Ako sa spracovávajú diamanty?

Diamant je prírodný minerál, ktorým je uhlík s alotropickou kryštálovou mriežkou. Vďaka svojej molekulárnej štruktúre ide o extrémne tvrdý materiál, ktorý je možné skladovať neobmedzene dlho.

Chemické zloženie diamantu môže byť zmenené rôznymi faktormi: vysokou teplotou, tlakom a/alebo vákuom. V dôsledku ich pôsobenia sa diamant mení na ďalší chemický prvok - grafit, ktorý má iné zloženie kvalitatívnych vlastností.

Diamanty sa získavajú prirodzenou ťažbou a umelou výrobou. Pri druhom spôsobe je chemický prvok grafit vystavený vysokej teplote a tlaku. Grafitový materiál mení svoju molekulárnu štruktúru a mení sa na neopracované diamanty, čím získava charakteristické pevnostné vlastnosti.

História ťažby diamantov je mimoriadne mladá. Je to spôsobené zložitosťou hľadania a ťažby nerastu, ako aj ťažkosťami spojenými s jeho spracovaním. Technológia spracovania opísaného materiálu pomocou iného diamantu začala získavať popularitu až v XIV-XV storočí nášho letopočtu. Dovtedy túto metódu používali iba starí indickí majstri, ktorí starostlivo uchovávali tajomstvá technológie.

Na území Ruska sa rozvoj ložísk nerastných surovín a rozvoj technológií na ich spracovanie dostal do priemyselného rozsahu až v druhej polovici 19. storočia.Dnes sa na Sibíri pracuje na ťažbe tohto minerálu v baniach, ktoré sú na zozname najväčších na svete. Zároveň boli zvládnuté všetky druhy spracovania diamantov.

Technológia spracovania a na to vhodná zostava technických zariadení je určená názvom konečného účelu, na ktorý bude vybrúsený diamant použitý.

Charakteristiky diamantu vyžadujú jeho použitie v rôznych technologických systémoch, nástrojoch a zariadeniach. Napríklad jemná diamantová frakcia - drť, sa používa ako naprašovací povlak na pracovných plochách akýchkoľvek rezacích zariadení. Diamantový nástrek sa používa na nanášanie na rezné kotúče, píly, pásy určené na pílenie kovu, kameňa, betónu, keramiky a iných materiálov.

Napriek odolnosti diamantu voči účinkom deštruktívneho zaťaženia širokého rozsahu, je to krehký materiál... Použitie technológie rázového lisovania umožňuje brúsiť diamanty na triesky. Drvenie minerálu sa vykonáva pomocou hydraulického lisu (táto možnosť spracovania je zriedka použiteľná).

Viac využívaná je technológia valcovacieho frézovania. V rámci tohto procesu je surovina privádzaná cez dopravník do špeciálnej komory, v ktorej sa otáčajú valcové valce, ktoré sú vo vzájomnom kontakte. Prechádzajúc medzi nimi sa drvia surové diamanty. Vzhľadom na faktor pevnosti diamantu, dopravník používa niekoľko blokov s rotujúcimi valčekmi, ktoré majú medzi sebou rôzne veľkosti medzery. To umožňuje znížiť zaťaženie mechanizmu, pretože postupné drvenie sa vykonáva podľa princípu od väčšieho k menšiemu.

Veľkostné parametre frakcie strúhanky určuje názov konečného účelu, na ktorý bude použitá. Hrubé diamantové zrno sa používa na hrubé opracovanie materiálov so zvýšeným faktorom pevnosti: keramika, žula, porcelánová kamenina. Napríklad hrubé triesky sa používajú ako rezný prvok nanášaný na pracovnú hranu kruhových koruniek určených na rezanie kruhových otvorov do tvrdých materiálov: keramické dlaždice, betón, žulové dosky a iné.

Diamantová drvina jemnejšej zrnitosti sa používa na jemné spracovanie určitých materiálov. V rámci tohto spracovania sú materiály hladené, leštené, leštené. Leštenie sa vykonáva špeciálnou pastou na báze diamantového prachu. Drvením a následným preosievaním sa získava diamantová drť rôznej zrnitosti.

Proces získavania diamantových materiálov vhodných pre priemyselné aplikácie je náročnejší postup ako technológia rázového lisovania. Medzi tieto materiály patria napríklad kotúče na rezanie skla, hroty sústružníckych nástrojov a iné. Sú to prvky vyrobené výlučne z diamantovej hmoty. Výroba takýchto prídavkov zahŕňa vykonávanie výrobných postupov spojených s nákladmi na zdroje a súčasne použitie viacerých technológií spracovania.

