Муниципальное автономное образовательное учреждение дополнительного образования детей
«Федоровский центр дополнительного образования»
«Применение электрохимической гравировки в художественной обработке металлов»
выполнил: Рябоволик Игорь ученик 10 класса профиль «Автодело» руководители: |
Г. п. Федоровский
2013 год
Содержание:
Выбор и обоснование проекта | 2-3 |
Актуальность | 3 |
Из истории художественной обработки металла | 4-5 |
Требования, к предъявляемые к конструкции | 6 |
Выбор топора | 6-7 |
Технология развития рисунка на металле | 7 |
Варианты отделки | 7 |
Экономическое обоснование проекта | 8-9 |
Себестоимость изделия | 9 |
Технологическая последовательность изготовления | 10 |
Оценка процесса нанесения рисунка на металле | 10 |
Правила техники безопасности | 11 |
Выводы | 11 |
Экологическая оценка проекта | 11 |
Реклама | 12 |
Литература | 13 |
Этим летом я ездил в гости к родственникам в Томск. Они нас встретили очень гостеприимно и радостно. Я с родственниками на следующий день моего пребывания, посетили праздник «День топора». Это был 5 международный фестиваль «Праздник топора». На празднике было очень интересно особенно конкурсы и выставка изделий выполненных с помощью топора, а так же топоры на продажу, украшенные гравировкой и резьбой.
Вдохновленный идеей, после праздника, я решил вытравить рисунок на топоре методом электрохимической гравировки.
Этот метод мы опробовали на районной олимпиаде, выполняя рисунки на образцах металлов.
Электрохимическая обработка заключается в том, что под воздействием электрического тока разрушаются поверхностные слои металла детали, помещенной в электролит. Частицы металла, лежащие на поверхности детали, растворяются в электролите, и деталь становится блестящей (электролитическое полирование), В том случае, если поверхности должны быть приданы определенные размеры, применяют специальный инструмент для механического удаления разрушенной пленки металла. [http://www. *****/slesar/]
Гравирование углубления химическим и электрохимическим методом. Сначала поверхность основного металла гравируют путем стандартного химического или электрохимического травления, после чего штихелем подрезают боковые стенки так, чтобы канавки имели трапециевидное сечение, — и изделие готово для инкрустации другим металлом. [http://ru. wikipedia. org/wiki/]
Приобретенные на уроках технологии определенные знания, навыки и умения по обработке металла, помогли мне самостоятельно сделать подобный проект: во-первых – это очень красиво, во-вторых, это можно сделать самостоятельно, что будет неповторимо, иметь небольшие затраты. Я поставил перед собой цель: – применение электрохимической гравировки в поверхностной обработке металлов.
Перед выполнением проекта мне необходимо было решить следующие задачи:
- Рассмотреть примеры подобных работ и способы гравировки;
- Определится с выбором модели;
- Подобрать подходящий размер топора.
Но имеются некоторые недостатки.
Затем я определил требования к проектированию и изготовления рисунка на металле
и определил цель – применение электрохимической гравировки в поверхностной обработке металлов.
Способ обработки металла должен быть не особенно сложным, экономичным и оригинальным.
 |
Во все времена с момента выплавления металла, человек научился обрабатывать его для своих нужд, назначение предметов имело большой спектр применения. В результате эволюции человека выявилось много способов обработки металла. С древних времен человек украшал свой быт предметы обихода: оружие, украшения, посуда, доспехи и т. д. Но наиболее применяемым способом является гравировка металла.
 |
Металлы — это вещества, обладающие высокой электропроводностью и теплопроводностью, ковкостью, пластичностью и металлическим блеском. Эти характерные свойства металла обусловлены наличием свободно перемещающихся электронов в его кристаллической решетке. Из известных в настоящее время 107 химических элементов 85 относятся к металлам.[http://all-met. *****/metall. html]
Физические свойства:
Для металлов наиболее характерны следующие свойства: металлический блеск, твердость, пластичность, ковкость и хорошая проводимость тепла и электричества.
