Чем обработать натуральный камень. Способы обработки и облагораживания драгоценных камней

Ювелирные камни и самоцветы ценятся за прозрачность, способность преломлять свет или же за красивую окраску и затейливые узоры, если речь идет о непрозрачных минералах. Однако, глядя на добытые из породы образцы, сложно увидеть красоту, спрятанную внутри. Чтобы показать и подчеркнуть достоинства самоцветов, добываемое сырье подвергают дополнительной шлифовке, полировке или огранке. Именно обработка камня позволяет раскрыть лучшие свойства природного сырья и повысить его стоимость.

Природные минералы с высокими показателями прозрачности и насыщенной окраской - большая редкость. Большинство добываемого сырья имеет мелкие дефекты, неравномерную или бледную окраску. Чтобы улучшить качество и характеристики ювелирных камней, были разработаны методы их облагораживания. В отличие от природных самоцветов, облагороженные образцы стоят дешевле. Более того, в сопровождающих документах должна быть указана информация о том, был ли минерал облагорожен.

Облагораживание - это обработка уже ограненных кристаллов или натурального необработанного камня

Она состоит в целенаправленном физико-химическом воздействии на сырье, в результате чего удается добиться повышения ключевых потребительских качеств минералов.

Например, ювелиры заметили, что при нагревании прозрачных или слабоокрашенных кристаллов аметиста, которые имеют невысокую рыночную стоимость, можно получить востребованные желтые камни, напоминающие цитрины. Популярными стали минералы с зональной окраской, называемые аметринами: при нагревании аметиста лишь с одной стороны получается кристалл желтый с одного конца и фиолетовый с другого.

Основные способы облагораживания камней, которые приняты в ювелирной индустрии и считаются допустимыми:

• Отжиг (термическая обработка). В результате воздействия высоких температур многие минералы приобретают более насыщенную окраску. Кроме того, этот метод используют для устранения нежелательных оттенков (например, синих у рубинов) или включений (например, рутила в сапфирах).
• Обработка маслом - применяется в тех случаях, когда необходимо скрыть трещины. Процесс облагораживания состоит в том, что в раскол, из которого выкачаны воздух и вода, под высоким давлением впрыскивается масло, имеющее схожий коэффициент преломления. В результате трещины становятся практически незаметными.
• Обработка эпоксидной смолой , как и промасливание, улучшает показатели прозрачности образцов и повышает их прочность.
• Радиоактивное облучение - основной метод получения редких в природе голубых топазов, цветных алмазов и кварцев. В зависимости от вида минерала используется рентгеновское, ультрафиолетовое, гамма-излучение или воздействие потока энергетических частиц (нейтронов, протонов, электронов или альфа-частиц).
• Нанесение покрытия - позволяет получать кристаллы с необычной окраской, например, после нанесения на поверхность топаза тончайшей пленки из драгметаллов получают мистик-топаз, отличающийся радужными переливами.

Виды обработки камня

Облагораживание камней - лишь один из этапов обработки самоцветов, который не является обязательным. Перед тем как попасть в руки ювелира и стать частью украшения, все ювелирные камни проходят через процесс обязательной обработки. Ее методы подбирают в зависимости от основных физико-химических свойств минерала: прозрачности, твердости, наличия или отсутствия рисунка.

Современная обработка включает следующие способы:

• Распил породы - осуществляется на станках, оснащенных ленточными, дисковыми или канатными пилами. В качестве альтернативного варианта промышленной распиловки добываемой породы для этой цели используют лазер.
• Обдирка - придание сырью предварительной формы.
• Шлифовка - промежуточный этап, который позволяет получить равномерную шероховатость поверхности камня и лучше оценить его форму.
• Лощение - раскрывает рисунок и структуру минерала, для чего используются шлифовальные круги с напылением шлифовальных порошков.
• Огранка - вместе с предыдущими методами является неотъемлемой частью обработки прозрачных драгоценных камней, в результате которой удается максимально полно раскрыть блеск и светопреломление минералов.
• Полировка - финальная стадия, в результате которой поверхность камня приобретает зеркальный блеск.
• Гравировка - декоративный вариант обработки, который состоит в нанесении рисунка на поверхность.

