-
Anwendungsgebiet
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von Schmuckstücken.
-
Genauer
gesagt bezieht sich das betreffende Verfahren auf die Herstellung
von Schmuckstücken aus
Edelmetall wie Gold und Silber oder Edelmetalllegierungen. Doch
die Verwendung anderer Metalle wie Kupfer, Titan, Aluminium oder
Stahl kann ebenfalls ins Auge gefasst werden. Die Schmuckstücke, die
man dabei erhält,
können
insbesondere als dünne
oder fadenförmige
Grundkomponenten zur Herstellung verschiedener Schmuckstücke mit
einem hohlen oder massiven Kern oder Mittelteil verwendet werden,
wie beispielsweise Ketten, Armbänder,
Ohrringe und ähnliche
Schmuckstücke,
die für
den Goldwaren-Markt bestimmt sind und einen Goldgehalt besitzen,
der im allgemeinen geringer ist als der herkömmlicher Schmuckstücke.
-
Bisheriger Stand der Technik
-
In
den letzten Jahren ist der Markt für Schmuckstücke mit einem niedrigen Goldgehalt
erheblich gewachsen und er ist nun, insbesondere in bestimmten Ländern, mit
dem Markt für
herkömmliche
Schmuckstücke
aus massivem oder gediegenem Gold vergleichbar. Die Expansion auf
diesem neuen Markt wird im wesentlichen mit der Tatsache in Zusammenhang
gebracht, dass sich diese Produkte, abgesehen von ihrem Gewicht,
nicht von den herkömmlichen
Schmuckstücken
aus massivem Gold unterscheiden, obwohl sie zu einem Preis verkauft werden,
der der geringeren Menge an Gold entspricht, die zu ihrer Herstellung
erforderlich ist. Die Techniken und das Ausmaß der Fertigbearbeitung bzw.
Veredelung, die in der Herstellung von Goldwaren angewendet werden,
sehen vielmehr so aus, dass sich Produkte mit derselben Form, aber
unterschiedlichem Goldgehalt in ästhetischer
Hinsicht im wesentlichen nicht voneinander unterscheiden.
-
Es
sind schon viele Produkte entwickelt worden, um auf die Nachfrage,
die auf diesem neuen Markt existiert, zu reagieren, und es wurden
zahlreiche Herstellungsverfahren verwendet, um die Menge an eingesetztem
Edelmetall zu reduzieren, ohne dass sich dadurch das endgültige ästhetische
Erscheinungsbild der genannten Schmuckstücke zwangsläufig ändert.
-
Ein
bekanntes Herstellungsverfahren führt zu der Vermarktung von
Produkten, die hohl sind oder eine "hohle Struktur" besitzen, d.h. sie bestehen lediglich
aus einer dünnen
Schicht einer Goldlegierung.
-
Die
Hauptnachteile dieser Art von Produkten liegen vor allem in ihren
schlechten mechanischen Festigkeitswerten dieser hohlen Strukturen,
die tatsächlich
sehr zerbrechlich sind und manchmal wahrscheinlich schon während der
geplanten Arbeitsgänge
ihrer Verarbeitung zerbrechen.
-
Bei
der Herstellung dieser Produkte mit "hohlen Strukturen" werden dünne oder fadenförmige Hülsen wie
Schnüre
oder Fäden
aus Kupfer, Aluminium, Eisen oder Kunststoff verwendet, die den äußeren Goldbelag
während
der Verarbeitungsschritte mechanisch stabilisieren, wobei diese
Hülsen
am Ende der Verarbeitung dann durch Auflösen in Säure oder in einem Ätzbad entfernt
werden. Die Verwendung dieser Technik mit dünnen oder fadenförmigen Hülsen aus
Nichtedelmetall hat es möglich
gemacht, hohle, dünnwandige
Goldprodukte wie gewünscht herzustellen.
-
Wie
bekannt, wurde mit diesen Produkten vor kurzem ein erhebliches Maß an geschäftlichem Erfolg
erzielt, insbesondere mit Ketten und Armbändern, die durch eine Kombination
aus Gold und anderen, weniger edlen Metallen wie Silber und Kupfer hergestellt
werden, mit dem Ziel, besondere und begehrte ästhetische Effekte zu erzielen,
die sich aus der Kombination der verschiedenen Metalltöne, die verwendet
wurden, ergeben.
