Comment sont traités les diamants ?
Le diamant est un minéral naturel qui est du carbone avec un réseau cristallin allotropique. En raison de sa structure moléculaire, c'est un matériau extrêmement dur qui peut être stocké indéfiniment.
La composition chimique d'un diamant peut être altérée par divers facteurs : température élevée, pression et/ou vide. À la suite de leur action, le diamant se transforme en un autre élément chimique - le graphite, qui a une composition différente de caractéristiques qualitatives.
Les diamants sont obtenus par extraction naturelle et production artificielle. Dans la deuxième méthode, l'élément chimique graphite est exposé à une température et une pression élevées. Le matériau graphite modifie sa structure moléculaire et se transforme en diamants bruts, acquérant des propriétés de résistance caractéristiques.
La matière première obtenue nécessite un traitement supplémentaire avant d'être réutilisée. Le facteur de dureté accrue du diamant nécessite une approche particulière des méthodes de sa mise en œuvre.
Histoire
L'histoire de l'extraction du diamant est extrêmement jeune. Cela est dû à la complexité de la recherche et de l'extraction du minerai, ainsi qu'aux difficultés associées à son traitement. La technologie de traitement du matériau décrit à l'aide d'un autre diamant n'a commencé à gagner en popularité qu'aux XIVe-XVe siècles de notre ère. Jusqu'à cette époque, cette méthode n'était utilisée que par les anciens maîtres indiens, qui gardaient soigneusement les secrets de la technologie.
Sur le territoire de la Russie, le développement des gisements minéraux et le développement des technologies pour son traitement n'ont pris une échelle industrielle que dans la seconde moitié du XIXe siècle.Aujourd'hui en Sibérie, des travaux sont en cours pour extraire ce minerai dans des mines qui figurent sur la liste des plus grandes au monde. Parallèlement, tous les types de traitement du diamant ont été maîtrisés.
Fonctionnalités de traitement
La technologie de traitement et l'ensemble des dispositifs techniques adaptés à cela sont déterminés par le nom de l'usage final pour lequel le diamant taillé sera utilisé.
Les caractéristiques du diamant nécessitent son utilisation dans divers systèmes, outils et dispositifs technologiques. Par exemple, une fine fraction de diamant - grain, est utilisée comme revêtement de pulvérisation cathodique sur les surfaces de travail de tous les appareils de coupe. La pulvérisation au diamant est utilisée pour une application sur des disques à tronçonner, des scies, des bandes conçues pour le sciage du métal, de la pierre, du béton, de la céramique et d'autres matériaux.
Malgré la résistance du diamant aux effets de charges destructrices d'une large gamme, c'est un matériau fragile... L'utilisation de la technologie de pressage par impact permet de broyer les diamants en copeaux. Le concassage du minéral est réalisé à l'aide d'une presse hydraulique (cette option de traitement est rarement applicable).
La technologie du laminage est plus largement utilisée. Dans le cadre de ce processus, la matière première est acheminée via un convoyeur dans une chambre spéciale, dans laquelle tournent des rouleaux cylindriques en contact les uns avec les autres. En passant entre eux, des diamants bruts s'effondrent. Compte tenu du facteur de résistance du diamant, le convoyeur utilise plusieurs blocs avec des rouleaux rotatifs qui ont différentes tailles d'espace entre eux. Cela permet de réduire la charge sur le mécanisme, puisque le concassage étape par étape s'effectue selon le principe du plus gros au plus petit.
La surface de travail des rouleaux est recouverte d'un revêtement diamanté, car aucun autre matériau ne peut supporter cette charge dans un équivalent aussi efficace.
Les paramètres de taille de la fraction de miettes sont déterminés par le nom de l'objectif final pour lequel il sera utilisé. Le gros grain de diamant est utilisé pour le traitement grossier de matériaux avec un facteur de résistance accru : céramique, granit, grès cérame. Par exemple, des copeaux grossiers sont utilisés comme élément de coupe appliqué au bord de travail des couronnes circulaires conçues pour couper des trous ronds dans des matériaux durs : carreaux de céramique, béton, dalles de granit et autres.
Des grains de diamant de granulométrie plus fine sont utilisés pour le traitement fin de certains matériaux. Dans le cadre de ce traitement, les matériaux sont lissés, polis, polis. Le polissage se fait avec une pâte spéciale à base de poussière de diamant. Des grains de diamant de différentes granulométries sont obtenus par concassage et tamisage ultérieur.
Le passage du diamant concassé à travers des panneaux grillagés de différentes tailles de mailles permet d'obtenir des fractions d'un diamètre fixe.
Le processus d'obtention de matériaux diamantés adaptés aux applications industrielles est une procédure plus laborieuse que la technologie de pressage par impact. Ces matériaux comprennent, par exemple, les molettes de coupe du verre, les pointes d'outils de tournage et autres. Ce sont des éléments entièrement constitués de masse de diamant. La production de tels ajouts implique la réalisation de procédés de production associés à des coûts de ressources et l'utilisation de plusieurs technologies de transformation en même temps.
