钻石的琢型是指钻石被切磨加工成的形状,通常分为两大类:圆钻和异形钻(圆钻以外其他所有形状的钻石)。
(一)圆钻
1标准圆钻型
标准圆钻型各种比例名称见图5-1-1。
图5-1-1 标准圆钻型各种比例名称
第一个提出现代圆钻琢磨比例标准参数的是马歇尔·托尔科夫斯基(1899~1991年),时值1919年。按照托氏的设计,设腰棱直径为100%,则台面大小为53%。全高为60%~61%(其中腰棱厚度07%~17%,冠部角度162%,底部深度431%),冠角为34°30′,底角为40°45′。按照上述参数加工出来的圆钻,称为托尔科夫斯基标准工。在美国,一直把它作为理想工的标准,GIA至今还是把它作为评价钻石切工比例的标准尺度。
托氏当年设计标准参数时的指导思想是力求使钻石的“火彩”达到最大,同时还具有很强的亮度。钻石的亮度主要来源于反射光和折射光这两种光线。实践证明,照在钻石上的入射光线一部分会从钻石表面反射回去,另一部分则会透过钻石表面折射到钻石内部;入射角越小,反射光也越少,折射光却越多,反之,入射角越大,反射光也越多,折射光却越少(见图5-1-2)。
图5-1-2 入射角大小同反射光、折射光多少的关系
反射光以静和动两种不同的方式在钻石表面形成反光和闪烁光(即钻石转动或光源晃动时钻石表面或明或暗的闪光)。反射光和闪烁光的多少主要取决于钻石外露表面面积的大小(即:钻石小面数目的多少、大小及其排列匀称与否)。
折射光与钻石的比例密切相关,这是因为大部分从成品钻石冠部进入钻石内部的光线,在钻石亭部发生两次反射之后,又从冠部最大限度地透射出来。托尔科夫斯基经过反复计算,找到了一个理想的比例(见表5-1-2),其中实现全内反射最关键的一个比例就是亭角的角度40°45 ′。圆钻如此,异形钻纵向的剖面图底角也应该是40°45′左右。亭角太大或太小,换句话说,亭部太深或太浅,都会影响经过全内反射之后再从冠部溢出的光的总量,即影响钻石的“火彩”(见图5-1-3)。
表5-1-2 圆钻主要品种各种比例比较
此外,从冠部溢出的光实际通过的是两个不同的途径:一部分从台面溢出,另一部分从冠部的刻面(即冠部主刻面、星刻面和上腰面)溢出。从台面入射又从台面溢出的光是不发生色散效应的纯全内反射光,而钻石冠部的刻面实际上相当于棱镜的作用,从冠部刻面溢出的光线将发生色散。这两部分给人感觉不同的光线的相对主次关系,就取决于台面的大小和冠部的厚薄(冠角的大小),如图5-1-4所示,左图:台面过大,导致亮度大而“火彩”不足;右图:台面过小,导致“火彩”强而亮度不足;中图:台宽比适中,保证“火彩”和亮度的均衡。
图5-1-3 亭角大小对钻石“火彩”的影响
图5-1-4 台面大小和冠角大小对钻石“火彩”的影响
从目前国际钻石行业的情况看,美国GIA是以托尔科夫斯基标准工为标准,欧洲多半是以Scan DN标准工为标准。
2其他圆钻型
(1)瑞士工
一般适合于成品重003~005ct的钻石。上下共34个刻面:正八边形台面1个,冠部小面16个,底小面1个,底部小面16个,其中三角形小面占多数(见图5-1-5(a)。
(2)高亮工
其明显不同于标准圆钻的地方在于:两个主面之间的腰小面(包括冠腰小面和底腰小面)不是两个,而是三个,从而在标准圆钻的58个小面数目上增加了16个,总共有74个小面(见图5-1-5(b)。
(3)王牌工
由纽约“王牌钻石大师”公司研制。它的特点在于台面不是八边形,而是正十二边形,从而使冠主面和底主面的数目相应地增加到各12个,同时使冠腰小面和底腰小面的数目相应地增加到各24个,总共86个小面。其他特点还有:台面小于50%,星小面比冠腰小面高,底腰小面只为底主面的一半左右(见图5-1-5(c)。
(4)马格纳工
它以正十边形的台面为特点,并且将冠主面一分为二,将冠腰小面和底腰小面一分为三,使小面总数达到102个,即台面1个(正十边形),星小面10个,冠主面20个,冠腰小面30个,底主面10个,底腰小面30个,底尖1个(见图5-1-5(d)。
(5)美国圆钻
被认为是最早的圆钻,19世纪中叶盛行于英国。其冠小面的排列已经接近现代标准圆钻,惟其全高几乎与腰棱直径相等(现代标准工仅为60%),出成率虽高,但火彩不好。此外,其台面小,约为腰棱直径的三分之一,而底尖面反而较大。近八边形台面的任一边同邻接的星小面和冠主面的棱线接近成一直线(见图5-1-5(e)。
(6)葡萄牙工
一种台面呈正十六边形,冠底部各5层,每层16个小面,加上底尖,合计162小面的放射型圆钻。主要适用于大钻石(见图5-1-5(f)。
(7)公主144工
这种磨工是在马格纳工、王牌工和高亮工的基础上综合开发出来的。它同标准圆钻显著不同的是:把每一段与16个冠腰小面对应的腰棱都磨成了三个小棱面,在腰棱和底腰小面之间增加了一圈16个三角形的小面和一圈16个菱形的小面,从而使钻石的“火彩”更加强烈生动,这一点在钻石转动的时候尤其明显(见图5-1-5(g)。
