Использование лазеров в ювелирном производстве

В 1960 году Т. Мейман продемонстрировал работу первого ОКГ. Уже в 1962 году фирма «Спектра физикс» (США) поставила на рынок первые коммерческие лазеры. Начиная с этого момента, лазеры всё шире используются во всех сферах жизни и техники. Создание в 70-х годах ХХ века газовых лазеров непрерывного действия мощностью свыше 1 кВт открыло новые перспективы в применении лазерной техники. С их появлением область использования лазерного луча для обработки материалов расширилась от микроэлектроники и приборостроения до многих энерго- и материалоёмких отраслей промышленности, таких. как машиностроение, электротехническая промышленность, металлургия и т.д. Этому способствовали уникальные свойства лазерного излучения как инструмента при обработке материалов. Высокие плотности мощности лазерного излучения, существенно превосходящие другие источники энергии (до 10⁸–10⁹ Вт/см² в непрерывном режиме и до 10¹⁶–10¹⁷ Вт/см² в импульсном режиме), позволяют не только значительно увеличить производительность обработки, но и получить качественно новые результаты по свойствам обработанных материалов. Лазерный луч как источник нагрева при термической обработке материалов имеет как общие особенности, свойственные всем другим высококонцентрированным источникам, так и свои специфические преимущества, среди которых можно выделить следующие две большие группы.

1. Высокая концентрация подводимой энергии и локальность. Это позволяет обрабатывать локальные участки материала диаметром в десятые доли миллиметра без нагрева остального объёма и нарушения его структуры и свойств, что приводит к минимальному короблению деталей. Кроме того, высокая концентрация подводимой энергии позволяет провести нагрев и охлаждение обрабатываемого объёма материала с большими скоростями при очень малом времени воздействия. В результате открывается возможность получения уникальной структуры и свойств обработанной поверхности.

2. Высокая технологичность лазерного луча, что подразумевает возможность регулирования параметров обработки в очень широком интервале режимов, лёгкость автоматизации процесса, возможность обработки на воздухе, исключение механического воздействия на обрабатываемый материал, отсутствие вредных отходов, возможность транспортировки излучения и др.

Благодаря созданию надежного и экономичного лазерного оборудования в 70–80-х годах ХХ века возникла новая промышленная технология – лазерная технология обработки материалов. В основном для обработки материалов используются два класса лазеров: твёрдотельные и газовые. Наиболее распространены твёрдотельные лазеры на неодимовом стекле и иттрий-алюминиевом гранате с длиной волны около 1×10^–6 м, а также газовые лазеры на углекислом газе с длиной волны около 10×10^–6 м.

Активное применение лазеров в ювелирной промышленности началось в 90-х годах ХХ века, а в Российской ювелирной промышленности на рубеже XX и XXI веков. Применение лазеров ограничивается рядом операций:

- вырезание (отрезание) по контуру плоских легковесных (тонких) ювелирных изделий и деталей (подвесок и накладок) сложной формы;

- сваривание звеньев цепей при их изготовлении на специальном оборудовании;

- сборка или ремонт уже полированных частей и изделий;

- сборка или ремонт изделий с закреплёнными вставками из драгоценных камней, чувствительных к нагреву;

- все виды монтировочных работ без применения фиксирующих приспособлений (биндеры, фиксирующие пинцеты и т.д.);

- ремонт антикварных изделий без снятия порчи и патины;

- ремонт дефектов закрепки (крапанов и других видов кастов) без предварительной раскрепки камней;

- сваривание (сборка, прихватывание) частей ажурных, сложнопрофильных, трудоёмких изделий с большим количеством мелких элементов;

- сборка браслетов;

- ремонт и сборка полых изделий с толщиной стенки менее 0,2 мм;

- сварка шинок колец при операции уменьшения размера;

- соединение различных металлов (золото–платина, золото–титан и т.д.), в том числе сборка и ремонт элементов часов, например, из титана и нержавеющей стали;

- удаление гравировки методом подваривания;

- ремонт матриц и пуансонов для штампов путём заваривания пор и сколов;

- подваривание дефектов (литьевых пор, раковин), вскрывающихся на заключительных операциях, например, шлифовке и полировке, с применением присадочной проволоки идентичного сплава, в том числе и для изделий со вставками из драгоценных камней и элементов, чувствительных к нагреву;

- подваривание дефектов (пор, раковин) с применением присадочной проволоки идентичного сплава для изделий с пружинными элементами без отжига последних;

- клеймение и маркирование изделий;

- вырезание (прорезание) пазов и фасонных отверстий в труднодоступных местах (например, на внутренней стороне полой шинки);

- гравирование (маркирование) рисунков и надписей, в том числе и в труднодоступных местах, и рядом других.

При этом их применение требует учёта формы поверхности и остающихся специфических прижогов и шероховатости поверхности после прохода лазерного луча.

Применение лазеров при изготовлении ювелирных изделий постоянно расширяется, и в настоящее время уже трудно встретить ювелирную фирму, не использующую ОКГ в производстве.