宝石加工工艺特点及技术要求模板.doc

第1章 宝石加工 实践证实，大多数宝石原料全部必需经过一定加工琢磨工艺处理后，方能显示出其完美品质，“玉不琢，不成器”，就是这个道理。越是高级宝石，越需要精细设计加工才能取得更为理想佳品，所以，宝石加工工艺优劣是决定宝石价值和档次高低关键依据。宝石加工开始于10000多年前旧石器时代，大家最早期手工劳动作品是不成对称型装饰品。在旧石器时代末期至新石器时代，宝石加工工艺不停提升，大家学会了抛光。所以，宝石加工是一项很古老工艺和艺术。中国是加工琢磨宝石最早国家之一，所以历史上出现过很多著名宝石加工大师，如秦朝烈裔，金朝邱处机和明朝陆子冈等。今天，因为科学技术进步，宝石加工在操作技术上已在逐步由手工业向机械化、自动化发展，加工艺术性更趋成熟，愈加精湛，加工效率大幅度提升，这为满足社会日益增加对珠宝需求和需要多样化提供了技术保障。1.1 工艺特点及技术要求1.1.1 工艺特点宝石加工即使随科学发展而不停进步，但因为受本身要求和性质制约，它含有部分固定、相对稳定工艺特点。1、减法出造型减法出造型是宝石加工工艺技术本质。宝石加工是经过琢、磨等基础工序完成，所谓“琢”就是切开，也就是将宝石原石中不需要部分切除，或将大块原石切成所需要小块，同时又为后面磨工艺留下一定余量。“磨”即指磨削，也是去除余料，所不一样是琢和磨技术方法存在显著不一样，磨包含倒棱、圈形、粗磨、细磨和抛光等关键工序。琢磨减法性质要求宝石加工必需是渐近、正确，减量逐步降低趋零，减多或降低全部不会出现高质量成品，严重者可能会浪费原料，造成巨大损失。所以，宝石加工需要优异技术和丰富实践经验，更需要在加工前对宝石原料进行认真研究，并依据具体宝石原料特征作出周密细致设计。从某种意义上说，宝石加工工艺技术是实现宝石设计思想手段。2、手工艺性因为宝石原料特征千差万别，能够说世界上没有两块特征完全相同宝石，这使得宝石加工极难大批量一模一样地进行生产，尤其是高级宝石，成品重量和造型很大程度上由宝石大小、形状和其它性质所决宝。一块宝石往往只能加工一样或几样不一样产品，而另一块宝石加工出来成品则可能完全不一样，不管在大小和重量上，或琢型上全部会有很大差异。所以，尽管宝石加工设备机械化和自动程度可能会越来越高，但宝石加工具体操作和加工关键步骤则可能永远是手工。3、不一样宝石种类加工技术有所不一样因为不一样种类宝石在性质、质量、价值等方面存在着较大差异，所以，要求不一样加工技术和方法。部分关键宝石（如钻石、翡翠和软玉等）因为受本身性质、特征和价值影响，还形成了部分专门加工工艺和技术，例钻石加工、玉雕、有色宝石加工等。当然，全部这些不一样加工工艺，就其本质而言全部是一样，全部是离不开琢、磨和抛，不一样之处关键是具体工艺技术和精度要求不一样，从而使加工使用设备、磨料等也会有较大差异。4、加工款式不一样，对宝石加工工艺要求不一样宝石加工必需完整、正确地反应设计方案，即是说，不一样设计(关键是造型或款式)方案给宝石加工工艺和技术限定了范围，刻面型宝石必需使用刻面型加工工艺，弧面型宝石必需用弧面型加工工艺，玉雕必需玉雕加工工艺等。即是说，不一样琢型对加工工艺要求是不一样。1.1.2技术要求宝石加工并非是全部些人全部能完成工作，宝石加工对加工人员有较专门技术要求，尤其是对于钻石、红宝石、翡翠等高级宝石，其技术要求应该愈加严格。