杨似三
中国珠宝首饰业在短短的20多年时间里,走过了西方国家上百年的发展历程。作为产业链的上游环节,珠宝加工业同样经历了一个飞速发展的过程。当前,我国珠宝加工业正在经历着由量变到质变的跨越式蝶变,生产规模由粗放型向集约型转变,生产技术工艺日趋与国际先进水平同步甚至部分领域有所超越,提供的产品也越来越精美、越来越注重对市场的细分。
中国是世界珠宝消费大国,更是珠宝加工大国和世界重要的珠宝加工基地,所生产的产品不仅满足着国内消费者的多样需求,还为欧美日等国际主要珠宝市场提供产品。中国珠宝产品以良好的工艺和实惠的价格获得了世界各国消费者的喜爱。
表1-1-1 2009年中国各类珠宝加工企业基本情况一览表
21世纪初以来,中国珠宝首饰加工业在产品自主研发、品质监控、企业文化和品牌战略等方面,投入了较大的力量,涌现出一大批优秀的制造企业和强势品牌,不仅推动了中国珠宝首饰加工业的整体进步,也加速了从“中国制造”向“中国创造”的进程,在激烈的国际市场竞争中也占有一席之地。蓬勃发展的中国珠宝加工业为增加就业、促进经济发展做出了重要的贡献。
据不完全统计,2009年中国珠宝玉石首饰各类生产加工企业有2万多家,产业工人达到170多万人。这支队伍支撑起了每年2200多亿的国内珠宝市场需求和80亿美元出口产品的制造。
以下按照产品类别对中国珠宝加工业的情况做一个简单的介绍。
2009年中国珠宝玉石首饰鉴
1贵金属饰品
贵金属饰品(银饰品暂归类到流行饰品中)是中国珠宝首饰市场最重要的组成部分,市场份额占65%以上。
11 黄金饰品
黄金饰品(含各类金条)生产加工企业有500多家,产业工人2万多人,2009年黄金饰品的生产加工量达到了500吨(其中,以旧换新约100吨),产值达到1100多亿元人民币。
主要生产加工企业有:深圳百泰、深圳翠绿、深圳粤豪、深圳爱德康、深圳福麒、深圳艺华、深圳安盛华、东莞金龙、东莞金叶、浙江日月、航民百泰、沈阳萃华、武汉金凰、武汉新金、湖北金兰、中国黄金、招金卢金匠、莆田华昌、福州依强、福州德诚首饰等。
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随着全球金融危机的爆发和深化,中国“黄金热”再掀高潮。中国黄金首饰业者在产品的理念和工艺上都做了卓有成效的大胆创新,提出了文化黄金和时尚黄金的全新理念,并在这一理念的指导下,对产品的设计开发和工艺制造技术进行革新改造,开发了一系列具有国际先进水平的工艺技术,如硬金技术、电脑车花技术、花丝镶嵌技术、项链自动成型技术等,个别企业已经在着手研究开发黄金首饰的自动化、机械化生产工艺且初见成效。
这些创新理念、工艺和技术的运用,催生出颇具亮点的黄金首饰产品,如深圳3D的硬金、深圳翠绿的炫舞金、武汉金凰的M-gold婚饰、深圳百泰的喜福等。沈阳萃华运用新思路将传统工艺与现代工艺有机结合创造了更具特色的錾花工艺、花丝工艺等,赋予了黄金首饰更深的时尚感和文化内涵,增强了对消费者的吸引力。
理念、工艺的创新,推动了我国黄金加工业的进一步发展。
12 铂金饰品
中国铂金首饰加工及消费量已连续多年位居世界第一。目前,铂金饰品生产加工企业约有30家,产业工人约1万人,2009年铂金饰品的生产加工量达到80吨左右(其中,以旧换新约20多吨),产值达到300多亿元人民币。
主要生产加工企业有:深圳意大隆、深圳爱德康、深圳粤豪、深圳吉盟、浙江日月、深圳艺华、深圳龙嘉首饰等。
13 钯金饰品
中国钯金饰品生产加工企业有10家左右,产业工人约2500人。据国际钯金协会的统计,2009年中国钯金饰品的生产加工量达到28吨左右,产值达到20亿元人民币。
主要生产加工企业有:深圳吉盟、深圳爱德康、深圳粤豪、深圳龙嘉、深圳金马、深圳凯恒、深圳梦雅恒珠宝等。
2镶嵌饰品
