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人工宝石相关知识


浅谈宝石机械改良对宝石经济发展的促进作用
2011-09-06
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刘福裕  覃斌荣

梧州人工宝石业起源于20世纪80年代初,当时的人工宝石加工机械,如宝石切石机、围形机、打磨机(角度机)等,全部是进口产品。随着人工宝石业进一步在梧州发展,各类人工宝石加工机械逐步本地化,技术不断地改良,到20世纪90年代末,几乎所有机械都已经本地化了。本地的机器价格是进口机器的25%左右,大大地促进了梧州人工宝石业的发展。
梧州人工宝石加工机械是以刻面宝石的加工机械为主,机器改良也是围绕刻面宝石加工艺进行改良改良工作按进程可以粗略地分为本地化阶段、改造阶段与创造阶段。本地化阶段从20世纪80年代初开始,到90年代后期基本完成;20世纪90年代中、后期进入机械和工艺改造阶段;2000年以后机器设备进入创造与改造并进的时代。比较典型的改良事例有以下几项:
一、切石机的改良
切石机又称开料机、切割机。开始的时候是单刀机,用手拿着宝石移向锯片切割,存在切割位置不准确(切片不一)、操作危险、效率低(每次只能切一片)等不足之处(见图1);后来增加了宝石送料平台,切石位置准确度提高了很多,切片切条的厚度、宽度统一了;2000年后改造成定位加多刀切割,既可以控制切割位置,又能一次切几片,效率提高了5、6倍,而且切出来的坯料形状、大小、厚薄统一,为机械化、工业化加工宝石奠定了基础(见图2)。


图1  单刀切石机照片
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图2 多刀切石机照片

二、围形机的改良
围形机又称圈石机、万能整形机。开始时围形机只能围平面或凸面的石坯,且局限于合成立方氧化锆,合成红宝石和蓝宝石等几个品种,围橄榄石等石料会碎裂。改良后不但能围平面、凸面石坯,而且能围凹面、坑形石坯;有些围形机改良后转速可以灵活调整,围硬度高的宝石可以用高速档,围橄榄石、石榴石等容易破裂的宝石用低速档,适应性扩大了很多。
三、磨石机的改良
磨石机的改良是最多的,不但改造,而且创造出很多新的机型和零部件。
1、自动刻面机:以前是手工打磨宝石刻面,现在已创造出机器自动打磨刻面、自动抛光刻面(见图3),但有些品种的抛光效果不太理想,抛光的工艺有待改进。有些厂家采取“机器+人工”的方法,即用机器自动磨刻面,人工抛光刻面,一台机器配备4人抛光,效率是原来的四倍,而且产品的刻面整齐、大小一致,光洁度也理想,达到AA、AAA级别。

图3  自动宝石刻面机照片

2、机械八角机:传统的宝石刻磨机基本上分为两类,机械手机与八角手机,机械手(也是人工操作)的优点是精确度高,缺点是效率较低、成本高;八角手的优点是效率高、成本低,缺点是精确度低、零配件更换快。现在创造的机械八角手,综合了两者的优点,又避免了各自的缺点,产品质量与加工效率都得到了很大的提高,尤适合应用在专业圆形产品加工厂。机械八角手是专业性加工单一产品设计的,加工不同形状要用不同的手柄,这是机械八角手的缺点,因而机械八角手只在专业工厂使用,不能普及到社会大众。目前加工“八箭八心”宝石的工厂大部分采用机械八角手(见图4)。
 

 

图4  机械八角手照片

3、三板升降台:普通八角机的升降座只有一块平台,而加工宝石时一般需要使用中、高、低三个档次,故使用时要将平台移上移下,有效率低、准确度低等不足之处;现在把它改造成三个平台的升降座,加工宝石时不用将平台移上移下,对应档次使用即可,既提高了效率也提高了准确度(见图5)。