-
In
diesem Zusammenhang beschreibt
US 5,425,228 von
Hillel ein Goldwarenerzeugnis, das man durch die Verarbeitung eines
Bandes erhält,
das aus verschiedenen, koaxialen, rohrförmigen Schichten besteht, die
aus verschiedenen Metallen hergestellt worden sind. Die innersten
rohrförmigen Schichten
werden durch ein Diamantbearbeitungsverfahren sichtbar gemacht,
bei dem in das Band hineingeschnitten wird, bis Teile seiner Oberfläche entfernt
wurden.
-
Die
Technik, die die Vermarktung von Schmuckstücken mit Schichten aus einfachen
Metallen oder zumindest kostengünstigeren
Metallen als Gold ermöglicht
hat, hat tatsächlich
dazu geführt, dass
Goldwaren mit einem noch niedrigeren Goldgehalt als dem von Schmuckstücken mit
einer "hohlen Struktur" hergestellt werden
können.
Die Verwendung von Gold war im allgemeinen auf die Schichten des
Oberflächenbelags
beschränkt,
während
die interne Struktur der Schmuckstücke normalerweise aus weniger
teurem Material wie beispielsweise Silber, Kupfer, Aluminium und
Stahl hergestellt werden sollte.
-
Dank
der mechanischen Unterstützung durch
die interne Struktur wurden die strukturellen bzw. konstruktiven
Beschränkungen
von Schmuckstücken
mit "hohler Struktur" im wesentlichen überwunden.
Die Goldschicht besitzt eigentlich keinerlei strukturelle bzw. konstruktive
Funktionen mehr und kann dank der hohen Verformbarkeit von Gold
durch Ziehen durch normale Düsen
in der gewünschten Stärke hergestellt
werden.
-
Unter
Bezugnahme auf diese Art von Goldwaren wird in dem
Patent US 6,381,942 von Grosz beschrieben,
wie man dünne
oder fadenförmige Schmuckstücke mit
einer Metallhülse
oder einem Metallkern herstellt, der weniger edel ist als Gold,
und die einen Goldbelag einer Stärke
zwischen ungefähr 0,0025
mm und 0,05 mm aufweisen.
-
Nach
einer ersten Ausführungsart,
die von Grosz beansprucht wird, wird das dünne oder fadenförmige Schmuckstück aus einer
dünnen
Goldlage einer festgelegten Länge
und Breite hergestellt, die zunächst
die Form einer U-förmigen
Rille hat. Anschließend
wird eine rohrförmige
Hülse,
beispielsweise aus Silber, in diese Rille eingeschoben, so dass
die freien Kanten der Goldlage geschlossen werden und die Hülse innerhalb
eines Goldbelags umschlossen wird. Die Anordnung aus der Silberhülse und
dem Goldbelag wird dann gezogen, um die Gesamtstärke zu reduzieren und einen
größtmöglichen
Zusammenhalt zu gewährleisten.
Die Kanten der Außenschicht
können
bei Bedarf zusammengeschweißt
werden. Man erhält
die Verbindung zwischen der Hülse
und dem Goldbelag, indem der Goldbelag auf die Hülse aufgepresst wird.
-
Der
Hauptnachteil dieser ersten Ausführungsart
von Grosz ist im wesentlichen mit der Tatsache verbunden, dass der
Goldbelag nicht fest mit der inneren Hülse oder dem Kern verbunden
ist, da die Verbindung nur durch mechanischen Druck hergestellt
wird. Wenn die dünne
Einheit Schritten unterworfen wird, die eine mechanische Verformung,
Modellieren, Schneiden oder Diamantbearbeiten beinhalten, kommt
es häufig
zu einer Trennung von Kern und Belag und einem daraus folgenden
Verrutschen mit allen herstellungsbezogenen Nachteilen, die sich daraus
ergeben. Dieser Nachteil beschränkt
die Verarbeitungsgänge
erheblich, die an den Anordnungen, welche man auf diese Art und
Weise erhalten hat, durchgeführt
werden können.
