Zlotnik_jubiler_731[06]_Z2.02

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Piotr Korsak

Sporządzanie stopów do obróbki plastycznej
731[06].Z2.02

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

2. Wymagania wstępne

3. Cele kształcenia

4. Materiał nauczania

4.1. Topienie i odlewanie metali szlachetnych

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Sporządzanie stopów z czystych metali, stopów pośrednich oraz sporządzanie

lutów

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

4. 3.

Selekcjonowanie i topienie odpadów metali szlachetnych

4.3.1. Materiał nauczania

4.3.2. Pytania sprawdzające

4.3.3. Ćwiczenia

4.3.4. Sprawdzian postępów

5. Sprawdzian osiągnięć

6. Literatura

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy niezbędnej do sporządzania stopów

do obróbki plastycznej.

Poradnik ten zawiera:

−

wymagania wstępne – wykaz umiejętności, jakie powinieneś mieć już ukształtowane,
abyś bez problemów mógł korzystać z poradnika,

−

cele kształcenia – wykaz umiejętności, jakie ukształtujesz podczas pracy z poradnikiem,

– materiał nauczania – wiadomości teoretyczne niezbędne do osiągnięcia założonych celów

kształcenia i opanowania umiejętności zawartych w jednostce modułowej,

– zestaw pytań, abyś mógł sprawdzić, czy już opanowałeś określone treści,
– ćwiczenia, które pomogą Ci zweryfikować wiadomości teoretyczne oraz ukształtować

umiejętności praktyczne,

– sprawdzian postępów,
– sprawdzian osiągnięć, przykładowy zestaw zadań. Zaliczenie testu potwierdzi opanowanie

materiału całej jednostki modułowej,

– literaturę.

Bezpieczeństwo i higiena pracy

Podczas wykonywania czynności w pracowni należy stosować się do regulaminu,

przepisów bhp oraz instrukcji przeciwpożarowych wynikających z rodzaju wykonywanych
prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

rozpoznawać wyroby złotnicze pochodzące z różnych okresów historycznych,

−

przestrzegać przepisów bhp, ochrony przeciwpożarowej oraz ochrony środowiska,

−

rozpoznawać podstawowe materiały stosowane w złotnictwie i jubilerstwie,

−

posługiwać się dokumentacją techniczną,

−

projektować wyroby złotniczo-jubilerskie,

−

rozróżniać maszyny i urządzenia stosowane w złotnictwie i jubilerstwie,

−

wykonywać prace z zakresu obróbki ręcznej,

−

stosować przepisy bhp przy obróbce i montażu wykańczającym wyroby złotniczo-

jubilerskie, sporządzaniu stopów, wykonywaniu wyrobów walcowanych, ciągnionych,
kutych i tłoczonych,

−

montować wyroby złotnicze,

−

oprawiać kamienie jubilerskie,

−

stosować mechaniczne metody obróbki wykańczającej,

−

stosować chemiczne i elektrochemiczne metody obróbki wykańczającej,

−

naprawiać wyroby złotniczo-jubilerskie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu tej jednostki modułowej, powinieneś umieć:

−

zastosować przepisy bhp, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska podczas

topienia i odlewania metali szlachetnych,

−

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami technologicznymi, zasadami

ergonomii, przepisami bhp, ochrony przeciwpożarowej i ochrony środowiska,

−

scharakteryzować technologie topienia metali szlachetnych,

−

wyjaśnić zjawiska fizyczne i chemiczne zachodzące podczas topienia metali

szlachetnych,

−

określić właściwości i zastosowanie materiałów stosowanych do sporządzania stopów

metali szlachetnych,

−

dobrać narzędzia i urządzenia stosowane do topienia i odlewania metali szlachetnych,

−

określić zasady użytkowania narzędzi i urządzeń stosowanych do topienia i odlewania

metali szlachetnych,

−

odczytać dokumentację technologiczną w zakresie niezbędnym do wykonania zadań,

−

ocenić stan techniczny narzędzi i urządzeń, przeprowadzić bieżącą konserwację,

−

sporządzić zapotrzebowanie i rozliczenie materiałowe,

−

zebrać i dokonać selekcji odpadów metali szlachetnych,

−

sporządzić stopy metali szlachetnych,

−

ocenić jakość wykonanych prac oraz ujawnić przyczyny powstawania wad.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Palniki używane do topienia to najczęściej palniki gazowe na propan-butan lub propan-butan
i tlen.

Rys. 2. Palnik do topienia [internet]]

Większą ilość metali szlachetnych topimy w:

−

piecach tyglowych,

−

piecach gazowych na paliwo gazowe,

−

piecach elektrycznych oporowych,

−

piecach elektrycznych indukcyjnych,

−

odmianie pieców indukcyjnych, piecach próżniowych.

