用UNIPOL-802 自動(dòng)研磨拋光機(jī)研磨一種高強(qiáng)度高溫合金的透射試樣

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：MTI 加熱平臺(tái)、UNIPOL-802 自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)、GPC-50A 精確磨拋 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。

研磨：

方案一

用 UNIPOL-802 自動(dòng)精密研磨拋光機(jī)和 GPC-50A 精確磨拋控制儀對(duì)試樣進(jìn)行磨，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，水滴的速度最好保持 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最高點(diǎn)接觸砂紙進(jìn)行磨削， 待最高點(diǎn)磨削完之后再繼續(xù)向里面磨削，最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?屬片過薄受熱也易發(fā)生變形。金屬的透射樣品最后應(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。

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 精確磨拋控制儀對(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。

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(zhǎng)。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。

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 精確磨拋控制儀對(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 精確磨拋控制儀 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 精確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。

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。