-
Nach
einer zweiten Ausführungsart,
die von Grosz beansprucht wird, wird das dünne Schmuckstück aus einem
mehrschichtigen oder lagenähnlichen
Verbundelement hergestellt, das aus einer dünnen Goldlage und einer dünnen Silberlage
besteht, wobei sich dazwischen eine Lötmetallschicht befindet. Das
mehrschichtige Element wird dann zwischen Stahlplatten gedrückt und
einem Ofen zugeführt,
in dem die Lötschicht
zum Schmelzen gebracht wird. An diesem Punkt wird das mehrschichtige
Element dann gewalzt, bis es die gewünschte Stärke erreicht hat, wobei zwischendurch
Wärmebehandlungen
stattfinden. Nachdem es auf die gewünschten Abmessungen zugeschnitten
wurde, wird das mehrschichtige Element verarbeitet, bis durch den
Einsatz von aufeinanderfolgenden Druckwalzen eine Rohrform entstanden
ist. Nach diesem Arbeitsgang können
die Verbindungskanten des rohrförmigen,
mehrschichtigen Elementes noch verschweißt werden.
-
Zur
Herstellung eines massiven, dünnen
Elementes aus einem mehrschichtigen, rohrförmigen Element der oben veranschaulichten
Art, sieht Grosz erneut das Einschieben eines massiven Kerns oder einer
massiven Hülse
vor, beispielsweise aus Silber, der bzw. die anschließend erneut
durch mechanischen Druck an dem rohrförmigen Teil befestigt wird.
-
Die
Reduzierung der Stärke
der äußersten Goldschicht
kann in beiden Ausführungsarten
durch Ziehen erfolgen, bis die gewünschten Werte erreicht wurden.
-
Der
Nachteil dieser zweiten Ausführungsart ist ähnlich dem
der ersten Ausführungsart.
Bei einem Schmuckstück,
das durch Einschieben der Hülse bzw.
des Kerns in das mehrschichtige, rohrförmige Element hergestellt wird,
kann es nämlich
dazu kommen, dass sich diese beiden Teile zueinander verschieben,
insbesondere, wenn die üblichen
Bearbeitungsgänge
daran vorgenommen werden, bei denen es zur Verformung oder Diamantbearbeitung
kommt. Denn die Innenhülse
oder der Innenkern, der massiv oder hohl sein kann, ist nicht fest
mit dem mehrschichtigen, rohrförmigen
Element verbunden, sondern wiederum nur mittels mechanischem Druck
daran angebracht. Während
der Umwandlung des mehrschichtigen, lagenähnlichen Elementes von der flachen
Form in die rohrförmige
Form wird außerdem zwischen
den verschiedenen Schichten eine Spannung erzeugt, insbesondere
aufgrund der verschiedenen Krümmungsradien,
die für
die nachfolgenden Verarbeitungsschritte von Nachteil ist.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Angesichts
dieser Situation ist es deshalb die Zielsetzung der Erfindung, die
Nachteile des bisherigen Standes der Technik, der oben geschildert
wurde, zu beseitigen, indem ein Verfahren zur Herstellung von Schmuckstücken bereitgestellt
wird, so dass die auf diese Art und Weise hergestellten Schmuckstücke weiteren
Verarbeitungsschritten unterzogen werden können, ohne dass sie beschädigt werden
oder dass die Nachteile entstehen, die insbesondere mit der Trennung
der verschiedenen Schichten verbunden sind.