值得指出的是,下文还会提到一种正方或长方形的公主工,通常是57个小面,偶尔也有144个小面的,莫把它们与“公主144”工混淆。
(8)螺旋工
台面为正十二边形,冠部的小面有5层,底部有8层,以台面和底尖为中心呈螺旋状排列(图5-1-5(h)。
(9)帝王工
帝王工是近年由香港裕福集团(国际)有限公司研制的,其特点是以标准圆钻型为基础,将标准圆钻型的星刻面、上下腰面均做了两分割,并在腰部切出了96个面,这样构成了194个面。帝王工即使在光线弱的地方,其外周部分也能闪烁出光辉(图5-1-5(i)。
(10)“八箭八心”工
属于标准圆钻型的变体,近年来较为流行。其特点是对称性很强,切磨角度略有变化,比例不在理想范围内(见图5-1-5(j)。
(11)单翻圆钻
常见于分钻的切磨,冠部仅有一个台面和八个主面,亭部只有八个面,共17个面(见图5-1-5(k)。
图5-1-5 不同的圆钻型切工
(二)异形钻
1常见异形钻
常见的异形钻主要有七种:马眼钻、心形钻、梨形钻、椭圆钻、祖母绿钻、长方钻和公主型钻(见图5-1-6)。
图5-1-6 常见异形钻品种
(1)马眼钻
马眼钻也称“橄榄钻”、“船形钻”,在现代钻石磨工中素有“琢形王后”之称。
马眼钻的长与宽的比,以175:1~225:1为最好,225:1~250:1次之,大于250:1或小于150:1则较差。
(2)梨形钻
梨形钻,又称泪滴钻。梨形钻的长宽比,最好是150:1~175:1,175∶1~200:1或者150:1~125:1亦可,大于200:1或小于125:1则较差。
(3)心形钻
心形钻是一种将圆钻和梨形钻的加工工艺相结合的放射型琢形,为古代印度工匠所发明。三角形薄片双晶原石最适宜做心形钻,出成率因石而异。
心形钻的特点:①不算心顶的缺刻,底尖应位于几何中心处;②冠主面倾角为33°~34°;③心肩部的底主面的倾角应为41°,腹部的倾角应稍大,约为42°;④长宽必须基本相等;⑤完工之后,腰棱一般都磨成了一连串的小腰棱面。
(4)椭圆钻
椭圆钻有标准型和瘦长型两类。标准型的长宽比为13:1~15:1;瘦长型的长宽比为15:1~20:1。
(5)祖母绿型钻
祖母绿型切工是一种倒角的多边形阶梯型切工,通常为长方形,其小面的层数标准的是上下各三层,也有各两层和各四层的。祖母绿型钻是仅次于圆钻的最流行的切工和琢形,被誉为现代异形钻群体中的“灰姑娘”。
祖母绿型钻的长宽比根据原石大小为11:1~150:1不等。
(6)长方钻
长方钻通常是长方形,其长宽比值往往比祖母绿型磨工大。因为切磨长方钻侧重于考虑保重,所以它们腰棱形状和各种比例都可以有不同寻常的伸缩度:有的可以很长很薄,有的也可以很短,长宽比接近正方形,两条短边也可以不一,从而形成一个带点锥度的等腰梯形。
长方钻被列入常见异形钻,主要是因为它被广泛地应用于首饰的群镶,所以一般尺寸都不大。
(7)公主型
腰棱一般为正方形或长方形,冠部小面呈放射状,底部小面呈山峰形,通常有57个小面,偶尔小面数也可以多达144个。注意不要与“公主144”工钻混淆。另外,齿形工也曾一度称为“公主工”,注意区别。
2少见异形钻
少见的异形钻品种很多,可归纳为三大类型、12个系列:
放射型 玫瑰系列、鞍垫系列、“贵妇人”系列、星形系列
阶梯型 台面系列、多边形系列
混合型 拜丽思系列、绚烂系列、公主系列、齿形系列、“五朵金花”系列、任意形系列。
(1)玫瑰系列
玫瑰工起源于400多年前的印度,世界名钻中的“莫卧儿大帝”、“奥尔洛夫”和“光之山”都是玫瑰工。
玫瑰工是现代放射型磨工的始祖,一般都采用平底,不磨小面,冠部是圆拱形,其拱高低不一,但均磨有小面。所用的原石大多数较薄,加工时但求保重,不太讲究比例,故不太“出火”。
玫瑰工的种类繁多,主要品种见图5-1-7。
图5-1-7 玫瑰工的不同种类
(2)鞍垫系列
古鞍垫形钻石呈圆角的长方或正方形,且四边稍微向外凸出。现代的鞍垫钻除保留以上风格外,冠部瓣面排列接近标准圆钻,底部差异较大(见图5-1-8)。
图5-1-8 鞍垫系列
(3)贵妇人系列(见图5-1-9)
图5-1-9 贵妇人系列
(4)半边系列(见图5-1-10)
图5-1-10 半边系列
(5)星形系列(见图5-1-11)
图5-1-11 星形系列
(6)台面系列
台面工是一种最古老的磨工,只在正八面体原石上稍加修饰而成。从晶顶开面磨出一个较大台面和一个较小的底尖面,再把各个晶面抛光即可(见图5-1-12)。
图5-1-12 台面系列
(7)多边形系列
同属阶梯型磨工,但腰棱外廓形状各异,见图5-1-13。
图5-1-13 多边形系列
(8)拜丽恩系列