Współcześnie w złotnictwie najpopularniejsze są piece elektryczne: oporowe

i  indukcyjne.  W  piecach  indukcyjnych  metal  nagrzewany  i  topiony  jest  pod  wpływem
temperatury  powstającej  w  procesie  indukcji  elektromagnetycznej.  Tygiel  umieszczony  jest
wewnątrz  cewki,  która  tworzy  uzwojenie  pierwotne.  Metal  znajdujący  się  w  tyglu  stanowi
uzwojenie wtórne. Odpowiednio regulując moc prądu, regulujemy temperaturę jaką osiągamy
w tyglu. W niektórych  modelach piec  indukcyjny umieszczany  jest w specjalnym zbiorniku,
z  którego  usunięte  zostaje  powietrze.  Zapobiega  to  wystąpieniu  porowatości  w  topionych
metalach. Tę odmianę pieca indukcyjnego nazywamy próżniową.

Rys. 3. Piec indukcyjny, 1– woda chłodząca; 2 – cewka indukcyjna [6, s. 31]

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

pręty grafitowe (służą do zbierania z powierzchni stopu zanieczyszczeń, wymieszania

metali przed wlaniem),

−

rękawice,

−

okulary o bardzo ciemnych szkłach (w przypadku topienia palnikiem),

−

termopara lub pirometr,

−

topniki.

Topniki

Czyste metale szlachetne topimy bez użycia topników. Złom stopów metali szlachetnych

może zawierać w swoim składzie zanieczyszczenia (cynk, cynę, zanieczyszczenia mineralne).
W procesie topienia utleniają się one i tworzą na powierzchni stopu tlenki, które utrudniają
obróbkę stopu. Stosowanie topników umożliwia redukcję tlenków i oczyszczanie stopu
w procesie topienia.
Topniki mogą działać na topiony metal:

−

utleniająco (przeciwdziałają tworzeniu się tlenków na powierzchni topionego metalu),

−

redukująco (wpływają na redukowanie w stopie zanieczyszczeń),

−

szlakująco (powodują zbieranie się zanieczyszczeń na powierzchni stopu).

Jako topników najczęściej używamy:

−

boraksu i kwasu borowego: topniki rozpuszczające tlenki metali nieszlachetnych,

−

sproszkowanego węgla drzewnego: redukuje tworzące się tlenki,

−

mieszaniny azotanu sodu i potasu: przeciwdziała tworzeniu się tlenków,

−

sody kalcynowanej: do topienia szlakującego: wiąże ze sobą zanieczyszczenia siarki,

krzemionki, które gromadzą się na powierzchni stopu, rozkłada chlorek srebra.

Współcześnie używam się również gotowych mieszanin które oczyszczają stop podczas

topienia (Avgopurifax, Argoflux).

Stopami nazywamy produkty zestalenia ciekłych mieszanin jednorodnych dwóch lub

więcej metali, które zależnie od temperatury zestalania składają się z jednego lub wielu
rodzajów kryształów. Nazwa stopu pochodzi od metalu, którego zawiera najwięcej.

Jako składniki do stopów mogą być używane wszystkie metale szlachetne, a także

następujące nieszlachetne:

−

w palladowych miedź i nikiel,

−

w złotych miedź, nikiel, kadm i cynk,

−

w srebrnych miedź.

Składniki stopów metali szlachetnych dobieramy w zależności od tego, jakim

wymaganiom ma odpowiadać stop. Przy wykonywaniu stopów należy, w miarę możliwości,
unikać stosowania kadmu z uwagi na jego szkodliwe właściwości. W zależności od
stosowanych dodatków możemy wpłynąć na jego:

−

twardość,

−

wytrzymałość,

−

barwę,

−

wartość.

Metody topienia

1. Topienie palnikiem
Przygotowujemy składniki. Na stanowisku do topienia umieszczamy tygiel z uchwytem lub
specjalnie skonstruowane stanowisko do topienia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 9. Tygiel okrągły [internet]

Rys. 10. Uchwyt do tygla okrągłego [internet]

Rys. 11. Stanowisko do topienia na węglu [9, s. 116]

W tyglu lub na węglu umieszczamy składniki stopu. Jeżeli dodajemy je stopniowo,

pozostałe  układamy  na  płytce  szamotowej  lub  węglu.  Jeżeli  w  stopie  niezbędne  jest  użycie
topników,  przygotowujemy  je.  Formę  do  wlewania  smarujemy  olejem  maszynowym
(niewielką ilością) i skręcamy sprawdzając odpowietrzenie. Zapobiega to powstaniu poduszki
powietrznej  i  wystrzeleniu  wlewanego  materiału.  Przygotowujemy  pręt  grafitowy  i  pęsetę.
Włączamy  wentylację  stanowiska  do  topienia.  Nakładamy  okulary,  fartuch  ochronny
i rękawice. Uruchamiamy palnik i ogrzewamy formę do wlewania, a następnie rozpoczynamy
topienie metali. Po stopieniu jednego składnika dodajemy kolejne cały czas ogrzewając tygiel.
Po  dodaniu  wszystkich  składników  mieszamy  stop  prętem  grafitowym.  W  przypadku
nieczystej  powierzchni  stopu  dodajemy  topnik  i  zbieramy  zanieczyszczenia  prętem
grafitowym.  Przez  cały  okres  topienia  nie  przerywamy  grzania  tygla.  Jeżeli  powierzchnia
stopu  jest  gładka  i  lustrzana,  a  mieszając  prętem  grafitowym  nie  wyczuwamy
nierozpuszczonych części stopu, możemy przystąpić do wlania do formy. Dalsze ogrzewanie
może  doprowadzić  do  przegrzania  stopu,  co  można  poznać  po  jego  wrzeniu.  Jeśli  do  tego
doprowadzimy, to musimy zaczekać aż ostygnie i dopiero wtedy wlać go do formy. Wlewek
wykonany  z  metalu  przegrzanego  będzie  miał  niejednorodną  strukturę.  Jeżeli  metal  ma
należytą temperaturę, wlewamy go do formy. W dobrze przygotowanej formie stop rozpłynie
się  jednolicie  i  nie  będzie  pryskał  w  czasie  wlewania.  Po  wlaniu  wyłączamy  palnik

