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試樣的平整
用手鋸或錘擊所得的試樣表面很粗糙,切割后的試樣由于機(jī)械力的作用表層存在較深 的變形層,還有由夾具夾持的試樣,這些試樣都需要用砂輪機(jī)進(jìn)行打磨平整后才能得到一 個平整的表面,平整又稱為粗磨。在粗磨時由于砂輪機(jī)的轉(zhuǎn)速極快,易產(chǎn)生很大的熱量, 并且接觸壓力越大產(chǎn)生的熱量也越大,變形也越大,故操作時應(yīng)注意下列問題:
(1)手持試樣前后用力均勻,接觸壓力不可過大,以防過量發(fā)熱及機(jī)械變形。
(2)平整時不斷用冷卻液冷卻試樣,以保證試樣的組織不因受熱而發(fā)生變化。
(3)凡不作表面層金相檢驗的,試樣必須倒角,以免在以后的工序中劃傷砂紙和拋光 織物,甚至劃傷手指。
(4)軟材料要用鏗刀鏗平,不能在砂輪機(jī)上平整,以免產(chǎn)生較大的粗磨痕與大的變 形層。
(5)平整完畢后,必須將手和試樣清洗干凈,防止粗大沙粒帶入下道工序,造成較深 的磨痕。
2.3.2試樣的磨光
2. 3. 2. 1 磨光的目的
磨光又稱為細(xì)磨,細(xì)磨的目的是消除粗磨留下來的深而粗的磨痕和變形層,也*是使試樣表面的變形損傷逐漸減少到零,即達(dá)到無損傷,為拋光做好準(zhǔn)備。磨光是在某種基底 (例如砂紙的紙基)上的磨料顆粒以高應(yīng)力劃過試樣表面,以產(chǎn)生磨屑的形式去除材料, 在試樣表面留下磨痕并形成具有一定深度的變形損傷層。因此,在實際操作過程中,只要 使變形損傷減少到不會影響觀察到試樣的真實組織*可以了。
2. 3. 2. 2 磨光材料
磨光通常在砂紙上進(jìn)行,砂紙分為干砂紙(金相砂紙)和水砂紙兩種。金相砂紙通常 用于手工磨光,水砂紙用于機(jī)械磨光,即在磨光過程中需要用水、汽油、柴油的潤滑冷卻 劑冷卻。無論是金相砂紙還是水砂紙都是由紙基、黏結(jié)劑、磨料組合而成。磨料主要為 SiC、ALO3等,按照磨料顆粒的粗細(xì)尺寸來編號,粗細(xì)是按單位面積內(nèi)磨料的顆粒度來定義 的,常用的砂紙編號為:No. 180、No. 280、No. 320. No. 400、No. 500. No. 600、No. 700、 No. 800、No. 900、No. 1000、No. 1200、No. 1500、No. 2000 等,號數(shù)越大砂紙越細(xì)。磨光過程 中,應(yīng)注意砂紙及磨光器材的選用和操作方法,合理制定磨光工藝,盡量將變形層減至 *小。
還有一種新型磨光材料為研磨盤,它一般是使用酚醛樹脂將金剛石微粉黏結(jié)于研磨 盤。根據(jù)金剛石的粗、細(xì)選用。這種研磨盤具有很 強(qiáng)的磨削力,高效并能獲得很好的磨光效果,適用 于硬質(zhì)、脆性材料及復(fù)合材料的研磨。與普通的碳 化硅水砂紙相比,這種研磨盤由于使用了金剛石磨 料,材料去除速率大大提高,且能保持較長時間較 高的材料去除速率,因此,從制樣開始*可以使用 粒度較細(xì)的磨料,已獲得較低的殘余損傷。這種新 型的金剛石磨盤價格較貴,但耐用,壽命較長。如
Buehler公司生產(chǎn)的HERCULES型磨光片,如圖 圖2-13 HERCULES型磨光片
