首饰无边蜡镶宝石铸造的工艺措施.docx

经验交流首饰无边蜡镶宝石铸造的工艺措施袁军平1，黄国和2，王昶1，申柯娅1，马春宇1，陈令霞1（1. 广州番禺职业技术学院珠宝学院，广东广州 511483；2. 皇庭首饰 （广州） 有限公司，广东广州 511475）摘要：针对传统无边镶在金属底托上镶嵌存在的镶嵌难度大、生产效率低、容易烂石、金属及打磨工具的损耗大、对镶石工人的操作技能要求高等缺点，研究了首饰无边蜡镶宝石铸造工艺。分别从制版、备石、镶嵌、设置浇注系统、制作石膏铸型、铸造、冷却清理等方面，制定了稳定进行无边蜡镶铸造的工艺措施。关键词：首饰；无边镶；蜡镶；宝石；铸造中图分类号：tg293文献标识码：b文章编号：1001-4977 （2011） 05-0500-04technological measures of jewelry casting with invisiblewax settingyuan jun-ping1, huang guo-he2, wang chang1, shen ke-ya1, ma chun-yu1, chen ling-xia1（1. jewelry institute of guangzhou panyu polytechnic, guangzhou 511483, guangdong, china;2. huangting jewelry co. , ltd.（guangzhou）, guangzhou 511475, guangdong, china）abstract：traditional invisible setting was operated on metal base, which had some problems such as difficult operation, low efficiency, high crack rate of gems, big loss of metal and grinding tools, high requirement of setting skills, etc. jewelry casting technology with invisible wax setting was studied and the technological measures to stabilize the whole casting process were established from aspects such as model-making, gem preparation, wax setting operation, gating system, gypsum mould, casting, cooling and cleaning.key words：jewelry; invisible setting; wax setting; gem; casting首饰无边镶是一种新型的宝石镶嵌方式，它以诱人的宝石外观效果而深受市场欢迎。其基本原理是， 在镶嵌多排宝石时，在宝石底部侧边开出浅槽位，将 固定宝石的金属从石面转移到石底槽位，利用外力逼 迫将金属挤入槽位而紧固宝石，因此只看见宝石最外 边的金属，宝石之间是看不到金属的，俗称“见石不 见金”1-3。这种镶嵌方式最大程度上突出了宝石的效 果，属于比较高档的首饰加工方式。当前的无边镶嵌 工艺是先制作出金属底托，再在金属底托上进行镶石， 具有明显的缺点，如镶嵌难度大，效率低，容易烂石， 对镶石工人的操作技能有相当高的要求，使得首饰厂 在镶石部门要投入大量的熟练技工；镶嵌时要车铣镶 口槽位及打磨金属边，使金属及打磨工具的损耗都较 大，这些都显著增加了生产成本，极大地阻碍了无边 镶工艺的应用推广。相对金镶而言，蜡镶铸造是一种先进的首饰制作 技术，具有生产效率高、生产成本低等突出优势，在 业内得到了广泛关注和应用4-5。迄今为止，蜡镶铸造 技术主要用于常见的钉爪镶和逼镶，其他镶嵌方式鲜有采用，个别企业曾尝试过将蜡镶铸造技术应用于无边镶工艺中，但是由于掉石、烂石、黑石等问题频繁 而放弃。