梅花鉆-鉆石切工重量損失分析

一、圓鉆型鉆石克拉重的近似計(jì)算

1、數(shù)學(xué)模型的建立

符號(hào)說明：Hp:亭部深度

Hg:腰部厚度

h1:冠部圓錐 的總高

h2:已切去圓 錐的高

hc:冠部高度

Rg:腰部徑

Rt:臺(tái)面徑

a:冠角

如圖8，將一顆圓鉆型分為冠部、腰部和亭部。冠部可近似認(rèn)為是一個(gè)圓臺(tái)，腰部可近似認(rèn)為是一個(gè)圓柱，亭部可近似認(rèn)為是一個(gè)圓錐。

2、圓鉆型鉆石克拉重的近似計(jì)算公式推導(dǎo) i=4r a-180(如圖18-1）當(dāng)亭角R增加時(shí)全反射光的入射角角i增加（如圖18-1），i=4r a a'-180（如圖18-2）當(dāng)亭角r增加時(shí)全反射光的入射角角i也增加，因此亭角r增加時(shí)全反射的入射角角i更接近鉆石的臨界角，鉆石色散將增強(qiáng)。梅花鉆石切工的亭角在標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的基礎(chǔ)上有所增加這將導(dǎo)致全反射光的入射角更接近臨界角，因此鉆石色散將有所增強(qiáng)。

四、比較梅花鉆鉆石切工與標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的閃爍

鉆石各刻面的反射、折射光（色散）由于鉆石、光源或者觀察者的移動(dòng)所呈現(xiàn)的強(qiáng)度、顏色的變化稱為閃爍。閃爍可使鉆石具有動(dòng)感。鉆石閃爍效果的強(qiáng)度取決于拋光程度、刻面數(shù)和切割比例。一般來說，刻面數(shù)越多，閃爍愈強(qiáng)。

梅花鉆石切工與標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型相比，梅花鉆石切工的冠部和亭部與標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的冠部基本相同。但是亭部的面數(shù)從標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的24面增加到48面，面的層數(shù)從原來二層的增加到三層，標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的亭主面8個(gè)，而梅花鉆石切工的亭主面16個(gè)，另外梅花鉆石切工在亭尖加了一層面，亭尖面有16個(gè)面?？堂鏀?shù)明顯增多，因此閃爍加強(qiáng)。

梅花鉆石切工雖然是在標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，但是它們的切工過程有一些差別，現(xiàn)從選料，設(shè)計(jì)，切磨三個(gè)方面進(jìn)行說明。

1、選料：梅花鉆石切工是在標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的基礎(chǔ)上琢磨出來的，它的選料與標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型不同，不是選原石作為初始材料，而是選擇標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型鉆石作為初始材料，對(duì)其進(jìn)行4C分級(jí)，其級(jí)別是：凈度要達(dá)到或可使它達(dá)到VS級(jí)；色級(jí)為J色級(jí)以上（包括J色級(jí)）；重量一般要保證切磨后在20分以上；切工一般要達(dá)到或可使它達(dá)到優(yōu)等切工。

2、設(shè)計(jì)：梅花鉆石切工的設(shè)計(jì)不同于標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的設(shè)計(jì)，不是基于原石的設(shè)計(jì)，而是基于成品標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型鉆石的設(shè)計(jì)。它的設(shè)計(jì)主要取決于4C分級(jí)和鉆石市場(chǎng)。它在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型鉆石分級(jí)后，對(duì)一些凈度不好的鉆石進(jìn)行分析，特別是對(duì)靠近亭部表面的一些外部特征和內(nèi)部特征要進(jìn)行分析，分析在以下的工藝中是否可以得到改善，要確保成品凈度達(dá)到VS或VS以上，而且還要考慮到重量損失后是否還有利潤(rùn)空間。對(duì)切工達(dá)不到優(yōu)的進(jìn)行分析，特別是切磨前冠部已達(dá)到優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)，而亭部沒有達(dá)到優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)，要估計(jì)是否可以使切工達(dá)到優(yōu)和損失是否符合要求。重量要保證切磨后一般在20分以上，色級(jí)必須J色級(jí)以上（包括J色級(jí)）。它要求設(shè)計(jì)者不僅有很高的分級(jí)水平而且要對(duì)市場(chǎng)很清楚。

