一種金相試樣制備儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種金相試樣制備儀，包括機架、金相試樣夾持機構(gòu)、五自由度驅(qū)動機構(gòu)、打磨機構(gòu)、拋光機構(gòu)和試樣腐蝕結(jié)構(gòu)塊，通過五自由度驅(qū)動機構(gòu)配合金相試樣夾持機構(gòu)，可以精確控制金相試樣在制備過程中的運動軌跡，并輔助打磨機構(gòu)、拋光機構(gòu)和試樣腐蝕結(jié)構(gòu)塊完成金相試樣的高質(zhì)量制備，試樣的打磨、拋光和腐蝕過程可實現(xiàn)自動化控制，省去了大量的人力和時間，同時避免了因技術(shù)人員的失誤或者經(jīng)驗不足造成的試樣制備缺陷。此外，本實用新型還具有占地空間小、設(shè)備利用率高、噪聲小、無污染、金相砂紙更換方便，拋光液可實現(xiàn)循環(huán)利用、結(jié)構(gòu)緊湊、制作成本較低、安裝維護方便等優(yōu)點。
【專利說明】一種金相試樣制備儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種金相試樣制備儀。

【背景技術(shù)】
[0002] 金相試樣制備是金相研究的重要組成部分，其過程包括鑲嵌、打磨、拋光和腐蝕。 目前，市場上已有全自動鑲嵌機，能夠完成上述鑲嵌操作的自動化過程，然而，打磨、拋光和 腐蝕過程，仍舊全部為人工操作。對于金相試樣的傳統(tǒng)制備過程，具體應(yīng)用及方法如下：
[0003] (1)鑲嵌：鑲嵌適用于不是整形、不易于拿的微小金相試樣，通過熱固性塑料（如 粉末狀酚醛樹脂）將線材、細小管材、薄板、錘擊碎塊等試樣壓制成規(guī)則大小的圓柱體，便 于打磨時的加持或后續(xù)的實驗，諸如電子探針實驗等。
[0004] 目前，金相試樣的鑲嵌過程主要依靠鑲嵌機完成?，F(xiàn)有的鑲嵌機有兩種：手動鑲嵌 機和自動鑲嵌機，其工作原理是基本相同的，即采用熱量和壓力在預(yù)置的磨具下將試樣鑲 嵌成圓柱狀。鑲嵌過程相對比較簡單，對實驗員要求較低。
[0005] (2)打磨：金相試樣在鑲嵌后，需要經(jīng)過打磨才能得到光亮的表面。打磨分為粗磨 和細磨兩個階段，一般地，打磨過程均為人工操作。打磨過程經(jīng)常會出現(xiàn)試樣的受力不均， 導(dǎo)致試樣表面傾斜，這就要求實驗員具有一定的金相制備經(jīng)驗和技巧。
[0006] 粗磨主要采用銼刀、銑床、車床、磨床、砂輪等工具完成，目的是去除試樣切割的時 候造成的表面粗糙不平。若試樣表面本身較為平整、或采用精度高的工具切割完成的，該步 驟可以省略，但是為了保證機械打磨過程中的安全性，防止試樣飛出、或把砂紙、拋光布劃 破，最好要將鑲嵌試樣的邊緣打磨出倒角。
[0007] 細磨的目的是消除粗磨遺留下來的深而粗的磨痕，為拋光做準(zhǔn)備。細磨本身包括 多道操作，即在各號砂紙上從粗到細順序進行。細磨操作方式有手工磨光和機械磨光兩種， 且均需人工操作。細磨的磨削工具是砂紙，砂紙由紙基、粘結(jié)劑、磨料組合而成。
[0008] 目前，金相砂紙主要有干砂紙與濕砂紙兩種，分別可以進行干磨和濕磨。兩種砂紙 各有優(yōu)點：干砂紙的砂粒一般是優(yōu)質(zhì)碳化硅，紙基一般是采用乳膠紙，因而它們的柔韌性更 好，使用過程中散熱性也更好，不易因產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象；濕砂紙的砂粒之間的間隙較小，磨出 的物品碎屑也較小，和水一起使用時碎屑就會隨水流出，從而保持砂紙使用面的鋒利度。金 相砂紙規(guī)格代號及磨料尺寸如表1所示。
[0009] 表1金相砂紙規(guī)格[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種金相試樣制備儀，包括機架、金相試樣夾持機構(gòu)、五自由度驅(qū)動機構(gòu)、打磨機構(gòu)、 拋光機構(gòu)和試樣腐蝕結(jié)構(gòu)塊；其特征在于， 機架，用于為金相試樣夾持機構(gòu)、五自由度驅(qū)動機構(gòu)、打磨機構(gòu)、拋光機構(gòu)和試樣腐蝕 結(jié)構(gòu)塊提供支撐、導(dǎo)向和定位功能； 金相試樣夾持機構(gòu)，在打磨、拋光和腐蝕過程中用于完成對試樣的夾持動作； 打磨機構(gòu)，用于完成對試樣的自動化打磨過程； 拋光機構(gòu)，用于完成對試樣的自動化拋光過程； 試樣腐蝕結(jié)構(gòu)塊，用于完成對試樣的腐蝕過程； 五自由度驅(qū)動機構(gòu)，與金相試樣夾持機構(gòu)連接，用于控制金相試樣夾持機構(gòu)在機架內(nèi) 部的運動軌跡，并配合打磨機構(gòu)、拋光機構(gòu)和試樣腐蝕結(jié)構(gòu)塊完成打磨、拋光和腐蝕過程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金相試樣制備儀，其特征在于，所述機架上安裝有試樣 定位塊，用于放置試樣并作為試樣在制備過程中的原點位置； 在試樣定位塊上設(shè)有一個試樣放置孔和至少一個試管放置孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金相試樣制備儀，其特征在于，所述金相試樣夾持機構(gòu)， 