金相拋光機

金相試樣製備過程中，試樣的磨光與拋光是二項非常重要的工序，通常是採用金相試樣預磨機和金相試樣拋光機二種設備來完成，為適應我國工業和科技發展的需要，結合用戶的使用要求，我公司新設計製造成各類金相試樣磨拋機。該機經久耐用，維護保養也極為方便，使用時只需更換磨盤或拋盤，就能完成各種試樣的粗磨、細磨、干磨、濕磨及拋光等各道工序，為擴大不同試樣的製備要求，該的磨、拋盤直徑均大於國內同類產品。可在工作面上有更多不同線速度的選擇，可增加有效工作面20-30%，可提高試樣的磨拋質量和試樣的製備效率，並該機轉動平穩，噪音低，是一種極為理想和功能完善的最佳金相制樣設備。

拋光操作的關鍵是要設法得到最大的拋光速率，以便儘快除去磨光時產生的損傷層。同時也要使拋光損傷層不會影響最終觀察到的組織，即不會造成假組織。這兩個要求是矛盾的。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；後者要求使用最細的材料，使拋光損傷層較淺，但拋光速率低。解決這個矛盾的最好的辦法就是把拋光分為兩個階段進行。首先是粗拋，目的是去除磨光損傷層，這一階段應具有最大的拋光速率，粗拋形成的表層損傷是次要的考慮，不過也應當儘可能小；其次是精拋（或稱終拋），其目的是去除粗拋產生的表層損傷，使拋光損傷減到最小。

拋光時，試樣磨面與拋光碟應絕對平行並均勻地輕壓在拋光碟上，注意防止試樣飛出和因壓力太大而產生新磨痕。同時還應使試樣自轉並沿轉盤半徑方向來回移動，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。濕度太大會減弱拋光的磨痕作用，使試樣中硬相呈現浮凸和鋼中非金屬夾雜物及鑄鐵中石墨相產生“曳尾”現象；濕度太小時，由於摩擦生熱會使試樣升溫，潤滑作用減小，磨面失去光澤，甚至出現黑斑，輕合金則會拋傷表面。

為了達到粗拋的目的，要求轉盤轉速較低，最好不要超過500r/min；拋光時間應當比去掉划痕所需的時間長些，因為還要去掉變形層。粗拋后磨面光滑，但黯淡無光，在顯微鏡下觀察有均勻細緻的磨痕，有待精拋消除。

精拋時轉盤速度可適當提高，拋光時間以拋掉粗拋的損傷層為宜。精拋后磨面明亮如鏡，在顯微鏡明視場條件下看不到划痕，但在相襯照明條件下則仍可見到磨痕。

金相試樣拋光質量的好壞嚴重影響試樣的組織結構，已逐步引起有關專家的重視。近年來，國內外在拋光機的性能上作了大量的研究工作，研究出不少新機型、新一代的拋光設備，正由原來的手動操作發展成為各種各樣的半自動及全自動拋光機。下面介紹幾種常用的機械拋光機的性能和特點。

1、國外拋光機的性能與特點

（1）丹麥Sturers公司研製的Abrapol一10型高科技自動化立地式金相拋光機。試樣可以不經鑲嵌裝在特殊夾具上，夾具由另一電動機帶動，其轉動方向與拋光碟相反。夾具與拋光碟之間的壓力可以在0一700N之間任意調節。當到達預定拋光時間后，夾具自動抬起並停止。夾具的特點是能適應各種形狀的試樣。對於線材及尺寸較小的棒材試樣，可把試樣分成三組，用厚鋼板及螺釘固定在夾具上，每組可裝20一40個線材試樣，對於較大試樣每個夾具可以裝6塊。夾具上試樣孔的設計是使樣品與夾具及固定螺釘始終保持三點接觸。如果兩個人使用3台這種設備，可製備6至8個夾具試樣，實際上每個夾具試樣在3台設備上的總有效時間總共只有6min，具有很高的拋光效率，而且試樣的拋光質量能達到金相分析的要求。

（2）美國Buehler公司研製生產的vanguard型全自動拋光機從粗拋到最後精拋整個過程全自動完成，可以設置50個常用工作程序，操作界面友好，彩色液晶顯示，觸摸式操作，整個過程的每個工序之間都進行夾持器和樣品的清洗與烘乾，充分保證了樣品製備的高效與高制性，操作過程的全自動化模式，節省了人工並提高了效率與質量。試樣由拋光臂按照一定軌跡在拋光碟內運動，拋光臂上的壓力可根據需要調節，最大可達20N。在預定的拋光時間內，此壓力將逐漸自動減小到零，這樣可減少拋光缺陷。拋光臂的速度也可以調節，每道工序只需2~5min，適用於各種材料。

2、國內拋光機的性能與特點

（1）上海長方光學有限公司生產的PG一1型金相拋光機配備0.2kw電機，拋光碟直徑為220mm，拋光速度可定製為900r/min或1400r/min。PG一l拋光機是採集多方面使用人員的意見和要求設計而成的，它具有傳動平穩，噪音小，操作、維修方便等優點。該機的拋光碟直徑和傳遞功率均大於國內同類產品，能適合更多種材料的拋光要求。