Инструмент для обработки в домашних условиях

Обработка природного ювелирного или поделочного камня в домашних условиях может включать резку, полировку, гравировку и шлифовку самоцветов. Все действия следует проводить только с непрерывной подачей воды, которая удаляет каменную пыль и охлаждает поверхность камня и инструмента.

В зависимости от вида воздействия потребуются следующие инструменты:

• система непрерывной подачи воды - можно использовать губку или капельницу;
• станок для резки или болгарка с алмазными пилами - для распиловки твердых образцов;
• ножовка по металлу подойдет для мягких камней, например, для гагата или янтаря;
• тиски или струбцина - для крепления образца;
• шлифовальный станок;
• бормашина поможет в проделывании отверстий в камне, шлифовке и полировке, если подобрать подходящие насадки;
• гравировальный набор можно использовать как для нанесения рисунка, так и для полировки;
• наждачная бумага с различной зернистостью;
• шлифовальные и полировочные диски различной текстуры;
• шлифовальные порошки и алмазные пасты, например, паста гои;
• квадрант - устройство для измерения и установки углов наклона, без которого невозможно нанести геометрически правильные грани;
• кич - стержень, на который крепится кристалл на время полировки или огранки.

Самостоятельная распиловка и накол

Обработка драгоценных и полудрагоценных камней - это компромисс между двумя стремлениями. С одной стороны, необходимо сохранить максимальный размер и вес готового изделия, с другой - придать идеальную форму или огранку, учитывая структуру и качество материала. Исходя из этих условий, специалисты, которые занимаются камнеобработкой, определяют необходимый размер и форму заготовок.

Чтобы расколоть кусок породы , можно использовать специальные приспособления, например, струбцину с двумя зубцами, изготовленными из закаленного металла. Для раскола больших кусков можно просверлить дырочки или сделать насечку по границе скола и последовательно пробивать линию среза, используя клинья и молоток.

Чтобы самостоятельно разрезать породу , можно купить готовый станок или собрать собственный, например, на основе электросверлильного прибора, оборудовав его системой непрерывной подачи воды. В качестве таковой можно использовать смоченную губку или поролон, если удерживать ее левой рукой в момент распила. Однако для соблюдения техники безопасности лучше использовать обе руки во время проведения работ, поэтому под рабочий стол с самодельным станком можно поставить поддон с водой, которая будет охлаждать режущий диск пилы.

Если в образце, который необходимо разрезать, есть трещины, их нужно проклеить эпоксидным клеем для большей прочности. Т акая технология позволяет избежать нежелательных расколов материала в процессе распиловки. Перед тем как залить в трещины клей, камень надо прогреть на электроплите, чтобы испарилась влага. Когда минерал остынет до 60 ℃, можно нанести клей, стараясь, чтобы он проник глубже внутрь разлома. Когда клей высохнет, переходят к резке.

После того как сырье распиливают на кусочки, их отправляют на обдирку, в ходе которой заготовки приобретают приблизительные размеры и формы. Для этого используются крупнозернистые шлифовальные круги.

Как отполировать до блеска

Если облагораживание драгоценных камней предполагает изменение их свойств, то полировка использует качества, присущие самому минералу, и подчеркивает его природные достоинства.

Главный секрет успешной полировки в домашних условиях - постепенная смена абразивов: от более крупных к более мелким. В завершении процесса лучше использовать мягкие полировочные пасты в зависимости от типа минерала.

Подготовка к полировке

Полировка - финальный этап обработки натурального камня. После этого самоцветы можно использовать как вставки в украшениях и иных ювелирных изделиях.

Перед тем как перейти к полировке камня своими руками, он должен быть отшлифован. То есть его поверхность надо предварительно выровнять. Сделать это можно как вручную, используя наждачную бумагу, обернутую вокруг твердой основы и смоченную водой, так и с помощью специального инструмента.

Для шлифования, помимо станка, можно использовать болгарку или бормашину, на которые потребуется установить специальные насадки. Отшлифованная поверхность камня будет ровной и гладкой, но еще без зеркального сияния.

