Гадкий утенок - как алмазы становятся бриллиантами. Экскурсия по заводу "Невский бриллиант"

На прошлой неделе получилось, наконец-то, попасть к моему товарищу на завод компании "Невский бриллиант". Основные направления работы завода - огранка и выращивание алмазов. Я впервые в жизни столкнулся с этой областью производства, и, как это обычно бывает, был приятно удивлен. Это очень обширная и совершенно неизвестная простому обывателю сфера деятельности. Но, обо всем по порядку.

Есть природный минерал - алмаз. Это, относительно редко встречающееся в природе, агрегатное состояние углерода с регулярной кристаллической решеткой. Из-за этой самой регулярности алмаз является почти самым твердым веществом на Земле. Его добывают во многих местах. Одно из основных российских месторождений - в Якутии. Добытые алмазы продают обрабатывающим компаниям, которые изготавливают из них бриллианты. Бриллиант - это обработанный алмаз. Обработка заключается в том, что алмазу придают правильную форму (существует некоторый набор стандартных форм) с помощью распиловки и огранки. 

На первом этапе алмазы поступают к технологу. Он сканирует алмаз в специальном 3D сканере, который строит трехмерную модель камня. Проанализировав эту модель, компьютер сразу предлагает варианты обработки - по каким линиям разрезать и какие бриллианты можно, в результате, получить. Технолог соглашается или корректирует варианты предлагаемые компьютером. Здесь есть один нюанс - компьютер "умеет" видеть алмаз только снаружи и не видит его "внутренность", не смотря на то, что она прозрачна. А это важно, поскольку внутри камень тоже имеет свою, подчас достаточно сложную структуру, дефекты и может иметь, например, несколько центров кристаллизации, являясь, фактически составным кристаллом, образованным несколькими сросшимися монокристаллами. При этом, в зависимости от направления роста кристаллов в монокристалле, твердость алмаза отличается по разным осям. По научному: кристалл алмаза изотропен. Поэтому, если начать резать или точить алмаз в неправильном направлении, никакой инструмент, кроме лазера его не "возьмет". Поэтому ошибиться тут - значит погубить инструмент и зря потратить время. Все это влияет на окончательное решение технолога. После того, как решение по обработке камня принято, алмаз размечается (в "продвинутых" сканерах это делается сразу же, на месте, лазерным лучом, а при более "простецком" оборудовании - вручную) и передается в работу распиловщику. 

Это последовательные стадии превращения алмаза в бриллиант. Правда, в качестве исходного алмаза здесь изображен "идеальный" кристалл, которые в природе встречаются крайне редко. 

Ряд распиловочных станков. Распиловка производится тонким медным диском, на который наносится алмазный порошок. Алмаз, вклеенный в оправку, прижимается к диску грузом, расположением которого варьируется величина рычага, через который диск давит на камень. Распиловка одного камня длится несколько часов,  в зависимости от размера.

Оправки для вклейки алмазов. В углубление помещается термопластичная паста, в которую, пока она горячая, вклеивается алмаз. 

Бывают даже такие огромные оправки. Как видите, она даже когда-то использовалась.

После распиловки алмаз подвергается обтачиванию по кругу, т.е. ему придают круглую форму. Зажатый между двумя суппортами алмаз вращается навстречу диску, который тоже вращается. Если алмаз имееь уж совсем далекую от круглой форму, то, чтобы не "убивать" понапрасну диск, мастер может "подрихтовать" его с помощью специального инструмента, как на токарном станке по дереву.

Округленный алмаз передается в работу огранщику. Его задача - нанести  на алмаз необходимое количество граней с правильным углом. Это необходимо для того, чтобы луч света, попадающий в бриллиант с любого направления, выходил через его верхние грани. Благодаря этому, мы видим красивую "игру света", когда смотрим на бриллиант. Главный рабочий инструмент огранщика - это вот этот абразивный круг. Этот круг покрыт алмазной крошкой, которая осаждается на круг гальваническим способом. Метод заключается в осаждении никеля из раствора электролита. Никель при этом адсорбирует алмазную крошку (Вы же помните, что уголь - прекрасный адсорбент) и диск оказывается покрыт слоем никеля, внутри гранул которого заключены алмазные крошки. Такой диск работает от двух дней до недели (в зависимости от мастерства огранщика и интенсивности работы). Потом цикл гальванического осаждения повторяется.

