Ю Никитин - Поделочные камни и их обработка

За единицу веса алмазов принят карат, введенный еще древними ювелирами для уравновешивания алмазов с помощью зерен растения карубы, обладавших, как правило, весом от 192.80 до 215.90 мг. В 1907 г. Международной метрической конвенцией в Париже был введен единый международный карат, равный 200 мг.

С 1962 г. значительно увеличилось производство инструментов из синтетических алмазов, освоенное Украинским институтом синтетических сверхтвердых материалов и инструментов (Киев). Алмазные отрезные круги, пасты и порошки теперь можно найти в салонах алмазного инструмента Москвы и Киева.

Порошки из природного алмаза маркируются буквой А, из синтетического — буквами АС. В зависимости от размеров частиц (зернистости) они подразделяются на две группы: шлифпорошки и микропорошки. В группу шлифпорошков входят зерна алмаза величиной от 500 до 40 мкм, что соответствует номерам по зернистости от А500/400 до А50/40. В обозначениях микропорошков добавляется буква М, поэтому маркам от AM40/28 до AM1/0 соответствуют размеры зерен от 40 до менее 1 мкм.

Помимо порошков широкое применение для тонкой шлифовки находят алмазные пасты с обозначением АП для природных алмазов и АСП — для синтетических. Их выпускают в тюбиках с расфасовкой в 80, 40 и 20 каратов в виде различных сортов по зернистости — от АП100 до АП1, где 100 и 1 соответствуют величине зерен в микрометрах.

Переходя к описанию алмазного инструмента, следует прежде всего назвать алмазные отрезные круги (АОК), выпускаемые диаметром до 500 мм. Среди общего набора имеющихся алмазных отрезных кругов, или, как их называют, алмазных пил, камнерезам-любителям требуются, как правило, пилы диаметром 160 и 200 мм.

Алмазные отрезные круги изготовляются из стальных дисков с кромкой, представляющей собой алмазный порошок, спрессованный металлической связкой. Материалом связки служит медный порошок (80%) и оловянный (20%). Такая связка обозначается M1.

Маркировка алмазных отрезных кругов может быть, например, такой: АОК 200×1.4×5×32, А400/315, 25%, M1, что расшифровывается следующим образом — алмазный отрезной круг с внешним диаметром 200 мм, толщиной 1.4 мм, шириной по кромке алмазоносного слоя 5 мм, диаметром центрального посадочного отверстия в 32 мм, зернистостью природного алмаза от 400 до 315 мкм, концентрацией алмаза в алмазоносном слое 25%, с металлической связкой M1. Цифра, касающаяся процентного содержания алмаза в алмазоносном слое, может быть 25, 50, 100 и 200%. За 100 %-ю концентрацию условно принимается 0.878 мг алмазного порошка в 1 мм 3алмазоносного слоя инструмента. Если для алмазного отрезного круга используется синтетический алмаз, то при его маркировке ставится один из следующих индексов, обозначающих марки алмазов: АСО, АСП, АСВ, АСК.

Синтетические алмазы различных марок отличаются по прочности, форме и величине удельной поверхности. Если за единицу прочности принять прочность зерна природного алмаза, то АСО имеет примерно 30—40 %, АСП — до 60%, АСВ — 80—90%, а АСК равен или даже несколько выше прочности природного алмаза.

Помимо алмазных отрезных кругов современная промышленность выпускает другие алмазные инструменты типа А1ПВ, АПП, АЭДД и т. п.

Алмазному инструменту типа А1ПВ соответствует алмазная планшайба, обычно толщиной в 15 мм, с индексами, например: А1ПВ 140×35×1.5, М-100-АСВ 250/200, что соответствует диаметру планшайбы 140 мм, ширине алмазного кругового слоя 35 мм при толщине в 1.5 мм, металлической связке, 100 %-й концентрации, марке синтетического алмаза АСВ, зернистости 250/200 мкм. Алмазный инструмент типа А1ПВ используется в шлифовальном станке с горизонтальной планшайбой, а также на универсальной бабке и предназначен для шлифовки и полировки твердых камней.

При необходимости создать криволинейную вогнутую поверхность, сходную с лоточком, желобом или выемкой, употребляется алмазный круг типа АПП (прямого профиля). Он используется в камнерезном станке с противовесом и в универсальной бабке.

Алмазный эластичный доводочный диск (АЭДД) диаметром 200 мм выпускается набором из трех дисков: АСО-10, АСМ-40, АСМ-3. Первые два диска употребляются для доводки на шлифовальном станке, а последний диск — для полировки.

Значительная продолжительность жизни алмазного инструмента объясняется его способностью к самозаточке. Дело в том, что кромка алмазных пил образована хорошо спрессованным слоем алмазного и металлического порошков, в котором связующая основа прочно удерживает алмазные зерна вплоть до их полного износа. Свободный от зерен металл постепенно истирается, обнажая новые зерна алмаза, залегавшие ранее в более глубоком слое кромки. Периодическая заточка алмазной пилы посредством разрезания карборундового круга помогает обнажению новых зерен алмаза.

В современном камнерезном производстве наиболее часто применяются такие искусственные абразивы, как карборунд, карбид бора, кубический нитрид бора, окись хрома, тонердэ и гидрат окиси олова.

Карборунд (карбид кремния — SiC) впервые был открыт в 1891 г. Ачесоном, работавшим над получением искусственных алмазов. По мере усовершенствования производства его высокая стоимость снижалась, и в настоящее время он является основным из широко применяемых и дешевых абразивных материалов. Зерна карборунда (с твердостью 9.5—9.75 по Моосу) уступают по твердости алмазу, кубическому нитриду бора (эльбор) и почти равны твердости карбида бора.

Материалами для производства карборунда служат кварцевый песок (51—55 %), кокс (30—40 %), поваренная соль (1—5 %) и древесные опилки (5—10 %), которые сплавляются в электрических печах при температуре 1920—2200° С. Различают два сорта карборунда: обыкновенный, или первый, — черного или темно-синего цвета (КЧ) с побежалостью и сорт «экстра», или «высший», — зеленого цвета (КЗ) разных оттенков.

Обыкновенный карборунд устойчив при грубой шлифовке, когда требуется снять толстый слой с обрабатываемой поверхности. Сорт «экстра» более тверд и ценится выше. Карборунд имеет раковистый излом и очень острые края и выступы, что определяет его высокие абразивные свойства. Он незаменим при обработке хрупких материалов типа чугуна, бронзы, стекла, фарфора, горных пород и минералов. Следует иметь в виду, что карборунд, как и любой абразив, непригоден для шлифовки пластичных или вязких материалов, так как зерна абразива, проникая внутрь такого материала и оставаясь в нем, защищают его тем самым от дальнейшего разрушения.

Карборунд пригоден для изготовления разнообразнейших инструментов — кругов, плоских и фасонных профилей, брусков, шкурок и др.

Карборундовые абразивные порошки (КЗ и КЧ) выпускаются в виде трех разновидностей по размерам зерен: шлифзерно, шлифпорошки и микропорошки. Шлифзерно выпускается с номером зернистости от 160 до 63 (размер зерна от 1600 до 630 мкм); шлифпорошки — с номером зернистости от 50 до 4 (размер зерна от 500 до 40 мкм); микропорошки — с номером зернистости от М40 до M1 (размер зерна от 40 до 1 мкм).