Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?

Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?

В каких странах добывают алмазы?

Мест по добыче алмазов на Земле присутствует большое множество. Сейчас человечество не испытывает дефицита в данном камне, причем добыча осуществляется на территории нескольких стран. Однако из-за сложности обработки он по-прежнему остается дорогим.

На данный момент лидерами по добыче алмазов являются:

  • Намибия – 1,3%;
  • ЮАР – 6,2%;
  • Ангола – 7%;
  • Зимбабве – 8%;
  • Канада – 8,1%;
  • Австралия – 9%;
  • Демократическая республика Конго – 10%;
  • Ботсвана – 18%;
  • Россия – 29%.
Мировая добыча алмазов
Мировая добыча алмазов

Таким образом, Российская Федерация является лидером по добыче алмазов в мире, поскольку на нее приходится большая доля залежей. В других странах, не вошедших в список, в общей сумме добывается лишь 3,4% от общего количества.

Алмазы добываются из кимберлитовых трубок – мест на планете, где происходит их месторождение. Камни формируются глубоко под землей, после чего постепенно поднимаются наверх и выходят наружу вместе с лавой.

История обработки алмазов

Впервые начали огранять алмазы еще в Индии. Сперва заметили, что если потереть одним алмазом о другой, то их грани шлифуются и блеск возрастает. Там же и была изобретена легендарная огранка в форме розы. В Европе подвергать алмазы огранке начали позже — только в XIV-XV веках. Впервые в середине XV века ювелиром был огранен алмаз, который впоследствии получил название «Санси».

Спустя два года, алмазы начали распиливать. Сначала такие пилы представляли собой проволоку из железа с нанесенным на поверхность алмазным порошком. Крупные алмазы распиливали долго, например, на распилку алмаза «Регент» ушло целых два года. Поэтому сейчас отказались от такого метода и отдали предпочтение медным или бронзовым дискам.

Сейчас практически весь процесс компьютеризирован. Машина рассчитывает форму огранки, которая позволит камню открыть максимально такие качества, как блеск и игра цвета. Помимо лазера, для распила и обработки алмаза используется ультразвук и электроэрозионная установка.

Несмотря на все свои очевидные достоинства, камень обладает и некоторыми недостатками, например, химической активностью в отношении никеля и железа. При повышенной температуре эти металлы образуют с алмазом растворы внедрения, впоследствии чего алмаз разрушается. То есть алмаз невозможно использовать для того, чтобы порезать сталь на высокой скорости.

Мягкое железо также может губительно воздействовать на алмаз. В процессе резания оно нагревается и растворяет в себе кристалл углерода. Впрочем, часто эту простую реакцию используют для обработки алмазов. Например, когда нужно получить инструмент или некоторые детали машин, например, втулки или шестеренки. Это делают при помощи железных резцов.

Алмаз — самый твердый минерал в мире, обработанный он представляет собой бриллиант. Несмотря на такое свойство, распилить его все же можно. Кроме того, его твердость вовсе не означает прочность. Иногда от сильного удара бриллиант может расколоться.

Огранка

Огранка алмаза, или как она еще называется, шлифовка, производится только другим алмазом. Это возможно благодаря тому, что твердость алмаза в разных направлениях разная. Поэтому перед тем как перейти к этой процедуре, производят тщательные расчеты. Используется для этих целей и алмазный порошок или крошка.

На горизонтально вращающемся круге из стали, на поверхности которого находится алмазный порошок и масло, шлифуются грани алмаза. При этом скорость вращения круга составляет 2-3 тысячи оборотов в минуту.

Сейчас читают:  Если алмаз самый твердый материал, то чем его обрабатывают? - «Как и Почему»

Несмотря на большое разнообразие инструментов, опытный огранщик контролирует расположение граней и направление углов вручную при помощи лупы. Существуют определенные механические станки для обработки мелких камней, однако они используются крайне редко.

При огранке алмазов теряется очень большое количество материала. В среднем эта цифра может доходить даже до 50-60%. При обработке легендарного алмаза Куллинана она составила около 65%. При шлифовке алмаза дополнительно образуется алмазный порошок, который также собирается и используется далее.

Полировка — на шлифовальном круге имеется дополнительная полоса, на которую нанесена очень мелкая алмазная крошка (практически пыль), которая используется для дальнейшего полирования бриллианта. Это делается с целью убрать все неровности и следы шлифовки камня.

Технология распиливания алмазов

Технологический процесс распиливания алмазов состоит из следующих операций: наклейки размеченных кристаллов; установки и ориентации кристаллов; подреза и распиливания; промывки полуфабрикатов после распиливания.

Наклейка кристаллов алмаза. После просмотра кристаллов на наличие внутренних и внешних дефектов распиловщик передает кристаллы на операцию наклейки. Наклейка алмазов оказывает очень большое влияние на качество распиливания алмазов. Алмазы прикрепляют к оправкам (наклеивают) с помощью специальной клеящей массы, состоящей из медицинского гипса и клея, смешанных в отношении 1:1.

