DI DiamondChar ital.
07.04.2004
14:09 Uhr
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Caratterizzazione
dei diamanti
DI DiamondChar ital.
20.04.2004
15:16 Uhr
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Tecnologia di caratterizzazione dei diamanti:
Il diamante ottimale per ogni specifica applicazione
Misurazione convenzionale delle caratteristiche
d’insieme dei diamanti da taglio:
Le tecniche di fabbricazione degli utensili diamantati e
applicazioni sempre più sofisticate hanno creato l’esigenza
di approfondire la relazione tra le proprietà fisiche dei
diamanti e le prestazioni degli utensili. Diamond Innovations affronta questa sfida mediante il conseguente impiego
nell’analisi avanzata delle proprietà dei cristalli di una
nuova gamma di tecniche di misurazione.
Le prove di tenacità e stabilità termica (TI e TTI)
forniscono un’indicazione relativa della resistenza media
d’insieme del diamante, ma non sono sufficienti per
misurare con precisione le caratteristiche di resistenza
di ogni cristallo. Queste tecniche di analisi rompono solo
i cristalli più deboli di una popolazione e non forniscono
una valutazione quantitativa della resistenza dei cristalli più
tenaci e quindi maggiormente efficaci. Le prove di tenacità e stabilità termica, inoltre, non forniscono indicazioni
sulla distribuzione di queste proprietà all’ interno di una
popolazione di cristalli.
Diamond Innovations ha un unico obiettivo: fornire ai
costruttori di utensili in tutto il mondo un metodo più
semplice e quantificabile per scegliere e acquistare i diamanti da taglio di qualità ottimale per soddisfare le
esigenze delle specifiche applicazioni.
Misurazioni di alta qualità messe a punto da Diamond Innovations:
La prova di resistenza alla frattura per compressione supera
i limiti delle prove convenzionali
La prova di resistenza alla frattura per compressione è
stata concepita per riprodurre il più verosimilmente possibile la sollecitazione d’urto dinamica a cui è sottoposto un
cristallo durante una operazione di taglio. La prova consente una valutazione più accurata della resistenza media
dei cristalli e fornisce informazioni sulla sua distribuzione
all’ interno di una popolazione di cristalli. La resistenza
viene misurata in termini di forza di compressione necessaria per produrre la frattura dei cristalli. La resistenza
alla frattura di un diamante è un parametro chiave per
determinarne le prestazioni in fase di taglio, in particolare
nelle applicazioni ad elevata sollecitazione. Le prove di
resistenza alla frattura per compressione forniscono inoltre
una misurazione quantitativa molto più precisa della resistenza in una popolazione di diamanti, rispetto alle prove
convenzionali d’insieme di tenacità e stabilità termica.
F = kx
LVDT
(spostamento, x)
60
Campione
A
B
83.3 83.6
79.1 78.8
Campione A
TI
TTI
Resistenza media alla
frattura per compressione
(Newton)
52.00 56.74
Scarto medio (Newton) 24.22 24.03
Campione B
50
40
30
20
10
0
0-10
Rulli di WC
F
Perno
20
30
40
50
60
70
80
90
100 110 120 130 140
Resistenza alla frattura per compressione
Molla di acciaio
(costante elastica k)
Prova di resistenza alla frattura per compressione
La prova di resistenza alla frattura per compressione di Diamond Innovations è
stata concepita per riprodurre il più verosimilmente possibile la sollecitazione
d’urto dinamica a cui viene sottoposto un cristallo durante la fase di taglio.
Due campioni di diamanti da taglio di alta qualità con resistenza e stabilità termica
pressochè uguali vengono sottoposti alla prova di resistenza alla frattura per compressione. Come dimostrano i risultati, questa prova fornisce ai produttori di diamanti
un metodo più selettivo per classificare la qualità dei cristalli. La prova di resistenza
alla frattura per compressione fornisce inoltre una misurazione quantitativa della
resistenza in una popolazione di diamanti, anziché un valore medio d’insieme come
si ottiene attraverso le prove di resistenza e stabilità termica (TI e TTI).
DI DiamondChar ital.
20.04.2004
15:33 Uhr
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Misurazione convenzionale della forma: Gli standard
di valutazione visiva presentano delle limitazioni
Sebbene il metodo di controllo visivo dei cristalli rappresenti un sistema prezioso ed ampiamente utilizzato per
garantire la qualità della forma del prodotto, è tuttavia
un metodo qualitativo e non quantitativo di misurazione
della forma dei diamanti.
Il sistema include una
funzione di imaging
ottico per catturare le
immagini dei diamanti
ed un software per adattare
i modelli geometrici alle
forme reali dei cristalli. Per
caratterizzare la forma dei cristalli
di diamante viene utilizzata una combinazione di parametri di immagine determinati mediante sistemi convenzionali e un esclusivo parametro di forma introdotto da
Diamond Innovations, denominato “tau”.
“Tau” – L’esclusivo parametro di forma introdotto da
Diamond Innovations
La comune morfologia dei cristalli di diamante varia tra
una forma quasi ottaedrica “A” e una quasi cubica “I”.
Le forme intermedie a queste due morfologie estreme
sono una combinazioni di facce cubiche ed ottaedriche.
