Огранка сапфира

Исходные данные

Месторождение

Индия(кашмирские)

Химическая формула

Al2O3

Сингония

тригональная

Габитус

пирамидальный

Оптические свойства

Цвет

синий

Показатели преломления

nщ = 1.767 - 1.772 nе = 1.759 - 1.763

Двулучепреломление

д = 0.008 - 0.009

Плеохроизм

Отчетливый, фиолетово- и зеленовато-синий;

Дисперсия

0,018

Прозрачность

прозрачен

Блеск

стеклянный до алмазного

Физические свойства

Твердость

9

Анизотропия твердости

отсутствует

Спайность

нет

Твердость сапфира составляет 9 единиц по шкале Мооса. Наиболее ценны сапфиры, которые обладают насыщенным и глубоким синим цветом. Отсутствие включений, приводит к увеличению стоимости камня. Сапфиры являются одними из самых любимых и дорогих ювелирных камней. Прозрачные разновидности обрабатываются различными видами огранки, а звездчатым сапфирам придают форму кабошонов.

Огранка - способ обработки камня, при помощи которого камень получает определенную форму. Форма играет важную роль в ювелирном деле, так как от типа, точности и тщательности огранки во многом зависит выявление всех свойств камня: оптических и колористических (цвет, блеск и т. п.). Ограненным считается камень с плоскими полированными поверхностями - гранями. Ограненные камни обычно изготовляют из прозрачного материала, но гранят и некоторые непрозрачные камни. Отражения от наружных и внутренних поверхностей граней дают множество сверкающих пятен света, которые появляются и исчезают при малейшем изменении положения камня и придают сверкание и игру даже совершенно бесцветным камням. Степень игры и блеска зависит от оптических свойств камня и взаимного расположения граней. Идеально прозрачный ювелирный материал может быть превращен искусным мастером в прекрасные искрящиеся драгоценные камни, и, наоборот, из них могут быть сделаны тусклые и безжизненные камни, если не будут учтены оптические свойства, которые обеспечивают свекание и игру.

Рисунок 4. Разновидность ступенчатой огранки - крестовая (клиньями)

На основании оптических свойств минерала выбираем тип огранки, а вид огранки зависит от формы исходного сырья. В качестве исходного сырья используется кашмирский сапфир бархатного синего цвета, сопровождаемый характерным дихроизмом цвета морской волны, заметным при прохождении света сквозь камень. Цвет камня может меняться и от направления наблюдения. Необходимо выбрать в кристалле ориентировку камня для ступенчатой огранки, чтобы цвет минерала выявить максимально. Камни с сильным дихроизмом в одном направлении окрашены намного лучше, чем в другом. Необходимо тщательно изучить кристалл, чтобы определить, какую окраску он имеет в различных направлениях и в каком из них нужно ориентировать камень, чтобы после полной обработки при наблюдении сверху выявлялся наилучший цвет. Предполагаемый размер исходного сырья

Краткое описание вставки:

Вставка Пр. Кл. 4/4-45-1,5х2 Сапфир синий (рис. 4).

Потеря веса при такой огранке составляет 60-70%.

Для полного выявления сверкания прозрачного ограненного камня, важно, чтобы как можно больше лучей, попавших в камень через его верхние грани в короне отразились обратно от нижних граней павильона, и вышли через корону в результате полного внутреннего отражения. Для достижения этой цели углы между гранями короны и павильона делают такими, чтобы лучи, попавшие в камень, падали на поверхность граней павильона под углом нормали, превышающем критического угла.

Величина преломления определяется свойствами материала. Показатель преломления у камней различен и для каждого критические углы наклона граней определяются соотношением:

n- показатель преломления

i-угол падения

r- угол преломления

Для расчета критического угла в уравнении при

i=

кр = arcsin(1/n)= arcsin 0,56 = 34°28' (значение угла по таблице Брадиса)

Для того чтобы не производить вычисления используется номограмма Б.В. Витковского. Значение критического угла по этой номограмме у корунда (сапфира) 34°25'.

Используем таблицу «Примеры угла наклона граней коронки и павильона» для того, чтобы не рассчитывать значение критического угла. Значение критического угла у корунда (сапфира) по таблице 34°27'.

