Come vengono lavorati i diamanti?
Il diamante è un minerale naturale costituito da carbonio con un reticolo cristallino allotropico. A causa della sua struttura molecolare, è un materiale estremamente duro che può essere conservato a tempo indeterminato.
La composizione chimica di un diamante può essere alterata da vari fattori: alta temperatura, pressione e/o vuoto. Come risultato della loro azione, il diamante si trasforma in un altro elemento chimico: la grafite, che ha una diversa composizione di caratteristiche qualitative.
I diamanti sono ottenuti dall'estrazione naturale e dalla produzione artificiale. Nel secondo metodo, l'elemento chimico grafite è esposto a temperature e pressioni elevate. Il materiale grafite cambia la sua struttura molecolare e si trasforma in diamanti grezzi, acquisendo proprietà di resistenza caratteristiche.
La materia prima ottenuta necessita di un'ulteriore elaborazione prima di un ulteriore utilizzo. Il fattore di maggiore durezza del diamante richiede un approccio speciale ai metodi della sua attuazione.
Storia
La storia dell'estrazione dei diamanti è estremamente giovane. Ciò è dovuto alla complessità della ricerca e dell'estrazione del minerale, nonché alle difficoltà associate alla sua lavorazione. La tecnologia di lavorazione del materiale descritto con l'aiuto di un altro diamante iniziò a guadagnare popolarità solo dal XIV-XV secolo d.C. Fino a quel momento, questo metodo veniva utilizzato solo da antichi maestri indiani, che custodivano con cura i segreti della tecnologia.
Sul territorio della Russia, lo sviluppo dei giacimenti minerari e lo sviluppo delle tecnologie per la sua lavorazione hanno assunto una scala industriale solo nella seconda metà del XIX secolo.Oggi in Siberia sono in corso i lavori per estrarre questo minerale nelle miniere che figurano nell'elenco delle più grandi al mondo. Allo stesso tempo, sono stati padroneggiati tutti i tipi di lavorazione del diamante.
Caratteristiche di elaborazione
La tecnologia di lavorazione e l'insieme dei dispositivi tecnici idonei a questo sono determinati dal nome dello scopo finale per il quale verrà utilizzato il diamante tagliato.
Le caratteristiche del diamante ne richiedono l'utilizzo in vari sistemi tecnologici, strumenti e dispositivi. Ad esempio, una frazione di diamante fine - grana, viene utilizzata come rivestimento sputtering sulle superfici di lavoro di qualsiasi dispositivo di taglio. La spruzzatura diamantata viene utilizzata per l'applicazione su dischi da taglio, seghe, nastri progettati per segare metallo, pietra, cemento, ceramica e altri materiali.
Nonostante la resistenza del diamante agli effetti di carichi distruttivi di un'ampia gamma, è un materiale fragile... L'uso della tecnologia di pressatura a percussione consente di macinare i diamanti in trucioli. La frantumazione del minerale viene effettuata utilizzando una pressa idraulica (questa opzione di lavorazione è raramente applicabile).
La tecnologia della fresatura a rullo è più ampiamente utilizzata. Nell'ambito di questo processo, la materia prima viene alimentata attraverso un trasportatore in una camera speciale, nella quale ruotano rulli cilindrici a contatto tra loro. Passando tra loro, i diamanti grezzi si sbriciolano. Considerando il fattore di resistenza del diamante, il trasportatore utilizza più blocchi con rulli rotanti che hanno diverse dimensioni dell'intercapedine tra loro. Ciò consente di ridurre il carico sul meccanismo, poiché la frantumazione graduale viene eseguita secondo il principio dal più grande al più piccolo.
La superficie di lavoro dei rulli è rivestita con rivestimento diamantato, poiché nessun altro materiale può sopportare questo carico in un equivalente così efficace.
I parametri dimensionali della frazione di mollica sono determinati dal nome dello scopo finale per il quale verrà utilizzata. La grana diamantata grossa viene utilizzata per la lavorazione grezza di materiali con un fattore di resistenza aumentato: ceramica, granito, gres porcellanato. Ad esempio, i trucioli grossolani vengono utilizzati come elemento tagliente applicato al bordo di lavoro di corone circolari progettate per il taglio di fori tondi in materiali duri: piastrelle di ceramica, cemento, lastre di granito e altri.
La grana diamantata di granulometria più fine viene utilizzata per la lavorazione fine di determinati materiali. Nell'ambito di questa lavorazione, i materiali vengono levigati, lucidati, lucidati. La lucidatura viene eseguita con una pasta speciale a base di polvere di diamante. Per frantumazione e successiva setacciatura si ottiene una grana diamantata di diversa granulometria.
Il passaggio del diamante frantumato attraverso pannelli di rete con diverse dimensioni di maglia consente di ottenere frazioni di diametro fisso.
Il processo per ottenere materiali diamantati idonei per applicazioni industriali è una procedura più laboriosa rispetto alla tecnologia di pressatura ad impatto. Questi materiali includono, ad esempio, ruote per il taglio del vetro, punte di utensili per tornitura e altri. Sono elementi realizzati interamente in massa di diamante. La produzione di tali aggiunte comporta l'esecuzione di procedure di produzione associate ai costi delle risorse e l'uso di più tecnologie di lavorazione contemporaneamente.