1970年10月由南非磨钻大师巴兹尔·沃特梅耶先生创制,他用自己姓名的第一个字母“B”只换了其妻子姓名Marian中的第一个字母“M”,以表示他们之间爱情的结晶。
拜丽恩工冠部采用阶梯型磨工,底部采用放射型磨工,皆在提高成率和增加光彩。四方形的拜丽恩工钻石有62个小面,祖母绿型有70个小面(见图5-1-14)。
图5-1-14 拜丽恩系列
(9)齿形系列(Profile cut)
齿形工是一位名叫阿帕德·雷吉的人1961年在伦敦首先创制的,旧称“公主工”。它采用一般不为首饰行业所用的薄片状原胚制作,底部做成一排挨一排的41°的“V”形槽,腰棱形状则可以随意“裁剪”,拼出各种美丽的图案来(见图5-1-15)。“灵活有余,而火彩不足。”
图5-1-15 齿形系列
(10)“五朵金花”系列
1988年由钻石中央统售组织(CSO)顾问盖比·托尔科夫斯基创制,共五款,均以花名命名。主要针对低色级、晶形欠佳的原石设计(见图5-1-16)。
图5-1-16 “五朵金花”系列
(11)象形系列
这个系列的磨工主要根据原石腰的形状,因材制宜地琢磨出马头形、蝴蝶形、花朵形、鱼形等形状,小面的排列自然无规则可循(见图5-1-17)。
图5-1-17 象形系列
钻石加工工序:为了将钻石原石切磨加工成各种琢型的成品钻石,必然按步骤实施一系列加工工序。一般而言,切磨加工钻石有四个工序,即标记、分割、成型和抛磨。
1标记原石:主要在对钻石原石作正确评价基础上,将设计意途用专门的笔标记在钻石上,切磨加工师按标记对钻石实施切磨加工。做这项工作的人必须具备具坚实的宝石学专业知识,丰富的实践经验,并精通加工技术,它直接影响宝石切磨加工的经济效益,也影响最终宝石成品的完美程度。
2分割原石:出于各种原因,需要对原石进行分割。分割原石也是一项十分重要的工作,它也直接影响钻石成品的质量,并最终影响钻石成品的价值。分割原石时所需要考虑的重要因素有:原石的形状、内部瑕疵、双晶及结晶学特征等。
3粗磨:宝石粗磨的过程就是将要磨的宝石粘在一个夹具上,并把夹具装在粗磨机的卡上,将另一颗充当切削夹在夹具上。操作者用手臂夹住长柄,当粗磨机带动钻石旋转时,使两颗钻石相互接触柄互磨成型,将原石进行成型加工处理,它也是一项切削或切磨工艺。
4抛磨:抛磨设备的主要部件有磨盘、夹钳、夹嘴。抛磨是一项技术性能极强的技术,需要钻石切磨工懂得一定的工艺,并需要丰富的经验,抛磨是对粗磨成型的宝石实施一系列工序而将其抛磨成最终成品的过程。
钻石加工通常包括设计、劈、锯、车、磨五道工序。
放射型的异形钻除了腰棱的加工工艺和小面的摆布稍微不同之外,其工艺流程整体上接近圆钻。阶梯型的异形钻的腰棱不用车钻机加工,一律靠磨,其工艺流程和使用的器具与圆钻差异很大。可见并不是每一颗钻石从原坯到成品都必须经过设计、劈、锯、车、磨五大工序,但无论何种磨工和琢形的钻石,设计和磨钻这两道工序则是必不可少的。
(一)设计标线
设计标线是钻石加工最基础的一道工序。优秀的钻石设计师,至少应该具备以下一些素质和技能:
1)对钻石的主要特性,尤其像晶形、晶体结构、解理、内应力(异常双折射现象)、包体、硬度各向异性等与加工工艺密切相关的那些特性,必须了如指掌。
2)熟悉钻石加工的整个工艺流程、各道具体工序和本厂工人的技术水平,采取合理的设计选择。
3)熟悉市场行情,能在市场需求、出成率、风险程度、卖价、资金周转速度等诸多关系整体效益的因素之间权衡利弊,找出平衡点,做出最佳方案。
设计人员常备的工具有:电子秤、卡尺量规、10倍放大镜(最好能有台式放大镜)、计算器、钻石灯、钻石原石筛、偏光镜、显微镜、纸包、标线笔和油性墨水等。设计的步骤如下。
1原石分选
根据原石的大小、颜色、净度、晶形四个方面进行分选。从设计的角度观察原石,主要考虑晶形和净度两个方面的因素。
1)晶形 CSO习惯上把原石的晶形分为六类,即规则晶形(Stones)、变形晶形(Shapes)、劈理晶形(Cleavages)、双晶(Macles)、薄片(Flats)和六面体形(Cubes)等。规则晶形是指晶形完好、没有或几乎没有形变的八面体和十二面体,加工工艺上就叫可锯钻(Sawable);变形晶体指的是沿二次对称轴方向加长、沿三次对称轴方向加长或变扁,即明显变形的完整晶体,加工工艺上叫颗粒钻(Makeable,Wholoestone);劈理晶形指严重残缺的晶体或残片。客观地说,这几类晶形之间的区分并没有严整划一的尺度,在一定程度上要凭经验来判断。
