DIY Dekorativní leptání kovů

Gravírování kovu je obráběcí proces, při kterém specializovaný nástroj odstraňuje materiál za účelem vytváření návrhů, vzorů a textových informací na povrchu kovu.

Jedná se o subtraktivní výrobní metodu, která zahrnuje řízené obrušování nebo řezání prováděné obráběcími stroji nebo stroji s počítačovým numerickým řízením (CNC). Výsledkem jsou vyvýšené značky, které jsou vysoce odolné a vizuálně čisté. Kovové rytí nachází uplatnění v různých průmyslových odvětvích, včetně dekorativních předmětů, značení, střelných zbraní, tiskařských desek a průmyslových nástrojů.

Tyto technologie se také používají k aplikaci obrázků na povrch různých materiálů:

• UV tisk;
• sublimace;
• metalografie;
• přenos tepla;
• alumajet;
• tamponový tisk;
• hliníková značka;
• Graverton;
• sítotisk.

Metody rytí kovů

Kovové rytí lze provádět pomocí různých technik, z nichž každá má své vlastní jedinečné vlastnosti a aplikace. Několik základních technik pro gravírování kovu:

Ruční rytí

Ruční rytí je tradiční metoda nanášení obrázků a nápisů na kov, která se používá dodnes. Ruční rytí je pracný a nákladný proces, který je vhodný pouze pro výrobu kusů z jednoho kusu, nikoli pro hromadnou výrobu. Metoda se používá k vytváření předmětů zdobených neobvyklými vzory nebo kaligrafií, které je obtížné dosáhnout jinými technikami.

Rýže. 1. Ruční metoda rytí kovu

Mechanické rytí

Strojní gravírování využívá automatizované nástroje, jako jsou:

• stroj s rotační frézou;
• potažené diamantové jehly;
• pískování, rytí;
• vrtat.

Diamantové gravírování
Pro gravírování do skla, zrcadel, hodinek a šperků použijte diamantový řezák. Na rozdíl od metod, jako je laserové gravírování nebo chemické leptání, které odpařují materiál z povrchu, diamantové gravírování se provádí fyzickým odstraněním materiálu nástrojem s diamantovou špičkou.

Pískované rytí

Pískování kovové rytí je technika, která využívá abrazivní materiály, jako je písek a oxid hlinitý. Abrazivní částice se nanášejí na povrch kovu, selektivně jej ničí a vytvářejí požadovanou rytinu. Operátoři řídí hloubku a detaily nastavením parametrů, jako je tlak, úhel a vzdálenost pískovací trysky.

Frézování gravírování

Rotující řezné nástroje zvané stopkové frézy selektivně odebírají materiál a vytvářejí rytinu. Proces začíná digitálním návrhem a programováním, po kterém následuje výběr materiálu, přípravku a nástroje. Během frézování sleduje řezný nástroj naprogramovanou dráhu a vytváří rytinu se specifickou hloubkou a šířkou. Pro frézování gravírování potřebujete stroj s kuželovou frézou. Výsledkem jsou jasné a hluboké vzory. Používá se také pro rotační gravírování pomocí rotačního řezáku.

Rýže. 2. Mechanické rytí na plechy

Laserové gravírování

Laserové gravírování využívá technologii k odebírání nebo odpařování materiálu z povrchu obrobku k vytváření návrhů, nápisů, čárových kódů a dalších obrázků. Laserové gravírování se provádí pomocí zaostřených paprsků světla spíše než fyzické síly.

Pro gravírování kovu se nejčastěji používají zařízení s polovodičovými a vláknovými zářiči. CO2 lasery lze použít i při práci s kovem, ale pouze v kombinaci s aerosoly a pastami. V takových instalacích vzniká záření v plynném prostředí: ve směsi oxidu uhličitého, helia a dusíku.

Laserové gravírování se používá při brandingu produktů: aplikace log na suvenýry a dárky, výroba ocenění – medailí a pohárů, aplikace technických informací na zařízení. Technologie se používá k výrobě razítek a pečetí a je nepostradatelná ve šperkařství, letectví a medicíně. Laserové štítky se také používají ke sledování dílů, jako jsou čárové kódy, QR kódy, jedinečné identifikátory zařízení (UDI) a sériová čísla. Rozvržení pro gravírování na kov může být rastrové nebo vektorové.

Rastrové gravírování je metoda nanášení obrázků pomocí mnoha malých bodů. Tyto body se liší hustotou a vzdáleností. Tato technika je vhodná pro reprodukci detailních fotografií, složitých uměleckých děl a vzorů na kovových površích.

Vektorové gravírování o přesnosti a jemnosti čar. Tato metoda zahrnuje hladký a přesný pohyb laserového paprsku podél předem stanoveného vzoru. Místo teček vytváří vektorové gravírování obrázky pomocí souvislých čar.

