精密金相切割机

摘 要:介绍了金相试样切割机的国内外研究情况,以及多种类型切割机的结构和特点。就我国切割机的性能和砂轮片质量等方面存在的问题进行了讨论。以微处理器控制为基础的各种制样设备代表着目前金相制样设备的先进技术。通过机电结合、软硬件结合及互补、增加调速功能及柔性切割功能、改进砂轮片质量等方式来改造传统的金相切割设备。 关键词:金相 切割 试样 制备 1 引言 金属零件的力学性能不仅与它的化学成分有关,也与它的金相组织密切相关。金相检验是控制和评定产品质量不可缺少的重要手段,是科学研究中研究新材料、新工艺和提高金属制品内在质量的重要方法。 要进行金相分析,就必须制备能用于微观检验的样品———金相试样。通常,金相试样的制备要经过取样、镶嵌、磨光和抛光几个步骤。每个步骤都应该细心操作,因为任何阶段上的失误都可能影响最后的结果,因为这可能会造成组织假象,从而得出错误的结论。金相试样的制备是通过切割机、镶嵌机、磨/抛光机来完成。金相试样的截取是金相试样制备过程中一个重要环节。截取试样的方法有手锯、锯床、砂轮切割机和线切割机等等。根据零件的形状和材料,选择适当的方法来切割。目前砂轮切割机广泛应用于金相试样的截取上,主要原因是其适应性强,树脂砂轮片可切割软的金属零件如铜、铝及合金和硬的金属零件如淬火后的碳钢、高速钢 金刚石切割机可切割超硬材料如硬质合金、陶瓷等。另外其切割速度快、劳动强度低、操作简便和切割成本低。选择可靠性高的金相试样切割机,可以提高制样效率和质量,降低成本,提高经济效益。 2 金相试样截取的技术要求 与机械行业中的金属切割、下料不同,金相试样的切割有它自身的要求和特点,截取的金相试样必须保持原有的组织状态,即必须保证所截取的试样的金相组织与原状态金相组织一致,这就要求： ①在截取试样的过程中试样受热、受外力作用要尽量小 ②配备良好的冷却系统,保证切口无过热和过烧现象 ③精确控制进给量的大小,保证试样变形小,光洁度高 ④砂轮切割机应配备精确的卡具和良好的运动机构,保证试样的切口垂直性好,切口余量小,零件装卡方便 ⑤切割机应有良好的防护,保证使用安全。 作为室内使用的切割设备,切割机还必须具备较低的噪音,保证无噪音污染。配备循环冷却系统,注意节约用水和室内清洁。 金相试样切割质量的好坏严重影响试样的组织结构,已逐步引起有关专家的重视。近年来,国内外在切割机的性能上作了大量研究工作,研究出不少新机型,新一代切割设备,正由原来的手动操作,发展成为数显、数控及微电脑智能控制。下面介绍常用的砂轮切割机类型与特点。 3 金相切割机分类与特点 根据工件移动和砂轮片移动形式可将金相切割机分为两类:一类为工件移动,砂轮轴旋转、但其位置固定的切割机 另一类为固定工件而砂轮轴作移动的切割机。按切割精度可分为普通切割机和精密切割机。 3.1 移动工件,砂轮轴位置固定的切割机 (1)上海日用电机厂生产的Q22型金相试样切割机配备1.1kW电机,采用250mm砂轮片。特点是切割砂轮直接固定在电动机的轴上,利用夹具的摆动来切割固定在钳口中的试样。冷却系统是人工调整旋钮控制流量的单根水管。操作时,由罩壳将砂轮片罩住,以防冷却液飞溅和砂轮片碎裂时飞出伤人。此类切割机的特点是,电动机在底座上固定不动。砂轮转速固定,体积小,制造成本低,适用于切割30mm×30mm形状简单的柱形试样。 (2)太湖机械厂生产的JQ21型金相试样切割机配备2.2kW的电机,采用250mm砂轮片。工件安装在工作台面上,通过工作台垂直和水平移动切割工件。最大切割尺寸75mm×300mm,工作台上下移动距离180mm,工作台左右移动距离300mm,砂轮转速3300r/min。此类设备类似于铣床,适应于切割块状零件,机械结构较复杂,造价较高。 (3)美国BUEHLER公司ISOMET型精密金相试样切割机①可以精确设定切割的时间、压力及速度,并在面板上显示出来 ②试样夹持机构具有压力传感器防止试样撞击锯片边缘,避免锯齿损坏 ③试样以很轻的初始负载自动送到旋转着的锯片 ④工作负载可预定在0.98～9.8N之间,切割完毕后,独特的传感机构使得试样夹持臂返回到原位置。该机有三种冷却方式,①低速时,可利用冷却剂的滞动作用 ②速度较高时,可使用切割机自身的浸水泵冷却循环系统 ③切割硬质材料时速度很高,可连接一个外部供水排水装置,以达到最佳的冷却效果。Isomet1000型精密切割机,功率为0.93kW,切割过程采用弧形进刀方式,金刚石切割片直径75mm～200mm,转速范围100～5000r/min。可自动进料和受控进料,定位精度为2μm。该机特别适用于高速、高质量切割极硬材料小试件。

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在使用金相切割机时应该注意什么问题?