图5 三板升降台照片

4、翻石对接器:传统的粘石、翻石是靠手工粘平粘直的。磨好台面后要翻过宝石才能磨底,这就是翻石。翻石时要先将宝石脱下来,然后调过另外一端再粘上去,要求粘平,工艺不熟练时常会粘歪,导致铲边、歪尖等缺陷,不适宜大批量生产。现在创造出一种对接器,翻石时先把宝石粘好在另一根粘杆上,再把它脱离原来粘杆,避免了翻不平的缺陷,从很大程度上避免了铲边、歪尖等缺陷的发生。
5、石坯磨平器:在石坯的加工中不可避免地会出现一些端面不平整(一端或两端不平整)的石坯,一般占有10%-20%幅度(多刀切割加工石坯则比较少)。天然宝石的石坯则绝大多数是不平整的,加工时传统上没有好的办法解决这个问题,只能将就着把宝石粘上粘杆再细心扶正。加工天然宝石时可以花时间慢慢扶正,但效率很低;加工人工宝石时要求高效、量大,根本没有时间去慢慢扶正,所以粘不正的现象经常发生,从而造成产品歪尖、铲边、腰线一边厚一边薄等缺陷出现。使用石坯磨平器(平端器)则很容易解决石坯不平整的问题:把石坯装上夹具夹稳,用压面器把石坯压平即可,不必用粘胶,也不必上杆,既可以用来压石坯,也可以用于抛光台面。所以石坯平端器(磨平器)也称为无胶压面器(见图6、7)。
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图6 无胶压面器照片
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图7 无胶压面器的夹嘴照片

6、无胶粘杆:粘杆俗称铁棍,无胶粘杆在市场上也称为无胶铁棍(见图8)。磨石的传统方法是先将石坯用胶粘上铁棍,进行扶正,然后压台面、磨面、光面、光台面,再把宝石脱下来,调头再粘上铁棍进行磨底、光底。加工过程中难点有二个:一是粘石坯时粘得正粘得直比较困难,尤其是不平整的石坯,粘歪的情况不少;二是翻石时翻得平翻得直也比较难,经常出现腰线不平衡(腰线不垂直铁棍)的现象。这两种情况都会造成歪尖、铲边、腰线一边厚一边薄的缺陷。
  
图8 无胶粘杆及其夹嘴照片

用无胶铁棍几乎全部解决了这些问题。操作方法是:用夹嘴夹住石坯,然后再用螺丝紧固(不会出现夹歪的现象),再压台面、磨面、光面、光台面,磨好台面后把宝石从夹嘴中间推到另一端,已加工好的冠部留在夹嘴里面,腰线厚度刚好合适,亭部露出外面恰好加工,接着磨底、光底即可。磨底时也不存在腰线不平衡的问题。无胶铁棍唯一的缺点是一个规格的夹嘴只能加工一个规格的石坯,加工另一种规格石坯就要换夹嘴,这对于单一规格的专业厂家来说,不存在任何问题。传统工艺所产生的次品当中有80%左右是因为粘石、翻石不平不正而引起铲边、歪尖、一边厚一边薄等缺陷,用无胶铁棍则完全可以避免此等缺陷的出现,这是一个很大的飞跃。  
以上的例子是人工宝石行业机器设备改良工作中的一些典型例子,还有很多工艺的改良就不在此一一列举了。
总而言之,宝石机械的改良对人工宝石业的发展起到了很大的作用,但这些成果都是个人研究成功的,或者是私人企业研究出来的,研究人员不愿意把技术在整个行业中推广,技术交流在人工宝石行业中不活跃。如果研究工作得到政府的支持,如科技项目立项,能申请一些项目经费,通过立项研究出来的技术,则顺理成章可在整个行业中推广使用了,对梧州人工宝石经济的发展将起到更大的促进作用。比如,由于八角手的长短不统一、铁棍的长短不统一、加工后的宝石形状非常杂乱,造成产品参差不齐,首饰厂退货现象时有发生。可见,需要统一其标准,才能提高整个行业的产品质量,但目前还没有人去做这方面的研究工作。现在的问题,往往是有经济实力的企业不去研究,有研究能力的人没有经济实力进行研究。建议科技系统重点扶持人工宝石业的技术发展。

第一作者介绍:
刘福裕――中宝协第三届人工宝石专业委员会委员

     广西梧州市福裕三友宝石机械厂厂长 



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