ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШТАМПОВ

Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 1612

При заказе штампов предварительно определяют характеристики гравирования, задают точные параметры деталей и прилагают описание конструкции, которая будет воспроизведена. Указывают особенности рельефа (скошены грани или округлены). Отмечают внутренние и внешние уклоны. Если возможно, изготовителю передается негативная пленка для преобладающего цвета. Рисунок и фотография объекта помогают правильно изготовить рельеф. Там, где образец имеет более чем один уровень рельефа, различные глубины (высоты) можно показывать на рисунке цветными линиями. Глубина (высота) рельефа при конгревном тиснении составляет не более 0,5 мм.

Как уже отмечалось, штампы изготавливают из стали, латуни, меди, магния, цинка, фотополимера и бакелита. Оригинальные металлические штампы производят кислотным травлением, ручным гравированием, гравированием с помощью пантографа.

Поверхности штампов, работающих с фольгой, зачищаются и полируются, поскольку любые отметины или пятна могут быть воспроизведены при работе. Зачисткой удаляются любые остатки, что продлевает срок службы штампа.

Для зачистки применяется специальная оснастка. Для тонкого шлифования штампов из твердого сплава используется латунная щетка. Такая щетка не пригодна для обработки более мягких металлов типа магния, поскольку она может повредить оттиск.

Штампы для тиснения обычно покрывают пленкой масла для сохранения их в хорошем состоянии. Затем масло удаляют, и штамп чистят щеткой перед многократным использованием. Металлические штампы не должны храниться рядом, поскольку это может вызывать электролиз; хранят их отдельно в полиэтиленовых пакетах.

В процессе изготовления штампа для блинтового плоского тиснения могут быть получены заплечики (рис. 2.5), перпендикулярные к поверхности штампа. Преимуществом такой технологии является то, что после износа мелкие рисунки и символы остаются той же первоначальной ширины. Перпендикулярные профили создаются протравливанием меди кислотой или с использованием станка с числовым программным управлением.

Первым этапом в производстве штампов для конгревного тиснения является гравирование. На этом этапе изготавливается матрица, после чего рельеф обрабатывается фрезой, т.е. крутые гребни сглаживаются мелкой наждачной бумагой, чтобы предотвратить резку фольги.

Получение рисунка на заготовке штампа до гравирования. В обычных гравировальных процессах, т.е. при травлении кислотой, ручном гравировании или гравировании с помощью пантографа, сначала на заготовке штампа получают рисунок.

Размеры рисунка уменьшают на 0,2-0,3%, чтобы учесть тепловое расширение в штампе для тиснения. Точный коэффициент уменьшения определяется заказчиком или изготовителем в зависимости от типа материала, размера и четкости рисунка.

Рисунок может быть выфрезерован или выгравирован, чтобы дать позитивный или негативный рельеф.

Изготовление пленки. Перед печатанием рисунка на заготовке штампа изготавливается негативная или позитивная пленка изображения. Она служит шаблоном для рисунка, который будет напечатан на штампе для тиснения. Линейные размеры пленки не должны превышать 500x600 мм.

Нанесение фоторезисторного покрытия. Металлическое осно­вание штампа нагревают и всю поверхность покрывают фоторезис-18

том (светочувствительным слоем) (рис. 2.7), который придает латун­ным, стальным и медным штампам коричневый цвет. Магниевые штам­пы обычно уже имеют красное покрытие фоторезиста. Нижняя (не­рабочая) часть штампа при этом должна быть защищена при травле­нии. На магниевых матрицах эта сторона зеленая.

Рис. 2.8. Процесс УФ-облучения

Инсоляция. В течение процедуры инсоляции (рис. 2.8) стороны фоторезиста облучается ультрафиолетовыми лучами, проеци­руемыми сквозь пленку, несущую изображение. Лучи проходят через прозрачные области, делая облученные части штампа стойкими к вы­мыванию.

Проявление. После инсоляции изображения проявляют, и под­вергнутые воздействию лучей стойкие области предстают светлы­ми (рис. 2.9). Не стойкие к вымыванию части заготовки штампа затем разрушают путем набрызгивания на них «слабой кислоты». При дру­гих методах гравирования границы проявленного рисунка служат в качестве направляющих для обработки резанием (рис. 2.10).

Кислотное травление. При кислотном травлении заготовка штам­па устанавливается на вращающуюся подставку в машине, содержа­щей кислотную ванну. Кислота распыляется на заготовку во время ее вращения, воздействуя равномерно на не подвергнутые облучению поверхности материала; эти поверхности затем протравливаются, что­бы проявить изображение.

Обычно (при работе на меди) в качестве кислоты используется же­лезный перхлорат. Магний и цинк разрушаются азотной кислотой. Ко­личество металла, перешедшего к кислоте, устанавливает равновесие и эффективность раствора; оно измеряется взвешиванием раствора.

