Обсидиан довольно хорошо обрабатывается, твердость его 5—6, спайности не имеет, излом раковистый, иногда полупрозрачен. Он сравнительно хрупок и дает осколки с острыми краями. Именно это свойство обсидиана сумел использовать человек уже в доисторические времена, выделывая из него наконечники для стрел, ножи и скребки.
Месторождения обсидиана многочисленны и имеют вулканическое происхождение. В СССР месторождения превосходного поделочного обсидиана находятся на Кавказе — в Армении и Азербайджане, где мощность лавовых потоков составляет более 120 м при протяженности в несколько километров. Особенно богата обсидианом Северная Америка, где он встречается в виде куполов и лавовых потоков.
В сравнительно небольшой по объему книге о поделочном камне мы, естественно, не смогли охватить целый ряд как минералов, так и горных пород, вполне пригодных для поделок.
Следует упомянуть, что среди прочих поделочных камней с успехом могут быть использованы для поделок различные контактовые породы гранитов и известняков, так называемые скарны: гранат-амфиболовые, жедритовые, геденбергит-датолитовые, волластонитовые, везувиановые и др.
Сведения о группе мягких минералов: гипсовом камне (селенит, ангидрит, алебастр), серпентине, талько-хлорите, пирофиллите (агальматолите), флюорите, гагате и янтаре — можно найти в книге А. А. Рыбина и С. Л. Штиглица (1959).
В Хибинских и Ловозерских тундрах среди нефелиновых пород можно найти множество красивых минералов — малиново-красные эвдиалиты, золотисто-лучистые астрофиллиты, медовые ловчорриты, синие содалиты, черно-зеленые игольчатые эгирины и многие другие минералы и горные породы, пригодные для поделочных работ.
Наша страна сказочно богата поделочным камнем. Надо только интересоваться не материальной ценностью камня, а тем художественным впечатлением, которое мы получаем от него и которое должны научиться ценить!
Глава III. Инструменты и материалы
В процессе камнеобработки важную роль играют как абразивные инструменты, так и вспомогательные материалы — абразивы, мастики, склеивающие составы, охлаждающие, растворяющие и промывающие средства, а также смазывающие масла.
Термин «абразив» происходит от латинского слова «abrasio» — соскабливание. Роль зерен абразивов в операциях резки, сверления, шлифовки и полировки камня заключается в отрыве или откалывании частиц от поверхности обрабатываемого камня или снятии стружки с его поверхности. Поэтому при обработке камня применяются абразивы, значительно превосходящие камень по твердости. Абразивы разделяются на две группы: естественные, к которым относятся алмаз, корунд, наждак, гранат, кварц и его природные разновидности, кремень, мел, пемза и др., и искусственные — карбид кремния (карборунд), карбид бора, кубический нитрид бора (эльбор), окись хрома (зеленый крокус), гидрат окиси олова (итальянский порошок), различные специальные пасты (паста ГОИ) и др.
Абразивные инструменты изготовляются из природных и искусственных абразивов с помощью разного рода металлических, органических и неорганических связующих материалов. Абразивным материалам придают форму и размеры, соответствующие характеру их использования.
Лучшим из абразивных материалов является алмаз независимо от его природного или искусственного происхождения (синтетический алмаз). С твердостью алмаза не может соперничать ни одно из известных в настоящее время веществ. Свое название алмаз получил от греческого слова «адамас» — неукротимый, недоступный. Название свидетельствует о тех трудностях, с которыми столкнулись люди, пытаясь его обработать. Алмаз обрабатывается только алмазным порошком.
Алмаз кристаллизуется в кубической сингонии, образуя октаэдры, реже кубы и додекаэдры. Весьма совершенная спайность в плоскостях, параллельных граням октаэдра, и занозистый или раковистый излом по направлениям других плоскостей позволяют алмазу в процессе срабатываемости сохранять острые режущие ребра, чем и объясняются его высокие абразивные качества. Уд. вес алмаза 3.47—3.55. В отличие от прозрачных бездефектных алмазов, идущих на ювелирные изделия (бриллианты), в качестве абразивов используются так называемые технические алмазы (борт, боллас, карбонадо) с различными дефектами (поры, трещины и включения в виде графита). Примерно 80% от общей добычи алмазов идет на изготовление алмазных инструментов и абразивных материалов.
За единицу веса алмазов принят карат, введенный еще древними ювелирами для уравновешивания алмазов с помощью зерен растения карубы, обладавших, как правило, весом от 192.80 до 215.90 мг. В 1907 г. Международной метрической конвенцией в Париже был введен единый международный карат, равный 200 мг.