Rýže. 3. Laserové gravírování na kovový nůž

Chemické leptání

Chemické leptání se provádí pomocí kyseliny nebo chemikálií k selektivnímu odstranění materiálu z povrchu kovu. Chemické leptání minimalizuje odpad, protože se během procesu odstraní jen málo materiálu. Tato technologie se používá pro malé díly, kde i drobné nečistoty mohou ovlivnit cenu a výkon, jako jsou elektronické součástky, mechanické díly a strojky hodinek.

Všechny technologie nejen zlepšují produktivitu, ale také umožňují vytvářet složité a odolné obrázky na kovových površích.

Výhody laserového gravírování

• Vysoká přesnost: Laserové kovové gravírování přesně umístí složité a jemné detaily na kovové povrchy. Laserový paprsek je řízen počítačem, což umožňuje přesné řízení hloubky a polohy každého dílu;
• Bezkontaktní proces: Na rozdíl od metod mechanického gravírování je laserová technologie bezkontaktní proces. To znamená, že nedochází k žádnému fyzickému kontaktu mezi gravírovacím nástrojem a kovovým povrchem. To snižuje riziko poškození materiálu a minimalizuje opotřebení zařízení;
• Všestrannost: Laserové gravírování lze použít na širokou škálu kovů, včetně oceli, hliníku, mosazi, mědi a dalších. Je vhodný pro železné i neželezné kovy, takže je univerzální volbou pro různé aplikace;
• Rychlost a efektivita: Laserový paprsek je schopen rychle odstranit materiál a poskytuje vysokou produktivitu. Automatizační schopnosti laserových gravírovacích systémů mohou snížit náklady na pracovní sílu a zvýšit produktivitu.
• Trvanlivost a stálost: Proces gravírování fyzicky mění povrch kovu, což umožňuje značení odolat drsným podmínkám prostředí, včetně vystavení extrémním teplotám, vlhkosti a oděru.

Ploché rytí je nejjednodušší možností rytí, provádí se na rovných plochách a má minimální hloubku. Standardní hloubka, ve které je kov laserem vyrytý, je 0,003-0,005 palce.

Barevné kovové rytí

Barevné rytí na kovu je proces vytváření spektra barev, které se objevují jako výsledek interference světla v oxidovém filmu na povrchu kovu. Pro dosažení požadovaného odstínu a sytosti barev je třeba zachovat pečlivou rovnováhu.

Proces je možný pouze u určitých kovů, které jsou přirozeně náchylné k oxidaci. K tomu se dobře hodí následující kovy

• Nikl;
• Titan;
• Nerezová ocel;
• zirkonium;
• Hliník;
• Silver.

Doba expozice kovu laserovému paprsku je rozhodujícím faktorem pro určení výsledné barvy. Delší doba ozařování vytváří hlubší a sytější barvy.

Tloušťka rytého kovu také ovlivňuje výsledné barvy. Silné kovy mohou vytvářet jiné barvy než tenčí kvůli rozdílům v charakteristikách oxidového filmu.

Tloušťka oxidového filmu na kovovém povrchu je kritickým faktorem. Rozdíly v tloušťce filmu mohou mít za následek výrazné barevné variace, což umožňuje kreativitu.

Chcete-li ilustrovat složitost barevného rytí na kovu, zvažte příklad. Na titanové desce byla získána fialová rytina s následujícími parametry:

• Doba trvání pulsu: 80 nanosekund;
• Rychlost paprsku: 24 mm/s;
• Pulzní frekvence: 95-100 kHz;
• Vyzařovací výkon: 4,5W.

Pečlivě zvolené parametry umožnily získat fialový odstín; úprava parametrů umožňuje získat různé barvy a odstíny.

Rýže. 4. Barevné laserové gravírování na kov

Jaké kovy lze gravírovat laserem?

Některé kovy se gravírují snadněji než jiné. Je však lepší volit měkčí kovy, protože se snáze gravírují a ovládají, jako je ocel, mosaz, stříbro, zlato, nikl, hliník a titan.

Hliník je všestranný kov vhodný pro širokou škálu aplikací, od průmyslového použití až po umění.

Vytváří jasný a čistý obraz i na předmětech s nepravidelnými nebo složitými tvary.

Hliníkové gravírování je esteticky příjemné a odolné, dokáže bez poškození odolat vysokým teplotám a povrchovým úpravám.

Rýže. 5. Hliníkové rytí

Nerezová ocel se gravíruje obtížněji než jiné kovy. Tento materiál je ceněn především pro svou odolnost proti korozi a pevnost. Vlastnosti oceli závisí na poměru chrómu a molybdenu ve slitině oceli.

Gravírování z nerezové oceli vyžaduje kleštinové vřeteno, které zvyšuje tuhost a vytváří čistší, hlubší řezy s minimálním odpadem.

Laserové gravírování na nerezovou ocel může odstranit ochranný povlak, proto výrobci volí jako alternativní metodu laserové žíhání.

Silné mosazné výrobky o tloušťce 10 až 15 mm je obtížné gravírovat laserem. Pro získání viditelné a kontrastní rytiny na mosazi se doporučuje vyplnit rytinu barvou.

