คู่มือเครื่องตัดโลหะ: การเลือกล้อ ความเร็ว และน้ำหล่อเย็น

A เครื่องตัดโลหะ เป็นขั้นตอนแรกและขั้นตอนที่ตามมามากที่สุดในการเตรียมตัวอย่าง การตัดที่ไม่ดีทำให้เกิดการเสียรูป ความเสียหายจากความร้อน หรือมีรอยเปื้อนซึ่งการขัดเงาในปริมาณมากไม่สามารถขจัดออกได้หมดในภายหลัง ความแตกต่างระหว่างหน้าตัดที่ใช้งานได้และตัวอย่างที่เสียหายมักขึ้นอยู่กับปัจจัยที่ควบคุมได้ 3 ประการ ได้แก่ การเลือกใบมีด ความเร็วตัด และการส่งน้ำหล่อเย็น

เหตุใดคุณภาพการตัดจึงกำหนดผลลัพธ์ของกระบวนการเตรียมตัวอย่างทั้งหมด

การแบ่งส่วนทางโลหะวิทยาโดยพื้นฐานแล้วแตกต่างจากการตัดหยาบ เป้าหมายคือการขจัดวัสดุที่มีการเสียรูปเชิงกลน้อยที่สุดและมีการใช้ความร้อนน้อยที่สุด เนื่องจากทั้งสองอย่างนี้สามารถเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคที่กำลังศึกษาอยู่ได้ การตัดที่ทำให้ชั้นเสียรูปอยู่ลึกกว่าขั้นตอนการเจียรและการขัดเงาที่ตามมาสามารถเอาออกได้ จะทำให้มองเห็นสิ่งแปลกปลอมภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ซึ่งนำไปสู่ข้อสรุปที่ทำให้เข้าใจผิดเกี่ยวกับโครงสร้างของเกรน ความแข็ง หรือการกระจายเฟส

นี่คือเหตุผล เครื่องตัดโลหะs ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ล้อตัดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนแทนที่จะเป็นเลื่อยเสียดสีหรือเลื่อยวงเดือน - การตัดแบบมีฤทธิ์กัดกร่อนจะขจัดวัสดุออกผ่านการเจียรด้วยความเร็วสูง ซึ่งเมื่อควบคุมอย่างเหมาะสม จะสร้างพื้นผิวที่เรียบและเสียรูปต่ำ โดยต้องทำการเจียรน้อยกว่าจึงจะไปถึงบริเวณที่สนใจ

การจับคู่ประเภทใบตัดกับความแข็งของวัสดุ

โดยทั่วไปแล้ว ล้อตัดกระดาษทรายจะจำแนกตามเม็ดขัด (อะลูมิเนียมออกไซด์หรือซิลิคอนคาร์ไบด์) และความแข็งของพันธะ กฎทั่วไปนั้นขัดกับสัญชาตญาณของผู้มาใหม่หลายคน: วัสดุที่แข็งกว่าต้องใช้ล้อที่มีการยึดเกาะที่นุ่มนวลกว่า เนื่องจากพันธะที่อ่อนกว่าจะปล่อยเม็ดขัดที่หมองคล้ำออกเร็วขึ้น โดยเผยให้เห็นเมล็ดที่คมสดอย่างต่อเนื่อง แทนที่จะปล่อยให้ล้อเคลือบและสร้างความร้อนส่วนเกิน

สำหรับวัสดุที่แข็งหรือเปราะมาก เช่น คาร์ไบด์เผาผนึก เซรามิก และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ จำเป็นต้องใช้ล้อเพชรหรือ CBN (คิวบิกโบรอนไนไตรด์) เนื่องจากล้ออะลูมิเนียมออกไซด์หรือซิลิกอนคาร์ไบด์ทั่วไปจะสึกหรอเร็วเกินไปและสร้างความร้อนมากเกินไป

ความเร็วตัด อัตราป้อน และบทบาทในการสร้างความร้อน

เครื่องตัดโลหะวิทยาในห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่ใช้งานความเร็วล้อในช่วง 1,500–5,000 รอบต่อนาที ด้วยความเร็วที่เหมาะสมที่สุดขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางล้อและวัสดุ โดยทั่วไป เส้นผ่านศูนย์กลางล้อที่ใหญ่กว่านั้นต้องใช้ RPM ที่ต่ำกว่า เพื่อรักษาความเร็วในการตัดบริเวณขอบให้เท่าเดิม ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่ควบคุมการดำเนินการตัดและการสร้างความร้อนจริงๆ

