Сущность любого вида гравирования заключается в нанесении углубленного изображения на изделие из металла, кости, камня, дерева, стекла и другого материала. В технологии граверного мастерства различают плоскостное (двухмерное) и обронное (трехмерное) гравирование. Приемы плоскостного гравирования наиболее широко распространены в ювелирной практике и декоративно-прикладном искусстве (художественная обработка металлов, дерева, кости, пластмасс). Этот вид гравирования характеризуется обработкой только поверхности изделия, когда резцом наносится декоративный узор, шрифтовые надписи, многофигурные композиции, пейзаж и т. п. Плоскостной гравировкой украшают не только плоские, но и объемные изделия. Возможности этого метода гравирования очень широки: рисунки, графические работы, выполненные резцом (штихелем) на металле, еще более тонкие и совершенные, чем рисунки, сделанные карандашом или даже пером. Гравировка почти на любом материале смотрится очень красиво, и любование ею приносит удовольствие. И, пожалуй, самое важное – гравировка на металле долговечна. Со временем она практически не меняет свой внешний вид.
Плоскостное гравирование имеет несколько направлений. Собственно гравюра (от французского слова graver – вырезать) представляет собой вид графического искусства, где рисунок сначала вырезается или вытравливается на доске (деревянной, металлической или из другого материала), а затем оттискивается с доски на бумагу с помощью печатной краски. Гравюрой называют также оттиск с доски и саму гравированную доску (печатную форму).
Гравюра может быть высокой или выпуклой, если черные (печатающие) штрихи рисунка оставляют на доске нетронутыми, а промежутки между ними вырезают. Если же печатающие штрихи прорезают (или протравливают) вглубь, а промежутки оставляют нетронутыми, гравюра называется глубокой или углубленной. В первом случае печатную краску наносят на поверхность доски, во втором забивают внутрь штрихов, а с поверхности доски стирают. К высокой гравюре относится гравюра на дереве и на линолеуме, к глубокой – разные виды гравюры на металле: резцовая гравюра, офорт, сухая игла и др.
Отдельное место среди гравюр глубокой печати занимает техника меццо-тинто. При изготовлении печатной формы для меццо-тинто полированная поверхность медной пластины механическим или химическим способом делается зернистой. При печати такая пластина дает ровный черный тон. На зазерненную пластину (чистую или покрытую краской) иглой или карандашом наносится изображение; места, предназначенные быть светлыми, выглаживают или выскабливают, при этом создают постепенные переходы от тени к свету. Гравюры меццо-тинто отличаются глубиной и бархатистостью тона, богатством и тонкостью светотеневых эффектов. Эта техника применялась главным образом для воспроизведения картин.
Гравюра принадлежит столько же искусству, сколько и печатному делу, полиграфии. Из двух разновидностей гравюры развились два основных способа печати: высокая, или типографская, печать (включающая наборный шрифт) и глубокая, или металлографическая, печать. Позже к ним добавился третий способ – плоская печать, к которой относится литография. Печатающие штрихи и промежутки между ними лежат здесь в одной плоскости, на поверхности литографского камня, и печатание основано на химическом принципе.
Распространенным видом граверных работ является гравирование различных надписей и рисунков на портсигарах, часах и прочих предметах. Все эти работы носят общее название – гравирование для вида. В гравировании для вида работа заключается в удалении металла из линий букв текста или рисунка, а фон полируют до получения глянцевой поверхности. Это гравирование, применяемое для украшения изделий, может выполняться как в виде обычной резьбы, так и дополнительно обрабатываться методами гравирования под чернение (чернь) и гравирования под глянец. В первом случае все углубления, созданные гравированием, заполняются специальными темными мастиками. В технологическом отношении такое гравирование отличается только тем, что выполняется несколько глубже, чем обычно, а углубление желательно выполнить шероховатым для лучшего сцепления вводимой в углубление мастики. Во втором случае линиям гравировки придают особенный блеск, матируя иногда фон.
Таушировка – это своеобразный древний прием украшения драгоценными металлами бронзовых и стальных изделий. Процесс представляет собой инкрустацию одного металла другим, более мягким и имеющим меньшую температуру плавления. Сущность процесса заключается в том, что наружную поверхность изделия специальным образом насекают и набивают проволокой (полосами, расплавом) цветного или драгоценного металла в виде узора или рисунка. В одних случаях это тончайший орнамент из завитков и стилизованных растений, в других – изображения животных, птиц или человека. Иногда методом насечки осуществляют надписи на металле, орнаментированные в той или иной манере.
Такая технология применялась для декорирования художественных изделий, предметов бытового назначения, вооружения и боевого снаряжения: мечей, кинжалов, щитов, шлемов, наручей, а позднее и огнестрельного оружия. Следует учесть, что таушировка – это сложный и трудоемкий процесс, требующий от исполнителя большой выдержки, мастерства и сосредоточенности. Техника гравирования отличается высокими художественными достоинствами. Четкость линий, выразительность штриха, строгость и лаконизм заставляют исполнителя быть особенно требовательным к процессу создания гравированной композиции.
