Способ изготовления декоративного изделия с рисунком внутри объема Советский патент 1979 года по МПК B44C5/00 

Изобретение относится к технике получения изделий с декоративным рисунком, более конкретно к радиационной технологии создания декоративных изделий, сувениров и предметов украшения, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, преимуш,ественно в легкой, химической, электротехнической, электронной и местной, для изготовления декоративных изделий, в частности из органического стекла, с рисунком внутри объема. Известны технологические приемы с лспользоваилем радиационной технологии для получения узоров различных конфигурации, рисунков и изображений на различных матерналах и изделиях. Так, известен способ, сушность которого заключается в изменении структуры материала путем концентрации лучистой энергии п определенной точке объема при последовательном перемешении материала по заданному рисунку 1. В качестве источника излучения в этом способе используют оптический квантовый генератор (ОКГ), п в качестве фокусирующего устройства - объектив с переменным фокусным расстоянием. Изменяя энергию излучения ОКГ и фокусное расстояние объектива, концентрируют в заданной точке прозрачного материаля такую плотность энергии излучения, при которой измененная структхра материала }1меет вид кристаллообразной точки определенного размера. Однако указанный способ изготовления ммсет ряд существенных недостатков. Волервых, возможности получения оригинальных (неповторимых) изображений ограничены, поскольку рисунок внутри объсл:я всегда точно соответствует закону иоромоНения материала относительно ОКГ. Во-вторых, технологический процесс является многостадийным, что не позволяет гЛаннзовать круппомасштабное и серагйнос производство декоративных изделий. В-третьих, этому сиособу присуши недостатки, свойственные лазерной технологии обработки прозрачных диэлектриков: возможность появления различных иоврежле}П Й (трещин, раздроблеииых участков, ,зеахност1ных сколов iH кратеров, раопла:-. пустот В Материале; неупорядочен;юсть нространственного распределения излучения; повреждаемость комионеитов ллаеров под воздействием собственного излу:еняя. что суигественно иовьииает стоимостх) лазерной обработки, и ряд других. Известен также способ изготовления и,- ;;олия с рисунком внутри объема нутем обработки заготовки из прозрачного диэлекТрика ко-нцентрированной лучистой энергией 2.

Однако и этот способ не устраняет перечисленных выше недостатков. Он характеризуется невысокой производительноетыо и |-:е позволяет получатЕэ изделия е высокими художеетвенными качествами.

Цель изобретения - повышение производительности изготовления и художественных качеств изделия.

Для этого в еноеобе изготовления декоративных изделий с рисунком внутри объема, который осуш,еетвляетея нутем обработки заготовки из прозрачного диэлектрика концентрированной лучистой эне11гией, заготовку о.брабатывают нучком ускоренных электронов до момента разряда образуюн1егося в диэлектрике объе гного заряда 1ермолизованных электронов, при этом разиер заготовки в направлении падения иучка выбирают большим длины пробега электронов в диэлектрике.

Кроме того, с целью получения i) ка с повышенной плотностью линий, заготовку облучают неоднократно, нричем поверхliOCTb ее, кроме плоскости падепия пучка электронов, покрывают фольгой, которую перед облучением заземляют.

С целью варьирования глубины зале:-апия и объема риеунка облучение ведут ири энергии пучка зскоренных электронов от 1,5 до 25 МэВ, а с целью варьирования длительноети облучения облучение ведут ири токе иучка ускоренных электронов от 5 до 15 мкА. Вм-есте е этим пучок ускоре1 ны электронов создают посредетвом микротрона, а в качеетве произрачного диэлектрика еиользуют органичеекое етекло.

Предлагаемый епоеоб оенован на нзпестном явлении образования древови.чных 1-;а 1алов (треш,ин) в диэлектриках, o6; v1;еиных потоками быстрых электронов. Это яв;1ение имеет место в том случае, когда д,1ина пробега электрона в материале мекьuje размера образца в наиравлеиии падеi-ия иучка ускоренных электронов. Установлено, что возникновение каналов сонровож.гаетея световой вспышкой, хорошо заметгой несмотря па еильное свечение образца год действием излучения, при этом наряду со световым импульсом возникает электрический. Совпадение по времени (около с) |0ветовых и электрических имиу.ьсов дает основание считать, что возникаюш,ие при облучении древовидные каналы представляют собой след искрового разряда, проиеходящего в диэлектрическом материале в результате накопления объемного заряда термолизованных электронов первичного иучка. Время, необходимое для накопления объемного заряда до пробойного значения, зависит от иитеиеивности излучения. Изменяя энергию электронов, регулировать глубину залегания древовидных каналов (линий) в изделии.

Изобретение может быть более подробно пояснено па приведенных ниже примерах.