• อัตราป้อนที่สูงขึ้นจะช่วยลดเวลาการตัดทั้งหมด แต่เพิ่มความเสี่ยงของความร้อนสูงเกินไปและการเผาไหม้เฉพาะที่ โดยเฉพาะกับวัสดุที่ไวต่อความร้อน
• อัตราป้อนที่ต่ำลงจะทำให้การตัดสะอาดขึ้นและเสียรูปน้อยลง แต่ยืดเวลารอบการทำงาน และอาจทำให้ล้อสึกหรอมากขึ้นหากช้าเกินไปทำให้เกิดการเคลือบ
• การควบคุมการป้อนอัตโนมัติซึ่งมีอยู่ในเครื่องตัดที่มีความแม่นยำส่วนใหญ่ จะรักษาแรงบนล้อให้คงที่โดยไม่คำนึงถึงอินพุตของผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งมีความสำคัญต่อความสามารถในการทำซ้ำในตัวอย่างหลายตัวอย่าง
• โหมดการตัดแบบเป็นจังหวะหรือแบบสั่นช่วยลดการสะสมความร้อนอย่างต่อเนื่องสำหรับโลหะผสมที่ไวต่อความร้อน โดยการดึงล้อกลับเป็นระยะสั้นๆ เพื่อให้สารหล่อเย็นชะล้างบริเวณการตัด

ระบบส่งน้ำหล่อเย็นและเหตุใดอัตราการไหลจึงมีความสำคัญพอๆ กับประเภทน้ำหล่อเย็น

สารหล่อเย็นทำหน้าที่สองวัตถุประสงค์ในการตัดโลหะ: ขจัดความร้อนออกจากบริเวณที่ถูกตัด และชะล้างเศษที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่อาจอุดตันล้อ และลดประสิทธิภาพการตัด สารหล่อเย็นที่ละลายน้ำได้พร้อมสารยับยั้งการกัดกร่อนเป็นมาตรฐานสำหรับวัสดุที่เป็นเหล็ก ในขณะที่สารหล่อเย็นชนิดพิเศษนั้นใช้สำหรับวัสดุที่ไวต่อการสัมผัสน้ำ เช่น โลหะผสมแมกนีเซียม ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับของเหลวที่มีน้ำเป็นองค์ประกอบหลัก

อัตราการไหลและการวางตำแหน่งหัวฉีดมักถูกประเมินต่ำไป กระแสน้ำหล่อเย็นที่ไม่ได้มุ่งเป้าไปที่ส่วนต่อประสานระหว่างล้อกับชิ้นงานโดยตรงให้ประโยชน์ในการระบายความร้อนน้อยที่สุดโดยไม่คำนึงถึงปริมาตรทั้งหมด — หัวกัดที่แม่นยำส่วนใหญ่ใช้หัวฉีดคู่ที่ตำแหน่งด้านใดด้านหนึ่งของล้อเพื่อให้แน่ใจว่าครอบคลุมตลอดการตัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อล้อเจาะลึกเข้าไปในตัวอย่างที่หนาขึ้น

การหนีบและการยึดตัวอย่างเพื่อการตัดที่สม่ำเสมอและทำซ้ำได้

การจับยึดที่ไม่สอดคล้องกันเป็นสาเหตุของข้อบกพร่องในการตัดที่พบบ่อยแต่ถูกมองข้าม ตัวอย่างที่ขยับแม้เพียงเล็กน้อยในระหว่างการตัดอาจทำให้ล้อโก่งตัว ส่งผลให้พื้นผิวการตัดเป็นคลื่นหรือเป็นมุม ซึ่งทำให้การติดตั้งและการเจียรยุ่งยาก ปากกาจับแบบปากกาจับพร้อมเม็ดมีดแบบขากรรไกรแบบปรับได้รองรับรูปร่างที่ไม่ปกติ ในขณะที่ฟิกซ์เจอร์บล็อกตัว V เป็นที่นิยมสำหรับตัวอย่างทรงกระบอก เช่น ส่วนตัดขวางของแท่งหรือท่อ เพื่อป้องกันการหมุนภายใต้แรงตัด

สำหรับตัวอย่างขนาดเล็กหรือเปราะบาง เช่น โลหะแผ่นบาง สายไฟ หรือเซรามิกที่เปราะ มักใช้อุปกรณ์รองรับรองหรือวัสดุรองรับแบบบูชายัญเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวอย่างแตกร้าวหรือหลุดออกจากแคลมป์ขณะที่ล้อออกจากการตัด ความสามารถในการตัดสูงสุด ซึ่งโดยทั่วไปจะระบุเป็นเส้นผ่านศูนย์กลางหรือหน้าตัดตัวอย่างที่ใหญ่ที่สุดที่เครื่องจักรสามารถรองรับได้ ควรตรวจสอบกับขนาดตัวอย่างทั่วไป เนื่องจากการตัดเกินจะบังคับให้มีการตัดเปลี่ยนตำแหน่งหลายครั้ง ซึ่งเพิ่มโอกาสที่จะเกิดแนวที่ไม่ตรงระหว่างพื้นผิวที่ตัด