§ 29. Гравирование [1981 Флёров А.В. - Материаловедение и технология художественной обработки металлов]

Гравирование - один из древнейших способов художественной обработки металлов и некоторых неметаллических материалов (кости, дерева, камня и др.). Его сущность - нанесение линейного рисунка или рельефа на материал при помощи резца. За многие тысячелетия своего существования гравировка проникла в самые различные области производства, как художественные (ювелирные украшения, гравюры), так и чисто технические, например производство точных измерительных инструментов и приборов (нанесение делений, градуировка и оцифровка микрометрических и нониусных шкал и т. п.).

В технологии художественного граверного мастерства можно различать:

Плоскостное гравирование

Этот прием широко распространен в художественной обработке металлов. Его назначение -декорирование поверхности изделия путем нанесения контурного рисунка или узора или сложных портретных, многофигурных или ландшафтных тоновых композиций, а также исполнение различных надписей и шрифтовых работ. Гравированием украшают как плоские, так и объемные изделия (рис. 56).

Рис. 56. Серебряный гравированный стакан. Конец XVII в. Мастер В. Андреев. Москва. Государственная Оружейная палата

Возможности плоскостного гравирования очень широки - это рисунки, графические работы, выполненные резцом на металле, еще более тонкие и совершенные, чем рисунки, сделанные карандашом или даже пером.

К плоскостной гравировке (называемой также "гравировкой по глянцу" или "гравировкой для вида") относится и гравировка под чернь, которая в технологическом отношении отличается от обычной только тем, что она выполняется несколько глубже, а затем выбранный внутри рисунок заполняется чернью (рис. 57).

Рис. 57. Чернь по серебру. Конец XVII в. Москва. Государственный Исторический музей

Технология плоскостного гравирования. Весь процесс плоскостного гравирования включает следующие операции.

Подготовка рисунка. Рисунок для перевода на металл выполняют на бумаге в натуральную величину в линейной манере. Все тональные или теневые переходы даются штрихом или точками (пунктиром).

Подготовка металла. Поверхность металлической пластины (или изделия), на которой надо выполнять гравировку, должна быть соответствующим образом подготовлена. Основная задача подготовки - сделать поверхность чистой, ровной и гладкой. Все случайные риски и царапины тщательно удаляют путем шлифовки. Затем поверхность обрабатывают мелкой шкуркой и пемзой.

Поверхность должна быть матовой (шлифованной), а не блестящей (полированной), так как излишний блеск слепит глаза и затрудняет работу. Если необходимо иметь гравированный рисунок на полированном поле, полировку фона осуществляют после гравировки рисунка.

Перенос рисунка на металл. Для переноса рисунка на металл поверхность пластины или изделия покрывают тонким слоем белой акварельной краски (или жидко разведенной белой гуашью). Краске дают высохнуть и на нее переносят рисунок или от руки тонко отточенным карандашом, или через копировальную бумагу, обводя линии рисунка также тонко отточенным твердым карандашом. Полученный рисунок покрывают спиртовым лаком или нитролаком, чтобы он не стирался при работе.

Приспособления для гравирования. Для удобства гравирования листовая заготовка, а также мелкие ювелирные изделия и медали предварительно прикрепляются к доске, по размерам превосходящей металлическую заготовку или изделие. Небольшие заготовки прикрепляются к доске на разогретый сургуч или канифоль. Большие пластины прибивают мелкими гвоздями к доске, по ее краю. Объемные предметы зажимают в специальные приспособления: шрабкугель или колодки.

Шрабкугель представляет собой сплошной чугунный шар диаметром около 130 мм и массой до 15 кг, у которого сверху срезан сегмент. На круглой площадке имеется прямоугольный паз, а в одной из двух стенок паза сделаны отверстия с резьбой, в которые вставлены прижимные винты. Изделие, подлежащее гравированию (или доска с прикрепленной к ней заготовкой), укладывают в паз и прочно прижимают винтами к противоположной стенке паза.

Колодки изготовляют из массивных стальных или чугунных брусков, снабженных специальными раздвигающимися губками. Гравируемый предмет закладывают между губками и прочно зажимают винтами. Чтобы доска с прикрепленной к ней пластиной или колодки удобно и устойчиво лежали на верстаке и в процессе работы легко поворачивались, под них подкладывают кранц - специальную тяжелую кожаную или парусиновую круглую подушку диаметром 150-200 мм, туго набитую песком. Под шрабкугель для удобства работы подкладывают специальное кожаное кольцо. Кранцы придают устойчивость и маневренность (поворот) лежащим на них приспособлениям при работе резцом, а также поглощают шум от ударов при работе зубилом.

