Жестяные изделия

Жестяные изделияЖЕСТЯНЫЕ ИЗДЕЛИЯ, жестяная тара для упаковки разных товаров, различные предметы домашнего обихода. В зависимости от назначения изделия, материалом для изготовления жестяных изделий служит черная, луженая оловом, свинцованная или покрытая краской листовая жесть. В иных случаях пользуются ленточной (полосовой) жестью или листовым железом. Тара под пищевые продукты, аптекарские мази, некоторые масляные краски и химические препараты изготовляется гл. обр. из луженой оловом жести. Для бидонов под керосин, смазочные масла и т. д., а также для некоторых сухих красок употребляется преимущественно свинцованная жесть (покрытая свинцовой композицией, т. е. сплавом свинца с оловом с большим содержанием свинца). Наконец, рекламные плакаты, значки, номера для извозчиков, тара для сухой краски, коробки для канцелярских принадлежностей изготовляются обыкновенно из черной жести.

Для лужения употребляется чистое олово с содержанием свинца не более 0,07%, а для свинцевания - композиция (сплав) с различным содержанием олова и свинца (85% Рb + 15% Sn; 75% Pb + 25% Sn; 60% Pb + 40% Sn и т. д.), в зависимости от требований, предъявляемых к изделию. Луженую оловом жесть, идущую на изготовление консервных банок, очень часто покрывают консервным лаком и подвергают сушке при высокой температуре (160—200°С). Консервный лак закрывает все случайно непролуженные места (точки), не допуская, т. о., образования в этих местах гальванической пары и предохраняя тем от ржавления. (О лужении жести подробно см. Жесть.) Черную жесть, непосредственно предназначенную для изготовления изделий, для предохранения от ржавчины покрывают масляным лаком, пропуская ее через печатные или лакировочные машины. В тех случаях, когда черная жесть подвергается штамповке или предварительному нанесению на нее краски (печатание), с нее удаляют окалину травлением, чем в первом случае предохраняют штампы от быстрого изнашивания, а во втором достигают того, что краска держится значительно прочнее.

При изготовлении жестяных изделий необходимо обращать особое внимание на выбор материала, использование его (раскрой) и способ обработки. Анализ технологии, процесса в каждом отдельном случае дает возможность произвести правильный подбор оборудования и установить кратчайший производственный поток. В результате такого подхода можно получить наиболее дешевое и лучшее по качеству изделие. Стандартный размер жести в СССР принят в 20x28 дм., или 508х711 мм, и 14х20 дм., или 355х508 мм. Толщина и вес жести, идущей для изготовления различных изделий, приведены в табл. 1.

Толщина и вес жести, идущей для изготовления различных изделий

Установление толщины (или № жести) зависит от величины и назначения жестяного изделия, глубины штамповки и условий транспорта.

Раскрой листаРаскрой листаОт искусства раскроя листа (раскладки) зависит наибольший % использования материала. Наиболее сложные раскладки встречаются в тех случаях, когда шаблон детали представляет собою круг или когда две или несколько деталей одного и того же изделия надо поместить на одном листе в равных количествах. Последнее применяется в том случае, если толщина жести всех деталей одинакова и изделие д. б. печатным. Таким образом, достигается наиболее одинаковый оттенок краски на всех деталях. При раскладке шаблонов круговой формы имеем три основных случая: нормальный ряд (фиг. 1), шахматный порядок (фиг. 2) и сдвинутый ряд (фиг. 3). Для расчета раскроя шаблонов этой формы ниже приведены основные формулы раскладки.

 Раскрой листа

1) Сдвинутые ряды. Обозначения (фиг. 4): D - диаметр штампа; а - остаток по горизонтам до края листа по укладке первого ряда (F2К2=F1К1=L2O3); Н - расстояние по высоте между центрами соседних кругов (АВ=ВЕ=В1Е1); h - расстояние по высоте между окружностями двух соседних кругов, центры которых лежат на одной вертикали (PR=P1R1); S - расстояние по высоте, выгадываемое при шахматной раскладке или сдвинутом ряде (высота дуги сегмента). Эти величины связаны между собой следующими формулами:

jest izdelia f1

где n - целое число, а l - использованная длина листа,

jest izdelia f2

Кроме того, имеем следующие зависимости:

jest izdelia f3

Малая (x) и большая (y) диагонали ромба АА1СС2:

jest izdelia f4

Кроме того, по свойствам диагоналей ромба, имеем:

jest izdelia f5

Зная х и у, легко найти размеры получающихся вырезок х—D и у—D.