Для плоскостного гравирования пригодны почти все металлы и многие неметаллические материалы (кость, дерево, пластмассы, некоторые мягкие породы камня, янтарь и др.). Из металлов лучше всего поддаются гравированию латунь, пробное серебро, некоторые стали. Хорошо гравируются бронза, цинк, никелевые сплавы; хуже гравировать на чистых золоте, серебре, платине, а также алюминии.
Отдельным видом гравирования считается химическое или электрохимическое травление. Эти способы позволяют нанести рисунок следующим образом: металл покрывают слоем кислотоупорного лака, затем на лаке процарапывают нужный узор или текст и все изделие слегка протравливают слабым раствором кислоты или помещают в электролизную ванну.
Обронное (трехмерное) гравирование – 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), и углубленное (негативное) гравирование, когда рисунок или рельеф режется внутри фона.
Обронное гравирование по сравнению с плоскостным в современных условиях применяют гораздо шире и чаще. Это объясняется тем, что если при художественном плоскостном гравировании обрабатывают непосредственно поверхность изделия и получают художественное произведение (декоративные предметы, ювелирные изделия и т. п.), то при оброне изготавливают 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.
Обронная техника для изготовления 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 резцов, при обронной работе применяют зубила, так как рубить металл значительно легче и скорее, чем резать его штихелем.
Техника обронного гравирования значительно сложнее плоскостного, так как приходится снимать гораздо бóльшую массу материала с заготовки. При этом следует отличать ручное гравирование (ручными инструментами) от механического, осуществляемого 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 с помощью специального шаблона, автоматически.
Традиционное механическое гравирование осуществляется остро заточенной вращающейся фрезой путем резки материала. В промышленности существует два важных типа оборудования для механической обработки: ручное, известное как пантограф, и компьютеризированное. Ручное оборудование в основном на сегодняшний день используется в ювелирном деле, для гравировки пивных кружек, ваз, стаканов, фамильных украшений.
Современные компьютеризированные технологии быстро изменили лицо данной индустрии. В новейшем оборудовании используется программное обеспечение, система электронного управления, а также разнообразные приводы (не только обычные электромоторы, но и ультразвуковые двигатели) для точного механического передвижения фрезы вдоль осей гравировки. Гравировальные компьютеризированные станки механической гравировки варьируются от небольших станков, гравирующих кольца, подарки, цилиндрические объекты, до огромных гравировальных комплексов, которые могут осуществлять гравировку партии изделий одновременно.
Небольшие фрезеры применяют для гравировки ювелирных изделий, именных дощечек, призов, наград, небольших сувениров, ручек, бейджей и др. Большие гравировальные станки позволяют обрабатывать либо предметы больших размеров, либо несколько предметов одновременно.
Наиболее важной комплектующей для данного оборудования является хороший набор фрез. Фрезы можно приобрести различных размеров: небольшие используют для гравировки маленьких букв и узоров, большие – для гравировки больших площадей. Для механической алмазной гравировки понадобится специальный алмазный наконечник или переходник (алмазная насадка, которая крепится внизу шпинделя).
В мелкосерийном производстве и при кустарных занятиях в качестве механического оборудования используют медицинские бормашины или другие электрические приводы, оснащенные гибким шлангом с цанговым зажимом, позволяющим закреплять в нем фрезы. Фрезерование таким оборудованием осуществляется вручную.
Существуют некоторые дополнительные комплектующие, которые могут понадобиться в зависимости от области применения фрезерного оборудования. Например, полировочные фрезы используют для полирования гравировки на металлах с покрытием. При таком полировании снимается верхний слой металла. Для гравирования на таких твердых металлах, как нержавеющая сталь, тоже необходимо приобретать специальные фрезы.
При механическом гравировании необходимо хорошо закрепить гравируемые объекты. Производители предлагают различные зажимы для закрепления объектов. В зависимости от используемого оборудования можно использовать устройство даже для круговой гравировки предмета. Некоторые производители предлагают также вакуумный стол и липкий коврик, которые необходимы для закрепления плоских предметов. В то же время можно использовать для данной цели и обычный двусторонний скотч.
Гравировка наград – основная область применения механического гравера, также механический гравер-фрезер применяется для создания вывесок, табличек, содержащих название компании, гравировки подарков: ювелирных изделий, рамок картин, пивных кружок, фляжек, бирок на сумках. Механические граверы могут работать с пластиком, акрилом, стеклом, камнем. Возможна и обработка чистых металлов: алюминия, нержавеющей стали, меди, золота, титана, платины.
К полностью автоматическому типу механического гравирования относится и самая современная его разновидность – лазерное гравирование, при котором на поверхности готового предмета или материала лазерным лучом выжигается рельефная картинка. Лазерный луч может быть настолько сильным, что способен испарить часть материала, выполнить гравирование рисунка и в некоторых случаях осуществить резку материала. Диаметр луча и его мощность задаются оборудованием. Диаметр лазерного луча варьируется от десятых долей миллиметра до нескольких долей сантиметра, поэтому изображение может быть как четким, так и размытым, а линии – тонкими или широкими. С помощью изменения мощности луча можно добиться, чтобы одни элементы изображения оставались на поверхности, а другие глубоко врезались в материал.