Граверный инструмент и его употребление. Основным инструментом при плоскостном гравировании является штихель, или резец. Общая длина штихеля колеблется от 100 до 130 мм; его изготовляют из лучших марок инструментальных сталей, способных держать заточку. Штихель вставляют в короткую деревянную ручку грибовидной формы, срезанную с нижней стороны для удобства работы.

Хороший резец должен удовлетворять следующим требованиям:

Обычно используют резцы, которые изготовлены из высококачественной тонкоструктурной стали. Если необходимо изготовить инструмент твердый, с малым износом, то лучше всего для этого взять сталь серебрянку или быстрорежущую сталь; резцы также делают из стали марки У7 и У8. Резцовые заготовки поступают на производство в виде стальных прутков с главными поверхностями (верхняя, нижняя, боковые и лобовая).

Различают следующие основные типы штихелей:

Острый резец (шпицштихель) (рис. 58, а, б). Его боковые стороны слегка выгнуты наружу, ширина по верху 1 - 4 мм, угол между боковыми поверхностями может варьироваться. Это наиболее употребительный тип штихеля; он служит для выполнения большинства граверных операций: оконтуривания рисунка, подрезки углов в шрифтовых работах (особенно рукописных, всевозможных подправок и подчисток и т. п.).

Мессерштихель - ножевой резец (рис. 58, в). Его поперечный разрез соответствует остроугольному треугольнику. Им можно достичь волосяных линий большой глубины: на полоске шириной 1 мм им можно провести до 10 линий.

Рис. 58. Виды штихилей: а - узкий шпицштихель; б - широкий шпицштихель; в - мессерштихель (ножевой штихель); г - фасетштихель; (фасетный штихель); д - юстир-штихель (котировочный штихель); е - флахштихель с широкой спинкой; ж - то же, с узкой спинкой; з - болшти-хель с широкой спинкой; и - то же, с узкой спинкой; к - фаденштихель (нитяной штихель)

Фасетштихель - фасетный резец (рис. 58, г). У него боковые стенки параллельны, а режущие поверхности встречаются под углом 100°. Ширина спинки 1,5-3 мм. Им можно проводить линии относительно широкие и незначительной глубины.

Юстирштихель - юстировочный резец (рис.58, д). Его выгнутые боковые стороны на поперечном сечении образуют острый овал; применяют для юстировки оправных царг, для того чтобы облегчить вставку камня в ювелирное изделие. Поверхность среза шлифуется косо по отношению к главной оси.

Флахштихель - плоский резец (рис. 58, е, ж). Спинка и полотно этого резца всегда параллельны; в зависимости от положения боковых сторон спинка может быть шире или уже полотна. Ширина полотна от 0,2 до 5 мм; используют не только для нанесения широких и плоских линий; незаменим для ювелиров при доработке и монтировке украшений, выравнивании плоскостей и т. п.

Болштихель - полукруглый резец (рис. 58, з, и). Полотно может быть уже или шире спинки, но оно всегда полукруглое; ширина полотна от 0,1 до 5 мм; применяется для строгих шрифтов различной ширины, при гравировании углублений, при круглой и полукруглой выборке, а также для доработок украшений.

Фаденштихель - нитяной резец (рис. 58, к), похож на плоский резец. У него на полотне устроено множество продольных желобков; его применяют для декоративных поделок и для оживления рисунков. Штихели различаются не только по форме рабочей части, но и по характеру и углам заточки, а также по их размерам (номерам).

При гравировании на вогнутых поверхностях или в углублениях применяют гнутые штихели. Для приготовления гнутых штихелей тот или иной штихель нагревают в средней части докрасна и изгибают до необходимой кривизны. Иногда штихелям придают двойную кривизну, но оба изгиба обязательно должны лежать в одной плоскости.

При работе штихель держат в правой руке, в кулаке, так, чтобы его рукоятка упиралась в ладонь, а большой и указательный пальцы поддерживали штихель в рабочем положении. При этом локоть находится на весу и опорой руки служит только большой палец, который в то же время является как бы тормозом и ограничивает проскальзывание штихеля вперед. В то же время указательный палец регулирует силу нажима на ребро штихеля и направляет его по линиям рисунка. Штихель ведут всегда только по прямой линии справа налево, проталкивая его вперед небольшими участками.

