寶石加工方法和設(shè)備.ppt

寶石加工方法和設(shè)備,寶石加工的基本方法主要包括：鋸切、琢磨、拋光。這三種方法的作業(yè)過程構(gòu)成了寶石加工的三大工序。,寶石切磨加工的三大工序,一、鋸切法,1、鋸切法原理 鋸切是將寶石材料分割及修整成適當(dāng)大小和形狀的加工方法。 不同的寶石材料應(yīng)視其塊度大小和貴重程度不同，使用不同的鋸機(jī)和鋸片。,（1）鋸切機(jī)理,鋸片帶動磨料對寶石材料線性磨削的結(jié)果。,鋸切法原理示意圖,（2）鋸切方式,1)使用散粒的磨料，調(diào)成砂漿，用鋼制鋸片帶動游離的磨粒對寶石材料進(jìn)行切割。此種鋸法稱為“泥砂鋸”。,2)使用固著磨料的鋸片，如鉆粉鋸片，因磨粒被固定在鋸片上，故對寶石材料的切削作用強(qiáng)，鋸切效率高，這是現(xiàn)代鋸切寶石的主要方法。,2、鋸切加工的常用設(shè)備,（1）開石機(jī)（開料機(jī)、下料機(jī)） 一種較大型的切割機(jī)，主要用來分割直徑在15-20cm以上的大塊寶石原料，也稱開料機(jī)或下料機(jī)。,開石機(jī)結(jié)構(gòu)及工作方式,鋸片直徑：400900mm 冷卻方式： 噴淋式 進(jìn)料方式： 鋸片移動,（2）切片機(jī)（切塊機(jī)）,一種較小型的切割機(jī)，主要用于將中等大小塊度（直徑10-15cm）的原料切割成片、條、小塊等毛料。,鋸片直徑：300450mm 冷卻方式：浸潤式1/41/3 進(jìn)料方式：原料移動,切片機(jī)結(jié)構(gòu)及工作方式,（3）修整機(jī)（寶石切割機(jī)）,一種小型或微型的切割機(jī)，適用于小塊寶石（貴重寶石）原料的分割和毛坯的修整，常稱為“寶石切割機(jī)“。,多切能寶石切割機(jī) （右端為切割裝置） 鋸片直徑：100、110、150mm 鋸片厚度：0.150.3mm 冷卻方式：浸潤式 噴淋式（本機(jī)） 進(jìn)料方式：手持進(jìn)料,寶石切割機(jī)結(jié)構(gòu)及工作方式,二、琢磨法,1 、琢磨法原理 琢磨即研磨，是對寶石材料進(jìn)行造型加工的基本方法，一般在將寶石材料分割及修整成一定規(guī)格大小和形狀的坯料基礎(chǔ)上進(jìn)行，幾乎所有加工余料都要通過琢磨去掉，直至工件具備成品形態(tài)。,（1）琢磨方式,按磨料使用方式： 1）以游離磨料琢磨將磨料與水混合使之粘附在磨具上對寶石進(jìn)行琢磨，現(xiàn)在已較少使用。 2）以固著磨料琢磨將磨料制成磨具直接對寶石進(jìn)行琢磨，這是現(xiàn)代寶石加工的主要方式。,按磨具磨削方式：輪磨 盤磨 帶磨 滾磨,（2）琢磨機(jī)理,一般認(rèn)為，琢磨作用的過程主要是磨料對工件的摩擦切削作用，此外還有沖擊壓裂作用和化學(xué)水解作用的參與。,1）磨擦切削作用,首先分析一行單粒磨料顆粒對寶石材料的磨削力和磨削作用。,單粒磨料顆粒對寶石材料的磨削力矢量（左）及磨削作用（右）分析,單個磨料顆粒對寶石材料的磨削作用是線磨削，而磨盤上大量隨機(jī)分布的磨料顆粒所產(chǎn)生的許許多多的磨削凹痕相互穿插迭加就形成了面磨削作用。,面磨削作用示意圖,2）沖擊壓裂作用,由于磨料顆粒的各向尺寸不同，粒度大小不均勻，被磨削的寶石表面總是支撐在部分少量的磨粒上，使琢磨具有振動沖擊和壓裂作用性質(zhì)，從而加快磨削剝離速度。,沖擊壓裂作用示意圖,3）水解裂擠作用,冷卻水滲入壓裂紋中，在摩擦熱作用下發(fā)生膨脹，同時還可能與寶石新生裂面發(fā)生水解反應(yīng)，如與硅質(zhì)水解反應(yīng)生成硅酸薄膜，體積增大，擠壓裂 縫表面，加速琢磨過程。