Это стойка с новыми (восстановленными) дисками. Когда у огранщика вырабатывается диск, он самостоятельно меняет его. Цифрами на диске обозначается размер фракции, которая осаждена на диск, и, соответственно, степень грубости обработки, которую можно им производить. Возникает вопрос: как же алмаз стачивает алмаз - ведь их твердость одинакова?  Тут надо вспомнить о том, что говорилось выше. Алмаз изотропен. То есть, имеет разную твердость по разных осям кристалла. Поэтому в хаотично нанесенном на диск порошке всегда будут острые "зубы", которые окажутся тверже обрабатываемого алмаза, если, конечно, технолог не ошибся с геометрией обработки камня :-) .

Основным рабочим инструментом огранщика является квадрант. Квадрант- это приспособление, в которое зажимается обрабатываемый алмаз. При этом, существуют квадранты для обработки верхней стороны алмаза и для обработки нижней стороны. Отличие этих квадрантов заключается в разных конструкциях оправок - приспособлений для крепления алмаза. Второе различие - в разных углах, на которые может позиционироваться головка квадранта - ведь грани на верхней и на нижней стороне алмаза выполняются под разными углами. 

Это головка квадранта. Справа вверху видны деления для установки углов.

Оправка для крепления алмаза. Видно, что в основании оправки есть лимб для изначального правильного позиционирования камня.

Квадрант с закрепленным в нем алмазом устанавливается на круг вот таким образом - ножки стоят на столе, а алмаз опирается на круг. При этом, если алмаз крупный или на квадрант дается большой вес, его можно поставить, уперев в ограничитель, который не позволит  ему уехать вместе с диском, который, к слову, вращается со скоростью две-три тысячи оборотов в минуту. 

В центре красной вращающей рукоятки квадранта есть пузырьковый уровень, который позволяет огранщику выровнять алмаз. Если необходимо стачивать алмаз быстро или много, то на квадрант ставятся специальные грузы (видно на фото - две латунных чушечки), которые увеличивают прижим камня к диску. Для равномерного износа диска квадрант постоянно переставляют с места на место. По мере износа диска огранщик добавляет на него алмазный порошок, смешанный с маслом или еще чем-нибудь липким, но не очень клейким.

На рабочем месте огранщика много квадрантов, потому что, во-первых, нужны верхние и нижние, а во-вторых, огранщик одновременно работает с несколькими камнями - пара у него стоит обтачивается потихоньку, а он в это время, вручную работает с одним, каким-нибудь, сложным, например. 

Это два квадранта фирмы SNITZER, произведенные в начале и в конце прошлого века. Оба до сих пор в работе.

Головка современного квадранта существенно сложнее своих более пожилых собратьев. Настроек гораздо больше.

Огранка мелких, предварительно отобранных (несложных) камней производится гранильными автоматами. Это удобно, практично, но почти к половине камней просто неприменимо. а уж относительно крупные камни эти автоматы даже и не приспособлены обрабатывать - все равно никто не доверит.

На посещенном мной производстве было две разновидности ограночных автоматов. 

Квадрант автомата - сложная штука - несколько шаговых приводов с обратными связями, тонкой настройкой .... и все это для переработки третьесортного сырья во второсортные бриллианты.

Готовые бриллианты поступают к оценщику, который внимательно рассматривает их, находит дефекты и в зависимости от сочетания свойств, присваивает алмазу тот или иной класс. А дальше для одного карата каждого класса существует цена... Все очень просто :-)  Оценщик работает под специальной лампой, в свете которой бриллиант не бликует так сильно. 

Это мой друг - Ираклий Анели, генеральный директор завода "Невский Бриллиант", который любезно показал все это беспокойное хозяйство.