Le noyau de la machine de polissage métallographique pour atteindre la microrévélation "sans perte" réside dans l'élimination progressive de la couche superficielle endommagée grâce à un processus d'élimination du matériau contrôlé avec précision, tout en évitant l'introduction de nouveaux défauts et en obtenant finalement une surface plane et lisse adaptée à l'observation microscopique. Ses étapes scientifiques et le mécanisme d'élimination des matériaux peuvent être divisés en étapes suivantes:
I. Étapes scientifiques: contrôle par étapes du broyage grossier au polissage fin
Phase de broyage grossier
Utilisez un papier abrasif de granulométrie plus grossière (par exemple 180 - 400 Mesh) ou un disque abrasif diamanté pour éliminer les couches de dommages coupés, l'oxyde de peau et les irrégularités macroscopiques de la surface de l'échantillon à une pression plus élevée (1 - 2 N / cm²) et à une vitesse de rotation modérée (150 - 300 tr / min). Cette étape permet d'amincir rapidement l'échantillon par découpe mécanique, mais nécessite un contrôle de la pression et du temps pour éviter une surchauffe ou une déformation plastique de la surface due à une découpe excessive. Par exemple, les échantillons d'alliage d'aluminium doivent être refroidis par un système de refroidissement par eau lors du broyage grossier, empêchant la recristallisation des grains en raison de l'effet thermique.
Phase de finition
Passez progressivement à un papier sablé plus fin (600 - 2000 Mesh) ou à un disque abrasif en carbure de silicium, réduisez la pression à 0,5 - 1 N / cm² et augmentez la vitesse de rotation à 200 - 400 tr / min. Cette étape affine la rugosité de la surface grâce à une action de micro - coupe qui élimine les rayures laissées par le meulage grossier tout en éliminant la couche de contrainte résiduelle en utilisant l'action de frottement de l'abrasif sur la surface du matériau. Par exemple, les échantillons d'acier doivent utiliser de l'éthanol anhydre comme lubrifiant lors de la finition, ce qui réduit l'adhérence des copeaux de fer et empêche les rayures de surface.
Phase de polissage
Le polissage mécano - chimique (CMP) est effectué à très basse pression (0,1 - 0,5 N / cm²) et à faible vitesse de rotation (50 - 150 tr / min) à l'aide d'un chiffon de polissage (p. ex. soie, velours) associé à un liquide de polissage à l'alumine ou à la silice (granulométrie 0,05 - 1 µm). Les microparticules dans le liquide de polissage éliminent les micro - renflements de surface par friction mécanique, tandis que le poli réagit chimiquement avec la surface du matériau pour former une couche molle facilement enlevable qui accélère le processus de Planarisation. Par exemple, les échantillons d'alliage de cuivre doivent utiliser un liquide de polissage contenant de l'acide citrique lors du polissage, enlever la couche d'oxyde de surface par chélation et éviter les rayures.
II. Mécanisme d'élimination des matériaux: synergie mécanique - chimique
Coupe mécanique
La phase de broyage grossier et de finition est dominée par la coupe mécanique, où les particules Abrasives sont noyées dans la surface de l'échantillon sous l'action de la pression, éliminant le matériau par glissement, roulement ou labourage. Ce processus nécessite un contrôle de la taille et de la pression des particules Abrasives, afin d'éviter que la force de coupe d'une seule particule ne provoque un décollement ou une propagation de microfissures.
Corrosion chimique
La phase de polissage adoucit la couche superficielle par réaction chimique du poli avec la surface du matériau, réduisant ainsi la résistance à la coupe. Par exemple, les échantillons d'acier inoxydable lors du polissage, les ions nitrates dans le liquide de polissage peuvent corroder sélectivement la matrice de fer, en conservant la couche protectrice d'oxyde de chrome, ce qui permet une élimination sélective.
Effet de synergie
La synergie de l'action mécanique avec la corrosion chimique est la clé de la révélation "non destructive". La coupe mécanique fournit la puissance de nivellement de surface, tandis que la corrosion chimique réduit les dommages mécaniques en adoucissant la couche de surface. Par exemple, dans le polissage de matériaux semi - conducteurs tels que le silicium, une solution d'hydroxyde de potassium réagit avec la surface du silicium pour produire un silicate soluble, tandis que l'action mécanique du chiffon de polissage accélère le décollement des produits de réaction pour atteindre une planéité au niveau atomique.
Iii. Paramètres de contrôle clés
Pression et vitesse de rotation: trop de pression entraîne une déformation plastique de la surface, trop petite est inefficace; La vitesse de rotation doit correspondre à la pression pour éviter la surchauffe locale.
Granulométrie Abrasive: la sélection de gradient de grossier à fin affine progressivement la surface et réduit les dommages résiduels.
Refroidissement et lubrification: les liquides de refroidissement à base d'eau ou d'huile réduisent la température, réduisent le frottement et empêchent l'oxydation de surface ou l'adhérence aux copeaux abrasifs.
Temps de polissage: il est nécessaire de surveiller la qualité de la surface en temps réel au microscope pour éviter que le polissage excessif ne provoque un rebond de la rugosité de la surface.
Par les étapes ci - dessus avec le contrôle précis du mécanisme, la machine de polissage métallographique peut réaliser l'élimination des défauts de surface en conservant la microstructure originale du matériau, fournissant des échantillons de haute qualité pour l'analyse métallographique, les tests de microdureté, etc. Par exemple, dans la détection métallographique des aubes de moteur d'aviation, la meuleuse entièrement automatique peut contrôler l'erreur de planéité de l'échantillon à ± 0,01 mm, assurant une exposition claire des caractéristiques microscopiques telles que les joints de grain, les joints de phase et autres.