Menu

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ ЮВЕЛИРНЫХ ИЗДЕЛИЙ СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИИ

Рохлина Г. М., Аксельрод В. С.


В ювелирной промышленности одной из важных задач при электрохимической обработке изделий (золочение, серебрение, электрохимическая полировка и т. п.) является определение площади поверхности с целью установления электрического режима и предварительного расчета расходования дорогостоящих металлов покрытия. Чем сложнее по конфигурации ювелирное изделие, тем более трудоемкой и менее точной становится операция измерения площади его поверхности.

До последнего времени на ювелирных предприятиях пользовались двумя методами определения площади поверхности изделий: геометрическим и весовым. Геометрический метод, заключающийся в прямом непосредственном обмере и приближенном вычислении площади поверхности изделий путем приведения отдельных элементов изделия к простейшим геометрическим формам, является весьма трудоемким и не дает достаточно точных результатов. Кроме того, этот способ применим только к плоским изделиям или объемным простой геометрической формы. Погрешность определения площади поверхности геометрическим способом при сложной конфигурации изделий достигает 30%.

При весовом способе обсчитываются по справочным формулам поверхности изделий, изготовленных из проволоки, металлической ленты, листового материала. Этот метод может быть использован только в случае, если толщина изделия по всей его длине одинакова и отсутствуют отверстия и рельефные рисунки. Точность этого метода крайне мала.

Значительно большую точность обеспечивает предложенный А. Р. Агаронянцем [1] способ измерения площади поверхности образцов сложной формы по скорости растворения. Этот способ основан на зависимости количества растворяющегося металла в единицу времени при неизменной концентрации растворителя и постоянной температуре от величины площади поверхности твердого тела. В данном случае величина поверхности ювелирного изделия определяется сравнением совместного растворения исследуемого образца и эталона с вычисленной поверхностью, изготовленных из одного и того же металла. Однако, этот способ является достаточно трудоемким, требует точного взвешивания (до четвертого знака) изделий и эталонов до и после растворения независимо от размеров изделия, а кроме того в процессе измере¬ния частично разрушается как изделие, так и эталон. Этот способ сопряжен также с большими трудностями при определении в несколько приемов площади поверхности изделий из нескольких различных материалов. Величина ошибки при расчете поверхности этим методом не превышает 5—10% относительно поверхности, вычисленной геометрическим методом.

Предложен способ определения площади поверхности изделий сложной конфигурации [2], который дает возможность в один прием определять площадь поверхности изделия, состоящего из любого количества проводящих компонентов, значительно сокращает время и трудоемкость измерений. Этот способ основан на том, что электрическая емкость конденсатора, одной из обкладок которого является определяемое изделие, а другой обкладкой является электропроводящий материал, повторяющий форму изделия, может быть с достаточной точностью принята прямо пропорциональной площади поверхности определяемого изделия.

Для определения площади поверхности изделия сложной конфигурации сравнивается электрическая емкость конденсатора, одной из обкладок которого является определяемое изделие, электрической емкостью конденсатора, одной из обкладок которого является изделие простой формы с заранее известной площадью поверхности, определенной способом непосредственного обмера. Это изделие с известной площадью поверхности принимается за эталон.

Предлагаемый способ обеспечивает возможность повышения точности определения площади поверхности изделий сложной конфигурации. Эталон и измеряемое изделие перед погружением в обволакивающий электропроводящий материал, например, электролит, изолируют от этого материала диэлектрической пленкой, плотно охватывающей сравниваемые поверхности. Таким образом, электролит (или иной обволакивающий электропроводящий материал), отделенный диэлектриком от проводящих сравниваемых поверхностей, играет роль вторых обкладок конденсаторов.

Для обеспечения плотного прилегания пленки эталон и измеряемое изделие помещают в отдельные чехлы из диэлектрической пленки и перед измерением удаляют из этих чехлов воздух. Чехлы специально изготавливаются из тонкой и гибкой диэлектрической пленки с постоянной толщиной по всей площади.

