Hogyan dolgozzák fel a gyémántokat?
A gyémánt egy természetes ásvány, amely allotróp kristályrácsos szén. Molekulaszerkezetéből adódóan rendkívül kemény anyag, korlátlan ideig tárolható.
A gyémánt kémiai összetételét számos tényező megváltoztathatja: magas hőmérséklet, nyomás és/vagy vákuum. Hatásuk eredményeként a gyémánt egy másik kémiai elemmé - grafittá - válik, amelynek minőségi jellemzői eltérőek.
A gyémántokat természetes bányászattal és mesterséges előállítással nyerik. A második módszernél a grafit kémiai elemet magas hőmérsékletnek és nyomásnak teszik ki. A grafit anyag megváltoztatja molekuláris szerkezetét és nyers gyémántokká alakul, jellegzetes szilárdsági tulajdonságokat szerezve.
A kapott nyersanyag további feldolgozást igényel a további felhasználás előtt. A megnövekedett gyémántkeménység tényezője speciális megközelítést igényel a végrehajtási módszerek tekintetében.
Történelem
A gyémántbányászat története rendkívül fiatal. Ennek oka az ásvány felkutatásának és kitermelésének bonyolultsága, valamint a feldolgozásával kapcsolatos nehézségek. A leírt anyag egy másik gyémánt segítségével történő feldolgozásának technológiája csak az i.sz. XIV-XV. században kezdett népszerűvé válni. Egészen addig ezt a módszert csak az ősi indiai mesterek használták, akik gondosan őrizték a technológia titkait.
Oroszország területén az ásványlelőhelyek fejlesztése és a feldolgozási technológiák fejlesztése csak a 19. század második felében vett ipari léptéket.Ma Szibériában ennek az ásványnak a kitermelésén dolgoznak a világ legnagyobb bányáinak listáján. Ugyanakkor a gyémántfeldolgozás minden fajtáját elsajátították.
Feldolgozási jellemzők
A megmunkálási technológiát és az erre alkalmas technikai eszközök készletét a csiszolt gyémánt végső felhasználási céljának megnevezése határozza meg.
A gyémánt tulajdonságai megkövetelik a felhasználását különféle technológiai rendszerekben, szerszámokban és eszközökben. Például egy finom gyémántfrakciót - szemcsét - porlasztó bevonatként használnak bármely vágóeszköz munkafelületén. A gyémántszórást vágótárcsákra, fűrészekre, fém, kő, beton, kerámia és egyéb anyagok fűrészelésére tervezett szalagokra alkalmazzák.
Annak ellenére, hogy a gyémánt ellenáll a széles körű pusztító terhelés hatásainak, ez egy törékeny anyag... Az ütés-sajtolás technológia alkalmazása lehetővé teszi a gyémántok forgácsokká való csiszolását. Az ásvány aprítása hidraulikus prés segítségével történik (ez a feldolgozási lehetőség ritkán alkalmazható).
A hengerlési marás technológiáját szélesebb körben alkalmazzák. Ennek a folyamatnak a részeként a nyersanyagot szállítószalagon keresztül egy speciális kamrába vezetik, amelyben egymással érintkező hengeres görgők forognak. Közöttük elhaladva nyers gyémántok omlanak szét. Figyelembe véve a gyémánt szilárdsági tényezőjét, a szállítószalag több forgó görgős blokkot használ, amelyek között különböző méretű rés van. Ez lehetővé teszi a mechanizmus terhelésének csökkentését, mivel a fokozatos zúzás az elv szerint történik a nagyobbtól a kisebbig.
A hengerek munkafelülete gyémánt bevonattal van bevonva, mivel ezt a terhelést egyetlen más anyag sem bírja ilyen hatékony egyenértékben.
A morzsafrakció méretparamétereit a felhasználás végső céljának neve határozza meg. A durva gyémántszemcsét fokozott szilárdsági tényezővel rendelkező anyagok durva megmunkálására használják: kerámia, gránit, porcelán kőedény. Például durva forgácsokat használnak vágóelemként a kör alakú koronák munkaélére, amelyeket kemény anyagokban kerek lyukak vágására használnak: kerámia csempék, beton, gránitlapok és mások.
A finomabb szemcseméretű gyémántszemcséket bizonyos anyagok finom megmunkálására használják. Ennek a feldolgozásnak a részeként az anyagokat simítják, polírozzák, polírozzák. A polírozás speciális gyémántpor alapú pasztával történik. Különböző szemcseméretű gyémántszemcséket aprítással és ezt követő szitálással nyernek.
A zúzott gyémánt különböző hálóméretű hálópaneleken való átvezetése lehetővé teszi fix átmérőjű frakciók előállítását.
Az ipari felhasználásra alkalmas gyémánt anyagok előállítása munkaigényesebb eljárás, mint az ütősajtolásos technológia. Ilyen anyagok például az üvegvágó korongok, az esztergaszerszámok hegyei és mások. Ezek teljes egészében gyémántmasszából készült elemek. Az ilyen adalékok előállítása magában foglalja az erőforrásköltséggel járó gyártási eljárások végrehajtását és több feldolgozási technológia egyidejű alkalmazását.
A gyémánt szilárdsági tulajdonságai jelentősen megnehezítik a méretparaméterekre és a formapontosságra magas követelményeket támasztó alkatrészek gyártását.
