Oценка перспективности использования стержней из корунда для изготовления ювелирных вставок

Один из важнейших показателей работы в новых условиях хозяйствования — прибыль. Снижение себестоимости выпускаемой продукции — основной путь увеличения прибыли и повышения рентабельности работы предприятия.

Себестоимость конечной продукции — ювелирного изделия наряду с прочими факторами определяется себестоимостью изготовления вставок. В общем случае упрощенное выражение себестоимости изготовления ювелирной вставки можно представить в виде

где С_эр — стоимость одного нормо-часа с учетом начислений, руб.;

t — время изготовления вставки, ч;

β — масса вставки, г;

Р — коэффициент полезного выхода, %;

Ц — стоимость 1 г сырья, руб.

Из (1) следует, что себестоимость изготовления ювелирной вставки определяется в основном двумя составляющими — стоимостью обработки С_эрt и стоимостью израсходованного сырья β/P• Ц.

Рассмотрим вторую составляющую (1), т. е. β/P• Ц. В нее входят показатель полезного выхода и стоимость сырья. Увеличивая показатель полезного выхода сырья при неизменной его стоимости, можно значительно снизить себестоимость вставки.

Основным сырьем при изготовлении ювелирных вставок является цветной корунд, выращенный в виде були методом Вернейля, - оптовой ценой от 120 до 180 руб. за 1 кг. Для снятия внутренних напряжений булю корунда раскалывают пополам вдоль оси роста, после чего она служит сырьем для дальнейшей обработки.

Регламентирующие геометрические размеры полубули по ТУ 6-09-4285 -76 следующие: длина L, ширина B и высота H (рис. 1), а также длина бездефектной зоны.

В [2] отмечается, что форма монокристаллов корунда в виде полубуль нерациональна с точки зрения полезного выхода, т.е. отношения массы готовой вставки к массе исходного сырья. При такой форме большая часть сырья уходит в отходы в виде обрезков и шлама еще при предварительной обработке заготовки — на операции резки и предварительной подбивки (на операции формообразования). Какую-то часть полубули вообще нельзя использовать из-за отсутствия в номеклатуре данного предприятия мелких вставок.

Для того чтобы повысить коэффициент полезного выхода, а значит и снизить расход сырья на изготовление вставки, необходимо изменить форму исходного сырья и приблизить ее к форме будущей вставки. В этом смысле более рациональной формой исходного сырья являются калиброванные овальные и круглые стержни.

При расчете расхода сырья учитывали припуск на обработку — 1 мм, иными словами диаметр стержней и длину отрезанной заготовки принимали на 1 мм больше готового изделия, в зачет идут также потери на распиловку корунда, ширину реза в этом случае считают равной 0,5 мм.

По данным графиков рис. 2 и 3 видно, что с увеличением размера вставки полезный выход при использовании калиброванных стержней (кривые 1) в среднем в два раза больше, чем при использовании полубулей (кривые 2). Рост полезного выхода с уве-личением размера вставки объясняется влиянием следующих факторов:

— увеличивается размер заготовки, а следовательно, уменьшается число резов (при неизменных размерах исходного сырья);

— при неизменной величине припуска на обработку (1 мм) изменяется отношение массы шлама к массе заготовки. Так, для вставки диаметром 2 мм это отношение составит 91,7%, а для вставки диаметром 10 мм — 56,6%.

На рис. 4, а и б представлены зависимости полезного выхода соответственно от малой б и большой а осей овала при изготовлении овальных вставок из полубули и калиброванных круглых стержней. При этом кривая 1 соответствует изготовлению вставок из полубули, кривая 2 — из стержня, диаметр которого равен большой оси овала, кривая 3 — из стержня, диаметр которого равен малой оси овала. На графиках рис. 4 видно, что с увеличением отношения б/а полезный выход для полубули уменьшается (кривая 1), это объясняется влиянием факторов, указанных для кривых на рис. 2 и 3.

Аналогично объясняется характер зависимости полезного выхода от отношения б/а для кривой 5. Для случая, когда большая ось овала равна диаметру стержня, с увеличением отношения б/а полезный выход растет в связи с уменьшением величины снимаемого припуска по мере приближения овала к кругу. Из данных рис. 4. также следует, что при малых отношениях б/а (область слева от точки пересечения кривых 1 и 2) полезный выход при использовании полубули может равняться полезному выходу при использовании стержня, диаметр которого равен большой оси овала. Кроме того, полезный выход при использовании стержня, диаметр которого совпадает с малой осью овала, существенно выше, чем при использовании стержня с диаметром, равным большой оси вплоть до отношения б/а, равного 0,7. Свыше указанного отношения по мере, приближения овальной вставки к круглой форме характер зависимости изменяется на противоположный.

