運(yun)用顯(xian)微組織(zhi)分(fen)析解(jie)決(jue)實際(ji)問題(ti)當(dang)今的(de)緊固(gu)件金(jin)相(xiang)技術(shu)

技(ji) 術(shu) 評(ping) 論(lun) —— 運(yun)用顯(xian)微組織(zhi)分(fen)析解(jie)決(jue)實際(ji)問題(ti)當(dang)今的(de)緊固(gu)件金(jin)相(xiang)技術(shu)
作者(zhe)：George Vander Voort

緊固(gu)件質量法(fa)規就(jiu)在這裏(li)! 
80 年代(dai)對於(yu)美(mei)國的緊固(gu)件制造商(shang)來說(shuo)是(shi)壹(yi)個艱辛(xin)的年代(dai), 由於(yu)來(lai)自海(hai)外(wai)供應(ying)商(shang)的放(fang)肆競爭(zheng)造成(cheng)生(sheng)意上(shang)的巨大(da)損(sun)失(shi),  其(qi)結果(guo)是(shi)工廠(chang)關(guan)閉(bi), 規(gui)模銳減. 接(jie)下(xia)來(lai), 緊(jin)固件用戶(hu)發(fa)現(xian)他(ta)們購(gou)買(mai)的(de)許(xu)多(duo)緊固(gu)件不(bu)符(fu)合(he)其(qi)品位應具(ju)有的性(xing)能時,他們感(gan)到(dao)非常(chang)震驚(jing). 此(ci)外(wai),人們發現(xian)壹(yi)些(xie)記(ji)錄完善(shan)的運(yun)行(xing)失(shi)效是(shi)由偽(wei)劣(lie)螺栓(shuan)造成(cheng)的(de). 這就促使美國眾(zhong)議院能(neng)源和(he)商(shang)業(ye)委員會(hui)下(xia)屬(shu)的(de)監督與(yu)調查委員會(hui)進行(xing)充分(fen)的(de)調查. 失(shi)去(qu)生(sheng)意和(he)工作誠(cheng)然是(shi)壹(yi)個嚴重的(de)問題(ti),  但(dan)是(shi)利用偽(wei)造文(wen)件傾(qing)銷(xiao)偽(wei)劣(lie)產品促使國會(hui)采取(qu)行(xing)動.  委員會(hui)在 1988 年發(fa)表(biao)的 61 頁(ye)報(bao)告揭露(lu)了許多(duo)令人(ren)難以置信(xin)的違規(gui)事(shi)例, 使美國的軍(jun)事、航空航天(tian),

宇航規劃以及整個制造工(gong)業(ye)處於(yu)危險(xian)中. 1990 年通過的緊固件質量法(fa)（PL 101-542）要求(qiu)嚴格遵(zun)守(shou)制定(ding)的(de)緊固件檢驗草案和(he)方法以及對(dui)外(wai)國和(he)本國的(de)違(wei)反者(zhe)進行(xing)嚴厲懲處.  後來發(fa)現(xian)原(yuan)法(fa)令(ling)形(xing)式(shi)實施(shi)起(qi)來(lai)有困難(nan),  經過委員會(hui)六(liu)年來(lai)的(de)討論(lun),  *總統於(yu)1996 年  3 月(yue)簽(qian)署了 PL 104-113 法令(ling)  （實施(shi)日(ri)期(qi)-1996 年 5 月(yue) 27 日(ri)已(yi)經延期）. 本期的(de) BUEHLER 技(ji)術評(ping)論(lun)的目(mu)的(de)就(jiu)是(shi)用實例(li)闡(chan)明,  怎樣按(an)照法令中各(ge)條(tiao)款(kuan)的(de)要(yao)求(qiu)進(jin)行(xing)各項金(jin)相(xiang)檢驗(yan),  以保證(zheng)法令(ling)得(de)到(dao)zui高(gao)質量(liang)的(de)實施(shi).

金(jin)相(xiang)檢驗(yan)的任(ren)務(wu)
表(biao) 1 列(lie)出緊固件制造商(shang)或任(ren)何(he)其(qi)它改動緊(jin)固件以進行(xing)銷售(shou)的(de)公(gong)司(si)可(ke)能(neng)要求(qiu)進(jin)行(xing)的各(ge)種(zhong)檢驗項目(mu).  要(yao)記(ji)住(zhu)，法(fa)令(ling)適用於(yu)主要(yao)在美國(guo)銷售(shou)和(he)使用的(de)某(mou)些(xie)有等級標(biao)記(ji)的(de)緊(jin)固(gu)件.  只要(yao)在轉(zhuan)售前不(bu)對(dui)緊(jin)固(gu)件進行(xing)改動,  批發商(shang)可(ke)免(mian)除檢(jian)驗.  關(guan)於(yu)新(xin)法令的進(jin)壹(yi)步(bu)信息(xi)可(ke)參(can)閱 Joseph  Greenslade  發表在 1997 年 1/2 月(yue)號(hao),第(di) 14 卷(juan),第(di) 1 期(qi)美國緊固(gu)件雜(za)誌（American Fastener  Journal）上的(de)壹(yi)篇(pian)文(wen)章.  此(ci)外(wai)還應註(zhu)意到(dao),  所有(you)的緊固件技術條(tiao)件並不(bu)要(yao)求(qiu)進(jin)行(xing)所有(you)的(de)檢(jian)驗項目(mu).  每(mei)壹(yi)種(zhong)緊固件技術條(tiao)件都會(hui)提出所需的特(te)定(ding)檢(jian)驗項目(mu)。

緊(jin)固(gu)件金(jin)相(xiang)試(shi)樣制備
取(qu)樣/切(qie)割
緊(jin)固件技術條(tiao)件幾(ji)乎總是(shi)要求(qiu)將(jiang)有代(dai)表性(xing)的緊(jin)固件試(shi)樣沿(yan)縱(zong)向(xiang)切(qie)開，以顯(xian)露(lu)其(qi)頭(tou)部輪(lun)廓(kuo)、螺(luo)紋(wen)、以及體(ti)幹部分(fen)的zui小(xiao)長(chang)度(du)，如(ru)圖(tu) 1 所示(shi)。做(zuo)到這點(dian)的(de)zui有效辦(ban)法(fa)就是(shi)切(qie)割時(shi)略微(wei)偏離中心(xin)，以便為隨後的磨(mo)光(guang)和(he)拋(pao)光(guang)留(liu)出足夠(gou)的材料(liao)損(sun)耗。較小(xiao)的緊(jin)固件通常(chang)要鑲嵌並磨到(dao)所(suo)需平面而不(bu)是(shi)先切(qie)割再(zai)鑲嵌。

 金(jin)相(xiang)切(qie)割機(ji)及夾具(ju)通常(chang)是(shi)為壹(yi)般應用而設計的，不(bu)壹(yi)定(ding)都適用於(yu)裝(zhuang)卸各種(zhong)尺(chi)寸和(he)形狀(zhuang)的緊(jin)固(gu)件。通常(chang)要用壹(yi)個小(xiao)的附(fu)件夾具(ju)把緊(jin)固件夾緊(jin)，然後再(zai)把它(ta)夾緊(jin)在較大(da)的切(qie)割機(ji)臺(tai)鉗上(shang)。另(ling)壹(yi)種(zhong)更(geng)好的替換方案就(jiu)是(shi)使用ISOMET2000 型(xing)精(jing)密(mi)切(qie)割機(ji)和(he)壹(yi)個的緊(jin)固件臺(tai)鉗。由(you)於(yu)這(zhe)種(zhong)切(qie)割機(ji)是(shi)自動(dong)的(de)並(bing)能對(dui)要(yao)進(jin)行(xing)的切(qie)割定(ding)位等切(qie)割條(tiao)件提供高(gao)度(du)的(de)控制，從而能(neng)*地(di)適用於(yu)緊(jin)固件的切(qie)割。此(ci)外(wai)，使用專(zhuan)為這種(zhong)精密(mi)切(qie)割機(ji)設計的較(jiao)薄的切(qie)割片(pian)，可(ke)以得(de)到(dao)精(jing)密(mi)且切(qie)縫(feng)損(sun)耗小(xiao)的切(qie)割，且(qie)切(qie)口(kou)表(biao)面質量(liang)優(you)於(yu)用普通金(jin)相(xiang)切(qie)割機(ji)切(qie)出的表面。

