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應(yīng)用案例 | 小型緊固件的金相制備

來(lái)源:廣州領(lǐng)拓儀器科技有限公司   2024年07月10日 14:10  


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在緊固件的質(zhì)量管控中會(huì)進(jìn)行一些測(cè)試,以確保產(chǎn)品符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求,從而在使用中實(shí)現(xiàn)最佳性能。

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切割




對(duì)于小型緊固件的金相評(píng)估,如下圖所示,可以在略微偏離螺紋中心軸的情況下進(jìn)行切割,或在預(yù)鑲嵌后通過(guò)機(jī)械研磨到接近其螺紋中心軸的位置。
切割小緊固件時(shí),可以使用砂輪切割機(jī),用較薄的切割片對(duì)其進(jìn)行縱向切割或者使用精密切割設(shè)備以確保小切口損耗,切口可以更靠近緊固件中心軸。
如下圖(a)所示,將緊固件稍稍偏離中心進(jìn)行切割,為后續(xù)研磨和拋光階段留下足夠的材料。
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另一種方法是在鑲嵌前對(duì)緊固件的頭部區(qū)域進(jìn)行預(yù)研磨,直到接近螺紋的大徑區(qū)域, 例如圖(b)樣品。這可以確保在平面研磨階段,通過(guò)有針對(duì)性的厚度去除,該過(guò)程將準(zhǔn)確地去除平行于緊固件螺紋中心軸的材料。


?樣品夾持 ?


縱剖需要一次性完成,并略微偏離螺紋中心軸。對(duì)于較小的緊固件可以采用精密切割機(jī),以獲得準(zhǔn)確的縱向切片。


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小型緊固件切割難點(diǎn)在于縱向切割的情況下夾緊樣品。在大的夾持力作用下,很有可能使緊固件的切割方向如上圖中一樣發(fā)生傾斜。


一個(gè)比較好的解決方案是在夾具的對(duì)稱位置裝夾同一類型的緊固件用來(lái)平衡它,如下圖所示。


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這將使兩個(gè)緊固件夾的更直,也可使用更高的夾緊力,從而對(duì)兩個(gè)零件產(chǎn)生穩(wěn)定的夾緊作用。此外,只需進(jìn)行一次夾緊操作就可以將兩個(gè)緊固件切開(kāi)。


該夾具可同時(shí)多次切割多個(gè)緊固件,可用于固定較大直徑緊固件的端面和小直徑的緊固件頭部。借助激光對(duì)準(zhǔn),切割方向更加穩(wěn)定,可以進(jìn)行靠近緊固件中點(diǎn)切割的精確偏移。


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對(duì)于由于尺寸而無(wú)法機(jī)械夾持的樣品,可將其安裝到如下圖所示的薄片試樣夾具上(料號(hào) 11-1186),使用高溫蠟固定進(jìn)行縱剖。高溫蠟有足夠的強(qiáng)度和硬度,可在切割過(guò)程中將緊固件固定。


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高溫蠟需要加熱到其熔點(diǎn),然后才能澆注在緊固件上將其固定。在切割前,高溫蠟需要2到3分鐘才能固化。為了將樣品從夾具上取下來(lái),可以將夾具加熱或使用溶劑將其溶解,以便將試樣取下。丙酮是一種很好的溶劑,它能較快地溶解高溫蠟。



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鑲嵌


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通常建議在進(jìn)行后續(xù)研磨拋光前對(duì)緊固件樣品進(jìn)行熱壓鑲嵌。


熱鑲可以保證好的重復(fù)性,樹(shù)脂選擇通常需要具有較好的邊緣保持性能,同時(shí)具有高的邵氏硬度,這樣能使樣品后期磨拋更加平整。


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如圖(a)至(d)所示,SimpliMet 4000支持一次鑲嵌兩個(gè)樣品,可以提高制樣效率。使用SimpliMet 4000,可以在不到20分鐘的時(shí)間內(nèi)通過(guò)一臺(tái)鑲嵌機(jī)鑲嵌出6個(gè)樣品。


如圖(e)所示,也可以選擇更大直徑的模具將多個(gè)樣品鑲嵌在一起,從而進(jìn)一步提升效率。

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對(duì)于直徑小于 6mm 的緊固件,如下圖所示,鑲嵌完整的緊固件零件,可以用研磨代替切割獲得緊固件縱向中心軸截面。
為了更好的平整度并達(dá)到目標(biāo)緊固件中點(diǎn),建議在鑲嵌前將緊固件頭部磨至大直徑位置。

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也可以選擇對(duì)樣品進(jìn)行冷鑲嵌,例如 VariDur 3003,這是一種由三部分組成的丙烯酸樹(shù)脂,可提供出色的邊緣保護(hù)和足夠的邵氏硬度,從而在研磨和拋光階段獲得良好的平整度。

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研磨&拋光


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鑲嵌后可以使用兩種方法制備樣品??焖僦苽涫歉咴嚇恿繉?shí)驗(yàn)室的理想選擇,可以采用金剛石磨盤研磨和拋光步驟,也可以采用傳統(tǒng)的砂紙研磨(黑色金屬:金剛石磨盤或砂紙;有色金屬:砂紙)。


具體磨拋方案按緊固件材料類型選擇合適的研磨、拋光步驟,下表為鋁合金緊固件磨拋推薦方案。


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對(duì)于鋁合金樣品,如上圖所示,在研磨后,先使用9um拋光液搭配UltraPad拋光布,接著使用中等硬度的編織表面的PoliCloth拋光布來(lái)充分消除9um階段后觀察到的損傷,并呈現(xiàn)出一個(gè)理想的表面,最后用0.02um終拋液進(jìn)行最終拋光。最終拋光使用的是MasterMet 2二氧化硅終拋液,它可以進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光,幫助去除損傷并獲得基材的微觀組織。

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