Итак, при D/2 > а> 0 имеем сдвинутые ряды,

при а = D/2 - шахматные ряды, при a= 0 - нормальные ряды.

2) Шахматные ряды (фиг. 5):

jest izdelia f6

jest izdelia f7

Раскрой листа

3) Нормальные ряды (фиг. 6):

jest izdelia f8

Раскрой листа

Т. о., зная диаметр шаблона и исходя из вышеприведенных формул, по тому или иному способу раскладки, или комбинации из них получим наиболее выгодное использование материала. Ниже приводится ориентировочная таблица раскроя шаблонов круговой формы (табл. 2), причем в графе «способ раскладки» соответствующие различным способам цифры соединяются знаком  (+) в том случае, если лист режется на две части, раскраиваемые отдельно (фиг. 8, 11 и т. д.), и знаком (;) - если круги одной раскладки входят между кругов другой (фиг. 9, левая часть фиг. 8).

Ориентировочная таблица раскроя шаблонов круговой формы

Основное оборудование для изготовления жестяных изделий можно разделить на два класса: станки, обрабатывающие деталь посредством давления и удара, и - путем вращательного движения. К первым относятся все виды ножниц и прессов, ко вторым - вальцовки, гнульные машины, закатки и пр. Изделия, в свою очередь, также разбиваются на резко отличающиеся друг от друга группы: 1) изделия цельноштампованные, где каждая деталь сделана из целого куска, без шва (корпус, крышка); 2) изделия с деталями, соединенными посредством шва (соединение концов корпусов между собой, корпуса с дном, и т. д.).

Разбивка на подгруппы м. б. произведена в связи с процессом изготовления изделий, необходимым для этого оборудованием, формой и видом изделия на следующие 8 технологии, подгрупп.

Раскрой листа

1) Изделия цельноштампованные (коробки для аптекарских и парфюмерных изделий, гуталина и т. д.), с наиболее коротким циклом операций: а) детали штампуются в одну (фиг. 23, а) или несколько (б, в) операций на коленчатом прессе; б) край корпуса коробки обрезается (от заусенцев) и прокатывается рантик (выступ) под крышку (г)на прокатнообрезной машине; операция обрезки края производится лишь в том случае, если одновременно со штамповкой не была произведена обсечка края.

Изделия цельноштампованные

2) Изделия круглые клепаные, мелкие (типа коробок под перец, синьку, мыльный порошок и т. д.).

3) Изделия круглые клепаные, крупные (коробки под кофе, какао, икру, чайники и т. д.). В обеих этих подгруппах изделий у отдельных видов насчитывается до 40 операций (вместе с мелкими деталями). К основным операциям относятся следующие. Производство корпуса: а) на углорубках (ножницах) обрубаются углы пластины (фиг. 24, а);

Изделия круглые клепаные, крупные

б) на эксцентриковом прессе загибаются концы для замка (б); в) корпусу придается круглая форма на вальцовке (в); г) замок (шов) закрепляется склепом на эксцентриковом прессе (г). Автоматы, т.н. самосклепы производят одновременно операции б), в) и г). В некоторых изделиях корпус скрепляется не в замок, а в накладку (фиг. 25); тогда операции б) и г) отпадают, и шов спаивается вручную или на автомате; в последнем случае деталь насаживается на рог паяльного станка, и между концами корпуса автоматически прокладывается лента припоя, которая пламенем газового рожка или специальным утюгом плавится, д) После этих операций корпус поступает на фланцеотгибочный станок (отлапочный), который загибает концы корпуса с одной или с двух сторон (фиг. 26, д), в зависимости от изделия, под прямым или тупым углом, подготовляя его для соединения с дном или рамкой; в том случае, если изделие имеет крышку (вместо рамки), этот станок одновременно прокатывает рантик под крышку (фиг. 26, д1).

