用自動研磨機研磨高分子復(fù)合材料

實驗材料：

 12×12×19 ㎜的高分子復(fù)合材料試樣塊 4 塊，樣品尺寸如圖 1 所示；

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將高分子復(fù)合材料選取一組面（兩面相對）研磨并拋光。

實驗設(shè)備： 

科晶制造的 UNIPOL-802 自動精密研磨拋光機、MTI-3040 加熱平臺、 VGT-1620QTD 超聲波清洗機，實驗所用設(shè)備如圖 2 所示；

實驗耗材： 

水磨砂紙、合成革拋光墊、金剛石噴霧拋光劑、石蠟，實驗所用耗材如圖 3 所示；

實驗過程： 

要對樣品進行研磨首先要把樣品固定在研磨機專用載樣塊上，一般選用石蠟 在載樣塊上固定樣品，石蠟的融化溫度大概 80℃左右，達到這個溫度后石蠟便 開始融化。將 UNIPOL-802 專用載樣塊、試樣塊一同放到加熱平臺上進行預(yù)熱， 待載樣塊溫度達到石蠟熔化溫度后將石蠟涂到載樣塊上將要粘貼樣品的位置，樣 品在載樣塊上應(yīng)對稱固定好，這樣保證載樣塊上各個方向受力均勻，不會將樣品 磨偏。樣品位置固定好后將樣品從加熱平臺上移下，放在平臺上空冷到室溫，樣 品在載樣塊上固定的位置如圖 4 所示；

對樣品進行研磨時一般選用砂紙對高分子復(fù)合材料進行研磨，砂紙不能直接 粘在研磨盤上，而是粘在研拋底片上，然后將粘有砂紙的研拋底片吸附在研磨盤 上后對試樣進行研磨。將固定有試樣的載樣塊放到 UNIPOL-802 研磨盤上，套上 修盤環(huán)，調(diào)整機械擺臂膠圈的位置在修盤環(huán)中線處，這樣在機械擺臂推動載樣塊 時可以使載樣塊受力均勻，機械擺臂向外擺動的范圍不易過大，否則樣品會有部 分區(qū)域無法磨到，調(diào)整擺臂的位置使其在擺動過程中推動載樣塊轉(zhuǎn)動時，載樣塊 上樣品的整個面在研磨過程中都會經(jīng)過研磨盤。在這里修盤環(huán)的作用是促進載樣 塊的旋轉(zhuǎn)并修整砂紙上的金剛石砂粒，使其更鋒利。與研磨金屬的方法相同，用 240#、400#、600#、800#、1000#、1200#、1500#、1800#、2000#分別逐號進行 研磨，每磨完一道砂紙要用清水將試樣、研拋底片、載樣塊、修盤環(huán)以及研磨盤 沖洗干凈，以防上一道砂紙研磨留下的碎屑給下一道砂紙的研磨帶來污染，使樣 品表面的劃痕不均勻，在拋光時不易得到一個*光亮的表面，因此保證每一步 中樣品和研磨盤表面的清潔是制樣成功的關(guān)鍵。樣品在研磨時一般用水做冷卻， 找到一個適合的速度對樣品進行研磨，根據(jù)經(jīng)驗一般選用 40r/min 對樣品進行研 磨，但該樣品與砂紙之間在 40r/min 的速度研磨時兩者之間的摩擦力太大，超過 了研拋底片與研磨盤之間的摩擦力，使研拋底片和砂紙一齊脫落，阻礙了磨削過 程的繼續(xù)。因此應(yīng)重新選擇合適的速度對樣品進行研磨。由于兩者之間的摩擦力 太大可以選用一定的潤滑方式減小兩者之間的摩擦力。這里可以利用水做潤滑 劑，將水流適當開大，然后將轉(zhuǎn)速調(diào)快，找到一個適合的轉(zhuǎn)速對樣品進行研磨， 本實驗對高分子復(fù)合材料研磨時最終選擇的轉(zhuǎn)速為 70r/min，在此轉(zhuǎn)速下樣品與 砂紙之間既保持較大的摩擦力又不會使研拋底片和砂紙脫落。當樣品研磨 15min 后整個樣品表面的所有區(qū)域全部被研磨，這樣就可以換用下一號砂紙繼續(xù)對樣品 進行研磨了。接下來用 400#砂紙研磨 10min、600#砂紙研磨 8min、800#砂紙研 磨 5min、1200#砂紙研磨 3min、1500#砂紙研磨 3min、2000#砂紙研磨 2min。經(jīng) 過這些道研磨工序后樣品表面已變得平整，此時可以對其進行拋光操作，通過對 樣品進行拋光可以使樣品表面更光滑平整。樣品在研磨盤上研磨時的狀態(tài)如圖 5 所示；

本實驗中對樣品進行拋光時拋光布選用合成革拋光布，拋光液選用金剛石噴 霧拋光液，拋光速度為 180r/min，對樣品拋光 10min，10min 后將拋光的樣品表 面與研磨后的樣品表面進行對比可見樣品表面出現(xiàn)了明顯的光亮，說明樣品已經(jīng) 有部分被拋光亮了，但是否*被拋光還不知，因此還應(yīng)繼續(xù)對樣品進行拋光， 再拋光 10min 后觀察樣品表面可見樣品表面更光亮了，這也說明拋光 10min 未使 樣品表面*拋亮。拋光 20min 后繼續(xù)再對樣品拋光一段時間樣品表面光亮度不 再發(fā)生變化，說明拋光 20min 已經(jīng)使樣品表面*拋光。拋光后的高分子復(fù)合材 料樣品與金屬材料和晶體材料不同，拋光后的光亮表面不是鏡面樣的，而是發(fā)亮 反光的表面，樣品表面有軟的區(qū)域也有硬的區(qū)域，軟的區(qū)域亮度低，硬的區(qū)域亮 度更亮。拋光后的樣品如圖 6 所示，可見樣品表面深顏色區(qū)域更亮，淺顏色的區(qū) 域亮度略低。這是由組成復(fù)合材料的材質(zhì)決定的。拋光后的樣品要用 VGT-1620QTD 超聲波清洗機對樣品進行*清洗，因為拋光液中的顆粒易進入樣 品的紋理中，應(yīng)用超聲波進行長時間的清洗使樣品表面盡量清洗的*。

實驗結(jié)論： 用 UNIPOL-802 自動精密研磨拋光機研磨拋光高分子復(fù)合材料時，研磨盤轉(zhuǎn)速為 70r/min，用連續(xù)的水流進行冷卻和潤滑，選用合成革拋光墊+金剛石噴霧拋光液 對樣品進行拋光，拋光 20min 后樣品表面被拋光亮了。