Распиловка, обдирка и огранка ювелирных алмазов

Искусство обработки алмазов возникло в глубокой древности в Индии - на родине первых драгоценных камней - и в других странах Востока. Однако сведений об его развитии сохранилось мало, и о нем можно судить только по отрывочным данным. В частности, уроженец Хорезма выдающийся ученый средних веков аль-Бируни писал, что жители Ирака и Хорасана обрабатывали алмазы на быстро вращающихся медных дисках, покрытых смесью масла с алмазным порошком.

Обработка камня в Индии достигла, очевидно, высокого уровня. Однако древние мастера не сумели найти форму, которая в полной мере позволила бы проявиться чудесному блеску и игре алмазов. Они просто выравнивали неровности и слегка шлифовали алмаз для придания ему блеска, искусственные же грани, по сообщению французского коллекционера ювелирных изделий Ж. Тавернье, чаще всего наносились для того, чтобы скрыть природные дефекты. Огранка производилась в форме плоских камней.

В процессе обработки алмаза большую роль играет искусство раскалывания камня с целью уменьшения массы кристалла и удаления дефектных частей. Имеются косвенные доказательства, что оно было известно индийским гранильщикам в глубокой древности.

Для получения наибольшего блеска ювелирные алмазы подвергались гранению. При этом потеря в массе была значительной, особенно у крупных камней (иногда до 50 % и более). Большинство замечательных камней, найденных в Индии, там же получили и первую огранку, причем алмазы древней индийской огранки ценились очень дорого.

В XVI-XVII вв. культура обработки камня на Востоке продолжала расти, о чем свидетельствуют, в частности, надписи на некоторых исторических камнях. Так, алмаз "Шах" был гравирован в Персии. На трех отдельных его плоскостях записаны даты и имена владельцев, ранняя дата-1591 г. На алмазе "Акбар-шах" также имеются даты и имена его владельцев, самая ранняя-1618 г.

Процесс обработки алмазов в бриллианты является очень трудоемким. Технология производства носит и сейчас в некоторых странах кустарный характер, и главную роль в качестве продукции играет высокая квалификация рабочих-огранщиков.

В Европе гранильная промышленность зародилась в XV в. Опыт гранильщиков Востока был использован европейцами, очевидно, только частично, так как многие способы обработки драгоценных камней, в том числе алмаза, были разработаны в Европе самостоятельно, хотя раньше они и применялись на Востоке. В 1454 г. голландский мастер Людовик ван Беркен нашел новый способ гранения алмазов. Он применил для обработки алмаза алмазный порошок и изобрел бриллиантовую форму огранки. С этого времени начинается развитие гранильного дела в Европе - в Голландии, Бельгии, Франции, Германии. Центрами его стали города Антверпен и Париж.

В XVII в. во время испанского владычества многие мастера-гранильщики бежали от преследований инквизиции из Бельгии в Амстердам. Туда же стекались гранильщики из других подвластных Испании стран. Они создали в Амстердаме гранильную промышленность на базе сырья, получаемого из различных алмазодобывающих стран. С этого времени и до конца XIX в. Амстердам сохранял ведущее место в области огранки алмазов и производства бриллиантов. Наряду с Амстердамом развивался также как центр огранки и торговли алмазами Антверпен. Голландия и Бельгия производили 90 % всей мировой продукции обработанных алмазов.

Способ раскалывания алмазов стал известен в Европе в начале XIX в. Его изобрел знаменитый химик и минералог В. X. Волластон.

В России гранильное производство, основанное на гранении цветных и драгоценных камней, зародилось давно. В 1725 г. Петром I в Петергофе была основана "Алмазная мельница" для обработки драгоценных и поделочных камней, впоследствии превратившаяся в знаменитую гранильную фабрику. В 1755 г. в Екатеринбурге (Свердловске) также была построена фабрика для обработки цветных камней, а в 1786 г. такая же фабрика была создана на Алтае. Русские мастера достигли большого искусства в обработке драгоценных камней. Их изделия высоко ценились и в России, и за границей.

В 30-е годы XX в. алмазные фирмы Бельгии и Нидерландов в погоне за дешевой рабочей силой вкладывали капиталы в создание своих предприятий на территории Германии. В 1937 г. на этих предприятиях было занято около 7 тыс. гранильщиков, в то время, как в Бельгии их насчитывалось всего 4 тыс. Во время Второй мировой войны немецкая алмазоперерабатывающая промышленность, лишенная сырья, практически прекратила свою деятельность.

После захвата немецкими фашистами Бельгии и Нидерландов многие представители бельгийских и нидерландских алмазных фирм эмигрировали и обосновывались в США, Бразилии, Кубе, Австралии, Японии, Венесуэле, Израиле, где были организованы новые центры по обработке алмазов и где к концу войны насчитывалось уже более 10 тыс. гранильщиков. После окончания второй мировой войны большинство гранильщиков вернулись на родину и число специалистов по обработке алмазов в новых центрах резко сократилось.

