宝石研磨加工设备及工艺.ppt

1 2 修整机 小型切割机 电动机带动锯片转动 切割小块宝石 余料 多为水冷却机 2 二 磨削设备 轮磨机 砂轮 对宝石倒棱和预型 机体由 轴承和主动轴与电机连接 构成动力装置 采用喷淋式冷却 盘磨机 磨削平面和弧面 机械手机与八角手机 3 4 带磨机 砂带滚磨机 即滚桶机 5 三 抛光设备 超细磨削机 粗磨料 细磨料振动抛光机 滚桶抛光机 布轮机 6 四 钻孔设备 1 原始手拉钻杆打孔机 速度慢 功率低2 高速钻床打孔机 3 超声波打孔机 将超声波的电振荡转化为高频机械振荡 带动磨粒对宝石点磨削 4 激光打孔机 7 8 第二节磨料 一 什么是磨料 研磨工件宝石和制作磨具的材料 是具有棱角 硬度及韧性的粒状或微粉状矿物或矿物集合体 是宝石加工的牙齿 9 二 磨料的基本性能磨料作为磨削和抛光材料 一般具有如下基本性能 硬度 一般将磨料的硬度要大于被加工的宝石的硬度 水滴石穿 的现象例外 韧性 韧性好 不能因为研磨压力而轻易产生形变或碎裂 并且不能轻易被磨损 自锐性 随着研磨压力而产生的碎裂 碎裂的各部分保持尖锐的棱角 10 熔点高 磨料的熔点大于被加工宝石的熔点 且在高温下能保持固有硬度和强度 化学稳定性好 不能在加工中与被加工的宝石发生化学反应 形状与粒度均一 每号数的磨料粒度应限制在一定范围内 11 三 磨料种类及特征不同种类的磨料 其硬度 任性 脆性 耐磨性 抗导热性不同 因而其所能磨削的宝石材料的性质不同 以下分别集中常用磨料的特性 12 碳化硅 熔点 硬度为 比金刚石硬度 低 性脆 棱角锋利 韧性低 切削能力 相当于金刚石的 倍 较大 多用于中低档宝石及其原始的切割及磨削 价格较低 黑色和绿色 为不同的温度的产物 碳化硼 其硬度金低于金刚石和立方氮化硼 硬度小于碳化硅 且耐磨性好 故多用于高档宝石材料的研磨 金刚石 硬度为 较高自锐性 一定的韧性 较大脆性 较好的耐磨性 化学性质稳定 价格昂贵 多用于高档宝石研磨 人造金刚石较天然的脆性大 13 刚玉磨料 应用不如前三种磨料广 韧性较好 耐磨性能好 相应的自锐性较低 可用于磨削韧性较大的翡翠 虎睛石等 对其它宝石其磨削力不如金刚石与碳化硅 14 四 磨料的粒度分级1 磨料的粒度 是指磨料的颗粒粒径的大小 用网眼和粒度号表示 1 网眼 磨料能通过每吋有若干条网丝或细线之筛 如100网眼 是指磨料能通过每吋有100条网丝编成的筛子 2 粒度号 用微米 10 6米 m表示磨料的粒度大小 15 16 17 五 抛光剂 是一种特殊的磨光材料 1 抛光剂的特性 1 粒度均一 纯净不含杂质 2 有适当的硬度与比重 3 良好的分散性与吸附性 4 有一定的表面活性 18 2 常用抛光剂介绍 1 人造金刚石微粉和研磨膏 价高 适于高档宝石抛光 水质 微粉 分散剂 乙二醇 载体 聚乙二醇硬脂酸酯 水研磨膏油质 微粉 分散剂 橄榄油 轻机油 载体 硬脂酸酯 19 2 氧化铝 al3o2 包括铝矾土 铝氧粉 蓝宝粉 红宝粉 人造红宝粉等 a 铝氧粉是不纯的氧化铝粉 铝氧粉与铝矾土由于价廉 多在珠型和异型宝石的抛光中使用 抛光效果不及红宝粉 b 人造红宝粉是精选出的氧化铝粉 红宝粉系人造刚玉粉碎分选而精制成的人造刚玉粉 人造红宝粉与红宝粉多用于刻面型或凸面型宝石的抛光 效果好 3 氧化铬 cr2o3 俗称绿粉 常用抛光剂 硬度5 7 粉状物常颗粒不均 多用于中硬和中软 硬度6 3 的宝石的抛光 如翡翠 孔雀石 绿松石 水晶 软玉等 不适于有裂及质地疏松的浅色宝石 因易被污染 20 4 氧化铈 ceo 色呈粉红略带微黄 对于脆性的中硬宝石抛光效果好 如水晶 橄榄石 锆石 海蓝宝石 碧玺等 5 硅藻土 sio2 粉状物呈白色或微黄白色 硬度5 5 6 5 多用于韧性较大的宝石 玛瑙 翡翠 和部分高硬度的宝石 如蓝宝石 海蓝宝石 的抛光 6 氧化铁 俗称铁丹或红粉 