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Q  如何選擇合適的切割輪？

A  作為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)法則，以下原理有助于選擇正確的材料: 

• 硬質(zhì)材料建議采用軟質(zhì)粘接的切割輪

• 中硬度材料建議采用中硬度粘接的切割

• 軟材料建議采用硬粘接切割輪

大多數(shù)制造商為其切割輪指定一個(gè)制造日期或最 佳使用日期。由于結(jié)合劑的環(huán)氧樹脂具有吸濕性，也就是說(shuō)，它們會(huì)吸收水分，因此必須遵守上述日期。結(jié)合劑中的水分在數(shù)月或數(shù)年后可能會(huì)導(dǎo)致切割輪脆化。在這種情況下，切割輪仍可使用，但其磨損會(huì)顯著增加，同時(shí)碎裂的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)大大增加。

對(duì)于延展性很高的材料, 如鈦或塑料，通常使用以碳化硅為磨料顆粒的切割輪（同樣為樹脂粘接）。金剛石切割輪適用于非常硬的材料（陶瓷、玻璃纖維增強(qiáng)塑料、礦物、玻璃等）。共有兩種不同的粘接劑類型可供選擇：金屬粘接切割輪，其中金剛石通常嵌入青銅粘接劑當(dāng)中；或者那些合成樹脂粘接劑。后者特別適用于切割非常脆的材料。 

與鋸片相比，切割輪產(chǎn)生更為光滑和更少變形的表面以及進(jìn)出樣品位置的突變接觸，這大大減少了必須通過(guò)后續(xù)金相研磨去除的變形層的厚度。

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濕式砂輪切割正確取樣來(lái)避免假象

切割脆性表面涂層時(shí)必須考慮以下幾點(diǎn)：

• 須正確選擇切割輪

• 正確夾持待切割樣品。要切割的涂鍍層不得朝下夾在切割輪的出口區(qū)域，這將導(dǎo)致切割輪在退出時(shí)使脆性層脫離基材

• 過(guò)高的進(jìn)給速率（壓力）會(huì)導(dǎo)致層中出現(xiàn)裂紋

• 冷卻不足會(huì)導(dǎo)致層產(chǎn)生碎裂從而模擬出假孔隙。

脆性等離子噴吐涂層的碎裂和裂紋形成如圖1所示。這種情況下并未使用精密切割機(jī)，并且樣品定位不正確。在使用正確機(jī)器和并且定位理 想的情況下處理相同樣品則會(huì)給出圖2所示結(jié)果。

選擇不合適的切割方法（圖1）

使用精密切割機(jī)切割后（圖2）

 程序：將待檢查的表面涂層夾緊在夾具中，其中涂層本身位于頂部。這樣切割輪可以從上方穿透涂鍍層。該層或樣品在沒有任何碎裂的情況下被切割；可在顯微鏡下進(jìn)行評(píng)估并且沒有任何問(wèn)題。

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特殊類型的冷鑲嵌

雖然冷鑲嵌的影響因素較多，但下面這些實(shí)用技巧將會(huì)有效地幫助您制備出完 美的冷鑲樣品。

1、光固化冷鑲嵌。光固化鑲嵌樹脂也由丙烯酸樹脂組成。不同的是，它們只包含一種組分，并在紫外光下固化。這需要一個(gè)特殊的設(shè)備，透明的（!）鑲嵌模具放在其中。固化溫度大約為90°C，但可以通過(guò)合適的輻照類型降低。固化時(shí)間約為1至15分鐘，取決于輻照類型。使用這種方法，哪怕是熱敏材料也可進(jìn)行鑲嵌。這些單組分材料的一個(gè)主要缺點(diǎn)是相對(duì)較高的收縮率以及高材料去除率。其原因在于該材料不包含任何惰性填料，而是由100%的聚合物前體和引發(fā)劑組成。陰影區(qū)和縫隙的固化也不均勻。為能夠?qū)崿F(xiàn)完全固化，有時(shí)會(huì)添加熱固化劑成分，這樣下游非常有必要進(jìn)行回火步驟（例如60°C）。

2、真空浸漬。多孔材料（例如陶瓷、燒結(jié)材料或噴涂涂層）必須在真空下鑲嵌。只有這樣，鑲樣材料才能填入所有表面的孔隙。由于蒸汽壓力和粘度均足夠低，因此使用環(huán)氧樹脂的話是可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的。不過(guò)真空必須限制在0.8巴以下的壓力，否則環(huán)氧樹脂系統(tǒng)的低沸點(diǎn)成分則會(huì)釋放氣體或開始沸騰。該工藝可用于加固和保護(hù)敏感材料。不想要的制備效果，如破損、裂縫和過(guò)度的孔隙可以降至最 低限度。然而，這主要適用于開孔材料；而對(duì)于較為密集的燒結(jié)陶瓷部件來(lái)說(shuō)，盡管其孔隙率比較明顯（例如5%），卻不能得到適當(dāng)浸漬。由于熱或壓力所造成的損壞不可預(yù)期，這是多孔材料的這一程序不可避免的另一原因。