На участках заготовки, которые содержат позитивные рельефы, поверхности, окружающие изображение, затем фрезеруются на глу­бину от 1 до 1,5 мм.

Латунные штампы для тиснения изготавливаются путем погруже­ния их в ванну (раствор) грунтовки (операция затравки), которая про­травливает штамп для тиснения на глубину 0,015 мм. Затем, исполь­зуя гладкий кожаный ролик, наносят слой краски на поверхности, ко­торые не были протравлены. После этого на штамп для тиснения на­пыляют слой порошкового асфальта. Покрытый штамп нагревают, что­бы сплавился асфальт, который предохраняет непротравленные об­ласти.

мещают в машину, которая снова распыляет кис­лоту. Процедура повторяется до тех пор, пока не будет достигнута заданная глубина (высота) рельефа. Как только травление закончено, асфальт удаляется с использованием специальных продуктов.

Металлы взаимодействуют с кислотой с различными скоростями. Травление кислотой наиболее эффективно для создания штампов, изготовленных из металлов с высокой химической активностью, и наоборот, если металл имеет слабую химическую активность, процесс травления может оказаться медленным и дорогостоящим. Таблица 2.1 показывает химическую активность к кислоте различных металлов. По химической активности металлы разделены на четыре ряда. Металлы в первом ряду наиболее химически активны. Чем выше число ряда, тем меньше металлы будут реагировать на кислоту.

В пределах каждого ряда металлы перечислены по мере снижения химической активности и скорости взаимодействия с кислотой. Металлы, стоящие выше, более подвержены окислению, чем те, которые расположены ниже в списке.

Особенности обработки штампов кислотным травлением. Можно вы­делить следующие особенности:

Все металлы, используемые для создания штампов, могут быть
протравлены. Это сталь, медь, латунь, магний и цинк.

Кислота воздействует на штамп, протравливая под углом между
15 и 30°. Чем выше скорость кислотной струи, тем более острый угол
разрушения. Точно так же, чем дольше процедура распыления кисло­
ты, тем больше металла вступает во взаимодействие и больший угол
Подчеркивается.

Глубина (высота) рельефа находится в диапазоне от 0,25 до 0,3 мм.
Допуски на глубину (высоту) — приблизительно 0,05 мм.

Кислотное травление может использоваться для создания высо­
кокачественных (мелких, тонких) изображений в твердых материа­
лах. Однако трудно протравить линии малой ширины в более мягких
материалах.

Травление может быть произведено быстро в магнии (от 5 до
10 мин); при травлении других металлов требуется больше времени.
Продолжительность травления зависит от твердости материала и сте­
пени насыщения кислотной ванны. В отличие от других методов гра­
вирования на время изготовления не влияют размеры изображения.

Области применения кислотного травления. Кислота воздействует на металлический штамп равномерно, обеспечивая хорошее протравли­вание одноуровневых изображений. Травление широко используется для получения текста, особенно при блинтовом плоском тиснении. Путем повторения процедуры экспонирования (инсоляции) можно провести корректурное травление того же штампа и создать много­уровневые текстуры. Этот способ также позволяет получить основ­ное изображение с целью последующей доработки его вручную.

Гравирование с использованием машины с пантографом. Гравер использует пантограф для копирования контуров шаблона, таким об­разом воспроизводя его в желаемом масштабе на плоской или вогну­той матрице. Изображение увеличивается на масштабный коэффици­ент, равный двум или более. Шаблон изготавливается на цинковой матрице кислотным травлением. Для этого типа гравирования обыч­но используется латунь.

Особенности обработки штампов с использованием машины с пантогра­фом. Гравер может точно определить угол образца в пределах 50°, нить глубину (высоту) рельефа обычно в области 0,25 мм, с допуском 0,08мм.

Время гравирования возрастает при обработке более жестких ме­таллов. Например, изготовление того же образца при гравировании на стали занимает вдвое больше времени, чем на латуни.

Область применения. Машины с пантографом могут использоваться для создания гравюр с одним или несколькими уровнями рельефа. Дан­ный способ имеет преимущество в формировании символов и форм с четкими углами. Шаблон может использоваться для копирования не­скольких подобных оригиналов.

Ручное гравирование. При ручном гравировании гравер выре­зает непосредственно на подвергнутом воздействию лучей штампе, несущем изображение. Металл вырезается постепенно, гравер обращается всякий раз к пленке, чтобы точно воспроизвести границы изображения. При гравировании тонких деталей используется лупа. Путем припрессовывания модельной глины на гравюру можно про­верить полученный рельеф.

Особенности ручного гравирования. Наиболее часто используемый для ручного гравирования металл — латунь. Гравированные рельефы мо­гут иметь глубину до 0,6 мм.

