石头和矿物

钻石是如何加工的？

内容

金刚石是一种天然矿物，是具有同素异形晶格的碳。由于其分子结构的特殊性，它是一种可以无限期储存的极硬材料。

金刚石的化学成分会在各种因素的影响下发生变化：高温、压力和/或真空。由于它们的作用，钻石变成了另一种化学元素——石墨，它具有不同的质量特征组成。

钻石是通过自然开采和人工开采获得的。作为第二种方法的一部分，化学元素石墨经受高温和高压。石墨材料改变了它的分子结构，变成了原始金刚石，获得了特有的强度特性。

产生的原材料在进一步使用之前需要额外的处理。增加金刚石硬度的因素需要对其实施方法采取特殊方法。

故事

钻石开采的历史非常年轻。这是由于矿物搜索和提取的复杂性以及与其加工相关的困难。在另一颗钻石的帮助下加工所述材料的技术仅在公元十四至十五世纪才开始流行。直到那个时候，这种方法只有古代印度大师使用，他们小心翼翼地保守着技术的秘密。

在俄罗斯境内，矿床的开发及其加工技术的开发仅在 19 世纪下半叶才具有工业规模。迄今为止，西伯利亚正在进行从世界上最大的矿山中提取这种矿物的工作。同时掌握了各类金刚石加工。

加工技术和一套适用于此的技术装置由加工钻石的最终用途名称决定。

钻石的特性使其必须用于各种技术系统、工具和设备。 例如，细金刚石碎片 - 碎屑被用作覆盖任何切割设备工作表面的涂层。金刚石喷涂用于切割盘、锯、用于锯切金属、石头、混凝土、陶瓷和其他材料的带。

尽管金刚石能够抵抗广泛的破坏性载荷， 它是一种易碎的材料.使用冲击压制技术可以将钻石磨成碎屑。使用液压机对矿物进行破碎（这种处理选项很少适用）。

滚磨技术应用更为广泛。作为该过程的一部分，原材料通过传送带送入一个特殊的腔室，在该腔室中相互接触的圆柱滚子旋转。在他们之间经过时，钻石原石碎裂了。考虑到金刚石的强度因素，输送机使用了几个带有旋转辊的块，它们之间有不同的间隙。这样可以减少机构的负载，因为逐级破碎是根据从大到小的原则进行的。

滚子的工作表面涂有金刚石粉尘，因为没有其他材料能够以如此有效的等效物承受这种负载。

碎屑部分的大小参数由其最终用途的名称决定。粒度较粗的金刚石磨粒用于粗加工强度系数增加的材料：陶瓷、花岗岩、瓷器。例如，大切屑用作切割元件，应用于圆形牙冠的工作边缘，用于在硬质材料上切割圆孔：瓷砖、混凝土、花岗岩板等。

更细粒度的金刚石碎片用于各种材料的精细加工。作为该处理的一部分，材料被清洁、研磨、抛光。抛光是用一种特殊的膏体完成的，这种膏体是基于金刚石粉尘的。通过破碎和随后的筛选来获得不同粒度的金刚石碎片。

将碎金刚石穿过具有不同孔尺寸的网孔板，可以获得固定直径的部分。

获得适用于工业用途的金刚石材料的过程是比冲击压制技术更加劳动密集型的过程。作为这些材料，例如使用切割玻璃的圆、车削工具的尖端等。它们是完全由金刚石质量组成的元素。此类添加物的制造涉及与资源成本相关的生产程序的实施以及同时使用多种加工技术。

金刚石的强度特性使得制造对尺寸参数和形状精度有很高要求的零件变得更加困难。

唯一能有效加工毛坯钻石的材料是钻石本身。

影响加工工具和待加工材料的因素的正确组合可以尽可能高效地进行加工。 例如，在某些情况下，工件在中温范围内加热，而加工工具的温度保持在低温范围内。在这种情况下，可以加工加热的工件，减少刀具磨损的百分比。

使用这种方法是由于金刚石的特性，它是在高温的影响下获得的。温度越高，矿物的强度因子越低。

另一种加工钻石的方法是使用热铁。这种矿物能够与加热到高温的金属发生化学反应。热铁开始吸收钻石的碳含量。在热金属与矿物的接触点，后者在分子水平上熔化。

这种方法生产效率低，但只有借助它才能在金刚石材料的加工中取得一定的效果。

当需要以最小的浪费系数切割大量原材料时，进行热钢法的应用。该方法使用由旋转轴驱动的热钢丝。在这种情况下，获得尽可能细的切割线，将主要原材料的损失降至最低。

使用热锯切方法，只能进行针对一般加工的操作。使用更复杂的磨削技术进行详细切割。在这种方法的框架内，还使用了热钻技术。在这种情况下，钻孔钢元件也被加热到高温。由于相互摩擦而加热两个部件，也提高了该方法的效率。

金刚石钻孔用于进行粗加工。沿着工件的分割线钻出所需直径的孔。特殊的锚扩展器浸入其中。该技术允许一个一个或同时控制锚的膨胀。因此，可以沿给定线对工件进行受控分割。

钻孔的角度对方法的有效性起着关键作用。任何与指定值的偏差都可能导致违反分割精度。

加工这种矿物的技术的主要方向是研磨。通过这个过程，钻石呈现出最终的形状，在某些情况下会变成宝石。

制作钻石时，工匠们采用分步加工的方法。如果有的话，将粗糙的工件清除掉其他矿物质的杂质。然后进行粗锯，由此形成未来产品的主要形状。之后，切割开始。

为了研磨金刚石矿物，使用配备有特殊喷嘴的设备 - 具有与正在执行的程序名称相对应的厚度、形状和制造材料的圆盘或板。在这些喷嘴的工作表面上，沉积着不同直径的金刚石碎片。

如果进行切割以获得宝石 - 钻石，则使用具有广泛尺寸参数的许多喷嘴。首先使用金刚石碎片直径最大的板或盘。随着该过程的进行，喷嘴的颗粒度降低。使用金刚石纳米颗粒进行最终抛光。

用于刻面的工具在目的和操作原理上有所不同。它们中的一些由于转子的旋转运动而起作用，在转子的端轴上附有研磨盘。其他工具的工作是基于往复运动的原理。磨盘插入这些工具的特殊夹具中。

在加工过程中，钻石被抛光至透明玻璃状。由于未来钻石的边缘位于经过严格调整的位置，并以给定的角度，将原石原料转化为宝石。在加工的最后阶段，它被抛光成镜面状态。

重现整个过程需要大量时间（有时是数年），这可以通过矿物对外部影响的抵抗力来解释。

您可以在下一个视频中了解有关钻石开采和加工的有趣信息。