В настоящее время одной из ведущих стран по обработке алмазов в бриллианты является Бельгия. В алмазоперерабатывающей промышленности этой страны занято 15 тыс. рабочих, из них около 13 тыс. работает в области производства ювелирных алмазов, что составляет почти 50 % от числа рабочих, занятых на обработке алмазов во всех других капиталистических странах. В Бельгии существует специализация фирм по основным операциям обработки алмазов. Одни фирмы занимаются раскалыванием и распиловкой алмазов, другие производят все последующие операции по их обработке. Распиловкой алмазов занимаются несколько бельгийских фирм, наиболее крупная из них "Свааб". Основной фирмой по огранке алмазов является фирма "Форстенберг", изготовляющая бриллианты всех современных форм.

Из США алмазы вывозятся в Бельгию, где они подвергаются обработке, огранке, шлифовке, полировке и затем снова экспортируются в США уже в виде бриллиантов или алмазного инструмента с ограненными алмазами.

Число гранильных предприятий и занятость рабочих в гранильной промышленности за рубежом приведены в табл. 16. Гранильные фабрики и мастерские имеются также в Бразилии, Индонезии, Австралии, Венесуэле, Японии и некоторых других странах.

Таблица 16. Гранильные предприятия за рубежом

Современные технологические схемы обработки алмазов включают следующие операции: раскалывание, распиловку (резку), предварительную обдирку, огранку и полировку кристаллов. Все алмазы, поступающие для обработки на бриллианты, предварительно просматриваются для определения способа обработки и вида огранки. Для раскалывания, распиловки и огранки алмазов очень большое значение имеет точная ориентировка кристаллов. Для такой ориентировки широко применяются рентгеновские лучи.

Распиловка алмазов является одной из главных операций. Если алмаз имеет какой-либо дефект (трещину, темное пятно и др.), то в зависимости от формы или ведут распиловку по дефектному месту,

или стараются выделить участок с дефектом в меньший кристалл, чтобы из оставшейся части получить высококачественный бриллиант.

Отсортированные для распиловки алмазы вклеивают в латунные или медные оправы, сушат при температуре 150-200 °С и закрепляют на распиловочном станке. Свободную часть алмаза также укрепляют в оправу, но уже в станке. Распиловку производят дисками из фосфористой бронзы, поверхность которой шаржирована алмазным порошком путем вдавливания алмазной пудры в поверхность диска. Применяются диски диаметром 60-90 мм и толщиной 0,05- 0,09 мм. Частота вращения диска при распиловке 3-15 тыс. об/мин (рис. 13).

Рис. 13. Распиловка алмаза формы октаэдра в направлении минимальной твердости: а - куба; б - ромбододекаэдра

Распиловке подвергают все крупные алмазы - от самых больших и до 0,025 кар. Потери при распиловке зависят от размера и качества кристаллов. В среднем для алмазов разной массы они составляют (в %): от 0,025 до 0,5 кар - 3,75; от 0,51 до 1 кар - 2,0-2,5; от 1,1 до 10 кар - 1,6; выше 10 кар - 1,5.

Алмазы разрезают в направлении наименьшей твердости кристалла; в направлении наибольшей твердости алмаз практически не поддается никакой обработке.

После распиловки алмазы подвергаются обдирке (обточке). Эта операция осуществляется на специальных токарных обдирочных станках. При этом алмазы при помощи специального клея закрепляются в оправах и обрабатываются на небольших скоростях (во избежание раскалывания). Обдирка применяется в основном для обтачивания граней, ребер и углов кристаллов. Потери при данной операции составляют 15-25%; отходы используются для изготовления алмазных порошков.

После обдирки приступают к огранке камней. Наиболее распространенными видами огранки ювелирных алмазов являются собственно бриллиантовая огранка и ступенчатые формы огранки [12].

Бриллиантовая форма огранки изображена на рис. 14 и 15. Верхняя горизонтальная грань фигуры носит название площадки, нижняя маленькая - кюлассы (по советским стандартам не делается). Остальные грани носят название боковых. Совокупность боковых граней, образующих верх бриллиантов, составляет коронку ("верх"). Нижние боковые грани образуют павильон ("низ"). Боковые грани располагаются в виде ступенек (рядов). К одному такому ряду относятся все грани, наклоненные под одинаковым углом к вертикальной оси камня и симметрично расположенные вокруг нее. Ободок, по которому коронка соприкасается с низом бриллианта, называется рундистом, или базой. В коронке бриллианта бывает до трех ступеней, в павильоне - пять-шесть.

