石頭和礦物

鑽石是如何加工的？

內容

金剛石是一種天然礦物，是具有同素異形晶格的碳。由於其分子結構的特殊性，它是一種可以無限期儲存的極硬材料。

金剛石的化學成分會在各種因素的影響下發生變化：高溫、壓力和/或真空。由於它們的作用，鑽石變成了另一種化學元素——石墨，它具有不同的質量特徵成分。

鑽石是通過自然開采和人工開採獲得的。作為第二種方法的一部分，化學元素石墨經受高溫和高壓。石墨材料改變了它的分子結構，變成了原始金剛石，獲得了特有的強度特性。

產生的原材料在進一步使用之前需要額外的處理。增加金剛石硬度的因素需要對其實施方法採取特殊方法。

故事

鑽石開采的歷史非常年輕。這是由於礦物搜索和提取的複雜性以及與其加工相關的困難。在另一顆鑽石的幫助下加工所述材料的技術僅在公元十四至十五世紀才開始流行。直到那個時候，這種方法只有古代印度大師使用，他們小心翼翼地保守著技術的秘密。

在俄羅斯境內，礦床的開發及其加工技術的開發僅在 19 世紀下半葉才具有工業規模。迄今為止，西伯利亞正在進行從世界上最大的礦山中提取這種礦物的工作。同時掌握了各類金剛石加工。

加工技術和一套適用於此的技術裝置由加工鑽石的最終用途名稱決定。

鑽石的特性使其必須用於各種技術系統、工具和設備。 例如，細金剛石碎片 - 碎屑被用作覆蓋任何切割設備工作表面的塗層。金剛石噴塗用於切割盤、鋸、用於鋸切金屬、石頭、混凝土、陶瓷和其他材料的帶。

儘管金剛石能夠抵抗廣泛的破壞性載荷， 它是一種易碎的材料.使用衝擊壓制技術可以將鑽石磨成碎屑。使用液壓機對礦物進行破碎（這種處理選項很少適用）。

滾磨技術應用更為廣泛。作為該過程的一部分，原材料通過傳送帶送入一個特殊的腔室，在該腔室中相互接觸的圓柱滾子旋轉。在他們之間經過時，鑽石原石碎裂了。考慮到金剛石的強度因素，輸送機使用了幾個帶有旋轉輥的塊，它們之間有不同的間隙。這樣可以減輕機構的負荷，因為分級破碎是根據從大到小的原則進行的。

滾子的工作表面塗有金剛石粉塵，因為沒有其他材料能夠承受如此有效的等效載荷。

碎屑部分的大小參數由其最終用途的名稱決定。粒度較粗的金剛石磨粒用於粗加工強度係數增加的材料：陶瓷、花崗岩、瓷器。例如，大切屑用作切割元件，應用於圓形牙冠的工作邊緣，用於在硬質材料上切割圓孔：瓷磚、混凝土、花崗岩板等。

更細粒度的金剛石碎片用於各種材料的精細加工。作為該處理的一部分，材料被清潔、研磨、拋光。拋光是用一種特殊的膏體完成的，這種膏體是基於金剛石粉塵的。通過破碎和隨後的篩選來獲得不同粒度的金剛石碎片。

將碎金剛石穿過具有不同孔尺寸的網孔板，可以獲得固定直徑的部分。

獲得適用於工業用途的金剛石材料的過程是比衝擊壓制技術更加勞動密集型的過程。作為這些材料，例如使用切割玻璃的圓、車削工具的尖端等。它們是完全由金剛石質量組成的元素。此類添加物的製造涉及與資源成本相關的生產程序的實施以及同時使用多種加工技術。

金剛石的強度特性使得製造對尺寸參數和形狀精度有高要求的零件變得更加困難。

唯一能有效加工毛坯鑽石的材料是鑽石本身。

影響加工工具和待加工材料的因素的正確組合可以盡可能高效地進行加工。 例如，在某些情況下，工件在中溫範圍內加熱，而加工工具的溫度保持在低溫範圍內。在這種情況下，可以加工加熱的工件，減少刀具磨損的百分比。

使用這種方法是由於金剛石的特性，它是在高溫的影響下獲得的。溫度越高，礦物的強度因子越低。

另一種加工鑽石的方法是使用熱鐵。這種礦物能夠與加熱到高溫的金屬發生化學反應。熱鐵開始吸收鑽石的碳含量。在熱金屬與礦物的接觸點，後者在分子水平上熔化。

這種方法生產效率低，但只有借助它才能在金剛石材料的加工中取得一定的效果。

當需要以最小的浪費係數切割大量原材料時，進行熱鋼法的應用。該方法使用由旋轉軸驅動的熱鋼絲。在這種情況下，獲得盡可能細的切割線，將主要原材料的損失降至最低。

使用熱鋸切方法，只能進行針對一般加工的操作。使用更複雜的磨削技術進行詳細切割。在這種方法的框架內，還使用了熱鑽技術。在這種情況下，鑽孔鋼元件也被加熱到高溫。由於相互摩擦而加熱兩個部件，也提高了該方法的效率。

金剛石鑽孔用於進行粗加工。沿著工件的分割線鑽出所需直徑的孔。特殊的錨擴展器浸入其中。該技術允許一個一個或同時控制錨的膨脹。因此，可以沿給定線對工件進行受控分割。

鑽孔的角度對方法的有效性起著關鍵作用。任何與指定值的偏差都可能導致違反分割精度。

加工這種礦物的技術的主要方向是研磨。通過這個過程，鑽石呈現出最終的形狀，在某些情況下會變成寶石。

製作鑽石時，工匠們採用分步加工的方法。如果有的話，將粗糙的工件清除掉其他礦物質的雜質。然後進行粗鋸，由此形成未來產品的主要形狀。之後，切割開始。

為了研磨金剛石礦物，使用配備有特殊噴嘴的設備 - 具有與正在執行的程序名稱相對應的厚度、形狀和製造材料的圓盤或板。在這些噴嘴的工作表面上，沉積著不同直徑的金剛石碎片。

如果進行切割以獲得寶石 - 鑽石，則使用具有廣泛尺寸參數的許多噴嘴。首先使用金剛石碎片直徑最大的板或盤。隨著該過程的進行，噴嘴的顆粒度降低。使用金剛石納米顆粒進行最終拋光。

用於刻面的工具在目的和操作原理上有所不同。它們中的一些由於轉子的旋轉運動而起作用，在轉子的端軸上附有研磨盤。其他工具的工作是基於往復運動的原理。磨盤插入這些工具的特殊夾具中。

在加工過程中，鑽石被拋光至透明玻璃狀。由於未來鑽石的邊緣位於經過嚴格調整的位置，並以給定的角度，將原石原料轉化為寶石。在加工的最後階段，它被拋光成鏡面狀態。

重現整個過程需要大量時間（有時是數年），這可以通過礦物對外部影響的抵抗力來解釋。

您可以在下一個視頻中了解有關鑽石開采和加工的有趣信息。