При гравировании кривых линий и закруглений поворот штихеля допускается лишь в небольших пределах, а все изгибы линий в соответствии с рисунком осуществляет левая рука, которая поворачивает заготовку, закрепленную в шрабкугеле (или колодке), навстречу резцу. Штихель должен быть хорошо и правильно заточен. Чем мягче металл, тем угол резания делают меньше (острее). При резании мягких материалов (дерево) угол равен 45°; для стали он достигает 60-65°. Тупым штихелем работать нельзя - он соскакивает с металла и легко может поранить левую руку, которая постоянно находится перед штихелем. Кроме того, тупой штихель, соскальзывая с металла, портит работу. Острый штихель легко режет металл и берет нормальную стружку не более 0,1-0,2 мм.

Для плоскостного гравирования пригодны почти все металлы и и многие неметаллические материалы (кость, дерево, пластмассы, некоторые мягкие породы камня, янтарь и др.). Из металлов лучше всего поддаются гравированию латуни, томпак, пробное серебро, некоторые стали. Хорошо гравируются бронза, цинк, никелевые сплавы; хуже гравировать на чистом золоте, чистом серебре и платине, а также на чистом алюминии.

Иногда для обогащения рисунка на серебряных и золотых изделиях совместно с гравированием применяют травление. Для этого изделие покрывают кислотоупорным лаком, на котором стальной иглой наносят рисунок так, чтобы только снять (процарапать) лак и обнажить поверхность металла, затем изделие травят кислотой. Для травления серебра применяют разведенную азотную кислоту, а для золотых изделий - разбавленную водой царскую водку. После травления лак удаляют скипидаром.

Обронное гравирование

Обронное гравирование (трехмерное) - способ, при котором резцом создается рельеф или даже объемная (круглая) скульптура из металла; кроме того, в обронном гравировании выделяют два варианта: выпуклое (позитивное) гравирование, когда рисунок рельефа выше фона (фон углублен, снят); углубленное (негативное) гравирование, когда рисунок или рельеф режется внутро.

В современных условиях художественное гравирование применяется с различными целями. В одних случаях обрабатывают непосредственно поверхность изделия и получают художественное произведение (декоративные предметы, ювелирные изделия и т. п.). В других случаях изготовляют инструменты или приспособления, которыми потом производят художественные изделия серийным или массовым тиражом. К ним относятся производство гравюр, эстампов, офортов, клише для печати, гравирование ситценакатных валов, багетных роликов, конгревных досок, клейм для тиснения, пуансонов и матриц для штамповки, пресс-форм для литья и т. п.

Следует отличать ручное гравирование (ручными инструментами) от механического, которое осуществляется посредством различных приспособлений и гравировальных машин, которые, в свою очередь, делятся на два типа; в одном случае гравер сам управляет движением резца, в другом - резец передвигается при помощи специального шаблона, автоматически.

Обронное гравирование по сравнению с плоскостным в современных условиях применяют гораздо шире и чаще. Это объясняется тем, что оно служит для изготовления приспособлений, которыми репродуцируются художественные изделия в серийном порядке. Это штампы, пресс-формы и т. п.

Изготовление обронной техникой уникальных изделий по оригиналу художника сейчас применяется редко. Обронное гравирование- более трудоемкий процесс по сравнению с плоскостным гравированием. Оброном выполняют рельеф (или контррельеф) и объемные предметы (или формы для объемов). Эта работа, естественно, требует снятия значительно большей массы металла с заготовки. Поэтому кроме штихелей при обронной работе применяют зубила, так как рубить металл значительно легче и скорее, чем резать его штихелем.

Зубила представляют собой стальные стержни толщиной от 6 до 10 мм и длиной от 120 до 150 мм. Рабочий конец отковывают и опиливают по форме того или иного штихеля. В соответствии с этим различают: спицзубило, фляхзубило и болзубило. Рабочий конец закаливают с последующим отпуском. Кроме зубил и штихелей к граверному ручному инструменту относятся: керн (или кернер), применяемый для разметки (от слесарного керна отличается большим углом заострения); сечки - плоские зубила различной ширины с заточкой на одну сторону; чеканы - стальные стержни с различными рабочими концами для выравнивания фона и набивки фактуры. Форма граверных чеканов сходна с чеканными (см. "Чеканка"), но они обычно более массивны, так как работают ими в основном по стальным заготовкам, при отделке штампов и пуансонов.

Пуансоны. Их изготовляют обычно из прутков квадратной инструментальной стали толщиной 6, 7 и 10 мм с соответствующей длиной 65, 85 и 100 мм. Изготовлять пуансоны большей длины нерационально, так как они получаются менее устойчивыми вследствие вредных вибраций и от сильных ударов могут сгибаться. Рабочему концу пуансона придают небольшой конус, а на торцовой площадке гравируют букву или цифру, а также ее отдельные части в позитивном или негативном изображении (т. е. наружу или внутро).