Значения критического угла

Полученные результаты различаются на несколько минут.

5. Расчет углов наклона граней короны и павильона

Расчет углов граней короны. Основные грани короны гранятся под рекомендуемым углом, для корунда (сапфира) он составляет 35° .

Рисунок 5. Схема углов ступенчатых граней

Первый ряд ступенчатых граней примыкает к рундисту и требует установки угла подъема 40°- 1 ярус.

Второй ряд ступенчатых аналогичен первому, но требуется изменение угла подъема 30°- 3 ярус (рис.5).

Основные клиновидные грани - грани, которые наносятся поверх ступеней. Клиновидные грани граним поверх ступенчатых на 3°-5° больше. В данном случае мы возьмем 5°. Основную грань 2 яруса граним под рекомендуемым углом для корунда (сапфира) 35°. Грань 4 яруса граним под углом 25° (рис.6).

Рисунок 6. Схема углов наклона короны

Расчет углов граней павильона

В павильоне - 4 яруса (рис.7)

Критический угол корунда (сапфира)= 34°27' - 4-ий ярус

Для расчета верхнего предела и угла 4 яруса используется формула:

 = = 48°44'

Для расчета разницы между гранями в градусах используется формула:

g= = =4°72'

Рисунок 7. Схема углов наклона павильона

ярус - 48°43'

ярус - 44°11'

ярус - 39°39'

ярус - 34°27'

Значения углов наклона граней короны и павильона

Углы наклона граней вставки из корунда (сапфира) для выполнения крестовой огранки

. Технология огранки

Резка, обтачивание, огранка и шлифовка - основные стадии обработки драгоценных камней. Осуществлять их можно как вручную, так и на специальном оборудовании, однако в том и другом случае нужно учитывать ряд факторов. Во-первых, исходную форму камня, от которой зависит максимально выгодная огранка. Во-вторых, расположение включений, поскольку от их правильного удаления зависит чистота камня. Наконец, для того чтобы камень приобрел максимально возможный блеск, огранка должна проводиться с соблюдением правильных углов.

Применяемый инструмент, оснастка

Подрезные пилы для ограночного сырья

Пилы, применяемые для распиловки ограночного сырья, по существу, представляют собой точные копии подрезных пил, используемых для распиловки материалов для кабошонов(рис.8). Однако в связи с тем, что ограночный материал, как правило, значительно дороже материала, из которого делают кабошоны, отрезные диски редко превышают в диаметре 150 мм, да и толщина их должна быть минимальной. Такие круги можно применять и при распиловке пластин для кабошонов, но лучше сохранять их для обработки ограночного сырья. Тонкие отрезные диски по сравнению с обычными более хрупкие и, естественно, должны применяться с большей осторожностью.

Рисунок 8. Подрезная пила для ограночного сырья с тонким отрезным диском

Существует несколько типов тонких отрезных дисков: стальные с надрезами, бронзовые или медные с надрезами и бронзовые или медные с металлокерамическим ободком Диски с надрезами могут иметь Минимальную толщину 0.25 мм при диаметре 100 150 мм. Более предпочтительны стальные диски (хотя они и ржавеют), поскольку прочнее других и менее подвержены повреждению при неосторожном повороте камня. В отличие от работы с пластинами, которые можно устойчиво положить на столик станка, ограночное сырье чаще приходится пилить, удерживая его в руках, поскольку форма кусков делает невозможным их устойчивое положение на плоской поверхности. Однако, несмотря на все предосторожности, пальцы иногда слабеют и камень поворачивается. Если при этом используется слишком мягкий отрезной диск из меди или бронзы, может случиться, что при повороте камня острый край уже частично прорезанной в камне канавки сорвет режущую кромку диска. Только по одной этой причине лучше применять более прочные стальные диски.

