试样镶嵌装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种试样镶嵌装置和试样镶嵌方法，所述试样镶嵌装置包括：镶嵌盒，镶嵌盒的底部具有用于容纳试样的凹槽；第一屏蔽盒，设置在镶嵌盒的侧部，第一屏蔽盒具有第一开口，所述第一开口面对镶嵌盒的侧壁，第一屏蔽盒中设置有电磁铁，电磁铁的磁场通过第一开口扩散到第一屏蔽盒外部；以及第二屏蔽盒，设置在镶嵌盒的下方，第二屏蔽盒具有第二开口，所述第二开口对应于镶嵌盒的凹槽，第二屏蔽盒中设置有强磁体，强磁体磁场通过第二开口扩散到第二屏蔽盒外部。电磁铁的磁场强度是可变的，并且第一屏蔽盒与镶嵌盒之间的相对位置是可调节的。
【专利说明】试样镶嵌装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种试样镶嵌装置，更具体地说，涉及一种能够容易地调整试样的倾斜角度的试样镶嵌装置。
【背景技术】
[0002]在钢铁材料金相检验及失效分析工作中，若试样过于细薄(如薄板、细线材、细管材等)或试样过软、易碎、或需检验边缘组织、或者为便于在自动磨光和抛光机上研磨的试样，需米用的一定的方法对试样进行镶嵌。其中，镶嵌方法包括热镶和冷镶。对于失效分析的试样，镶嵌方法的选择尤其重要。通常，为了不改变失效分析部位的组织形态，一般选择冷镶，即以环氧树脂配以一定比例的固化剂二乙胺，在空气中放置几小时后便可固化。
[0003]在实验室的常规检验中有一部分需要检验的金属面与邻近的基体金属面并不在一个平面上，而是呈现一定的倾斜角。因此，如果用普通的镶嵌工艺进行处理，得到的图片结果往往模糊不清,不能清楚地显示试样的情况。
[0004]图1示出了现有技术中使用的镶嵌盒，该镶嵌盒100为PP材料制成的无盖小方盒。镶嵌钢样时一般将待检钢样120竖直放置,将待检试样的样面朝下,置于小方盒内。若样面过小，无法竖直放置，则采用在待检样面两侧各放置一个具有一定宽度的钢样130作为支撑，将待检试样置于正中间，然后进行后续的镶嵌、固化工作。但是，如上述多数失效分析的待检样面与基体横向或纵向面并不在一个平面，若依然利用该镶嵌盒进行镶嵌则会出现上面所说的结果模糊不清的结果。因此，这种镶嵌盒无法满足实际实验的需要，因而在实际应用过程中收到限制。
【发明内容】
[0005]本发明的一方面提供了一种试样镶嵌装置，所述试样镶嵌装置包括:镶嵌盒，镶嵌盒的底部具有用于容纳试样的凹槽；第一屏蔽盒，设置在镶嵌盒的侧部，第一屏蔽盒具有第一开口，所述第一开口面对镶嵌盒的侧壁，第一屏蔽盒中设置有电磁铁，电磁铁的磁场通过第一开口扩散到第一屏蔽盒外部；以及第二屏蔽盒，设置在镶嵌盒的下方，第二屏蔽盒具有第二开口，所述第二开口对应于镶嵌盒的凹槽，第二屏蔽盒中设置有强磁体，强磁体磁场通过第二开口扩散到第二屏蔽盒外部，其中，电磁铁的磁场强度是可变的，并且第一屏蔽盒与镶嵌盒之间的相对位置是可调节的。
[0006]根据本发明的另一方面，所述试样镶嵌设备还可包括可移动平台，第一屏蔽盒可设置在所述可移动平台上，可移动平台移动来改变第一屏蔽盒与镶嵌盒之间的相对位置。
[0007]根据本发明的另一方面，电磁铁的驱动电路中可以包括可变电阻箱，以通过改变电磁铁中的电流来调整电磁铁的磁场强度。
[0008]根据本发明的另一方面，第一屏蔽盒和第二屏蔽盒可由硅钢制成，以屏蔽容纳在其中的电磁铁或强磁体的磁场。
[0009]本发明的另一方面公开了一种试样镶嵌方法，该方法包括下述步骤:将试样放置到镶嵌盒底部的凹槽中，利用设置在镶嵌盒底部的第二屏蔽盒中的强磁体使试样吸附到镶嵌盒底部；向镶嵌盒中加入环氧树脂和固化剂；调整试样的倾斜角度，使试样的待检测面与镶嵌盒的底表面平行；调整设置在镶嵌盒的一侧的第一屏蔽盒中的电磁铁的位置和/或磁场强度，使试样能够稳定地保持在调整好的倾斜角度；以及待环氧树脂固化后，移除第一屏蔽盒和第二屏蔽盒，以完成试样镶嵌。
[0010]根据本发明的另一方面，可通过改变电磁铁中的电流来调整电磁铁的磁场强度。
[0011]根据本发明的另一方面，第一屏蔽盒和第二屏蔽盒可由硅钢制成，以屏蔽容纳在其中的电磁铁或强磁体的磁场。
[0012]根据本发明的另一方面，第一屏蔽盒和第二屏蔽盒均可具有朝向镶嵌盒的开口，以使容纳在其中的电磁铁或强磁体的磁场扩散到第一屏蔽盒和第二屏蔽盒的外部。
[0013]利用根据本发明的试样镶嵌装置和镶嵌方法，在镶嵌的过程中，可将切取的缺陷试样倾斜一定角度镶嵌，即在环氧树脂固化之前的一定时间内保持此角度不变，以确保试样的待检测面与镶嵌水平面平行，便可在镶嵌样磨制后更好地观察需要检验的金属面，得到更真实、清晰的实验结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]通过下面结合附图进行的对实施例的描述，本发明的上述和/或其他目的和优点将会变得更加清楚，其中:
[0015]图1是现有技术中使用的镶嵌盒的示意图；
[0016]图2是根据本发明示例性实施例的试样镶嵌装置中使用的镶嵌盒的示意性透视图；
[0017]图3是根据本发明示例性实施例的试样镶嵌装置中使用的第二屏蔽盒的示意性透视图；
[0018]图4是根据本发明示例性实施例的待检试样在试样镶嵌装置中的受力情况示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面将参照附图更详细地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，提供这些实施例仅仅是为了描述本发明，而不是出于限制本发明的目的。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底的和完整的，并将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0020]图2是是根据本发明示例性实施例的试样镶嵌装置中使用的镶嵌盒的示意性透视图。图3是根据本发明示例性实施例的试样镶嵌装置中使用的第二屏蔽盒的示意性透视图。
[0021]参照图2和图3，根据本发明示例性实施例的试样镶嵌装置包括:镶嵌盒210，镶嵌盒210的底部具有用于容纳试样的凹槽215 ;第一屏蔽盒(未示出)，设置在镶嵌盒210的侧部，第一屏蔽盒具有第一开口，所述第一开口面对镶嵌盒210的侧壁，第一屏蔽盒中设置有电磁铁，电磁铁的磁场通过第一开口扩散到第一屏蔽盒外部；第二屏蔽盒220，设置在镶嵌盒120的下方，第二屏蔽盒220具有第二开口 225，所述第二开口 225对应于镶嵌盒210的凹槽215，第二屏蔽盒220中设置有强磁体300，强磁体300的磁场通过第二开口 225扩散到第二屏蔽盒220外部。
[0022]根据本发明的当前实施例，电磁铁的磁场强度是可变的，并且第一屏蔽盒与镶嵌盒之间的相对位置是可调节的。例如，在一个实施例中，试样镶嵌设备还可包括可移动平台(未示出)，第一屏蔽盒设置在所述可移动平台上，可移动平台移动来改变第一屏蔽盒与镶嵌盒之间的相对位置。在另一个实施例中，电磁铁的驱动电路中可包括可变电阻箱，从而可以通过改变电磁铁中的电流来调整电磁铁的磁场强度。
[0023]第一屏蔽盒和第二屏蔽盒可以由硅钢制成，从而可以屏蔽在第一屏蔽盒和第二屏蔽盒中设置的电磁铁或强磁体的磁场。因此，通过设置第一屏蔽盒和第二屏蔽盒，可以使磁场仅通过设置在第一屏蔽盒和第二屏蔽盒上的开口扩散到第一屏蔽盒和第二屏蔽盒外部，因此能够避免磁场对试样镶嵌装置产生影响。
[0024]镶嵌盒210可由透明的PP树脂形成，在进行试样镶嵌时，可将环氧树脂和和固化剂混合后加入到镶嵌盒210中。经过一段时间以后，环氧树脂固化，因此可将试样牢固地镶嵌在镶嵌盒中。
[0025]如图2和图3所示，镶嵌盒210、第二屏蔽盒220以及第一屏蔽盒可以彼此分开，因此可以分别储存和运输。当需要使用试样镶嵌装置来进行试样镶嵌时，可以将他们组合到一起，从而形成试样镶嵌装置。
[0026]下面将结合本发明的不例性实施例来描述一种试样的镶嵌方法。根据本发明的不例性实施例，一种试样镶嵌方法可包括下述步骤:将试样放置到镶嵌盒底部的凹槽中，利用设置在镶嵌盒底部的第二屏蔽盒中的强磁体使试样吸附到镶嵌盒底部；向镶嵌盒中加入环氧树脂和固化剂；调整试样的倾斜角度，使试样的待检测面与镶嵌盒的底表面平行；调整设置在镶嵌盒的一侧的第一屏蔽盒中的电磁铁的位置和/或磁场强度，使试样能够稳定地保持在调整好的倾斜角度；待环氧树脂固化后，移除第一屏蔽盒和第二屏蔽盒，以完成试样镶嵌。
[0027]根据当前的实施例，可以利用电流的磁效应产生的磁场力以及铁、钴、镍、镝或其合金钢能被软化的特点，进而利用磁场之间的作用力的大小调节待检试样的镶嵌倾斜角度。
[0028]更具体地说，根据本发明的一个实施例，以试样镶嵌装置作为主要构件形成电磁调节装置，该电磁调节装置可以包括以下部分:包含变压、整流、滤流等组件的回路，此回路称之为第一回路；包含触控式变阻箱、电磁铁、开关等的回路，称之为第二回路；磁化待检试样的强磁体；带开口的电磁屏蔽盒两个；pp透明镶嵌盒。
[0029]其中，第一回路用于将220V交流电源转化成低压直流电源供第二回路使用。第二回路则是通过调节变阻箱的电阻大小，改变回路中的电流大小，从而达到利用电磁铁产生不同磁场力大小的目的，满足对待检试样产生不同吸引力大小的需要，以此调节待检试样的倾斜角度。第一回路和第二回路作为一个整体置于一带显示屏的封套内，封套侧面有一个允许电磁铁部分磁场透出的开口。通过显示屏点触控制变阻箱电阻的大小和显示电流、电压的数值。此封套整体置于一个可调节高度的小平台上，即封套高度可调。此外，除了调节高度外，还可通过调整此封套与镶嵌盒之间的距离来调整电磁铁与试样之间的磁场力的大小,从而满足对待检试样产生不同吸引力大小的需要，以此调节待检试样的倾斜角度。强磁体是为了快速磁化待检试样，并将待检试样的一端牢牢吸引。电磁屏蔽盒包括屏蔽电磁铁产生的大部分磁场的第一屏蔽盒和屏蔽强磁体产生的大部分磁场的第二屏蔽盒，两个屏蔽盒均带有朝向镶嵌盒的开口，允许其包裹的磁场的一部分透过屏蔽盒。其中，第二屏蔽盒中还配置有强磁体，强磁体磁极一端竖直置于第二屏蔽盒底盖上，并将其磁极另一端正对屏蔽盒开口。PP透明镶嵌盒为一无盖的塑料盒，其底端有一突出的狭长凹槽，用来放置待检试样，并将其待检样面朝下，方便镶嵌后试样的磨制。
[0030]根据本发明的示例性实施例,可以利用强磁体将待检试样磁化后将其一端牢牢吸引在带凹槽的透明盒中，而另一端则被电磁铁产生的磁场斜向吸引，通过调节电磁力的大小来调节待检试样的倾斜角度，达到随意改变待检试样待检样面与水平面的角度的目的，从而方便了实验结果的观察。其中，待检试样的受力示意图如图4所示。
[0031]参照图4，用实心圆点示意性地表示试样250。在镶嵌过程中，当将环氧树脂和固化剂以及试样均放置到镶嵌盒中之后，试样250主要受到其自身重力G，来自环氧树脂的压力P以及设置在镶嵌盒的底部的强磁体的引力Ml。此时，在将试样250调整至合适的倾斜角度后，利用电磁铁向试样施加引力M2。这时，试样250还受到引力M2以及来自镶嵌盒壁的支撑力S。在这种情况下，调整引力M2的大小，可以使试样250处于受力平衡状态，从而能够在不施加外力的情况下保持其位置，从而在环氧树脂固化后完成试样的镶嵌。
