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上海光學(xué)儀器一廠淺談國(guó)內(nèi)外金相試樣拋光機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r分析
摘要：介紹了金相試樣拋光機(jī)的研究情況，以及各種類型拋光機(jī)的性能與特點(diǎn)。就我國(guó)拋光機(jī)的性能和冷卻裝置等方面存在的問題進(jìn)行了討論；以微處理器為基礎(chǔ)的各種制樣設(shè)備代表著金相試樣制備的*技術(shù)，通過機(jī)電結(jié)合、軟硬件結(jié)合及互補(bǔ)，增加柔性拋光功能，改進(jìn)冷卻方式等來改造傳統(tǒng)的金相試樣拋光設(shè)備。
材料是人類生產(chǎn)和生活的物質(zhì)基礎(chǔ)，它可以直接反映出人類文明的程度。金屬材料的力學(xué)性能不僅與它的化學(xué)成分有關(guān)，也與它的組織結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。了解它們之間的關(guān)系并掌握它們之間的變化規(guī)律，進(jìn)行正確的金相分析是有效使用材料所必需的。
要進(jìn)行金相分析，就必須制備能用于微觀觀察檢驗(yàn)的樣品—金相試樣。通常，金相試樣制備要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：取樣、鑲嵌、磨光（粗磨和細(xì)磨）和拋光。每項(xiàng)操作都必須嚴(yán)格細(xì)心因?yàn)槿魏坞A段的失誤都可能影響以后的步驟，在的情況下，不正確的制作可能造成假組織，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論川。金相試樣的制備是通過切割機(jī)、鑲嵌機(jī)、磨/拋光機(jī)來完成的，金相試樣的zui終質(zhì)量是由拋光工序決定的，拋光是金相制樣過程中至關(guān)重要的一環(huán)。拋光是將試樣上磨制產(chǎn)生的磨痕及變形層去掉，使其成為光滑鏡面的zui后工序。拋光試樣的方法有機(jī)械拋光、電解拋光、化學(xué)拋光以及復(fù)合拋光等。機(jī)械拋光是現(xiàn)階段應(yīng)用的拋光方法，其正確的工藝和操作方法是在保證獲得的試樣和其他條件（如邊緣保留及石墨和夾雜物保留等）的情況下具有zui高的拋光速率選擇可靠性高的金相試樣拋光機(jī)，可以提高制樣效率和質(zhì)量，減少試樣廢品率，從而降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，獲得樣品質(zhì)量的高度一致性。
1金相試樣拋光的技術(shù)要求
拋光操作的關(guān)鍵是要設(shè)法得到zui大的拋光速率，以便盡快除去磨光時(shí)產(chǎn)生的損傷層。同時(shí)也要使拋光損傷層不會(huì)影響zui終觀察到的組織，即不會(huì)造成假組織。這兩個(gè)要求是矛盾的。前者要求使用較粗的磨料，以保證有較大的拋光速率來去除磨光的損傷層，但拋光損傷層也較深；后者要求使用zui細(xì)的材料，使拋光損傷層較淺，但拋光速率低。解決這個(gè)矛盾的的辦法就是把拋光分為兩個(gè)階段進(jìn)行。首先是粗拋，目的是去除磨光損傷層，這一階段應(yīng)具有zui大的拋光速率，粗拋形成的表層損傷是次要的考慮，不過也應(yīng)當(dāng)盡可能小；其次是精拋（或稱終拋），其目的是去除粗拋產(chǎn)生的表層損傷，使拋光損傷減到zui小。
拋光時(shí)，試樣磨面與拋光盤應(yīng)平行并均勻地輕壓在拋光盤上，注意防止試樣飛出和因壓力太大而產(chǎn)生新磨痕。同時(shí)還應(yīng)使試樣自轉(zhuǎn)并沿轉(zhuǎn)盤半徑方向來回移動(dòng)，以避免拋光織物局部磨損太快在拋光過程中要不斷添加微粉懸浮液，使拋光織物保持一定濕度。濕度太大會(huì)減弱拋光的磨痕作用，使試樣中硬相呈現(xiàn)浮凸和鋼中非金屬夾雜物及鑄鐵中石墨相產(chǎn)生“曳尾”現(xiàn)象；濕度太小時(shí)，由于摩擦生熱會(huì)使試樣升溫，潤(rùn)滑作用減小，磨面失去光澤，甚至出現(xiàn)黑斑，輕合金則會(huì)拋傷表面。