最起码要求有：（1）熟练掌握所加工宝石物理化学性质和加工性能；（2）熟练掌握宝石加工设备结构、操作方法和使用范围；（3）熟练掌握不一样种类宝石加工工艺步骤、操作规程和技术方法；（4）能正确无误地了解宝石设计方案，并正确地经过加工工艺操作实现设计意图；（5）能对加工成品质量和价值作出较正确而合理评定。要达成上述基础要求，需要在掌握宝石学、宝石加工工艺学等相关基础知识基础上，经过较长久具体加工实践。专业知识越扎实，实践经验越丰富，加工水平就越高。1.2 常见设备和工艺材料1.2.1 常见设备要把宝石原料(矿物或岩石)琢磨成宝石，必需借助于一定加工设备。而加工设备实际上是随科学技术发展而不停改善和发明。现在宝石加工设备种类已相当繁多，但依据其在加工中作用，关键可将另工设备分成下列几大类。1、切割设备切割设备关键用于宝石原料分割.其具体用途有:（1）分割原石：即把大块料分割成小块料，或把大块料上废料剔除；（2）预形：即把毛料修整为初步造型(毛坏)。依据用途不一样，切割设备又可分为下料机(或开石机)和修整机两大类。下料机(开石机):关键是用于分割大块原石，其结构比较简单，关键部件有：钢质主动轴和轴承、冷却装置、支撑和进料装置、防溅罩、电动机和皮带等（图3-1-1）；切块机（切块、切条和切粒等）体积比开石机小，关键用途是把中等大小原石切成片、条和小块料，其结构和开石机类似。 图3-1-1开石机结构示意图1.原石；2.原石夹；3.托盘；4.滑机；5.防溅罩；6.锯片；7.法兰盘；8.主动轴；9.轴承；10.电动机；11.砂浆槽修整机：关键用于小块宝石(珍贵宝石)切割和毛料修理。其结构简单，关键部件有：电动机、冷却机、载物台、锯片、防溅罩、轴承和主动轴、皮带轮和皮带、有机玻璃防溅板等(图3-1-2)。图3-1-2修整机结构示意图1.电动机；2.冷却液箱；3.载石平台；4.锯片；5.防溅罩；6.轴承主动轴；7.皮带轮和皮带；8.有机玻璃防溅罩2、磨削设备关键用于磨削宝石使之出造型。依据磨削方法和磨具不一样，磨削设备可分以下多个：（1）轮磨机：关键功效是给宝石倒棱和圈形，即磨削宝石毛坯使之成造型雏型。其关键部件是：轴承、主动轴、冷却水管、防溅罩、砂轮、法兰盘、水槽等（图3-1-3）。图3-1-3轮磨机结构简图1.轴承；2.主动轴；3.冷动水管；4.防溅罩；5.砂轮；6.法轮盘；7.水槽（2）盘磨机：多用于磨削平面，如刻面型宝石多种面。关键结构是：防溅罩、支架、轴承、电动机、被动轴筒、砂带、主动轴筒、水槽等（3-1-4）。图3-1-4盘磨机结构示意图1.砂盘；2.防溅盆；3.轴承；4.主动轴；5.电动机（3）带磨机：带磨机磨具是砂带，关键用于磨削宝石多种弧面。关键结构是：防溅罩、支架、轴承、电动机、被动轴筒、砂带、主动轴筒和水槽等(图3-1-5)。 图3-1-5带磨机结构 图3-1-6滚磨机结构1.防溅罩；2.支架；3.轴承；4.电动机； 1.滚桶；2.支轴；35.皮带轮；5.被动轴筒；6砂带；7主动轴筒；8水槽 6.主动轴；7.电动机（4）滚磨机：关键用于磨削除去毛坯棱角，使之变圆滑。关键部件有：滚桶、支轴、皮带轮、主动轴、被动轴和电动机等（图3-1-6）。3、抛光设备关键用于宝石抛光。大多数加工厂不设置专门抛光设备，而是用磨削设备更换磨具、磨料来替换。