Клей содержит следующие компоненты: костный клей (ГОСТ 2067—71), керосиновый «контакт Петрова» КПк=1 или КПк=2 (ГОСТ 463—53) и воду.

Технология приготовления клея следующая. Костный клей заливают водой и оставляют для набухания на 18—24 ч. После набухания клей нагревают на водяной бане до его расплавления. Полученный однородный раствор расплавленного костного клея называется галлертой. Содержание сухих веществ в галлерте должно быть 38,9%. Его определяют, высушивая 3—4 г галлерты при температуре 130—140° С до получения постоянной массы галлерты. В охлажденную до 40° С галлерту вливают небольшими порциями «контакт Петрова», содержание которого в клее должно быть около 40,7%. Полученную массу тщательно перемешивают в течение 10—15 мин, а затем проверяют ее качество.

При проверке качества клея определяют:
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?Чтобы избежать быстрого засыхания приготовленной клеящей массы, нужно готовить ее небольшими порциями (на 15—20 мин работы) и в процессе работы держать под влажной тряпочкой.

Алмазы наклеивают следующим образом: гнездо латунной оправки заполняют приготовленной массой и затем вставляют в него кристалл алмаза. При этом необходимо следить, чтобы намеченная тушью плоскость распиливания была перпендикулярна продольной оси оправки и несколько выступала за торец оправки (рис 77).
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?После установления алмаза в гнездо оправки необходимо убрать остатки клеящей массы. Вклеенные кристаллы алмаза устанавливают в кассеты и помещают в сушильный шкаф, где выдерживают при температуре 160° С в течение 5 мин.

После сушки вновь проверяют правильность установки кристалла в оправке, так как под воздействием высокой температуры и неравномерного высыхания клеящей массы кристаллы нередко смещаются от первоначальной установки. Установку алмазов проверяют визуально с помощью налобной лупы 2,5х увеличения.

Организация рабочего места наклейщика алмазов показана на рис. 78.
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?Ориентация кристаллов алмаза. Кристаллы алмаза могут быть распилены по двум плоским сеткам: по плоской сетке куба; по плоской сетке ромбододекаэдра.

Сейчас читают:  Фрезеры Интерскол. Обзор модельного ряда

Перед распиливанием кристалла необходимо сориентировать заданную разметчиком плоскость с плоскостью распиловочного диска. Существует несколько методов ориентации кристаллов. Наиболее прост визуальный метод, но он обеспечивает необходимую точность только для кристаллов, имеющих правильную геометрическую форму. Кристаллы с незначительным искажением формы следует ориентировать с помощью гониометра. Однако наличие плоских граней как непременного условия ограничивает возможность применения этого метода. Кроме того, процесс ориентации кристалла с помощью гониометра требует много времени. Для ориентации кристаллов любой формы возможно применение рентгеновских лучей. Этот метод основан ка явлении дифракции рентгеновских лучей при прохождении через кристаллическую решетку алмаза, в результате чего на фотопленке или специальном экране возникает дифракционная картина системы точек (пятен), характеризующая расположение атомов в кристалле.

В производственных условиях ориентация кристаллов перед распиливанием производится визуально.

Основные положения по ориентации алмаза при распиливании по плоской сетке куба (рис. 79, а) следующие:

– плоская сетка куба должна быть параллельна плоскости распиловочного диска;

– округлые кристаллы алмаза должны быть ориентированы путем их установки по воображаемым касательным плоскостям к округлым граням кристалла, а также по воображаемым касательным к ребрам.
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?При ориентации алмаза по плоской сетке ромбододекаэдра (рис. 79, б) необходимо соблюдать следующие правила:

– плоская сетка ромбододекаэдра должна быть параллельна плоскости диска;

– положение кристалла при его распиливании по плоской сетке ромбододекаэдра отличается от положения кристалла при распиливании по сетке куба поворотом кристалла на 45° вокруг оси, проходящей параллельно касательной к диску.

Правильность визуальной ориентации кристалла обычно проверяют путем просмотра в трех направлениях. При просмотре спереди и сверху проверяют совмещение нанесенной линии разметки к плоскости распиловочного диска, а при просмотре справа — равенство углов между гранями кристалла и касательной, проведенной через точку соприкосновения алмаза с диском (рис. 80).

Для удобства ориентации алмаза применяют специальные экраны из матового органического стекла, на фоне которых отчетливо просматриваются нанесенная линия разметки и распиловочный диск.

Для ориентации кристаллов алмаза перед распиливанием используется специальное устройство (рис. 81).
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?Узел кристаллодержателя выполнен съемным и может быть установлен на станке для распиливания, или в устройство для ориентации.

Устройство для ориентации оснащено микроскопом МБС-2 с сеткой в окуляре. В сетке линия А имитирует плоскость распиловочного диска, а линии, расположенные под углом 45°, позволяют быстро ориентировать кристалл алмаза по углам между гранями кристалла и касательной, проведенной через точку соприкосновения алмаза с распиловочным диском.

