Металографічна пробопідготовка в промисловості: етапи, системи, матеріали

Пропонуємо розглянути етапи пробопідготовки на прикладі використання продукції від партнера ХЛР — Akasel, провідного данського виробника витратних матеріалів для металографії та петрографії.

Різання зразків

Перший крок у процесі металографічної пробопідготовки — різання. Важливе значення тут має відрізний круг — якісний пристрій дасть плоску поверхню зрізу з мінімальною кількістю деформацій, а отже, прискорить і спростить подальші етапи пробопідготовки.

Компанія Akasel постачає відрізні круги, за допомогою яких різання відбувається максимально точно й з мінімальними деформаціями.

Заливання зразків

Якщо досліджувані металографічним методом зразки мають неправильну форму, проводити дослідження буває досить складно або й неможливо через проблеми з підготовкою якісного шліфа. Після запресування / заливання зразок має стандартну форму, завдяки чому його легко встановити в утримувач зразків або тримати в руці під час ручної пробопідготовки.

Із заливанням також значно простіше досліджувати «складні» зразки: зварні з’єднання неправильної форми, загартовані зразки й зразки з покриттям, крихкі зразки, деталі й елементи деталей. У таких випадках якісне заливання гарантує хороший зразок. 

Пропонуємо низку рішень для заливання від компанії Akasel, які сприяють простоті й зручності процесу.

Холодне заливання

• Ака-Cure, Slow (8–24 год): система затвердіння з низькою усадкою та гарною адгезією, що забезпечується доданим підсилювачем адгезії.
• Aka-Cure, Quick (30 хв): швидкотвердні системи, час затвердіння — 30 хв за 80 °C. Також використовується у двоетапному процесі, що дає змогу заливати великі зразки без усадки.
• Aka-Crylic-2 (8 хв): швидкотвердні низькоусадкові двокомпонентні системи. Термозатвердіння впродовж 8 хвилин, ідеальне утримання краю завдяки великій кількості мінеральних наповнювачів.
• Aka-Clear-2 (8 хв): двокомпонентна термотвердна система швидкого заливання. Якісне й чітке кріплення без використання тиску.

Усі смоли мають у комплекті чашки й ложки для змішування.

Гаряче запресування

У заливальних пресах використовуються такі витратні матеріали Akasel:

• Aka-Resin, Epoxy — чорна термореактивна смола з мінеральними заповнювачами дуже низького рівня зсідання й найкращим утриманням краю.
• Aka-Resin, Acrylic — термопластична речовина для отримання шліфів і простого спостереження за зразком.
• Aka-Resin, Melamine — термореактивна смола з білим мінеральним наповнювачем для універсального запресування (низький рівень зсідання).
• Aka-Resin, Phenolic — чорна термореактивна смола з деревним наповнювачем для «чорнового» заливання.
• Aka-Resin, SEM —термореактивна фенольна смола, заповнена вуглецем для струмопровідності під час роботи зі сканувальними електронними мікроскопами (СЕМ).

Akasel покриває майже всі типи підготовки зразків і дає змогу вибрати необхідні матеріали без втрати якості фіксації зразка.

Шліфування зразків 

На цьому етапі головна мета — усунути будь-які зміни форми, що вносяться в процесі різання. Ідеальним результатом буде плоский зразок із мінімальними деформаціями.

Алмазні шліфувальні диски Aka-Piatto вирізняються простотою в користуванні, чудовою площинністю, а також економічніші порівняно з традиційним шліфуванням.

Aka-Piatto: альтернатива шліфувальному паперу

Ака-Piatto — це серія алмазних шліфувальних дисків зернистістю від Р80 до P1200. Вони є плоскими й відмінно шліфують матеріали твердістю понад 150 HV.

До переваг Ака-Piatto належать:

• Диференціація за кольором
• Зносостійка конструкція
• Невеликі крильця, що полегшують зняття диска після використання
• Здатність замінити від 200 до 300 листів шліфувального паперу
• Постійна швидкість видалення матеріалу зі зразка
• Високий рівень площинності

Aka-Piatto + висококонцентрована версія Aka-Piatto

Системи з подвоєною концентрацією та меншими розмірами алмазів забезпечують більш високу площинність і довший термін служби, тому ідеальні для шліфування кераміки, металокераміки й твердих металів без глибокої деформації.

Завдяки твердості алмазів зберігається постійна глибина зняття матеріалу зі зразка практично для всіх матеріалів. Відповідно, площинність у процесі пробопідготовки набагато вища, а наступні етапи — швидші.