Чтобы отполировать минерал до блеска потребуются притиры из войлока, кожи или ткани , а также полировальные пасты или увлажненные тонкозернистые порошки - окиси хрома, диамантина, алмаза или трепела. Материалы следует подбирать в зависимости от особенностей обрабатываемого сырья.

Популярным средством для полировки камней является войлок в сочетании с алмазным порошком, но он не подходит для минералов с неоднородной структурой - волокнистой или зернистой. Поскольку они склонны к недополировке: на их поверхности часто образуются лунки или выступы. Для полировки таких минералов лучше использовать дерево или кожу.

Как происходит процесс

Завершающая обработка поверхности ювелирного камня проходит в несколько этапов:

1. Чтобы подготовить полировочную поверхность к работе, необходимо смочить ее водой с небольшим содержанием моющего средства.
2. Нужно дать полировальщику поработать вхолостую, чтобы влага равномерно распределилась и ушли излишки.
3. Нанести на планшайбу алмазный порошок.
4. Двигаясь от центра к краю, начинают полировку изделия, прижимая его с усилием к поверхности планшайбы.
5. По мере высыхания поверхности трение будет усиливаться, тогда потребуется больше усилий, чтобы удержать кристалл.
6. Чтобы не допускать перегрева рабочей поверхности, на нее периодически должна подаваться вода. Чтобы правильно отрегулировать ее подачу, следует учитывать, что чем тверже камень, тем большего давления и более сухой поверхности планшайбы требует его полировка.
7. В завершении необходимо отполировать поверхность мягким материалом, например, войлоком.

В процессе работы следует учесть, что если шлифовальный станок имеет возможность изменять скорость вращения, то чтобы избежать недополировки образцов, надо выбирать показатели в пределах 500–2000 оборотов в минуту.

Обработка камней в домашних условиях - интересное хобби, которое может приносить доход. Работа с драгоценными минералами требует определенных навыков и знаний. Однако, кроме самоцветов, обрабатывают и более простые камни, например, булыжники или гальку: на их поверхность можно нанести гравировку, а также использовать красивые образцы в оформлении интерьера или сада.

В обустройстве квартир и домов использование камня давно стало классикой жанра. Однако обработка этого материала, в отличие от древесины, невозможна без использования специальных инструментов и оборудования.

Манипуляции требуют терпения, физических усилий и знаний основ технологии обработки. Поверхность натуральной разновидности камня достаточно тверда. Если использовать для обработки современное оборудование и знать технологические секреты, то можно справиться с задачей довольно просто.

Глубина обработки

При обработке камня можно придать поверхности определенную фактуру, которой удается добиться методом шлифовки и многопереходной обработки. На сегодняшний день известно четыре варианта оформления обработанной поверхности, среди них следует выделить:

• рубленую;
• наколотую;
• грубошлифовальную;
• лощеную или матовую;
• полированную.

Первая смотрится как естественный скол, который образуется при раскалывании массива. Каменные плиты с такой плоскостью чаще используются для отделки цокольных частей и создания ограждений.

Обработка камня может предусматривать создание грубошлифовальной поверхности, которая имеет ровную геометрическую форму, сочетающуюся с шероховатым основанием. При использовании грубой шлифовки материал идет на изготовление строительных блоков, брусчатки, возведение ограждений и заборов, а также формирование ступенек крылец и бордюров.

Обработка камня может предполагать создание матовой или лощеной поверхности, которой удается добиться при полировке без выведения зеркала. Камень получается гладким, но не блестящим. Его используют при отделочных и облицовочных работах.

Для памятников, скульптур и при оформлении элементов фасада используется полированная поверхность. Если прибегнуть к ручной обработке, то реализация идеи может затянуться на несколько недель и месяцев монотонного тяжелого труда. Целесообразнее будет использовать электроинструмент и доступные материалы.

Самостоятельно вы можете изготовить грубую столешницу или простую брусчатку, если будете знакомы с особенностями породы и ее структурой. Наиболее простыми в обработке являются:

• кальцит;
• силикаты;
• песчаники.

