Металлографическая полировка для поверхностей образцов без деформации и царапин

Металлографическое полирование, как и металлографическое шлифование, является заключительным этапом в процессе подготовки образцов металлов для последующего анализа. Его цель - исправить деформации, вызванные предыдущими рабочими операциями (во время вырезки заготовок под образцы и резки). Следующее введение содержит некоторые общие рекомендации, а также подсказки по технологии подготовки образцов.

Металлографическая полировка состоит из нескольких этапов, на каждом из которых используется более мелкий абразив, чем на предыдущем. Как правило, делятся на три операции: предварительная полировка, промежуточная полировка и окончательная полировка.

Конечная цель - получить поверхность образца без деформации, царапин и высокой отражающей способности. Для получения точных результатов требуется выбор подходящих расходных материалов, полировальный станок и подходящее руководство по подготовке с индивидуальными настройками инструмента (оптимизированными для соответствующего материала).

QATM - ведущий производитель и поставщик высококачественных расходных материалов для полировки, а также ряда инновационных металлографических полировальных машин, от ручных до полностью автоматизированных моделей. Эксперты по применению QATM объединяют многолетний опыт с тысячами обработанных образцов и будут рады помочь с вашим приложением.

Металлографическая полировка - Обзор оборудования

QATM предлагает металлографические шлифовальные / полировальные станки для любых технических требований.

Обзор оборудования Свяжитесь с нами!

Металлографическая полировка в три этапа

Как правило, отсутствуют действующие правила для металлографического полирования в отношении количества и выбора этапов полирования и градации размеров зерен. Однако существуют предложения по подготовке отдельных материалов или групп материалов, и обычно делается переход между тремя более крупными этапами процесса.
Ассортимент полировальных тканей очень хорошо покрывает круг задач для групп технических материалов. При выборе полировальной ткани и размера алмазного зерна необходимо следить за тем, чтобы высота ворса и размер алмазного зерна были выбраны таким образом, чтобы алмазные зерна всегда контактировали с поверхностью образца и полировальной тканью. Только в этом случае гарантируется оптимальное удаление и, следовательно, хорошая плоскостность / острота кромок и успешный процесс металлографического полирования.

Шлифовально-полировальная машина Qpol 250 A1-ECO

1. Предварительная полировка

Основная цель металлографического предварительного полирования - добиться наилучшего снятия материала в кратчайшие сроки. Хорошая плоскостность шлифовальной поверхности после шлифования может быть сохранена только путем обеспечения того, чтобы алмаз всегда находился в движении, всегда катился, если это возможно. Это раскатывающее движение обеспечивает необходимое удаление излишков материала.

Используемые расходные материалы: алмазы от 15 мкм до 9 мкм / Твердые ткани или ткани с жестким прессованием.

2. Промежуточная полировка

За металлографическим предварительным полированием в большинстве случаев следует металлографическое промежуточное полирование. На этом этапе удаляются деформационные и смазанные слои. Если материал очень твердый, может потребоваться несколько промежуточных этапов полировки.
Используемые расходные материалы: алмаз от 9 мкм до 3 мкм / плотнотканные или слегка ворсовые сукна.

3. Окончательная полировка

Окончательная металлографическая полировка - это последний этап полировки, предназначенный для устранения деформаций и особенно размытия поверхности образца. Этот шаг непростой, но возможный. Однако окончательная полировка не требуется для каждой задачи металлографической полировки.

Используемые расходные материалы: алмаз от 3 мкм до 0,5 мкм / оксидная полировка от 0,1 мкм до 0,06 мкм / ворсистая или флоковая ткань, вспененная для оксидных суспензий

При окончательной металлографической полировке различают чисто механическое удаление алмазной крошкой и химико-механическое удаление, которое достигается с помощью слабощелочных суспензий для окончательной полировки. Когда использовать полирующее средство, нужно определять в каждом конкретном случае.

