Алмазы издавна использовались в качестве самых изысканных украшений и имели большое валютное значение. Прозрачные бесцветные или красиво окрашенные кристаллы алмаза, пригодные для огранки, являются драгоценными камнями 1-го класса, так же как сапфир, рубин, изумруд, александрит, эвклаз. Ювелиры разделяют алмазы почти на 1000 сортов в зависимости от прозрачности, тона, густоты и равномерности окраски, наличия трещин, минеральных включений и некоторых других признаков.
С конца XIX века алмазы начинают применяться на производстве. В настоящее время экономический потенциал наиболее развитых государств в значительной мере связывается с использованием ими алмазов. Достаточно напомнить, что по оценкам западных экономистов промышленный потенциал США в случае отказа от импорта алмазов упадет в 2-3 раза. Применение алмазного инструмента существенно повышает чистоту обработки деталей, а производительность труда возрастает при этом в среднем на 50%.
Массу алмазов принято измерять в каратах. Каратом в Древней Греции называли семена рожкового дерева, по форме напоминающие крупную горошину. После высушивания семена имели сравнительно постоянную массу — от 150 до 220 мг.
Применение алмазного инструмента и его преимущества перед обычным абразивным инструментом
- обработка деталей и заточка режущего инструмента из твёрдых сплавов всех марок;
- заточка и доводка инструмента из сверхтвёрдых материалов;
- порезка и обработка кремния, германия и других полупроводниковых материалов;
- порезка, обработка и доводка изделий из феррита, ситала и керамики;
- обработка графитов и углепластиков;
- резка и обработка армированных стекловолокном пластмасс;
- огранка и полировка драгоценных камней;
- резка, шлифовка и полировки природного и искусственного камня;
- обработка всех видов художественного и технического стекла, фарфора
- резка и обработка всех видов огнеупорного материала.
По сравнению с обычными абразивами, алмазный инструмент обеспечивает:
- повышение точности обработки инструмента и деталей;
- увеличение стойкости инструмента после алмазной заточки в 1,2-2,5 раза;
- повышение производительности труда до 50%;
- улучшение условий труда и культуры производства;
- снижение затрат на обработку в 1,5-2,0 раза.
В промышленности используются преимущественно алмазы, непригодные для огранки: непрозрачные, с многочисленными включениями, трещинами, мелкозернистые сростки, алмазная крошка и т.п. Единой классификации технических алмазов не существует, поскольку каждая отрасль промышленности предъявляет свои требования к их сортировке.
Какие же свойства алмаза определяют его широкое использование в различных областях народного хозяйства? В первую очередь, конечно, исключительная твердость, которая, если судить по скорости истирания, в 50 раз выше, чем у корунда, и в десятки раз выше, чем у лучших сплавов, применяемых для изготовления резцов. Алмаз применяется для бурения горных пород и механической обработке самых разнообразных материалов.
Бурение скважин в толщах горных пород, слагающих земную кору, в широких масштабах применяется при поиске и разведке месторождений полезных ископаемых, а также при эксплуатации нефтяных и газовых залежей. Не обойтись без бурения и при выполнении всевозможных взрывных и инженерно-геологических работ, предшествующих возведению крупных зданий, плотин и многих других объектов.
В техническом отношении наиболее совершенным является вращательное алмазное бурение, которое осуществляется высверливанием скважин в толще горных пород с помощью буровых коронок, армированных алмазами. Коронки, армированные алмазами, повышают скорость бурения в 8-15 раз по сравнению с бурением, основанным на применении твердосплавных или дробовых коронок.
Наилучшими алмазами для бурения считаются тонкозернистые плотные карбонадо, поскольку они обладают повышенной твердостью и наименее подвержены раскалыванию. На втором месте стоят шаровидные балласы и небольшие монокристаллы алмаза округлой формы. На изготовление буровых коронок ежегодно расходуется около 0,6 тонны камней, что составляет примерно 10% общего количества добываемых в мире технических алмазов.
Применение алмазных резцов и сверл на обработке цветных и черных металлов, твердых и сверхтвердых сплавов, стекла, каучука, пластмасс и других синтетических веществ дает огромный экономический эффект по сравнению с использованием твердосплавного инструмента. Чрезвычайно важно, что при этом не только в десятки раз повышается производительность труда, но одновременно значительно улучшается качество продукции. Обработанные алмазным резцом поверхности не требуют шлифовки, на них практически отсутствуют микротрещины, в результате чего многократно увеличивается срок службы получаемых деталей.
Совершенно незаменимы алмазы при вытачивании опорных рубиновых камней, используемых в часовых и многих других точных механизмах, а также при правке шлифовальных кругов. Широкое применение в промышленности находят и алмазные порошки. Их получают путем дробления низкосортных природных алмазов, а также изготавливают на специальных предприятиях по производству синтетических алмазов. Алмазные порошки используются в дисковых алмазных пилах (АОСК), мелкоалмазных буровых коронках, специальных напильниках и в качестве абразива.
