一种手动磨抛多个金相试样的固定夹持装置设计①

吴 波， 何 康， 胡学青

(宿州学院机械与电子工程学院，安徽 宿州 234000)

0 引 言

通过对材料金相组织的研究，可以探索材料的微观组织结构，进而验证材料的性能特点[1]。配合金相图像分析系统利用金相对金属进行检测，能够使检测更加准确细致，这种模式下可以对晶体物质、非金属混杂物、金属的脱碳层进行深度检测[2]。研究材料的微观组织，首先需要制备好金相试样[3]。现代金相磨抛装置分为全自动金相试样磨抛机和半自动金相试样磨抛机两种，目前，全自动金相磨抛装置由于价格昂贵，磨抛材料单一，常应用于对试样制作经验要求不高，批量生产的场合。大部分实验室采用的还是半自动化的传统磨抛设备，需要操作人员用手握住金相试样进行机械磨抛，不仅要求磨抛人员具有较高技能，如果工作量大的话，手酸手疼是不可避免的，时间长了还会产生职业病。传统的磨抛虽然效率低，但是对于试样需求数量少，材料多样的实验室来说性价比更高。

1 设计内容

优良的金相试样对检验和分析金属的显微组织起到决定的作用。制作完成的试样应能清晰地观测到试样真实结构、没有磨痕和水痕，且夹杂物、石墨等金属结构不脱落，否则将会严重影响微观分析的正确性[4]。金相试样的制备过程包括试样制坯、磨制、抛光、金相显微组织显示等几个步骤[5]。磨光和抛光是试样的制备的必要工序，其中抛光的目的是去除细磨痕和变形层，以获得平整无疵的镜面。抛光工序决定了金相试件的最终质量。磨光和抛光工序对技术要求也相对较高。在传统磨抛过程中，试样磨面与设备盘面应绝对平行且均匀地轻压在盘面上，通常用作实验的试样体积较小，在磨抛过程中经常会出现试样飞出的情况，手指按压力度稍大还会产生压痕，磨抛过程中也很难保证试样磨面与盘面平行。

图1 固定夹持装置模型图

图2 平面图

为克服现有的手动磨抛效率低和无法固定金相试样的不足，设计了一种应用于手动磨抛多个金相试样的固定夹持装置，模型如图1。

该固定夹持装置可采用铝合金等常见合金材料制作而成。如平面图2可知，该装置外围尺寸为100mm×80mm×15mm的长方体，4个角分别为半径为5mm的圆角，长方体中均匀分布16个阶梯通孔，上端为直径10mm深度9mm的嵌套金相试件的固定孔，下端为直径6mm深度6mm的支撑卸载孔。

2 工作原理及特点

将镶嵌好直径为10mm的圆柱体金相试样嵌入固定孔中，圆柱金相试样高度应大于9mm，然后进行磨光、抛光处理；待处理完成，用直径小于6mm的坚硬杆状物体将抛光后的试样顶松，逐个取下即可。

设计特点：

(1) 能同时对16个金相试样进行磨抛；

(2) 能防止小型试样在磨抛过程中飞出；

(3) 易控制磨抛压力；

(4) 能避免手指与磨抛装置的直接接触而受到损伤；

(5) 采用铝合金等常规合金材料制作，结构简单、制作成本低、效率高、安全可靠有利于推广应用。

3 结 语

传统的手工金相试样制备方法对实验的顺利进行起到决定性作用，特别是对常用材料反复试验、不断探索，才能收到良好的效果[6]。通过上述设计，不仅解决了金相试样固定的问题，还解决了同时磨抛多个试样的问题。保证了操作者的人身安全。设计具有结构简单，易实现等优点，利于大范围推广应用。