-
Eine
weitere Zielsetzung der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur
Herstellung von Schmuckstücken
bereitzustellen, das gleichzeitig kostengünstig, vielseitig und leicht
durchzuführen
ist.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die
charakteristischen Merkmale der Erfindung gemäß den obigen Zielsetzungen
werden anhand des Inhalts der nachstehend genannten Ansprüche deutlich
und deren Vorteile ergeben sich klar aus der nachfolgenden Beschreibung
unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen, die lediglich als Beispiel
dienen und keine einschränkende
Ausführungsart
der Erfindung darstellen sollen. Es zeigen:
-
1 eine
perspektivische Ansicht einer Walzmaschine, die für den Einsatz
in dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung geeignet ist;
-
2 eine
perspektivische Ansicht eines Schmuckstückes, das unter Verwendung
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung hergestellt worden ist, und das einen hohlen Kern oder
eine kontinuierliche Lötmetallschicht
besitzt;
-
3 einen
Querschnitt durch das Schmuckstück
gemäß 1 entlang
der mit III-III in 2 angegebenen Ebene;
-
4 eine
perspektivische Ansicht eines Schmuckstückes ähnlich des Schmuckstückes aus 2,
aber mit einem massiven Kern;
-
5 einen
Querschnitt durch das Schmuckstück
gemäß 4 entlang
der in 4 mit V-V angegebenen Ebene;
-
6 eine
perspektivische Ansicht eines Schmuckstückes ähnlich der von 2,
aber mit einer diskontinuierlichen Lötmetallschicht, die streifenähnliche
Abschnitte aufweist;
-
7 einen
Querschnitt durch das Schmuckstück
gemäß 6 entlang
der in 6 mit VII-VII angegebenen Ebene;
-
8 eine
perspektivische Ansicht eines Schmuckstückes ähnlich der von 6,
aber mit einem massiven Kern;
-
9 einen
Querschnitt durch das Schmuckstück
gemäß 8 entlang
der in 8 mit IX-IX angegebenen Ebene;
-
10 eine
perspektivische Ansicht eines Schmuckstückes ähnlich der von 6,
aber mit einer diskontinuierlichen Lötmetallschicht, die dünne oder
fadenförmige
Abschnitte aufweist;
-
11 einen
Querschnitt durch das Schmuckstück
gemäß 10 entlang
der in 10 mit XI-XI angegebenen Ebene;
-
12 eine
perspektivische Ansicht eine Schmuckstückes ähnlich der von 10,
aber mit einem massiven Kern;
-
13 einen
Querschnitt durch das Schmuckstück
gemäß 12 entlang
der in 12 mit XIII-XIII angegebenen
Ebene.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Unter
Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen wird mit 1 ein Schmuckstück mit dünnen bzw.
fadenförmigen
Abschnitten in seiner Gesamtheit bezeichnet, das mit dem Verfahren,
das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet, hergestellt werden
kann.
-
Mit
dem besagten Verfahren kann jede Art von Schmuckstück (2)
mit dünnen
bzw. fadenförmigen
Abschnitten hergestellt werden, das ein erstes, hohles, rohrförmiges Element 2 aus
Edelmetall aufweist, das als Außenverkleidung dient,
ein zweites rohrförmiges
Element 3 aus Metall aufweist, das in das erste Element 2 eingeschoben
wurde und als Innenhülse
oder innerer Kern dient, und eine Schicht aus Lötmetall 4 aufweist,
die durch die Verbindung zwischen den beiden Elementen 2, 3 angeordnet
ist.
-
Das
Schmuckstück 1 kann
ebenso gut einen massiven Kern besitzen, der aus einem massiven rohrförmigen Element 3 hergestellt
wird, wie in den 4, 8 und 12 gezeigt,
oder es kann einen hohlen Kern besitzen, wie in den 2, 6 und 10 veranschaulicht.
-
Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet einen ersten Schritt der Herstellung des ersten
hohlen Elementes 2 in Rohrform. Wie weiter unten noch deutlicher
veranschaulicht wird, kann das erste Element 2 direkt in
Rohrform hergestellt werden, oder es kann durch mechanische Verformung
aus einem plattenähnlichen
Band zum Rohr geformt werden, wobei dessen Breite und Stärke in Abhängigkeit
von den Endabmessungen des Schmuckstückes 1, das hergestellt
werden soll, vorher festgelegt werden.
-
Dieses
erste Element 2 bildet, wie erwähnt, den Oberflächenbelag
des Schmuckstückes 1 und besteht
deshalb vorzugsweise aus Edelmetall wie Gold, Silber, Platin oder
einer Legierung davon.