Изготовление корпуса

Верхняя и нижняя детали коробки (крышка или рамка) штампуются на коленчатых прессах в одну или несколько операций (фиг. 27). На фальцовочном станке (закатке) дно или рамка соединяется с корпусом двойным (фиг. 28, ж1) или ординарным (ж2) замком. В некоторых изделиях донышко впаивается, тогда операция д) и фальцевание отпадают, а дно штампуется иной формы (фиг. 28, ж3).

Верхняя и нижняя детали коробки (крышка или рамка) штампуются на коленчатых прессах в одну или несколько операций

Почти полная автоматичность станков достигнута в применении их для обработки изделий 3-й подгруппы, в особенности коробок для консервов. Здесь интересно отметить следующие автоматы: пресс для изготовления донышек и корпусов коробок и фланцеотгибочную закаточную машину.

В некоторых изделиях донышко впаивается, тогда операция д) и фальцевание отпадают, а дно штампуется иной формы

Автоматический коленчатый пресс Zig-Zag германской фирмы ФледермаусКак на пример можно указать на автоматический коленчатый пресс Zig-Zag германской фирмы Фледермаус (фиг. 29). Автомат этот работает как на листовом, так и на ленточном материале. Лист жести закрепляется на линейке и кладется в подвижную каретку пресса, которая специальным механизмом приводится в движение в продольном и поперечном направлении таким образом, что после каждого удара пуансона лист передвигается в поперечном направлении на расстояние немногим больше (2—3 мм) диаметра вырубаемого изделия. По окончании вырубки первого ряда лист подвигается автоматически в продольном направлении на необходимую (в зависимости от раскладки) величину и двигается дальше в обратном первом ряду направлении и т. д., до последней вырубки включительно; после этого пресс автоматически останавливается, и каретка возвращается в первоначальное положение для смены линейки со следующим листом. Пресс этот дает до 8500 вырубок в час. В настоящее время фирма Фледермаус заменяет ручную смену листов жести автоматической, что даст возможность довести выработку до 30000 изделий в час при штамповке одновременно несколькими пуансонами.

Станок для изготовления корпусов работает следующим образом. Полоски жести, точно нарезанные по форме и размерам развернутого корпуса коробки, закладываются в магазин. Снизу под магазин автоматически подводится механизм, состоящий из трубки с резиновым наконечником, который присасывает нижнюю полоску жести и оттягивает ее вниз. Специальные крюки с двух сторон подхватывают пластинку и подают ее горизонтально вдоль стола станка под углорубку. Ножи последней работают в вертикальном направлении. Дальше пластинка попадает под штампы, которые загибают концы ее для замка, и, наконец, на рог склепа; два сегмента одновременно охватывают пластинку, придавая ей форму цилиндра, застегивают концы, и действующий снизу склеп, прижимая шов цилиндра к рогу, закрепляет замок. Затем цилиндр проталкивается на рог паяльного стола, по которому его ведет бесконечная цепь. Паяльное приспособление состоит из корыта с расплавленным оловом, в котором вращается ролик, опущенный до половины своего диаметра в олово. Корпус коробки, обращенный швом к паяльному валу, двигаясь вдоль рога паяльного стола, касается предварительно ролика, смазывающего шов паяльной жидкостью (раствором ZnCl2), и прикасается затем к олову паяльного вала. По окончании процесса пайки вращающаяся круглая щетка (состоящая из круглых пластин бумажной или шерстяной материи) снимает лишнее олово, а находящаяся под рогом паяльного стола труба охлаждает струей сжатого воздуха корпус коробки. Производство станка—110—130 коробок в мин.