3、超壓冷鑲嵌。只有在使用丙烯酸酯時(shí)，在壓力下進(jìn)行冷鑲樣才有意義。這需要一臺(tái)簡(jiǎn)單的壓力裝置/壓力鍋（連接的壓縮空氣為5-6巴）。使用未填充的甲基丙烯酸酯可以達(dá)到更好的透明度。施加2至2.5巴的超壓來(lái)增加鑲嵌化合物的沸點(diǎn)，并抑 制聚合過(guò)程中氣泡的形成。這使得如水晶般清晰的嵌入樣品成為可能。壓力并不能取代真空，原因在于不能將氣量完全從孔隙中排出。因此，開孔仍有部分未被填充，進(jìn)而形成制備假象。

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熱鑲嵌工藝要點(diǎn)及熱鑲嵌化合物選擇

當(dāng)談及選擇鑲樣方法時(shí)，反對(duì)熱鑲樣的頭條理由總是購(gòu)買熱鑲樣機(jī)時(shí)投資成本較高。然而，應(yīng)該記住的是如果每天要對(duì)較大數(shù)量的樣品進(jìn)行冷鑲樣，還必須投資一個(gè)通風(fēng)櫥。從耗材的成本來(lái)看，熱鑲樣顯然更有利。

熱鑲樣在所謂的熱鑲樣機(jī)中進(jìn)行，該過(guò)程通常在150°C至200°C的溫度下進(jìn)行。壓力取決于壓模直徑，不過(guò)大多數(shù)情況下是在100至300巴之間。在插入樣品后，加入鑲嵌化合物。隨后，利用熱量和壓力進(jìn)行鑲樣。鑲嵌化合物有兩種不同類型：

• 熱固性塑料，在溫度升高會(huì)發(fā)生交聯(lián)。

• 熱塑性塑料，在溫度升高時(shí)軟化或融化，僅在冷卻階段才會(huì)發(fā)生固化。
  

原則上，熱固化鑲嵌的樣品在較高的溫度下可以從鑲樣機(jī)中取出。然而，最 好是讓樣品在壓力下冷卻。這對(duì)鑲樣塊的收縮行為、平面平行度和圓度有積極的影響，同時(shí)可以使鑲樣材料和樣品之間保持良好的粘性。

常見熱鑲嵌化合物及其屬性

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脆性等離子噴涂涂層的熱鑲樣

熱鑲樣一般來(lái)說(shuō)對(duì)多孔層或材料至關(guān)重要。圖所示為等離子噴涂涂層，熱鑲樣后在這其中還可以看到未填充的孔隙和可能還有碎屑。

熱鑲樣后的等離子噴涂涂層

冷鑲樣后的等離子噴涂涂層

用戶必須意識(shí)到在熱鑲樣過(guò)程中并不能完全浸漬多孔涂層——相應(yīng)的鑲嵌化合物不允許這樣做。它們當(dāng)中大多數(shù)含有粗填料。此外，浸漬時(shí)間比傳統(tǒng)的冷鑲嵌化合物要大大縮短。只有使用適當(dāng)?shù)睦滂偳痘衔铮ɡ绲驼扯拳h(huán)氧樹脂）進(jìn)行真空浸漬才能保證合理填充孔隙、裂紋、縫隙等。另一優(yōu)勢(shì)為：這些均可著色（例如使用熒光染料）。這樣即可對(duì)當(dāng)前的開口氣孔或裂紋進(jìn)行最理想的定量評(píng)估。此外，值得注意的是，多孔層也可能因鑲樣過(guò)程中的高壓力而被壓縮；這些層的真實(shí)氣孔不再可見。

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濕式砂輪切割正確取樣來(lái)避免假象

用戶在濕式砂輪切割過(guò)程中必須避免的主要錯(cuò)誤是由于冷卻不足而產(chǎn)生的過(guò)多熱量。在這種情況下，產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致材料顯微結(jié)構(gòu)以不容許的方式發(fā)生不可預(yù)測(cè)的變化——它不再代表原始的材料組織結(jié)構(gòu)。

制備后通過(guò)表面硬化區(qū)域顯得更暗這一事實(shí)即可清楚識(shí)別出損傷的樣品。它是由于切割不當(dāng)而受到熱損傷的一種情形。正確樣品不受切割過(guò)程的影響。通過(guò)在兩個(gè)樣品滲碳區(qū)域進(jìn)行小載荷硬度測(cè)試來(lái)作出進(jìn)一步的比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)硬度有明顯差異。

不正確切割樣品的顯微組織

正確切割樣品的顯微組織

采用不正確方式切割：570 HV1

采用正確方式切割：740 HV1

這意味著未充分冷卻的樣品因摩擦熱而回火。顯微組織變?yōu)檩^少馬氏體的組織解釋了硬度值降低的原因。如果實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員沒有立即注意到有缺陷的樣品，情況則會(huì)惡化。切割后兩件樣品均嵌入不透明的熱鑲嵌化合物中，這樣從外面就看不到缺陷。因此很可能進(jìn)行不正確的評(píng)估。通過(guò)選擇正確的切割輪、正確設(shè)置冷卻劑流量和適合零件尺寸的切割進(jìn)給速率即可防止這些假象。