当然也有专门抛光设备，常见抛光设备由抛光桶、橡胶板内衬、弹簧、电动机、皮带传动装置、偏心轮等组成（图3-1-7）。 图3-1-7振动抛光机结构图 图3-1-8机械钻孔机结构图 1.抛光桶；2.橡皮板内衬；3.弹簧； 1.钻动轴；2.钻头夹具；3.钻杆；4.钻杆 4.电动机；5.皮带传动装置；6.偏心轮 5.电动机；6.载石台；7.圆珠坯4、钻孔设备钻孔设备关键用于珠型和异型宝石打孔，也包含珍珠打孔。现在常见钻孔设备两种，即机械打孔机和超声波打孔机。（1）机械打孔机：由转动轴、钻头夹具、钻杆、钻杆升降操作器、载物台、圆珠坯等组成（图3-1-8）。（2）超声波打孔机：其原理是将超声波慢振荡经过放大和转换为同一频率机械振动来实施打孔。其结构由转换器、线圈、超声波发生器、耦合放大杆、变幅杆、工作夹和毛坯等组成。5、常见工具关键有铡铊、錾铊、勾铊、磨铊、轧铊、钉子、棍子、串锤、弯子等（见图3-1-9）。图3-1-9 用于雕刻多种工具(a)铡铊；(b)；(c)錾铊；(d)勾铊；(e)磨铊；(f)轧铊；(g)钉子；(h)棍子；(I)串锤；(j)弯子1.2.2 常见工艺材料1、磨料 是用于琢磨和抛光宝石材料，关键是部分含有一定硬度和韧度粒状或微粒状矿物或矿物集合体。必需含有基础条件是：硬度比被加工材料高；有合适抗破碎强度和自锐性；在高温下能保持固有硬度；粒度和形状均匀；和被加工材料不产生化学反应。现在用于宝石加工磨料关键有：金刚石、碳化硅、碳化硼、刚玉和关键用作抛光硅藻土等。2、磨具 是宝石加工中最关键切割、磨削和抛光工具。依据在加工中作用不一样，磨具可分为切割磨具、磨削磨具和抛光磨具三大类；依据磨具和磨料附着关系，又有游离磨料磨具和固着磨料磨具之分。（1）固着磨料磨具：是指磨料被某种结合剂结合起来并做成一定而形状磨具，或磨料被附着于某基体上而成磨具。这种磨具常见有金刚石粉锯片、砂轮(碳化硅砂轮和金刚石砂轮)、砂带(碳化硅)、砂盘等。（2）游离磨料磨具：是指磨料不是粘附于磨具基体上，而是在磨具工作面上处于游离分散状态，此种磨具通常仅起支撑磨料进行磨削作用，而不把持磨料。这种磨具常见有磨盘和抛光盘。3、辅料在宝石加工中，除需多种磨料和磨具外，还需多种辅助材料，包含冷却液、粘结材料和清洗材料等。（1）冷却液：在宝石加工过程中，往往产生大量热量，使宝石和磨具温度升高，故要使用冷却液降温。除冷却外，冷却液还有清洗和润滑作用。宝石加工中常见冷却液有水、油和皂化液等。（2）粘结材料：关键用来将宝石粘在一操作棒上方便于宝石加工。粘结材料必需含有条件是：含有良好粘结性；合适软化点，有良好热稳定性；良好化学稳定性；无毒、无杂质。宝石加工中常见粘结材料有：石蜡、虫胶、松香、黑火漆、火漆胶、绿条胶、红胶、502胶和木漆等。（3）清洗材料：关键用于清洗粘结剂和宝石表面油污、灰尘等。常见宝石清洗材料有：水、碱性溶液、酸性溶液和有机溶液等。1.3 常见款式宝石加工款式是指宝石切工和琢型。自古到今，宝石款式千变万化，总结、归纳宝石款式，可分为弧面型、刻面型、珠型、异型几大类。1.3.1弧面型弧面型又称素面型，它是由一个拱曲抛光顶面和一个平未经抛光底面组成，其外型通常为卵型或圆型。1、弧面型宝石分类弧面型常分为圆型、椭圆形、橄榄型、心型、方型、随意型。依据截面特点又可分为高拱顶、中拱顶、低拱顶、双凸型、凹凸型（见图3-1-10）。