В 1985 г. отечественная ювелирная промышленность для изготовления вставок переработала 16,5 т корунда в форме полубуль, тогда как стержневого корунда понадобилось бы около 9 т. Эко¬номия корундового сырья в этом случае составила бы 7,5 т.

Второй важный фактор, ведущий к снижению себестоимости выпускаемых вставок,— снижение трудоемкости их изготовления за счет механизации и автоматизации технологических процессов. До настоящего времени работы по совершенствованию технологии изготовления вставок из корунда были направлены на механизацию операций подбивки, огранки и полировки. Операция резки корунда на заготовки не затрагивалась этими работами.

Резка полубули на заготовки осуществляется на станках марки СРК-90 алмазными отрезными кругами, при этом рабочий держит в руках полубулю и режет ее на заготовки нужного размера. Форма полубули, непостоянство ее размеров, частые изменения номенклатуры выпускаемых изделий не дают возможности реализовать программу рационального раскроя с учетом полезного выхода. Кроме того, полубулю на столе отрезного станка из-за ее формы можно закрепить только с помощью клеевой мастики. Все эти факторы препятствуют механизации и автоматизации операции резки, хотя сама эта проблема весьма актуальна: резчик работает в тяжелых антисанитарных условиях, охлаждающую жидкость приходится подогревать до температуры 25°С, нередки случаи травматизма из-за отрыва алмазоносного слоя круга.

Внедрение корундового сырья в виде калиброванных стержней позволит полностью автоматизировать операцию резки, исключив из технологического процесса за ненадобностью операцию предварительной подбивки заготовок. Кроме того, внедрение корундовых стержней даст возможность поставить на повестку дня механизацию весьма трудоемкой и вредной операции — наклейку заготовок на кассету, которую производят только вручную. Операция предварительной подбивки в существующем технологическом процессе по трудоемкости занимает 27% времени обработки одной кассеты, а наклейка — 20%. Если новый вид сырья позволит полностью отказаться от операции подбивки и хотя бы на 50% сократить время наклейки, то трудоемкость обработки одной кассеты сократится на 30-35%, что станет ощутимым вкладом в снижение себестоимости ювелирных вставок из корунда.

В настоящее время существует два способа выращивания кристаллов корунда, при которых возможно получение профилированных кристаллов — стержней, форма которых в двух измерениях приближается к форме ювелирной вставки [3].

Одним из возможных путей получения стержней является вариант метода Вернейля, при котором производится выращивание одного кристалла. Уже существует полупромышленная технология выращивания стержней диаметром 16-22 мм, длиной до 200 мм; их стоимость составляет 250-300 руб./кг. Этот метод дает возможность использовать без коренных переделок существующее стандартное оборудование, а также получать в процессе выращивания кристаллы заданного цвета. Недостаток метода состоит в том, что вырастить можно только один кристалл, это и определяет высокую себестоимость сырья.

Другой метод выращивания — модифицированный способ Чохральского, получивший название метода Степанова. Суть его заключается в том, что при росте кристалл вытягивается из расплава через специальный формообразователь, позволяющий получать кристалл в виде стержня заданного сечения. Важнейшее достоинство метода — возможность одновременно выращивать несколько таких кристаллов.

В настоящее время освоено полупромышленное выращивание корундовых трубок диаметром 6 мм; одновременно вытягивается до 12 кристаллов, при этом их себестоимость составляет 300 руб./кг. При выращивании стержней их себестоимость может несколько повыситься.

Следует отметить, что в случае организации промышленного выпуска стержней в достаточно больших объемах их себестоимость должна резко уменьшиться, это касается как метода Степанова, так и метода Вернейля.

Основным недостатком метода Степанова является неравномерность окраски по сечению кристалла, однако этот дефект обнаружен при выращивании первых опытных образцов и существуют предпосылки, позволяющие избавиться от него за счет совершенствования технологии.

Таким образом, переход на использование исходного корундового сырья в виде стержней при изготовлении вставок позволит снизить материалоемкость данной продукции на 30-35%. Кроме того, применение стержней создаст предпосылки для исключения ручного труда на операции резки и позволит автоматизировать не только данную операцию, но и весь технологический процесс в це¬лом.

Методы Вернейля и Степанова, позволяющие в процессе выращивания получать стержни заданного сечения, являются перепективными для получения корундового сырья, необходимого отечественной ювелирной промышленности.