Рис. 14. Бриллиантовая огранка: а - вид сверху; б - вид сбоку

Рис. 15. Элементы бриллиантовой огранки: а -в плане; б - вид сбоку

Форма огранки бриллианта не случайна. Камень должен быть огранен так, чтобы большая часть вошедших в него лучей не прошла насквозь, а вернулась обратно, отразившись от его граней (рис. 16). Для полного внутреннего отражения необходимо, чтобы свет внутри кристалла падал только на грань под углом более 24°31'. От качества шлифовки и огранки зависит блеск и игра цветов, а следовательно, и стоимость камня.

Рис. 16. Геометрия огранки бриллианта

В бриллианте большая часть вошедших лучей света отражается от внутренней поверхности его граней. Грани верхней части бриллианта, отражая лучи света, сверкают так называемым алмазным блеском. Грани нижней части при полном внутреннем отражении лучей кажутся как бы посеребренными и отливают металлическим блеском. Совокупность блеска граней верхней н нижней частей бриллианта и дисперсия света обусловливает его игру. По оптическому качеству бриллиантовая огранка настолько превосходит пред-шествующие ей формы огранки, что в настоящее время такая форма гранения и ее варианты стали основными.

Для кристаллов массой от 0,01 до 0,02 кар иногда применяется огранка розой (рис. 17).

Рис. 17. Огранка алмаза розой: а - вид сверху; б - вид сбоку

Этот тип огранки отличается плоским основанием. Верхняя часть состоит из нескольких граней, напоминающих бутон розы, чем и объясняется название огранки. Нередко огранку розой упрощают, сводя число граней до 12; 8 и даже 3. Алмазы с огранкой "розой" при том же количестве и массе ценятся значительно ниже алмазов с бриллиантовой огранкой.

В Англии был разработан способ дешевой огранки алмазов формы принцесса (рис. 18). Ограненный этим способом алмаз представляет собой плоскую табличку толщиной до 1,5 мм, которой придаются различные контуры (квадратные, прямоугольные, ромбические, многоугольные, сердцевидные и пр.). Отдельные алмазные таблички в ювелирных изделиях соединяются в виде изящных узоров - звездочек, цветов и др. (рис. 19).

Рис. 18. Геометрия сердцевидной огранки алмаза формы принцесса

Рис. 19. Камни сердцевидной огранки - принцесса и орнамент из них

Чаще всего алмаз гранится в форме круглого бриллианта, позволяющего наиболее тонко выявить блеск и игру светового луча. При огранке особое значение имеет угол наклона граней. Угол наклона нижних основных граней должен быть 38-43°. Угол наклона верхних граней может колебаться в пределах 30-40°. Для многих кристаллов оптимальный угол наклона составляет 40,5°, при котором достигаются наилучшие игра и блеск бриллиантов. На рис. 20 показаны наиболее распространенные формы огранки камней.

Совокупность алмазного блеска верхних граней и металлического нижних создает неповторимое общее сверкание бриллиантов. Вся эта тонкая работа (огранка и полировка) производится на специальных станках, с чугунным диском, который шаржируется алмазным порошком; частота вращения ограночного диска составляет 2500-2800 об/мин. Для огранки алмазов применяются алмазно-металлические круга определенной зернистости. На стадиях окончательного шлифования используются чугунные диски, шаржированные алмазными порошками с мелкой зернистостью (иногда до 3-10 мкм).

Использование алмазно-металлических кругов позволяет повысить производительность шлифовочных операций в 2-3 раза. Они обладают большей стойкостью, чем чугунные диски, шаржированные алмазами. Однако чугунные диски позволяют получить более высокую чистоту поверхности (на 2-3 класса выше, чем при алмазно-металлических кругах).

Обработка алмаза ведется в державках, в которых кристалл крепится при помощи пайки или механическим способом.

Огранка и полировка алмазов - наиболее трудоемкие операции. Так, например, на предприятиях бельгийской фирмы "Форстенберг" из 120 рабочих 1 занимается раскалыванием алмазов, 6 - обдиркой, 4 - пайкой, а остальные - огранкой, шлифовкой и полировкой. Для огранки алмазов в последние годы стали создавать усовершенствованные полуавтоматические гранильные станки.

Рис. 20. Наиболее распространенные формы огранки камней-самоцветов (а - вид сверху, б - вид сбоку): 1 - бриллиантовая круглая; 2 - бриллиантовая овальная; 3 - маркиза (от франц. marque - заметный); 4 - груша; 5 - панделок (от франц. petidre - вешать); 6 - бриолет (от франц. briller - сверкать); 7 - каре; 8 - прямоугольник; 9 - ромб; 10 - треугольник; И - роза; 12 - буса

Разумеется, что для очень крупных алмазов неприменимы стандартные формы огранки. Мастер должен проявить все свое профессиональное умение для обработки такого драгоценного камня, чтобы максимально сохранить его природную величину. Удаленные кусочки алмаза гранят в виде мелких бриллиантов или роз, что сокращает неизбежные потери.

Стоимость бриллиантов зависит от массы камня, его цвета и качества.