Их невысокая твердость позволяет просто придавать материалу требуемую геометрическую форму. Но дальнейшей обработке такие породы подвергаются редко, их обычно шлифуют полугрубым способом. Облицовку для забора или цоколя здания проще выполнить из кальцинированного песчаника, который является довольно распространенным и еще называется камнем-пастушком.

Название материал получил за способность раскалываться на ровные одинаковые плитки, размер которых равен нескольким десяткам сантиметров. Плитку можно отшлифовать речным песком для сглаживания неровностей. Это позволяет использовать полученные изделия для укладки двора дома или облагораживания цоколя.

Способы и приемы обработки

Обработка камня остается неизменной в течение многих лет. Стандартный набор технологических приемов предусматривает наколку и разборку массива, пластов, валунов и больших глыб на легкие и мелкие части, которые можно переносить, а после обрабатывать. Этот этап является сложным, а грамотная обработка позволяет снизить затраты на раскрой и исключить раскалывание по нерасчетным траекториям.

Обработка природного камня на следующем этапе предполагает выравнивание поверхности и стесывание плоскости. В процессе используется камнерезный ручной инструмент или специальные станки. Мокрая или черновая шлифовка реализуется самодельными шлифовальными щитами или тяжелыми чугунными плитами, первые из которых изготовлены из мореного дуба или мягких каменных пород.

После завершения этой операции получается готовое изделие с закрытой или неполированной поверхностью. Обработка камня в домашних условиях может предусматривать полировку с дальнейшей шлифовкой в качестве художественной обработки. На этом этапе можно получить зеркало и увидеть узор, а также рисунок на поверхности.

Для обработки своими руками можно использовать электроинструменты, но пиловочные и шлифовальные работы выполняются под вытяжкой, так как образующаяся пыль может поразить органы дыхания. В подтверждение этому следует сказать еще и о том, что крошка будет скапливаться на щетках, передаточных механизмах и открытых редукторах. По этому же принципу выполняется и обработка искусственного камня.

Распиловка и наколка

Самыми распространенными способами разделения массива на более мелкие пласты является наколка. Для дальнейшей обработки используются бездефектные и плоские пласты, толщина которых достигает 10 см. Для того чтобы получить такой кусок, в массиве просверливают отверстия, расположенные последовательно. Их глубина должна быть равна толщине откалываемого куска. Затем молотом и каленым зубилом необходимо пробить линию среза.

Через некоторое время материал расколется. Дополнительно можно использовать алмазный инструмент. Отколотые пласты раскраиваются чугунными дисками, которые обладают алмазным напылением. С помощью болгарки с отрезным алмазным диском материал следует нарезать по линии раскалывания на глубину в 20 мм.

Плита укладывается на две опоры из дубового бруса, чтобы паз находился над дальней опорой. На пропил укладывается сосновая планка, а после по линии разделения следует ударить молотом. Выбирая инструмент для обработки камня, вы можете предпочесть строительный молоток с победитовой напайкой. Он позволяет производить раскол камня на отдельные блоки, из которых изготавливается брусчатка или облицовка.

Методы шлифовки

После того как массив был разделен на блоки и плиты, можно осуществить художественную обработку камня. Она предусматривает грубую шлифовку. Для того чтобы сделать поверхность плоской, удалить бугры и выступы, камень растирается чугунной плитой, на которую нанесен абразивный материал тонким слоем.

Методика

Сначала необходимо нанести слой крупнофракционного песка, смоченного водой. Чугунная плита укладывается поверх, что позволит растереть песчаный слой на основании. Для того чтобы сделать трудоемкий процесс шлифовки и обдирки более производительным, можно использовать самодельный станок для обработки камня, который представляет собой тяжелый стол из стали. На него устанавливается вращающийся чугунный круг с диаметром в пределах 70 см. Поверхность должна периодически смачивать водой и абразивом, затем обрабатываемая плита или блоки брусчатки укладываются лицевой стороной вниз.

Выбор абразива и обдира

Для кварцитов, известняков, мраморовидных материалов и песчаников в роли абразива при черновой обработке может выступить базальтовая или мелкая гранитная пыль. Когда предстоит работать с тяжелыми и твердыми породами, следует шлифовать их специальным инструментом. В промышленной обработке для обдирки гранита используется колотая чугунная дробь. Этой глубины обработки будет достаточно для брусчатки, плит ступеней и тротуарной плитки. Для элементов отделки фасада нужно выполнить чистовую притирку.