П р и м ер 1. Берут за1отовку в виде куба размером 100x100X100 (мм) из органического стекла. Перед облучением все грани куба, кро..ме входной для пучка электронов, обертывают металлической фольгой, которую заземляют. Параметры излучения микротрона: ток иучка ускоренных электронов 8 мкА, энергия электронов 12,5 МэВ. Разряд в диэлектрике, фиксируемый телекамерой ио иоявлеиию яркой веиышки, проиеходит через 20 с после начала облучения. Глубина залегания рисунка составляет приблизительно 50 мм. Поеле облучения и снятия фольги заготовку подвергают механической обработке путелг фрезерования, шлифования и нолирования.

и м е р 2. Берут такую же заготовку, как и в прпмере 1, обертывают фольгой, которую заземляют. Параметры излучения микротрона: ток пучка электропов 15 мкА. энергия электронов 12,5 МэВ. Разряд нроиеходит епустя 10 с после начала облучеиия.

П р и Л1 е р 3. Заготовку (такую же. как f в примерах п 2) перед облучение:, в отличие от примеров 1 и 2 фо.чьгой не обертывают. Параметры излучения: ток иучка электронов 5 мкА, энергия пучка 12,5 МэВ. Разряд происходит енуетя 40 с после нача.;ia облучения. Через некоторое время (около 5 мин} после этого проводят новторное облучение заготовки, при том же токе пучка. Теперь разряд происходит уже приблизительно через 1 с после начала облучения. Повторпое облучеипе приводит к более густой карТ1И е .чревовидиых лииий.

П р и м е р 4. Здесь используют такие же условия облучеитш и заготовку, как и в примере ; отличие лишь в том, что величина эие)гии электронов еоставляла 7 МэВ. При этом 1-лубина залегания риеунма равна 37 мм.

Дополнительное усиление декоративного эффекта может быть достигнуто за ечет механической обработки облученных заготог,ок, как указано в прпмере 1, а иу7СМ боковой подсветки готового изделия.

В процессе фопл ирования разряда образование канала еущеетвенным образом зависит от скороетн релаксации механичееК1ГХ панряжений в диэлектрике, на которую, о СВОК1 очередь, влияют такие факторы, как механические дефекты в объеме и на по - пхности, объемное распределение микропримесей, наличие внутренних напряжений и т. п.. присущие самой исходной заготовке. ПОЭТОМУ рисунок каждр1о готового декоратргвного .изделия даже при савершеяно одинаковой технологии изготовления уникален, П повторить абсолютно точно характер рисунка практически невозможно.

Простота способа, короткая экспозиция (10-40 с) при получении рисунка, возможиость конвейеризации процесса смепы заготовок, исключение присущих лазерной технологии недостатков в сочетании с достоинствами микротрона - высокими моноэнергетичностыо и мощностью, компактностью, стабильностью и возможностью регулирования в широких пределах параметров пучка, относительно илзкой потребляемой мощностью - позволяют упростить технологию к ускорить процесс изготовления декоративных , а также обеспечить возможность крупномасщтабного и серийного производства изделий. При всем этом обеспечивается возможность получения оригинальных и высокохудожественных изделий с древовидными рисунками внутри их объемов,

Формула 3 о б р е т е н и я

1. Способ изготовления декоративного изделия с рисунком внутри объема путем обработки заготовки из прозрачного диэлектрика концентрированной лучистой энергией, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности изготовления и художественных качеств изделия, заготовку обрабатывают пучком ускорень;ых электронов до момента разряда образую цегося в диэлектрике объемного заряда термолизованных электронов, ири этом размер заготовки в иаиравлении падения пучка выбирают большим длины пробега элекTjioHOB н диэлектрике.

2.Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и и с я том, что, с целью иолучения рисунка с повышенной плотностью линий, заготовку облучают неоднократно, причем поверхность ее, кроме плоскости иадення пучка электроii03. покрывают фольгой, которую перед облучением заготовки зазе.мляют.

3.Способ по и. 1, отличающийся тем, что, с целью варьирования глубины зллегаиия и объема рисунка, облучение ведут при энергии пучка ускоренных электронов от 1,5 до 25 Л4эВ.

4.Снособ по н. 1, о т л п ч а ю щ н и с я тем, что. с целью варьирования длительносTii облучения, облучение ведут при токе пучка электронов от 5 до 15 лтА.

5.Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем. что пучок ускоренных электронов соз;и-1 от иосредством микротрона.

0. Способ по п. 1, о т л п ч а ю щ н и с я т.:, что в качестве прозрачного диэлектри; а лспользуют органическое стекло.

Источники информации,

принятые во :::1 1маи1 е при экспертизе:

L А -торскос сглидетельство Л 321422, у . Б 44 С 5/00, 1971.

2. Опубликованная заявка ФРГ До 2458376, кл. В 44 С 1/22, 1976.