Металлографическая алмазная полировка

При металлографическом полировании алмазные полировальные средства различаются по форме алмаза. Различают поли- и монокристаллические алмазы.

Полировальные агенты, содержащие поликристаллические алмазы, имеют явные преимущества перед полировальными агентами, содержащими монокристаллические алмазы. Поликристаллический алмаз имеет однородную форму зерна и множество острых краев.

Скорость удаления алмазных полировальных средств зависит от количества и размера алмазных режущих кромок, которые работают одновременно.

Для правильного выбора алмазного полировального или шлифовального абразива (т.е. моно- или поликристаллического) важно заранее определить его требования. В принципе, хороший результат также может быть достигнут с более дешевым монокристаллическим алмазом, хотя для его получения требуется больше усилий.

Алмазные полировальные средства также различаются по типу материала-носителя. Какой из трех распространенных материалов носителя будет выбран, зависит от требований.

Алмазная паста: высокая концентрация на полировальной ткани, всегда необходима дополнительная смазка Алмазная суспензия: обеспечьте хорошее и равномерное распределение на полировальной ткани, обратите внимание на сегрегацию в случае более длительного периода простоя

Алмазный спрей: обеспечивает хорошее и равномерное распределение на полировальной ткани, всегда требуется дополнительная смазка, более высокий расход из-за дозировки

Расходные материалы для металлографического полирования

Металлографическая оксидная полировка

В металлографии оксидные полировальные агенты используются в основном для окончательной полировки.

Различают суспензии диоксида кремния и оксида алюминия. Оба доступны в виде "готовой к употреблению" водной или спиртовой суспензии. Размер зерна составляет от 0,1 до 0,06 мкм.

Не существует строгих правил применения суспензий. Суспензии на спиртовой основе следует использовать для образцов, подверженных коррозии.

Диоксид кремния: все аустенитные стали, алюминиевые сплавы, титановые сплавы, сплавы драгоценных металлов.

Оксид алюминия: латунь, от низколегированной до нелегированной стали, марки серого чугуна.

С использованием оксидных полирующих агентов может быть достигнуто механическое или химико-механическое удаление, при котором удаляются пятна и слои деформации, которые могут еще присутствовать от предыдущей металлографической полировки; качество этого процесса варьируется от хорошего до очень хорошего.

«Двойное» воздействие также приводит к сокращению времени полировки. Еще одно преимущество перед алмазными добавками - значительно более низкие материальные затраты.

Расходные материалы для металлографического полирования

Салфетки и диски для металлографической полировки

Сукно для металлографической полировки доступно с различной структурой поверхности или из различных материалов (например, шелк, искусственный шелк, шерстяные ткани, флокированные и вспененные пластмассы). Также доступны специально разработанные полировальные диски с интегрированными алмазами.

Металлографическая предварительная полировка обычно проводится на менее эластичных (твердых) тканях с использованием смазки (низкая ударная эластичность важна для сохранения остроты кромок). Если края закруглены слишком мягкой тканью, это отрицательно сказывается на оценке тонких слоев.

При окончательной полировке используйте более эластичное сукно с длинным ворсом и смазочные материалы с более высокой вязкостью.

Эластичность сукна для промежуточной полировки находится между двумя только что описанными крайностями.

Расходные материалы для металлографического полирования

Металлографическая вибрационная полировка

Металлографическое вибрационное полирование позволяет проводить подготовку почти без деформации и царапин на материалах, склонных к деформации. Этот метод также особенно подходит для образцов для анализа EBSD.