Рисунок 9. Алмазный круг

Алмазные круги. С помощью алмазных кругов совершают обдирку и шлифовку сырья (рис.9). Эти круги обычно имеют диаметр 150 и 200 мм и представляют собой металлические диски с равномерно распределенными зернами алмаза, зафиксированными с помощью медного покрытия. Для корунда лучше всего применять свинцовые круги с 40 -мкм абразивом или на чугунном круге с 30-мкм абразивом. Алмазные круги изготавливаются с номерами абразива:

Алмазные круги для очень грубой обдирки (крупнозернистая) с номерами абразива от 60-120 мкм, для быстрого шлифования (среднезернистая)40-60 мкм, для выравнивания граней первой полировкой (мелкозернистая) 28-40 мкм. Частота вращения алмазных кругом диаметром от 100-200 мм может быть 1000 - 3000 об/мин.

Полировальные круги. Полировальный круг применяется после операций на алмазном круге. За основу применяют различные металлы и сплавы, пластмассы, дерево и многое другое. Для полирования корунда с успехом применяются оловянные круги, шаржированные алмазной пылью, с размером частиц 5 мкм. Такие круги позволят ликвидировать мелкие углубления, оставшиеся после шлифовки.

Большинство новых полировальных кругов может применяться в том виде, в каком их выпускают, но гладкая поверхность совершенно нового круга годится, как правило, только для полирования небольших граней. Грани большого размера полируются с трудом. Кроме того возможно появление трудноудаляемых рисок. По этим причинам готовые круги обычно подвергаются специальной обработке - так называемому насеканию. Насекаются лишь круги из мягкого металла. Олово является очень мягким материалом и легко деформируется. Круги делают, выливая расплавленный металл- олово на диск из алюминиевого сплава толщиной 6 мм, толщина олова должна быть не менее 15 мм.

Рисунок 10. Принцип действия ограночной головки и опорной втулки

Ограночная головка. Это устройство, которое позволяет зафиксировать камень под любым углом поворота к своей оси (рис. 10). Угол поворота определяется и выдерживается рукой огранщика.

В большинстве станков применяется прочный, жесткий, вертикальный, круглый в сечении стержень или такая же стойка квадратного сечения, на которых крепится ограночная головка и устройства для ее перемещения вверх и вниз.

Узел квадранта - часть станка или подсоединяется к головке, или выполнена в виде опорного кронштейна, к которому крепятся остальные детали головки. Квадрант представляет собой пластину из металла в виде четверти круга с нанесенными угловыми радиусами. По мере того, как головка перемещается вверх и вниз вдоль стойки, указатель, соединенный с рычагом оправки, автоматически показывает число градусов угла подъема, то есть величину угла, под которым грани камня наклонены к его рундисту.

Узел рычага оправки может двигаться вверх и вниз. Вдоль его оси расположен вращающийся в подшипниках вал, на нижнем конце которого крепится оправка. Этот вал называется рычагом оправки. Рычаг снабжен зубчатым колесом и защелкой, которая может входить в любой из выбранных вырезов между зубьями. Таким путем устанавливается угол поворота, или правильное размещение граней окружности камня. На узле рычага оправки имеются два указателя: один показывает углы подъема, другой - углы поворота.

Для предотвращения случайного сошлифовывания грани сверх установленного угла подъема большинство гранильных станков снабжены угловым стопором. Он представляет собой небольшое, установленное на квадранте запорное устройство, которое фиксируется таким образом, что рычаг оправки не может опуститься ниже определенного положения.

Фиксаторы оправки с помощью фрикционных зажимов, которые надежно удерживают оправку, фиксируя ее точно по центру.

Вращательное движение рычага оправки внутри его корпуса контролируется соединением защелки, или фиксатора, с делительным кольцом. Для всех видов огранок принимаются делительные кольца с 64 и 60 вырезами (рис.11).

Для бриллиантовой огранки пригодно кольцо с 64 вырезами, а для многоугольных форм кольцо с 60 вырезами. Применяются делительные кольца с 96 вырезами.

Рисунок 11. Делительные кольца с 64 и 60 вырезами

Рисунок 12. Механический ограночный станок

Механический ограночный станок (рис. 12). Ограночный станок состоит из металлического основания, связывающего все узлы в единое целое. Основные узлы: вертикальный шпиндель, вал которого вращается в шариковых подшипниках, и стойка, на которой закрепляется квадрант. На шпиндель можно насаживать обдирочные, шлифовальные и полировальные планшайбы.

