技術(shù)文章
一種高強(qiáng)度高溫合金的透射試樣的磨制
實(shí)驗(yàn)材料:直徑為φ15㎜的一種高溫合金棒
圖1 高溫合金棒圖片
實(shí)驗(yàn)設(shè)備:沈陽科晶自動(dòng)化設(shè)備有限公司生產(chǎn)的MTI加熱平臺(tái)、UNIPOL-802自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)、GPC-50A磨拋控制儀、SYJ-200自動(dòng)精密切割機(jī)、UNIPOL-160D雙面研磨拋光機(jī)、砂紙、金剛石磨片。
實(shí)驗(yàn)過程:
切割:將金屬棒和樹脂陶瓷墊板放在MTI加熱平臺(tái)上預(yù)熱,用石蠟棒將金屬試樣棒粘貼于樹脂陶瓷墊板上,用SYJ-200自動(dòng)精密切割機(jī)將粘貼后的金屬棒切割成厚度為0.4㎜的金屬片。
SYJ-200自動(dòng)精密切割機(jī) | MTI加熱平臺(tái) |
圖2 SYJ-200切割粘貼后的金屬棒 |
圖3 厚0.4㎜的金屬片 |
研磨:
方案一:用UNIPOL-802自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)和GPC-50A磨拋控制儀對(duì)試樣進(jìn)行磨削,磨削試樣時(shí)研磨盤上選用砂紙進(jìn)行磨削。
首先將試樣片和磨拋控制儀上的載樣盤放在MTI加熱平臺(tái)上預(yù)熱,待載樣盤熱了后將固體石蠟涂抹到載樣盤和試樣上,將試樣用石蠟黏貼在載樣盤上,粘貼后的載樣盤如圖4所示。粘貼后將載樣盤裝回磨拋控制儀上,裝配后的磨拋控制儀如圖5所示。將裝配好的磨拋控制儀放到UNIPOL-802自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)上進(jìn)行磨屑,磨削過程如圖6所示。研磨拋光機(jī)的擺臂上的膠輪放在研拋控制儀的下部的中線位置,這樣在磨削過程中,機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)試樣隨著研磨盤公轉(zhuǎn)的同時(shí)也隨著磨拋控制儀進(jìn)行自轉(zhuǎn)。磨拋控制儀在隨著研磨盤旋轉(zhuǎn)時(shí)要稍微轉(zhuǎn)出研磨盤一點(diǎn),使試樣在隨研磨盤公轉(zhuǎn)的時(shí)候有較大的線速度,縮短試樣的研磨時(shí)間。但不可轉(zhuǎn)出過多,過多容易使試樣轉(zhuǎn)出研磨盤,不利于試樣的磨削,甚至?xí)p壞試樣。磨削時(shí)先用150#砂紙將試樣雙面粗磨到150μm,再用1000#砂紙將試樣進(jìn)行雙面磨到100μm,然后用2000#砂紙將試樣磨到30~50μm,在磨削過程中研磨盤的轉(zhuǎn)速控制在50轉(zhuǎn)左右即可,這樣可以使研磨盤對(duì)試樣有個(gè)較大的磨削力,磨削試樣時(shí)水滴的速度不可過快,過快會(huì)使試樣和砂紙之間行成一層薄薄的水膜,研磨時(shí)會(huì)減小砂紙對(duì)樣品的摩擦力,水滴的速度應(yīng)該保持4-5s滴一滴。磨拋控制儀的載樣盤粘貼試樣進(jìn)行磨削過程中是先將試樣的zui高點(diǎn)接觸砂紙進(jìn)行磨削,待zui高點(diǎn)磨削完之后再繼續(xù)向里面磨削,zui后將試樣磨削成厚度相同的試樣片。在進(jìn)行磨削過程中在對(duì)試樣一面磨削一小時(shí)后再對(duì)另一面用同樣型號(hào)的砂紙磨削一小時(shí),保證磨削后的試樣兩面處于相同的狀態(tài)。每次翻面之前都要用千分尺對(duì)試樣厚度進(jìn)行測(cè)量,保證試樣厚度會(huì)在所要求的范圍之內(nèi)。后期試樣越薄越容易翹曲變形,所以每次粘貼試樣時(shí)注意盡量選用粘度較大的石蠟將樣品粘牢固,以防磨削時(shí)樣品翹起被壓卷曲。在粘貼樣品時(shí)盡量不要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)熱,因?yàn)榻饘倨^薄受熱也易發(fā)生變形。金屬的透射樣品zui后應(yīng)是一個(gè)薄的金屬平面,磨削后的樣品及尺寸如圖7所示。三個(gè)試樣的厚度都在40~50μm之間,符合透射電鏡樣品的要求。
GPC-50A磨拋控制儀 |
圖4 粘貼試樣的載樣盤 |
圖5 裝配后的磨拋控制儀 |
圖6 放有磨拋控制儀的研磨拋光機(jī) 圖7磨削后的樣品及樣品尺寸 |
方案二
用UNIPOL-160D雙面研磨拋光機(jī)先對(duì)式樣進(jìn)行雙面粗磨減薄,減薄時(shí)樣品用載樣行星齒輪固定,下圖8為UNIPOL-160D和載樣行星齒輪的原始圖片及加工完盛試樣孔的行星齒輪的圖片。再用UNIPOL-802自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)加GPC-50A磨拋控制儀對(duì)試樣進(jìn)行磨削減薄,磨削時(shí)研磨盤上選用金剛石磨片對(duì)試樣進(jìn)行磨削。
圖8 UNIPOL-160D雙面研磨拋光機(jī)圖片 |
(1)未打孔的載樣行星齒輪 |
(2)打孔后的載樣行星齒輪 |
首先,在載樣行星齒輪(電木)上摳取大小與試樣大小相同的孔洞,載樣行星齒輪在研磨盤上需要對(duì)稱擺放,以此來保證磨削時(shí)樣品會(huì)在同一對(duì)稱平面內(nèi),而不會(huì)使磨盤在對(duì)稱方向出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象,載樣行星齒輪圖片如下圖所示,將載樣行星齒輪放在研磨盤上,將樣品放在載樣行星齒輪的孔洞處,放置好的齒輪與樣品如圖9所示。將研磨盤上盤放置好后啟動(dòng)雙面研磨拋光機(jī),上盤和下盤向相對(duì)方向旋轉(zhuǎn),帶動(dòng)齒輪和樣品一起旋轉(zhuǎn),從而使試樣上下表面同時(shí)被磨削。在磨削過程中滴料器不斷向磨料槽內(nèi)滴加磨料,UNIPOL-160D雙面研磨拋光機(jī)上磨盤和下磨盤都是鑄鐵盤,本身沒有磨削力,但在加入磨料后磨料與試樣、研磨盤之間發(fā)生滾動(dòng)摩擦,使試樣表面被磨削。鑄鐵盤表面有許多規(guī)則的溝槽,這些溝槽的作用是在研磨過程中儲(chǔ)存磨料,排除磨下的金屬屑。在粗磨減薄時(shí)為了獲得較大磨削力和較短的磨削時(shí)間,我們通常加入直徑比較大的磨料對(duì)樣品進(jìn)行磨削,這里我們選用w40(直徑為40μm)的磨料對(duì)試樣進(jìn)行磨削,因滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦的力度小,因此磨削的時(shí)間相對(duì)較長。但磨削后的試樣表面無劃痕,而是磨砂的表面。磨削7小時(shí)后樣品厚度為150μm。
圖9 載樣行星齒輪在下研磨盤的放置位置及準(zhǔn)備好的研磨機(jī)的狀態(tài)
UNIPOL-160D雙面研磨拋光機(jī)減薄至150μm后換用UNIPOL-802自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)和GPC-50A磨拋控制儀對(duì)試樣進(jìn)行繼續(xù)磨削減薄,磨削減薄時(shí)研磨盤上用金剛石磨片對(duì)試樣進(jìn)行磨削。磨削前將試樣粘結(jié)在GPC-50A磨拋控制儀的載樣盤上的過程如方案一所述,研磨介質(zhì)換成金剛石磨片。首先用1200目的金剛石磨片對(duì)試樣的一面進(jìn)行減薄,磨削2小時(shí)后樣品厚度為125μm,再將樣品另一面粘貼到GPC-50A磨拋控制儀的載樣盤上進(jìn)行磨削,再磨削2小時(shí)后樣品的厚度減薄至100μm。接下來換用2000目的金剛石磨片對(duì)樣品的一面進(jìn)行磨削減薄。單面磨削2小時(shí)減薄至70μm,再將另一面磨削兩小時(shí)減薄至40μm。接下來就可以對(duì)磨削完成的試樣片取φ3㎜的小圓片了。磨削后的試樣及其尺寸如圖10所示。
圖10 磨削后的樣品的厚度
由圖可見,3個(gè)試樣的厚度都在30~50μm之間,符合透射樣品的要求。接下來可以對(duì)磨削好的試樣片取φ3㎜的小圓片進(jìn)行接下來的精密減薄操作。