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

i zakręcamy dopływ gazu. Rozkręcamy formę szczypcami lub czekamy aż ostygnie
i sprawdzamy jakość wykonanego wlewka.
2. Topienie w piecu

Przygotowujemy składniki stopu, skręcamy formę analogicznie, jak w topieniu palnikiem,

ustawiamy  żądaną  temperaturę  pieca,  w  tyglu  umieszczamy  jeden  lub  wszystkie  składniki
stopu.  Wkładamy  tygle  do  pieca  i  włączamy  piec.  Kiedy  się  nagrzeje,  nakładamy  okulary,
rękawice  i  fartuch  i  dodajemy  pęsetą  kolejne  składniki  stopu.  Jeżeli  wszystkie  składniki
stopiliśmy razem, to prętem grafitowym  sprawdzamy czy  nie ma  nieroztopionych kawałków
metalu.  W  przypadku  kiedy  powierzchnia  topionych  metali  jest  nieczysta,  dodajemy
odpowiedni  topnik  i  prętem  grafitowym  zbieramy  zanieczyszczenia.  Jeżeli  powierzchnia
stopu jest gładka i lustrzana, wlewamy metal do formy.

Wady stopów

Wady stopów powstają w czasie topienia lub odlewania na skutek:

−

nieprawidłowego doboru składników,

−

zanieczyszczeń stopu,

−

błędów w procesie technologicznym.

Podstawową wadą stopów metali jest kruchość, która powoduje pękanie stopu podczas

obróbki.

Przyczyny pękania stopów metali szlachetnych

−

domieszka ołowiu,

−

przegrzanie metali podczas procesu topienia,

−

przegrzanie metali podczas żarzenia,

−

wylanie zbyt zimnego metalu,

−

nieskuteczne zabezpieczenie przed utlenieniem.

W takich przypadkach należy metal rafinować lub ponownie stopić.

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jak powinno wyglądać stanowisko do topienia metali szlachetnych?
2.  W jaki sposób topimy małe ilości metali szlachetnych?
3.  W jakich urządzeniach topimy duże ilości metali szlachetnych?
4.  Jakie znasz rodzaje tygli do topienia metali szlachetnych?
5.  Wymień rodzaje form do  wlewania metali szlachetnych.
6.  Jakie składniki mogą występować w stopach metali szlachetnych jako domieszki?
7.  Podaj definicję stopów.
8.  Opisz proces topienia złota lub srebra.

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dobierz narzędzia do topienia metali. Przygotuj stanowisko do topienia złota bądź srebra.

Sposób wykonania ćwiczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przygotować palnik,
2)  przygotować formę,
3)  dobrać odpowiedni tygiel,
4)  przygotować potrzebne topniki,
5)  przygotować próbkę metalu do topienia,
6)  sprawdzić, czy przygotowałeś potrzebne narzędzia i materiały.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

stół odlewniczy,

−

palnik,

−

tygiel,

−

forma do wlewania,

−

topniki,

−

pałka grafitowa.

Ćwiczenie 2

Wykonaj wlewek z dwudziestu gram srebra próby 0,999.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przygotować stanowisko do topienia,
2)  stopić srebro,
3)  wykonać wlewek,
4)  wyjąć wlewek z formy,
5)  sprawdzić jakość wykonanego wlewka,
6)  wyciągnąć wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

urządzenia do topienia,

−

forma,

−

topniki,

−

tygiel,

−

metal do stopienia.

Ćwiczenie 3

Z czystego srebra i miedzi sporządź stop srebra próby 0,925. Sprawdź próbę otrzymanego

stopu na kamieniu probierczym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przygotować stanowisko do topienia,
2)  obliczyć proporcje składników stopu,
3)  stopić je w odpowiedniej kolejności,
4)  wykonać wlewek,
5)  wyjąć wlewek z formy,
6)  sprawdzić jakość wykonanego wlewka,
7)  sprawdzić próbę stopu na kamieniu probierczym i jego próbę,
8)  wyciągnąć wnioski z przeprowadzonego ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

urządzenia do topienia,

−

forma,

−

topniki,

−

tygiel,

−

waga jubilerska,

−

metale do stopienia,

−

zestaw iglic probierczych do stopów srebra,

−

ciecz probiercza,

−

kamień probierczy,

−

lektura z punktu 6

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) opisać proces topienia małych ilości metali szlachetnych?



2) opisać wygląd stanowiska do topienia metali szlachetnych?