Les propriétés de résistance du diamant rendent beaucoup plus difficile la fabrication de pièces exigeant des paramètres dimensionnels et une précision de forme élevés.
Le seul matériau qui peut être utilisé pour traiter efficacement les diamants bruts est le diamant lui-même.
La bonne combinaison de facteurs affectant l'outil d'usinage et le matériau à couper permet l'usinage le plus efficace. Par exemple, dans certains cas, la pièce à traiter est chauffée dans une plage de température moyenne et la température de l'outil de traitement est maintenue dans la plage thermique basse. Dans ce cas, la pièce chauffée peut être usinée et le pourcentage d'usure de l'outil est réduit.
L'utilisation de cette méthode est due aux propriétés du diamant, qu'il acquiert sous l'influence de températures élevées. Plus la température est élevée, plus le facteur de dureté du minéral est faible.
Comment faire une scission ?
Une autre façon de travailler avec un diamant est le fer chaud. Ce minéral est capable d'entrer en réaction chimique avec un métal chauffé à haute température. Le fer chaud commence à absorber le composant carboné du diamant. Au point de contact d'un métal chaud avec un minéral, ce dernier fond au niveau moléculaire.
Cette méthode a une faible efficacité de production, cependant, ce n'est qu'avec son aide qu'il est possible d'obtenir certains résultats dans le traitement du matériau diamanté.
La méthode de l'acier chaud est utilisée lorsqu'il est nécessaire de couper un grand volume de matières premières avec un taux de déchets minimum. Cette méthode utilise du fil d'acier incandescent entraîné par des arbres rotatifs. Dans ce cas, la ligne de coupe est la plus fine possible et la perte de la matière première principale est minimisée.
Avec la méthode de sciage à chaud, seules les manipulations de traitement générales peuvent être effectuées. La coupe détaillée est réalisée à l'aide de technologies de meulage plus sophistiquées. La technologie de forage à chaud est également utilisée dans cette méthode. Dans ce cas, l'élément en acier de forage est également chauffé à des températures élevées. L'efficacité du procédé augmente également en raison de l'échauffement des deux parties en raison du frottement l'un contre l'autre.
Le forage au diamant est utilisé pour effectuer des opérations d'ébauche. Des trous du diamètre requis sont percés le long de la ligne de séparation de la pièce. Des extenseurs d'ancrage spéciaux y sont immergés. La technologie permet de contrôler l'expansion des ancres une à une ou simultanément. Grâce à cela, il devient possible d'effectuer un fendage contrôlé de la pièce le long d'une ligne donnée.
L'angle sous lequel les trous sont percés joue un rôle clé dans l'efficacité de la méthode. Tout écart par rapport aux valeurs spécifiées peut entraîner une diminution de la précision de division.
Comment est poli un diamant ?
La direction principale dans les technologies de traitement de ce minéral est son broyage. Grâce à ce procédé, les diamants prennent leur forme définitive et, dans certains cas, se transforment en pierres précieuses.
Lors de la fabrication des diamants, les artisans utilisent des méthodes de traitement étape par étape. La pièce brute est nettoyée des impuretés d'autres minéraux, le cas échéant. Ensuite, un sciage grossier est effectué, grâce auquel la forme principale du futur produit est formée. Après cela, la coupe commence.
Pour le broyage d'un minéral diamanté, des appareils sont utilisés, équipés d'accessoires spéciaux - des disques ou des plaques ayant une épaisseur, une forme et un matériau de fabrication correspondant au nom de la procédure en cours. Les surfaces de travail de ces accessoires sont recouvertes de fractions de copeaux de diamant de différents diamètres.
Si la taille est effectuée dans le but d'obtenir une pierre précieuse - un diamant, une variété de pointes avec une large gamme de paramètres dimensionnels sont utilisées. Les premiers à être utilisés sont des plaques ou des disques à grain diamanté du plus grand diamètre. Au fur et à mesure que le processus avance, la granularité des buses diminue. Le polissage final est réalisé à l'aide de nanoparticules de diamant.
Les outils avec lesquels la coupe est effectuée diffèrent par leur destination et leur principe de fonctionnement. Certains d'entre eux fonctionnent grâce à la présence du mouvement de rotation du rotor, sur l'arbre d'extrémité duquel est fixé un disque de broyage. D'autres outils fonctionnent sur le principe du mouvement alternatif. Les plaques de broyage sont insérées dans les pinces spéciales de ces outils.
Au cours du traitement, les diamants sont broyés jusqu'à un état vitreux transparent. Du fait que les facettes du futur diamant sont situées dans des positions strictement vérifiées et à un angle donné, la matière première brute se transforme en pierre précieuse. À la dernière étape du traitement, il est poli à un état semblable à un miroir.
La reproduction de l'ensemble du processus prend énormément de temps (parfois des années), ce qui s'explique par la résistance du minéral aux influences extérieures.
Vous pouvez trouver des informations intéressantes sur l'extraction et le traitement du diamant dans la vidéo suivante.
