Wie die Diamanttrennscheibe geboren wurde

Woher, glauben Sie, kommen die Diamanten auf Ihrer Rolle? Aus Russland, Brasilien, Südafrika oder aus einem anderen Land?

In den genannten Ländern gibt es die größten Vorkommen an natürlichen Diamanten, in Diamantscheiben gibt es synthetischen Diamanten, und es gibt einen signifikanten Unterschied zwischen ihnen.

Natürlicher Diamant

Sein Name kommt vom griechischen Wort „ adamas “ – unzerstörbar.

Die Gewichtseinheit ist das Karat, das genau 200 Milligramm entspricht. Die größten natürlichen Diamanten erreichen ein Gewicht von 3000 Karat (0,6 kg).

Der Abbau von Naturdiamanten ist historisch mit Sklavenarbeit verbunden – weshalb Naturdiamanten manchmal auch Blutdiamanten genannt wurden. Viele berühmte Diamanten stammen aus der Republik Südafrika. So gehört beispielsweise der Diamant „Star of Africa“, der in der Cullinan- Mine gefunden wurde, heute zu den britischen Kronjuwelen.

Feige. 1 Cullinan - Diamantenmine, wo der berühmte Diamant gefunden wurde, Quelle: khplant.co.za

Die Grundlage der meisten modernen Anwendungen von Diamant sind seine außergewöhnliche Härte und hohe Lichtstreuung. Aus Sicht der Diamantscheiben interessiert uns vor allem deren Härte. Es erreicht den höchsten, zehnten Härtegrad der Mohsschen Härteskala. Bereits dreitausend Jahre vor Christus wurden natürliche Diamanten zum Bohren von Felsen verwendet. Die ältesten erhaltenen Aufzeichnungen über die Verwendung von Diamantpulver als Schleifmittel stammen aus dem 6. Jahrhundert n. Chr., und 1495 wurde nach einer Zeichnung von Leonardo da ein Gerät zum Bohren von Glas hergestellt Vinci . 1939 schreibt der British Military Standard das Diamantdrehen vor. Er ist jedoch immer noch ein natürlicher Diamant, trotz Lavoisiers Beweis von 1776, dass Diamant tatsächlich Kohlenstoff ist, dessen flaches Atomgitter in ein kubisches umgewandelt wurde (Abb. 1).

Feige. 2 Das kubische Gitter von Diamant und das flache Gitter von Kohlenstoff

Seitdem versuchen Wissenschaftler, einen synthetischen Diamanten herzustellen, was erst 1953 von schwedischen Wissenschaftlern geschafft wurde.

Und heute ?

Insbesondere dank moderner Technologien stellt der Preis von synthetischem Diamant nur einen winzigen Bruchteil des Preises von natürlichem Diamant dar, und synthetischer Diamant wird hauptsächlich in der Industrie verwendet - im Bauwesen, im Maschinenbau und in anderen Sektoren als unersetzliche Schneid-, Schleif- und Bohrwerkzeuge, Pulver und Pasten.

Synthetischer Diamant

Die Essenz seiner Herstellung ist die Umwandlung von Kohlenstoff bei hoher Temperatur und hohem Druck. Synthetische Diamanten, die zum Schneiden und Schleifen von Diamantscheiben für Winkelschleifer verwendet werden, sind im Vergleich zu natürlichen Diamanten winzig – von 0,25 bis 0,75 mm – etwa wie Mohn.

Neben der Härte haben sie noch eine weitere wichtige Eigenschaft – sie sind temperaturbeständig bis 1100-1200°C. Der Nachteil ist eine erhebliche Zerbrechlichkeit und die daraus resultierende geringe Schlagfestigkeit.

Zur Herstellung von synthetischen Diamanten werden verschiedene Methoden verwendet. Das am häufigsten verwendete Verfahren basiert auf einer Kombination aus hohem Druck und hoher Temperatur und relativ niedrigen Kosten. Dieser Prozess erfordert große Pressen, die Hunderte von Tonnen wiegen können, um einen Druck von 5 GPa bei einer Temperatur von 1500 °C zu erreichen.

Feige. 3 Prinzip der Herstellung synthetischer Diamanten ( Amboss = 5 GPa , Matrizen = 1500°C)

Schauen wir uns diese Zahlen genauer an.

