首飾表面處理新工藝

袁軍平，鄭廣昌，王昶，申柯婭，陳令霞，馬春宇

（1.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院珠寶學(xué)院，廣東 廣州 511483；2.東莞必美宜拋光材料器材有限公司，廣東 東莞 523917）

【拋光】

首飾表面處理新工藝

袁軍平1,*，鄭廣昌2，王昶1，申柯婭1，陳令霞1，馬春宇1

（1.廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院珠寶學(xué)院，廣東 廣州 511483；2.東莞必美宜拋光材料器材有限公司，廣東 東莞 523917）

介紹了一種新的首飾表面處理工藝，采用了新型打磨拋光材料、多功能首飾加工臺、高速研磨滾筒等改進(jìn)措施。新工藝的生產(chǎn)效率大幅提高，最大可提高135%，而平均金耗率比傳統(tǒng)工藝降低了27.4%，實(shí)現(xiàn)了首飾表面處理高效低耗生產(chǎn)。

首飾；表面處理；高效低耗

1 前言

表面處理是整個首飾生產(chǎn)過程中的重要工藝環(huán)節(jié)。長期以來，首飾企業(yè)主要沿用傳統(tǒng)的手工工藝來處理首飾表面[1]，普遍存在生產(chǎn)效率低、貴金屬損耗大、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問題。為提高生產(chǎn)效率，降低貴金屬損耗，本文進(jìn)行了以機(jī)械操作為主的首飾表面處理工藝試驗研究。

2 傳統(tǒng)工藝分析

首飾產(chǎn)品種類較多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也不相同，因此不同飾品的具體工藝流程略有區(qū)別，但基本過程相同，大致為：粗加工—中加工—細(xì)加工[2]。為便于說明，本文選擇戒指類首飾進(jìn)行分析。

2. 1 傳統(tǒng)工藝

傳統(tǒng)工藝的流程為：執(zhí)模(過粗銼—整形—過中銼—過砂紙—執(zhí)死角位)—車摩打拋光(車毛掃—拍飛碟—車黃布輪—車白布輪)。執(zhí)模主要對首飾表面進(jìn)行粗加工；車摩打是對首飾表面進(jìn)行精細(xì)拋光，以獲得平整光亮的鏡面效果，為電鍍準(zhǔn)備良好的基材。

生產(chǎn)中根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基材的質(zhì)量狀況，有時會在執(zhí)模與車摩打之間增加出水工序，它借助電解手段對首飾表面進(jìn)行處理，其目的是幫助處理首飾的死角、縫隙等手工難以操作的部位，同時將表皮以下的孔洞缺陷及早暴露出來。

2. 2 各工藝環(huán)節(jié)的表面粗糙度

隨機(jī)抽取批量生產(chǎn)過程中的同材質(zhì)平板試樣，用MFT-4000多功能材料表面性能測試儀(中科院蘭州物理化學(xué)研究所)對傳統(tǒng)表面處理工藝中各工序環(huán)節(jié)的粗糙度進(jìn)行多次檢測，其范圍及平均粗糙度如表1所示。

表1 傳統(tǒng)工藝的工序環(huán)節(jié)及表面粗糙度Table 1 Procedures and surface roughness of traditional process

由表 1可以看出，首飾表面處理是一個不斷改善表面粗糙度的過程，工序環(huán)節(jié)多，在每個環(huán)節(jié)都有一個相應(yīng)的粗糙度范圍。隨著處理工序的推進(jìn)，粗糙度范圍總體漸趨擴(kuò)大，表明在表面處理過程中操作者的操作對表面粗糙度的影響很大，這與操作者自制工具器材的效果、操作手法以及產(chǎn)品本身的基質(zhì)有密切關(guān)系。

2. 3 工序改進(jìn)

在傳統(tǒng)首飾表面處理工藝中，主要采用銼刀、鉗子、錘子、砂紙、毛掃、絨芯棍、布輪等工具，其中手工器材占了很大比例，而且有些還是手工自制的，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這必然導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量均一性差、金屬損耗多、生產(chǎn)成本高等問題。針對上述問題對傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改進(jìn)，基本工藝思路為：執(zhí)模階段采取標(biāo)準(zhǔn)工具 + 機(jī)械配套材料，車摩打工序采取機(jī)械配套材料，其中車毛掃和車布輪采取強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)工具材料。

具體方案分 3個主要工序：一是利用多功能首飾加工臺，借助PVA砥石輪、金字塔結(jié)構(gòu)砂紙盤、砂紙棍等定型工具，實(shí)現(xiàn)半機(jī)械打磨；二是利用高速離心滾筒進(jìn)行研磨，將工件固定在專用夾具上，采用核桃殼粒、研磨劑等作為拋光介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)自動半精光處理；三是利用抹紋頁片輪、抹紋風(fēng)布輪等新型拋光器材對工件進(jìn)行拋光。工件主要部位使用的處理手段見表2。

