Обзор методов распиливания и резки алмазов

Категория:
Обработка алмазов


Обзор методов распиливания и резки алмазов

Одним из основных и широко распространенных методов распиливания алмаза является механический. На рис. 2 приведена схема установки для резки алмазов с помощью ультразвука. Ультразвуковая установка состоит из ванны для абразивной суспензии, состоящей из воды и алмазного порошка, корпуса, укрепленного на шариковых опорах и перемещающегося под действием груза, вибратора, концентратора и оправки, к которой крепится алмаз. Режущий диск вращается на шпинделе. Распиливание производится диском диаметром 40 мм, изготовленным из нержавеющей стали толщиной 0,1 мм при давлении на диск 500 г и вращении со скоростью 800 об/мин. В среднем интенсивность распиливания алмазов около 0,3 мм2/мин. Резка алмаза электроэрозионным методом состоит из двух этапов:

1. Графитизация части поверхности кристалла.

2. Окончательной эрозионной обработки.

Для графитизации (1-й этап) алмаз помещают в ванну с токонепроводящей жидкостью — парафиновым маслом. К кристаллу подводят два игольчатых электрода. Расстояние между иглами электродов не должно превышать 0,75 мм. При пропускании тока напряжением 10 000 В алмаз графитизируется по линии, соединяющей электроды. Электроэрозионная обработка алмаза (2-й этап) производится в специальной ванне.

Рис. 1. Эффективность применения распиливания при изготовлении бриллиантов:
а — потери без распиливания, б — потери при применении распиливания; 1 — бриллиант, 2 — отходы алмазного сырья

Рис. 2. Схема установки для распиливания алмаза с применением ультразвука:
1 — станина, 2 — шариковая опора, 3 — опоры, 4 — вибратор, 5 — корпус, 6 — концентратор, 7 — оправка, 8 —алмаз, 9 — шпиндель, 10 — режущий диск, 11 — ванна, 12 — груз

Рис. 3. Схема графитизации поверхности алмаза:
1 — алмаз, 2—3 — электроды, 4 — линия графитизации

Рис. 4. Схема электроэрозионной обработки алмаза:
1 — токосъемник, 2 — пластинчатый электрод, 3 — подставка, 4 — ванна

Пластинчатый электрод устанавливается по линии графитизации. Вторым электродом служит подставка, изолированная от корпуса ванны. При пропускании тока напряжением 6—8 тыс В можно разрезать кристаллы алмаза любой формы.

При действии на алмаз луча лазера небольшой мощности образуются лунки с четкими границами. Поглощенная световая энергия разогревает алмаз в данной точке до температуры фазового превращения или испарения. При увеличении мощности луча алмаз раскалывается по плоскости спайности в результате значительных растягивающих усилий, возникающих под действием энергии луча плотностью до 16-10t; Вт/см2.

При электронной бомбардировке распиливание алмаза в первый момент идет интенсивно, но по мере увеличения глубины реза интенсивность резко падает в результате изменения оптимального положения фокуса, приводящего к уменьшению мощности луча, увеличения потерь энергии за счет поглощения части ее боковыми стенками реза и наличия пленки графита, препятствующей непосредственному контакту алмаза и луча. Алмаз, подвергавшийся действию несфокусированного электронного луча, имеет рез с большим количеством сколов.

Рис. 5. Кристаллы алмаза после действия луча лазера:
а — мощность 1,67 ВтХбОО, б — мощность 5,4 ВтХ200

Рис. 6. Кристаллы алмаза после действия электронного луча:
а — напряжение 30 КВХ200, б— напряжение 60 KBX200

Поверхность реза и прилегающая к ней зона покрываются налетом графита. При действии острофокусированного луча качество поверхности алмаза после распиливания значительно повышается. Во всех случаях профиль реза представляет собой клин с углом при вершине около 23°, что объясняется неравномерностью распределения тока по диаметру пучка. После очистки алмаза от следов графитизации и прошлифовки плоскости реза было обнаружено большое количество микротрещин, которые отсутствовали в алмазе перед обработкой. Это объясняется присутствием даже в беспорочном алмазе большого количества концентраторов напряжений, которые при воздействии высокой температуры приводят к образованию микротрещин или к увеличению уже существующих.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум