Wydział Budowy Maszyn i Informatyki Data wykonania ćwiczenia: 14.01.2015
Rok akademicki: 2014/2015
Studia: stacjonarne/inżynier/dzienne
Semestr: 3
Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn
LABORATORIUM ODLEWNICTWA
Analiza stopów odlewniczych.
1. Wstęp teoretyczny:
Sposoby przygotowania próbek do zgładu metalograficznego:
Zgład metalograficzny- Pobrana skośnie, poprzecznie lub podłużnie względem osi materiału i odpowiednio przygotowana próbka do badań mikroskopowych.
Rozróżnia się następujące etapy przygotowania do badań: - Pobranie próbki
- Mocowanie
- Szlifowanie - Polerowanie
Sposób pobierania próbek zależy od tego czy badamy odlew, półwyrób hutniczy, wyrób obrobiony plastycznie czy przedmiot obrobiony cieplnie. W przypadku odlewów próbkę pobiera się z miejsc o różnym przekroju gdyż struktura może się zmieniać w zależności od szybkości stygnięcia. W przypadku, gdy nie można zniszczyć badanego elementu wykonuje się replikę i dopiero tę obserwuje się pod mikroskopem. W celu jej wykonania miejsce, którego strukturę chcemy zbadać szlifuje się i poleruje ręcznie. Z tak przygotowanej powierzchni zdejmuje się replikę, której obserwacja pod mikroskopem pozwala na ocenę struktury.
Mocowanie - próbki duże, które można utrzymać, nie mocuje się w niczym.
Szlifowanie - Pierwszym etapem przygotowania powierzchni zgładu metalograficznego jest szlifowanie. Zabieg ten najczęściej wykonuje się w szlifierce do płaszczyzn. Przy szlifowaniu należy zwrócić uwagę na to, aby próbka się nie nagrzewała. Następnie szlifuje się papierami ściernymi zaczynając kolejno od najgrubszych ziarnach: np.: 160, w ten sposób schodzimy do najdrobniejszych papierów, zmieniając papier trzeba szlifować tak długo, aż znikną rysy z poprzedniego papieru.
Próbki mniejsze są zaciskane w oprawki, które ułatwiają miedzy innymi polerowanie, szlifowanie itd. Próbki bardzo drobne inkluduje się - polega to na wtopieniu, wciśnięciu badanego obiektu w inny obiekt np.: z tworzywa sztucznego.
Polerowanie - jest to proces, który ma na celu usunięcie pozostałości po szlifowaniu, przeprowadza się to ręcznie, lub też mechanicznie. Polerowanie przeprowadza się za pomocą sukna, które jest zwilżone zawiesiną tlenku glinu w wodzie (najlepiej destylowanej). Polerowanie trzeba przeprowadzać ostrożnie, aby nie przypalić sukna lub polerowanej powierzchni. Proces przeprowadza się aż rysy widziane pod mikroskopem przestaną być zauważalne.
Oprócz polerowania mechanicznego można również wykonać polerowanie elektrolityczne.
Główne składniki odlewnicze stopów odlewniczych aluminium:
| Stopy Aluminium z Krzemem: | Stopy Aluminium z Cynkiem: |
|---|---|
| Al | Al |
| Si | Zn |
| Cu | Mg |
| Mg | Cu |
| Mn | Mn |
| Ni | Cr |
| Ti | Ti |
| Zr |
Co to jest trawienie próbki i w jakim celu się to przeprowadza?
Trawienie próbki przeprowadza się w celu ujawnienia struktury wypolerowanej powierzchni próbki. Czynność ta wykonywana jest w wodnych lub alkoholowych roztworach kwasów, zasad i soli.
Proces trawienia polega na:
- lokalnym oddziaływaniu odczynnika na granice ziaren - niejednakowej szybkości rozpuszczania różnych faz badanego stopu oraz różnych ziaren tej samej fazy -zmiennym zabarwieniu różnych faz w wyniku utleniania lub pokrywania powierzchni cienkimi warstwami faz lub związków chemicznych tworzących się podczas trawienia. Sposób wykonywania trawienia zgłady metalograficznego polega na zanurzeniu próbki w odczynniku chemicznym. Próbkę Następnie płucze się w wodzie lub alkoholu, dokładnie suszy się w strumieniu powietrza.
2. Cel ćwiczenia:
- Zapoznanie się z wykonywaniem zgładów i metodyką pomiarów mikroskopowych powierzchni stopów.
3. Przebieg ćwiczenia:
- Podczas wykonywanego ćwiczenia obserwowano pod mikroskopem zgłady metalograficzne różnych stopów. Obserwowany obraz spod mikroskopu został wyeksportowany na ekran komputera. Na ekranie można było zaobserwować zastosowane modyfikacje i jakie pierwiastki zostały ujęte w danej strukturze.
- Wykonanie własnego zgładu metalograficznego przy pomocy maszyny do szlifowania a następnie wykonanie końcowego szlifowania papierem ściernym 800, 600, 200, 120. Następnie wykonanie polerowania danego stopu.
- Obserwacja oraz analiza wykonanej próbki za pomocą monitora oraz komputera stacjonarnego.
4. Wnioski:
Prawidłowe przeprowadzenie procesu szlifowania oraz polerowania wymaga ścisłego stosowania się do ustalonych norm i zaleceń w celu wyeliminowania mikro zarysowań które mogą utrudniać uzyskanie prawidłowego obrazu. Nieprawidłowe wykonanie skutkuje uzyskaniem bezużytecznego obrazu pod mikroskopem uniemożliwiający odczytanie z niego czegokolwiek. Cały proces utrudnia w naszym przypadku archaiczny sprzęt szlifiersko- polerski wymagający precyzji utrzymania próbki pod kątem 90 stopni względem tarczy roboczej co dla człowieka jest wyjątkowo trudne. Niedotrzymanie tego warunku uniemożliwia uzyskanie perfekcyjnego zgładu. Mimo najszczerszych chęci grupy studentów, oraz dobrych intencji prowadzących zajęcia, obecna polityka państwa uniemożliwia prawidłowe nauczanie w optymalnych warunkach a co za tym idzie, uniemożliwia prawidłowe przeprowadzenie zajęć, gdyż budżet przeznaczony jest do transferu na prywatne konta odpowiednich osób a nie na kompleksowe wykształcenie nowego pokolenia mieszkańców tego teoretycznego państwa. W celu zdobycia odpowiedniej wiedzy, należy jak najszybciej wyjechać z kraju, gdyż zaprowadzenie jakichkolwiek zmian na szczeblach ustawodawczych jest niemożliwe.