осторожность. Во время приготовления хлористого цинка обильно выделяются пары соляной кислоты и одновременно повышается температура раствора, поэтому последний надо готовить под колпаком вытяжной вентиляции или вне помещения, на открытом воздухе. Посуда должна быть фарфоровой или эбонитовой, но не стеклянной, так как от нагревания она может лопнуть. Кислоту необходимо лить в воду тонкой струей; переливать из бутылки с помощью сифонов или воздушных насосов. Нельзя смачивать или обливать азотной кислотой бумагу и дерево, так как они самовозгораются.

Работая с крепкими кислотами и щелочами, надо пользоваться спецодеждой (резиновыми перчатками и сапогами, прорезиненным фартуком и защитными очками); выполняя травильные работы и обезжиривание деталей – специальными клещами и пинцетами.

Применение электрического инструмента требует строжайшего соблюдения правил безопасности. Следует помнить, что безопасным для жизни человека считается напряжение не более 36 В (в помещениях без повышенной влажности с изолирующим полом). Переменный ток частотой 50 Гц, протекая через тело человека от руки к ногам, при силе тока 0,1 А может парализовать сердце (дыхание парализуется уже при токе 0,05–0,08 А, если действие тока продолжительно); 0,02–0,025 А – мышцы. По мере действия тока на организм электрическое сопротивление тела падает, а сила тока увеличивается. Если пострадавшему вовремя не оказать помощь, может наступить смерть.

Важнейшие условия безопасной эксплуатации электроустановок следующие:

• электрооборудование, электроинструменты должны содержаться в исправном состоянии;

• провода или кабели к переносному электроинструменту и электроприборам необходимо подвешивать так, чтобы они не касались влажных поверхностей – пола, стен, горячих труб;

• все доступные для прикосновения токоведущие части электрооборудования должны быть защищены кожухами;

• переносные понижающие трансформаторы присоединяются к сети напряжением 220 В с помощью штепсельной вилки и гибкого провода длиной не более 1,5 м, заключенного в общую оплетку или шланг. Корпус трансформатора и вторичная обмотка заземляются. Заземляющий провод соединяется с клеммой трансформатора прижимными резьбовыми контактами;

• при обнаружении каких-либо неисправностей работа с электроприборами должна быть прекращена.

Перед началом работы нужно убедиться в исправности инструмента, опробовав его действие вхолостую.

Средствами личной защиты от поражения током являются: диэлектрические перчатки, галоши или боты, резиновые коврики, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками, защитные очки, указатель напряжения (токоискатель). Кроме того, электроприборы в мастерской должны быть заземлены. Заземлению подлежат: корпуса стационарных электродвигателей, каркасы распределительных электрощитков при номинальном напряжении в сети выше 127 В, корпуса переносного электрооборудования, работающего при напряжении свыше 36 В, независимо от частоты электрического тока. Заземляющие проводники должны быть медными, сечение – не менее 1,5 мм². Присоединение заземляющих проводов к корпусам электроприборов осуществляется болтовым соединением или сваркой.

Заземление не требуется, если электрическая часть инструмента напряжением 220 В вмонтирована в пластмассовый корпус.

Электрические станки и инструмент должны удовлетворять следующим основным требованиям: быстро включаться и отключаться от электросети; быть безопасными в работе и иметь недоступные для случайного прикосновения токоведущие части. Перед началом работы с электроприборами проверяют: затяжку винтов, крепящих узлов и деталей; состояние проводов, целостность изоляции, исправность заземления. При прекращении подачи тока во время работы станки отключают от электросети. Запрещается: производить какой-либо ремонт при включенных электроприборах, разбирать их, пользоваться для чистки электроаппаратов, имеющих нагревательные элементы, спиртом, бензином или другими быстро воспламеняющимися веществами.

Включать электродвигатель следует только перед самым началом рабочей операции и обязательно отключать во время перерыва, независимо от его продолжительности. При переносе электроинструмента с одного рабочего места на другое необходимо следить за состоянием питающего шнура: не допускать его скручивания и натяжения.

Литература и другие источники

Бродерсен Г. Г. Золотая рецептура. – СПб.: Альфа, 1992.

Васильев А. В. В помощь граверу. – М.: Легпромбытиздат, 1990.

Газарян С. С. Прекрасное своими руками. – М.: Детская литература, 1979.