Автоматическая фланцеотгибочная и закаточная машина Karges-Hammer (Германия)Автоматическая фланцеотгибочная и закаточная машина Karges-Hammer (Германия), назначение которой - прикрепить донышко к корпусу коробки, работает следующим образом (фиг. 30). Донышки кладутся стопкой в магазин, образуемый двумя несколько наклоненными железными прутками. Низ стопки опирается на два вращающихся полукруга, освобождающих за рабочий ход по одному донышку, падающему на место закатки его. Корпуса в горизонтальном положении кладутся на наклонный же лоб, откуда попадают на звездочку (диск с гнездами) машины. Звездочка подводит корпус к паре вращающихся шайб. В это же время пара роликов двигается сверху вниз, заходя за край шайб. Корпус, захваченный шайбами и роликами, приходит во вращение, а ролики отгибают край. Затем звездочка подает корпус к закатному шпинделю машины; два патрона захватывают корпус; крышка, упавшая ранее на рабочий патрон, надевается на банку, и два ролика производят закатку так же, как на обыкновенных вертикальных закатках (фиг. 31).Два ролика производят закатку

4) Изделия прямоугольные клепаные (типа коробок под зубной порошок, монпансье и т. д.). Операции те же, что и в изделиях цилиндрической формы (3-я подгруппа). Исключение составляют те коробки, у которых крышка прикреплена к корпусу посредством шарниров. В данном случае в пластинке корпуса в месте закрепления крышки просекаются отверстия для шарниров (фиг. 32, 1). Крышка вырубается с соответствующими выступами, в которые вставляется проволока для шарниров (2). На укрепленную в крышке проволоку надеваются шарниры (3). Концы последних пропускаются в отверстие корпуса и разгибаются вручную. Оборудование для этих изделий несколько иное, чем указанное в 3-й подгруппе, но принцип действия его тот же, за исключением гнульной машины, дающей прямоугольную форму корпусу коробки и одинаковой по характеру выполняемой работы с вальцовкой и фланцеотгибочной машиной в 3-й подгруппе. В данном случае пластинка, зацепляясь загнутым концом за щель в гнульном патроне (четырехугольной формы), обкатывается по патрону роликом, и т. о. корпусу придается четырехугольная форма и одновременно накатывается бортик под крышку и отгибается край для закрепления донышка.В пластинке корпуса в месте закрепления крышки просекаются отверстия для шарниров

5) Бидоны. Существенная разница в изготовлении этого вида изделий (по сравнению с 3-й и 4-й подгруппами) встречается при изготовлении корпусов бидонов большой емкости (от 8 л и выше). Корпуса таких бидонов делаются из двух половинок и имеют два шва. По окончании операции рубки углов пластина полукорпуса пропускается через вальцы, которые отгибают концы ее под прямым углом (отлапка). После загиба двух остальных концов пластины для замка на эксцентриковом прессе придают форму углу бидона и перегибают пластину под углом в 90° (фиг. 33, 1). После соединения двух половин корпуса между собой и скрепления швов на эксцентриковом прессе корпус поступает на одно- или двустороннюю закатку, для прикрепления донышка и рамки (см. 3-ю подгруппу). В некоторых случаях дно и рамка прикрепляются к корпусу не в закатку, а в так называемую «приклепку»; в этом случае отштампованное, с загнутыми краями донышко соединяется с корпусом на обжимочном станке (2 и 3).После загиба двух остальных концов пластины для замка на эксцентриковом прессе придают форму углу бидона и перегибают пластину под углом в 90°

Корпус и крышку жестяных изделий типа коробок под штемпельные подушки рубят в виде пластины на коленчатом прессе, при чем одновременно вырубают углы и выштамповывают на корпусе бортик6) Прямоугольные цельноштампованные жестяные изделия с разрезным рантом и прямоугольные жестяные изделия с дном в прижим (типа коробки под штемпельные подушки, бисквиты и т. д.). По характеру эти изделия резко отличаются друг от друга: первые - с цельноштампованными деталями, вторые - с деталями, соединенными швом. Но т. к. группа оборудования, требующаяся для их изготовления, одна и та же, то они и отнесены к одной технологической подгруппе. Корпус и крышку жестяных изделий типа коробок под штемпельные подушки рубят в виде пластины на коленчатом прессе, при чем одновременно вырубают углы и выштамповывают на корпусе бортик(фиг. 34, 1). Обе пластины соединяются между собой проволокой (2), после чего на эксцентриковом прессе каждой детали придается форма коробки. Изделия типа бисквитных коробок изготовляются при помощи следующих основных операций. В пластине (корпусе) с концов и в местах перегиба (углах коробки) вырубаются уголки на углорубке и на эксцентриковом прессе (фиг. 35, 1). Такой же пресс загибает оба края по длине (2): один - для соединения с дном, а другой - для того, чтобы избежать порезов рук при обращении с коробкой. Концы для замка загибаются на ручном или эксцентриковом прессе. На гнульной машине (см. 4-ю подгруппу) корпусу придают четырехугольную форму, после чего закрепляют замок (склеп) корпуса. Дно коробки рубят в виде пластины на коленчатом прессе (или вырезают из листа на ножницах). На эксцентриковом прессе загибают все 4 края (3), и такого же типа пресс скрепляет дно с корпусом (4). Крышка, как и дно, вырубается (коленчатым прессом) или вырезывается (ножницами) в виде пластины, эксцентриковый пресс вырубает углы, и такого же типа пресс придает крышке и дну соответствующую форму.В пластине (корпусе) с концов и в местах перегиба (углах коробки) вырубаются уголки на углорубке и на эксцентриковом прессе