На станке можно изготавливать кабошоны, шлифовать и полировать небольшие пластины и непосредственно выполнять огранку. Гранильные станки могут быть портативными или стационарно установленными на рабочих юлах или верстаках.

При гранении (шлифовке) происходит сильное трение между камнем и абразивным кругом (планшайбой), вследствие чего необходимо применять охлаждающую жидкость. Для этих целей чаще всего используют воду, применение воды при шлифовке, полирующих порошков и паст при полировке вызывает необходимость снабжения органочного станка вокруг планшайбы кожухом. Вода для охлаждения обрабатываемого камня и удаления каменной пыли подается с помощью капельного устройства. и на планшайбе появляются белые пятна, это означает, что каменная пыль смывается и необходимо усилить подачу воды. Теплый на ощупь камень -также свидетельство недостаточного смачивания. При сильном перегреве камень может треснуть и расколоться.

При обработке камня на механизированном ограночном станке не стоит пускать сильного нагревания камня, это может случиться, если какая-то Ось круга окажется не смоченной. Степень нагрева камня определяют пальцами или подносят к щеке. Если на абразивном круге появляются белые пятна, это означает, что каменная пыль не смывается, и необходимо усилить подачу воды. Теплый на ощупь камень - также свидетельство недостаточного смачивания. При сильном перегреве камень может треснуть и расколоться.

Рисунок 13. Ограночная оправка

Ограночные оправки используется в качестве приспособления для удерживания заготовок. Изготавливаются из металла на токарных станках (рис.13). Для закрепления камня в оправке используются наклеечная смола. Для удержания оправки используется устройство - трансфер.

В качестве вспомогательного инструмента используется металлическая линейка, штангенциркуль, упорный уголок, медная чертилка, лупа, дневное освещение, чаша, нож, пинцет и спиртовка.

Изготовление заготовки

Рисунок 14. Ориентировка будущей вставки

Первый этап - проводим чистку от ржавых пятен или окисленных корок на поверхности при помощи мыльного раствора и спирта. Следующий этап требует обработки сырья до размеров, близких к размерам готового камня. Чем больше заготовка приближается к окончательной форме камня, тел меньше требуется работы при шлифовании граней. Сырье необходимо предварительно распилить, чтобы удалить лишний материал. Осматриваем внимательно материал и отмечаем участки с трещинами или включениями. В камнях ступенчатой огранки даже мельчайшие дефекты видны очень хорошо, в связи с чем необходимо использовать совершенно прозрачную заготовку. Поэтому, чтобы избавиться от дефектов, обозначаем их на кусках сырья тушью, покрываем линии слоем жидкого шеллака, а затем распиливаем сырье по границам между хорошими и плохими частями (рис.14). Для получения требуемой формы заготовку необходимо обработать на обдирочных кругах. Обдирку и шлифовку заготовки выполняем на крупнозернистых и среднезернистых планшайбах.

Рисунок 15. Образование площадки

Этапы:

) Образование площадки (рис.15);

) Нанесение контуров на заготовку;

) Придание заготовке геометрической формы - куб;

) Придание заготовке максимально приближенную форму будущей вставки - параллелепипед;

Рисунок 16. Полученная заготовка

5) Отмечаем рундист на расстоянии 1/3 высоты от верхней поверхности заготовки;

) Тонкое шлифование - линию рундиста и площадку шлифуем на мелкозернистой планшайбе, убирая все неровности и соблюдая геометрию, сопрягая ребра рундиста.

В результате получаем камень с уже с выраженной площадкой короны, намеченным рундистом и с явно выраженным павильоном (рис.16).

Расчет параметров вставки

Расчет веса будущей вставки из сапфира:

Размеры огранки:

Рассчитываем объем:

V=a x b x c = 20 x 20 x15 = 6000 мм³ или 0,006 м³

Вычисляем массу заготовки, где плотность используемого материала (плотность сапфира 3,95 ):

m= p х V=3,95 x 6 = 23,7г или 0,0237кг

Рассчитываем массу материала с учетом выхода годного 50%:

М = m/1-% = 0,0237/1-0,5 = 0,0474кг или 47,4 гр.