表2 新工藝中戒指不同部位的處理手段Table 2 Treatment methods for different positions of rings by new technology

3 試驗結(jié)果

3. 1 表面效果

同樣的平板試樣經(jīng)試驗工藝的各工序處理，表面粗糙度分布如圖 1所示。對比傳統(tǒng)工藝的各處理環(huán)節(jié)及表面粗糙度可知，試驗工藝由于采用了新型打磨拋光設(shè)備、工具和材料，工序環(huán)節(jié)大幅減少，且各工序的表面粗糙度也優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。

圖1 新工藝中的工序環(huán)節(jié)及其表面粗糙度Figure 1 Procedures and surface roughness of new process

3. 2 生產(chǎn)效率

統(tǒng)計傳統(tǒng)工藝與新工藝中各工序的平均操作時間，結(jié)果如表3所示。

表3 2種工藝中各工序平均操作時間對比Table 3 Comparison of average operation time between two processes

從表 3可以計算出，與傳統(tǒng)工藝相比，新工藝在執(zhí)模工序的單位產(chǎn)品生產(chǎn)效率提高了130%。雖然機(jī)械研磨時間較長，但在研磨處理時不需要人工操作，研磨后表面粗糙度可達(dá)Ra0.50 ～ 0.05 μm，使得工件在車摩打工序短時間處理就可達(dá)到所需的表面效果，使表面處理總體效率提高。

圖2是一次處理數(shù)量與提高效率之間的關(guān)系。

圖2 一次處理數(shù)量與提高效率的關(guān)系Figure 2 Relationship between batching quantity and enhancement of efficiency

由圖2可以看出，一次處理量在8件以上時，試驗工藝的生產(chǎn)效率就比傳統(tǒng)工藝高，生產(chǎn)批量越大，平均到每件產(chǎn)品的機(jī)械處理時間就越短，總體生產(chǎn)效率也就比傳統(tǒng)工藝提高越多。當(dāng)一次處理為200件時，處理效率提高了135%。

3. 3 金屬損耗

對于貴金屬首飾加工而言，有效控制金屬損耗是獲得效益的基礎(chǔ)。試驗中統(tǒng)計了各款產(chǎn)品在傳統(tǒng)工藝與試驗工藝各主要環(huán)節(jié)中操作工人的損耗率，結(jié)果如表4所示。對操作工人而言，其名義損耗率 =(處理前貨重 - 處理后貨重 + 回收的金粉重)÷ 處理前貨重；對于工廠而言，工序損耗的金粉有部分是可以收回的，工廠在某工序的實(shí)際損耗率 = 工人的名義損耗率 × (1 - 該工序回收率)。不同的工序回收率有較大差異，假定執(zhí)模損耗金粉按 40%回收，機(jī)械研磨損耗金粉按80%回收，車摩打損耗金粉按 70%回收，則可以計算出各工序?qū)嶋H損耗率，結(jié)果也見表4。

表4 2種工藝的金屬損耗率對比Table 4 Comparison of metal loss rate between two processes(%)

從表 4可以得出，傳統(tǒng)工藝的平均實(shí)際損耗率為1.974%，新工藝為1.432%，新工藝的實(shí)際損耗率比傳統(tǒng)工藝降低了27.4%。

4 分析討論

新工藝中采用了新型打磨拋光材料、多功能首飾加工臺、高速研磨滾筒等改進(jìn)措施，在表面處理效果、生產(chǎn)效率和金屬損耗率等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。

4. 1 新型打磨材料

傳統(tǒng)執(zhí)模工藝使用銼刀、普通砂紙作為主要工具，完全是手工操作，難以保持如一的切削力與粗糙度，砂紙的耐用性不好。因此，傳統(tǒng)工藝中需要大量的操作工人進(jìn)行處理，這必然導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量均一性差、金屬損耗多、生產(chǎn)成本高等問題。新工藝中采用了金字塔結(jié)構(gòu)砂紙制作的定型工具，它具有較強(qiáng)的切削力，可以省卻銼削工序而直接進(jìn)行砂紙打磨。這種砂紙包含了多層研磨顆粒，采用微晶復(fù)制技術(shù)使磨粒呈金字塔結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)分布在底紙上，一旦金字塔頂端磨耗掉，下層新而銳利的磨粒便取而代之，因而具有細(xì)致均勻且始終如一的研磨效果，且打磨效率高，研磨溫度低，減少了加工工序。