3、切磨：選料，設(shè)計(jì)完成后，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型進(jìn)行重切，梅花鉆的切磨主要是對(duì)亭部的重切，雖然琢型不同但是切磨方法是相同的，切磨步驟有相似之處，步驟簡(jiǎn)介如下：

1、研磨拋光16個(gè)亭尖面；使用交叉拋磨工（如圖5），依次磨出4個(gè)亭尖面，使它的傾角始終為規(guī)定角度39.5度。從一個(gè)小面轉(zhuǎn)到另一個(gè)小面要把夾具的分度環(huán)擰轉(zhuǎn)90度。

在磨4個(gè)亭尖面時(shí)至關(guān)重要的一點(diǎn)是：4個(gè)亭尖面的傾角必須相等，并且都匯集在鉆石中軸上的一個(gè)點(diǎn)上，即底尖。

在亭部?jī)蓚€(gè)相鄰的亭尖面之間使用多面拋磨工添加另外4個(gè)亭尖面（如圖6）。

8個(gè)亭尖面全部磨完后，便可形成一個(gè)由8個(gè)三角形組成的亭部，同樣使用多面拋磨工在亭部8個(gè)三角形小面邊棱的左右兩側(cè)添加兩個(gè)小面（如圖7），這樣16個(gè)亭尖面便磨成了。

2、研磨拋光16個(gè)亭主面和16個(gè)下腰小面；調(diào)整分度和角度，采用交叉拋磨工和多面拋磨工，按照拋磨亭尖面的方法和步驟依次拋磨亭主面和下腰小面。

梅花鉆石切工是在標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，它的琢型特征與標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的琢型特征有相同的地方，又有很大的差別，現(xiàn)從冠部，腰棱，亭部琢一進(jìn)行比較分析。

1、冠部：梅花鉆石切工的冠部與標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的冠部基本相同，由1個(gè)臺(tái)面，8個(gè)星小面，8個(gè)冠主面和16個(gè)上腰小面組成。梅花鉆石切工臺(tái)寬比在53-66%的范圍內(nèi)，冠主面的角度在的30.7-37.7度范圍內(nèi)，星小面的角度在20度左右，上腰小面的角度在42度左右（如圖1）。它們的冠高基本相同，梅花鉆石切工冠高比和標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型冠高比為14.4%左右（如圖3）。

2、腰棱：梅花鉆石切工的腰棱厚度與標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的厚度基本相同，但是梅花鉆石切工的腰棱必須是拋光的或是磨成小刻面，腰棱部分要打上激光標(biāo)，而標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型不一定要拋光或磨成刻面。這是由原料的色級(jí)決定的，毛面或是薄的腰棱有掩色的作用，因此色級(jí)低的通常不拋光或磨成磨成刻面，而梅花鉆要求色級(jí)在J色級(jí)以上（包括J色級(jí)），故其腰棱可以拋光或磨成刻面，這飛機(jī)門更能體現(xiàn)好的光學(xué)效應(yīng)。

3、亭部：梅花鉆石切工與標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型最大的區(qū)別是亭部（如圖2） 梅花鉆石切工亭部的面數(shù)從標(biāo)準(zhǔn)圓鉆戒型的24面刻到48面：面的導(dǎo)數(shù)從原來的二層增加到三層。標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型下腰小面16個(gè)，角度在39-43度之間，而梅花鉆石切工下腰小面16個(gè)，角度為42.5度左右；標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的亭主面8個(gè)，角度為40.8度左右，而梅花鉆石切工的亭主面16個(gè)，角度為41.5度左右；另外梅花鉆石切工在亭尖加了一層面，暫時(shí)稱為亭尖面吧，有16個(gè)面，角度為39.5度。相同亭主角的梅花鉆石切工的亭深比和標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型的亭深比相比要少1%左右（如（圖3和表1）。 梅花鉆石切工參數(shù)均在標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型優(yōu)等切工范圍內(nèi)，因此它能夠很好的顯現(xiàn)出鉆石的亮度，火彩和閃爍，并且產(chǎn)生更加豐富多彩的圖案——梅花狀圖案。它在FirScope下觀察，呈現(xiàn)形似“梅花”的圖案（如圖4）。

