Wie werden Diamanten verarbeitet?
Diamant ist ein natürliches Mineral, das Kohlenstoff mit einem allotropen Kristallgitter ist. Aufgrund seiner molekularen Struktur ist es ein extrem hartes Material, das unbegrenzt lagerfähig ist.
Die chemische Zusammensetzung eines Diamanten kann durch verschiedene Faktoren verändert werden: hohe Temperatur, Druck und/oder Vakuum. Durch seine Wirkung verwandelt sich der Diamant in ein anderes chemisches Element - Graphit, das eine andere Zusammensetzung qualitativer Eigenschaften hat.
Diamanten werden durch natürlichen Abbau und künstliche Produktion gewonnen. Bei der zweiten Methode wird das chemische Element Graphit hohen Temperaturen und Drücken ausgesetzt. Das Graphitmaterial ändert seine Molekularstruktur und wird zu Rohdiamanten, wodurch charakteristische Festigkeitseigenschaften erlangt werden.
Der gewonnene Rohstoff muss vor der weiteren Verwendung weiterverarbeitet werden. Der Faktor der erhöhten Diamanthärte erfordert eine besondere Herangehensweise an die Methoden seiner Implementierung.
Geschichte
Die Geschichte des Diamantenabbaus ist äußerst jung. Dies liegt an der Komplexität der Suche und Gewinnung des Minerals sowie an den Schwierigkeiten, die mit seiner Verarbeitung verbunden sind. Die Technologie der Verarbeitung des beschriebenen Materials mit Hilfe eines anderen Diamanten begann erst im XIV.-XV. Jahrhundert n. Chr. an Popularität zu gewinnen. Bis dahin wurde diese Methode nur von alten indischen Meistern verwendet, die die Geheimnisse der Technologie sorgfältig bewahrten.
Auf dem Territorium Russlands nahm die Erschließung von Mineralvorkommen und die Entwicklung von Technologien zu ihrer Verarbeitung erst in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts einen industriellen Maßstab an.Heute wird in Sibirien daran gearbeitet, dieses Mineral in Minen abzubauen, die zu den größten der Welt gehören. Gleichzeitig werden alle Arten der Diamantbearbeitung beherrscht.
Verarbeitungsfunktionen
Die Bearbeitungstechnologie und der dazu geeignete Satz technischer Geräte werden durch die Bezeichnung des Endzwecks bestimmt, für den der geschliffene Diamant verwendet wird.
Die Eigenschaften von Diamant erfordern seine Verwendung in verschiedenen technologischen Systemen, Werkzeugen und Geräten. Zum Beispiel wird eine feine Diamantfraktion - Körnung - als Sputterbeschichtung auf den Arbeitsflächen von Schneidgeräten verwendet. Diamantspritzen wird zum Auftragen auf Trennscheiben, Sägen, Bänder zum Sägen von Metall, Stein, Beton, Keramik und anderen Materialien verwendet.
Trotz der Beständigkeit von Diamant gegen die Einwirkungen zerstörender Belastungen in einem weiten Bereich, es ist ein zerbrechliches material... Durch den Einsatz der Schlagpresstechnik ist es möglich, Diamanten zu Spänen zu schleifen. Die Zerkleinerung des Minerals erfolgt mit einer hydraulischen Presse (diese Verarbeitungsmöglichkeit ist selten anwendbar).
Die Technologie des Walzfräsens wird weiter verbreitet. Dabei wird das Rohmaterial über ein Förderband in eine spezielle Kammer geführt, in der sich berührende Zylinderrollen drehen. Dazwischen bröckeln Rohdiamanten. Unter Berücksichtigung des Festigkeitsfaktors des Diamanten verwendet der Förderer mehrere Blöcke mit rotierenden Rollen, deren Zwischenraum unterschiedlich groß ist. Dadurch kann die Belastung der Mechanik reduziert werden, da stufenweise nach dem Prinzip von größer nach kleiner zerkleinert wird.