图3-1-10 弧面型宝石常见琢型2、弧面型款式应用当被加工宝石含有下列情况时，能够考虑使用弧面型款式。（1）当透明宝石含有过多包裹体用刻面琢型不能发挥其优势时,这些宝石最好加工成弧面型。经典例子有：含包裹体和杂质红宝石、蓝宝石、祖母绿和电气石等。（2）全部不透明和半透明宝石，如翡翠、绿松石、青金石、孔雀石和玛瑙等。（3）含有特殊光学效应宝石，如具变彩效应蛋白石和拉长石、具星光效应红宝石、蓝宝石和具猫眼效应金绿宝石等。1.3.2 刻面型这种款式由完全覆盖宝石表面一系列几何形平面组成。用刻面型并使原石以适宜角度研磨抛光，宝石会显示四种宝贵光学效应：体色、亮度、火彩和闪耀程度。刻面型宝石类型很多，据统计达数百种之多，常见也有数十种，这些琢型依据其形状特点和小面组合方法不一样，可分为以下几类。1、钻石式琢型（Brilliant Cut） 钻石式琢型是现在适用最多琢型之一，它起源于钻石晶体形状，也关键用于钻石琢型。不过其它透明宝石也可用此琢形，如紫晶、海蓝宝石、橄榄石、石榴石、电气石、锆石和黄玉等。这种琢形可能是十七世纪未期一位叫Vincenzio Peruzzi宝石工匠在威尼斯发展起来，在以后年代里，这种琢型理想百分比一直在修改，至今它仍然是钻石最令人喜爱琢型，这种琢型由冠部、腰部和亭部三部分组成，其冠部有33个小面，包含：1个台面，8个冠部主小面，8个星小面，16个上腰小面；亭部有25个小面，包含：1个底面，8个亭部主小面，16个下腰小面，其理想百分比（见图3-1-11）。 图3-1-11圆多面形琢型百分比及小面名称 2、阶梯形琢型(Step Cut)也被称为祖母绿琢型或陷井式琢型。这种琢型最简单形式有一方形轮廓和一个被一系列矩形小面围绕方形台面，其底部终止于一个尖顶。阶梯型琢型最大特征是含有阶梯状翻光面，其最经典是用于祖母绿切磨祖母琢型（图3-1-12）。由祖母绿琢型演化而来琢型很多，从正方形长条形全部有，这关键取决于宝石原石形状。 图3-1-12阶梯形(祖母绿型)琢型示意图3、玫瑰式(Rose Cut)关键用于那些具不完整晶体钻石，如板状、尖角状和部分厚度较薄碎片，也用于其它通常宝石。玫瑰式琢型关键特点是：上部由多个小面组成，下部仅有一个大而平底面，看上去象个单锥体（图3-1-13）。这种琢型即使不利于显示宝石火彩和亮度，但其优美几何形状和适用性仍有一定吸引力，部分常见玫瑰式琢型如（图3-1-13）。 图3-1-13经典荷兰式玫瑰形琢型(24个小面)4、剪形(交叉)琢型这种琢型实际上是阶梯琢型改善型。在这种琢型中，在台面四面不是矩形小面，而是三角形小面(见图3-1-14)。这种琢型在给宝石以一定亮度同时，也改善了宝石颜色。可是，这种琢型亭部底端会损失部分光，所以可能在宝石中央产生一个死点，从而影响宝石外观。图3-1-14剪形(交叉)琢型5、混合式(he Mixed Cut)混合式琢型是指前述多个琢型混合而组成琢型。其冠部能够是钻石式，也能够是阶梯式，亭部也如此。两种常见混合式琢型（见图3-1-15），上图冠部为钻石型，亭部为阶梯型，下图冠部为交叉形，亭部为阶梯形。图3-1-15两种经典混合形琢型1.3.3 珠型通常见于中低级宝石琢磨，能够用于制作不一样首饰，如项链珠、手链珠、耳坠珠和其它佩饰珠。珠型依据形状特点可深入可分为很多类型(见图3-1-16)。