В ванну с электролитом вводят электроды. Измеряемое изделие и эталон с подсоединенными к ним проводниками, размещенные в чехлах из диэлектрической пленки, погружают в электролит. Из чехлов перед измерением удаляют воздух, так что пленка плотно охватывает изделие и эталон, повторяя их формы. Складки, образуемые пленкой, на емкость конденсаторов не влияют, поскольку они не прилегают к проводящим поверхностям.

В качестве гибкой и тонкой диэлектрической пленки могут быть использованы фторопласт, полиэтилен и т. п. Электроды подбираются так, чтобы расстояние между электродом и определяемым изделием было приблизительно равно расстоянию от электрода до эталона.

Определив при помощи электроизмерительной аппаратуры соотношение величин электрических емкостей получившихся конденсаторов, находят площадь поверхности определяемого изделия по формуле.

где Cизд — электрическая емкость конденсатора, одной из обкладок которого служит измеряемое изделие;

Cэт — емкость конденсатора, одной из обладок которого является эталон;

Sэт — известная площадь поверхности эталона.

Погрешность определения площади поверхности изделий сложной конфигурации описанным способом не превышает 3-5%.

ЛИТЕРАТУРА

1. Агарониянц А. Р. Способ определения величины поверхности ювелирных изделий Р. С. «Ювелирное производство», 1970, ЦНИИТЭИ приборостроения

2. Аксельрод В. С., Рохлина Г. М. Способ определения площади поверхности электропроводящих изделий. АВТ. свид. № 273447


ЭКСПРЕСС-МЕТОД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КРИВОЛИНЕЙНЫХ И ФАКТУРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Разуваева Б. Д., Лыткин К. С.


Величина поверхности ювелирного изделия — важная характеристика как при определении оптимальных технологических параметров (например температуры литья), так и для расчета нормативов съема и потерь при механической, химической и электрохимической обработках.

В настоящее время известны различные физико-химические методы определения истинной поверхности [1,2], основанные либо на измерении количества вещества, адсорбированного на поверхности или испаряющегося с поверхности в вакууме, либо на определении количества электричества, необходимого для создания определенного, катодного перенапряжения на поверхности металла. Эти методы трудоемки по исполнению и требуют сложной аппаратуры. Известны также прикладные методы измерения поверхности: геометрический и весовой.

При геометрическом поверхность деталей, имеющих сложную конфигурацию, условно разделяют на более простые элементы, площади которых вычисляют и суммируют. При весовом поверхность изделия определяют по его весу и толщине. Известны попытки измерения поверхности ювелирных изделий геометрическим методом [3]. Очевидно, что по мере усложнения формы изделия и при наличии фактурных поверхностей возрастает трудоемкость и резко снижается надежность метода. По-видимому, для изделий сложной формы геометрический метод следует считать непригодным.

Для ювелирных изделий из недрагоценных металлов (бижутерии) практиковался способ измерения поверхности, основанный на том, что количество металла, растворяющегося в жидкости за единицу времени при постоянной концентрации растворителя, пропорционально величине поверхности металла [4]. Указанный метод был опробован в настоящей работе с целью измерения поверхности золотых ювелирных изделий, изготовляемых центробежным литьем в керамические формы на предприятиях Союзювелирпрома. Определение поверхности проводилось путем совместного растворения исследуемых образцов и эталонов с известной поверхностью. Поскольку съем металла с изделия (ΔР) пропорционален его поверхности (S), то для любого изделия

где:

k — коэффициент пропорциональности;

ρ— съем металла с единицы поверхности.

При одновременном травлении измеряемого изделия и эталона искомую поверхность можно определить по формуле

где:

Si, Sэт — поверхности измеряемого изделия и эталона соответственно, мм2;

ΔPэт, Pi — съем металла с эталона и измеряемого изделия соответственно, г.

В качестве эталонов применены фигуры простых геометрических форм, обеспечивающие возможность измерения линейных размеров с точностью до 0,1 мм и расчета поверхности по элементарным формулам.