При металлографическом вибрационном полировании относительное движение между образцом и полирующей основой, необходимое для удаления остатков образца, достигается за счет вибрирующей рабочей поверхности. Рабочая поверхность подвергается вертикальным колебаниям, на которые накладываются вращательные колебания. Эти комбинированные колебания заставляют образцы, утяжеляемые грузом, двигаться по кругу на рабочем колесе.
Металлографический вибрационный полировщик QPol Vibro автоматически находит наилучшую частоту движения образца по полировальной ткани в зависимости от перемещаемой массы. Благодаря очень щадящему съему материала этот метод особенно подходит для очень мягких и пластичных материалов, таких как медь или медные сплавы, алюминий и алюминиевые сплавы, материалы на основе Ni, а также мягкие стали. Однако такое бережное и, следовательно, очень низкое удаление материала приводит к увеличению времени полировки, иногда значительно превышающему 30 минут.

Вибрационная полировальная машина Qpol Vibro

Советы и рекомендации по металлографическому шлифованию и полировке

Шлифовка и полировка - стандартные методы металлографической подготовки образцов. Опытные знания в области обработки доступны практически для всех материалов. Однако при поиске надлежащей процедуры необходимо учитывать ряд потенциальных источников ошибок. Процедура занимает очень много времени из-за многоступенчатого рабочего процесса, особенно при ручной обработке. С другой стороны, следует ожидать более крупных инвестиций, если требуется более высокая степень автоматизации.

В каждом отдельном случае необходимо оценивать следующие риски:

Использование абразивных материалов для металлографической полировки может привести к появлению царапин на поверхности образца, особенно если материал содержит фазы с разными значениями твердости. Этого нельзя исключать в случае композитных материалов.
Края и поверхность кристалла могут быть скруглены.
Охлаждающие и смазочные жидкости не должны вступать в реакцию с материалом, так как органические материалы, такие как бумага или волокна, могут разбухать. Если охлаждающая способность недостаточна, материалы образцов подвергаются термической деградации и / или изменениям микроструктуры.

Рынок шлифовального и полировального оборудования очень разнообразен и предлагает подходящие решения для самых разных областей применения. В зависимости от области применения и производительности доступны простые полуавтоматические или полностью автоматические системы шлифовки и полировки. Широкий спектр применения также говорит сам за себя. Тщательно подобранные расходные материалы для шлифовки и полировки в сочетании с подходящими параметрами подготовки позволяют достичь превосходных результатов практически для всех материалов. Механическое шлифование и полировка часто являются единственными методами подготовки, подходящими для керамики, композитных материалов и наполненных / армированных пластиков.
Чтобы помочь пользователю, ниже приведены несколько советов и приемов по шлифовке и полировке.

1. Динамика металлографического полирования и шлифования

Расположение держателя образца по отношению к рабочему диску является особенно важным моментом при полуавтоматической и полностью автоматической металлографической подготовке образцов. Расположение держателя образца, скорость вращения, направление вращения и контактное давление являются важными факторами для долговечности расходных материалов и качества получаемой поверхности.

Если держатель образца расположен слишком близко к центру, результатом будет наиболее неблагоприятная динамика шлифования и полировки (рисунок 1).

Расположение, показанное на рисунке 2, идеально подходит для металлографической подготовки образцов во время шлифовки и полировки. Держатель образца должен немного выступать за край рабочего диска, примерно на 5-10 мм. Тогда образцы по-прежнему перемещаются по полировальной ткани!

2. Хвост кометы

В металлографии так называемый "хвост кометы" обычно встречается с неметаллическими включениями, порами и твердыми фазами в мягкой основной матрице, если срез удерживается только в одном направлении шлифовки или полировки во время ручной подготовки. Этот артефакт характерен для больших образцов материала. Для оптимальной металлографической подготовки образцов их следует перемещать таким образом, чтобы избежать образование направленной ориентации.

3. Эффект карандаша

В металлографической полировке «эффект карандаша» - широко распространенный артефакт, образующийся во время подготовки вручную или при однократном нажатии. Поверхность образца сужается к центру, что хорошо видно текстуру на шлифовальной поверхности. Эта проблема возникает при подготовке образцов с однократным давлением.