切(qie)下(xia)試(shi)樣的(de)鑲嵌`
壹(yi)個正(zheng)確(que)截(jie)取(qu)的緊(jin)固件可(ke)顯(xian)露(lu)出螺紋(wen)的輪廓(kuo)，當(dang)在拋(pao)光(guang)狀(zhuang)態下(xia)用低放(fang)大倍數(shu)檢查(zha)時，就(jiu)可(ke)以發現(xian)不(bu)合(he)格的(de)缺(que)陷。圖(tu) 3 示(shi)出螺紋(wen)的各種(zhong)規格，其(qi)中中徑線(xian)以下(xia)包(bao)括(kuo)螺紋(wen)根部的(de)部位是(shi)zui危險(xian)的(de)缺(que)陷區(qu)域(yu)，也(ye)是(shi)分析(xi)人(ren)員zui關(guan)心(xin)的部(bu)位。由於(yu)潛(qian)在的不(bu)合(he)格缺(que)陷通常(chang)都出現(xian)在螺紋(wen)的邊緣，這(zhe)些(xie)部位在制備時壹(yi)定(ding)不(bu)能(neng)磨(mo)圓，否(fou)則將(jiang)難於(yu)或(huo)不(bu)可(ke)能(neng)對試(shi)樣邊(bian)緣進(jin)行(xing)分析(xi)。邊(bian)緣(yuan)磨圓是(shi)由於(yu)在鑲嵌及隨後用磨(mo)料(liao)進(jin)行(xing)表面制備的過程中作出錯誤的選(xuan)擇(ze)造成(cheng)的(de)。

能zui大程度(du)保(bao)持邊(bian)緣的(de)三(san)項步(bu)驟(zhou)：
■  試(shi)樣必(bi)須*清(qing)洗，以去(qu)除妨(fang)礙(ai)鑲嵌介(jie)質與(yu)緊(jin)固件試(shi)樣表(biao)面機械(xie)附(fu)著的顆(ke)粒和(he)油(you)膜(mo)。特別(bie)推(tui)薦使用超(chao)聲波清(qing)洗。壹(yi)種(zhong)勞動強度(du)較(jiao)大的(de)替換辦(ban)法是(shi)用浸(jin)有(you)熱(re)水(shui)和(he)洗滌(di)劑的細刷子洗刷試(shi)樣。應(ying)當將(jiang)清洗(xi)後的試(shi)樣在鑲嵌前*弄(nong)幹。
■  為了獲(huo)得(de)*的(de)邊(bian)緣保(bao)持(chi)，應當使用EPOMET 鑲嵌樹脂，這(zhe)是(shi)壹(yi)種(zhong)與(yu)幹凈表(biao)面附著(zhe)良(liang)好的加(jia)壓鑲嵌環氧(yang)樹(shu)脂(zhi)。由(you)於(yu)它(ta)比(bi)其(qi)它鑲嵌材料(liao)更(geng)貴，EPOMET  的使用只限(xian)於(yu)為了保護(hu)試(shi)樣本身(shen)，而作為主體(ti)材料(liao)則使用比(bi)較(jiao)便宜的(de)酚(fen)醛樹(shu)脂(zhi)，如(ru)圖(tu) 4 所示(shi)。
■  鑲嵌好的試(shi)樣應(ying)當在保持(chi)壓力(li)的(de)條(tiao)件下(xia)進(jin)行(xing)冷卻(que)，以避免(mian)由於(yu)金(jin)屬與(yu)樹(shu)脂的膨脹(zhang)及(ji)收(shou)縮(suo)系(xi)數(shu)不(bu)同(tong)而造成(cheng)鑲嵌材料(liao)與(yu)緊(jin)固件試(shi)樣脫開，如(ru)圖(tu) 及 5b所(suo)示(shi)。不(bu)要(yao)把剛(gang)鑲嵌好的試(shi)樣趁(chen)熱(re)從(cong)壓力(li)機(ji)取(qu)出並放(fang)入水(shui)中。象(xiang)圖(tu) 6 所示(shi)的(de)SIMPLIMET 2000 型鑲嵌壓力(li)機(ji)可(ke)以在壓力(li)下(xia)自動(dong)加(jia)熱(re)和(he)冷卻(que),為保證(zheng)制出無收(shou)縮(suo)的(de)鑲嵌試(shi)樣起(qi)了很大的(de)作用.
圖(tu) 1。  縱(zong)向(xiang)切(qie)割示(shi)意(yi)圖(tu)
圖(tu) 3。  螺紋(wen)中徑的(de)位置
圖(tu) （上）。 用酚(fen)醛樹(shu)脂(zhi)鑲嵌的緊固(gu)件表面上的(de)收(shou)縮(suo)間隙（箭(jian)頭(tou)所指(zhi)處）
圖(tu) 5b （下(xia)）.   EPOMET  鑲嵌樹脂的(de)緊(jin)密(mi)附著(zhe)（箭(jian)頭(tou)所指(zhi)處） 圖(tu) 4（左）  使用兩種(zhong)樹脂的鑲嵌試(shi)樣的(de)表面制備為了能夠(gou)對緊(jin)固(gu)件試(shi)樣做(zuo)出準確的分析, 要求(qiu)選(xuan)擇(ze)壹(yi)種(zhong)有效的制備步(bu)驟(zhou), 以及能(neng)夠(gou)迅速(su)而經濟地做出制備良好的(de)試(shi)樣並(bing)盡可(ke)能(neng)平坦. 表 2 列(lie)出適用於(yu)範(fan)圍(wei)廣泛(fan)的鐵(tie)基(ji)緊(jin)固件的典型(xing)制備步(bu)驟(zhou).

自動(dong)化(hua)的(de)作用
對(dui)於(yu)用磨(mo)料(liao)近行(xing)緊固(gu)件的表面制備過程，自動(dong)化(hua)並(bing)不(bu)是(shi)壹(yi)件品，它能(neng)提(ti)供以下(xia)主要(yao)好處：
■  優(you)良的精度(du)和(he)平面性
■  均(jun)勻性和(he)重現(xian)性(xing)更(geng)好
■  生(sheng)產率(lv)較(jiao)高，每個工作班(ban)可(ke)完成更(geng)多(duo)的試(shi)樣
■  對(dui)於(yu)手(shou)工操(cao)作技(ji)能(neng)的要(yao)求(qiu)較(jiao)低，消(xiao)除對(dui)技藝(yi)的依賴自動(dong)試(shi)樣制備設備使用8英(ying)寸(cun)和(he)12英寸(cun)的規(gui)格並(bing)可(ke)分(fen)為半自動(dong)或(huo)全(quan)自動(dong)兩類。PHOENIX 4000型(xing)制備系(xi)統，不(bu)論(lun)使用中心(xin)加載（對(dui)整個試(shi)樣夾持(chi)器）或單獨加(jia)載（對(dui)壹(yi)個或更(geng)多(duo)試(shi)樣）都能(neng)得(de)到(dao)*的(de)結果(guo)。
 