Le proprietà di resistenza del diamante rendono molto più difficile la produzione di parti che richiedono elevate esigenze di parametri dimensionali e precisione della forma.
L'unico materiale che può essere utilizzato per lavorare efficacemente i diamanti grezzi è il diamante stesso.
La giusta combinazione di fattori che influenzano l'utensile di lavorazione e il materiale da tagliare consente la lavorazione più efficiente. Ad esempio, in alcuni casi, il pezzo da lavorare viene riscaldato entro un intervallo di temperatura medio e la temperatura dell'utensile di lavorazione viene mantenuta nell'intervallo termico basso. In questo caso, il pezzo riscaldato può essere lavorato e la percentuale di usura dell'utensile è ridotta.
L'uso di questo metodo è dovuto alle proprietà del diamante, che acquisisce sotto l'influenza delle alte temperature. Maggiore è la temperatura, minore è il fattore di durezza del minerale.
Come fare una scissione?
Un altro modo di lavorare con un diamante è con il ferro caldo. Questo minerale è in grado di entrare in una reazione chimica con un metallo riscaldato ad alte temperature. Il ferro caldo inizia ad assorbire la componente carboniosa del diamante. Nel punto di contatto di un metallo caldo con un minerale, quest'ultimo si scioglie a livello molecolare.
Questo metodo ha una bassa efficienza produttiva, tuttavia, solo con il suo aiuto è possibile ottenere determinati risultati nella lavorazione del materiale diamantato.
Il metodo dell'acciaio caldo viene utilizzato quando è necessario tagliare un grande volume di materie prime con un rapporto di scarto minimo. Questo metodo utilizza filo d'acciaio incandescente guidato da alberi rotanti. In questo caso, la linea di taglio è il più sottile possibile e la perdita della materia prima principale è ridotta al minimo.
Con il metodo di taglio a caldo, è possibile eseguire solo manipolazioni di lavorazione generali. Il taglio dettagliato viene eseguito utilizzando tecnologie di rettifica più sofisticate. All'interno di questo metodo viene utilizzata anche la tecnologia di perforazione a caldo. In questo caso, anche l'elemento in acciaio di perforazione viene riscaldato a temperature elevate. L'efficacia del metodo aumenta anche a causa del riscaldamento di entrambe le parti a causa dell'attrito l'una contro l'altra.
La foratura al diamante viene utilizzata per eseguire operazioni di sgrossatura. I fori del diametro richiesto vengono praticati lungo la linea di divisione del pezzo. In essi sono immersi speciali espansori di ancoraggio. La tecnologia consente di controllare l'espansione degli ancoraggi uno per uno o contemporaneamente. Grazie a ciò, diventa possibile eseguire una spaccatura controllata del pezzo lungo una determinata linea.
L'angolo con cui vengono praticati i fori gioca un ruolo chiave nell'efficacia del metodo. Qualsiasi deviazione dai valori specificati può portare a una ridotta precisione di divisione.
Come viene lucidato un diamante?
La direzione principale nelle tecnologie di lavorazione di questo minerale è la sua macinazione. Grazie a questo procedimento i diamanti prendono la loro forma definitiva, e in alcuni casi si trasformano in pietre preziose.
Quando producono diamanti, gli artigiani usano metodi di lavorazione passo dopo passo. Il pezzo grezzo viene pulito dalle impurità di altri minerali, se presenti. Quindi viene eseguita una segatura approssimativa, grazie alla quale si forma la forma principale del prodotto futuro. Dopodiché, inizia il taglio.
Per la macinazione di un minerale di diamante vengono utilizzati dispositivi dotati di accessori speciali: dischi o piastre aventi spessore, forma e materiale di fabbricazione corrispondenti al nome della procedura eseguita. Le superfici di lavoro di questi attacchi sono rivestite con frazioni di trucioli diamantati di vari diametri.
Se il taglio viene eseguito per ottenere una pietra preziosa, un diamante, viene utilizzata una varietà di punte con un'ampia gamma di parametri dimensionali. Le prime ad essere utilizzate sono piastre o dischi con grana diamantata del diametro maggiore. Man mano che il processo procede, la granularità degli ugelli diminuisce. La lucidatura finale viene eseguita utilizzando nanoparticelle di diamante.
Gli strumenti con cui viene eseguito il taglio differiscono per lo scopo previsto e il principio di funzionamento. Alcuni di essi funzionano grazie alla presenza del movimento rotatorio del rotore, sull'albero terminale del quale è fissato un disco abrasivo. Altri strumenti funzionano secondo il principio del moto alternativo. Le piastre di molatura sono inserite negli speciali morsetti di questi strumenti.
Nel processo di lavorazione, i diamanti vengono macinati a uno stato vetroso trasparente. A causa del fatto che le sfaccettature del futuro diamante si trovano in posizioni rigorosamente verificate e ad un determinato angolo, la materia prima grezza si trasforma in una pietra preziosa. Nell'ultima fase della lavorazione, viene lucidato a specchio.
La riproduzione dell'intero processo richiede un'enorme quantità di tempo (a volte anni), che si spiega con la resistenza del minerale alle influenze esterne.
Puoi trovare informazioni interessanti sull'estrazione e la lavorazione dei diamanti nel prossimo video.