為了達(dá)到粗拋的目的，要求轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速較低，不要超過500r/min；拋光時(shí)間應(yīng)當(dāng)比去掉劃痕所需的時(shí)間長(zhǎng)些，因?yàn)檫€要去掉變形層。粗拋后磨面光滑，但黯淡無光，在顯微鏡下觀察有均勻細(xì)致的磨痕，有待精拋消除。
精拋時(shí)轉(zhuǎn)盤速度可適當(dāng)提高，拋光時(shí)間以拋掉粗拋的損傷層為宜。精拋后磨面明亮如鏡，在顯微鏡明視場(chǎng)條件下看不到劃痕，但在相襯照明條件下則仍可見到磨痕。
金相試樣拋光質(zhì)量的好壞嚴(yán)重影響試樣的組織結(jié)構(gòu)，已逐步引起有關(guān)專家的重視。近年來，國(guó)內(nèi)外在拋光機(jī)的性能上作了大量的研究工作，研究出不少新機(jī)型、新一代的拋光設(shè)備，正由原來的手動(dòng)操作發(fā)展成為各種各樣的半自動(dòng)及全自動(dòng)拋光機(jī)。下面介紹幾種常用的機(jī)械拋光機(jī)的性能和特點(diǎn)。
目前，就拋光機(jī)設(shè)計(jì)而言，仍面臨許多急待突破的技術(shù)難題，主要表現(xiàn)在以一F幾個(gè)方面：
a.拋光方式的研究
*的金相試樣拋光機(jī)，需要有*的理論作指導(dǎo)目前，有關(guān)金相試樣拋光機(jī)的理論著作過于老化，新理論和學(xué)術(shù)研究性文章比其他機(jī)械技術(shù)理論少，且深度不夠，學(xué)術(shù)價(jià)值低，這給新機(jī)型的開發(fā)研制帶來了困難。理論研究是今后有待深人探討的關(guān)鍵內(nèi)容之一。
b.冷卻方式的研究
多數(shù)試樣拋光方法zui重要的特點(diǎn)是拋光時(shí)產(chǎn)生高溫，會(huì)造成金相組織發(fā)生變化，給金相分析造成困難因而，金相取樣時(shí)必須進(jìn)行充分冷卻。通常使用的冷卻液為水，冷卻試樣靠自來水壓力注射，冷卻程度的好壞直接關(guān)系到試樣的切割質(zhì)量。目前，關(guān)于試樣拋光的冷卻方式的專題研究成果還未見報(bào)道。
c.控制方法的研究
在處理復(fù)雜系統(tǒng)控制問題時(shí)，傳統(tǒng)控制方法對(duì)于復(fù)雜性、不確定性、突變性所帶來的問題總有些力不從心·為了適應(yīng)不同技術(shù)領(lǐng)域和社會(huì)發(fā)展對(duì)控制科學(xué)提出的新要求，我們必須發(fā)展新的控制模式。
近年來，在傳統(tǒng)控制中加人邏輯推理和啟發(fā)式知識(shí)，將傳統(tǒng)控制理論與模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等人工智能技術(shù)結(jié)合起來，充分利用人的控制知識(shí)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制，逐漸形成拋光機(jī)的智能控制。
4結(jié)論
目前相試樣拋光設(shè)備形式多樣，各種半自動(dòng)化、自動(dòng)化產(chǎn)品在各種規(guī)模及各種類型的企業(yè)實(shí)驗(yàn)室得到廣泛應(yīng)用，使操作者的工作量得以減小，制樣效率得到提高；以微處理器為基礎(chǔ)的各種制樣設(shè)備代表著金相試樣制備的*技術(shù)通過機(jī)電結(jié)合軟硬件結(jié)合及互補(bǔ)，增加柔性拋光功能等方式，改造傳統(tǒng)的金相制樣設(shè)備，就可以獲得手工操作難以實(shí)現(xiàn)的高精度、高性能和再現(xiàn)性好的金相試樣。
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