3) wymienić narzędzia do topienia metali szlachetnych?



4) wymienić rodzaje tygli do topienia metali szlachetnych?



5) wymienić rodzaje form do metali szlachetnych?



6) zdefiniować pojęcie topników i podać ich przykłady?



7) nazwać przyrząd do mierzenia temperatury metali?



8) wymienić składniki mogące wchodzić w skład stopów metali szlachetnych?

9) zdefiniować pojęcie stopów?



10) stopić złoto lub srebro?



12) wymienić przyczyny pękania stopów?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Sporządzanie stopów z czystych metali, stopów pośrednich

oraz sporządzanie lutów

4.2.1. Materiał nauczania

Ogólne zasady sporządzania stopów

−

składniki przeznaczone do sporządzania stopów muszą być czyste,

−

metal o wyższej temperaturze topnienia należy wcześniej rozdrobnić lub przewalcować na

cienką blachę,

−

jako pierwsze należy topić składniki o wyższej temperaturze topnienia,

−

składniki o niższej temperaturze należy dodawać w kawałkach,

−

przy dużych różnicach temperatur należy unikać grzania otwartym płomieniem metali

o niskich temperaturach topnienia (cynk, kadm), należy ogrzewać je pośrednio i pod
osłoną topników roztapiać w stopionych metalach,

−

praktycznym sposobem jest owinięcie tych metali w „torebkę” z cienkiej blachy srebrnej

z tej części srebra, która ma być składnikiem stopu.

Projektowanie stopu jest to zespół czynności poprzedzających wykonanie stopu. Polega

na określeniu składu stopu, proporcji jego składników i technologii wykonania; jest zawsze
związane z trzema podstawowymi czynnościami:

−

dokładnym ustaleniem składu stopu, czyli jakie metale wejdą w jego skład i w jakich

proporcjach,

−

ustaleniem technologii, czyli kolejności topienia składników jak również obróbki cieplnej

i plastycznej stopu,

−

sprawdzeniem właściwości stopu, który otrzymamy.

Właściwości stopu sprawdza się przy obróbce plastycznej.

Ustalenie składu stopu i określenie ilościowe każdego składnika wymaga odpowiednich
obliczeń (wartości całkowitej masy stopu, masy metalu szlachetnego zawartego w stopie,
próby metalu szlachetnego).

Stopione ze sobą metale tworzą po skrystalizowaniu:

−

roztwory stałe,

−

mieszaniny,

−

związki chemiczne.

Właściwości fizyczne metali i ich stopów

−

barwa,

−

połysk (zdolność do odbijania światła),

−

ciężar właściwy (stosunek ciężaru do objętości),

−

temperatura topnienia (temperatura przejścia ze stanu stałego w stan ciekły),

−

temperatura wrzenia (temperatura przejścia ze stanu ciekłego w stan lotny)

−

ciepło właściwe (ilość ciepła potrzebna do stopienia 1 grama metalu, o jeden stopień.

Celsjusza wyrażony w kaloriach),

−

ciepło topnienia (ilość ciepła potrzebna do stopienia 1 grama metalu przy stałej

temperaturze i stałym ciśnieniu wyrażona w kaloriach),

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

rozszerzalność cieplna (określana jest przez tak zwany współczynnik rozszerzalności,

czyli przyrost długości przy ogrzaniu o 1 stopień Celsjusza),

−

przewodność cieplna (ilość ciepła w kaloriach, jaka przepływa w ciągu jednej sekundy, na

długości jednego centymetra przez przekrój jednego centymetra sześciennego przy
różnicy temperatur 1 stopnia Celsjusza),

−

przewodność elektryczna (określana długością przewodnika o przekroju 1 milimetra

kwadratowego dającego opór elektryczny równy jednemu omowi).

Właściwości mechaniczne metali i ich stopów

Właściwości mechaniczne oznaczają zdolność do przeciwstawiania się działaniu sił

zewnętrznych:

−

wytrzymałość, czyli opór jaki materiał stawia sile, która usiłuje go odkształcić lub

rozdzielić,

−

sprężystość, czyli zdolność odzyskiwania pierwotnego kształtu po ustaniu działania siły

zewnętrznej,

−

plastyczność, czyli zdolność do zmiany kształtu pod wpływem obciążenia bez ulegania

zniszczeniu i przy zachowaniu nowego kształtu mimo ustania działania siły
odkształcającej,

−

twardość, czyli zdolność metalu do przeciwstawiania się wciskaniu w niego innego,

twardszego ciała,

−

udarność, czyli odporność metalu na uderzenie lub nagłe obciążenie,

−

kruchość, czyli brak odporności na uderzenie i nagłe obciążenie.

Kolejność czynności przy obróbce termicznej stopów:

−

ogrzewanie,

−

żarzenie,

−

wygrzanie,

−

studzenie.

Wyroby ze złota łatwo zużywające się powinny być hartowane.

Sporządzanie stopu metodą pośrednią

Sporządzanie stopu metodą pośrednią polega na dwuetapowym stopieniu składników.

Najpierw topimy metale stanowiące domieszkę, a następnie mieszamy je z głównym
składnikiem stopu.