Для всех металлов характерна металлическая кристаллическая решетка: в ее узлах находятся положительно заряженные ионы, а между ними свободно перемещаются электроны. Наличие последних объясняет высокую электропроводность и теплопроводность, а также способность поддаваться механической обработке.
Теплопроводность и электропроводность уменьшается в ряду металлов:
Аg Сu Аu Аl Мg Zn Fе РЬ Hg
Все металлы делятся на две большие группы:
Черные металлы
Имеют темно-серый цвет, большую плотность, высокую температуру плавления и относительно высокую твердость.
Типичным представителем черных металлов является железо.
Цветные металлы
Имеют характерную окраску: красную, желтую, белую; обладают большой пластичностью, малой твердостью, относительно низкой температурой плавления.
Типичным представителем цветных металлов является медь.
В зависимости от своей плотности металлы делятся на:
Легкие (плотность не более 5 г/см )
К легким металлам относятся: литий, натрий, калий, магний , кальций, цезий, алюминий, барий.
Самый легкий металл — литий 1л, плотность 0.534 г/см3.
Тяжелые (плотность больше 5 г/см3).
К тяжелым металлам относятся: цинк, медь, железо, олово, свинец, серебро, золото, ртуть и др.
Самый тяжелый металл — осмий, плотность 22,5 г/см3.
Металлы различаются по своей твердости:
— мягкие: режутся даже ножом (натрий, калий, индий );
— твердые: металлы сравниваются по твердости с алмазом, твердость которого равна 10. Хром — самый твердый металл, режет стекло.
В зависимости от температуры плавления металлы условно делятся на:
1. Легкоплавкие (температура плавления до 1539°С).
К легкоплавким металлам относятся: ртуть — температура плавления —38,9°С; галлий — температура плавления 29,78°С; цезий — температура плавления 28,5°С; и другие металлы.
2. Тугоплавкие (температура плавления выше 1539 С).
К тугоплавким металлам относятся: хром — температура плавления 1890°С; молибден — температура плавления 2620°С; ванадий — температура плавления 1900°С; тантал — температура плавления 3015°С; и многие другие металлы.
Самый тугоплавкий металл вольфрам — температура плавления 3420°С.
[http://all-met. *****/fiz. html]
Медный век
Первыми металлами, освоенными людьми, были золото (Au), серебро (Ag), медь (Cu) и ее сплавы. Это обусловлено существованием этих металлов в самородном виде, химической стойкостью и легкостью их обработки в холодном состоянии. Легкоплавкость меди сделала ее первым металлом, выплавляемым человеком. Древнейшие находки медных изделий датируются VII тыс. лет до н. э.[http://ru. wikipedia. org/wiki/]
Одним из районов, богатых медными рудами, были горы Кавказа, особенно Закавказье, где известно более четырехсот древних месторождений меди. На базе месторождений в Закавказье в начале III тыс. до н. э. возникает собственный металлургический очаг. Уже с середины III тыс. до н. э. Кавказ снабжал своей металлургической продукцией степные племена Северного Причерноморья, Подонья и Поволжья и сохранял эту роль почти 1000 лет. [http://ru. wikipedia. org/wiki/]
Железный век
Человек знал железо (Fe) очень давно, но это было метеоритное железо. В 1818 г. полярная экспедиция англичанина Дж. Росса нашла большой железный метеорит на берегу бухты Melville Bay (Мелвілл-Бей) на северо-востоке Гренландии. В конце XIX века одна из экспедиций Роберта Пири на север Гренландии (вблизи мыса Йорк) нашла огромный железный метеорит (вес около 34 т). От этих «небесных камней» эскимосы много лет отделяли небольшие куски железа и делали из них ножи и наконечники гарпунов и другие орудия труда.[http://ru. wikipedia. org/wiki/]
Кузне́ц — в русском языке мастер по металлу, занимающийся обработкой металла [http://ru. wikipedia. org/wiki/]
Человечество на всех этапах своего развития использовало металл. Народ, прекрасно зная ценные качества металла, умело использовал в хозяйстве все его виды.