Il parametro “tau” consente una misura precisa ed univoca
di questa gamma di forme, dove un cristallo perfettamente
cubico corrisponde a tau = 1 e un cristallo perfettamente
ottaedrico a tau = 0.
Tipi di forme dei diamanti
Le forme dei diamanti possono variare dalla morfologia cubo-ottaedrica ben
strutturata illustrata nella figura, a cristalli cresciuti parzialmente, irregolari
e frammentati.
Per misurare il valore tau di un campione di diamanti,
il sistema di analisi delle immagini associa un modello al
profilo interno ed esterno dell’immagine del cristallo di
diamante. I modelli vengono definiti attraverso una complessa serie di algoritmi presenti nel nostro software brevettato di analisi delle forme dei diamanti. Il parametro
tau è diventato uno strumento unico per la misurazione
della geometria di diamanti di alta qualità caratterizzati
da cristalli interi di forma cubo-ottaedrica regolare.
Analisi computerizzate delle immagini
• Facilita la selezione e la classificazione dei diamanti
• Consente di collaudare e associare forme specifiche
ad applicazioni specifiche
Diamond Innovations ha sviluppato una tecnica di nuovissima concezione per la misurazione delle forme dei
cristalli. Le tecniche di analisi delle immagini utilizzate
per interpretare le fotografie satellitari hanno potuto
essere adattate con successo alla misurazione della morfologia dei cristalli di diamante.
Tau = 0,0
Tau = 1,0
Per misurare le forme dei cristalli di diamante, Il nuovo sistema di analisi delle
immagini di Diamond Innovations utilizza un esclusivo parametro denominato “tau“.
Un ottaedro corrisponde a tau = 0 ed un cubo a tau = 1. Le forme di diamante intermedie presentano valori di tau intermedie a questo intervallo.
Interno
Esterno
Il sistema di analisi delle immagini si avvale di una complessa serie di algoritmi
per associare un modello al profilo interno ed esterno di un’immagine di cristallo di
diamante.
DI DiamondChar ital.
03.05.2004
11:39 Uhr
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Il fattore di eccentricità
Ecc = 1,00
L’eccentricità è l’elongazione o rapporto di forma del
cristallo. Figure geometriche come il cerchio, il quadrato
o l’esagono hanno una eccentricità di 1,0. Figure come
il rettangolo hanno valori di eccentricità superiore a 1,0.
Il fattore di eccentricità viene usato per descrivere i diamanti MBS e si definisce come segue:
Ecc = 1,20
Ecc = 1,40
4
3
2
Fattore di eccentricità = 1000 x (eccentricità mediana - 1)
Fattore di eccentricità = 1000 x (1,070 - 1) = 70
1
0
1,0
Durata del disco (m 2/mm)
1,0
1,0
1,0
Ecc = 1,0
Ecc = 1,0
Ecc = 1,0
1,0
4,0
Ecc = 4,0
Potenza (Kw)
Effetto del fattore di eccentricità sulle prestazioni dei dischi diamantati: dischi
da 14 pollici, 450 cm2/min, granito Bright Red, fresa a ponte Gregori, indice di
friabilità TI =74 per tutti i campioni analizzati.
La distribuzione delle forme in una tipologia di diamante
è fondamentale ai fini della sua progettazione. Lo scostamento standard viene controllato durante il processo di
fabbricazione dei diamanti MBS e viene misurato e quantificato mediante la tecnica di analisi delle immagini.
L’eccentricità si definisce come il rapporto massimo della grandezza dei due
momenti principali della forma dell’oggetto.
La forma dei cristalli, così come definita dal fattore di
eccentricità, incide in modo significativo sulle prestazioni
degli utensili diamantati. I prodotti realizzati con diamanti
MBS caratterizzati da un basso fattore di eccentricità mediano presentano nella pratica una minore usura specifica
ed un assorbimento di potenza ridotto in una ampia
gamma di applicazioni.
MBS 970
MBS 960
MBS 950
Frequenza
Il sistema di analisi delle immagini utilizzato per misurare
l’eccentricità utilizza la fotografia digitale ad alta risoluzione associata a potenti algoritmi di calcolo per misurare in
tempi brevi le caratteristiche di forma di una popolazione
di diamanti numerosa.
MBS 940
Bassa
Eccentricità
Alta
Distribuzione rappresentativa dell’eccentricità di diamanti MBS di alta qualità. I prodotti di alta qualità presentano tipicamente valori di eccentricità mediana più bassi.
Vantaggi delle misurazioni quantitative della forma
• Migliore selezione e classificazione
dei cristalli
• Migliore capacità di effettuare dei
test e associare forme specifiche ad
applicazioni specifiche
Questi metodi assumono grande rilevanza per il miglioramento della qualità, omogeneità e prestazioni dei prodotti diamantati. Per soddisfare le richieste del mercato,
i prodotti abrasivi diamantati richiedono costantemente
tolleranze sempre più strette e standard di qualità sempre
più elevati. La capacità di associare i diamanti ad applicazioni specifiche con crescente precisione diventa sempre
più importante. Diamond Innovations ha dedicato importanti risorse allo sviluppo di tecniche avanzate di valutazione dei cristalli.
* Marchio Registrato Diamond Innovations, USA
© Copyright 2004 Diamond Innovations, USA
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