Kolejność czynności przy wykonaniu stopu metoda pośrednią na przykładzie stopu złota:

−

sporządzić stop miedzi ze srebrem i topnikami,

−

odlać stop do formy,

−

stopić w oddzielnym tyglu czyste złoto,

−

włożyć wlewek stopu miedzi i srebra do tygla ze złotem i stopić,

−

wykonać wlewek, mieszając stop złota ze stopem srebra i miedzi.

Sporządzanie stopów złota

−

stosować jako domieszki czyste metale (srebro, miedź, cynk i nikiel),

−

stopy wykonywać metodą pośrednią,

−

stosować topniki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tab. 1. Barwa i skład roboczych stopów złota [9, s. 136]

skład

Barwa złota

złoto

srebro

miedź

brąz

333

100

317

250

585

326

czerwona

750

250

333

207

250

210

585

159

256

czerwonożółta

750

105

145

333

193

207

267

585

207

208

żółta

750

125

zielona

585

356

Stopy złota białego dzielą się na dwa rodzaje:

−

białe złoto palladowe (czynnikiem odbarwiającym jest pallad),

−

białe złoto niklowe (czynnikiem odbarwiającym jest nikiel).

Sporządzając stop złota białego niklowego lub palladowego, posługujemy się zawsze metodą
pośrednią w podanej kolejności:

−

topiąc ligurę składającą się z palladu lub niklu, miedzi, srebra i cynku,

−

topiąc czyste złoto,

−

dodając pociętą, cienką blachę ligury do stopionego złota (mieszając pałeczką grafitową).

Tab. 2. Skład stopów złota białego [9, s. 140]

Złoto

Srebro

Miedź

Nikiel

Pallad

Cynk

Próba

g r a m ó w

0,585

10,03

3,42

2,48

1,20

0,585

10,03

4,10

2,56

0,45

0,585

10,03

3,43

2,25

1,42

0,585

10,03

1,03

2,10

2,56

1,45

0,585

10,03

4,60

2,50

0,638

2,82

1,09

1,76

0,750

1,53

1,80

0,750

1,27

1,73

0,33

0,750

0,67

0,66

2,00

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sporządzanie stopów srebra

−

sporządzać je z czystych metali,

−

odlewać je do żelaznych, grubościennych form,

−

niedoprowadzanie podczas topienia do zjawiska „praskania”.

Sporządzanie stopów platyny

W skład stopów platyny wchodzą metale szlachetne: złoto, srebro, pallad, iryd, rod, osm,

natomiast z metali nieszlachetnych miedź i nikiel. Jeżeli w procesie topienia na powierzchni
platyny pojawiają się smugi i wydziela się niebieski dym, stop jest zanieczyszczony i należy
go poddać rafinacji chemicznej.

Niewielkie ilości platyny stapia się palnikiem tlenowodorowym lub tlenowogazowym.

Duże ilości stapia się w tyglach z wypalonego wapienia w piecach elektrycznych metodą
pośrednią. Platynę topimy bez użycia topników.
Sposób sporządzania stopów platyny:

−

sporządzić ligurę z metali stanowiących domieszkę,

−

stopić czystą platynę,

−

dodawać ligurę do stopionej platyny,

−

nie używać topników.

Opiłki platyny poddajemy procesowi rafinacji.

Tab. 3. Skład i właściwości niektórych stopów platyny [9, s. 142]

Skład w tysiącznych częściach

platyna

złoto

srebro

miedź

Barwa

Temperatura

topnienia w

°C

Gęstość

950

Biała

1515

20,6

950

Biała

1735

20,5

250

670

Srebrno

biała

1173

13,7

700

162

żółta

957

16,7

Sporządzanie lutów dla wszystkich metali szlachetnych

Lutowanie jest jedną z podstawowych czynności w pracy złotnika. Od właściwego

sporządzenia i doboru lutu zależy jakość połączeń uzyskanych przy wykonywaniu wyrobów.
Źle  sporządzony  lut  może  spowodować  uszkodzenie  wyrobu  w  procesie  lutowania.  Luty
sporządzamy,  obniżając  temperaturę  topnienia  stopu  metalu,  z  którego  wykonujemy  wyrób
(luty ze stopów roboczych) lub z czystych metali.

Podstawowe wymogi, jakie musi spełniać sporządzony lut:

−

temperatura jego topnienia musi być niższa niż łączonych metali,

−

musi rozpuszczać w sobie łączone metale,

−

musi być plastyczny,

−

barwa musi być możliwie zbliżona do barwy łączonych metali,

−

powinien rozpływać się równomiernie nie pozostawiając osadów,

−

próba lutu powinna być wyższa lub taka sama jak próba łączonych elementów z metali

szlachetnych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Podstawowe czynności, jakie musimy wykonać sporządzając lut:

−

stopić metal szlachetny (złoto, srebro, platyna),

−

stopić dodatki dobrane według tabeli do sporządzenia lutu,

−

ostrożnie topić cynk i kadm (zawijając w blaszkę srebrną),

−

mieszając metal szlachetny stopniowo dodawać ligurę,

−

wlać do formy.

