Разработка производственного процесса изготовления круглых бриллиантов

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

несимметричной  разметке.

 

             

Диаметр бриллианта	symbol	D1=A1*0,98	4,36	D2=МГМ	3,65
Высота пояска	λ	17%	0,74	15,0%	0,55
Высота короны	hB	15%	0,65	12,5%	0,46
Высота рундиста в узлах	h`r	2%	0,09	2,5%	0,09
Глубина павильона	hH	43,5%	1,9	44,2%	1,61
Общая высота	H	60,5%	2,64	59,5%	2,17
Угол короны	α	35,0`		32,0`
Угол павильона	β	41,0`		41,5`
Размер площадки	bp	57,1%	2,49	60,0%	2,19
Масса, кар.	m=D²*H*0,0061=0,31			m=D²*H*0,0061=0,18
Общая масса бриллиантов, кар.				0,49
Общий выход годного (ОВГ)				41,5%

 

 

 

 

 

  Параметры прогнозируемых бриллиантов при

симметричной  разметке.

Диаметр бриллианта	symbol	D3=МГМ	4,05	D4=МГМ	4,05
Высота пояска	λ	15,0%	0,61	15,0%	0,61
Высота короны	hB	12,5%	0,51	12,5%	0,51
Высота рундиста в узлах	h`r	2,5%	0,1	2,5%	0,1
Глубина павильона	hH	45,0%	1,82	45,0%	1,82
Общая высота	H	59,2%	2,40	59,2%	2,40
Угол короны	α	32,0`		32,0`
Угол павильона	β	42,0`		42,0`
Размер площадки	bp	60,0%	2,43	60,0%	2,43
Масса, кар.	m=D²*H*0,0061=0,24			m=D²*H*0,0061=0,24
Общая масса бриллиантов, кар.				0,48
Общий выход годного (ОВГ)				40,7%

 

 

Вариант несимметричной разметки (М 10:1)

            

          

             

                 

Вариант симметричной разметки (М 10:1)

 

               

                  

 

 

 

        Основанием выбора одного из видов разметки будет являться расчёт стоимости готовых бриллиантов.