Цена штампов, выполненных вручную, высокая. Но этот тип гра­вирования позволяет воспроизводить тончайшие детали.

Область применения. Ручное многоуровневое гравирование реко­мендуется для выполнения фигурных рельефов. Особенно широко используется для гравюр, изображающих людей и естественные объекты.

Гравирование на машинах с числовым программным управлени­ем (ЧПУ). Для автоматического управления процессом изготовления штампа в машине с ЧПУ используется программа. Она пишется с ори­гинала, показывающего изображение в черно-белом цвете. Изобра­жение может быть сканировано или создано на компьютере.

Программа включает данные по точным границам и глубинам (вы­сотам) рельефа. Гравировальные резцы выбираются так, чтобы точно сформировать углы и рельефы.

Особенности гравирования на машинах с ЧПУ. Гравирование на маши­нах с ЧПУ используется на жестких материалах типа латуни и стали. Размеры получаются точные, а углы — относительно острые. Глубина гравированных рельефов достигает 0,60 мм. На нижней поверхности некоторых штампов делаются канавки (рифления), предотвращаю­щие деформирование заготовок в течение процедуры обработки.

Область применения. Машины с ЧПУ могут использоваться для грави­рования штампов, применяемых для всех типов работ по тиснению, а также для одноуровневого гравирования и создания ряда совершенно идентичных копий с оригинала.

Однако распространенные машины с ЧПУ не способны к воспро­изведению такой же степени точности при гравировании многоуров­невого рельефа, как ручные методы.

19. ДУБЛИКАТЫ ШТАМПОВ

Оригинальные штампы слишком дороги, поэтому для выполнения многотиражных работ используют более дешевые дубликаты (копии) оригинальных штампов.

Латунный оригинал Бакелит

Негативная копия оригинала

б

ш

Негативная копия Л^эригинала

Бакелит Адгезив

Латунь

Рис. 2.11. Процесс изготовления бакелитового дубликата:

а — процесс изготовления негативной копии оригинала;

б — процесс изготовления дубликата штампа

Пластмассовые дубликаты (копии). Эти штампы для тиснения изготавливаются путем введения пластмассы в пресс-форму, воспро­изводящую оригинальное клише.

Бакелитовые дубликаты. Бакелитовая копия используется как ори­гинал для создания дубликатов штампа (рис. 2.11,6). Они делаются более прочными путем добавления латунной матрицы под матрицу бакелита. Процесс изготовления дубликата складывается из следующих операций.

Латунный оригинал копируется в бакелите при большом усилии прессования и температуре (от 50 до 150 тс при 140°С) для получения негативной копии оригинала (рис. 2.11, а). Тепловым расширением бакелита при высокой температуре можно объяснить увеличение раз­мера оригинала на 0,3%.

После прессования дубликаты охлаждаются и слегка сжимаются в процессе отвердения.

Полученные дубликаты имеют такие же размеры, углы и глубины (высоты) рельефа, как у оригинала. Таким образом можно изготовить несколько идентичных копий вручную гравированных оригиналов.

Следует отметить, что при одноуровневом конгревном тиснении предпочтительнее (требуется меньше времени) гравировать штам­пы станком с ЧПУ, чем изготавливать бакелитовые штампы-дублика­ты для тиснения.

Область применения. Дубликатные штампы используются только для холодного тиснения. Оригиналы и дубликатные штампы ни при каких обстоятельствах не могут использоваться в машине одновременно.

фотополимерные штампы. Фотополимерные штампы для тисне-_ия и их матрицы изготавливаются с использованием фотографичес­кого процесса и точно соответствуют друг другу.

Вначале производится позитивная пленка с размещенными на ней зображениями. С этой пленки получают негативную пленку ориги­нала Основа для штампа подвергается экспонированию с негатива ори­гинала, затем вымывается и высушивается.

Матрица должна быть более узкой, чем оригинал. По этой причине позитивная пленка оригинала с размещенными на ней изображения­ми не может использоваться при изготовлении матриц. Для этого процесса применяется негативная пленка матрицы, произведенная с негатива оригинала.

В том случае, если негативная пленка матрицы содержит линии малой ширины, которые могут исчезнуть в течение процедуры инсо­ляции (экспонирования), делают более широкий негатив по сравне­нию с оригиналом.

Оригинал штампа с несколькими изображениями может иметь формат, равный формату листового тигельного пресса. Альтернатив­но работа может быть выполнена с использованием нескольких ори­гиналов, каждый из которых несет одно изображение меньших раз­меров. Такие оригиналы применяются совместно с режущими линей­ками для высечки.

Область применения. Фотополимерный штамп имеет одноуровневый рельеф и используется для конгревного тиснения или выполнения комбинированных операций тиснения и высечки.