Tab. 4. Luty złote [9, s. 150]

S k ł a d l u t u w g r a m a c h

B a r w a

l u t u

Temperatura

topnienia w °C

ło

ied

ądz

0,250

żółta

890

5,68

22,72

1,60

0,333

bladożółta

710

9,00

5,00

6,00

0,333

żółta

740

10,30

6,40

3,30

0,375

żółta

800

4,35

8,69

0,80

2,8

0,500

żółta

750

5,00

3,20

0,32

1,4

0,500

bladożółta

740

2,80

4,20

0,54

2,4

0,530

żółta

800

4,43

4,24

0,04

0,1

0,585

czerwonawa

500

10,03

0,51

0,6

5 ,95

0,585

czerwona

600

10,03

0,6

6,46

0,585

jasnożółta

775

10,03

1,75

3,43

0,36

1,6

0,585

czerwonawa

740

10,03

1,81

3,01

0,34

1,9

0,585

jasnoczerwona

850

10,03

2,16

4,30

0,68

0,585

bladozielona

820

10,03

4,30

2,16

0,68

0,750

jasnożółta

840

1,20

0,80

0,21

1,1

0,750

żółta

760

0,37

1,62

0,24

1,1

0,800

żółta

830

1,47

0,18

0,8

0,833

jasnożółta

830

1,02

0,18

0,8

0,916

żółta

925

0,31

0,11

0,5

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tab. 5. Luty srebrne [9, s. 152]

S k ł a d l u t u w g r a m a c h

Próba
lutu

T e m p e r a t u r a
t o p n i e n i a
w   ° C

srebro

miedź

cynk

kadm

Uwagi

0,490

740

6,12

4,28

0,520

675

3,94

4,33

0,96

0,520

705

3,94

0,96

4,33

lut reperacyjny

0,560

680

3,92

0,590

725

3,98

0,42

2,54

0,640

715

3,90

1,72

luty

dla

wyrobów

srebra 0,800

0,680

750

3,89

0,81

0,720

760

2,46

1,66

0,76

0,750

770

2,66

0,66

luty

dla

wyrobów
próby
0,875-925

0,800

858

0,45

2,05

lut emalierski

0,935

905

0,53

cyny

0,16

lut

dla

czystego
srebra

Po wyjęciu z formy lutu walcujemy go w zależności od potrzeb na:

−

cienką blachę i tniemy na potrzebnej wielkości paski,

−

profil kwadratowy i przeciągamy na cienki drut.

Metody korygowania próby stopów złota i srebra

W przypadku, kiedy otrzymany stop nie spełnia wymagań, które założyliśmy, możliwe

jest dokonanie jego korekty.
Nieprawidłowa może być:

−

barwa,

−

właściwości mechaniczne,

−

właściwości fizyczne,

−

próba stopu.

Wynikać to może ze:

−

źle dobranych proporcji składników,

−

nieprawidłowo przeprowadzonego procesu sporządzania stopu,

−

zanieczyszczeń w poszczególnych składnikach w stopie,

−

nieprawidłowego określenia prób poszczególnych składników stopu.

W przypadku, kiedy próba stopu jest niższa od założonej, możemy ją podwyższyć,

oddając odpowiednią  ilość czystego metalu. Jeżeli stop ma za wysoką próbę, to obniżamy  ją
przez dodanie ligury. Przy barwie stopu innej niż zamierzona, możemy dodać do stopu czysty
metal,  a  następnie  obniżyć  jego  próbę  ligurą,  która  zmieni  zabarwienie  stopu.
W  przypadku,  jeżeli  otrzymany  stop  ma  właściwości  mechaniczne  lub  fizyczne
uniemożliwiające  dalszą  obróbkę,  należy  poddać  go  rafinacji  ogniowej  lub  chemicznej.
Metody  projektowania  składu  stopów  zostały  opisane  w  jednostce  modułowej:
,,Rozpoznawanie podstawowych materiałów stosowanych w złotnictwie i jubilerstwie”.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Jakie są ogólne zasady sporządzania stopów?
2.  Na czym polega projektowanie stopów?
3.  Jakimi wartościami posługujemy się przy wykonywaniu obliczeń złotniczych?
4.  Jakie znasz sposoby termicznej obróbki stopów?
5.  Opisz proces sporządzania stopu metodą pośrednią.
6.  Czy potrafisz sporządzić określonej próby stop złota?
7.  Czy potrafisz sporządzić określonej próby stop srebra?
8.  Czy potrafisz sporządzić stop złota białego o określonej próbie?
9.  Czy potrafisz sporządzić lut dla różnych metali szlachetnych posługując się tablicami?
10. Czy potrafisz obliczyć próbę metalu szlachetnego?
11. W jaki sposób należy topić platynę?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz masę złota w 10 gramach stopu złota próby 0,750.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  ułożyć równanie,
2)  dokonać obliczeń,
3)  sprawdzić poprawność wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

notatnik i przybory do pisania,

−

kalkulator,

−

lektura z punktu 6.