镶嵌饰品是市场份额仅次于贵金属首饰的第二大类珠宝产品,生产加工企业有1500多家,产业工人超过10万人,2009年镶嵌饰品的生产加工量达到3500多万件。其中,深圳大约集中了1000家工厂,以内销为主,生产加工量约2000万件,产值达到400多亿元人民币。番禺大约集中了400家工厂,生产加工量约1500万件,主要是香港企业内地办厂,以出口为主,属于来料或进料加工,收取加工费用,创汇约13亿美元。
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主要生产加工企业有:深圳宝怡、深圳星光达、深圳缘与美、深圳行行行、深圳千禧之星、深圳晶永恒、深圳周大金、浙江日月、周大福、六福、周生生、谢瑞麟、顺德万辉、番禺亿恒、番禺卓尔、番禺刘强珠宝等。
近几年来,我国镶嵌加工业锐意进取,创新突破,不断加强对产品工艺设计的研发及产品工艺技术的改进,已有多项技术和工艺属世界首创或处于世界领先地位,如宝怡公司的CN C车花工艺、中空工艺、分色技艺,缘与美公司的HEE环保生产加工系统、“莲花钻石”、“天花”工艺,星光达公司的弹金首饰制作工艺、空心杯体镶嵌、小钻自然固定主钻方法等。
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宝怡公司开发的臻·心爱和冰糖系列钻戒,戒面花纹采用CN C车花切割雕刻技术,戒壁成多边形而且切面完整、对称性极高。采用中空技术精制空心戒坯,在戒圈上车花、镶嵌且不变形,指圈圆润,符合人体工学原理。中空工艺代表了目前珠宝工艺的最高水平,领先于西班牙等原来国际上该技术发展比较成熟的国家。臻·心爱系列运用自主研发的国际顶尖的制作技术与工艺,一次性挤压成形,无焊真分色、分层高、精、准,融入钻石精工镶嵌技术,使钻石镶嵌牢固、突出。
缘与美公司自主设计研发的HEE环保生产加工系统,属世界首创,节能,降耗,环保,能有效地保护员工的身体健康,预防职业病的发生。注重镶嵌工艺创新,世界首创“莲花钻石”发明专利产品。该产品和“天工”套系也是将国际先进的CN C数控技术引入珠宝首饰生产领域的成功典范,解决了产品的精密性及批量标准化生产问题,达到世界先进水平。
星光达公司的国家专利发明——小钻自然固定主钻的方法,巧妙地规避了传统镶嵌中钻石被镶口镶嵌金属遮挡光芒的问题,使钻石充分地散射光芒。首创弹金首饰制作工艺,使用经过特殊配方的贵金属材料作为贵金属首饰补口,并通过热处理等特殊工序,使首饰具备延展性和抗弯曲能力,方便佩戴和摘取,实用美观。其代表作品“绝代风华”和“生命之歌”弹金首饰套件曾获“最佳工艺创新奖”。空心杯体镶嵌,采用先进的电脑成形技术,通过影像技术和快速成型机实现高精度,曾为第八届华语**节颁奖典礼成功打造镶钻奖杯。
此外,在国际上领先的工艺和技术还有:多围一技术、手镯弹簧扣技术、弹簧金饰技术、手工拉丝技术、微镶技术、倒模技术、18K 电金技术等。
3钻石切磨
20世纪90年代中期以后,凭借低廉的劳动力成本优势和精湛的加工工艺,中国的钻石加工业获得了非常迅速的发展。目前在中国从事钻石打磨切割的工厂超过100家,从业人员3万人,2008年全年加工钻石毛坯1700万克拉,成为仅次于印度的世界第二大钻石切磨国家。
主要加工工厂有:金伯利、欧陆之星、青岛京华、从化东麟、从化永钊、番禺真东方、长宁、凯吉凯等。
中国的钻石切磨技术与工艺进步很快,以精细著称,以加工中小规格钻石为主的“中国工”在商家和消费者的心目中就是“好工”和“优工”的代名词,“中国工”已在全球钻石界享有盛誉,与比利时、以色列的切工齐名。将传统审美与现代高科技工艺融为一体的“梅花钻”是其中一个典型的代表。
中国的钻石加工吸引了世界上许多国家和地区钻石公司的目光。目前,中国香港90%以上的钻石镶嵌首饰是在大陆加工的。印度、泰国、法国、意大利和以色列等都已在我国发展了贸易加工合作。