7) Плоские изделия (плакаты, циферблаты для часов, зонты для ламп и пр.). После разрезки на ножницах или рубки на прессе и обрубки углов все 4 стороны плаката загибаются и прижимаются (чтобы избежать порезов рук при обращении с ним). На углах вырубаются дырочки для гвоздей. Оборудование - ножницы и эксцентриковые прессы. В тех случаях, когда на плакатах д. б. выштампованы рисунок или буквы, они штампуются на фрикционных или коленчатых прессах. Последние одновременно и вырубают изделие из листа.

8) Четырехугольные цельно-штампованные изделия (типа коробки для папирос). Основные операции те же, что в 1-й технологической подгруппе, только крышка соединяется с корпусом посредством проволоки, но без шарниров (в отличие от 4-й подгруппы). В корпусе коробки просекаются два отверстия, и выштамповывается канавка для проволоки; последняя закрепляется в специально выштампованном крае крышки, концы ее заправляются в отверстие корпуса и обжимаются на ручном или эксцентриковом прессе.

Примечания. 1) Операция резки на ножницах в каждом отдельном случае не упоминалась как обязательная для всех жестяных изделий, в виде 1-й операции. 2) Выше не перечислены все мелкие операции, как то: пайка швов, изготовление арматуры, горл, ручек и т. д.. но указаны только основные операции, которые характеризуют данную группу изделий. 3) Вопрос о раскрое круглых форм разработан автором совместно с инженером С. В. Немцевым. 4) Разбивка жестяных изделий на 8 технологических подгрупп проработана инженером В. Ф. Груздевым.

Печатание по жести - нанесение рисунка в красках или текста - производится на печатных машинах литографским или офсетным способом. Печатные машины мало чем отличаются от скоропечатных, т. н. офсетных, машин для бумаги и строятся двух видов: машины с кареткой, перемещающей талер по двум горизонтальным параллельным плоскостям, и ротационные машины, у которых каретка с плоским талером заменена цилиндром.

Пропускная способность первой - до 15 листов, второй - до 35 листов в мин. Материалом для печатания служат литографские краски и олифы разных сортов. Краска (сухая) смешивается с литографской олифой и пропускается несколько раз через краскотерку (стирается). Перед печатанием в одну или несколько красок устанавливается нужный цвет и оттенок и добавляется некоторое количество сикатива для более быстрого высыхания. Процесс печатания сводится к следующему: на раме машины, с одной стороны ее, установлен (фиг. 36) кипсеечный аппарат (ящик с краской) а, краска из которого попадает на обтянутый кожей валик и посредством него на чугунную красочную плиту б.