鉆石以其罕有珍貴、質(zhì)地堅(jiān)硬、光芒璀璨的特點(diǎn)深受人們的青睞。亮度、火彩和閃爍是鉆石展現(xiàn)美麗的根本原因。通常用“明亮度”來統(tǒng)稱這三個(gè)要素。

影響鉆石明亮度的主要因素有鉆石的自身因素和人為因素。自身因素如鉆石的硬度，折射率，色散，解理，包裹體等，這些一般是不可改變的，因此要想使鉆石顯現(xiàn)出最佳的明亮度須依賴于人為因素——鉆石切工，鉆石切工是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類智慧相結(jié)合的產(chǎn)物。鉆石，只有通過加工才能體現(xiàn)其獨(dú)特的物理性質(zhì)所產(chǎn)生的高亮度和強(qiáng)火彩，展現(xiàn)鉆石光彩奪目的美麗。盡管人們對(duì)鉆石的認(rèn)識(shí)可以追溯到公元前4世紀(jì)，但對(duì)于鉆石的切工，有歷史記錄的也只是近600年內(nèi)的事。最佳的明亮度是現(xiàn)代鉆石切工所追求的目標(biāo)。然而，鉆石的明亮度與三個(gè)基本比例系數(shù)（冠角、亭角、臺(tái)寬比）之間的關(guān)系十分復(fù)雜，多種比例搭配可以產(chǎn)生比較好的明亮度，因此還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

20世紀(jì)以來，在世界不同的地區(qū)先后出現(xiàn)了幾種有重大影響的琢型。例如，1914年德國(guó)的愛普洛（EPPLER）提出的歐洲琢型，1919年托爾可夫斯基（Tolkowsky)推出的美國(guó)理想琢型，1969年斯堪的那維亞(ScanDN)地區(qū)的國(guó)家提出了一套圓多面形琢型的比例標(biāo)準(zhǔn)，1978年國(guó)際鉆石委員會(huì)（IDC）又公布了理想圓多面形琢型的比例范圍。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，鉆石切工領(lǐng)域又取得了新的進(jìn)展，日本設(shè)計(jì)出了鉆石切工質(zhì)量和對(duì)稱性的評(píng)價(jià)工具FirScope,國(guó)際鉆石市場(chǎng)上出現(xiàn)了理想切工的EightStar鉆石——HeartsandArrows鉆石，它具有很好的明亮度，并且呈現(xiàn)出“愛神之箭”和永恒之心”的圖案，即俗稱的“八箭八心”鉆石。

在鉆石切工領(lǐng)域我國(guó)也取得了新的進(jìn)展， 深圳珠寶公司-真誠(chéng)美鄭希本先生帶領(lǐng)員工努力鉆研，終于在理想圓多面形琢型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了一種新的鉆石琢型——梅花鉆，它在FirScope下觀察，呈現(xiàn)形似“梅花”的圖案，因此命名為梅花鉆。它在琢型特征，重量，亮度等方面都有相應(yīng)的變化。本文將通過數(shù)學(xué)建模，邏輯分析并結(jié)合實(shí)驗(yàn)得出圓鉆型鉆石克拉重的近似計(jì)算公式，梅花鉆石切工的重量損失率近似計(jì)算公式，圓鉆型的亭部角度范圍計(jì)算公式，亭部角度變化對(duì)亮度影響的分析公式等，根據(jù)這些公式，將梅花鉆石切工與標(biāo)準(zhǔn)圓鉆型進(jìn)行比較，定性和定量分析了梅花鉆石切工的重量損失和光學(xué)效應(yīng)的變化，還淺析了梅花鉆的市場(chǎng)潛力。