Технология наклейки

Ограночные оправки изготавливаютсяся из металла на токарных станках, и для их удержания в процессе наклейки используется специальное устройство, называемое трансфером.

Трансфер делают из алюминия. По его верхней поверхности проходит У-образная канавка. Оправки, уложенные в эту канавку, располагаются строго по оси.

Рисунок 17. Заготовка, прижатая между двумя оправками

Для изготовления огранки важной операцией является наклейка заготовки в оправки. Вначале мы будем гранить корону, для этого вставляем и закрепляем в трансфере специальную оправку с площадкой. Для предотвращения растрескивания камня и быстрого охлаждения к плоской поверхности оправки предварительно прикрепляем диск из оберточной бумаги. Затем выбираем оправку для нижней части заготовки. Далее покрываем смолой оправку, нагрев ее на пламени спиртовки и погрузив ее в банку со смолой. Вращая оправку, покрываем все полости внутри нее. Затем, прижимаем оправку к нижней части нагретой заготовки. Быстро помещаем оправку на другой конец трансфера и плотно прижимаем к оправке с плоским концом (рис. 17). Очень сильно придавливаем оправки, чтобы выдавить остаток смолы. Пока заготовка остывает, удаляем избыток смолы вокруг рундиста и формуем оставшуюся часть.

После завершения огранки короны производим переклейку, для того чтобы огранить павильон. При переклейке соблюдаем центровку для обеспечения точного сопряжения всех граней верха и низа.

Вначале отделяем старую оправку путем нагревания на спиртовке. Далее очищаем открывшуюся поверхность камня от смолы. Затем повторяем операцию, меня оправки заготовки. Избыток смолы с сапфира снимаем спиртом. Выполняем все аккуратно, вблизи острого края рундиста, так как при малейшей неосторожности он может выкрошиться.

Последовательность огранки короны и павильона

Рисунок 18. Значение делительного кольца коронки

Для правильной огранки указываем значения делительного кольца (рис. 18). Делительное кольцо используем с 64 вырезами.

Огранка короны

Для начала сделаем на коронке два ряда ступеней. Первый ряд граней примыкает к рундисту и требует установки угла подъема 40° . Фиксируем в рычаге оправки на максимальном индексе 64. Начинаем шлифовку на крупнозернистой планшайбе до тех пор, пока грань не соприкоснется с гранью рундиста по всей ее длине. То же самое проделайте с другими гранями, обрабатывая каждую до тех пор, пока край рундиста не окажется окруженным узкой плоской областью. Необходимо соблюдать, чтобы все углы сходились точно. Второй ряд аналогичен первому, но требуется изменение угла подъема, ставим на 30°. Грань площадки приняла форму прямоугольника. Основные грани огранки задают точность всем остальным граням. Далее их отшлифовывают на среднезернистой планшайбе. Следующий этап, это нанесение клиновидных граней.

Клиновидные грани 3 яруса наносятся поверх на ребра ступенчатых граней 1 яруса. Устанавливаем угол 35°. Наносятся они с помощью среднезернистой планшайбы. Значения делительного кольца этих граней: 4, 8, 24, 28, 36, 40, 56, 60. Защелку на делительном кольце вводим в один из вырезов, расположенных посередине между вырезами примыкающих для огранки основных граней. Грани сошлифовываем и их наносим только на мелкозернистой планшайбе. Затем на мелкозернистой планшайбе производим подшлифовку этих граней. Аналогично 3 ярусу, наносим клиновидные грани 4 яруса, с теми же значениями делительного кольца этих граней: 4, 8, 24, 28, 36, 40, 56, 60, но угол устанавливаем на 25° и они наносятся поверх на ребра ступенчатых граней 2 яруса. Полировку производим в той же последовательности как и наносились грани с помощью густой пастой окиси алюминия на почти сухом оловянном круге.

Рисунок 19. Значение делительного кольца павильона

Огранка павильона

Грани павильона получаем точно так же как и грани коронки, за исключением отсутствии площадки. Грани должны быть расположены в строгом соответствии с расположением граней коронки.