[0032]更具体地说，在一个示例性实施例中，可以将PP透明镶嵌盒的凹槽部分置于第二屏蔽盒的开孔内，将待检试样待检面朝下置于镶嵌盒内，此时试样被强磁铁牢牢吸住，再向镶嵌盒内加入适量一定配比的环氧树脂和固化剂的混合物。然后，手动调节试样的样面倾斜至需要的角度并用一只手扶住试样。接着，调节搁置包含电磁铁的封套的可活动台架至待检试样高度一半以上的位置(但高度不宜过高,否则电磁力对试样的吸引力过小)。打开总电源，缓慢调节变阻箱的阻值，即改变电磁铁产生的磁场力大小，从而改变电磁铁产生的磁场力对试样的吸引力大小。在调节变阻箱阻值的同时尝试放开扶住试样的手，若试样有轻微移动则继续缓慢调节变阻箱阻值，直到试样保持在需要的位置静止不动为止。
[0033]因此，根据本发明的实施例，在镶嵌的过程中，能够将试样倾斜一定角度镶嵌，即在环氧树脂固化之前的一定时间内保持此角度不变，从而可以确保试样的待检测的表面与镶嵌水平面平行，因此可在镶嵌样磨制后更好地观察需要检验的金属面，得到更真实、清晰的实验结果。
[0034]已经参照示例性实施例描述了本发明，然而本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这里公开的示例性实施例进行各种修改和改变，本发明的范围由权利要求书及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种试样镶嵌装置，所述试样镶嵌装置包括: 镶嵌盒，镶嵌盒的底部具有用于容纳试样的凹槽； 第一屏蔽盒，设置在镶嵌盒的侧部，第一屏蔽盒具有第一开口，所述第一开口面对镶嵌盒的侧壁，第一屏蔽盒中设置有电磁铁，电磁铁的磁场通过第一开口扩散到第一屏蔽盒外部；以及 第二屏蔽盒，设置在镶嵌盒的下方，第二屏蔽盒具有第二开口，所述第二开口对应于镶嵌盒的凹槽，第二屏蔽盒中设置有强磁体，强磁体磁场通过第二开口扩散到第二屏蔽盒外部， 其中，电磁铁的磁场强度是可变的，并且第一屏蔽盒与镶嵌盒之间的相对位置是可调节的。
2.如权利要求1所述的试样镶嵌设备，所述试样镶嵌设备还包括可移动平台，第一屏蔽盒设置在所述可移动平台上，可移动平台移动来改变第一屏蔽盒与镶嵌盒之间的相对位置。
3.如权利要求1所述的试样镶嵌设备，其中，电磁铁的驱动电路中包括可变电阻箱，以通过改变电磁铁中的电流来调整电磁铁的磁场强度。
4.如权利要求1所述的试样镶嵌设备，其中，第一屏蔽盒和第二屏蔽盒由硅钢制成，以屏蔽容纳在其中的电磁铁或强磁体的磁场。
5.一种试样镶嵌方法，该方法包括下述步骤: 将试样放置到镶嵌盒底部的凹槽中，利用设置在镶嵌盒底部的第二屏蔽盒中的强磁体使试样吸附到镶嵌盒底部； 向镶嵌盒中加入环氧树脂和固化剂； 调整试样的倾斜角度，使试样的待检测面与镶嵌盒的底表面平行； 调整设置在镶嵌盒的一侧的第一屏蔽盒中的电磁铁的位置和/或磁场强度，使试样能够稳定地保持在调整好的倾斜角度；以及 待环氧树脂固化后，移除第一屏蔽盒和第二屏蔽盒，以完成试样镶嵌。
6.如权利要求5所述的方法，其中，通过改变电磁铁中的电流来调整电磁铁的磁场强度。
7.如权利要求5所述的方法，其中，第一屏蔽盒和第二屏蔽盒由硅钢制成，以屏蔽容纳在其中的电磁铁或强磁体的磁场。
8.如权利要求7所述的方法，第一屏蔽盒和第二屏蔽盒均具有朝向镶嵌盒的开口，以使容纳在其中的电磁铁或强磁体的磁场扩散到第一屏蔽盒和第二屏蔽盒的外部。
【文档编号】G01N1/36GK103487312SQ201310481344
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月15日 优先权日:2013年10月15日
【发明者】蔡晓文, 吴安术, 陈义, 张洪俊, 陈容, 刘锦燕, 陈述 申请人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司