От обычных пуансонов отличаются так называемые зеки. Это пуансон, сделанный по форме буквы, но с таким расчетом, чтобы на его рабочей поверхности получились выпуклыми те места, которые в букве или цифре должны быть вдавленными, углубленными (выбранными). При работе такая зека ставится на то место заготовки, где должна быть отгравирована буква. При ударе по зеке молотком металл под ней оседает, после чего остается выгравировать только наружные очертания буквы, что значительно легче. Разновидностью пуансона являются так называемые маточники, на торце которых гравируется не буква или цифра, а часть рельефа или элемент орнамента. При обронных работах применяют также рифлевки и надфили различных профилей.

При работе пуансоном заготовку, так же как и при плоскостном гравировании, укрепляют в шрабкугеле или колодке, под которую подкладывают кранц.

При мелкой работе пользуются лупой, укрепленной на специальном штативе. Очень важно, чтобы заготовка во время работы была хорошо освещена дневным или вечерним светом.

Процесс обронного гравирования складывается из следующих операций:

Для выполнения обронных работ, так же как и для плоскостных, подготавливают рисунок, который в этом случае снабжают разрезами с характеристиками рельефа (высота, количество планов и т. п.) или сечением объемов. Однако ограничиться только рисунком в обронных работах нельзя. Необходимо иметь модель, т. е. копию авторского оригинала, выполненную в гипсе (или в крайнем случае в пластилине или воске).

Перевод рисунка на металл производится одним из следующих способов:

Выполнение гравирования. Гравирование производят различно в зависимости от того, выполняется ли выпуклый (позитивный) оброн или углубленный (негативный), при котором работа ведется внутро. При выпуклом оброне после нанесения рисунок оконтуривается стальной иглой или спицштихелем, чтобы не сбить его во время дальнейшей работы. Затем вокруг рисунка выбирают первую стружку. Эту работу проводят внимательно, чтобы неосторожным движением не испортить рисунка. В некоторых случаях штихелю придают уклон, чтобы создать конусность вертикальным стенкам.

Следующей операцией является выборка фона; его выбирают (режут или рубят) флахштихелем или флахзубилом. При глубокой выборке или при гравировании закруглений применяют болштихель или аналогичной формы зубило. После вырубки всего поля до необходимой глубины приступают к обработке рельефа, который режут или рубят соответствующими штихелями или зубилами. Кроме того, используют рифлевки, надфили и чеканы.

Для ускорения работы при гравировании повторяющихся элементов или для выполнения особенно мелких и сложных деталей применяют пуансоны, зеки и маточники, которые предварительно изготовляют, исходя из рисунка и характера работы.

При углубленном оброне на отшлифованной поверхности заготовки вычерчивают наружный контур рельефа и обводят его спицштихелем. После этого приступают к вырубке металла внутри очерченного рисунка. Рубку осуществляют зубилами различной формы. Рубить в глубину следует очень осторожно с частыми проверками и сравнениями с оригиналом. Проверку производят следующим образом: в предварительно увлажненную вырубленную форму втискивают кусок размягченного пластилина и полученный оттиск сравнивают с оригиналом, по которому ведут работу. Основные глубины измеряют штангенциркулем или проверяют шаблоном.

Углубленный оброн требует от гравера высокой квалификации и навыка, так как работа производится на глаз и только корректируется измерениями в отдельных точках рельефа. Чем глубже выбирают металл, тем осторожнее работает гравер, снимая более тонкие стружки, так как исправление чрезмерной вырубки связано с большими трудностями. Исправление ошибок производят, спиливая всю поверхность заготовки вокруг всего контура или высверливая отдельные дефектные участки и вставляя пробки. Оба способа весьма трудоемки. Когда рельеф почти вырублен на должную глубину и слепок соответствует оригиналу, рубку прекращают и приступают к отделке штихелями, чеканами и пуансонами.

В процессе отделки небольшое количество оставленного металла снимают, а часть металла садится, уплотняясь под ударами чеканов и пуансона. После окончательной отделки (шлифовки и полировки отдельных участков) слепок становится тождественным модели и она полностью плотно входит в углубленный оброн.

Для подчистки и подрезки на дне углублений применяют гнутые штихели и рифлевки. Чтобы не испортить край, применяют специальную подкладку из плотного дерева или металла (латуни) размерами 100&#215;10×1,5 мм, края у которой полукругло спилены.

В настоящее время при изготовлении стальных штампов и пресс-форм для облегчения работы гравера часто применяют предварительную грубую выборку металла на фрезерных станках или отливку прецизионным (точным) методом всей матрицы или пресс-формы. В последнем случае граверная работа сводится только к зачистке и отделке полости штампа, что значительно ускоряет и облегчает процесс работы.