-
In
einem zweiten Schritt des Verfahrens wird das zweite Element 3 in
zylindrischer Form vorbereitet, das beispielsweise durch Extrusion
hergestellt wird, und wie erwähnt
als Hülse
oder Kern des ersten, hohlen, rohrförmigen Elementes 2 dienen
soll. Das zweite rohrförmige
Element 3 kann massiv oder hohl sein und besteht vorzugsweise
aus Silber. Alternativ kann es auch aus Gold oder einem Nichtedelmetall,
wahlweise aus einer Legierung wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium,
hergestellt sein. Auch Stahl kann verwendet werden.
-
Das
zweite zylindrische Element 3 kann in einigen Abschnitten
des Schmuckstückes
durch Diamantbearbeitungsverfahren sichtbar gemacht werden, die
einen Oberflächenschnitt
mit Entfernung von Teilen des ersten rohrförmigen Elementes 2 erlauben.
Auf diese Art und Weise kann das Schmuckstück 1 durch chromatische
Effekte verschönert
werden, die sich aus der Nebeneinanderstellung der verschiedenen
Farben der Oberflächenschicht 2 und des
Metalles der darunterliegenden Schicht 3 ergeben.
-
In
einem dritten Schritt des Verfahrens sollen das erste Element 2 und
das zweite Element 3 in einer einzigen rohrförmigen Anordnung
oder als mehrschichtiges Element, das die Basis für das Schmuckstück 1 darstellt,
koaxial zusammengefügt
werden. Zwischen den beiden Elementen 2, 3 befindet
sich eine Lötmetallschicht,
mittels derer die beiden Teile fest miteinander verbunden werden,
so dass die Nachteile im bisherigen Stand der Technik überwunden
werden können.
-
Die
möglichen
Mischungen von Metallen und anderen Zusammensetzungen, die für die Lötschicht 4 verwendet
werden können,
sind einem Fachmann auf dem Gebiet der Herstellung von Goldwaren
wohlbekannt. Gemäß den Prinzipien
des Lötverfahrens müssen diese
Mischungen Schmelztemperaturen aufweisen, die niedriger sind als
die der beiden Elemente 2, 3, welche die Teile
bilden, die aneinander befestigt werden sollen.
-
Nach
der koaxialen Zusammenfügung
erfüllt die
Lötschicht 4 noch
nicht ihre Funktion der Verbindung des ersten Elementes 2 und
des zweiten Elementes 3 miteinander.
-
Die
Lötschicht 4 wird
auf mindestens einer Verbindungsfläche der beiden Elemente hergestellt, die
dann mit denen des anderen Elementes verbunden wird, sobald die
Zusammenfügung erfolgt
ist. Nach dem Schritt der Zusammenfügung werden das erste Element 2 und
das zweite Element 3 deshalb immer noch einfach nebeneinander
angeordnet.
-
Nach
der koaxialen Zusammenfügung
ist bei dem Verfahren ein Schritt vorgesehen, bei dem die rohrförmige Anordnung
vorläufig
gezogen wird. In diesem Schritt wird das erste rohrförmige Element 2 auf
das zweite zylindrische Element 3 aufgepresst, so dass
sie fest zusammengefügt
werden, wobei sich die Lötschicht 4 dazwischen
befindet. Während
dieses Schrittes können
sowohl das erste Element 2 als auch das zweite Element 3 aufgrund
des Druckes, dem sie unterworfen werden, teilweise in ihrer Stärke reduziert
werden.
-
Nach
dem ersten Ziehen wird die rohrförmige Anordnung
in dem Verfahren gelötet,
um die Zwischenschicht aus Lötmetall 4 zu
schmelzen und die beiden rohrförmigen
Elemente 2, 3 fest miteinander zu verbinden.
-
Während dieses
Schrittes wird die rohrförmige
Anordnung einem Ofen zugeführt,
in dem Temperaturen gehalten werden, die die Schmelztemperatur der
beiden Elemente 2, 3, die zusammengefügt werden
sollen, nicht überschreiten,
wobei diese Temperatur beispielsweise 850 °C beträgt und je nach Zusammensetzung
der Lötmetallschicht 4 und
des Materials, aus dem die beiden Elemente 2, 3 hergestellt wurden,
vorzugsweise zwischen 500 °C
und 800 °C liegt.