Ćwiczenie 2

Oblicz, ile miedzi należy dodać aby z 10 gram czystego złota otrzymać próbę 0,585.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  znać definicję próbę złota,
2)  ułożyć równanie na podstawie danych,
3)  wykonać obliczenia,
4)  sprawdzić poprawność wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

notatnik i przybory do pisania,

−

kalkulator,

−

literatura z punktu 6.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 3

Sporządź lut miękki dla stopu złota próby 0,750, wykorzystując czyste metale.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)   dobrać odpowiednie składniki lutu i określić ich proporcje,
2)   przygotować stanowisko do topienia,
3)   sporządzić stop pośredni,
4)   stopić złoto,
5)   wykonać lut, mieszając ligurę ze złotem,
6)   wykonać wlewek,
7)   sprawdzić poprawność wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

palnik jubilerski,

−

potrzebne metale,

−

tabela lutów do stopów złota,

−

notatnik i przybory do pisania,

−

kalkulator,

−

waga jubilerska,

−

tygiel,

−

pałka grafitowa,

−

lutówka,

−

forma do wlewania,

−

literatura z punktu 6.

Ćwiczenie 4

Sporządź stop złota próby 0,750 metodą pośrednią ze złota próby 0, 999 i odpowiednio

dobranych składników na podstawie tabel. Sprawdź próbę otrzymanego stopu na kamieniu
probierczym.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  obliczyć skład stopu,
2)  dobrać odpowiednie składniki do wykonania stopu pośredniego,
3)  sporządzić stop pośredni (ligurę),
4)  stopić złoto i ligurę,
5)  zaprezentować wykonanie ćwiczenia,
6)  wykonać wlewek,
7)  sprawdzić próbę stopu na kamieniu probierczym,
8)  sprawdzić poprawność wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

palnik jubilerski,

−

potrzebne metale,

−

tabela stopów złota,

−

notatnik i przybory do pisania, kalkulator,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

−

waga jubilerska,

−

zestaw iglic probierczych do stopów złota,

−

ciecz probiercza,

−

kamień probierczy,

−

formy,

−

cęgi.

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) podać ogólne zasady sporządzania stopów?



2) zaprojektować stop metalu szlachetnego?



3) wykonać obliczenia złotnicze?



4) wymienić związki utworzone w metalach po procesie krystalizacji?



5) wymienić właściwości fizyczne metali?



6) wymienić właściwości mechaniczne metali?



7) podać sposób termicznej obróbki stopów?



8) sporządzić stop metodą pośrednią?



9) sporządzić określonej próby stop metali szlachetnych?



10) wykonać luty dla różnych metali szlachetnych?



11) obliczyć próby metali szlachetnych?



12) wykonać stop złota?



13) wykonać stop srebra?



14) wykonać stop platyny?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.3. Selekcjonowanie i topienie odpadów metali szlachetnych

4.3.1. Materiał nauczania

Selekcjonowanie i topienie odpadów metali szlachetnych

Podczas wykonywania prac jubilerskich powstają różnego rodzaju odpady. Ze względu

na  dużą  wartość  materialną  surowców,  z  których  powstają  wyroby  jubilerskie,  wszystkie
odpady  surowców  i  materiałów  muszą  być  gromadzone.  Dokonujemy  ich  selekcji  na  te,
z których  metale  szlachetne  możemy  odzyskać  poprzez  rafinację  chemiczna  i  te,  które
odzyskujemy poprzez rafinację ogniową.
Odpadki metali szlachetnych w pracowni złotniczej występują między innymi :

−

w opiłkach i strużynach,

−

na rękach i ubraniu roboczym,

−

na materiałach do szlifowania,

−

na materiałach do polerowania,

−

w kąpielach galwanicznych,

−

w zużytych tyglach, szlakach i filtrach.

Opiłki i strużyny przy odzyskiwaniu metali szlachetnych należy:

−

wyżarzyć w żelaznej misce,

−

wymagnesować,

−

stopić z dodatkiem topników lub rafinować.

Inne odpadki jeśli jest to możliwe należy zebrać:

−

zmieść ze ścian i podłogi,

−

spalić,

−

wyżarzyć w żelaznej misce,

−

przemagnesować,

−

po zmieszaniu z topnikami stopić.

Odpadki płynne należy:

−

wybrać z beczki,

−

wysuszyć,

−

spalić,

−

wyżarzyć w żelaznej misce.

Stare zużyte tygle należy:

−

rozbić,

−

przemielić,

−

szlamować wodą,

−

stopić w tyglu z topnikami.

Odpady, których nie możemy stopić lub ich topienie spowoduje znaczne straty metali

szlachetnych w nich zawartych, poddajemy rafinacji chemicznej samodzielnie lub zlecamy to
wyspecjalizowanej firmie.

Topienie złomu metali szlachetnych

Przygotowując wlewki do wykonania półfabrykatów bardzo często korzystamy ze złomu

metali szlachetnych:

−

wyrobów uszkodzonych lub już niemodnych,

−

odpadów metali szlachetnych powstałych przy produkcji.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Topienie wykonujemy przy stanowisku do topienia metali w tyglach lub na węglu

drzewnym.
Topiony złom powinien być posegregowany w zależności od:

−

rodzaju stopu,

−

próby stopu,

−

barwy stopu.