图3-1-16多个常见珠型琢型1.3.4 异型异型宝石包含自由型和随意型两种。自由型是大家依据自已喜爱，或依据宝石原石形状，将宝石磨成不对称或不规则几何形态。随意型是最简单宝石造型，它通常不对宝石原石作过多加工，而仅将自然原石棱角磨圆滑和抛光。因为随型宝石形态千变万化，稀奇古怪，表现出大自然多姿多彩和神密莫测，含有其它宝石造型所没有独特魅力。1.4 通常过程宝石加工过程是十分复杂，严格说来，没有一个统一模式，但通常有以下过程：1.4.1 选择原石自然界矿物和岩石数千种，但用作宝石常见只有30多个，在这30余种矿物和岩石中，能达成宝石级要求十分少，所以，在加工之前，首先要对宝石材料（矿物或岩石）进行选择。依据前人经验，能被选作宝石基础条件是：（1）颜色艳丽、纯正，令人喜爱；（2）透明度好，或虽透明度低，却能显示某种特殊光学效应，如猫眼效应、星光效应、变彩效应等；（3）含有一定硬度，通常不低于5，部分有奇异光学效应宝石（欧泊、珍珠等）能够有较低硬度；（4）光泽较强，或含有特殊光泽，通常为金刚光泽-玻璃光泽。但软玉油指光泽、珍珠珍珠光泽等使它们含有较高宝石学价值。（5）有一定热稳定性和化学稳定性；（6）质地纯洁、无瑕疵或只有徽量瑕疵；（7）有一定粒度和质量。不一样宝石，其重量下限不一样，如钻石可低于0.25ct，优质红宝石和蓝宝石可低于0.3ct；（8）含有良好可琢磨性和可抛光性；（9）含有固宝产地，产量供给也较稳定，有一定生产服务年限。上述条件若有一条严重不足者，就不能选作商业用宝石材料。至于收藏用宝石，其选择条件十分宽松，只要收藏者喜爱矿物或矿物集合体均可入选，所以作收藏用宝石种类就相当广泛。1.4.2 款式设计在琢磨之前，需要对具体宝石原石进行精细款式设计。这是宝石加工不可缺乏、而且极其关键前期工作。通常说来，宝石款式设计包含确定宝石琢型、琢型定位、定向、确定具体宝石加工方法等。这是一门专门学问，本书不作具体介绍。以下一些宝石加工定位和定向作简明说明。1、弧面琢型宝石定位和定向（1）猫眼效应：当宝石含有大量定向排列纤维状包裹体，均可加工成含有猫眼效应弧面型宝石。依据猫眼效应产生原理，使琢型底面平行于包裹体，假如宝石轮廓为椭圆形，则纤维方向垂直于琢型宝石长轴方向。为了使猫眼效应显得更细更活，能够合适加工凸面型厚度，使凸面曲率增大，方便反射光集中于一个窄带内，形成清楚明亮，活灵活现猫眼效应。（2）星光效应：当宝石内部针状或纤维状包裹体呈2个或3个方向分布时，弧面型切磨，定位时让底面平行于各方向包裹体排列面，即垂直于C轴。宝石被切磨后便可形成四射或六射星光（见图3-1-17）。图3-1-17 猫眼效应（a）和星光效应（b）定位2、刻面型宝石定位和定向为了愈加好地表现透明宝石体色、亮度、火彩及闪耀程度，在加工设计中需要着重考虑刻面宝石台面定位。（1）多色性显著宝石：对多色性较显著宝石，在加工设计时，应关键考虑宝石台面取向，使其含有最好颜色。如蓝宝石，通常从平行晶轴方向上观察时，颜色为蓝色；从垂直光轴方向上观察时，除蓝色外，还常显示出一定黄绿色色调。所以，设计时通常把琢型台面选在和光轴垂直方向上，这么设计，宝石台面可取得较柔和蓝色。又如绿色电气石，通常从垂直光轴方向上观察时，颜色为鲜明绿色和蓝绿色；从平行光轴方向上观察时，则显示深棕绿色或深橄榄绿色。所以，设计时通常把琢型台面选在和晶体光轴平行方向上（见图3-1-18）。