Неизвестный алмаз. «Артефакты» технологии

Как правило, «артефакты» технологии происходят неожиданно и в случаях, казалось бы, совершенно тривиальных. Что влияет на их неожиданное проявление – пока не совсем ясно. Может быть, применяемые алгоритмы, может быть структура кристалла, а может быть все вкупе.

При обработке синтетического кристалла алмаза массой 1,78 карат был выявлен факт, который даже в дружной семье «артефактов» занял особое положение. Была поставлена задача: сформировать параболоид на нижней части кристалла (рис. 2.15). Место касания инструмента (я) видно на нижней усеченной пирамиде в районе затравки.

В процессе пятиминутного воздействия на кристалле явно стали формироваться и полироваться т. н. желобки на всех ребрах нижнего октаэдра (рис. 2.156), даже на тех ребрах, которые имели сколы. По нашему мнению, этот факт (замеченный ранее и на других кристаллах, рис. 2.13) означал начало трансформации всего кристалла алмаза.

Противоположная часть кристалла находилась в оправке, залитая специальным цементом, разработанным бельгийской фирмой «Беттонвиль» для крепления алмазов при обдирке рундиста (ободка будущего бриллианта). Температура плавления клея -150 °C.

После пяти минут воздействия процесс обработки кристалла был прекращен. Алмаз выклеен из оправки и очищен от следов цемента. Два ребра верхней пирамиды кристалла были явно «растравлены» (рис. 2.16в). Одно ребро «пострадало» больше другого. Противоположные «растравленным» ребра октаэдра остались без особых видимых изменений.

Рис. 2.15. Синтетический алмаз: начало формирования параболоида (а); образование «желобков» на ребрах (б)

Рис. 2.16. Растравленные ребра алмаза (в)

Травление алмаза в потоке кислорода – факт известный. Но в нашем случае предполагать нагрев залитого цементом алмаза до 800 °C и его взаимодействие с кислородом окружающего воздуха – не сильно оптимистичная идея, тем более что нагрев кристалла отсутствовал. По показаниям электронного термометра температура алмаза в процессе обработки составляла -23,5 С.

Вполне очевидно, что подобные изменения в алмазе (рис. 2.17) могли произойти только из-за протекания волновых процессов в его объеме и на его поверхности, стимулированных определенным алгоритмом воздействия.

Кстати произошло и снятие внутренних напряжений в кристалле. Снимок сделан в поляризованном свете в скрещенных поляризаторах (рис. 2.18).

Рис. 2.17. Растравленное ребро алмаза (в)

Рис. 2.18. Кристалл алмаза в поляризованном свете: до воздействия (я); после воздействия (6)

В процессе разработки технологии воздействия на алмаз вполне естественно возник вопрос максимальной производительности установки при огранке алмаза в бриллиант по сравнению с существующей ручной обработкой. В алмазообработке вопрос производительности огранки является весьма непростым. Кристаллы алмаза различны по своим характеристикам, различна квалификация огранщика и т. п. Тем более некорректно сравнивать станок с ЧПУ и квалифицированного огранщика. Но задача поставлена, и мы приступили к исполнению. Была выбрана заготовка для огранки бриллианта диаметром – 2 мм. На ней за Определенное время необходимо было поставить восемь граней низа бриллианта в полном автоматическом режиме.

В то время наши понятия о скорости обработки алмаза не сильно отличались от традиционных (общепринятых) понятий. Больше давление, больше обороты двигателя – больше съем материала. Так нам казалось. Поэтому при написании программного обеспечения этим параметрам было уделено особое внимание. Такого давления, таких оборотов α и ß в дальнейшем мы никогда не использовали.

Давление ~1,2– 10⁶ Па, α~ 9500 об./мин. и ß ~ 50 Гц. Обычно применяемые нами современные параметры обработки во много раз меньше. Но тогда очень хотелось произвести эффект.

На заготовке алмаза, предоставленного для эксперимента, у самой вершины кристалла изначально была маленькая еле заметная трещинка. В традиционной обработке алмазов в бриллианты, учитывая сопутствующие температуру, давление и деформации, непременно произошел бы скол этой вершинки. В нашем случае, как ожидалось, вершину можно было сохранить, что и являлось бы показателем «нежности» нашего воздействия.

Начался процесс огранки в полностью автоматическом режиме. При контакте работающего инструмента и алмаза во время выполнения программы обработки кристалл начал очень интенсивно светиться ярким золотистым светом. Такого яркого свечения мы в дальнейших работах никогда не наблюдали. Через 18 минут процесс закончился, и система воздействия (станок с ЧПУ) автоматически вышла в исходное состояние.

Качество огранки оказалось весьма приемлемым: полированные плоскости, трещинка и вершина кристалла сохранились, шип будущего низа бриллианта был на высоком уровне, т. е. сошелся в точку. Производительность нашей системы (по времени) оказалась на уровне огранщика средней квалификации. Работа сделана. Но почему-то захотелось ее еще раз повторить…