С целью исключения погрешности при измерении, связанной с шероховатостью литых изделий, эталоны также изготовляли методом центробежного литья по восковым моделям. (Если оценивается фактура, то в качестве эталона следует использовать полированный образец.) Восковые модели эталонов и изделий крепились на один стояк. Заливку форм вели по обычной технологии латунью марки Л62. Латунную елочку очищали от формовочной массы в плавиковой кислоте. Травление отливок для снятия окисленного слоя проводилось в 20%-ном водном растворе азотной кислоты. При этом с целью измерения поверхности использовали 50%-ный раствор азотной кислоты. Температуру рабочего раствора поддерживали в пределах 25-40°С, время травления - 2-3 мин при интенсивном перемешивании.

Справедливость исходного положения о пропорциональности количества растворенного металла (съема) величине поверхности была подтверждена путем сравнения результатов измерения поверхности геометрическим методом и растворением для группы эталонов различной формы. Расхождение между замеренной геометрически и вычисленной по весу площадями не превысило 1%.

Абсолютная величина съема на изделиях и эталонах определялась по разнице весов до травления и после травления, промывки и высушивания. Взвешивание велось на аналитических весах с точностью до 0,0001 г. Определенная расчетом толщина снимаемого слоя металла составляла около 10 мк. Для вычисления поверхности использовали результаты определения съема при трех-четырех последовательных травлениях. Расхождение результатов между параллельными определениями составляло не более 1-2%, расхождение между последовательными определениями, как правило, не превышало 3%, но в отдельных случаях достигло 5%. Последнее наблюдалось при оценке изделий, имеющих локальные утолщения, в которых металл оказывается более рыхлым за счет образования сосредоточенной усадки и растравливается в кислотном растворе. Такой результат косвенно указывает на нетехнологичность формы изделия как литейного узла.

Для лабораторной записи при измерении поверхности удобной оказалась следующая форма:

  1. шифр изделия;

  2. наименование детали;

  3. начальный вес изделия (до травления) РH;

  4. конечный вес изделия (после травления) РК;

  5. съем с изделия (количество растворенного металла) ΔP=РН - РК;

  6. начальный вес эталона Рэт-н;

  7. конечный вес эталона Рэт-к;

  8. съем с эталона ΔРэт= Рэт-н - Рэт-к;

  9. геометрические размеры эталона;

  10. поверхность эталона Sэт;

  11. отношение съемов с изделия и с эталона

  12. поверхность изделия

Некоторые результаты и пример заполнения приведены в таблице.

Таблица

Пример заполнения рабочего журнала

Шифр изделия Наименование детали Вес изделия, г Съём изделия
ΔP=РНК
Вес эталона, г Cъем с эталона
ΔРэтэт-нэт-к
Поверхность эталона
Sэт, мм2
Отношение съемов
с изделия и с эталона
Поверхность изделия, мм2
до травления
(начальный) Рн
после травления
(конечный) Рк
до травления
(начальный) Рэт-н
после травления
(конечный) Рэт-к
07148 Верхушка 1,8918
1,7332
1,7332
1,4069
0,1586
0,3263
3,0641
2,9310
2,9310
2,6568
0,1331
0,2742
880 1,191
1,190
1048
1047
07069 Лист 0,7605
0,7068
0,7068
0,5948
0,0537
0,1120
3,0641
2,9310
2,9310
2,6568
0,1331
0,2742
880 0,403
0,408
354
359
07106 Кулон 1,0174
0,9432
0,9432
0,8247
0,0742
0,1185
3,2895
3,1478
3,1478
2,9251
0,1417
0,2227
880 0,524
0,532
461
468
06069 Ободок 1,4008
1,3361
1,3361
1,1240
0,0647
0,2121
3,3550
3,2282
3,2282
2,8090
0,1268
0,4192
859 0,510
0,506
438
435
03130 Каст 1,5320
1,4236
1,4236
1,2887
0,1084
0,1349
3,3510
3,1972
3,1972
3,0061
0,1538
0,1911
901 0,948
0,957
854
862


Итак, измерение поверхности методом растворения достаточно надежно, поскольку максимальная зафиксированная погрешность не превышает 5%. Метод универсален, так как не налагает ограничений ни на материал оригинала (вследствие того, что измерению подвергается латунная копия), ни на его форму, ни на фактуру поверхности. Указанный способ не требует сложного оборудования и приспособлений и высокой квалификации исполнителя.