（2）河北農業大學機電新技術公司研製生產的DMP一3A10型金相拋光機採用電腦控制，拋光時間採用倒計時數字顯示，在0一99min定時範圍內任意給定。壓力按載入大小數字顯示，在0一200N載入範圍內任意給定磨盤轉速採用儀錶顯示，在0一50r/min範圍內任意調節。工作時，磨盤在調速電機的驅動下旋轉，並根據一設定的壓力，按理想的加壓、保壓和分段卸壓方式將夾持盤壓在轉動的磨盤上，從而能快速去除試樣表面的磨痕和消除變形層拋光時間到達后，磨盤停止轉動，夾持盤自動提升，從而實現無人監控操作。DMP-3A10型金相拋光機可根據不同金屬材料的需要現場設置和存儲工作參數（速度、壓力和時間），也可從存儲器中調用已事先優化的工作參數，具有很高的智能化程度。

（3）南京測控科學器材有限公司研製的GPV型金相變頻調速拋光機採用無級變速，從1400一50 r/min，並具有數字顯示轉速的功能變頻調速是被理論和實踐證明的“節能明顯，功能豐富，性能穩定”的調速裝置，根據不同材料，拋光時需要選擇合適的速度，得到最佳的效果。該機的優點是能在很短的時間內，達到最優的拋光速度，並且消除試樣表面的划痕，使試樣符合金相分析與研究的要求。

縱觀國內外拋光機的狀況，國內研發的拋光機在性能和外觀等方面還存在一定差距二例如，國內研製的拋光機多數機型的拋光碟為單盤或雙盤，有水龍頭，但冷卻條件差由於冷卻條件差，試樣表面易發熱變灰暗，而且會繼續增厚形變擾動層，對快速拋光好試樣帶來麻煩；拋光碟轉速固定不變，而金相試樣製備過程不允許組織變形，軟相（石墨）脫落，硬相（碳化物）浮凸，拋光后試樣表面應光亮如鏡、無磨痕。為此，不同性質的材料，需採取不同措施。而國外研製的全自動拋光機，能夠自動控制冷卻液的流量，整個操作過程採用全自動化模式，節省了人工並有效地提高了研究效率與質量_

我國金相試樣製備的研究開發雖然已有幾十年的歷史，並己取得了一定的成績，但是和國外相比仍然有明顯的不足，制約我國金相試樣製備技術發展的因素主要有以下幾個方面：

（1）我國目前還沒有金相試樣拋光機國家標準，金相試樣拋光機作業質量的測試指標以及測試條件，各個生產研製單位大多是根據企業標準對金相試樣拋光進行測試檢驗，判定標準不一，影響了新機型的開發研製。

（2）缺乏懂金相知識與機械設計及其控制的綜合性人才，這無形中增加了我國金相取樣制樣設備的研究和開發的難度。

（3）冶金、機械、汽車、拖拉機、兵器、航天航空、軸承、工模具等製造行業中所需的金屬材料類型多樣化，由於各種金屬材料的物理、化學等性能不一，使拋光機在試驗參數測定、確定最佳性能指標等方面有很大難度。

（4）金相試樣拋光的機制研究和系統的理論欠缺，研究手段相對落後我國金相試樣拋光機的設計和開發要適合我國的具體國情，不僅要適合我國廣大金相工作者對金相試樣拋光機各種性能的要求，提高制樣質量和自動化程度，同時應考慮到金相工作者不同知識層次的需要，使設備力求操作簡單、安全可靠，而且應考慮盡量降低成本，提高性能價格比，使金相試樣拋光機在各種規模、各種類型的企業實驗室得到應用和普及，促進我國金相事業的發展。

目前，就拋光機設計而言，仍面臨許多急待突破的技術難題，主要表現在以下幾個方面：

（1）拋光方式的研究

先進的金相試樣拋光機，需要有先進的理論作指導目前，有關金相試樣拋光機的理論著作過於老化，新理論和學術研究性文章比其他機械技術理論少，且深度不夠，學術價值低，這給新機型的開發研製帶來了困難理論研究是今後有待深人探討的關鍵內容之一。

（2）冷卻方式的研究

多數試樣拋光方法最重要的特點是拋光時產生高溫，會造成金相組織發生變化，給金相分析造成困難因而，金相取樣時必須進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係到試樣的切割質量。目前，關於試樣拋光的冷卻方式的專題研究成果還未見報道。

（3）控制方法的研究

在處理複雜系統控制問題時，傳統控制方法對於複雜性、不確定性、突變性所帶來的問題總有些力不從心。為了適應不同技術領域和社會發展對控制科學提出的新要求，我們必須發展新的控制模式。近年來，在傳統控制中加人邏輯推理和啟髮式知識，將傳統控制理論與模糊邏輯、神經網路、遺傳演演算法等人工智慧技術結合起來，充分利用人的控制知識對複雜系統進行智能化控制，逐漸形成拋光機的智能控制。