От алмаза до бриллианта

Для резания твердых пород, сплавов и других материалов промышленностью выпускаются различные алмазные диски и пилы, где рабочим веществом служат алмазные порошки разной зернистости. Наконец, широкое распространение получили алмазные порошки для изготовления алмазных сверл — трубок, конусов, стержней, рабочая поверхность которых покрыта слоем алмазного абразива. Сверло для обработки часовых камней представляет собой тончайшую стальную иглу, смазанную смесью алмазного микропорошка и оливкового масла. Сверло совершает 15–20 тыс. оборотов в минуту и может просверлить отверстие диаметром 0,01 мм. А с помощью алмазного сверла диаметром 3,2 м (на изготовление которого пошло 125 карат алмазов) в железобетонной стене за два часа было высверлено отверстие указанного диаметра.

Итак, шлифование, резка, сверление … Если бы мы просто попробовали перечислить операции, где незаменимы алмазные порошки и пасты, то один этот перечень составил бы объемистую брошюру. Поэтому ограничимся лишь некоторыми примерами.

Естественно, что с помощью алмазных абразивов проводятся шлифование и зеркальная полировка всех видов изделий. Кроме того, алмазный абразивный инструмент широко используется в металлообрабатывающей промышленности для правки шлифовальных кругов, с применением которых получают точно и чисто обработанные поверхности. Как мы уже упоминали, шлифовальный круг — это множество острых твердых кристалликов абразива, тысячи микрорезцов, сцементированных воедино. В ходе работы эти микрорезцы притупляются и нуждаются в периодической перезаточке — правке. Правка осуществляется специальным алмазным инструментом — алмазометаллическим карандашом (прессованная вставка из алмазного порошка и порошка твердого сплава), алмазным роликом и иглой. Одним алмазометаллическим карандашом можно выправить несколько тысяч шлифовальных кругов.

С приходом в производство алмазных пил неузнаваемо изменились условия труда в карьерах по добыче строительного и облицовочного камня. На камнерезных фабриках с помощью дисковых алмазных пил распиливают самоцветы и поделочные камни. Алмазные пилы используются для резки бетона в строительстве, при прокладке бетонных автострад и взлетно-посадочных полос на аэродромах. Так, в Техасском аэропорту для лучшего сцепления самолетных колес с железобетонным покрытием алмазными пилами было нарезано 20 тыс. канавок длиной 4 км и глубиной 3 см каждая. На это ушло полторы тысячи дисковых алмазных пил.

Применение алмазного резания дает значительный экономический эффект. Например, стоимость распиловки 1 м² такого труднообрабатываемого материала, как стеклопластик, составляет при использовании инструментов из быстрорежущей стали 40 руб., твердосплавного инструмента — 6 руб., а алмазной пилы — всего 1 руб.

Алмазные сверла широко используются в строительстве. При возведении современных зданий в железобетонных блоках приходится сверлить множество монтажных и коммуникационных отверстий. При использовании сверл из твердых сплавов на одно отверстие уходит около одного часа, а алмазные сверла ускоряют процесс в 4 раза. Кроме того, алмазные сверла позволяют получать отверстия диаметром до 1,5 мм.

Значительный эффект дало использование алмазного инструмента в железнодорожном деле в связи с заменой деревянных шпал железобетонными. У последних после формования концы необходимо обрезать. При резке корундовым кругом одного такого круга едва хватало на обработку пяти шпал, а алмазный отрезной круг обрезает 900 шпал, причем расход алмазов не превышает 1 карата.

Наконец, следует особо подчеркнуть, что алмазные порошки незаменимы при обработке сверхминиатюрных и твердых деталей. Наверное, все обращали внимание на надписи на циферблате наручных часов: 7, 11, 15, 18, 23 камня. В данном случае камни — это трудноистираемые и точно изготовленные опоры, на которых вращаются часовые оси. Они изготовляются из рубина, корунда, сапфира, а в особо точных хронометрах и из алмаза. Чем больше в часах таких камней, тем выше их качество. В некоторых приборах в особо ответственных узлах применяются подшипники из топаза, берилла и сапфира, твердость которых приближается к твердости корунда. Качественно обработать такие детали можно только с помощью алмазных порошков.

Понятно поэтому, какое исключительно важное значение имеют алмазы для развития часовой промышленности, точного приборостроения, электроники.

Теперь рассмотрим, где же используются монокристаллы алмаза на буровых работах. Ведь бурение горных пород — процесс сложный и трудоемкий, да и весьма дорогостоящий. Поэтому повышение эффективности бурения (а оно во многом зависит от производительности бурового инструмента) дает экономический выигрыш в сотни миллионов рублей. Особую важность это представляет для нашей страны, где объем бурения, особенно при поисках, разведке и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, исчисляется многими и многими миллионами метров.