一种金相试样制备仪的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种金相试样制备仪，包括机架、金相试样夹持机构、五自由度驱动机构、打磨机构、抛光机构和试样腐蚀结构块，通过五自由度驱动机构配合金相试样夹持机构，可以精确控制金相试样在制备过程中的运动轨迹，并辅助打磨机构、抛光机构和试样腐蚀结构块完成金相试样的高质量制备，试样的打磨、抛光和腐蚀过程可实现自动化控制，省去了大量的人力和时间，同时避免了因技术人员的失误或者经验不足造成的试样制备缺陷。此外，本发明还具有占地空间小、设备利用率高、噪声小、无污染、金相砂纸更换方便，抛光液可实现循环利用、结构紧凑、制作成本较低、安装维护方便等优点。
【专利说明】一种金相试样制备仪
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种金相试样制备仪。
【背景技术】
[0002] 金相试样制备是金相研究的重要组成部分，其过程包括镶嵌、打磨、抛光和腐蚀。 目前，市场上已有全自动镶嵌机，能够完成上述镶嵌操作的自动化过程，然而，打磨、抛光和 腐蚀过程，仍旧全部为人工操作。对于金相试样的传统制备过程，具体应用及方法如下：
[0003] (1)镶嵌：镶嵌适用于不是整形、不易于拿的微小金相试样，通过热固性塑料（如 粉末状酚醛树脂）将线材、细小管材、薄板、锤击碎块等试样压制成规则大小的圆柱体，便 于打磨时的加持或后续的实验，诸如电子探针实验等。
[0004]目前，金相试样的镶嵌过程主要依靠镶嵌机完成。现有的镶嵌机有两种：手动镶嵌 机和自动镶嵌机，其工作原理是基本相同的，即采用热量和压力在预置的磨具下将试样镶 嵌成圆柱状。镶嵌过程相对比较简单，对实验员要求较低。
[0005] (2)打磨：金相试样在镶嵌后，需要经过打磨才能得到光亮的表面。打磨分为粗磨 和细磨两个阶段，一般地，打磨过程均为人工操作。打磨过程经常会出现试样的受力不均， 导致试样表面倾斜，这就要求实验员具有一定的金相制备经验和技巧。
[0006] 粗磨主要采用锉刀、铣床、车床、磨床、砂轮等工具完成，目的是去除试样切割的时 候造成的表面粗糙不平。若试样表面本身较为平整、或采用精度高的工具切割完成的，该步 骤可以省略，但是为了保证机械打磨过程中的安全性，防止试样飞出、或把砂纸、抛光布划 破，最好要将镶嵌试样的边缘打磨出倒角。
[0007] 细磨的目的是消除粗磨遗留下来的深而粗的磨痕，为抛光做准备。细磨本身包括 多道操作，即在各号砂纸上从粗到细顺序进行。细磨操作方式有手工磨光和机械磨光两种， 且均需人工操作。细磨的磨削工具是砂纸，砂纸由纸基、粘结剂、磨料组合而成。
[0008] 目前，金相砂纸主要有干砂纸与湿砂纸两种，分别可以进行干磨和湿磨。两种砂纸 各有优点：干砂纸的砂粒一般是优质碳化硅，纸基一般是采用乳胶纸，因而它们的柔韧性更 好，使用过程中散热性也更好，不易因产生堵塞现象；湿砂纸的砂粒之间的间隙较小，磨出 的物品碎屑也较小，和水一起使用时碎屑就会随水流出，从而保持砂纸使用面的锋利度。金 相砂纸规格代号及磨料尺寸如表1所示。
[0009]表1金相砂纸规格[0010]
【权利要求】
1. 一种金相试样制备仪，包括机架、金相试样夹持机构、五自由度驱动机构、打磨机构、 抛光机构和试样腐蚀结构块；其特征在于， 机架，用于为金相试样夹持机构、五自由度驱动机构、打磨机构、抛光机构和试样腐蚀 结构块提供支撑、导向和定位功能； 金相试样夹持机构，在打磨、抛光和腐蚀过程中用于完成对试样的夹持动作； 打磨机构，用于完成对试样的自动化打磨过程； 抛光机构，用于完成对试样的自动化抛光过程； 试样腐蚀结构块，用于完成对试样的腐蚀过程； 五自由度驱动机构，与金相试样夹持机构连接，用于控制金相试样夹持机构在机架内 部的运动轨迹，并配合打磨机构、抛光机构和试样腐蚀结构块完成打磨、抛光和腐蚀过程。