Григорьев С. П. Лекально-инструментальные работы. – М.: Машиностроение, 1976.

Григорьев С. П. Профильно-шлифовальные и лекально-граверные работы. – М.: Высшая школа, 1985.

Ерлыкин Л. А. Пионер-умелец. – М.: Детская литература, 1988.

Лямин И. В. Художественная обработка металлов. – М.: Машиностроение, 1978.

Симонович И. З., Мичник С. Д. Как мастерить сувениры. – Киев: Радянська школа, 1978.

Сухарев А. В. Энциклопедия мастера-любителя. – Минск: Беларусь, 2000.

Федотов А. И., Улановский О. О. Граверное дело. – Л.: Машиностроение, 1981.

Федотов Г. Я. Звонкая песнь металла. – М.: Просвещение, 1990.

Федотов Г. Я. Чеканка, басма, насечка. – М.: Знание, 1989.

Флеров А. В. Материаловедение и технология художественной обработки металлов. – М.: Высшая школа, 1981.

Хворостов А. С. Чеканка. Инкрустация. Резьба по дереву. – М.: Просвещение, 1977.

Чесноков Л. А. В мире увлечений. – Киев: «Реклама», 1986.

Шнейдер Г. А. Основы художественной обработки металла. – Минск: Вышэйшая школа, 1986.

http://reklab.ru

http://stone-engraver.com.ua

http://www.tsibar.ru

Сноски

1

Меццо-тинто – «черная манера», от итал. mezzo – средний, tinto – окрашенный.

2

Термин «оброн» произошел от слова «обирать» – убирать фон.

3

Шифон – тонкая шелковистая хлопчатобумажная ткань полотняного переплетения повышенной плотности.

4

Существуют так называемые моноширинные шрифты, все символы которых имеют одинаковую ширину. Однако в силу невысокой привлекательности такие шрифты в художественном гравировании практически не применяются.

5

При использовании граверных станков для составления слов рекомендуется иметь копировальные планки с наборами подобных сочетаний.

6

Мастихин (от итал. mestichino) – специальный нож (лопатка) из гибкой нержавеющей стали на деревянной ручке. Используется в масляной живописи для смешивания красок, очистки палитры или нанесения густой краски на холст.

7

Подробно эти методы описаны ниже в главе «Художественное травление металла».

8

Канфарник напоминает тонкий пробойник, только конец его не острый, а скругленный. Он не пробивает металл, а делает на нем мелкие сферические вмятины в виде точек. Канфарник служит для переведения рисунка с бумаги на металл, а также для нанесения на участки фона многочисленных точечных углублений, придающих фону матовую фактуру.

9

При отсутствии свинца его можно заменить пластиной из любого другого металла.

Content

Гравировальные работы. Техники, приемы, изделия
сост. Юрий Подольский

Введение

Виды гравировальных работ

Материалы для гравирования

Металлы и сплавы

Пластмассы

Инструменты и приспособления

Штихели

Специальный граверный инструмент

Вспомогательные принадлежности

Заточка инструмента

Подготовка изделий к гравированию

Геометрические построения

Шкалы, применяемые в гравировании

Нанесение изображения на заготовку

Разметка и нанесение текста

Шрифты, применяемые в гравировании

Правила расположения текста

Техника ручного гравирования

Приемы работы штихелем

Использование особенностей некоторых резцов

Гравирование сложного орнамента

Гравирование под чернение

Приготовление сургуча

Гравирование под глянец

Письмо по глянцу

Исправление ошибок

Обронные работы

Гравирование текстов

Монограммы

Приемы работы штихелями и сечками при обронных работах

Изготовление резинового штемпеля

Таушировка (инкрустация)

Механическое гравирование

Работа на настольном копировально-фрезерном станке

Работа бормашиной

Художественное травление металла

Химическое гравирование металлов

Гальваническое гравирование металлов

Способы отделки изделий

Механическая отделка изделий

Шлифующие и полирующие материалы

Оборудование и инструменты

Химическая отделка металлов

Обезжиривание металлической поверхности

Окрашивание металлов

Отделка изделий из меди

Отделка изделий из латуни

Отделка изделий из алюминия

Отделка стальных изделий

Отделка изделий из серебра

Приложение: образцы графики для гравирования по металлу

Вместо заключения: Техника безопасности при проведении слесарно-граверных работ

Литература и другие источники

Сноски