Способ обработки алмаза

Изобретение относится к способам обработки алмаза механическим методом с использованием абразивного порошка. Техническим результатом является повышение скорости обработки алмаза. Способ включает обработку алмаза вращающимся металлическим диском, содержащим абразивный порошок. При этом обрабатываемый алмаз приводят в контакт с алмазообрабатывающим диском и нагревают до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза на воздухе, до 680°С. Причем в процессе обработки алмаза осуществляют кратковременные периодические перегревы алмаза до температуры 750°С. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

 

Изобретение относится к способам обработки алмаза механическим методом с использованием абразивного порошка. Областью применения является гранильная промышленность, особенно эффективно способ может использоваться при обработке поликристаллических агрегатов алмаза.

Известны способы обработки алмаза термическими методами. Одним из первых является изобретение «Способ полирования алмазов» по а.с. СССР №51148 [1]. Существенными признаками изобретения, в соответствии с его формулой, является то, что полирование ведут без охлаждения и без абразивного зерна на полировальном инструменте из более мягкого материала, чем алмаз.

В описании изобретения указано, что нагрев алмаза осуществляется за счет его трения с полировальником. Не исключается и дополнительный нагрев алмаза. В формуле и в описании изобретения не конкретизированы такие существенные признаки способа, как температурные интервалы обработки, материал диска (полировальника), скорость вращения полировальника и режимы давления алмаза на полировальник. Между тем, достижение нагрева алмаза до температуры 550-600°С за счет трения алмаза с алмазообрабатывающим диском затруднительно, предъявляет определенные требования к материалу диска, силе прижима алмаза к диску и скорости вращения диска. Таким образом, изобретение по а.с. СССР №51148 представляет не проверенную экспериментами идею, работоспособность которой проблематична. Кроме того, отсутствие в формуле существенных признаков объекта как способа обработки непомерно раздувает объем изобретения. Так как алмаз является самым твердым материалом, по изобретению №51148 алмаз можно обрабатывать без абразива любым известным материалом, что противоречит фактам.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ обработки алмаза вращающимся металлическим диском, содержащим абразивный порошок [2]. В данном способе, принятом за прототип, скорость обработки зависит от скорости вращения алмазообрабатывающего диска, от силы прижима обрабатываемого алмаза к диску, от физико-механических свойств алмазного абразивного порошка. Основным недостатком способа является невысокая скорость обработки алмаза. Указанным способом кристалл алмаза по плоскости октаэдра, по так называемому твердому направлению кристалла, обрабатывается с исключительно малой скоростью. Это приводит к затруднениям при обработке поликристаллических агрегатов (спеков) алмаза. Из-за хаотического расположения частиц (кристалликов) агрегата при его обработке всегда найдутся частицы (кристаллики), ориентированные твердыми направлениями.

Целью предлагаемого изобретения является повышение скорости обработки алмаза. Для достижения указанной цели алмаз в процессе обработки нагревают до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза на воздухе, до 680°С.

Еще сильное повышение скорости шлифования алмаза достигают при кратковременных перегревах алмаза до температуры 750°С.

Дополнительный нагрев кристалла алмаза позволяет проводить обработку алмаза диском, содержащим менее твердый, чем алмаз, абразивный порошок, например карборунд, карбиды металлов.

В опытах по шлифованию алмаза применяли специальную технологическую оснастку - приспособление для шлифования кристаллов алмаза с электроподогреваемой оправкой. Температура измерялась и регулировалась с точностью до ±10°C. Постоянство давления кристалла на диск достигалось грузом на приспособление для шлифования F=22,5 H; Р=5,4 МПа. Результаты опытов приведены в таблице и на графике.

Таблица
№	Т, °С	t (мин)	m (мг)	П	ПT/П120
1	120	45	0,8	2,13	1
2	300	45	0,85	2,27	1,07
3	400	45	1,25	3,34	1,57
4	500	45	1,20	3,20	1,50
5	600	45	4,10	10,95	5,14
6	680	15	3,0	24,04	11,3
П - производительность шлифования кар/ мин·мм2.

Опыты показали, что при температурах 400-500°С скорость шлифования повышается только до 1,5 раза. Резкое повышение скорости до 11 раз наблюдается при температурах 600-680°С. Это можно объяснить наличием какого-то энергетического барьера в процессе разрушения (обработки) кристалла алмаза. Данные об изменении скорости шлифования при 750°С не приведены в таблице результатов опытов из-за недостаточной их сходимости. При кратковременных опытах получены данные о 20-30-кратном повышении скорости шлифования. Значительная графитизация алмаза на воздухе наблюдается при температурах выше 750°С. Но это происходит с необрабатываемыми кристаллами. При шлифовании, вероятно, температура интенсивной графитизации понижается вследствие воздействия механохимических эффектов. Возможно, эти же эффекты позволяют проводить обработку алмаза не меньшей, чем с алмазным абразивом, скоростью более мягкими, чем алмаз, абразивами при температурах 600-750°С.

1. А.с. 51148 СССР. Способ полирования алмазов / Валов А.А., Гребенщиков И.В. Опубл. 1937. Бюл. №5-6. С.39.

2. В.И.Епифанов, А.Я.Песина, Л.В.Зыков. Технология обработки алмазов в бриллианты. М: Высшая школа, 1987. С.335.

1. Способ обработки алмаза вращающимся металлическим диском, содержащим абразивный порошок, отличающийся тем, что, с целью повышения скорости обработки алмаза, обрабатываемый алмаз приводят в контакт с алмазообрабатывающим диском и нагревают до температуры чуть ниже температуры графитизации алмаза на воздухе до 680°С, причем в процессе обработки алмаза осуществляют кратковременные периодические перегревы алмаза до температуры 750°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве абразива кроме алмазного порошка можно использовать порошки из более мягкого материала, например карборунда или карбидов металлов.