A آلة القطع المعدنية هي الخطوة الأولى والأكثر أهمية في تحضير العينة - فالقطع السيئ يؤدي إلى تشوه أو تلف حراري أو تلطيخ لا يمكن لأي قدر من التلميع إزالته بالكامل بعد ذلك. عادةً ما يرجع الفرق بين المقطع العرضي القابل للاستخدام والعينة التالفة إلى ثلاثة عوامل يمكن التحكم فيها: اختيار الشفرة، وسرعة القطع، وتوصيل سائل التبريد.
لماذا تحدد جودة القطع نتائج عملية تحضير العينة بأكملها؟
يختلف التقسيم الميتالوغرافي بشكل أساسي عن القطع الخام، فالهدف هو إزالة المواد بأقل قدر من التشوه الميكانيكي والحد الأدنى من مدخلات الحرارة، حيث يمكن لكليهما تغيير البنية المجهرية قيد الدراسة. إن القطع الذي يقدم طبقة تشوه أعمق مما يمكن أن تزيله خطوات الطحن والتلميع اللاحقة سوف يترك القطع الأثرية مرئية تحت المجهر، مما يؤدي إلى استنتاجات مضللة حول بنية الحبوب، أو الصلابة، أو توزيع الطور.
هذا هو السبب آلة القطع المعدنيةs يتم تصنيعها حول عجلات قطع كاشطة بدلاً من مناشير الاحتكاك أو المناشير الشريطية - تعمل أدوات القطع الكاشطة على إزالة المواد من خلال عملية طحن عالية السرعة، والتي، عند التحكم فيها بشكل صحيح، تنتج سطحًا أملسًا منخفض التشوه يتطلب طحنًا أقل لاحقًا للوصول إلى المنطقة محل الاهتمام.
مطابقة نوع عجلة القطع لصلابة المواد
عادةً ما يتم تصنيف عجلات القطع الكاشطة حسب حبيباتها الكاشطة (أكسيد الألومنيوم أو كربيد السيليكون) وصلابة الروابط. القاعدة العامة غير بديهية للعديد من القادمين الجدد: تتطلب المواد الأكثر صلابة عجلات أكثر ليونة ، لأن الرابطة الأكثر ليونة تطلق الحبوب الكاشطة الباهتة بشكل أسرع، مما يؤدي باستمرار إلى كشف الحبوب الحادة الطازجة بدلاً من ترك العجلة تتألق وتولد حرارة زائدة.
| مادة | نوع جلخ | صلابة السندات |
|---|---|---|
| لينة غير الحديدية (آل، النحاس، النحاس) | كربيد السيليكون (SiC) | السندات الصعبة |
| فولاذ خفيف ومنخفض الكربون | أكسيد الألومنيوم (Al2O3) | رابطة متوسطة |
| الفولاذ المقسى، فولاذ الأدوات | أكسيد الألومنيوم (Al2O3) | رابطة ناعمة |
| السيراميك، المواد المركبة | الماس أو CBN | الراتنج أو السندات المعدنية |
بالنسبة للمواد شديدة الصلابة أو الهشة مثل الكربيدات الملبدة والسيراميك والمكونات الإلكترونية، يلزم وجود عجلات من الألماس أو نيتريد البورون المكعب، حيث أن عجلات أكسيد الألومنيوم أو كربيد السيليكون التقليدية تتآكل بسرعة كبيرة وتولد حرارة زائدة.
سرعة القطع ومعدل التغذية ودورهما في توليد الحرارة
تعمل معظم قواطع المعادن المختبرية بسرعات عجلة في حدود 1,500-5,000 دورة في الدقيقة ، مع السرعة المثالية حسب قطر العجلة والمواد. يتطلب قطر العجلة الأكبر عمومًا عدد دورات أقل في الدقيقة للحفاظ على نفس سرعة القطع الطرفية، وهي المعلمة التي تحكم فعليًا عملية القطع وتوليد الحرارة.
- تؤدي معدلات التغذية المرتفعة إلى تقليل إجمالي وقت القطع ولكنها تزيد من خطر ارتفاع درجة الحرارة والحرق الموضعي، خاصة في المواد الحساسة للحرارة
- تنتج معدلات التغذية المنخفضة قطعًا أنظف مع تشوه أقل ولكنها تزيد من وقت الدورة ويمكن أن تزيد من تآكل العجلات إذا تسبب البطء الشديد في التزجيج
- التحكم التلقائي في التغذية، المتوفر في معظم آلات القطع الدقيقة، يحافظ على قوة ثابتة على العجلة بغض النظر عن مدخلات المشغل - وهو أمر مهم لإمكانية التكرار عبر عينات متعددة
- تعمل أوضاع القطع النبضية أو المتأرجحة على تقليل تراكم الحرارة المستمر للسبائك الحساسة للحرارة، عن طريق سحب العجلة لفترة وجيزة على فترات للسماح لسائل التبريد بغسل منطقة القطع
أنظمة توصيل سائل التبريد وسبب أهمية معدل التدفق بقدر أهمية نوع سائل التبريد
يخدم المبرد غرضين في قطع المعادن: إزالة الحرارة من منطقة القطع وإزالة الحطام الكاشط الذي قد يسد العجلة ويقلل من كفاءة القطع. تعتبر المبردات القابلة للذوبان في الماء مع مثبطات التآكل قياسية بالنسبة للمواد الحديدية، في حين يتم استخدام المبردات المتخصصة للمواد الحساسة للتعرض للماء، مثل سبائك المغنيسيوم، والتي يمكن أن تتفاعل مع السوائل ذات الأساس المائي.
غالبًا ما يكون معدل التدفق وموضع الفوهة من العوامل التي يتم الاستهانة بها. يوفر تيار المبرد الذي لا يستهدف واجهة قطعة عمل العجلة بشكل مباشر الحد الأدنى من فائدة التبريد بغض النظر عن الحجم الإجمالي - تستخدم معظم القواطع الدقيقة فوهات مزدوجة موضوعة على جانبي العجلة لضمان التغطية طوال عملية القطع، خاصة مع تقدم العجلة بشكل أعمق إلى عينات أكثر سمكًا.
تثبيت العينات وتثبيتها للحصول على قطع متسقة ومتكررة
يعد التثبيت غير المتناسق مصدرًا شائعًا ولكن يتم تجاهله لعيوب القطع. يمكن أن تتسبب العينة التي تتحرك ولو بشكل بسيط أثناء القطع في انحراف العجلة، مما يؤدي إلى سطح قطع متموج أو مائل مما يزيد من تعقيد التركيب والطحن. تستوعب المشابك ذات النمط الملزمة مع إدخالات الفك القابلة للتعديل الأشكال غير المنتظمة، في حين تُفضل التركيبات ذات الكتلة V للعينات الأسطوانية مثل المقاطع العرضية للقضيب أو الأنبوب لمنع الدوران تحت قوة القطع.
بالنسبة للعينات الصغيرة أو الهشة - الصفائح المعدنية الرقيقة أو الأسلاك أو السيراميك الهش - غالبًا ما تُستخدم تركيبات الدعم الثانوية أو مواد الدعم المضحية لمنع العينة من التشقق أو الرمي من المشبك عند خروج العجلة من القطع. يجب فحص الحد الأقصى لسعة القطع، والتي يتم تحديدها عادةً على أنها أكبر قطر عينة أو مقطع عرضي يمكن للآلة استيعابه، مقابل أحجام العينات النموذجية نظرًا لأن تجاوزها يفرض عمليات قطع متعددة لإعادة التموضع مما يزيد من فرصة عدم المحاذاة بين الأسطح المقطوعة.