为此，在首饰蜡镶铸造基础上，本项目研究 了无边镶蜡镶宝石铸造工艺，确定了稳定实现无边镶 蜡镶宝石铸造的工艺措施。原版制作原版可以通过手工雕蜡版、手工制银版、快速成 型蜡版或树脂版等方法制作6，无论采用何种方法，在 制作原版时均需注意考虑首饰生产加工和使用过程中 宝石的稳固性和外观效果。原版的尺寸和结构直接影 响到后续工序的加工难度和蜡镶铸造效果，尤其是对 于大面或长排的无边镶嵌，在制作原版时除必要的横 担外，还需加设底担，以使首饰具有一定的抵抗变形 的能力，防止宝石掉落，如图1所示。由于橡胶模、注蜡、铸造过程中都会发生一定量的 收缩，而这些收缩对镶嵌宝石都会产生重要的影响， 因此设计和制作原版时必须考虑所有的收缩因素，即橡胶模收缩、注蜡收缩和金属收缩。对无边蜡镶的宝1基金项目：广州番禺科技局项目 （2010-61-1）；广州市教育系统首批建设创新学术团队项目 （穗教科 （2009） 11号）。收稿日期：2011-01-31。作者简介：袁军平 （1969-），男，教授级高工，主要从事金属材料研究及铸造生产技术。电话e-mail：-铸造501 袁军平等：首饰无边蜡镶宝石铸造的工艺措施石更要注意，避免出现蜡模尺寸与待镶宝石尺寸不匹配的情况。对于手造银版，较多采用加热硫化橡胶压 制胶膜，一般需要取4.5%5%的缩水率放大银版；对 于蜡版或树脂版，有条件时可采用室温硫化橡胶，可 取3%的金属铸造收缩率。如采用先复制银版再压制胶 膜的方法，则需要再增加银版铸造的收缩率。为使宝石稳固，同时不影响宝石的外观效果，对 横担和底担也有具体的要求。一般要控制横担金属厚 度0.350.45 mm，高度比两边金属面低0.750.85 mm。 为减少镶石时手工开槽位的工作量及不稳定性，可以 在银版上直接将槽位制作出来。中间横担槽位开口尺 寸0.20.3 mm，深度0.10.2 mm，高度距离金属顶面0.20.3 mm；两侧金属槽位开口尺寸0.250.35 mm，深 度0.20.25 mm，高度距离金属顶面0.40.5 mm，如图2 所示。底担是起加固作用的，鉴于它会影响宝石的光亮效果，其尺寸按照满足力学要求的前提下尽可能小 的原则设置。0.20.3 mm，深度0.10.2 mm。另外，无边蜡镶对宝石材质有一定要求，宝石不 应有明显的裂隙、包裹体等内部缺陷，有一定的耐高 温性能和耐热冲击性能。比较适用的宝石有钻石、红 宝石、蓝宝石、立方氧化锆等7-8。镶嵌宝石为使宝石牢固地镶嵌在蜡模中，选用弹性较好、 焙烧后残余灰分少的首饰蜡。根据蜡模的尺寸选配质 量、外形、尺寸相符的宝石。对三行以上宝石的无边 镶，遵循先从蜡模中间镶起往两边扩镶的原则，用宝 石专用夹将宝石底部槽位与横担槽位配合，每颗宝石 的石边基本将横担遮住一半。镶最外侧两边的宝石时， 先将宝石一端腰线塞入蜡模侧边的槽位，然后用热蜡 笔轻压宝石表面，缓慢将宝石扶正，使另一端轻轻塞 入横担槽位中，如图5所示。3备石无边镶工艺中，公主方是应用最广，也是最适合 该工艺的宝石形状，此外，有时也会用到长方、六角 等形状的宝石。为避免镶嵌后出现隙位不正、大小不均等问题， 要求宝石的外形规则、尺寸均一。对于镶入两个金属 侧边的宝石，尖锐的角容易因热冲击而崩裂7，为减少 烂石的风险，应尽量采用图3b和图3c的形式。为达到见石不见金的效果，无边蜡镶的宝石要经 过车石处理，即在底部一定位置车铣出一道小沟槽，如图4。槽位的高度、深度要合适，太高时宝石容易碎裂，太低时可以从宝石顶面看见沟槽。一般控制在距 离宝石腰线0.50.6 mm 处车铣沟槽，沟槽开口宽度2观察宝石头腰线与槽位的配合情况以及宝石间的分布和平整情况，不合要求时用刀片将横担修细或修 整槽位到合适为止。将蜡模反转，用热蜡针滴蜡液到 槽位，使蜡填满宝石槽位，保证宝石稳固。用刀片修 整宝石底部堆积的多余蜡，避免影响宝石的光亮度。 