Нанесение первых граней 1 яруса под углом 48°43' симметрично граням коронки относительно плоскости рундиста. Каждая грань требует поворота камня.. Оправку поворачиваем до тех пор, пока эта отметка не будет касаться шлифовального круга и частично шлифуем эту грань. Затем поворачиваем оправку и наносим вторую грань. Обе грани делятся путем легкого шлифования на глубину достаточную для соединения их друг с другом. Грани имеют форму прямоугольника. Используем те же самые индексы делительного кольца, что и при огранке коронки. Наносим их на среднезернистой планшайбе. Важно здесь сохранить правильную толщину рундиста не перешлифовать ее.

Далее по порядку наносим 2 ярус ступенью под углом 44°11'. Устанавливаем параллельно 1 ярусу уже на мелкозернистой планшайбе. Грани шлифуем до тех пор, пока они не станут одинаковыми. Затем, аналогично короне поверх 1 и 2 ярусам наносим клиновидные грани 3, 4 яруса под углами 39°39' и 34°27'. Шлифуем каждую грань до тех пор, пока грань, прилежащая к рундисту, не станет по ширине равной примерно 1/3 расстояния от рундиста до вершины павильона. Отшлифовываем теперь все грани на мелкозернистой стороне круга, и павильон готов для полирования.

Финишные операции

Полирование начинаем от верхних граней, соприкасающихся с гранью площадки с помощью густой пастой окиси алюминия на почти сухом оловянном круге, заканчиваем на рундисте, т.е. в обратно порядке по сравнению со шлифованием. Чистка вставки - это завершающий этап. Цель чистки - удалить производственную грязь и масла с поверхности готовой ограненного сапфира. Промывка состоит из нескольких последовательно выполняемых операций. При этом используется моющий раствор на основе концентрированной серной кислоты с добавлением определенного количества азотно-кислого калия, дистиллированная вода и чистый спирт. Промываем и протираем камень сухой тряпочкой. Камень готов к формированию ювелирного изделия.

Заключение

В данной курсовой работе представлена и рассмотрена технология огранки сапфира. Для огранки сапфира я применила ступенчатую- крестовую огранку. Ступенчатая огранка - один из видов огранки драгоценных камней.

Форма играет важную роль в ювелирном деле, так как от типа, точности и тщательности огранки во многом зависит выявление всех свойств камня: оптических и колористических. Степень игры и блеска зависит от оптических свойств камня и взаимного расположения граней. Ступенчатая - крестовая огранка отлично подходит для полного выявления красоты, игры и блеска камня. В качестве ограночного сырья я использовала - кашмирский сапфир синего цвета. Природный сапфир хорошего качества - это редкий и дорогой камень. Сапфир считается одним из камней высшей категории. Природный сапфир хорошего качества - это редкий и дорогой камень, по цене, уступающий только алмазу. Он необыкновенно красив и вызывает восхищение его чистый - царственно-синий цвет, он сохраняет чистоту окраски даже при искусственном свете, для этого кристалла это редкость.

В настоящее время сапфиры подвергают термообработке для придания камню иного цвета - таким способом ослабляют, усиливают или выравнивают окраску, но это существенно снижает стоимость камня.

Библиографический список

1.       Синкенкес Дж. Руководство по обработке драгоценных и поделочных камней Москва «Мир» 1989 г. - 423 с., ил.

.        Левицкий В.И., Шмакин Б.М., Золотарева Е.В. Диагностика самоцветов ИрГТУ 2006г. - с. 144 с.

.        Киевленко Е.Я., Сенкевич Н.Н. Геология месторождений поделочных Бетехтин А.Г. Курс минералогии. -М.: Гос. тех.-науч. изд., 1956-557 с.

.        Кушнарев Г.М. Камнесамоцветное сырье: Учебное пособие. - Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007.- 119 с.

© 2003 - 2022 «Библиофонд»

Обратная связь

Пользовательское соглашение

Политика конфиденциальности

Полная версия

Помощь по учебным работам

Консультация по курсовой работе

Консультация по дипломной работе ВКР

Консультация по реферату

Консультация по отчетам о практике