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

實驗材料：直徑為φ15 ㎜的一種高溫合金棒

圖 1 高溫合金棒圖片

實驗設(shè)備：MTI 加熱平臺、UNIPOL-802 自動精密研磨拋光機(jī)、GPC-50A 精確磨拋 控制儀、SYJ-200 自動精密切割機(jī)、UNIPOL-160D 雙面研磨拋光機(jī)、砂 紙、金剛石磨片。

實驗過程：

切割： 將金屬棒和樹脂陶瓷墊板放在 MTI 加熱平臺上預(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 自動精密研磨拋光機(jī)和 GPC-50A 精確磨拋控制儀對試樣進(jìn)行磨，磨削試樣時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)器運轉(zhuǎn)時試樣隨著研磨盤公轉(zhuǎn)的同時也 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)時要稍微轉(zhuǎn)出研磨盤一 點，使試樣在隨研磨盤公轉(zhuǎn)的時候有較大的線速度，縮短試樣的研磨時間。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試樣有個較大的磨削力，磨 削試樣時水滴的速度不可過快，過快會使試樣和砂紙之間行成一層薄薄的水膜， 研磨時會減小砂紙對樣品的摩擦力，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接觸砂紙進(jìn)行磨削， 待最高點磨削完之后再繼續(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)行磨削過程中在對試樣一面磨削一小時后再對另一面用同樣型號的砂紙磨 削一小時，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 對試樣厚度進(jìn)行測量，保證試樣厚度會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注意盡量選用粘度較大的石蠟將樣品粘牢固， 以防磨削時樣品翹起被壓卷曲。在粘貼樣品時盡量不要對樣品進(jìn)行預(yù)熱，因為金 屬片過薄受熱也易發(fā)生變形。金屬的透射樣品最后應(yīng)是一個薄的金屬平面，磨削 后的樣品及尺寸如圖 7 所示。三個試樣的厚度都在 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)先對式樣進(jìn)行雙面粗磨減薄，減薄時樣品用 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 自動精密研磨拋光機(jī)加 GPC-50A 精確磨拋控制儀對試樣進(jìn)行磨削減薄，磨削時研磨盤上選用金剛石磨片對試樣進(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稱擺放，以此來保證磨削時樣品會在同一對稱平面內(nèi)， 而不會使磨盤在對稱方向出現(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雙面研磨拋光機(jī)，上盤和下盤 向相對方向旋轉(zhuǎn)，帶動齒輪和樣品一起旋轉(zhuǎn)，從而使試樣上下表面同時被磨削。 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存磨料，排除磨下的金屬屑。在粗磨減薄時為了獲 得較大磨削力和較短的磨削時間，我們通常加入直徑比較大的磨料對樣品進(jìn)行磨 削，這里我們選用 w40（直徑為 40μm）的磨料對試樣進(jìn)行磨削，因滾動摩擦比 滑動摩擦的力度小，因此磨削的時間相對較長。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 自動精密研磨 拋光機(jī)和 GPC-50A 精確磨拋控制儀對試樣進(jìn)行繼續(xù)磨削減薄，磨削減薄時研磨盤 上用金剛石磨片對試樣進(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 金剛石磨片對試樣的一面進(jìn)行減薄，磨削 2 小時后樣品厚度為 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 小時后 樣品的厚度減薄至 100μm。接下來換用 2000 目的金剛石磨片對樣品的一面進(jìn)行 磨削減薄。單面磨削 2 小時減薄至 70μm，再將另一面磨削兩小時減薄至 40μm。 接下來就可以對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。