Сегодня производятся и применяются в промышленности следующие виды алмазного инструмента:
- Алмазный буровой инструмент
- Алмазный инструмент для камнеобработки и стройиндустрии
- Алмазный правящий инструмент
- Алмазный шлифовальноый инструмент
- Алмазный волочильный инструмент
- Эльборовый шлифовальный инструмент
Справочная таблица соотношений размерностей алмазов в различных системах измерения
Группа размерности CSO | Условный ситовой класс CSO | Средняя масса алмазов по CSO, кар. | Плетенные сита | Размер ность ТУ 47-12-88 шт/кар. | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
обозна чение | масса, кар. | обозна чение | диаметр отверстия сита, мм | ASTM Е 11:81 дюйм/меш | ASTM Е 11:81 мм/мкм | ТУ 47-12-88 | ||
10 ct. | 9,80 | +29 | 14,090 | 0,530″ | 13,2 мм | |||
9 ct. | 8,80-9,79 | -29+23 | 10,312 | 13,380 | 7/16″ | 11,2 мм | ||
8 ct. | 7,8-8,79 | 8,500 | 3/8″ | 9,5 мм | ||||
8,036 | 5/16″ | 9,28 мм | ||||||
7 ct. | 6,80-7,79 | -23+21 | 7,925 | 5,293 | 8,00 мм | |||
6 ct. | 5,80-6,79 | |||||||
5 ct. | 4,80-5,79 | |||||||
4 ct. | 3,80-4,79 | |||||||
3 ct. | 2,80-3,79 | 3,691 | 0,265″ | 7,09 мм | ||||
10 gr. | 2,50-2,79 | -21+19 | 6,350 | 3,247 | 6,70 мм | |||
8 gr. | 1,80-2,49 | 2,800 | 3,5 | 6,35 мм | ||||
6 gr. | 1,40-1,79 | 1,918 | 5,60 мм | |||||
-19+17 | 5,740 | 1,423 | 4 | 4,93 мм | ||||
5 gr. | 1,20-1,39 | +17+15 | 5,410 | 1,258 | 4,75 мм | |||
1,221 | 5 | 4,699 мм | ||||||
4 gr. | 0,90-1,19 | 1,195 | 4,62 мм | 4-3, 3-2, 2-1 | ||||
3 gr. | 0,66-0,89 | +15+13 | 4,521 | 0,784 | 4,00 мм | |||
0,703 | 6 | 3,85 мм | ||||||
2 gr. | 0,45-0,65 | -13+12 | 4,089 | 0,523 | 3,42 мм | |||
-12+11 | 3,454 | 0,481 | 3,35 мм | |||||
0,472 | 7 | 3,327 мм | -3,3+2,8 | |||||
0,317 | 2,86 мм | |||||||
-11+9 | 2,845 | 0,302 | 2,83 мм | |||||
0,293 | 2,80 мм | |||||||
0,1835 | 8 | 2,362 мм | -2,8+2,4 | 8-5 | ||||
0,183 | 2,36 мм | -2,4+2,0 | 12-8 | |||||
0,179 | 9 | 2,35 мм | ||||||
-9+7 | 2,464 | 0,117 | 2,00 мм | |||||
-7+6 | 2,159 | 0,116 | ||||||
0,0792 | 10 | 1,702 мм | -2,0+1,6 | 20-12 | ||||
-6+5 | 1,829 | 0,0684 | 12 | 1,651 мм | ||||
0,0485 | 1,47 мм | -1,6+1,2 | 30-20 | |||||
-5+4 | 1,755 | 0,0443 | 1,41 мм | 50-30 | ||||
-4+3 | 1,473 | 0,0434 | 1,40 мм | |||||
0,0277 | 14 | 1,19 мм | ||||||
0,0256 | 16 | 1,15 мм | ||||||
-3+2 | 1,321 | 0,0186 | 1,03 мм | -1,2+1,0 | 60-40, 90-60 | |||
-2+1 | 1,092 | 0,0172 | 1,00 мм | |||||
0,0106 | 20 | 850 | -1,0+0,8 | 90-60,120-90 | ||||
+1+0,5 | 0,01057 | 24 | 820 | |||||
0,00668 | 710 | -0,8+0,7 | 150-120, 200-150 | |||||
0,00401 | 28 | 600 | -0,7+0,6 | 400-200 | ||||
-0,5 | 0,00254 | 32 | 500 | -0,6+0,5 | 600-400 | |||
0,001572 | 35 | 425 | -0,5+0,4 | 800-600 | ||||
0,000622 | 48 | 300 | ||||||
0,000233 | 65 | 212 | ||||||
0,000082 | 100 | 150 | ||||||
0,000034 | 150 | 106 | ||||||
0,00001313 | 200 | 75 | ||||||
0,000005233 | 270 | 53 | ||||||
0,00001313 | 400 | 38 |