4玉石饰品
玉石饰品是典型的具有中华文化特色的珠宝产品。中华玉文化源远流长,博大精深,文化内涵非常深厚。玉石则是最能体现这种文化的珠宝产品。
玉石加工在中国有着非常悠久的历史。现代化的机器设备与不断创新的民族传统工艺相结合,是当前玉石加工最显著的特点。中国的玉石产业已经形成了集群化发展的模式,中国珠宝玉石首饰特色产业基地就是这种集群化的产物。
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5珍珠养殖、加工
中国的珍珠养殖技术在世界上处于领先地位,但加工技术相对比较薄弱,这也正是中国多年来一直是珍珠大国而非珍珠强国的最根本原因。但是现在,这种情况有了很大的改观。我国一些优秀的珍珠企业在加工技术研发创新方面加大投入,拥有了一些处于国际领先水平的技术成果,如山下湖珍珠有限公司的高稳定彩色珍珠的加工技术以及阮仕珍珠有限公司的高亮泽珍珠的加工技术等。
6人工宝石加工
我国人工宝石产量居世界第一,主要用于出口,市场多集中在东南亚和欧美国家。我国人工宝石产业在加工技术和工艺方面也有不少创新和进展,并开发出一些新品种。如吉林大学用高温超高压法合成宝石级金刚石已达边长7毫米。中科院上海硅酸盐研究所开发了玻璃质仿猫眼宝石,产品很受市场欢迎。梧州的宝石磨机已经获得了好几个实用新型专利。
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我国独有的稀土玻璃,色彩鲜艳,可以仿多种宝石颜色。
7流行饰品
我国流行饰品加工业规模较大,出口产品占据了国际市场近50%的份额,主要出口对象是欧美发达国家。近年来特别是国际金融危机以来,我国流行饰品企业又开辟了一些新的国际市场,如中东地区、俄罗斯等,并站稳了脚跟。在激烈的国际竞争中,为了占得先机,扩大市场,我国流行饰品企业将设计研发、新工艺技术创新作为重点,加大投入,也取得了较好的成果。如新光集团研发的环保型金属饰品高塑性锌基合金材料,每件可降低生产成本03元;兴美公司与科研院所合作研制出“铜铁合金”;环艺公司发明了水钻点数机,大大提高了企业的生产效率。
8其他(设备、仪器、工具)
我国珠宝业不仅大量引进国际最先进的设备、仪器,而且自主研发制造的一些设备在国际上也处于领先地位,如环保制模机、环保抛光机、钢模制腊机等。
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综上所述,中国珠宝加工业正在经历由量变到质变的华丽转身。消费决定生产。随着竞争的日益激烈和消费结构的日益多元化,中国珠宝加工业的发展也必将更加成熟、更加健康。中国珠宝加工业也将向国内外的消费者提供更多更好更丰富的产品。
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。
钻石有抛光腰带。
抛光腰带是一种用于磨削和抛光的工具,通常由一种特定的材料制成,如钻石、金刚石、硅胶、沙布等。它一般被用于金属、木材、陶瓷和石材等表面材料的抛光加工中,能够达到光滑且具有高度光泽的效果。抛光腰带的材料和形状不同,适用于不同的加工材料和形状。抛光腰带可以迅速去除工件表面的毛边、磨损或瑕疵,让表面变得平整光滑。在高精度、高质量的制造过程中,抛光腰带的使用能够提高工艺和产品品质。
在使用抛光腰带时应注意安全,选用适当的材料和型号,并遵循正确的操作方法和保养保管方式,以确保其有效使用寿命,并避免因误操作造成人身伤害或财产损失。
用钻石抛光机,把钻石粉放在高速旋转的铅盘上抛光。