,水解裂擠作用示意圖,2、琢磨加工的常用設(shè)備,（1）輪磨機(jī) 磨具是砂輪，主要用于磨削寶石毛坯，沖磨成所設(shè)計款式之雛形。,金剛石砂輪機(jī)（左端）,（2）盤磨機(jī),磨具是磨盤，主要用于磨削寶石平面，如刻面型寶石，也可用于弧面型 寶石的造型。,兩種結(jié)構(gòu)類型的盤磨機(jī),（3）帶磨機(jī),磨具是砂帶，適用于磨削寶石的各種弧面，如凸面型寶石。,帶磨機(jī)結(jié)構(gòu)簡圖,（4）滾磨機(jī),磨具是滾筒，主要用于滾動磨削除去寶石毛坯和不規(guī)則小料的棱角，使之變圓滑。,滾筒研磨（拋光）機(jī)的結(jié)構(gòu)（左）及外觀（右）,三、拋光法,拋光是對寶石進(jìn)行光整加工的方法，一般是在寶石加工的最后，也是最關(guān)鍵的一道工序。 其作用是消除寶石被加工表面因研磨工序所殘留的破壞層（凹凸層、裂紋層），以獲得光滑明潔的光學(xué)表面。,1、拋光法原理,寶石的拋光機(jī)理十分復(fù)雜，至今尚未形成一種完善的理論。最為流行的拋光學(xué)說是如下兩種： （1）微粒機(jī)械磨削說 （2）塑性流動說,（1）微粒磨削作用,拋光過程與研磨類似，都是以硬質(zhì)的磨料磨削軟質(zhì)材料表面的過程，差別在于所用的磨料粒度不同，磨料粒度越細(xì)，被磨削寶石表面的磨痕也就越細(xì)密、輕微，當(dāng)磨削深度在100nm左右時，表面就會出現(xiàn)光滑的鏡面效果。,實驗依據(jù)：,1）已拋光的寶石表面在高倍顯微鏡下可見到明顯的起伏（磨痕）現(xiàn)象，用多波干涉顯微鏡可測定其起伏深度；,2）金剛石微粉幾乎可以對所有的寶石進(jìn)行拋光，而且效果可達(dá)最佳，因為金剛石硬度最大。,3）當(dāng)用金剛石微粉對刻面寶石某一小面進(jìn)行拋光時，隨拋光時間加長，該小面面積增大，表明金剛石微粉有磨削作用。,4）用低于寶石硬度的拋光劑對寶石進(jìn)行拋光，其效果一般不佳。,但有例外：不能解釋某些低硬度拋光材料（如瑪瑙粉、硅藻土）能很好地拋光高硬度寶石（如剛玉寶石）。,（2）熱物化作用,20世紀(jì)初，貝爾比（Beilby)研究發(fā)現(xiàn)，拋光過程是由于拋光面受到摩擦熱作用，而引起在被拋光面微米級范圍內(nèi)產(chǎn)生熱塑性熔化流動的液狀層重新分布，形成一種光潔平整的表面層過程。 該表面層稱為“Beilby層“。它就象一層清漆涂在表面的擦痕上，給被拋光面蒙上光澤。,1937年，芬奇（Finch）利用電子繞射技術(shù)，揭示了拋光固體的表面層結(jié)構(gòu)，證實和擴(kuò)展了Beilby理論。 通過對若干寶石材料試驗，將拋光機(jī)理分為四種情況：,Beilby層全部保持非結(jié)晶性，這類寶石一般較難拋光，如尖晶石、鋯石等； Beilby層開始保持非結(jié)晶性，但在其形成后，在主要結(jié)晶面上有再結(jié)晶，如方解石、縞瑪瑙、海藍(lán)寶石等； Beilby層形成后立即按其下面的結(jié)構(gòu)再結(jié)晶，如剛玉、石英等； 不形成Beilby層，這主要指鉆石，其拋光只是一種簡單的精細(xì)研磨。,總的來說，主要與被拋光寶石材料的性質(zhì)、拋光劑種類以及拋光所需要的溫度和壓力條件等因素有關(guān)。 根據(jù)熱物化作用，可以解釋某些較軟質(zhì)的拋光劑能對硬度很高的寶石進(jìn)行拋光的現(xiàn)象。但按此種觀點(diǎn)，將導(dǎo)致出現(xiàn)拋光寶石的表面不