2-13所示?;w為不銹鋼片,上面黏結(jié)有金屬填料 和襯墊,其直徑約為12mm,襯墊只占制備表面的一部分,使表面應(yīng)力得到控制并獲得適 度的材料去除速率,同時也能有效地清除磨屑并使變形量減小到*低。
2. 3.3試樣的磨光方法
試樣的磨光可分為手工磨光與機(jī)械磨光兩類。
2. 3. 3. 1 手工磨光
手工磨光是將金相砂紙放在玻璃板上,一手按緊砂紙,另一手持試樣,使試樣和砂 紙相接觸,并用手給予一定的壓力向前推,同時保持壓力均衡,砂紙由粗到細(xì)的磨制。 圖2-14是手工磨光操作示意圖,圖2-15是試樣磨面在磨光過程中的變化。磨制時應(yīng) 注意:
(1)進(jìn)行粗磨后,凡不作表面層金相檢驗的,棱邊應(yīng)倒成小圓弧,以免在以后工序中 將砂紙或拋光織物撕裂。在拋光時還有可能被拋光織物鉤住往外飛岀,造成事故。
(2)磨制時用砂紙從粗到細(xì)逐次磨。在更換砂紙時,不宜跳號太多(一般鋼鐵材料 用No. 150(200)、No. 400、No. 600、No. 800、No. 1000五個編號的砂紙磨光即可),因為每號砂紙的切削能力是保證在短時內(nèi)將前一道砂紙的磨痕全部磨掉來分級的。跳號過多, 不僅會增加磨削,而且前面砂紙留下來的表面變形層和擾亂層也難以消除,達(dá)不到消除劃 痕的目的。
(3)試樣的磨制方向應(yīng)和上道工序的磨痕垂直,當(dāng)前磨制的劃痕已經(jīng)將上道砂紙留下 的劃痕完全覆蓋,再換下一道砂紙,每換一道砂紙,試樣換90。,使新的磨痕方向與舊磨 痕垂直,易于觀察磨痕的逐漸消除的情況。當(dāng)新的磨痕蓋過舊的磨痕,而且磨痕是一個方 向時,可更換下一號砂紙。
(4)磨制時對試樣的壓力要均勻適中,壓力小磨削效率慢,壓力過大則會增加磨粒與 磨面之間的滾動,產(chǎn)生過深的劃痕,不宜消除,而且又會發(fā)熱并造成試樣表面有變形層。
(5)試樣和手要洗干凈,以免將粗沙粒帶到下道工序中,在磨制軟試樣時,應(yīng)加煤油 作潤滑劑。
(6)砂紙一旦變鈍,磨削作用降低,不宜繼續(xù)使用,否則磨粒與磨面間會增加表面刮層,
取決于材料的性質(zhì)、試樣表面的粗糙度等因素,同時對砂紙的特性也要有所了解。
圖2-16為碳化硅砂紙磨光速率及損傷層深度與砂紙粒度的 關(guān)系。由圖可知,磨粒大到一定尺寸(50~80am)后,磨光速率相差不多,但損傷深度卻隨磨粒尺寸增大而增加。因此,開始磨光時,并非砂紙愈粗愈好,通??梢詮腘o. 220 或No. 280用起,然后依次用No. 400、No. 600、No. 800、No. 1000磨制后,隨后即可進(jìn)行 拋光,整個過程更換砂紙4~5次即可。對于較軟的材料還應(yīng)該用更細(xì)的砂紙磨制。
碳鋼經(jīng)砂輪和金相砂紙打磨后磨面逐漸被磨光的情況,見圖2-17 (金相顯微鏡下進(jìn) 行100x觀察)。從圖可知,砂輪打磨后的劃痕不僅粗而且深(見圖2-17a),經(jīng)No. 280砂 紙打磨后劃痕已明顯變細(xì)變淺(見圖2-17b),經(jīng)No. 600砂紙打磨后劃痕密度減少,平坦 的面增加(見圖2-17c),當(dāng)打磨到No. 1000砂紙時,不僅劃痕變細(xì)、變淺,而且數(shù)量減 少,平坦的面明顯增加(見圖2-17d),此時即可進(jìn)行拋光操作。