Pevnostné vlastnosti diamantu značne sťažujú výrobu dielov, ktoré kladú vysoké nároky na rozmerové parametre a tvarovú presnosť.

Správna kombinácia faktorov ovplyvňujúcich obrábací nástroj a materiál, ktorý sa má rezať, umožňuje čo najefektívnejšie obrábanie. Napríklad v niektorých prípadoch sa obrobok, ktorý sa má spracovať, zahrieva v strednom teplotnom rozsahu a teplota obrábacieho nástroja sa udržiava v nízkom teplotnom rozsahu. V tomto prípade môže byť ohriaty obrobok opracovaný a percento opotrebovania nástroja sa zníži.

Ďalší spôsob práce s diamantom je s horúcim železom. Tento minerál je schopný vstúpiť do chemickej reakcie s kovom zahriatym na vysoké teploty. Horúce železo začne pohlcovať uhlíkovú zložku diamantu. V mieste kontaktu horúceho kovu s minerálom sa minerál taví na molekulárnej úrovni.

Táto metóda má nízku efektivitu výroby, avšak len s jej pomocou je možné dosiahnuť určité výsledky pri spracovaní diamantového materiálu.

Metóda horúcej ocele sa používa, keď je potrebné rezať veľké množstvo surovín s minimálnym pomerom odpadu. Táto metóda využíva žeravý oceľový drôt poháňaný rotujúcimi hriadeľmi. V tomto prípade je rezná línia čo najtenšia a strata hlavnej suroviny je minimalizovaná.

Pri metóde pílenia za tepla je možné vykonávať iba všeobecné manipulácie so spracovaním. Detailné rezanie sa vykonáva pomocou sofistikovanejších technológií brúsenia. V rámci tejto metódy sa používa aj technológia vŕtania za tepla. V tomto prípade sa vŕtací oceľový prvok tiež zahrieva na vysoké teploty. Účinnosť metódy sa zvyšuje aj zahrievaním oboch častí v dôsledku vzájomného trenia.

Diamantové vŕtanie sa používa na vykonávanie hrubovacích operácií. Pozdĺž deliacej línie obrobku sú vyvŕtané otvory požadovaného priemeru. Sú v nich ponorené špeciálne kotviace expandéry. Technológia umožňuje riadiť rozťahovanie kotiev po jednom alebo súčasne. Vďaka tomu je možné vykonávať riadené delenie obrobku pozdĺž danej línie.

Hlavným smerom v technológiách spracovania tohto minerálu je jeho mletie. Vďaka tomuto postupu získajú diamanty svoj konečný tvar a v niektorých prípadoch sa premenia na drahé kamene.

Pri výrobe diamantov používajú remeselníci postupné metódy spracovania. Hrubý obrobok je očistený od nečistôt iných minerálov, ak existujú. Potom sa vykoná hrubé pílenie, vďaka ktorému sa vytvorí hlavný tvar budúceho produktu. Potom sa začne rezanie.

Na brúsenie diamantového minerálu sa používajú zariadenia vybavené špeciálnymi nástavcami - kotúčmi alebo doskami, ktorých hrúbka, tvar a materiál výroby zodpovedajú názvu vykonávaného postupu. Pracovné plochy týchto nástavcov sú potiahnuté frakciami diamantových triesok rôznych priemerov.

Ak sa rezanie vykonáva s cieľom získať drahý kameň - diamant, potom sa používajú rôzne hroty so širokým rozsahom rozmerových parametrov. Ako prvé sa používajú taniere alebo kotúče s diamantovou zrnitosťou najväčšieho priemeru. Ako proces pokračuje, zrnitosť dýz klesá. Konečné leštenie sa vykonáva pomocou diamantových nanočastíc.

Nástroje, s ktorými sa rezanie vykonáva, sa líšia účelom a princípom činnosti. Niektoré z nich fungujú vďaka rotačnému pohybu rotora, na ktorého koncovom hriadeli je pripevnený brúsny kotúč. Ostatné nástroje fungujú na princípe vratného pohybu. Brúsne dosky sa vkladajú do špeciálnych svoriek týchto nástrojov.

V procese spracovania sa diamanty brúsia do priehľadného sklovitého stavu. Vďaka tomu, že fazety budúceho diamantu sú umiestnené v prísne overených polohách a pod daným uhlom, je hrubá surovina premenená na drahý kameň. V poslednej fáze spracovania sa vyleští do zrkadlového stavu.

Zaujímavé informácie o ťažbe a spracovaní diamantov nájdete v ďalšom videu.