Искусные руки мастеров изготовляли из него посуду, домашнюю утварь, игрушки, украшения, орудия и многое другое.
Изготавливая различные изделия из металла мастера обрабатывали их резьбой, гравировкой, травлением.
Виды гравировки металла:
- Лазерный Химический Механический Электрохимический
 |
Проектируя изделие, следует учитывать его практическое применение, эстетический вид, надежность, долговечность, универсальность, легкость и простоту сборки, предельную массу и габариты, требования дизайна. Исходя из этого, я установил:
- габаритные размеры изделия в зависимости от размера топора и его назначения:
Передо мной стоял вопрос выбора топора.
 |
Размеры, вес и форма топора («железки» и топорища) должны быть такими, чтобы обращение с этими важнейшим инструментом было не в тягость. Вроде бы прописная истина, однако, не всегда ей следуют.
Во-первых — вес. Тяжёлым топором долго не помахаешь, да и таскать его пешему утомительно. Весить охотничий топор, на мой взгляд, должен не более одного килограмма вместе с топорищем.
Во-вторых — форма топора и заточки. Конечно, можно и средним плотницким топором обойтись, но нетолстая клиновидная форма, как я уже сказал, предпочтительнее.
Теперь о самих топорах. Если они уже имеются, то нужно довести их «до ума», а если вы только собираетесь их приобрести, то обратите внимание на следующее:
• лезвие должно быть без изгибов и вмятин и хорошо оттянуто;
• проушина должна иметь конусность и быть соосна лезвию топора;
• обух топора желателен потоньше (легче рубить чашки);
• торцы обуха хороши, если они перпендикулярны лезвию
Для изготовления изделия я применил такие основные операции как:
разметка; заточка шлифование; полирование.Разметка рисунка по поверхности металла на топоре производилась в ручную, рисунок выбран произвольно.
Заточку провел с помощью заточного станка.
Шлифование провел с помощью наждачной бумаги № 000.
Полирование выполнил с помощью полировальной пасты (паста гои) и войлочного круга.
 |
 |
1. предположительные затраты на проект
№ п/п | Деталь | Кол-во | Материал | Размеры (вмм.) |
1 | Лезвие топора | 1шт | Сталь У8 | 100х100х30 |
2 | Электролит (хлорид натрия): | 1л | вода | |
50 гр | Соль поваренная | |||
3 | Лак | 10 гр | Битум, канифоль, скипидар |
2. Расход времени на изготовление
1. | Составление эскиза рисунка | 1 час |
2. | Нанесение рисунка | 1 час |
3. | Прорисовка рисунка лаком | 1 час |
4. | Сушка | 12 часов |
5. | Процесс химической гравировки | 45 минут |
6. | Мытье | 5 минут |
7. | Шлифовка | 10 минут |
8. | Полирование | 40 минут |
9. | Опиливание топорища | 3 часа |
10. | Покрытие морилкой топорища | 5 минут |
11. | Насаживание топора | 25 минут |
Итого | 20 часов 10 минут |
3. Расчет затрат на изготовление изделий
Чтобы подсчитать затраты на выполнение данного изделия, нужно знать стоимость материалов, из которых изготовлено изделие, а также отчисления на зарплату. Стоимость лезвие топора, ушедшей на заготовку
я не учитывал, так как материал на выполнение данной работы у меня имелся, к тому же расход его незначительный.