Процесс печатания на жестяных изделиях

Две пары других валиков в (железных и обтянутых кожей) равномерно раскатывают ее на плите. Талер, двигаясь на параллелях вдоль машины, переносит краску на кожаные валики г (3—4 пары), которые передают ее рисунку, нанесенному на цинковом листе д (переводе), помещенном на талере и установленном на одной каретке с красочной плитой. С перевода рисунок передается на резиновое полотно, натянутое на нижний цилиндр машины е. Лист жести ставится одной стороной в зажимы (клапаны) верхнего цилиндра ж, помещенного над нижним. При вращении цилиндров лист жести, удерживаемый клапанами, прокатывается между верхним цилиндром и резиновым полотном нижнего и т. о. получает рисунок. При дальнейшем вращении цилиндров зажимы (клапаны) открываются, и лист падает на стол з, с которого принимается рабочим и устанавливается на транспортерную цепь печи. На другом конце машины, противоположном кипсеечному аппарату, имеется увлажняющий (мочевой) аппарат и, состоящий из ящика с водой, в котором вращается при помощи храповичка медный валик. Вода с медного валика попадает на обтянутые бумажной фланелью пару валиков и последними наносится на увлажняющую подушку к, установленную на одной каретке с печатным талером и красочной плитой. Эта подушка, в свою очередь, увлажняет 2 валика л, также обтянутых фланелью, а последние, прокатываясь по цинковому листу (переводу), увлажняют его. Т. о., при движении каретки от кипсеечного аппарата к увлажняющему аппарату одновременно совершается следующая работа: первая серия валиков а наносит краску на красочную плиту б, вторая серия г наносит ее на перевод д, цилиндры е и ж начинают вращаться, рисунок передается посредством резинового полотна на жесть, и валики л смачиваются увлажняющей подушкой к. При дальнейшем движении каретки краска с рисунка цинкового листа (перевода) наносится на резиновое полотно, валики л увлажняют перевод, красочная плита наносит краску на вторую серию валиков г, и валики увлажняющего аппарата и смачивают увлажняющую подушку. При движении каретки в обратном направлении увлажняющий аппарат и вторично смачивает увлажняющую подушку, валики л увлажняют цинковый лист, красочные валики г снимают с плиты краску, и приемный валик а смазывается краской от кипсеечного аппарата. При дальнейшем движении увлажняющая подушка смачивает водой смачивающие валики л, красочные валики г наносят краску на цинк, и первая серия валиков в растирает краску на красочной плите. При обратном движении каретки цилиндры машины не вращаются; поэтому для прохода талеров под нижним цилиндром часть последнего срезана. Отпечатанный лист жести проходит через печь и сушится при температуре 80—100°С в течение 25—30 мин.

За один раз (проход) наносится лишь один оттенок; краски; так. обр., операция печатания одного и того же листа повторяется столько раз, сколько основных цветов в рисунке. В виду того что краска наносится очень тонким слоем (во избежание отлетания ее при штамповке), некоторые цвета (белый, светло-серый и др.) при большой площади печати получаются чистыми только при неоднократном (2—3 раза) печатании. Среднее количество красочных проходов в различных изделиях можно считать не более 8, при общей толщине красочного слоя около 0,06 мм.

Устройство печей с жаровыми трубамиПринцип работы лакировочной машиныСушильная печь для жести встречается чаще всего двух видов: печь с жаровыми трубами для угольного или нефтяного топлива и с газовыми форсунками для нагревания газом. Устройство печей с жаровыми трубами (фиг. 37) следующее: печь имеет форму вытянутого прямоугольника; по поду ее в длину проложены 2 сообщающихся на одном конце чугунных желоба, открытой своей стороной обращенных к поду. Пламя и отходящие газы проходят внутри желобов, совершая 2 оборота. Вдоль печи по рельсам движется на роликах бесконечная цепь, на звеньях которой установлены иголки, между которыми ставятся листы жести. По окончании печатания листы жести покрываются либо тонким (на печатных машинах) либо толстым (на лакировочных машинах) слоем масляного лака. В первом случае сушка обычная, а в последнем листы сушатся в сушильных шкафах при температуре 35—40°С в течение 12—16 часов. Во избежание потеков лака листы помещаются в шкафу в горизонтальном положении. Принцип работы лакировочной машины (фиг. 38) следующий: лак посредством металлических валиков а наносится на резиновый вал б; жесть проходит между резиновым валом и цилиндром в, при чем лак с вала ровным слоем накладывается на лист. В нижнем цилиндре сделан срез г; подача листов производится автоматически аппаратом с таким расчетом, что, когда нет листа жести между цилиндрами, срезанная часть нижнего цилиндра находится под верхним, и, т. о., лак не может попасть на нижний цилиндр и пачкать другую сторону листа.

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 7 - 1929 г.