Wymagnesowany, oddzielony od zanieczyszczeń organicznych, w miarę konieczności
wymieszany z topnikami (z wyjątkiem topienia złomu platyny).

Odlewanie metali do wlewaków

Każdy rodzaj złomu topimy i odlewamy oddzielnie, stosując ogólne zasady.

W zależności od potrzeb stosujemy wlewaki, z których otrzymany wlewek, wykorzystujemy
na:

−

sporządzenie drutu o różnych profilach,

−

wywalcowanie blachy,

−

sztaby.

Granulowanie stopu

Granulowanie polega na wlaniu z tygla stopionego metalu cienkim strumieniem do

naczynia  wypełnionego  wodą.  Równocześnie  z  wlewaniem  wodę  należy  mieszać  prętem
stalowym  lub  miotłą  brzozową.  Naczynie  do  którego  wlewamy  metal,  powinno  być  dużej
objętości,  żeby  temperatura  wody  w  czasie  procesu  nie  podniosła  się  powyżej  25°C.
W pracowniach zajmujących się produkcją na dużą skalę, granulat wykonuje się odlewarkach
wyposażonych  w  funkcję  granulowania.  Efektem  procesu  granulacji  jest  uzyskanie  metalu
w postaci drobnych ziaren. Ułatwia to:

−

ważenie potrzebnej ilości do wykonania stopu,

−

proces rafinacji,

−

zdobienie przedmiotów metodą granulacji.

4.3.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  W jakiej postaci w pracowni złotniczej występują odpady metali szlachetnych?
2.  Jak należy przygotować do topienia opiłki i strużyny metali szlachetnych?
3.  W jaki sposób wykorzystać inne niż opiłki i strużyny odpady w pracowni złotniczej?
4.  Jak odzyskać metale szlachetne z płynów w pracowni złotniczej?
5.  Jak przebiega proces granulacji?
6.  W jaki sposób topimy złom metali szlachetnych?

4. 3. 3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Dokonaj selekcji odpadów metali szlachetnych i przeprowadź topienie rafinacyjne.

Sposób wykonania ćwiczenia

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  dokonać selekcji odpadów metali szlachetnych według rodzaju metalu i jego próby,
2)  wymagnesować odpady,
3)  przygotować stanowisko do topienia jednego rodzaju stopu,
4)  stopić odpady z odpowiednimi topnikami powodującymi rafinację ogniową,
5)  wykonać rafinację ogniową,
6)  wykonać wlewek,
7)  dokonaj oceny wykonanego ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

pojemnik na każdy rodzaj odpadków,

−

magnes,

−

stanowisko do topienia metali szlachetnych,

−

urządzenia do topienia i wykonywania wlewków,

−

odczynniki potrzebne do rafinacji,

−

literatura z punktu 6.

Ćwiczenie 2

Zgranuluj stop srebra.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  przygotować stanowisko do topienia,
2)  stopić złom srebra w tyglu,
3)  powoli wlewać roztopione srebro do naczynia z wodą,
4)  mieszać podczas wlewania,
5)  zlać wodę z naczynia,
6)  wysuszyć czysty granulat.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

stanowisko do topienia metali,

−

urządzenia do topienia metali,

−

naczynie do wlania stopionego metalu,

−

pręt stalowy lub miotła brzozowa,

−

suszarka,

−

literatura z punktu 6.

4.3.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak

Nie

1) wyszczególnić rodzaje odpadków metali szlachetnych występujących w

pracowni złotniczej?



2) przygotować do topienia opiłki i strużyny metali szlachetnych?



3) odzyskać metale szlachetne z innych miejsc i przedmiotów, gdzie mogą

wystąpić odpadki metali szlachetnych?



4) dokonać selekcji złomu występującego w pracowni złotniczej?



5) stopić złom metali szlachetnych?



6) odzyskać metale szlachetne z zużytych tygli?



„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

Instrukcja dla ucznia

1.  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2.  Wpisz imię i nazwisko na kartę odpowiedzi.
3.  Zapoznaj się z zestawem pytań testowych.
4.  Test zawiera 20 zadań dotyczących sporządzania stopów do obróbki plastycznej.
5.  Zadania: 1, 4, 5, 6, 8, 9 są to zadania wyboru wielokrotnego i tylko jedna odpowiedź jest

prawidłowa; zadania 2, 3, 7, 10, 12, 14, są to zadania z luką, w zadaniach 11, 13, 15,1 6,
18, 19, 20 należy udzielić krótkiej odpowiedzi. Zadanie 17 to zadanie matematyczne,
otwarte rozszerzonej odpowiedzi.

6. Zadania rozwiązuj tylko na załączonej karcie odpowiedzi:

−

w zadaniach wielokrotnego wyboru zaznacz prawidłową odpowiedź X (w przypadku

pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć kółkiem, a następnie ponownie zakreślić
odpowiedź prawidłową),

−

w pytaniach z krótką odpowiedzią wpisz odpowiedź w wyznaczone miejsce,

−

w zdaniach do uzupełnienia wpisz brakujące wyrazy.

7. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
8. Test składa się z dwóch części o różnym stopniu trudności:

−

I część – poziom podstawowy – (pytania 1 – 14),

−