АЛГОРИТМ расчета затрат:
Определение объема материала№ п/п | Деталь | Размеры (в мм.) | Цена |
1 | Лезвие топора | 100х100х30 | 200 рублей |
2 | Электролит | 1050 грамм | 2 рубля |
3 | Лак | 10 грамм | 25 рублей |
4 | Электроды | 150х50х1,5 | б\у |
5 | Установка для преобразования электрического тока | 1 устройство | 1600 рублей |
6 | Доска | 400 х70 х30 | 70 рублей |
7 | Морилка | 50 гр | 13 рублей |
8 | Наждачная бумага | Р120 | 30 рублей |
ИТОГО | 2167 рублей |
Итак, на выполнение изделия затрачено 2167 рублей
Норма времени – 20 часов 10 минут. Отчисления на зарплату производится из расчета:Сдельный тариф гравировщика зависит от сложности и объема выполнения работы (от 1000 рублей и выше);
Сдельный тариф плотника (50 рублей);
Отсюда моя оплата труда: будет зависеть от сложности и объема выполнения работы.
175 рублей работа плотника + 1000 рублей работа гравировщика, итого 1175 рублей моя зарплата.
Затраты на электроэнергию:2 квт - 26 рублей.
Общая стоимость изделия составила 3368 рублей.
 |
Величина затрат (себестоимость) на изделие составила:
2167 рублей затраты на материалы + 26 рублей на электричество, итого 2193 рублей.
 |
Выполнение операций смотреть в презентации слайд 17
№ п. п | Наименование операций |
1 | Составление эскиза рисунка |
2 | Нанесение рисунка |
3 | Прорисовка рисунка лаком |
4 | Сушка |
5 | Процесс химической гравировки |
6 | Мытье |
7 | Шлифовка |
8 | Полирование |
9 | Опиливание топорища |
10 | Покрытие морилкой топорища |
11 | Насаживание топора |
Положительные стороны | Отрицательные стороны |
| все технологические операции доступны; стоимость (цена) изделия оказалась в два с половиной раза ниже, чем в магазине; | 1.Нечеткость вытравливаемой поверхности |
• Работать в спецодежде.
• Запрещается вынимать изделии при включенном приборе.
• Правильно организовать рабочее место.
• При изготовление электролита использовать очки и резиновые перчатки.
• После завершения гравировки промыть электроды и емкость хозяйственным мылом.
• При опиливании топорища, соблюдать правила при работе с рубанком, напильником.
Применение электрохимической гравировки металла это самый доступный метод обработки. Изделия с такой обработкой очень красивы и необычны. Рисунки, выполненные на металле долговечны и неповторимы. Работа, выполненная в такой технике, понравилась моим учителям и моим родителям, многие мои друзья хотели бы иметь предметы с такой обработкой.
По мнению моего педагога, это работа может служить наглядным образцом на уроках технологии и специальности «слесарное дело».
Итак, я достиг своей цели: применить способ электрохимической гравировки металла для поверхностной обработки.
 |
Для изготовления изделия я использовал готовое лезвие топора, из стали У8 которая не является элементом загрязняющим окружающую среду, в процессе изготовления не были использованы операции выделяющие химические соединения вредящие человеку и природе.
Работая над проектом, у меня не осталось отходов. Это означает, что я выполнил изделие, не влияющее отрицательно на окружающую среду.
Магазины предлагают большой ассортимент изделий с гравировкой: ножи, топоры, металлическая посуда, украшения, аксессуары. Можем выполнить надписи на любой поверхности металла.
Наши изделия неповторимы Ждем ваших заказов Наш адрес: п. Федоровский Тел. 732113 |
 |
1. «Технология» учебник для учащихся
издательство «Вентана-Граф», М. 1999 г.
2. Учебное пособие «Слесарное дело»
издательство «Просвещение», М. 1993 г.
3. , Учебное пособие «Обработка металла »
, М. 1998 г.
4. Обработка металла
Издательство «Современное слово», Минск, 1999 г.
5. «Технология обработки металлов» учебник
для учащихся 5-9 классов общеобразовательных
учреждений. Издательство «Просвещение» М. 1995
7. Л.А. Чесноков «В мире увлечений» издательство «Реклама»
Киев 1986
Ссылки:
• http://www. *****/slesar/
• http://ru. wikipedia. org/wiki/
• http://all-met. *****/metall. html
• http://all-met. *****/fiz. html
• http://ru. wikipedia. org/wiki/