-
Nach
dem Löten
erfolgt ein zweites Ziehen, um den Gesamtquerschnitt der gelöteten, rohrförmigen Anordnung
auf die gewünschten
Werte zu reduzieren. Insbesondere während des Ziehens kann man
die Außenverkleidung 2 des
Edelmetalls so dünn
einstellen, wie dies gewünscht
wird.
-
Die
endgültige
Stärke
der Außenverkleidung 2 hängt offensichtlich
von dem Wert der ursprünglichen
Stärke
der Anordnung, von dem Stärkenverhältnis zwischen
den beiden Elementen 2, 3 sowie von der endgültigen Querschnittsabmessung
des Schmuckstückes,
das hergestellt werden soll, ab. Die hohe Verformbarkeit von Gold
und Silber sowie die guten Dehnungseigenschaften dieser beiden Metalle ermöglichen
extrem dünne
Belagsschichten 2, die man durch anschließendes Ziehen
erhalten kann. Aus kommerziellen Gründen kann man beispielsweise
Werte für
die Außenverkleidung
wählen,
die vorzugsweise zwischen 50 und 70 μ liegen.
-
Während des
Ziehens können
Wärmebehandlungsschritte
eingeschoben werden, die eine Reduzierung der Spannungen ermöglichen,
welche durch das kalte mechanische Ziehen erzeugt werden. Auf diese
Art und Weise wird die Dehnung der verwendeten Materialien während dieser
ganzen Verarbeitung innerhalb von Werten gehalten, die für die Bearbeitung
akzeptabel sind.
-
Gemäß einer
Ausführungsart
des betreffenden Verfahrens wird der Schritt des Zusammenfügens der
beiden Elemente 2, 3 erst nach Abschluss des Schrittes
der Herstellung des ersten Elementes 2 in Rohrform durchgeführt.
-
Vorteilhafterweise
wird das erste rohrförmige Element 2 in
diesem Fall durch Stranggießen
hergestellt. Auf diese Art und Weise wird ein hohes Maß an Homogenität in Bezug
auf die Konstruktion und das mechanische Verhalten während der
Ausdehnung des rohrförmigen
Elementes 2 gewährleistet.
-
Alternativ
erhält
das erste Element 2 Rohrform, das wiederum geformt wird,
indem in plattenähnliches
Band durch ein Paar Druckwalzen R1 und R2 der Maschine A geführt und
mittels der Schweißeinrichtung
S verschweißt
wird. Das Einschieben des zweiten rohrförmigen Elementes 2 in
das erste Element 2 erfolgt erst nach abgeschlossener Herstellung
des letzteren und deshalb nicht mehr mittels der Maschine A.
-
In
beiden Fällen
besteht der Schritt des Zusammenfügens im koaxialen Einschieben
des zweiten rohrförmigen
Elementes 3 in das erste Element 2, das bereits
zu einem Rohr geformt wurde. In diesem Fall wird die Lötschicht
vorher aufgetragen, und zwar vorzugsweise auf die Oberfläche des
zweiten zylindrischen Elementes 3.
-
Wie
aus den 1 bis 4 ersichtlich
ist, kann die Lötschicht 4 kontinuierlich
aufgetragen werden, so dass der gesamte, ringförmige Hohlraum zwischen den
beiden Elementen 2, 3 ausgefüllt wird, und sie über sämtliche
aneinander anschließenden
Flächen
miteinander verbunden werden.
-
Alternativ
kann die Lötschicht 4 aus
einer oder mehreren streifenähnlichen
Abschnitten gebildet werden, welche die Anschlussfläche nur
teilweise abdecken, und kontinuierlich in Axialrichtung der Verlängerung
der rohrförmigen
Anordnung und diskontinuierlich am Umfang der Anschlussflächen verlaufen.
Diese Abschnitte können
streifenähnlich
sein, wie mit 4a gezeigt und wie in den 6 bis 9 zu sehen
ist, oder sie können
dünn bzw.
fadenförmig sein,
wie mit 4b gezeigt und wie in den 10 bis 13 zu
sehen ist.