呈红色 多用于中硬以下的宝石抛光 易污染 难清除 一般不用 7 其他抛光材料 二氧化锆 zro2 抛光效果同ceo 二氧化锡 少用 氧化锌 氧化镁 21 第三节磨具 磨具是切割 磨削 抛光宝石的重要加工工具 一 固着磨料磨具固着磨料磨具是指磨料被某种结合剂结合成一定形状的工具或附着于某种基体 或刀基 上而成的磨具 1磨具结合剂 结合剂作用 固结磨料 制成各类磨具 22 常见磨具结合剂 陶瓷结合剂 孔隙大 脆性大 化学性质稳定 耐热性好 价廉 适用于高硬度的脆性宝石 树脂结合剂 耐热性不够 不耐酸碱 硬度高 适用于中硬韧性的宝石 橡胶结合剂 耐热性不好 不耐酸 适用于中硬以下宝石加工 韧性好的宝石 金属结合剂 强度高 耐磨性好 韧性好 适用于各类宝石加工 23 2 磨具的硬度 超软软中软中中硬硬超硬中国 美国 其他 3 切割刀片 金刚石锯片 将金刚石粉通过粘结剂固结在刀基上 一般采用滚压 电镀法和粉末冶金法 刀片厚度 1 金刚石锯片的构成要素有 个 刀基 金刚石粉和粘结剂 24 金刚石锯片的制作方法金刚石锯片的制作主要有两种方法 滚压 电镀法 多用于制作中小锯片粉末冶金法 可用于制作大 中 小锯片用粉末冶金法所制作的锯片 其厚度较大 一般不小于 滚压 电镀法制作的锯片厚度较薄 25 刀基刀基是承载金刚石粉 并支撑磨料进行磨削的金属薄片 金刚石粉切割宝石用的金刚石磨具的金刚石粉粒度从 40 都可用大锯片 磨料中锯片 小锯片 粘结剂金刚石锯片的粘结剂是指把金刚石粉粘结于刀基上的材料 通常用金属粉和电镀金属为粘结剂 26 27 4 砂轮 1 a碳化硅砂轮 由粘结剂和磨料组成 平行砂轮 单斜边砂轮 磨针砂轮 b金刚石砂轮 最外层的工作层是用金属粘结剂和金刚石粉构成 在工作层与基体之间有一过渡层 主要是由粘结剂组成 主要作用是焊接基体和工作层 28 29 5 钻粉磨盘 金刚石砂盘由金刚石粉 金属粘结剂和基盘构成 电镀金刚石磨盘 强度高 磨削性好 但金刚石粉仅一层 故寿命短 镀层易起泡脱层 造成盘粉层不均匀 烧结金刚石磨盘 寿命长 但造价高 30 二 游离磨料磨具游离磨料磨具是指磨料未粘附于磨具基体上 而是在磨具工作面上处于游离分散状态 此种磨具一般仅起支撑磨料进行磨削作用 而不把持磨料 这种磨具常用的有磨盘和抛光盘 1 磨盘由于磨料处于游离状态 故磨盘都是平放的 磨盘一般采用金属材料制作 选用磨盘材料时 一般要考虑两个主要因素 1 材料的磨削速度要快 而且自身的变形要尽量小 2 耐磨性 目前最常用的是铸铁磨盘 其特点是耐磨性好 强度高 磨削效率高 价格低廉 故广泛采用 31 2 抛光盘 通常抛光盘材料的选用主要根据所抛光宝石的琢型而定 1 硬盘 对于平面度要求较高的刻面宝石和其他宝石平面的抛光 多采用金属材料作抛光盘 这类抛光盘称为硬盘 锡盘 32 锡合金 低熔点锡合金盘配方如下 3 7 50 26 3 10 熔点70 6 52 32 熔点103 68 32 熔点178 64 36 熔点181 铝抛光盘 铝合金抛光盘 锌抛光盘 紫铜抛光盘 含金刚石微粉的铜合金盘 铅抛光盘 33 2 中硬盘 中硬盘 的抛光盘 其材料有沥青 塑料 尼龙 树脂和木材等 其抛光性能介于软盘和硬盘之间 有机玻璃盘 木盘 电木盘 沥青盘 树脂盘 硬塑盘 34 3 软盘 对于凸面型 珠型等弧面宝石 多采用毛毡 皮革 布 帆布 厚棉布 天鹅绒等 和毛呢等柔软质材料作抛光盘面 所制的抛光盘称为 软盘 软盘的构成比较简单 通常由基盘和抛光层面组成 35 第四节辅助材料 粘胶剂清洗剂 一 冷却液宝石在琢磨过程中 往往产生大量的热量 使宝石和磨具温度升高 故耍使用冷却液 36 二 常用粘胶剂的配方及制作 粘合剂 绿胶 虫胶40 环氧树脂1 松香15 石膏粉35 石蜡9 氧化铬粉适量该粘合剂流动温度是120 粘合剂 红胶 虫胶45 火漆胶55 流动温度 140 37 红火漆 松香