Тема проекта: Разработка производственного процесса изготовления круглых бриллиантов

1.1. Целью разработки производственного процесса является составление такой схемы последовательностей технологических операций, при которой становится возможным получение максимального экономического эффекта, и как следствие этого, повышение прибыли, благодаря рациональному использованию алмазного сырья и производственных мощностей.

Процесс обработки бриллиантов состоит из следующих операций: производственного исследования и разметки алмазного сырья, раскалывания, распиливания, обдирки и огранки. Цель производственного исследования кристаллов алмаза – изучить морфологические особенности каждого кристалла, сопоставить стоимость сырья, выход годного, цену бриллиантов, которые из этого сырья получатся, и на основании анализа определить технологическую направленность его обработки.

Технологическим процессом называется часть производственного процесса, содержащие целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда

1.2. Алмаз – природный минерал, состоящий из углерода и кристаллизующийся в кубической сингонии. Обычно содержит небольшое количество примесей различных химических элементов; обладает наибольшей твёрдостью из всех известных в настоящее время веществ; встречается в природе как минерал коренных и россыпных месторождений или получается синтезом из углеродосодержащих веществ. Коренные месторождения представляют собой залегания в виде вертикальных или круто падающих тел трубчатой формы (диатрем), уходящих на большую глубину. Источником алмазного сырья является кимберлитовая горная порода (Кимберли - по названию первого коренного месторождения алмазов в Африке в 1871 году).

Бриллиантом называется огранённый природный алмаз различных видов огранки, имеющий отполированные грани и предназначенный для использования в ювелирных изделиях, а также в незакреплённом виде. Бриллиант – алмаз, которому посредством обработки предана специальная форма, максимально выявляющая его естественный блеск.

Свойства	Алмаз
Формула	С
Сингония	кубическая
Блеск	Сильный (алмазный)
Прозрачность	прозрачный, полупрозрачный
Структура	Атомы углерода размещаются плотно и каждый из них прочно связан с четырьмя окружающими атомами
Твердость по шкале Мооса	10 (наивысшая)
Плотность (г/см3)	3,47-3,56
Ударная вязкость	Хрупкий
Спайность	совершенная
Окраска	Обычно жёлтая, коричневая, серая или бесцветная, реже голубая, зелёная, чёрная
Показатель преломления	2,42
Величина дисперсионного эффекта	0,063
Критический угол	24`50°
Электропроводность	Слабая (полупроводник р-типа, при трении электризуется)
Химическая стойкость	Не поддается воздействию кислот при комнатной температуре и кипячении. Сгорает в расплавах щелочей. На воздухе сгорает при 850-1000° С, в струе кислорода - при 720-800° С. Без доступа воздуха при нагревании выше 1200° С переходит в графит

1.3. Свойства алмаза.

1.4. Основными классификационными признаками алмазного сырья являются: размерность; форма (степень искажения); дефектность (качество) и цвет. Размерность определяют посредством условных ситовых классов, и разделяют на шесть основных размерно-весовых групп: -9; +9; +11-3gr; 4-6gr; +1,8ct; 10,80ct и более. При сортировке алмазного сырья по форме учитывают степень деформации (искажения) формы кристаллов, а также сохранность их природной формы. По сохранности природной формы кристаллы разделяют на целые и обломки. В зависимости от характера поверхности граней, кристаллы делят от гладкогранных до кристаллов, обладающих рельефными гранями.

Для уточнения местоположения дефекта, кристалл делят на три зоны: центральную, среднюю и периферийную. По величине дефектов алмазы классифицируют от чистых, до кристаллов, имеющих очень большие дефекты. Форму и дефектность алмазов определяют визуальным методом сравнения с рабочими образцами.

Кроме формы и качества (дефектности) алмазы характеризуются нацветом, т.е. любым оттенком, отличающимся от цвета ультра белой бумаги. По цвету алмазы подразделяют на семь основных групп, которые характеризуются интенсивностью окраски и цветовыми оттенками: от бесцветных до цветных (густо окрашенных в объёме камня). Цвет алмазов определяют визуальным методом сравнения с образцами при естественном освещении на фоне белой бумаги.

1.5. Под классификацией бриллиантов подразумевают систему распределения бриллиантов по определённым классификационным признакам. Основными показателями качества бриллиантов являются масса, цвет, чистота и огранка. Бриллианты, независимо от вида огранки, по массе разделяют на три группы: мелкие, средние и крупные. В зависимости от оттенка цвета, его тональности и насыщенности бриллианты подразделяют на бесцветные, с оттенками разной насыщенности, окрашенные и фантазийные. С учётом групп массы и видов огранки бриллианты подразделяют на группы цвета таким образом: четыре группы составляют мелкие круглые семнадцатигранные бриллианты; семь групп – мелкие бриллианты других видов огранки и семнадцать групп – средние и крупные бриллианты.

В зависимости от характеристики внутренних и внешних дефектов и места расположения в объёме бриллианта, а также от видов огранки и групп массы бриллианты подразделяют на группы чистоты: шесть групп мелких круглых семнадцатигранных; девять групп – мелких, других видов огранки и тринадцать – средних и крупных бриллиантов. Огранка бриллиантов характеризуется видом (формой и типом) и качеством.

По форме огранки бриллианты подразделяют на круглые, фантазийные и нетрадиционные. Огранку бриллиантов делят на следующие типы: клиньевая или бриллиантовая, ступенчатая и смешанная. Параметрами качества огранки бриллиантов являются: геометрические параметры, пропорции, симметрия и полировка. В зависимости от качества огранки бриллианты подразделяются на группы огранки: А, Б, В, Г.

2. Технологическая часть.

2.1. Кристалл алмаза, массой 1,18 ct, ставший исходным сырьём, для которого разрабатывается данный технологический процесс, имеет характеристики:

SH 2Q – 3C. Это говорит о том, что кристалл принадлежит диапазону размерно-весовых групп +9 – +1.8ct, имеет форму shapes, к которой относятся целые кристаллы, с небольшим искажением, гладкогранные, с незначительной или небольшой рельефностью граней.

Кристалл относится ко второй группе по дефектности: 2Q – второе качество, или Spotted (Spt), и характеризуется наличием незначительных дефектов, едва видных в 6х лупу. В данном случае дефекты расположены, в основном, в периферийной зоне, в виде включений тёмного цвета, что даёт основание полагать о возможном повышении качества готовых бриллиантов, при условии полной, или почти полной, выработке дефектов в процессе технологической обработке кристалла.

Обозначение 3C, по цветовым характеристикам, относит данный кристалл алмаза к группе 3-го цвета (3-rd Colour), в которую входят алмазы с незначительным жёлтым, зелёным, аквамариновым или фиолетовым оттенком.

2.2. Процесс изготовления бриллиантов начинается с производственного исследования и разметки сырья, а затем происходит выбор технологических операций, необходимых в каждом конкретном случае, и далее, сам тех. процесс.

Цель производственного исследования кристаллов алмаза – изучить морфологические особенности каждого кристалла, Сопоставить стоимость сырья, выход годного, цену бриллиантов, которые могут из него получиться, и на основании анализа определить технологическую направленность его обработки.

Производственное исследование и разметка алмазов состоит из: сортировки алмазного сырья под бриллианты различных форм;

определение формы бриллиантов, которые могут быть получены из кристаллов алмаза (с учётом максимального выхода годного и наибольшей стоимости бриллианта);

определение порядка технологической обработки сырья;

определение и нанесение плоскости распиливания или раскалывания кристаллов алмаза. Алмазы по форме, видам и характеру деформации сортируют на следующие технологические группы: I.Кристаллы правильной формы и с незначительным искажением (степень искажения до 1:1.2); II.Деформированные кристаллы (удлинённые по оси симметрии 2-го порядка; уплощённые по оси симметрии 3-го порядка; удлинённые по оси 3-

го порядка).

В нашем случае исходным сырьём является кристалл правильной формы (Shapes), с незначительным искажением (уплощением по оси 3-го порядка), равным 0.78 (3.6/4.6).

Наиболее важной задачей при разметке является выбор такой плоскости распиливания, которая позволит получить из кристалла максимальный выход годного. Для кристаллов правильной октаэдрической формы, как в нашем случае, необходимо измерить ребро октаэдра, и с помощью таблиц определить расположение будущих бриллиантов в объёме кристалла. Наибольшая площадь сечения у октаэдра образуется при пересечении его плоскостью, проходящей через любые четыре вершины. Линия разметки в этом случае пройдёт параллельно наибольшему сечению, на расстоянии равном высоте верха бриллианта.

Параметры прогнозируемых бриллиантов при