راهنمای دستگاه برش متالوگرافی: انتخاب چرخ، سرعت و خنک کننده

A دستگاه برش متالوگرافی اولین و مهم‌ترین مرحله در آماده‌سازی نمونه است - یک برش ضعیف باعث تغییر شکل، آسیب حرارتی یا لکه‌داری می‌شود که هیچ مقدار پولیش نمی‌تواند پس از آن به طور کامل حذف شود. تفاوت بین سطح مقطع قابل استفاده و نمونه خراب معمولاً به سه عامل قابل کنترل بستگی دارد: انتخاب تیغه، سرعت برش و تحویل مایع خنک کننده.

چرا کیفیت برش نتیجه کل فرآیند آماده سازی نمونه را تعیین می کند؟

برش متالوگرافی اساساً با برش خشن متفاوت است - هدف حذف مواد با حداقل تغییر شکل مکانیکی و حداقل حرارت ورودی است، زیرا هر دو می توانند ریزساختار مورد مطالعه را تغییر دهند. برشی که یک لایه تغییر شکل عمیق‌تر از آنچه مراحل سنگ‌زنی و پرداخت بعدی می‌تواند حذف کند، ایجاد می‌کند، مصنوعات را در زیر میکروسکوپ قابل مشاهده باقی می‌گذارد که منجر به نتایج گمراه‌کننده در مورد ساختار دانه، سختی یا توزیع فاز می‌شود.

به همین دلیل است دستگاه برش متالوگرافیs به جای اره های اصطکاکی یا اره نواری حول چرخ های برش ساینده ساخته شده اند - برش ساینده مواد را از طریق یک عمل سنگ زنی با سرعت بالا حذف می کند که وقتی به درستی کنترل شود، سطح صاف و کم تغییر شکلی ایجاد می کند که نیاز به سنگ زنی بعدی کمتری برای رسیدن به ناحیه مورد نظر دارد.

تطبیق نوع چرخ برش با سختی مواد

چرخ‌های قطع ساینده معمولاً بر اساس دانه‌های ساینده (اکسید آلومینیوم یا کاربید سیلیکون) و سختی باند طبقه‌بندی می‌شوند. قاعده کلی برای بسیاری از تازه واردان مخالف است: مواد سخت‌تر به چرخ‌هایی با پیوند نرم‌تر نیاز دارند ، زیرا یک پیوند نرمتر، دانه های ساینده کسل کننده را سریعتر آزاد می کند، به جای اینکه چرخ لعاب شود و گرمای اضافی ایجاد کند، به طور مداوم دانه های تیز تازه را در معرض دید قرار می دهد.

برای مواد بسیار سخت یا شکننده مانند کاربیدهای متخلخل، سرامیک ها و قطعات الکترونیکی، چرخ های الماس یا CBN (نیترید بور مکعبی) مورد نیاز است، زیرا چرخ های معمولی اکسید آلومینیوم یا کاربید سیلیکون خیلی سریع فرسوده می شوند و گرمای بیش از حد تولید می کنند.

سرعت برش، نرخ تغذیه و نقش آنها در تولید گرما

اکثر برش‌های متالوگرافی آزمایشگاهی سرعت چرخ‌ها را در محدوده‌ای از 1500-5000 دور در دقیقه ، با سرعت بهینه بسته به قطر چرخ و مواد. یک قطر چرخ بزرگتر معمولاً برای حفظ همان سرعت برش محیطی به دور در دقیقه کمتری نیاز دارد، که پارامتری است که عمل برش و تولید گرما را کنترل می کند.

• نرخ تغذیه بالاتر زمان کل برش را کاهش می دهد، اما خطر گرمای بیش از حد موضعی و سوختن را افزایش می دهد، به ویژه در مواد حساس به حرارت.
• نرخ تغذیه کمتر باعث ایجاد برش تمیزتر با تغییر شکل کمتر می شود، اما زمان چرخه را افزایش می دهد و در صورت کندی بیش از حد باعث افزایش لعاب می شود.
• کنترل تغذیه خودکار، موجود در اکثر ماشین‌های برش دقیق، بدون توجه به ورودی اپراتور، نیروی ثابتی را روی چرخ حفظ می‌کند - برای تکرارپذیری در چندین نمونه مهم است.
• حالت‌های برش پالسی یا نوسانی، با جمع‌کردن کوتاه چرخ در فواصل زمانی کوتاه، تجمع گرمای مداوم را برای آلیاژهای حساس به حرارت کاهش می‌دهند تا خنک‌کننده بتواند ناحیه برش را شستشو دهد.

سیستم های تحویل خنک کننده و چرا سرعت جریان به اندازه نوع خنک کننده مهم است

خنک کننده در برش متالوگرافی به دو منظور عمل می کند: حذف گرما از ناحیه برش و شستشوی زباله های ساینده که در غیر این صورت چرخ را مسدود می کند و راندمان برش را کاهش می دهد. خنک کننده های محلول در آب با بازدارنده های خوردگی برای مواد آهنی استاندارد هستند، در حالی که خنک کننده های تخصصی برای مواد حساس به قرار گرفتن در معرض آب، مانند آلیاژهای منیزیم که می توانند با سیالات مبتنی بر آب واکنش دهند، استفاده می شوند.

سرعت جریان و موقعیت نازل اغلب عواملی هستند که دست کم گرفته می شوند. جریان خنک‌کننده که مستقیماً رابط چرخ و قطعه کار را هدف قرار نمی‌دهد، صرف‌نظر از حجم کل، حداقل مزیت خنک‌کننده را ارائه می‌کند - اکثر برش‌های دقیق از نازل‌های دوتایی استفاده می‌کنند که در دو طرف چرخ قرار گرفته‌اند تا از پوشش در سراسر برش اطمینان حاصل کنند، به‌ویژه وقتی چرخ به سمت نمونه‌های ضخیم‌تر پیش می‌رود.

گیره و تثبیت نمونه برای برش های مداوم و قابل تکرار

گیره ناسازگار یک منبع رایج اما نادیده گرفته شده برای نقص برش است. نمونه‌ای که در حین برش حتی اندکی جابه‌جا می‌شود، می‌تواند باعث انحراف چرخ شود و منجر به ایجاد یک سطح برش مواج یا زاویه‌دار شود که نصب و سنگ زنی را پیچیده می‌کند. گیره‌های گیره‌ای با درج‌های فک قابل تنظیم دارای اشکال نامنظم هستند، در حالی که فیکسچرهای بلوک V برای نمونه‌های استوانه‌ای مانند مقطع میله یا لوله برای جلوگیری از چرخش تحت نیروی برش ترجیح داده می‌شوند.

برای نمونه‌های کوچک یا شکننده - ورق فلزی نازک، سیم‌ها، یا سرامیک‌های شکننده - اغلب از وسایل پشتیبانی ثانویه یا مواد پشتیبان قربانی استفاده می‌شود تا از ترک خوردن نمونه یا پرتاب شدن نمونه از گیره هنگام خروج چرخ از برش جلوگیری شود. حداکثر ظرفیت برش، که معمولاً به‌عنوان بزرگ‌ترین قطر نمونه یا مقطعی که یک دستگاه می‌تواند در خود جای دهد، مشخص می‌شود، باید با اندازه‌های نمونه معمولی بررسی شود، زیرا بیش از آن باعث می‌شود چندین بار برش‌ها تغییر مکان دهند که احتمال ناهماهنگی بین سطوح برش را افزایش می‌دهد.