一種手動磨拋多個金相試樣的固定夾持裝置設(shè)計①

吳 波， 何 康， 胡學(xué)青

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

0 引 言

通過對材料金相組織的研究，可以探索材料的微觀組織結(jié)構(gòu)，進而驗證材料的性能特點[1]。配合金相圖像分析系統(tǒng)利用金相對金屬進行檢測，能夠使檢測更加準(zhǔn)確細致，這種模式下可以對晶體物質(zhì)、非金屬混雜物、金屬的脫碳層進行深度檢測[2]。研究材料的微觀組織，首先需要制備好金相試樣[3]?，F(xiàn)代金相磨拋裝置分為全自動金相試樣磨拋機和半自動金相試樣磨拋機兩種，目前，全自動金相磨拋裝置由于價格昂貴，磨拋材料單一，常應(yīng)用于對試樣制作經(jīng)驗要求不高，批量生產(chǎn)的場合。大部分實驗室采用的還是半自動化的傳統(tǒng)磨拋設(shè)備，需要操作人員用手握住金相試樣進行機械磨拋，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，時間長了還會產(chǎn)生職業(yè)病。傳統(tǒng)的磨拋雖然效率低，但是對于試樣需求數(shù)量少，材料多樣的實驗室來說性價比更高。

1 設(shè)計內(nèi)容

優(yōu)良的金相試樣對檢驗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)能清晰地觀測到試樣真實結(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)絕對平行且均勻地輕壓在盤面上，通常用作實驗的試樣體積較小，在磨拋過程中經(jīng)常會出現(xiàn)試樣飛出的情況，手指按壓力度稍大還會產(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)有的手動磨拋效率低和無法固定金相試樣的不足，設(shè)計了一種應(yīng)用于手動磨拋多個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個角分別為半徑為5mm的圓角，長方體中均勻分布16個階梯通孔，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

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，然后進行磨光、拋光處理；待處理完成，用直徑小于6mm的堅硬桿狀物體將拋光后的試樣頂松，逐個取下即可。

設(shè)計特點：

(1) 能同時對16個金相試樣進行磨拋；

(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實驗的順利進行起到?jīng)Q定性作用，特別是對常用材料反復(fù)試驗、不斷探索，才能收到良好的效果[6]。通過上述設(shè)計，不僅解決了金相試樣固定的問題，還解決了同時磨拋多個試樣的問題。保證了操作者的人身安全。設(shè)計具有結(jié)構(gòu)簡單，易實現(xiàn)等優(yōu)點，利于大范圍推廣應(yīng)用。