Шліфування в автоматичному режимі здійснюється лише у два етапи без втрати якості: спочатку — виведення площини, наприклад, з Ака-Piatto 80, потім — тонке шліфування з Ака-Piatto 1200 або Ака-Allegran.У разі шліфування дуже твердих матеріалів зношуваність зв’язувальної суспензії знижується через зменшення глибини шліфування. У таких випадках поверхню потрібно очистити шліфувальним каменем, щоби ввести нові гострі алмази й відновити шліфувальну потужність Ака-Piatto.

Класичний абразивний папір використовують для шліфування м’яких матеріалів (нижче від 150 HV), оскільки поки що не існує альтернативи цьому методу. Для нього Akasel розробив і виготовляє абразиви Rhaco Grit.

Rhaco Grit

Класична підготовка за допомогою абразивного паперу досі є основним шліфувальним методом для матеріалів із твердістю менш ніж 150 HV. Rhaco Grit від Akasel має низку унікальних особливостей, завдяки яким обходить звичайний шліфувальний папір:

• Тривалість служби понад 100 % на P120–P320 порівняно з аналогами на ринку
• Висока площинність на P400–P1200 (тонший папір підкладки)
• Немає закручування через односпрямованість паперу
• Ідеальна адгезія в разі використання з Aka-Rhaco
• «Закрилки» для легкого видалення з диска

Шліфувальний камінь використовується на окремому шліфувальному верстаті. Через фінансову складову цей метод застосовують лише в разі великого потоку зразків. Для середнього й невеликого потоку Akasel розробив альтернативу — Rigid Discs.

Ака-Allegran і Ака-Largan: швидка підготовка плоских зразків

В Aka-Allegran працює унікальна система видалення матеріалу. Інтегрований абразив алмазу вивільняється в разі застосування алмазної суспензії або алмазного спрею для Ака-Allegran. Такий підхід забезпечує високий рівень видалення матеріалу, ідеальну площинність і триваліший, ніж у звичайних систем із жорстким диском, термін служби. Диски Ака-Allegran і Ака-Largan:

• Замінюють понад 1000 штук шліфувального паперу
• Можуть використовуватися на матеріалах твердістю 50–2000 HV
• Мають «закрилки» для легкого зняття з магнітного диска

Прикметною рисою Ака-Allegran є «однокрокове» шліфування: система зводить ряд шліфувальних кроків, зазвичай P320–P1200, до одного кроку. Після підготовки на Ака-Allegran, яка займає 3–5 хвилин, зразки готові до полірування базовим шліфуванням на P80–P220. Якщо попереднє шліфування було з Ака-Piatto, площинність зразків буде високою, і Ака-Allegran допоможе додатково знизити час підготовки.

Використовуйте відповідно до показників твердості зразків:

• Aka-Largan 9 — для 50–400 HV
• Aka-Allegran 1 — для 150–2000 HV
• Aka-Allegran 3 — для 150–2000 HV
• Aka-Allegran 9 — для 450–2000 HV

Полірування зразків 

Останній крок перед дослідженням зразка зазвичай має два окремі етапи: полірування й фінальне полірування..

Полірування матеріалів малої та середньої твердості проводиться за допомогою алмазів на 3 мкм із м’якою тканиною для полірування Aka-Molan. Для інших матеріалів підійде жорстка полірувальна тканина Aka-Ramda.

Фінальне полірування здійснюють: для більшості матеріалів — за допомогою оксидів, для матеріалів високої твердості, наприклад, кераміки — за допомогою алмазів.

Тип носія

Алмазні продукти в широкому асортименті мають чималу кількість різних застосувань. Пасти або стики використовують, щоб попередньо завантажувати алмази в тканину для полірування. Під час полірування відмірюють комбінований продукт «абразив + лубрикант». У лінійці Akasel це DiaMaxx і DiaDoublo — комплексні змащувальні суспензії, які зручні в роботі, дозуванні, гарантують точні й повторювані результати.

Економічність

Заощадити в процесі підготовки одиничних різнотипних зразків можна завдяки дозуванню суспензій (наприклад, Aka-Poly і Aka-Mono)у поєднанні з окремим дозуванням мастила. Це дає змогу точно й економічно виправдано розподіляти алмази: менше — у роботі з м’якими матеріалами чи невеликими зразками, більше — у роботі з твердими матеріалами чи на великих площах.

Ще вигідніше використовувати  Aka-Poly+ и Aka-Mono+, адже за високої концентрації цих сумішей потрібна приблизно половина кількості стандартної суспензії.