2. 根据权利要求1所述的一种金相试样制备仪，其特征在于，所述机架上安装有试样 定位块，用于放置试样并作为试样在制备过程中的原点位置； 在试样定位块上设有一个试样放置孔和至少一个试管放置孔。
3. 根据权利要求1所述的一种金相试样制备仪，其特征在于，所述金相试样夹持机构， 包括一个矩形块和两个电磁式V形块； 在矩形块上设有一个试样定位孔和一个V形块放置孔，试样定位孔与V形块放置孔垂 直连通且分别贯穿所述矩形块； 电磁式V形块位于V形块放置孔内部，且当两块V形块相互吸合时，对位于试样定位孔 内部的试样形成夹紧。
4. 根据权利要求1所述的一种金相试样制备仪，其特征在于，所述五自由度驱动机构， 包括一个第一水平支撑架和一个第二水平支撑架；其中， 在机架上部设有两条平行的第一滑动导轨，第一水平支撑架横跨设置在第一滑动导轨 上； 在第一水平支撑架上部设有两条平行的第二滑动导轨，第二水平支撑架横跨设置在第 二滑动导轨上； 第一滑动导轨的设置方向与第二滑动导轨的设置方向垂直； 在机架上设有两个丝杆，丝杆的设置方向与第一滑动导轨的设置方向相同，在每个丝 杆上设置一个第一步进电机，用于推动第一水平支撑架沿第一滑动导轨方向运动； 在第一水平支撑架与第二水平支撑架之间设有两个第一推杆电机，用于推动第二水平 支撑架沿第二滑动导轨方向运动； 在第二水平支撑架上设有一个旋转台； 在旋转台上安装有四个第二推杆电机，第二推杆电机的底部与金相试样夹持机构连 接，用于带动金相试样夹持机构实现坚直方向上的直线运动； 在旋转台内部设有一个第二步进电机，用于带动金相试样夹持机构实现以第二推杆电 机为轴线的水平旋转运动； 在第二推杆电机底部设有一个第三步进电机，用于带动金相试样夹持机构实现以金相 试样夹持机构自身为轴线的翻转运动。
5. 根据权利要求1所述的一种金相试样制备仪，其特征在于，所述打磨机构，包括四组 打磨转盘，每组打磨转盘配置一个伺服电机； 每组打磨转盘，包括一个上打磨转盘和一个下打磨转盘，上打磨转盘与下打磨转盘通 过一根转动柱连接，伺服电机，用于驱动所述转动柱转动； 在上打磨转盘和下打磨转盘上安装有砂轮、或粘附有砂纸。
6. 根据权利要求5所述的一种金相试样制备仪，其特征在于，所述转动柱由上段转动 柱和下段转动柱组成；其中， 上段转动柱与上打磨转盘连接，下段转动柱与下打磨转盘连接； 上段转动柱与下段转动柱采用拆卸式连接，在上段转动柱与下段转动柱的连接处设有 紧固销。
7. 根据权利要求1所述的一种金相试样制备仪，其特征在于，所述抛光机构，包括： 一个抛光转盘； 在抛光转盘上设有一块抛光布，抛光布的直径与抛光转盘直径相同； 一个伺服电机，用于驱动抛光砖盘转动； 一个滴液管，位于抛光转盘上方，用于向抛光转盘上滴撒抛光液； 一个漏斗形容器，位于抛光转盘下方，用于存放从抛光转盘上滴落的抛光液； 一个抛光液容器，位于抛光转盘一侧，用于盛放抛光液； 在抛光液容器与滴液管之间设有一条抛光液输送管，在抛光液容器与漏斗形容器之间 设有一条抛光液回流管； 在抛光液容器内部安装有一个抽液泵和一个旋转叶片。
8. 根据权利要求1所述的一种金相试样制备仪，其特征在于，所述试样腐蚀结构块上 设有若干个试管放置孔。
9. 根据权利要求2所述的一种金相试样制备仪，其特征在于，所述试样定位块处设有 一个第一吹风机；在试样腐蚀结构块处设有一个第二吹风机。
10. 根据权利要求1所述的一种金相试样制备仪，其特征在于，所述打磨机构配置有打 磨机构外罩，打磨机构外罩通过磁铁与机架连接。
【文档编号】G01N1/28GK104330294SQ201410587916
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】肖林京, 张森, 于鹏杰, 张玉龙 申请人:山东科技大学