Die Lauffläche der Walzen ist mit einer Diamantbeschichtung beschichtet, da kein anderes Material dieser Belastung in einem so effektiven Äquivalent standhält.
Die Größenparameter der Krümelfraktion werden durch den Namen des endgültigen Verwendungszwecks bestimmt. Grobes Diamantkorn wird zur groben Bearbeitung von Materialien mit erhöhtem Festigkeitsfaktor verwendet: Keramik, Granit, Feinsteinzeug. Zum Beispiel werden grobe Späne als Schneidelement verwendet, das auf die Arbeitskante von kreisförmigen Kronen aufgetragen wird, die zum Schneiden von runden Löchern in harte Materialien bestimmt sind: Keramikfliesen, Beton, Granitplatten und andere.
Diamantkorn mit feinerer Körnung wird zur Feinbearbeitung bestimmter Materialien verwendet. Im Rahmen dieser Bearbeitung werden Materialien geglättet, poliert, poliert. Das Polieren erfolgt mit einer speziellen Paste auf Basis von Diamantstaub. Durch Zerkleinerung und anschließende Siebung wird Diamantkorn unterschiedlicher Körnung gewonnen.
Das Durchleiten von zerkleinertem Diamant durch Siebplatten mit unterschiedlichen Maschenweiten ermöglicht es, Fraktionen mit einem festen Durchmesser zu erhalten.
Die Gewinnung industrietauglicher Diamantwerkstoffe ist aufwändiger als die Schlagpresstechnik. Zu diesen Materialien zählen beispielsweise Glasschneidräder, Drehmeißelspitzen und andere. Sie sind Elemente, die vollständig aus Diamantmasse bestehen. Die Herstellung solcher Zusätze beinhaltet die gleichzeitige Durchführung von Produktionsverfahren, die mit Ressourcenkosten verbunden sind und den Einsatz mehrerer Verarbeitungstechnologien.
Die Festigkeitseigenschaften von Diamant erschweren die Herstellung von Teilen, die hohe Anforderungen an Maßparameter und Formgenauigkeit stellen.
Das einzige Material, das zur effektiven Bearbeitung von Rohdiamanten verwendet werden kann, ist der Diamant selbst.
Die richtige Kombination von Faktoren, die das Bearbeitungswerkzeug und das zu bearbeitende Material beeinflussen, ermöglicht die effizienteste Bearbeitung. Beispielsweise wird in manchen Fällen das zu bearbeitende Werkstück in einem mittleren Temperaturbereich erwärmt und die Temperatur des Bearbeitungswerkzeugs im niedrigen thermischen Bereich gehalten. In diesem Fall kann das erwärmte Werkstück bearbeitet werden und der prozentuale Werkzeugverschleiß wird reduziert.
Die Verwendung dieser Methode ist auf die Eigenschaften von Diamant zurückzuführen, die er unter dem Einfluss hoher Temperaturen erhält. Je höher die Temperatur, desto niedriger der Härtefaktor des Minerals.
Wie macht man eine Aufteilung?
Eine andere Art, mit einem Diamanten zu arbeiten, ist heißes Eisen. Dieses Mineral ist in der Lage, mit einem auf hohe Temperaturen erhitzten Metall eine chemische Reaktion einzugehen. Heißes Eisen beginnt, den Kohlenstoffanteil des Diamanten zu absorbieren. An der Kontaktstelle eines heißen Metalls mit einem Mineral schmilzt dieses auf molekularer Ebene.
Dieses Verfahren hat eine geringe Produktionseffizienz, aber nur mit seiner Hilfe ist es möglich, bestimmte Ergebnisse bei der Bearbeitung von Diamantmaterial zu erzielen.
Das Warmstahlverfahren kommt zum Einsatz, wenn große Mengen an Rohstoffen mit minimalem Abfallanteil geschnitten werden müssen. Diese Methode verwendet glühenden Stahldraht, der von rotierenden Wellen angetrieben wird. In diesem Fall ist die Schnittlinie so dünn wie möglich und der Verlust des Hauptrohmaterials wird minimiert.