这么设计，便可取得理想效果。图3-1-18 蓝宝石台面定位（a）和绿色电气石台面定位（b）（2）无多色性或多色性不显著宝石定位和定向：因为这类宝石颜色随方向改变极小，所以，在设计时充足考虑是，最大程度地利用宝石。确保成品大一个方法是：台面平行于晶体对角线平面。石榴石、尖晶石、水晶、托帕石全部可用这种方向确定台面方向。（3）含有色带、色区、色团和色斑现象宝石定位和定向：有些宝石晶体颜色分布不均匀，如蓝宝石中色带、紫晶中色斑、电气石中色区等。假如台面定向不妥，就会造成成品从台面观察颜色分布不均匀现象，从而影响到宝石商业价值，所以，在加工中需考虑正确定向和定位（图3-1-19）。图3-1-18 色团和色斑处理方法示意图（4）具解理宝石定位和定向：对于解剪发育宝石，在原料切割上很方便，但对于宝石加工抛光工序来说，则较困难，而且易产生热台面破裂，而且解理面不能抛光。所以，在原石定位上应避免台面（包含琢形小面）平行于解理面，而尽可能使台面和解理面成5o10o（或80o85o）角度或和纵轴平行来定向。假如原石解理数较多，其定向标准上应避免台面平行于解理最发育一组（见图3-1-19）。图3-1-19 发育解理宝石台面定位示意图1.4.3 分割原石分割原石关键在多种宝石切割机在进行，值得注意是：（1）不管对初学者或是有经验者，切割全部应保守一点，即切割后余量比设计余量应稍大部分，以防切磨时产生小裂纹，并所以影响了设计方案完美实现，并造成无须要损失；（2）要用冷却液，首先是为了保护宝石，首先保护宝石切割机器。1.4.4 标识、整平和上卡在切割下来原石上，选择最适宜部位，用防水墨水或玻璃用铅笔标出加工宝石大，致情况，用激光和金刚石锯锯去不需要部分，然后用水冷直磨轮盘加工宝石外部形状。在此以后，将预型成宝石用虫胶粘结在木制头操作杆上，这可使宝石工匠更轻易深入固定宝石，方便深入抛光。1.4.5 研磨弧面型宝石所要求拱曲面是在垂直旋轮上完成，传统这道工序全部是经过手工来完成，但现在使用部分工业设备可自动地将弧面形宝石加工成任何所需要形状。刻面型宝石是经过宝石在一个施转平面盘磨机上切磨而取得，传统是用“斜木桩法”，此法现在在部分地方还在使用，但此法需十分丰富经验和技巧。现在此道工序多用机械手来完成。1.4.6 抛光宝石抛光可在盘磨机上完成，但也能够有其它专门抛光设备。若需要，还有钻孔、雕刻、滚动抛光等步骤。值得指出是，中国玉雕含有悠久历史，并已形成专门工艺和方法。 学习指导宝石加工是宝石原料实现宝石学价值最关键步骤，宝石加工是一门古老技术，需要经过千锤百炼才能达成得心应手境界，学会这门技术必需进行专门培养，并必需经过长时间实践。本章目标是介绍部分宝石加工基础知识，这些知识不仅有益于宝石加工，而且有益于宝石判定和评价。本章需要掌握关键在于：宝石加工常见款式和宝石加工通常过程。其中常见琢型及用料要求、原石选择和款式设计等是重中之重。对宝石加工工艺特点，常见设备、工艺材料等知识也需要作充足了解。复习思索题1、简述宝石加工工艺特点和对宝石加工人员要求。2、宝石加工常见设备和工艺材料。3、何为刻面型？何谓弧面型？两种琢型对宝石原料要求是人什么？4、借助示意图说明宝石加工常见刻面型琢型。5、简述宝石加工中原石选择基础条件。6、举例说明宝石款式设计关键内容。7、简述红宝石、钻石加工关键注意事项。