有时为简便，也可先在宝石槽位中填满蜡，等宝石定 好位后，用热蜡笔轻压宝石表面一定时间，使槽位的ma y 2011vol.60 no.5 502foundry蜡与横担蜡粘合在一起。不管哪种方式，都要注意宝石的坑位要填满蜡，否则铸造后容易出现掉石 （图6）。设置浇注系统蜡镶铸造中，为减少宝石因过热或热冲击出现开 裂、变色等问题，石膏铸型的焙烧温度比常规铸造有 所降低，且在无边蜡镶中，具有宝石数量多，金属横 担纤细等特点，这使得铸件的成形能力受到较大影响， 需要合理设置浇注系统来保证铸件的成形。除常规的 戒柄部位设置内浇道外，还需要在镶石区设置一些辅 助内浇道，将其直接连接到横担底部，数量视面积大 小而定。将所有内浇道集中一条主浇道上，主浇道直 径比常规铸造增大20%30%。4制作石膏铸型采用石膏铸粉制作铸型。因宝石要随蜡模进入焙 烧炉经过长时间高温焙烧，为保护宝石不产生烧蚀、 变色等问题，需要在普通石膏铸粉中加入硼酸粉，硼 酸在加热过程中会在宝石表面形成致密的保护膜，对 宝石表面起保护作用9-10。将硼酸粉溶解在热水中，温度降低后溶液达到饱和 状态。铸粉（g）与硼酸水溶液（ml）按100（ 3739） 的比 例，混制石膏浆料，将浆料预抽真空12 min后，灌入 放有蜡树的钢桶内，抽真空3 min，静置60 min后，放 入蒸汽炉中蒸60 min，再放入可编程电阻炉中焙烧， 焙烧制度如图10所示。5为避免铸造时金属收缩使宝石间相互挤压而碎裂，镶嵌时要控制宝石间留有一定的间隙8，依据宝石尺寸 和金属材质，一般将间隙控制在0.020.05 mm。间隙过 小，铸造收缩时会使宝石间相互挤压而碎裂，见图7； 间隙过大，宝石间可能夹进金属而影响美观，见图8。 另外，宝石间隙要平直对齐，均匀一致，避免出现十 字错位的现象，如图9所示。铸造无边蜡镶可用于各种成色的k黄、k白、银合金等 的铸造。优先选用含脱氧剂、收缩率小的中间合金配 制所需材料。采用真空加压铸造机、真空吸铸机等常 规铸造设备铸造，优先采用真空加压铸造机。6冷却清理浇注后将铸型静置90120 min，使其缓慢冷却， 防止热冲击损坏宝石。将铸件从铸型中清理出来，用 水冲洗后，将其浸入浓度50%的硫酸中，依合金种类 的不同浸泡1020 min，除去残余铸粉及铸件表面氧 化物。7铸造503 袁军平等：首饰无边蜡镶宝石铸造的工艺措施j. 2006，8 （1）：26-29.ian mckeer. stone-in-place casting：the investment perspective c/ the santa fe symposium on jewelry manufacturing technology.c2004：293-314.黄云光，王昶，袁军平. 首饰制作工艺 m. 武汉：中国地质大学 出版社，2010.袁军平，王昶，李佳，等. 配石对首饰蜡镶铸造烂石的影响 j.铸造技术，2008 （7）：964-966.袁军平，王昶，李佳，等. 蜡镶操作对首饰蜡镶铸造烂石的影响 j. 铸造，2008 （9）：935-937. 袁军平，王昶，申柯娅. 首饰蜡镶铸造中宝石失色问题的探讨 j. 宝石和宝石学杂志，2005，7 （2）：25-26.结束语首饰无边蜡镶宝石铸造可以大大提高生产效率， 降低生产成本，但是它涉及到多方面的因素，要实现 无边蜡镶铸造的稳定生产，需要在制版、备石、镶嵌、 设置浇注系统、制作石膏铸型、铸造、冷却清理等方 面制定合理的工艺措施并严格执行。85678参考文献：1 boaz ramot. invisible gemstone setting：us 5123265 p. 1992-06-23.2 manny haimoff，lawrence n y. invisible setting method for jewelry：us 5690477 p. 1997-11-25.3 nicolay yakubovich. method for securing gemstones in an effectively invisible setting：us71