包括一個矩形塊和兩個電磁式V形塊； 在矩形塊上設(shè)有一個試樣定位孔和一個V形塊放置孔，試樣定位孔與V形塊放置孔垂 直連通且分別貫穿所述矩形塊； 電磁式V形塊位于V形塊放置孔內(nèi)部，且當(dāng)兩塊V形塊相互吸合時，對位于試樣定位孔 內(nèi)部的試樣形成夾緊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金相試樣制備儀，其特征在于，所述五自由度驅(qū)動機構(gòu)， 包括一個第一水平支撐架和一個第二水平支撐架；其中， 在機架上部設(shè)有兩條平行的第一滑動導(dǎo)軌，第一水平支撐架橫跨設(shè)置在第一滑動導(dǎo)軌 上； 在第一水平支撐架上部設(shè)有兩條平行的第二滑動導(dǎo)軌，第二水平支撐架橫跨設(shè)置在第 二滑動導(dǎo)軌上； 第一滑動導(dǎo)軌的設(shè)置方向與第二滑動導(dǎo)軌的設(shè)置方向垂直； 在機架上設(shè)有兩個絲桿，絲桿的設(shè)置方向與第一滑動導(dǎo)軌的設(shè)置方向相同，在每個絲 桿上設(shè)置一個第一步進電機，用于推動第一水平支撐架沿第一滑動導(dǎo)軌方向運動； 在第一水平支撐架與第二水平支撐架之間設(shè)有兩個第一推桿電機，用于推動第二水平 支撐架沿第二滑動導(dǎo)軌方向運動； 在第二水平支撐架上設(shè)有一個旋轉(zhuǎn)臺； 在旋轉(zhuǎn)臺上安裝有四個第二推桿電機，第二推桿電機的底部與金相試樣夾持機構(gòu)連 接，用于帶動金相試樣夾持機構(gòu)實現(xiàn)堅直方向上的直線運動； 在旋轉(zhuǎn)臺內(nèi)部設(shè)有一個第二步進電機，用于帶動金相試樣夾持機構(gòu)實現(xiàn)以第二推桿電 機為軸線的水平旋轉(zhuǎn)運動； 在第二推桿電機底部設(shè)有一個第三步進電機，用于帶動金相試樣夾持機構(gòu)實現(xiàn)以金相 試樣夾持機構(gòu)自身為軸線的翻轉(zhuǎn)運動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金相試樣制備儀，其特征在于，所述打磨機構(gòu)，包括四組 打磨轉(zhuǎn)盤，每組打磨轉(zhuǎn)盤配置一個伺服電機； 每組打磨轉(zhuǎn)盤，包括一個上打磨轉(zhuǎn)盤和一個下打磨轉(zhuǎn)盤，上打磨轉(zhuǎn)盤與下打磨轉(zhuǎn)盤通 過一根轉(zhuǎn)動柱連接，伺服電機，用于驅(qū)動所述轉(zhuǎn)動柱轉(zhuǎn)動； 在上打磨轉(zhuǎn)盤和下打磨轉(zhuǎn)盤上安裝有砂輪、或粘附有砂紙。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種金相試樣制備儀，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動柱由上段轉(zhuǎn)動 柱和下段轉(zhuǎn)動柱組成；其中， 上段轉(zhuǎn)動柱與上打磨轉(zhuǎn)盤連接，下段轉(zhuǎn)動柱與下打磨轉(zhuǎn)盤連接； 上段轉(zhuǎn)動柱與下段轉(zhuǎn)動柱采用拆卸式連接，在上段轉(zhuǎn)動柱與下段轉(zhuǎn)動柱的連接處設(shè)有 緊固銷。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金相試樣制備儀，其特征在于，所述拋光機構(gòu)，包括： 一個拋光轉(zhuǎn)盤； 在拋光轉(zhuǎn)盤上設(shè)有一塊拋光布，拋光布的直徑與拋光轉(zhuǎn)盤直徑相同； 一個伺服電機，用于驅(qū)動拋光磚盤轉(zhuǎn)動； 一個滴液管，位于拋光轉(zhuǎn)盤上方，用于向拋光轉(zhuǎn)盤上滴撒拋光液； 一個漏斗形容器，位于拋光轉(zhuǎn)盤下方，用于存放從拋光轉(zhuǎn)盤上滴落的拋光液； 一個拋光液容器，位于拋光轉(zhuǎn)盤一側(cè)，用于盛放拋光液； 在拋光液容器與滴液管之間設(shè)有一條拋光液輸送管，在拋光液容器與漏斗形容器之間 設(shè)有一條拋光液回流管； 在拋光液容器內(nèi)部安裝有一個抽液泵和一個旋轉(zhuǎn)葉片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金相試樣制備儀，其特征在于，所述試樣腐蝕結(jié)構(gòu)塊上 設(shè)有若干個試管放置孔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種金相試樣制備儀，其特征在于，所述試樣定位塊處設(shè)有 一個第一吹風(fēng)機；在試樣腐蝕結(jié)構(gòu)塊處設(shè)有一個第二吹風(fēng)機。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金相試樣制備儀，其特征在于，所述打磨機構(gòu)配置有打 磨機構(gòu)外罩，打磨機構(gòu)外罩通過磁鐵與機架連接。
【文檔編號】B24B27/00GK204202959SQ201420630893
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】肖林京, 張森, 于鵬杰, 張玉龍 申請人:山東科技大學(xué)