Полірувальні диски

Елементи для полірування від Akasel є двох типів:

• Полотна — найпоширеніший метод. Структура полотна спрощує використання, оскільки не потрібне точне й контактне дозування суспензії та мастила. Водночас вільна текстура спричиняє тканинне заокруглення кромок. Тому фахівці Akasel створили більш удосконалений полірувальний матеріал — Ridgid-диски.
• Ridgid-диски — полімерні композитні диски, що встановлюються на сталевий диск для магнітної адаптації. Композитна поверхня складніша за текстильну, тому чудово зберігається край. Крім того, з такою поверхнею буде щільніший контакт між абразивом і поверхнею зразка — а отже, значно більша швидкість підготовки зразка. Allegran-3 і Allegran-1 із лінійки Akasel мають високий рівень полірування, гарну продуктивність і замінюють до трьох кроків у процесі полірування.

Магнітні адаптери

Магнітні диски — найпростіший спосіб металографічної пробопідготовки. Однак деякі витратні матеріали можуть бути недоступні на диску з магнітною основою. У такому разі використовуються магнітні адаптери.

Алмазні продукти: алмази з відповідною геометрією

Щоб досягти рівномірного розподілу частинок алмазів за розмірами, передусім треба використовувати рівномірні майже кубічні за формою алмази. Наприклад, лише один алмаз у формі голки може звести нанівець усю підготовку. Отже, головне завдання — мінімум відхилень від геометрії на кшталт голчастих кристалів або форми пластівців.

Допуск

Частинки в суспензіях і алмазних продуктах Akasel оцінюються у вузьких інтервалах розмірів, що визначається високими вимогами допусків внутрішньокорпоративних стандартів. Розбіжності мінімізовано від партії до партії, і це прописується в супровідній документації та підтверджує високу якість продукції Akasel.

Агломерація частинок

Якщо у процесі виробництва виникають помилки, то дрібні частинки, зокрема алмази, можуть зв’язуватися в агломерації. Akasel здійснює перевірку на всьому шляху — від вхідної сировини до готового продукту, гарантуючи якість на 100 %.

Контроль абразивів

Отримати максимально якісний продукт неможливо без розподілу частинок за розмірами. Чим менший діапазон, тим якіснішим і швидшим буде конкретний етап пробопідготовки. Розміри контролюються завдяки оптичним і електронним методам, які є найбільш прогресивними й продуктивними на сьогодні.

Висока концентрація алмазів

Усі продукти Akasel мають однакову концентрацію алмазів, незалежно від розміру частинок. Отже, у суспензій 0,1–3 мкм концентрація до 50 % більша, ніж у конкурентних продуктів.

Суспензії оксидів

Akasel випускає оксидні суспензії на основі діоксиду кремнію та оксиду алюмінію — за оригінальними рецептурами, що перешкоджають кристалізації.

У суспензіях на основі кремнію полірування відбувається завдяки хіміко-механічній реакції. Поверхня зразка піддається травленню, а отриманий у результаті шар видаляється за допомогою м’якого двоокису кремнію. Кінцева поверхня — без деформації.

Ми пропонуємо великий вибір суспензій із такими характеристиками:

• Колоїдні та Fumed
• Розміри зерен від 0,2 до 0,05 мкм
• Унікальна система, що запобігає утворенню кристалів
• Безводні суспензії

Суспензії оксиду алюмінію для фінального полірування мають більшу швидкість видалення, ніж діоксид кремнію.

Мастила: повний набір матеріалів

Мастильні матеріали Akasel ідеально поєднують у собі швидкість видалення й оброблення поверхні. Використовувана двофазна система з розміром частинок у нанодіапазоні дає змогу мастилу потрапляти в простір між алмазом і зразком, де фактично й обробляється зразок.

На водній основі

Aka-Lube Clear+ — максимально тонка мастильна плівка, стане в пригоді там, де видалення матеріалу є найважливішим.

Aka-Lube Green із тонкою мастильною плівкою — застосовується там, де нарівні з видаленням матеріалу має значення якість шліфування / полірування.

Aka-Lube Red — має найтовщу плівку й потрібна для фінального полірування, де вимагається найвища якість процесу.

Aka-Lube Yellow —середній варіант між Green і Red, використовується також як загальний мастильний матеріал.

На безводній основі

Aka-Lube Clear безводна — вогнестійкий полімер на основі Ака-Lube Clear+ із дуже тонкою плівкою мастила.

Aka-Lube Blue — традиційний варіант на основі етанолу з тонкою мастильною плівкою — для високої продуктивності чи безводної підготовки.

Aka-Lube Blue Concentrate — безпечний концентрат, який змішують з етанолом (99 %), що дає власний Aka-Lube Blue безпосередньо у Вашій лабораторії.

ХЛР та Akasel покривають весь процес пробопідготовки, завдяки чому металографічна пробопідготовка стає більш швидкою, зручною та дешевою.