Mit dem Heißsägeverfahren können nur allgemeine Bearbeitungsmanipulationen durchgeführt werden. Detailliertes Schneiden wird mit ausgefeilteren Schleiftechnologien durchgeführt. Bei diesem Verfahren kommt auch die Heißbohrtechnik zum Einsatz. Dabei wird auch das Bohrstahlelement auf hohe Temperaturen erhitzt. Durch die Erwärmung beider Teile durch Reibung aneinander steigt auch die Effektivität des Verfahrens.
Diamantbohren wird verwendet, um Schruppoperationen durchzuführen. Entlang der Trennlinie des Werkstücks werden Löcher mit dem erforderlichen Durchmesser gebohrt. Darin werden spezielle Ankerspreizer eingetaucht. Die Technologie ermöglicht es, die Spreizung der Anker einzeln oder gleichzeitig zu kontrollieren. Dadurch wird es möglich, das Werkstück entlang einer gegebenen Linie kontrolliert zu spalten.
Der Winkel, in dem die Löcher gebohrt werden, spielt eine Schlüsselrolle für die Effektivität des Verfahrens. Jede Abweichung von den angegebenen Werten kann zu einer Beeinträchtigung der Spaltgenauigkeit führen.
Wie wird ein Diamant poliert?
Die Hauptrichtung in den Verarbeitungstechnologien dieses Minerals ist das Mahlen. Dank dieses Verfahrens nehmen Diamanten ihre endgültige Form an und verwandeln sich in einigen Fällen in Edelsteine.
Bei der Herstellung von Diamanten verwenden Handwerker schrittweise Verarbeitungsmethoden. Das raue Werkstück wird gegebenenfalls von Verunreinigungen anderer Mineralien gereinigt. Dann wird ein grobes Sägen durchgeführt, wodurch die Hauptform des zukünftigen Produkts gebildet wird. Danach beginnt das Schneiden.
Zum Schleifen eines Diamantminerals werden Geräte verwendet, die mit speziellen Aufsätzen ausgestattet sind - Scheiben oder Platten mit einer Dicke, Form und Herstellungsmaterial, die dem Namen des durchgeführten Verfahrens entsprechen. Die Arbeitsflächen dieser Aufsätze sind mit Bruchstücken von Diamantspäne unterschiedlichen Durchmessers beschichtet.
Wenn das Schneiden erfolgt, um einen Edelstein - einen Diamanten - zu erhalten, werden verschiedene Spitzen mit einer Vielzahl von Dimensionsparametern verwendet. Als erstes kommen Platten oder Scheiben mit Diamantkörnung des größten Durchmessers zum Einsatz. Mit fortschreitendem Prozess nimmt die Körnigkeit der Düsen ab. Die abschließende Politur erfolgt mit Diamant-Nanopartikeln.
Die Werkzeuge, mit denen geschnitten wird, unterscheiden sich in ihrem Verwendungszweck und Funktionsprinzip. Einige von ihnen funktionieren aufgrund der Drehbewegung des Rotors, an dessen Endwelle eine Schleifscheibe befestigt ist. Andere Werkzeuge arbeiten nach dem Prinzip der Hin- und Herbewegung. In die speziellen Spannbacken dieser Werkzeuge werden Schleifplatten eingelegt.
Bei der Verarbeitung werden Diamanten in einen transparenten glasigen Zustand geschliffen. Dadurch, dass sich die Facetten des zukünftigen Diamanten an streng überprüften Positionen und in einem bestimmten Winkel befinden, verwandelt sich der rohe Rohstoff in einen Edelstein. Im letzten Verarbeitungsschritt wird es spiegelglatt poliert.
Die Reproduktion des gesamten Prozesses dauert sehr lange (manchmal Jahre), was durch die Widerstandsfähigkeit des Minerals gegen äußere Einflüsse erklärt wird.
Interessante Informationen zum Thema Diamantenabbau und -verarbeitung finden Sie im nächsten Video.