2)净度 如果说晶形主要影响出成率的话,净度则直接影响到成品钻石的价值。从设计的角度看原石,应先搞清内含物的种类、大小、数目、位置、对比度;其次确认通过加工可以去掉的瑕疵;再次,对于去不掉或去不干净的瑕疵要尽可能把它们安置在不显眼、不反射的位置。碰到表面磨砂发毛和有“壳”的原石可在适当的部位磨一磨,行话叫“开窗”,透过这扇“窗户”再去看个究竟。有时瑕疵的深浅不能一目了然,可以借助显微镜测距。办法是在同一放大倍率下,转动聚焦旋钮,找到纵深两点间的实际距离与旋纽转过的刻度之间的对应关系;然后把钻石固定在载物台上,先把焦点聚在晶体表面上,再逐步地把焦距拉伸到内含物上,记下聚焦旋钮转过的刻度,即可推算出内含物距晶体表面的实际距离,以判断能否在加工过程中把它们去掉。
2设计原则
钻石设计的原则主要有保重原则、求净原则、适销原则和省工原则。
1)保重原则 目的在于提高原石的利用率,既要保证本道工序的原料损耗最少,又要使下一道工序不受影响,所有工序都要最大限度地保留成品钻石的重量,即争取最好的出成率,这就是保重原则。但同时要注意净度和切工,片面保重忽视净度和切工反而往往使其总体价值降低。
2)求净原则 钻石是天然矿物,真正纯净无瑕的极少。设计人员应拿出一个切实可行的方案,将瑕疵在加工过程中去掉。比如把石墨包体设计在贴近锯切面、劈理面的位置,以利于在磨制过程中把它们去掉。确实难以去除,也要将瑕疵设计放在不太显眼、不发生镜像反射的地方,将瑕疵对净度等级的影响降低到最小。保重和求净往往不能同时兼顾,这时设计人员就必须反复权衡,以经济效益为尺度,做出有利的选择。
3)适销原则 钻石设计成什么磨工和琢型,在保重和求净两者之间如何取舍,都必须从本身的客观实际出发,使产品适销对路,加快资金的周转。
4)省工原则 钻石加工历来就有劳动密集型产业之说。从原石到成品,劳动消耗量非同寻常。在保重、求净、适销的大前提下,在选择台面、编排加工工艺的时候,适当兼顾一下省工的原则也不失为提高经济效益的一个方面。比如在一块钻石原石用锯和劈两种加工工艺都可以达到预期效果时,应首先考虑用劈的加工工艺,因为劈钻的工效比锯钻高,这样可以节省工时。钻石的硬度有各向异性的特点,不同的晶面做台面,磨的时候会有难易程度的差异。因此如果几种方案都能取得同样的结果,那么应首先用立方体晶面做台面(四向纹),十二面体晶面(两向纹)次之,不得已才考虑八面体晶面(三向纹)。
本着以上原则,从每一颗原石的具体情形出发,确定对每一颗原石应采用的磨工、琢型。
3设计标线
1)劈钻标线 劈钻的方向一定要沿解理面方向,即平行于八面体晶面的方向。接触双晶原则上要求从双晶结合缝处下刀。标线时可标出劈开面的一边或两边,开口点用墨团标明,点在晶棱上(见图5-1-18)。
2)锯钻标线 锯钻时有两种选择,一是沿立方体晶面方向锯,二是沿十二面体晶面方向锯(见图5-1-19)。最常用的是沿立方体晶面方向锯,因为沿十二面体晶面锯的出成率往往不理想。锯切面必须与四次对称轴垂直,倾斜度以15°为极限。大于15。基本上锯不开。线标定之后,也用墨团点出开口点。
图5-1-18 劈钻标线
图5-1-19 钻石锯开方向
3)成形钻标线 成形钻不用劈和锯,一颗就做一颗,故又叫颗粒钻。一般只用墨团标出底尖的位置,也有用圆圈中间再加打叉(×)同时标出台面位置的。碰到要“开窗”进行观察的原石,设计人员也是用墨团点出开窗的部位。
4分包
一般每个包有1粒、3粒、5粒直到10粒不等,视钻石大小而定。分包的原则可以是下述各项中的一项或几项。
1)大小 按大小相等或相近的原则分包。
2)后续工序种类 不属同一个后续工序的石头不能放在一包。
3)形状 按预计的出成率来分包。
4)纹向 按研磨方向(四向纹、三向纹和两向纹)来分包。
5)工艺要求 相同相近的分成一包。
6)荧光特征 荧光色及其强度相同相近的分成一包。
7)净度 净度相近的分成一包。
8)颜色 颜色相近的分成一包。
一般来说,采用的项数越多就越便于监控和管理。而这主要取决于生产的规模和批量的大小。
(二)劈钻
劈钻是一门古老的钻石加工工艺,起源于几个世纪之前的印度。当时流行一种叫尖顶工(Point cut)的钻石磨工,几乎就是八面体原石。当时锯钻工艺尚未问世,印度人采用劈的方法把不规则的原石从四面八方剥“皮”,留下一个规规矩矩的八面体的“核”。而劈下来足够大的石块,还可以做成五花八门的玫瑰工钻,因此劈钻曾经盛极一时。随着放射型圆钻的流行,劈钻工艺丧失了普遍性和通用性,到20世纪70年代利用薄片加工的“锯齿工”出现时又稍微挽回了一些颓势。如今,人们只是在对付晶形极不规则、解理上有严重瑕疵的原石或者接触双晶的时候才用到它。
迄今世上最大的原石、3106ct的库利南钻石和后来的琼克钻石(726ct)的加工,都是先行靠劈钻工艺进行磨制的。此项工序要求劈钻师对钻石的特性,尤其对诸多异常情况要准确判断并谨慎行事。
1适宜用劈钻工艺的原石
1)接触双晶,尤其是接合面破损或有隙可乘者。
2)解理面上有明显瑕疵者(大的羽裂或者羽裂连带深色后生包体等)。
3)晶形极不规则,不先劈就无从着手者。
4)劈开后的形状同锯钻相比,出成率更高、效益更好者。
