吳 波， 何 康， 胡學(xué)青

(宿州學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，安徽 宿州 234000)

0 引 言

通過對(duì)材料金相組織的研究，可以探索材料的微觀組織結(jié)構(gòu)，進(jìn)而驗(yàn)證材料的性能特點(diǎn)[1]。配合金相圖像分析系統(tǒng)利用金相對(duì)金屬進(jìn)行檢測(cè)，能夠使檢測(cè)更加準(zhǔn)確細(xì)致，這種模式下可以對(duì)晶體物質(zhì)、非金屬混雜物、金屬的脫碳層進(jìn)行深度檢測(cè)[2]。研究材料的微觀組織，首先需要制備好金相試樣[3]。現(xiàn)代金相磨拋裝置分為全自動(dòng)金相試樣磨拋機(jī)和半自動(dòng)金相試樣磨拋機(jī)兩種，目前，全自動(dòng)金相磨拋裝置由于價(jià)格昂貴，磨拋材料單一，常應(yīng)用于對(duì)試樣制作經(jīng)驗(yàn)要求不高，批量生產(chǎn)的場(chǎng)合。大部分實(shí)驗(yàn)室采用的還是半自動(dòng)化的傳統(tǒng)磨拋設(shè)備，需要操作人員用手握住金相試樣進(jìn)行機(jī)械磨拋，不僅要求磨拋人員具有較高技能，如果工作量大的話，手酸手疼是不可避免的，時(shí)間長了還會(huì)產(chǎn)生職業(yè)病。傳統(tǒng)的磨拋雖然效率低，但是對(duì)于試樣需求數(shù)量少，材料多樣的實(shí)驗(yàn)室來說性價(jià)比更高。

1 設(shè)計(jì)內(nèi)容

優(yōu)良的金相試樣對(duì)檢驗(yàn)和分析金屬的顯微組織起到?jīng)Q定的作用。制作完成的試樣應(yīng)能清晰地觀測(cè)到試樣真實(shí)結(jié)構(gòu)、沒有磨痕和水痕，且夾雜物、石墨等金屬結(jié)構(gòu)不脫落，否則將會(huì)嚴(yán)重影響微觀分析的正確性[4]。金相試樣的制備過程包括試樣制坯、磨制、拋光、金相顯微組織顯示等幾個(gè)步驟[5]。磨光和拋光是試樣的制備的必要工序，其中拋光的目的是去除細(xì)磨痕和變形層，以獲得平整無疵的鏡面。拋光工序決定了金相試件的最終質(zhì)量。磨光和拋光工序?qū)夹g(shù)要求也相對(duì)較高。在傳統(tǒng)磨拋過程中，試樣磨面與設(shè)備盤面應(yīng)絕對(duì)平行且均勻地輕壓在盤面上，通常用作實(shí)驗(yàn)的試樣體積較小，在磨拋過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)試樣飛出的情況，手指按壓力度稍大還會(huì)產(chǎn)生壓痕，磨拋過程中也很難保證試樣磨面與盤面平行。

圖1 固定夾持裝置模型圖

圖2 平面圖

為克服現(xiàn)有的手動(dòng)磨拋效率低和無法固定金相試樣的不足，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于手動(dòng)磨拋多個(gè)金相試樣的固定夾持裝置，模型如圖1。

該固定夾持裝置可采用鋁合金等常見合金材料制作而成。如平面圖2可知，該裝置外圍尺寸為100mm×80mm×15mm的長方體，4個(gè)角分別為半徑為5mm的圓角，長方體中均勻分布16個(gè)階梯通孔，上端為直徑10mm深度9mm的嵌套金相試件的固定孔，下端為直徑6mm深度6mm的支撐卸載孔。

2 工作原理及特點(diǎn)

將鑲嵌好直徑為10mm的圓柱體金相試樣嵌入固定孔中，圓柱金相試樣高度應(yīng)大于9mm，然后進(jìn)行磨光、拋光處理；待處理完成，用直徑小于6mm的堅(jiān)硬桿狀物體將拋光后的試樣頂松，逐個(gè)取下即可。

設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

(1) 能同時(shí)對(duì)16個(gè)金相試樣進(jìn)行磨拋；

(2) 能防止小型試樣在磨拋過程中飛出；

(3) 易控制磨拋壓力；

(4) 能避免手指與磨拋裝置的直接接觸而受到損傷；

(5) 采用鋁合金等常規(guī)合金材料制作，結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低、效率高、安全可靠有利于推廣應(yīng)用。

3 結(jié) 語

傳統(tǒng)的手工金相試樣制備方法對(duì)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行起到?jīng)Q定性作用，特別是對(duì)常用材料反復(fù)試驗(yàn)、不斷探索，才能收到良好的效果[6]。通過上述設(shè)計(jì)，不僅解決了金相試樣固定的問題，還解決了同時(shí)磨拋多個(gè)試樣的問題。保證了操作者的人身安全。設(shè)計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單，易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，利于大范圍推廣應(yīng)用。