A nyers gyémántok hatékony megmunkálására csak maga a gyémánt használható anyag.
A megmunkáló szerszámot és a vágandó anyagot befolyásoló tényezők megfelelő kombinációja a leghatékonyabb megmunkálást teszi lehetővé. Például bizonyos esetekben a megmunkálandó munkadarabot egy középhőmérséklet-tartományon belül melegítik, és a megmunkáló szerszám hőmérsékletét az alacsony hőtartományban tartják. Ebben az esetben a felmelegített munkadarab megmunkálható, és csökken a szerszámkopás százaléka.
Ennek a módszernek a használata a gyémánt tulajdonságainak köszönhető, amelyeket magas hőmérséklet hatására szerez meg. Minél magasabb a hőmérséklet, annál alacsonyabb az ásvány keménységi tényezője.
Hogyan készítsünk felosztást?
A gyémánttal való munka másik módja a forró vas. Ez az ásvány kémiai reakcióba léphet magas hőmérsékletre hevített fémmel. A forró vas elkezdi felszívni a gyémánt szénkomponensét. A forró fém ásványokkal való érintkezési pontján az utóbbi molekuláris szinten megolvad.
Ennek a módszernek alacsony a gyártási hatékonysága, azonban csak segítségével lehet bizonyos eredményeket elérni a gyémántanyag feldolgozásában.
A forró acél módszert akkor alkalmazzák, ha nagy mennyiségű nyersanyagot kell vágni minimális hulladékarány mellett. Ez a módszer izzó acélhuzalt használ, amelyet forgó tengelyek hajtanak meg. Ebben az esetben a vágási vonal a lehető legvékonyabb, és a fő nyersanyag vesztesége minimális.
A melegfűrészelési módszerrel csak általános feldolgozási műveletek hajthatók végre. A részletes vágást kifinomultabb csiszolási technológiákkal végzik. Ezen a módszeren belül melegfúrási technológiát is alkalmaznak. Ebben az esetben a fúróacél elemet is magas hőmérsékletre melegítik. A módszer hatékonysága az is növekszik, ha mindkét rész felmelegszik az egymáshoz való súrlódás következtében.
A gyémántfúrást nagyoló műveletek elvégzésére használják. A kívánt átmérőjű lyukakat a munkadarab hasítási vonala mentén fúrják. Speciális horgonytágítókat merítenek beléjük. A technológia lehetővé teszi a horgonyok tágulásának egyenkénti vagy egyidejű szabályozását. Ennek köszönhetően lehetővé válik a munkadarab adott vonal mentén történő irányított hasítása.
A lyukak fúrásának szöge kulcsszerepet játszik a módszer hatékonyságában. A megadott értékektől való bármilyen eltérés a felosztási pontosság romlásához vezethet.
Hogyan csiszolható a gyémánt?
Ennek az ásványnak a feldolgozási technológiáinak fő iránya az őrlés. Ennek az eljárásnak köszönhetően a gyémántok felveszik végső formájukat, és bizonyos esetekben drágakövekké válnak.
A gyémántok készítésekor a kézművesek lépésről lépésre feldolgozási módszereket alkalmaznak. A durva munkadarabot megtisztítják az egyéb ásványi anyagok szennyeződéseitől, ha vannak ilyenek. Ezután durva fűrészelést hajtanak végre, amelynek eredményeként kialakul a jövőbeli termék fő formája. Ezt követően kezdődik a vágás.
A gyémánt ásvány köszörülésére olyan eszközöket használnak, amelyek speciális rögzítőelemekkel vannak felszerelve - korongokkal vagy lemezekkel, amelyek vastagsága, alakja és gyártási anyaga megfelel az elvégzendő eljárás nevének. Ezeknek a tartozékoknak a munkafelületei különböző átmérőjű gyémántforgács-frakciókkal vannak bevonva.
Ha a vágást drágakő - gyémánt - előállítása érdekében végzik, akkor sokféle hegyet használnak, széles méretparaméterekkel. Elsőként a legnagyobb átmérőjű gyémántszemcsés lemezeket vagy tárcsákat kell használni. A folyamat előrehaladtával a fúvókák szemcsézettsége csökken. A végső polírozás gyémánt nanorészecskék felhasználásával történik.
A vágáshoz használt szerszámok rendeltetésükben és működési elvükben különböznek. Némelyikük a forgórész forgómozgása miatt működik, melynek végtengelyére csiszolótárcsa van rögzítve. Más eszközök az oda-vissza mozgás elvén működnek. Ezeknek a szerszámoknak a speciális bilincseibe csiszolólapokat helyeznek be.
A feldolgozás során a gyémántokat átlátszó üveges állapotúra őrlik. Tekintettel arra, hogy a leendő gyémánt lapjai szigorúan ellenőrzött pozíciókban és adott szögben helyezkednek el, a durva nyersanyag drágakővé alakul. A feldolgozás utolsó szakaszában tükörszerű állapotba polírozzák.
A teljes folyamat reprodukálása rengeteg időt (néha éveket) vesz igénybe, ami az ásvány külső hatásokkal szembeni ellenállásával magyarázható.
A gyémántbányászatról és -feldolgozásról érdekes információkat találhat a következő videóban.