4. 2 新型拋光材料

傳統(tǒng)車摩打工藝采用各種規(guī)格的毛掃、黃布輪、白布輪、拋光蠟等器材進(jìn)行處理，工序環(huán)節(jié)多，金屬損耗大。新工藝中經(jīng)過執(zhí)模和高速研磨已獲得了很好的表面效果，因此，車摩打只是作為一個補(bǔ)充工序，重點(diǎn)是處理研磨效果稍差一些的復(fù)雜部位，處理工作量大為減少。該工藝使用的旋風(fēng)拋光輪柔軟耐磨，特別適合鑲口、槽位等不規(guī)則部位的拋光，而抹紋風(fēng)布輪是由皺折的棉布圍繞中心多層疊放后組合成軸組的，可降低拋光溫度，其拋光布選用高級的超細(xì)纖維純棉布，并經(jīng)過嚴(yán)格的化學(xué)處理，含有納米級超微細(xì)研磨粒子，再配合持久的油脂混合物，使之具有拋光功能，可不用或少用拋光蠟。另外，布料呈彈性的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有允許空氣自由流動的空間，在研磨時可以容納打磨產(chǎn)生的粉塵，有利于金屬廢料的回收。

4. 3 多功能首飾加工臺

針對傳統(tǒng)手工執(zhí)模生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度高的問題，該設(shè)備采用變頻電機(jī)、吊機(jī)及手工處理相結(jié)合，根據(jù)產(chǎn)品不同部位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取相應(yīng)的執(zhí)模手段，形成以機(jī)械操作為主的處理方式[3]。針對傳統(tǒng)執(zhí)模中生產(chǎn)工位敞開、金屬損耗大的問題，采用密閉式執(zhí)模操作室，在工作臺面上安裝防塵護(hù)罩，同時安設(shè)抽塵裝置，減少金屬粉塵飛揚(yáng)外逸。因此，該設(shè)備為實(shí)現(xiàn)高效低耗生產(chǎn)提供了很好的保障。

4. 4 高速研磨滾筒

高速滾筒屬于干法研磨拋光，采用公轉(zhuǎn)與自傳相結(jié)合的形式，以各種規(guī)格的硬木粒、核桃殼粒、合成樹脂或尼龍等作為研磨介質(zhì)，在研磨劑的配合下，可分別實(shí)現(xiàn)粗研磨、中研磨、拋光和出光4個級別的效果，其中，中研磨工序已比一般執(zhí)模和電解拋光的表面粗糙度更低，可達(dá)到傳統(tǒng)首飾表面處理工藝中車摩打的效果。由于貴金屬鑲嵌首飾的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，花飾、內(nèi)隙等部位多，這些部位在研磨時由于磨料的研磨作用相對弱一些，因此在試驗工藝中有意選擇只進(jìn)行中研磨一次性處理，然后對花飾、內(nèi)隙等部位輔以必要的車摩打拋光，這樣不僅大大縮短了整個流程的處理時間，而且有助于各部位獲得一致的表面效果，也降低了金屬損耗。

5 結(jié)論

(1) 傳統(tǒng)首飾表面處理工藝存在打磨拋光工具器材不理想、工序環(huán)節(jié)多、手工自制工具和手工操作比例大等問題，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，金屬損耗多。

(2) 新的首飾表面處理工藝中使用了標(biāo)準(zhǔn)化的工具，采用機(jī)械設(shè)備為主、人工操作為輔的生產(chǎn)模式。與傳統(tǒng)工藝相比，新工藝的總體生產(chǎn)效率最大可提高135%，而平均金耗率降低了27.3%。

(3) 采用新型打磨拋光材料、多功能首飾加工臺、高速研磨滾筒等革新措施，可以實(shí)現(xiàn)首飾表面處理高效低耗生產(chǎn)。

[1] 王昶, 袁軍平. 貴金屬首飾制作工藝[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2008.

[2] 黃云光, 王昶, 袁軍平. 首飾制作工藝[M]. 武漢: 中國地質(zhì)大學(xué)出版社, 2010.

[3] 廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院. 金銀首飾加工臺: CN, 201389790 [P]. 2010–01–27.

New technology for jewelry surface treatment //

YUAN Jun-ping*, ZHENG Guang-chang, WANG Chang, SHEN Ke-ya, CHEN Ling-xia, MA Chun-yu

A new technology of jewelry surface treatment was introduced, in which, new grinding and polishing materials, multifunctional jewelry fabrication bench, highspeed grinding roller were used. The production efficiency of the new technology is improved by 135% as compared with traditional process, while the average metal loss rate is reduced by 27.3%. By using the new technology, the production with high efficiency and low consumption in jewelry surface treatment is realized.

jewelry; surface treatment; high efficiency and low consumption

Jewelry Institute of Guangzhou Panyu Polytechnic, Guangzhou 511483, China

TS934.3; TG176

A

1004 – 227X (2011) 09 – 0042 – 04

2011–04–29

2011–05–23

番禺區(qū)科技局資助項目（2010-Z-61-1）；廣州市教育局科研項目（08C013）；廣州市教育系統(tǒng)首批建設(shè)創(chuàng)新學(xué)術(shù)團(tuán)隊項目（穗教科(2009)11號）。

袁軍平（1969–），男，江西新余人，教授級高級工程師，主要從事首飾材料及生產(chǎn)技術(shù)研究。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) yuanjp@pyp.edu.cn。

[ 編輯：吳杰 ]