Rýže. 6. Gravírování do mosazi

Stříbro, zlato a cín

Stříbro, zlato a cín jsou relativně měkké a tvárné kovy, takže se s nimi snadno pracuje. Používají se pro různé druhy rytí, včetně výroby šperků.

Pro dosažení kvalitních výsledků se používá technologie diamantového gravírování k provádění hlubokých řezů do těchto materiálů pomocí zařízení podobného tomu, které se používá k řezání mosazi.

Při práci se stříbrem, zlatem a cínem často nejsou zapotřebí chladicí kapaliny.

Jak víte, kov je doma poměrně obtížné zpracovávat bez speciálních dovedností a nástrojů, zejména pokud se jedná o tak tvrdý kov, jako je ocel. Můžete si však na pomoc zavolat chemii: existuje takový chemický proces – elektrolýza. Probíhá na elektrodách, když elektrický proud prochází roztoky elektrolytů. To znamená, že pokud vezmete kovový obrobek jako elektrodu a jako elektrolyt použijete obyčejnou slanou vodu, pak když jím prochází proud, kov se začne leptat, jinými slovy, atomy z povrchu kovu začnou „odlétat“. Zpracování kovů tedy nevyžaduje vždy žádné speciální dovednosti a nástroje, protože elektřina za nás dokáže všechno.

• Plastová nebo skleněná nádoba.
• Sůl.
• Kovová deska.
• Napájení 5 – 12 voltů.
• Spojovací vodiče.

Elektrochemické gravírování na kov

Krok 1. Z kovové destičky vystřihněte obdélníkový kus, na který se později vyryje nápis. Kovovou destičku o tloušťce 1-2 mm seženete v každém železářství, já jsem si koupil nejlevnější ocelové oko.

Kousek z něj vyříznutý:

Krok 2. Opatrně obruste povrchy obrobku, nejprve hrubým brusným papírem, poté jemným. Povrch by měl být lesklý a pokrytý mnoha drobnými škrábanci. Brusným papírem je také třeba přejet hrany a žebra desky. Po broušení je nutné kov odmastit alkoholem, rozpouštědlem nebo jej jednoduše důkladně omýt horkou vodou a mýdlem. Poté se povrchů nemůžete dotýkat mastnýma rukama.

Krok 3. Pomocí laserové tiskárny vytiskněte vzor, který bude zvěčněn na kovu, a přeneste ho na kov pomocí technologie laser-žehlička, která byla na internetu mnohokrát popsána. Je třeba jej vytisknout v zrcadlovém obrazu. Pokud nemáte po ruce laserovou tiskárnu, můžete vzor stejně snadno nakreslit lakem na nehty nebo permanentním fixem. Natřená oblast zůstane nedotčená a holý kov bude elektrolýzován, tj. bude jednoduše vyleptán.

Krok 4. Nyní, když je obrobek kompletně připraven k leptání, je třeba vzít nekovovou nádobu, nalít do ní vodu a přidat sůl. Rychlost leptání do značné míry závisí na koncentraci soli, čím více soli, tím rychlejší je proces. Pokud je rychlost leptání příliš vysoká, existuje riziko poškození ochranné vrstvy laku nebo toneru z tiskárny, kresba nebude kvalitní. Optimální poměr je polévková lžíce soli na sklenici vody. V nádobě je třeba upevnit anodu, tj. samotný kovový obrobek, a katodu – jednoduchý kus kovu. Čím větší je její plocha, tím vyšší bude rychlost leptání. Nastavení leptání je názorně znázorněno na obrázku níže:

Plus ze zdroje energie (anoda) je připojen k obrobku a mínus (katoda) k roztoku. Je žádoucí instalovat několik mínusových kontaktů na všechny strany obrobku, pak bude leptání rovnoměrné na všech stranách.

Pár slov k napájení. Používám počítačový zdroj, respektive jeho 12voltový. Čím vyšší napětí, tím vyšší je rychlost leptání. Můžete také použít běžnou nabíječku mobilního telefonu, její výstup je 5 voltů, toto napětí bude zcela dostačující. Nezvyšujte napětí nad 12 voltů, jinak bude proces příliš aktivní, ochranná vrstva laku odpadne a roztok se přehřeje. Po správném zapojení všech vodičů zapněte napájení. Z záporného kontaktu (katody) okamžitě začnou vycházet bublinky, což znamená, že proces probíhá. Pokud z obrobku začnou vycházet bublinky, je třeba změnit polaritu napájení.

Po několika minutách leptání se na povrchu roztoku vytvoří nepříjemná žlutozelená pěna.

Po 30–40 minutách lze obrobek po vypnutí napájení vyjmout z roztoku. Bude zcela pokryt černým povlakem, to je normální.

Krok 5. Nyní už jen zbývá očistit kov od plaku, setřít toner nebo lak a v případě potřeby povrch znovu obrousit. Černý plak se snadno odstraní pod proudem běžné vody, lak nebo toner se smyje acetonem nebo odlakovačem na nehty. Nyní je jasně vidět, že písmena na kovu se stala reliéfní, samotný kovový povrch se po leptání stal matným.