5)劈钻后的非主体部分尚有其他利用价值者。
2劈钻的主要设备
劈钻的主要设备:劈钻工作台,上面有劈钻盒;工作台内缘用木隔板固定一块插劈钻杆的铅砧;劈钻杆一套,规格从直径10mm~40mm,每杆递增5mm;劈钻钢刀一组,大中小俱全;木柄圆锤一个;煤气(丁烷或天然气)喷灯一盏;劈钻胶若干。
3劈钻的操作程序
1)确定劈开面之后,把钻坯粘牢在劈钻杆头上,开槽的面向上,并使劈线与劈钻杆中轴18°~20°倾角,同时把开槽的钻石刻刀粘牢。
2)左手执钻坯夹杆,右手执刻刀夹杆,用手指钩住钻盒两边的立销,让刻刀在钻坯开槽标线上来回蹭,刻出一条槽。目前这道工序在有的工厂已用激光来完成。
3)选择厚度适宜的劈刀,使其刃口没入刻槽之中。注意:刻刀刃口直钝不宜尖,不能让它接触槽底,让刻刀两侧抵在刻槽两壁上。
4)扶正劈刀,用木柄圆锤轻击刀臂,劈开钻石。
5)用喷灯加热劈钻胶使之软化,取出钻坯,清洗干净,检查工作质量。
一颗钻石可能不止劈一次,可按照上述程序反复操作进行。
(三)锯钻
锯钻的实际运用,可追溯到17世纪。当时锯钻的工具是一根绷紧拉直的细铁丝,抹上钻石微粉,与现今掏空用的木工钢丝锯相似。410ct的“摄政王”钻石,足足用了一年时间才锯开。由此可知其劳动效率非常低。
目前锯钻的方法主要是机械锯钻,最近兴起的还有激光切割。
现代的机械锯钻机一般是十台一组,安装在铸铁机架或实心水泥机座上。通常一个工人可以照看20台锯机。
单台锯机主要零部件有:铸铁机座、心轴、锯石夹嘴、夹臂、重力臂、进给配重球、调节螺杆、橡皮垫块及微型电机。常备的低质易耗品有:磷铜锯片、锯石胶、钻石微粉、石墨轴垫等。
磷铜锯片的直径、厚度可视心轴法兰盘的直径和钻石制品的大小而选定。各国的习惯不尽一致。
钻石设计标好锯切线之后,便可发送到锯钻工序,进行粘钻、装机、开口、锯切、清洗、质检等程序。
1粘钻
把锯钻胶填进锯钻夹嘴,注意适量,把钻石摁入其中,注意使锯切线与夹嘴唇口平行(或者说是与夹嘴中轴垂直)且伸出唇口一点,清除多余的粘胶,勿使粘胶妨碍锯片的旋进。把粘好的钻石插进蜂窝状夹嘴盒,移入干燥箱干燥后,再仔细检查钻石与夹嘴的相对位置是否改变。
2装钻
把检查好的钻石夹嘴装入夹臂,使锯片对准锯切线,从正面看呈一条直线,从上朝下看,锯切线必须同锯片正好在同一平面,不允许错位。总之,从锯片上方压在锯片上的钻石必须精确定位,并且必须随时检查锯路正不正,防止锯偏。国外给钻坯定位时有采用X射线法、测角器观测法、平行光管观测法等,但大多数工厂还是采用目测法,靠操作工人的责任感、眼力和经验来确保精确定位。
3开口
开口用的锯片一般比正式锯钻的锯片厚005~010mm。开口深度以1~15mm为宜。
开口位置的选定和开口的质量直接关系到整个锯钻工序的质量和成败。所谓开口位置的选定,实质上就是如何处置钻石各种内含物和结构特征的问题。
如果原石有一条蚀沟,那么就从离蚀沟最近的那个晶顶开口;如果两个相邻的晶顶附近各有一条蚀沟,则从靠近深蚀沟的晶顶开口;如果两条蚀沟分别靠近相对的两个晶顶,则从靠近深蚀沟的晶顶开口;蚀沟在晶棱中段者可从它连接的两个晶顶中任意选定一个开口。
有一个负晶顶的原石就从负晶顶开口;如果有几个负晶顶就从发育最充分、最深的那个开口。
开口时勿使锯片通过玫瑰花瓣形的石墨包体。含橄榄石包体的钻石应从包体长度方向一致的地方开口。
有裂纹的原石应从裂纹最多或裂纹发育最深的那个晶顶开口。
4锯钻
口子开好之后,更换薄1~2号的锯片正式开始锯钻。锯片直径的选择,以伸距稍大于钻石直径为准,伸距太长锯片受压弯曲,锯切面将呈凹凸状;伸距太短则锯不开。锯片最佳转速为2800r/min。锯钻的工效主要取决于钻石微粉的粒度、浓度及施压的大小。为此,在整个锯钻过程中,每间隔2~3min就得用小滚轮把用橄榄油调和的钻粉往锯片上抹。同时旋出调节螺杆,尽可能保证钻坯对锯片的施压为最大。但到锯钻接近尾声时,必须适当减少施压,避免钻石在锯开之前就崩开而留下未锯完的墩子,影响锯钻质量和后续工序的出成率。
锯钻和单人单班工效因石头大小和锯片厚度不同而不同。
5清洗
锯钻清洗一般用洗发香波兑水摇洗,再用清水冲洗、干燥。
6质检
其实锯钻的检验在清洗之前就应该进行一次,目的主要是检查锯路是否遵从了设计标线。清洗以后,主要是检查锯切面的质量。以下几种情形为不合格:
1)深锯齿痕 若不太深、对后续工序的出成率影响不大,可勉强通过(图5-1-20(a)。
2)锯切面凸凹不平 主要是锯片伸距太大,被钻石压弯而又未及时纠正所致(图5-1-24(b))。
3)锯切面倾斜 因锯片走偏而未及时纠正所致,但设计斜锯者除外(图5-1-20(c)。
4)锯切面梯坎 一般是一刀切不开、迎面又锯时锯路对不准造成的,梯坎越高情况越糟,因为磨台面的损耗越大(图5-1-20(d)。