Завершающий этап

Чистовая шлифовка осуществляется с использованием шлифпорошков с разным размером зерна. Чаще это калиброванные порошки спеченного карбида кремния или оксида алюминия. Обработка производится электрическими шлифовальными машинами, которые снабжаются насадками из пластика или толстой резины. На поверхность наносится Насадки вращаются с высокой скоростью, что требует равномерного и дозированного прижатия угловой шлифмашины к поверхности. В противном случае плоскость может быть продавлена, а также произойдет местный перегрев.

В заключение

Чистовая шлифовка сопровождается образованием большого количества пыли, поэтому поверхность необходимо регулярно смачивать водой. Открытые участки лица и рук следует закрыть перчатками и маской. Для того чтобы придать выровненной плоскости блеск, следует использовать тканевые круги из войлока с полировальными пастами.

Так как большинство камней добывается в виде бесформенной массивной породы, они нуждаются в обработке, которая сделает возможным их дальнейшее применение в той или иной области. Исключение составляют породы, обладающие природной декоративной ценностью (валун, галька, коралл, жемчуг и т.д.). Разнообразная фактурная обработка природного камня придает ему эстетичный вид, помогает выявить и подчеркнуть декоративные свойства, либо скрыть недостатки.

Современные технологии обработки натурального камня

Механизированное камнерезное производство позволяет обрабатывать любые породы и предавать их поверхности после добычи и распиловки необходимую фактуру. Существуют следующие технологии обработки натурального камня для получения нужной фактуры поверхности. С некоторыми из них можно ознакомиться ниже.

Пиленная поверхность - получают путём распила заготовки. Для этого применяются станки с прямолинейным движением пильной рамы, ленточные, канатные и дисковые пилы. Поверхность становится шероховатой с прерывистыми бороздками глубиной до 5 мм.

Поверхности с такой фактурой применяются для мощения площадок, садовых дорожек, облицовки цоколей и стен. К тому же, эти изделия используются в качестве материала для последующей, более тонкой обработки - полировка, шлифовка, лощение.

Шлифованная поверхность – образуется в результате обработки заготовки шлифовальными кругами, на станках портального и мостового типа, шлифовально-полировальных конвейерах и шлифовально-полировальных станках для объемных изделий. Поверхность приобретает равномерную шероховатость, с неровностями рельефа высотой до 0,5 мм. Такая технология применима для светлых пород с невыраженным рисунком. Для темных, особенно с узором пород не подходит, так как значительно скрадывает рисунок и цвет.

Такие изделия применяются для отделки пола, площадок, ступеней лестниц и мест, где необходимо уменьшить скольжение.

Лощеная фактура – достигается при использовании специальных шлифовальных кругов с напылением микро-шлиф-порошков. Поверхность получается гладкой, но не имеет зеркального блеска. Лощение хорошо открывает рисунок, выделяя структуру камня.

Полученные таким образом плиты применяются для облицовки плоскости пола и наружных стен зданий.

Полированная – достигается при последующем шлифовании лощеной поверхности на конвейере кругами с порошковым напылением, а затем войлочными и матерчатыми круги. Особый блеск придает полированному камню применение пасты Гой или азотнокислого олова.

Полировка отлично раскрывает рисунок камня и подчеркивает цвет.

Такой материал применяется для внутренней отделки помещений, производства подоконников, столешниц и других элементов интерьера.

Раковистая – имеет равномерные впадины от 1 до 4 мм глубиной, сто придает камню особый декоративный внешний вид.

С такой фактурой плиты применяются для наружной отделки зданий и при оформлении интерьеров.

Оплавленная – получается в результате применения термической технологии обработки камня на термо-газо-струйном станке. Хорошо проявляет фактуру и цвет, создавая при этом впечатление, что камень слегка оплавлен.

Изделия после термической обработки применяются для отделки фасадов зданий, лестничных ступеней и устройства площадок.