Zuerst die Temperatur. Ein Küchenherd erreicht eine Temperatur von etwa 250 °C, Lava aus einem fließenden Vulkan hat eine Temperatur von 600 bis 1000 °C und Eisen schmilzt bei einer Temperatur von 1538 °C. 1500°C ist eine sehr, sehr hohe Temperatur.

Und ein Druck von 5 GPa ?

Am Grund des Marianengrabens, der tiefsten Stelle der Erdoberfläche, herrscht ein Druck von etwa 110 MPa – das ist sogar 45-mal weniger als die 5 GPa , die für die Herstellung von synthetischem Diamant benötigt werden.

Für die Herstellung von synthetischem Diamant ist es also notwendig, einen Druck von 5 GPa zu entwickeln . Rechnen wir mal aus, wie hoch eine Wassersäule aus Meerwasser für einen solchen Druck ist.

Ergebnis: Um einen Druck von 5 GPa aufzubauen , ist eine 489 km hohe Meerwassersäule nötig. Das ist mehr als die Luftstrecke von Bratislava nach München (410 km).

Und das alles nur, um Miniatur-Diamantkörner herzustellen, mit denen wir die Arbeit erleichtern könnten, zum Beispiel beim Trennen und Schleifen von Diamantwerkzeugen in Winkelschleifern und anderen Geräten.

Diamant-Schneidwerkzeuge

Dank der erwähnten Härte ist Diamant ein ideales Material für Schneid- und Bearbeitungswerkzeuge. Als härtestes bekanntes Material kann Diamant zum Polieren, Schneiden oder Verschleißen jedes anderen Materials, einschließlich anderer Diamanten, verwendet werden.

Die übliche Form von Diamant in Schneidwerkzeugen sind Körner, die in einer auf das Werkzeug gesinterten Metallmatrix (normalerweise Kobalt) verteilt sind.

Feige. 4 Nahaufnahme der vergrößerten Oberfläche des Diamantsegments, die abgenutztes Metall um den Diamanten herum zeigt

Übliche industrielle Anwendungen dieser Fähigkeit umfassen Diamantbohrer, Diamanttrennscheiben und Diamantschleifscheiben für Winkelschleifer, Tischsägen, Fugenschneider und andere Geräte. Die Verwendung von Diamantpulver als Schleifmittel ist bedeutend. Obwohl für diese Zwecke auch Naturdiamant verwendet wird, ist synthetischer Diamant besser geeignet, vor allem wegen der besseren Reproduzierbarkeit seiner mechanischen Eigenschaften und natürlich - auch wegen des Preises.

Diamant ist für die Bearbeitung von Eisenlegierungen bei hohen Geschwindigkeiten nicht geeignet, da Kohlenstoff bei den hohen Temperaturen, die bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung auftreten, in Eisen löslich ist. Dies führt zu einem erheblichen Verschleiß von Diamantwerkzeugen im Vergleich zu alternativen Werkzeugen und ist auch der Grund dafür, dass die Standzeit von Diamantscheiben beim Schneiden von armiertem Beton im Vergleich zum Schneiden von reinem Beton deutlich reduziert wird...

Über die Lebensdauer und das Arbeitsprinzip von Diamantscheiben, die hauptsächlich für Winkelschleifer verwendet werden, werden wir jedoch in der nächsten Folge mehr sprechen...

Quellen:
https://www.technikaatrh.cz/obrabeni/diamant-jako-rezny-material
https://sk.wikipedia.org/wiki/Diamant
https://www.novau.sk/diamantove-velmoci-odkial-pochadza-vacsina-diamantov/
https://sk.wikipedia.org/wiki/Karát_(jednotka_hmotnosti)
https://en.wikipedia.org/wiki/Synthetic_diamond
https://www.technikaatrh.cz/obrabeni/diamant-jako-rezny-material

Ing. Herman Nagypál

Ich absolvierte eine Militärschule und lernte als Kind bei meinem Vater beim Bau des Familienhauses, mit Werkzeugen und Geräten zu arbeiten. Jede unserer Produktneuheiten teste ich persönlich – mit meinen eigenen Händen in meiner gut ausgestatteten Werkstatt. In meiner Freizeit studiere ich Trends auf diesem Gebiet und probiere gerne Konkurrenzprodukte aus. Über manche lache ich, über manche bin ich überrascht (dass jemand angeschmiert wurde und sie gekauft hat) und manche sind wirklich gut. Fast wie bei uns 😊.