Метод растворения может быть использован на ювелирных и других предприятиях, где возникает необходимость определения поверхности изделий сложной конфигурации. Для изделий из драгоценных металлов он может служить базой для расчета технически обоснованных норм съемов и потерь.

ЛИТЕРАТУРА

1. Адам Н. К. Физика и химия поверхностей. Перевод с англ. М., 1960.

2. Доливо-Добровольский В. В. Теоретические основы и закономерности гидрометаллургичеокого процесса растворения дисперсного твердого вещества. Дисс. Л., Механобр, 1949.

3. Можаев В. М. и др. Технико-экономический анализ точного литья и отходов, образующихся при изготовлении литых ювелирных изделий. — Сб. трудов ВНИИювелирпром. Вып. 5. Л., 1974, стр. 29—40.

4. Отчет по теме № 66—67. ВНИИювелирпром, Л., 1967.


Определение величины покрываемой поверхности

Краткий справочник гальванотехника

Для расчета силы тока на ванне необходимо знать площадь покрываемых деталей.

Вычисление площади деталей выполняют, используя данные чертежа или на основе измерений размеров детали с помощью линейки или штангенциркуля.

Поверхность деталей, имеющих форму простых геометрических тел (цилиндр, призма, конус и др.) определяется по известным из геометрии формулам расчета площади поверхности.

Поверхность деталей, имеющих сложную конфигурацию, условно разделяется на более простые элементы, площади которых можно легко вычислить по отдельности. При этом участки поверхности, имеющие неправильную форму, приближенно приравниваются к более простым фигурам — прямоугольнику, треугольнику, кругу и т. п.

Поверхность резьбовой части детали принимается в два раза большей, чем соответствующая ей поверхность цилиндра. Поверхностью малых участков детали таких, как фаски, шлицы, радиусы закруглений и т. п. пренебрегают.

Величина поверхности деталей после подсчетов определяется количеством квадратных миллиметров, так как линейные размеры поверхности удобнее брать в миллиметрах.

Для выражения значения поверхности в квадратных дециметрах результат вычисления, полученный в квадратных миллиметрах, следует разделить на 10 000.

При вычислении поверхностей деталей чаще всего приходится иметь дело с деталями цилиндрической или близкой к ней формой.

Для облегчения этой задачи в таблице представлены данные о площади поверхности цилиндрических тел с учетом наиболее распространенных размеров деталей.

В первой строке таблицы (высота равна нулю) даны значения удвоенной поверхности круга; эти величины можно использовать при определении поверхностей дисков, шайб и других плоских тел диаметром менее 2 мм.

Пользуясь таблицей, можно приближенно определить поверхность тел, имеющих промежуточные размеры, а также поверхность тел типа усеченного конуса, ориентируясь на его средний диаметр.

При расчете поверхности втулок, труб и других пустотелых деталей определяется отдельно наружная и внутренняя поверхности, которые затем суммируются.


ЛИТЕРАТУРА

1. Вайнер Я. В., Дасоян М. А., Дринберг М. А. и др. Справочник по защитно-декоративным покрытиям. М. — Л., Машгиз, 1951.

2. Бахвалов Г. Г., Брикган Л. Н., Лабутии В. П. Справочник гальваностега. М., ГНТИ черной и цветной металлургии, 1954.

3. Федотьев Н. П., Алабышев А. Ф., Ротинян А. Л. и др. Прикладная электрохимия. М. — Л., Госкомиздат, 1962.

4. Tabellen fur die Calvanotechnik. DKW 1967.