Скалистая фактура поверхности – представляет собой имитацию грубо обработанной породы с наличием впадин и выступов от 50 до 200 мм, расположенных в хаотичном порядке и не прошедших дополнительную обработку. Эффект достигается путем скалывания породы с предварительно ослабленной поверхности.

Материал с такой фактурой для отделки фасадов больших зданий, подчеркивая их значимость и монументальность, а так же, природную связь с окружающим ландшафтом.

Распространенные способы обработки натурального камня

Современные способы обработки натурального камня подразделяют на 2 вида: механические и физико-механические.

К механическим способам относятся наиболее распространенные до настоящего момента такие способы как скалывание, ударное разрушение и резка.

При скалывании достигается: фактура плоской и рельефной «скалы», бугристая, характеризующаяся на лицевой поверхности наличием равномерно распределенных впадин и бугров фактура и фактура рельефная, с наличием параллельно расположенных борозд высотой от 0,5 до 3 мм.

Резка – самый распространенный из современных способов обработки камня. Осуществляется методом дисковой, канатной или штрипсовой распиловки.

Штрипсовая распиловка разделяется на распиловку с использование стальной и чугунной дроби и на алмазно-штрипсовую распиловку.

Распиловка дисковая приобретает все более широкое распространение в обработке пород любой твердости и подразделяется на дисковую и алмазно-дисковую распиловку резцами.

Канатная распиловка получила широкое распространение при резке пород различной плотности. Ее развитие идет в 3-х направлениях: канатная с помощью абразива, алмазно-канатная и распиловка канатами, армированными твердосплавными шайбами.

Ударное разрушение камня наиболее широко используется в практике производства тесаных изделий. Чаще всего таким способом изготавливают ступени, основания памятников, устои мостов и другие элементы, где достигается точечная фактура обработки.

Достойное место в промышленности начинает занимать способ ультразвуковой декоративной обработки камня в абразивной среде. Протекает процесс очень медленно, но характеризуется очень высокой точностью.

К физико-механическим способам относится обработка токами высокой частоты и широко применяемый метод обработки камня термореактивными газовыми горелками керосиново-кислородного и бензиново-воздушного типов, который применяется для производства архитектурно-строительных деталей и изготовления монументов из пород высокой прочности.

Способ токов высокой частоты наиболее пригоден для обработки блоков-заготовок в производстве бордюров, парапетов, ступеней и т.д. Этот метод при использовании высокочастотные колебания до 20 МГц считается наиболее точным и перспективным.

Обработка натурального камня в домашних условиях

По степени сложности все камни делят на мягкие и твердые. Камни мягкие легко поддаются обработке тем же инструментом, что и металлические изделия, а твердые камни нуждаются в применении специального инструмента. Обработка камня в домашних условиях требует наличия отдельного помещения оборудованного вытяжной вентиляцией, так как такие работы как резка и шлифовка сопровождаются большим количеством каменной пыли, очень вредной для здоровья.

В домашних условиях для обработки натурального камня можно проводить такие работы как: резка, шлифовка, полировка камня и гравировка. Важно помнить, что резка, шлифовка и полировка камня проводится только с непрерывной подачей воды. Вода охлаждает режущий элемент, удаляет образующийся при работе шлам и значительно снижает уровень каменной пыли.

Резка – грубая осуществляется при помощи обычной болгарки и диска по камню. Более точная потребует применение станка типа пилорама с металлической, желательно подвижной платформой.

Шлифовка – осуществляется при помощи шлифовального станка (ручного или стационарного) или болгарки с соответствующими шлифовальными кругами. Самый простой способ шлифовки, но только для камней размером до 20-25 см длиной: на чугунную плиту нужно насыпать абразивный порошок и залить водой, сверху положить камень и тереть, пока он не приобретет нужную поверхность. Мелкозернистая структура чугуна способствует обработке камня.

Полировка – выполняется с применением специальных полировочных кругов и пасты Гой.

Гравировка – возможна при использовании приспособления для выполнения точных работ, либо при помощи набора резцов по камню и молотка. В этом случае гравировку нужно отполировать, используя электродрель и насадками для полировки.