钻石的抛光和对称性是切工程序中比较重要的两个方面。抛光的等级描述了钻石表面的光滑度,对称性等级则指钻石各切面的排列。比较差的抛光质量直接影响钻石的光学效应。不平整的表面上,光线产生漫反射,以造成钻石切面的表面暗淡无色,发出浑浊不清或比较暗淡的光线。对称性的偏差使得入射的光线或钻石本身存在的光线不按照设计的的路径运动。关于钻石的抛光和切面的对称等级说明都清楚详细地列在了每份钻石分级报告里对于钻石的抛光、GIA和HRD对称等级分为 ID(标准)、EX(优)、VG(很好)G(好),中国国检分为:EX(优)、VG (很好)、G(好)要避免抛光和对称级为F级或P级的钻石。因为这种等级的对称度的钻石切面可能极大地误导光线的反射和折射,以至于影响了钻石的亮度。
钻石的抛光和对称性的测量很合理,并且用作切工的分级标准,这样使我们很容易地了解钻石的反射光如何。
钻石(Diamond)的名称来源于希腊语中的「adamas」,意为「坚不可摧」。这种稀有的贵重宝石由碳元素(C)组成,通过正四面体的方式连接,形成稳定的结构,因此钻石拥有天然宝石中最高的硬度,相应的加工对珠宝匠也有着极高的要求。
这种宝石最早发现于公元前4世纪的印度,其加工工艺则起始于14世纪,由最初保留天然结晶形态的「尖琢型」(Point Cut),保重的「玫瑰式切割」(Rose Cut),再到如今的「明亮式切割」(Brilliant Cut),钻石的加工历经数百年的发展才呈现出完美的火彩。
除了传统的圆形切割,常见的现代钻石琢型还包括「祖母绿切割」(Emerald Cut)、「梨形切割」(Pear Cut)、「椭圆形切割」(Oval Cut)、「长阶梯形切割」(Baguette Cut)、「枕形切割」、「心形切割」(Heart Cut)、「公主方切割」(Princess Cut)、「榄尖形切割」(Marquise Cut)等。
钻石加工工艺的演变
诞生于14世纪中叶的「尖琢型」(Point Cut)是钻石最早的切磨形态,当时的珠宝匠依照钻石的八面体外形,仅进行简单的抛光打磨,保留钻石的天然结晶形态。
15世纪初,「桌形切工」(Table Cut)首次应用于钻石,八面体中的一个顶角被磨去,形成上半部分的「冠部」与下半部分的「亭部」,这种切割方式标志着现代宝石琢形的诞生,一直沿用到17世纪。
「玫瑰式切割」(Rose Cut)出现于16世纪中期,由24个三角形切割面组成的拱顶和一个底面组成。这种琢型最大的特点是「保重」,多用于扁平状的钻石晶体,此后演化为48个切面的「双玫瑰切割」。
「老式单多面形琢型」(Old Single Cut)是近代圆形切割钻石的雏形,由一个台面、八个冠部刻面、八个亭部刻面组成,这一切割方式为34个切面的「双多面形琢型」(Double Cut)、正圆形的「新式单多面形琢型」(New Singel Cut)奠定了基础。
17世纪后半叶,一位威尼斯钻石切割师在「双多面形琢型」的基础上增加了数个切面,显著提高了钻石的亮度和火彩,这种枕形的切割方式被称为「老矿工切割」(Old Mine Cut),是最早的「明亮式切割」的尝试。
「老式欧洲切割」(Old European Cut)是现代「明亮式切割」钻石的原型,诞生于18世纪初,拥有较小的台面和较厚的冠部,从顶部欣赏呈现与「明亮式切割」钻石相同的正圆形。
「明亮式切割」(Brilliant Cut)由比利时钻石切割师 Marcel Tolkowsky 于1919年发明,能够完美地呈现出钻石各个角度的火彩。一颗天然的正八面体钻石被切割为一大一小两颗钻石,最大程度地减少了原料的浪费。
其实钻石切磨加工经过了这么多年的发展,不但是钻石首饰的发展史,也是欧洲乃至世界发展的一个缩略,它从最开始的王室专享到如今结婚必备,它的普及率越来越高了,而且大众对它的关注也是水涨船高,在未来的时间里相信钻石会有更好的发展趋势。
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