В зависимости от того, как двигается луч, лазерное гравирование может быть растровым или контурным. Растровый способ эффективнее для фотографий. При растровом гравировании луч скользит по всей поверхности, что очень похоже на принцип печати на струйном принтере. Процесс этот достаточно медленный, зато качество, получаемое на выходе, весьма высокое. Контурное гравирование больше подходит для букв, цифр, тонких линий. Оно более экономично, так как луч проходит только там, где должно появиться изображение. Соответственно, скорость нанесения выше.
В сфере гравирования наиболее известным типом гравировального оборудования являются лазерные граверы CO2. Эти инструменты работают на основе производства молекулами углекислого газа длинного инфракрасного излучения, которое отлично подходит для гравирования и резки многих неметаллических материалов, таких как дерево, пластик, стекло, керамика, кожа, листовой искусственный камень и др. Большинство лазерных граверов CO2 не могут работать с чистым металлом, хотя они успешно производят гравировку на специальном покрытии, нанесенном на металл, например на эмалированной латуни, анодированном алюминии, металле со специальным покрытием.
Другой тип лазерного оборудования представляет собой семейство лазеров, включающее в себя алюмоиттриевый гранат (АИГ) либо твердотельные лазеры. Это семейство лазеров производит отличающийся от лазерных граверов СО2 по длине волны тип светового излучения, который позволяет работать не только с неметаллическими изделиями, но и с чистым металлом, включая большинство не поддающихся обработке на станке субстратов, таких как очень твердые и прочные стали.
В отличие от традиционной системы, в волоконном лазере для создания светового луча используются волоконные световоды, поэтому данный тип лазерного оборудования использует на 50 % меньше мощности и имеет более продолжительный срок службы, чем АИГ– и СО2-лазеры. Работа волоконного лазера основывается на применении не требующих поддержки диодов и ламп, которые отличаются низкими затратами на их приобретение и использование, а меньшая опорная поверхность делает их портативными. Также данный тип лазеров отличается очень маленьким размером лазерного пятна и концентрическим лучом, что способствует более высокому разрешению и микроскопической маркировке. Волоконные лазеры работают на основе лучей той же длины, что и АИГ, что позволяет им также гравировать, испарять, обжигать, сваривать металл, гравировать некоторые виды пластика и керамики.
Разумеется, вся эта техника стоит весьма дорого и применяется, как правило, промышленными предприятиями и крупными частными производствами. К тому же, кроме лазерного станка, необходимо и другое высокотехнологичное оборудование. Прежде всего это вытяжка для поглощения дыма, паров и мелкой крошки, образующихся во время работы станка. В зависимости от типа лазера может понадобиться система охлаждения. Зачастую используется специальный сотовый стол, особенно в том случае, если надо резать тонкий материал. Сотовые столы представляют собой решетку, похожую на соты, которая позволяет лучу проходить сквозь материал, а воздуху – находиться под материалом во время его обработки. Такая технология улучшает чистоту резки, делает края резки более качественными, уменьшая возможность возникновения горения и плавки некоторых типов материала во время обработки.
Если необходимо нанести гравировку на предмет округлой формы, понадобится установка для гравировки предметов с округлой формой, таких как бутылки, стаканы, вазы, ручки и др. Устройство круговой гравировки увеличивает многосторонность применения лазерного оборудования.
И наконец, обязательное условие при лазерной гравировке – наличие компьютера и графического редактора для создания изображений и управления лазерным станком. Фактически такой вид гравировки в плане человеческих трудозатрат сводится к изготовлению изображения на экране компьютера и к ручному ремеслу никакого отношения уже не имеет. Большинство лазерных станков управляются через операционную систему Windows, некоторые поддерживают Mac OS. Хотя некоторые производители предлагают собственное программное обеспечение, разработанное для их лазерного оборудования, фактически все лазерные станки могут работать с такими программами, как CorelDRAW и AutoCAD.
Наиболее важным достоинством лазерной гравировки является ее универсальность. Лазерный станок работает с различными материалами, может быть применен как для индивидуального, так и для серийного производства. С помощью лазерной гравировки вы можете работать по следующим направлениям: персональные подарки и ювелирные изделия, набор торговых знаков, вывесок, указателей и т. п., печати, вывески, призы, награды, идентификационная и промышленная маркировка. Пазлы, шахматы, макеты домов, выкройки и прочие подобные предметы тоже могут быть созданы с помощью лазерного станка.
Однако необходимо подчеркнуть следующие слабые стороны лазерных граверов: СО2-лазер не может работать по чистому металлу и делать скошенные края, обрабатывать ПВХ. Также лазерная гравировка не является многоцветным методом маркировки. Цвета, которые вы можете получить, зависят от реакции обрабатываемого материала на лазерную обработку – само собой, к классическому граверному искусству ее отнести довольно сложно. А поскольку данное издание предназначено для домашних мастеров-самодельщиков, основное внимание мы уделим классическим приемам ручного плоскостного двухмерного гравирования.