El núcleo de la exposición microscópica "no destructiva" de la máquina de molienda y pulido metalográfico radica en eliminar gradualmente la capa de daño superficial a través de un proceso de eliminación de materiales controlado con precisión, evitando al mismo tiempo la introducción de nuevos defectos, y finalmente obtener una superficie plana y Lisa adecuada para la observación microscópica. Sus pasos científicos y el mecanismo de eliminación de materiales se pueden dividir en las siguientes etapas:
I. pasos científicos: control por etapas desde el molino grueso hasta el pulido fino
Etapa de molienda gruesa
Utilizando papel de arena de grano más grueso (como 180 - 400 mallas) o discos de molienda de diamante, se eliminan las capas de daño de corte, la escala de óxido y las irregularidades macroscópicas en la superficie de la muestra a una presión más alta (1 - 2n / CM m2) y a una velocidad media (150 - 300rpm). En esta etapa, las muestras se adelgaza rápidamente a través del Corte mecánico, pero es necesario controlar la presión y el tiempo para evitar el sobrecalentamiento de la superficie o la deformación plástica debido al Corte excesivo. Por ejemplo, las muestras de aleación de aluminio deben enfriarse con un sistema de refrigeración por agua al moler en bruto para evitar la recristalización de los granos debido al efecto térmico.
Etapa de molienda fina
Sustitúyase gradualmente por papel de arena más fino (600 - 2000 mallas) o disco de molienda de carburo de silicio, reduzca la presión a 0,5 - 1n / CM cuadrado y aumente la velocidad a 200 - 400 rpm. En esta etapa, la rugosidad de la superficie se refina a través de la acción de micro - corte, se eliminan los arañazos dejados por el molino grueso y, al mismo tiempo, se utiliza la acción de fricción entre el abrasivo y la superficie del material para eliminar la capa de tensión residual. Por ejemplo, las muestras de acero deben ser molidas con etanol anhidro como lubricante para reducir la adherencia de las migas de hierro y evitar arañazos superficiales.
Fase de pulido
El pulido químico - mecánico (cmp) se realiza a muy baja presión (0,1 - 0,5n / CM m2) y a baja velocidad (50 - 150 rpm), utilizando paños pulidos (por ejemplo, seda, terciopelo) con pulidos de alúmina o sílice (tamaño de partícula 0,05 - 1 μm). Las partículas en el líquido de pulido eliminan las protuberancias microscópicas de la superficie a través de la fricción mecánica, mientras que el pulidor reacciona químicamente con la superficie del material, formando una capa blanda fácil de eliminar y acelerando el proceso de nivelación. Por ejemplo, las muestras de aleación de cobre deben ser pulidas con un líquido de pulido que contenga ácido cítrico, eliminando la capa de óxido superficial a través de la acción cheladora y evitando arañazos.
II. mecanismo de eliminación de materiales: sinergia mecánica - química
Corte mecánico
La etapa de molienda gruesa y fina se basa principalmente en el corte mecánico, y las partículas abrasivas se incrustan en la superficie de la muestra bajo presión para eliminar el material deslizando, rodando o arando. Este proceso requiere controlar el tamaño del grano y la presión de los abrasivos para evitar que la fuerza de corte excesiva de una sola partícula conduzca a la descamación del grano o el crecimiento de microcracks.
Corrosión química
La etapa de pulido suaviza la capa superficial a través de reacciones químicas entre el pulidor y la superficie del material, reduciendo la resistencia al Corte. Por ejemplo, cuando se Pule una muestra de acero inoxidable, los iones de nitrato en el líquido de pulido pueden corroer selectivamente la matriz de hierro, conservando la capa protectora de óxido de cromo y logrando una eliminación selectiva.
Sinergias
La sinergia entre la acción mecánica y la corrosión química es la clave de la exposición "no destructiva". El corte mecánico proporciona energía de Nivelación de la superficie, mientras que la corrosión química reduce el daño mecánico suavizando la capa superficial. Por ejemplo, en el pulido de materiales semiconductores, como el silicio, la solución de hidróxido de potasio reacciona con la superficie del silicio para formar un silicato soluble, mientras que la acción mecánica de la tela pulida acelera la desprendimiento del producto de reacción para lograr una planitud Atómica.
III. parámetros clave de control
Presión y velocidad de rotación: la presión excesiva conduce a la deformación plástica de la superficie, y si es demasiado pequeña, es ineficiente; La velocidad debe coincidir con la presión para evitar el sobrecalentamiento local.
Tamaño de las partículas abrasivas: la selección de gradiente de grueso a fino puede refinar gradualmente la superficie y reducir el daño residual.
Enfriamiento y lubricación: el refrigerante a base de agua o aceite puede reducir la temperatura, reducir la fricción y evitar la oxidación de la superficie o la adhesión a los restos de molienda.
Tiempo de pulido: es necesario monitorear la calidad de la superficie en tiempo real a través de un microscopio para evitar el rebote de la rugosidad de la superficie causado por el pulido excesivo.
A través del control preciso de los pasos y mecanismos anteriores, la máquina de molienda y pulido metalográfico puede lograr la eliminación de defectos superficiales manteniendo la microestructura original del material, proporcionando muestras de alta calidad para análisis metalográficos, pruebas de microdureza, etc. Por ejemplo, en la detección metalográfica de las palas de los motores aeronáuticos, la máquina de molienda y pulido totalmente automática puede controlar el error de planitud de la muestra dentro de ± 0,01 mm para garantizar una exposición clara de las características microscópicas, como los límites de grano y fase.