С 1962 г. значительно увеличилось производство инструментов из синтетических алмазов, освоенное Украинским институтом синтетических сверхтвердых материалов и инструментов (Киев). Алмазные отрезные круги, пасты и порошки теперь можно найти в салонах алмазного инструмента Москвы и Киева.
Порошки из природного алмаза маркируются буквой А, из синтетического — буквами АС. В зависимости от размеров частиц (зернистости) они подразделяются на две группы: шлифпорошки и микропорошки. В группу шлифпорошков входят зерна алмаза величиной от 500 до 40 мкм, что соответствует номерам по зернистости от А500/400 до А50/40. В обозначениях микропорошков добавляется буква М, поэтому маркам от AM40/28 до AM1/0 соответствуют размеры зерен от 40 до менее 1 мкм.
Помимо порошков широкое применение для тонкой шлифовки находят алмазные пасты с обозначением АП для природных алмазов и АСП — для синтетических. Их выпускают в тюбиках с расфасовкой в 80, 40 и 20 каратов в виде различных сортов по зернистости — от АП100 до АП1, где 100 и 1 соответствуют величине зерен в микрометрах.
Переходя к описанию алмазного инструмента, следует прежде всего назвать алмазные отрезные круги (АОК), выпускаемые диаметром до 500 мм. Среди общего набора имеющихся алмазных отрезных кругов, или, как их называют, алмазных пил, камнерезам-любителям требуются, как правило, пилы диаметром 160 и 200 мм.
Алмазные отрезные круги изготовляются из стальных дисков с кромкой, представляющей собой алмазный порошок, спрессованный металлической связкой. Материалом связки служит медный порошок (80%) и оловянный (20%). Такая связка обозначается M1.
Маркировка алмазных отрезных кругов может быть, например, такой: АОК 200×1.4×5×32, А400/315, 25%, M1, что расшифровывается следующим образом — алмазный отрезной круг с внешним диаметром 200 мм, толщиной 1.4 мм, шириной по кромке алмазоносного слоя 5 мм, диаметром центрального посадочного отверстия в 32 мм, зернистостью природного алмаза от 400 до 315 мкм, концентрацией алмаза в алмазоносном слое 25%, с металлической связкой M1. Цифра, касающаяся процентного содержания алмаза в алмазоносном слое, может быть 25, 50, 100 и 200%. За 100 %-ю концентрацию условно принимается 0.878 мг алмазного порошка в 1 мм3 алмазоносного слоя инструмента. Если для алмазного отрезного круга используется синтетический алмаз, то при его маркировке ставится один из следующих индексов, обозначающих марки алмазов: АСО, АСП, АСВ, АСК.
Синтетические алмазы различных марок отличаются по прочности, форме и величине удельной поверхности. Если за единицу прочности принять прочность зерна природного алмаза, то АСО имеет примерно 30—40 %, АСП — до 60%, АСВ — 80—90%, а АСК равен или даже несколько выше прочности природного алмаза.
Помимо алмазных отрезных кругов современная промышленность выпускает другие алмазные инструменты типа А1ПВ, АПП, АЭДД и т. п.
Алмазному инструменту типа А1ПВ соответствует алмазная планшайба, обычно толщиной в 15 мм, с индексами, например: А1ПВ 140×35×1.5, М-100-АСВ 250/200, что соответствует диаметру планшайбы 140 мм, ширине алмазного кругового слоя 35 мм при толщине в 1.5 мм, металлической связке, 100 %-й концентрации, марке синтетического алмаза АСВ, зернистости 250/200 мкм. Алмазный инструмент типа А1ПВ используется в шлифовальном станке с горизонтальной планшайбой, а также на универсальной бабке и предназначен для шлифовки и полировки твердых камней.
При необходимости создать криволинейную вогнутую поверхность, сходную с лоточком, желобом или выемкой, употребляется алмазный круг типа АПП (прямого профиля). Он используется в камнерезном станке с противовесом и в универсальной бабке.
Алмазный эластичный доводочный диск (АЭДД) диаметром 200 мм выпускается набором из трех дисков: АСО-10, АСМ-40, АСМ-3. Первые два диска употребляются для доводки на шлифовальном станке, а последний диск — для полировки.
Значительная продолжительность жизни алмазного инструмента объясняется его способностью к самозаточке. Дело в том, что кромка алмазных пил образована хорошо спрессованным слоем алмазного и металлического порошков, в котором связующая основа прочно удерживает алмазные зерна вплоть до их полного износа. Свободный от зерен металл постепенно истирается, обнажая новые зерна алмаза, залегавшие ранее в более глубоком слое кромки. Периодическая заточка алмазной пилы посредством разрезания карборундового круга помогает обнажению новых зерен алмаза.