Кристаллодержатель с алмазом устанавливают в посадочное гнездо устройства. Поворотом ручек настройки плоскость распиливания совмещают с плоскостью распиловочного диска, т. е. ее проекция совмещается с линией А. Затем поворачивают кристаллодержатель на 90° и проектируют грани кристалла алмаза на линии сетки, добиваясь равенства углов. После этого кристаллодержатель с закрепленным алмазом устанавливают в посадочное гнездо распиловочного станка.

Устройство для ориентации кристаллов позволяет повысить точность ориентации, освобождает рабочего от вспомогательной операции и, тем самым, позволяет увеличить производительность труда.
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?Подрез и распиливание. После ориентации кристалла алмаза относительно плоскости распиловочного диска подбирают диск требуемой толщины и диаметра и устанавливают его в шпиндель. Затем правят, чтобы устранить радиальное биение. Правку выполняют острым лезвием металлической пластины, заостренной наподобие стамески, или с помощью уже распиленного кристалла алмаза, зажатого в специальном приспособлении (рис. 82).

Сейчас читают:  Бензопила «Husqvarna» 240 — обзор технических характеристик

Кромерадиальной правки для устранеНИЯ заусений, ДИСК правят с обеих сторон осторожными прикосновениями пластины из твердого дерева.

Толщина диска для подреза кристалла зависит от массы последнего:
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?Подрезной диск должен выступать за фланцы не более чем на 1,5—2 мм. На подготовленный распиловочный диск наносят с помощью шаржировочного приспособления алмазную пасту, состоящую из 1 кар алмазного порошка САМ-20 и 10 капель типографской выпаренной олифы (слабо-слабокислой).

Учитывая трудность врезания распиловочного диска в алмаз, необходимо быть очень внимательным при установке нагрузки распиливаемого кристалла на распиловочный диск (не более 100—120 Г) и при выборе места вреза в кристалл. Кристалл подрезают на глубину 1—1,5 мм.

После подреза кристалла подрезной диск заменяют на рабочий. При этом толщину диска в зависимости от массы кристалла выбирают в следующих пределах:
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?Диаметр рабочего диска подбирают таким образом, чтобы он выступал за фланцы шпинделя на величину, обеспечивающую распиливание кристалла данного размера. Ho эта величина не должна быть слишком большой, чтобы не снизить жесткость распиловочного диска, что может привести к низкому качеству плоскости распила. Подготовляют рабочий диск и шаржируют его так же, как и подрезной диск.

При опускании кристалла на диск необходимо следить, чтобы рабочий диск точно вошел в нанесенную риску (подрез).

Нагрузка при распиливании в зависимости от массы кристаллов и толщины диска приведена в табл. 16.
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?
Чем обрабатывают алмазы, изготавливая бриллианты?В процессе распиливания алмаза необходимо периодически шаржировать распиловочный диск алмазной пастой. Расход алмазного порошка при шаржировании 0,05 кар на карат сырья.

По окончании распиливания, чтобы избежать подкола кристалла на выходе, необходимо уменьшить нагрузку.

Промывка. Распиленные полуфабрикаты вынимают из оправок и очищают от клеящей массы ультразвуковой промывкой в установке УЗМ-1,5 (рис. 83). Промывка производится в такой последовательности:

– первичная промывка в течение 1,5—2 мин в моющем растворе жидкого мыла (25 мл/л), аммиака (4 мл/л), спирта (60 мл/л) и щавелевой кислоты (0,8 г/л);

– вторичная промывка в таком же растворе в течение 2—2,5 мин; промывка в дистиллированной воде в течение 1—2 мин.

Чем обрабатывают алмаз?

Сравнение алмаза (справа) и обработанного бриллианта (слева)
Сравнение алмаза (справа) и обработанного бриллианта (слева)

Для обработки драгоценного камня также используется алмаз. В первую очередь ювелиры изучают попавший к ним образец. Главной задачей является определение места с наименьшей прочностью. Именно в этой точке и начнется обработка материала. Во время работы используются специальные диски, покрытые алмазной крошкой.

Процесс огранки алмаза
Процесс огранки алмаза

Интересный факт: толщина покрытия одного диска, используемого для обработки, равна нескольким сотым долям миллиметра.

Когда начинается обработка, диск соприкасается с поверхностью алмаза, происходит распил. Однако поскольку соприкасаются два однородных материала, прочность которых практически не отличается, процедура длится очень долго. В среднем, мастеру на распил нужно потратить несколько часов. За время всего процесса теряется примерно половина исходной массы камня, поскольку она превращается в крошку.

Огранка алмаза
Огранка алмаза

Сейчас все чаще используют специальные лазеры. Они помогают быстрее осуществить распил и сохранить целой большую часть драгоценного камня.

Оставьте комментарий

Adblock
detector