5)墩子 是锯钻进程接近尾声时未及时减少锯片施压钻石崩裂造成的,弄不好锯掉的一半还会“飞”掉(图5-1-20(e)。
图5-1-20 质检的各种情况
(a)深锯齿痕;(b)凹锯面和凸锯面;(c)斜锯面;(d)锯面有梯坎;(e)墩子
(四)车钻
车钻的工作对象是钻石腰棱,目的是赋予它以未来成品钻琢型的优美曲线(圆形、双弧形、弯弓形等)。阶梯型的磨工腰棱呈直线,一部分混合型的磨工(如拜丽恩磨工等)的腰棱也是直线,打磨它们的时候用不着车钻这道工序。
1车钻的设备
最早打磨腰棱全靠手工,如今电动车钻机已经非常普遍。在此简单介绍几种最新的加工设备。
1)全自动车钻机 这种机器除了装石之外,其余的事都由车钻机完成。与通常的车钻机不同的是:双头车钻机两根心轴的转向完全相反,两颗钻石同样既为工具(车刀),又为工件(被加工件)。两颗钻石互相刮擦的情况由摄像头放大再现在观监屏幕上,便于操作工掌握进度。
2)激光车钻设备 其原理同激光打孔、激光切割相似。激光加工造成的表面微裂和较高的成本费用,是其不足之处。
3)车钻机 这种机器在国内普遍使用,有单头和双头两种:单头机用胶粘在制品(工件)上,双头机则靠左边的夹嘴和右边的顶针配合来夹持钻石。
以双头机为例介绍一下车钻机的结构:一个整体浇铸的机座,左边装有制动轮和浮游卡盘,右边是顶针座和弹力顶针,中间是车刀架和残渣收集盒,有的还配备有吸尘器。安装在机台底下的电动机通过分配轴和两条同步皮带带动双轴同步旋转。
与车钻机配套使用的主要工具是车钻棒。主要辅助工具有各种规格的车钻夹嘴,一个木榔头,若干作为车刀用的有棱有角的钻坯或人造聚晶颗粒。像牙医工具那样靠转轴驱动的旋转车钻棒被越来越多地采用。除了工效提高以外,它加工出来的腰棱质量也好。
2车钻的步骤
1)仔细观察钻坯 主要看尖正不正、高度够不够,有无瑕疵和瑕疵的确切方位,以决定部分或全部去掉的方案,决定是粘还是夹。
2)固定钻坯 办法有两种,一种是粘,一种是夹(见图5-1-21)。
图5-1-21 固定钻坯的两种方法
两种办法各有优缺点。夹的优点是操作简便,工效较高,更适宜正尖、无瑕的坯料;而粘的方法多了一道粘的工序,比较费事,但适用于几乎所有的坯料,尤其是夹有所不能的歪尖、无尖、有裂、有瑕的坯料,其车裂钻坯的概率较小,安全系数较大。
粘:先加热铜头,抹上专用粘胶剂,把钻坯轻轻地摁在粘胶剂上,粘牢,再加热30分钟左右,使粘胶剂硬化,复查钻坯是否移位。加工好之后再加热使钻坯与粘胶剂分离。
夹:选择夹嘴,使其承窝与底尖相配,把它安装在车钻机前顶底座上,左手执钻石,底尖向左,右手扳动后顶针座顶住钻石台面。注意顶压的力度:太小夹不住钻石,太大会把钻石夹坏。
固定钻石车刀的办法也是粘和夹两种。已锯钻(Sawn)、圆粒金刚石(Boart)或人工聚晶颗粒都可以充当车刀。
3)钻坯定中 即令钻坯的转动轴与可能获得最大直径的成品钻的中轴重合。定中精确与否,在很大程度上就决定了车钻工序的最终结果:出成率、该去的瑕疵是否已经去掉或下道工序有无把握去掉。
4)粗车 粗车的目标是将钻坯突出的部分(如晶顶等)打磨掉。注意进刀量不宜太大太猛,并要反复多次补充定中。
5)精车 预期目的是使在制品的直径圆度和腰箍预留高度均达到工艺要求。
6)光边 对腰棱进行最后修葺。有三条途径可供选择:
第一种途径是仍旧在车钻机进行,把车刀换成已锯钻的锋刃,轻触在制品。这样加工的腰棱较粗糙,表面呈灰白色,鉴定证书上注明为“打磨腰棱”(Bruted girdle)。
第二种途径是采用专用的光边机。这种机器比车钻机小巧,原理相近,只是做工具用的已不是手执的车刀,而是一个在一定振幅内前后振摆的高速旋转的钻石微粉抛光轮。按照烧结在轮边上的钻石微粉的目数,它有很细、细、中等和粗之分。光边机加工的腰棱鉴定证书上注明为“抛光腰棱”(Polished girdle)。它们表面光亮而且透明,几何形状规整。
第三条途径是在磨钻机上进行。对中、小钻而言,这必须是在成品完成以后,腰棱上发现有缺口、过大的原晶面等严重影响正圆度的问题才采用的补救办法。只有大钻和巨钻,才会有意识地把腰棱修饰成一连串的小面。在鉴定证书上,这样处理过的腰棱注明“小面腰棱”(Faceted girdle)。
以上三种光边的办法仅适用于圆钻,均不适用于阶梯型磨工。对于腰棱呈曲线的异形钻,如心形、马眼、梨形、椭圆之类,只考虑有“打磨腰棱”和“小面腰棱”两种可能,暂时还没有一种安装钻石磨轮的机器,能够胜任它们那种不同曲率、比例伸缩性又很大的腰棱。
7)质检 对车好的圆钻在制品的工艺要求是:①制品俯视图必须正圆。容许误差只能是11%~15%。②制品腰距高度最小值不小于直径的125%,即要能容纳下成品钻的整个冠部和腰棱。③制品高度与直径之比不小于60%且不大于80%。④制品底部倾角应不小于45%且不大于56%。⑤腰箍表面必须光滑,无崩缺、无凹陷,无露面的瑕疵,无微裂,粗糙度不明显,呈暗灰白色。