Причины могут быть:

Держатель образца с чрезмерно большим отверстием, т.е. у образца слишком большой зазор
Выбран неправильный диаметр, например, диаметр образца 38 мм (1 ½ дюйма) и держатель образца 40 мм
Форма образца не адаптирована (слишком высокая, поэтому образец наклоняется вперед и назад)
Контактное давление слишком низкое, образец начинает неравномерно наклоняться
Несоблюдение параметров динамики шлифования и полировки
Образец не цилиндрический (заливочная форма для установки корпуса овальная)

Металлографическая полировка - Эффект карандаша

4. Нанесение металлографических шлифовальных и полировальных средств

Абразивы и другие полирующие агенты для металлографии, такие как частицы карбида кремния из шлифовальной бумаги, алмазы из алмазных полировальных агентов или оксиды из оксидных конечных полирующих агентов, могут вдавливаться в поверхность во время подготовки металлографических образцов. Это может произойти в следующих ситуациях:

При сухом металлографическом шлифовании композиционных материалов, состоящих из очень твердых и очень мягких материалов
В случае чрезмерно высокого давления шлифования или полировки при получении очень мягких материалов и / или композиционных материалов с компонентами мягкой и твердой фаз
В случае чрезмерно высокой концентрации абразива в сочетании со слишком высоким давлением
Неправильный подбор крупности шлифовально-полировального средства.
Когда смазочная пленка разрушается во время полировки. Если добавить слишком мало смазки, образцы могут значительно нагреться
При использовании смазки с очень низкой вязкостью
Если выбрана неправильная шлифовальная тарелка или полировальная ткань (слишком жесткая или слишком мягкая), обратите внимание на ударопрочность
В случае слишком одностороннего движения образца

5. Металлографическая подготовка азотированных сталей.

Направление шлифования также может влиять на качество результата металлографической подготовки: при этой ручной подготовке образец слева удерживался на бумаге SiC таким образом, что направление шлифования абразивного зерна велось от стальной части образца (без покрытия) к урочненному материал. Таким образом, хрупкий азотированный слой вдавливается в мельчайшие зазоры между образцом и запрессованной смолой, что приводит к трещинам.
Проблема была решена вращением образца. Нужно было притереть заливочный материал к образцу. Результат (образец справа) не был полностью отполирован, чтобы проблема и решение были четко видны.

DIN 30902: 2016-12 (Термическая обработка черных металлов - Определение под световым микроскопом толщины и пористости композитного слоя азотированных и нитроцементованных деталей) рекомендует обернуть образец алюминиевой или медной фольгой перед запрессовкой, чтобы защитить слой сплава во время запрессовки.

Здесь такой образец показан на первом изображении слева, справа для сравнения развернутый образец. Затем оба образца были установлены в пришлифованное соединение для обеспечения идентичной металлографической подготовки (второе изображение).

Металлографическая подготовка азотированных сталей.

Металлографическая подготовка азотированных сталей. - 2

Металлографическая полировка - Рисунок 5

Металлографическая полировка - Рисунок 6

Результаты металлографической пробоподготовки показывают, что слой химических соединений на левом изображении имеет неравномерную толщину и имеет сильные сколы. С другой стороны, составной слой на правом изображении однороден и не имеет трещин, поэтому его можно надежно измерить. Важно убедиться, что более толстый белый слой над фактическим клеевым слоем не измеряется, это алюминиевая фольга.

Металлографическая полировка - Рисунок 7

Металлографическая полировка - Рисунок 8

QATM Продукты & Контакты

QATM предлагает широкий спектр инновационных станков для металлографического полирования, от ручных полировальных машин до полностью автоматизированных систем. Прилагаемые расходные материалы для полировки QATM тщательно проверяются и выбираются для идеальной совместимости с нашими станками. Свяжитесь с нами, чтобы получить консультацию, расценки или поговорить с одним из наших специалистов!

Шлифовка и полировка

Расходные материалы

Методы пробоподготовки

Свяжитесь с нами!