台面不得倾斜,底尖要正。
(五)磨钻
1磨钻机理
磨钻过程是一个热学作用和力学作用兼而有之的理化过程,即一方面钻石与磨盘摩擦生热,导致钻石表层石墨化,另一方面钻石在钻石微粉的碰撞冲击下一点一点地剥落。磨钻的效率取决于磨盘的磨削性能及其转速、钻石微粉的目数和密度、钻石对磨盘施加的压力,以及钻石在磨盘上的取向,即台面的选定和机头的朝向。
2研磨方向
钻石加工行内的习惯叫法有:四尖石(Four points)、两尖石(Two points)和三尖石(Three Points),或者四向纹、两向纹和三向纹。其实质就是钻石硬度的各向异性,同一颗钻石不同的晶面硬度会有差异,同一个晶面不同的方向上的硬度也会有差异。磨钻时发生的所谓“纹向”的问题,就与钻石硬度的各向异性有关。
用立方体晶面方向做台面方向的钻石是四尖石,用菱形十二面体晶面方向做台面方向的钻石是两尖石,用八面体晶面方向做台面方向的钻石是三尖石。换句话说,就一个八面体而言,从晶顶开面(开始磨台面)的是四尖石,从晶棱开面的是两尖石,从晶面开面的是三尖石(见图5-1-22)。
图5-1-22 钻石台面的选取方向
这些表述法都是以未来成品钻台面的选定为着眼点的。理论和实践证明:四向纹相对硬度最小,两向纹居中,三向纹最大,其相对硬度之比约为1:1414:2308。所以设计师在选择台面时,也应该参照这个比率,在同质等大的前提下,设计成四向纹是上策,两向纹是中策,三向纹是下策。
台面选定了,纹向就确定了。而对于同一种纹向的钻石,还有进一步的硬度各向异性的问题。一般地说,四尖石有四组平行于立方体晶棱的纹向硬度相对较小,同时有四组沿四边形对角线方向的纹向硬度相对较大;两尖石有两组平行于菱形短对角线方向的纹向硬度相对较小,同时有两组沿长对角线方向的纹向硬度相对较大;三尖石有三组平行于三角形之高的纹向硬度相对较小,同时有三组平行于三角形三条边的纹向硬度相对较大。磨钻的时候,只有当研磨方向与硬度相对较小的纹向大体一致时,研磨面才会是锃亮的镜面。
台面和纹向确定之后,磨钻师就在既定的纹向下,找到硬度相对较小的方向,按照规定的比例把石头磨好。在理想的情况下,最佳研磨方向的确认本来是有章可循的,但自然界中理想的规则的晶体很少见,这就使得问题复杂化。
当然,钻石相对硬度的大小,还有可能受其他因素的影响,比如结构现象(双晶缝、生长线等)、应力状态、内含物乃至荧光颜色等。
3磨钻设备和磨钻步骤
(1)磨钻设备
磨钻工的主要工具是:磨床、磨钻夹具、10×放大镜、腰棱划线器,钻石微粉、橄榄轴等。
磨床要强调三点:
1)修整好的磨盘必须达到大面积平整和微观不平度的统一,保持动态平衡。磨盘工作面修整平以后,用粗砂轮或砂条划上双弧线或抛物线的划痕,以便嵌入钻石微粉。最后还要在调平衡机上用配重法作好动平衡测试。
2)用适量的橄榄油(有时为桃油或其他植物油)拌上钻石微粉,用泡沫塑料块均匀地涂抹在磨盘工作面上,开动磨床,用大钻石来回蹭轧,使钻粉与磨盘比较牢固地粘合,以提高磨具磨料的工作效率和延长其使用寿命。
3)磨盘的使用,应强调明确分区。一般把靠近转轴的内圈作为试磨区,把磨盘边缘线速度最大的外圈作为研磨区,而把内、外圈之间的中圈部分作为抛光区(见图5-1-23)。
图5-1-23 磨盘工作面的区域划分
早先的磨钻夹具用锡头来固定钻石。现代的夹具采用带分度尺、角度板和微调旋钮的机头,此夹具又叫磨手、机械手。用于磨台面的叫台面夹具,用于磨底小面的叫底小面夹具,用于磨冠小面的叫冠小面夹具,等等。
(2)磨钻步骤
磨钻是占据钻石加工工艺流程整个工作量50%~60%的一道主要工序。
西方国家传统的做法是分两步走:
第一步:“磨十字”(Cross),即磨台面、底四面、冠四面。
第二步:“添光加彩”(Brilliantering),即磨底八、底腰小面、冠八、冠腰小面、星小面。
在这种情况下,磨底和磨冠是交替进行的。也有先磨底再磨冠的,或者反过来。前者一般适用于小钻,后者一般适用于中、大钻。国内一般小型的钻石厂,大都采取这种做法。
最细致的做法可以分成八道工序:台面→底四→冠四→底八→冠八→底腰小面→冠腰小面→星小面(见图5-1-24)。具体怎么做,依习惯而定。但专业化分工、流水作业无疑是发展趋势。生产规模则是一个重要的制约因素。
图5-1-24 钻石加工工序
(六)清洗和检验分级
钻石磨成之后的清洗是成品分级前最后一道工序。将1000m L浓硫酸掺100g硝酸钾配成溶液,注入盛有适量钻石的瓷盘或烧杯,煮沸几分钟,冷却后用蒸馏水或开水冲洗几遍,滤干,然后送检并分级。
钻石是女人的最爱,所以女人要懂得钻石的价值衡量标准,这样才能确保以后在购买的时候不会上当受骗,那么钻石切工是什么呢下面是钻石知识介绍,来了解一下吧!
钻石价值衡量的4c标准中,唯有切工是直接受人为影响。虽然钻石可以加工成完美切工标准各种各样的不同形状(花式),以满足不同品味,但是切工的优异程度直接影响钻石得出火、闪光。
没有加工的钻石毫无光泽,只有经过训练有素的师傅精确无误的设计,巧夺天工的雕琢,才能揭开钻石的面纱,使之充分利用光的性质呈现彩虹般的“火彩”,并具有闪烁特点。
每一颗钻石都由三个基本部份组成,冠部、腰部、底部。
1
冠部(crown):冠部是钻石腰部以上的梯形部份。冠部的作用,是分散进入钻石内的光线。当光线射入钻石内部会使钻石更明亮,使钻石看上去象五彩缤纷的火焰。以圆钻来说,冠部的正中央有一八角形的刻面(Facet),称为桌面(Table);桌面的每一边之外有一个三角刻面(Star
Facet),称为三角刻面;每二个三角刻面之间有一个菱形刻面,称为风筝刻面(Crown
Facet);每二个风筝刻面之间,接触腰围的一端,有一对腰上刻面(Upper
Girdle
Facet)并且成对排列,左右对称,称为上腰刻面。
2
腰部(girdle):腰部是环绕钻石最宽的部份,薄薄的一圈;若从钻石的侧面观察,腰围成一条线。腰部的作用,在保护钻石的边缘,防止钻石破裂,并作为宝石镶嵌之边缘。
3
底部(pavilion)
也叫亭部:钻石腰部以下三角形的部份。钻石底部的作用,使通过冠部进入钻石的光线,反射到你的眼睛。以圆形钻石来说,冠部共有33个刻面,腰围之下有24个刻面,加上尖底1个刻面,总共为58个刻面。
切工标准
钻石的切工是重要的标准。根据国家标准切工可分为很好、好和一般三级。而国际上除上述三级外还有差(Poor)这一级。做工优良的钻石各部分之间有一定的比例需要用仪器来仔细测定,
分级标准才能得知它是很好、好还是一般。同样大小、同一色级、同一净度的钻石,由于切工的好坏,其价格可相差数倍之巨。切工的好坏直接影响钻石的火彩度。
切工优良的钻石,散发出耀眼夺目的光芒,切工不良的钻石,边缘显得不锐利,光芒顿减。大自然赋予每颗钻石原石不同特征的瑕疵,然而通过切磨师的切磨,却可取其精华,弃其糟粕,还原钻石的天然美丽,创造最大的价值。如图所示,要使钻石最充分的发挥它独特的美丽光芒,则完全依赖于钻石切磨的比例是否得当,以及抛光的质量,刻面的对称性等等。
钻石切工的圆度、深度、宽度以及琢面的均匀度都决定着钻石的光度,目前世界上钻石切工评定最为权威的机构是国际宝石学院IGI
理想切工
理想切工(EXCELLENT):代表只有3%的一流高质量钻石才能达到的标准。这种切工使钻石几乎反射了所有进入钻石的光线。一种高雅且杰出的切工。
非常好切工
非常好切工(VERY
GOOD):代表大约15%的钻石切工。可以使钻石反射出和标准等级切工的光芒,但是价格稍低。
好切工
好切工(GOOd):代表大约25%的钻石切工。是钻石反射了大部分进入钻使内部的光。比VG级便宜的多。
一般切工
一般切工(FAIR):代表粗糙度为35%的钻石切工,仍然是优质钻石,但是一般切工加工的钻石反射的光线不及G级切工。
差切工
差切工(POOR):这包含所有没有符合一般切工标准的钻石这些钻石的切工要么深而窄要么浅而宽易于让光线从边部或底部逸出。
是真的,莫桑石:腰厚比为2%-3%,锆石:5%-6%。钻石的最外层边缘被称之为是腰棱。它的厚度是以其直径的百分比来度量的或者直接用词语来描述。钻石腰部厚度被分为极薄到极厚,钻石的腰部厚度是不同的。锆石一般都是人工合成,学名立方氧化锆,最早由苏联人研制成功,故名苏联石,锆石的台宽比为60%,腰厚比为5%-6%。莫桑钻又称莫桑石,主要成分是碳化硅,它是世界上第二坚硬的宝石,性质稳定,通常为无色,高质量的莫桑钻甚至可以做到跟钻石媲美。莫桑石的台宽比为53%-60%,腰厚比为2%-3%。
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