高(gao)質(zhi)量(liang)緊固件試(shi)樣制備效果(guo) 
經過良好制備的緊固(gu)件試(shi)樣應(ying)當在拋(pao)光(guang)狀(zhuang)態下(xia)近行(xing)檢查(zha)，在輕(qing)微腐(fu)蝕(shi)後再(zai)簡(jian)短(duan)地(di)重新(xin)拋(pao)光(guang)，以去(qu)除任(ren)何(he)殘留(liu)的表(biao)面變形（擠抹(mo)），避(bi)免(mian)可(ke)能(neng)掩蓋住細(xi)小(xiao)的裂(lie)紋(wen)。
圖(tu) 8 示(shi)出在拋(pao)光(guang)狀(zhuang)態下(xia)、在緊固(gu)件螺紋(wen)根部的(de)壹(yi)個細小(xiao)裂(lie)紋(wen)。如(ru)果(guo)這(zhe)塊(kuai)試(shi)樣不(bu)在拋(pao)光(guang)狀(zhuang)態下(xia)進(jin)行(xing)檢查(zha)就(jiu)進(jin)行(xing)了腐(fu)蝕(shi)，裂(lie)紋(wen)的觀察就(jiu)會(hui)被(bei)螺(luo)紋(wen)根部的(de)流(liu)線(xian)所(suo)掩(yan)蓋(gai)。
圖(tu) 9 為 A-286 緊固件螺紋(wen)根部附(fu)近經過輕(qing)微腐(fu)蝕(shi)後清晰(xi)顯(xian)示(shi)出的嚴重缺(que)陷。圖(tu) 10 為經過熱(re)處理(li)的合(he)金(jin)鋼(gang)緊固(gu)件zui初在放(fang)大 100X 下(xia)檢(jian)測出有缺(que)陷，然後在放(fang)大400X 下(xia)看(kan)到的(de)壹(yi)薄層(ceng)含(han)有(you)細(xi)小(xiao)氧(yang)化(hua)物的(de)全(quan)脫碳(tan)層(ceng)。
 
圖(tu) 8  細小(xiao)的螺(luo)紋(wen)根部裂(lie)紋(wen)。放(fang)大 100X；未(wei)經腐(fu)蝕(shi) 圖(tu) 9  靠(kao)近螺(luo)紋(wen)根部的(de)缺(que)陷。放(fang)大 100X; 腐(fu)蝕(shi)劑：50-50 HCl-H2O2 （3%）技 術 提 示(shi) 問：我(wo)讀(du)過若(ruo)幹關於(yu)保(bao)持邊緣的(de)技(ji)術文(wen)獻，它們到底有多(duo)大用處？
答：在手工(gong)拋(pao)光(guang)時(shi)代(dai)，邊緣(yuan)保持(chi)是(shi)壹(yi)個比(bi)較(jiao)困難(nan)的(de)問題(ti)。從(cong)趁熱(re)頂出熱(re)固(gu)型酚(fen)醛樹(shu)脂(zhi)鑲嵌試(shi)樣（人(ren)們常(chang)常(chang)將(jiang)其(qi)在水中冷(leng)卻(que)）轉(zhuan)為固化後在壓力(li)下(xia)冷(leng)卻(que)就已(yi)經實際(ji)上(shang)排除了收(shou)縮(suo)間隙的問題(ti)，特(te)別(bie)是(shi)采用了象(xiang)EPOMET  這種(zhong)加壓鑲嵌環氧(yang)樹(shu)脂(zhi)作為鑲嵌材料(liao)。此(ci)外(wai)，采用了自動(dong)拋(pao)光(guang)裝(zhuang)置以及較(jiao)新的(de)“硬”織物以後，使得(de)浮凸相(xiang)對地(di)比(bi)較(jiao)容(rong)易得(de)到(dao)控(kong)制。壹(yi)些(xie)年以前，人(ren)們使用帆(fan)布和(he)其(qi)它
“較軟(ruan)”的(de)織(zhi)物，其(qi)中有(you)些(xie)還有絨毛，這樣，不(bu)論(lun)使用什(shen)麽拋(pao)光(guang)設備，都必(bi)然會(hui)產生(sheng)浮凸。化學(xue)鍍鎳(nie)誠然zui終(zhong)解(jie)決(jue)了邊緣(yuan)保(bao)持問題(ti)，但(dan)是(shi)它比(bi)較(jiao)耗費時間。當今已(yi)沒(mei)有必(bi)要(yao)在鑲料(liao)中添(tian)加(jia)各種(zhong)材料(liao)（例(li)如(ru)鑄(zhu)鐵或(huo)氧(yang)氣(qi)鋁細(xi)粒）。這些(xie)填充(chong)材料(liao)帶(dai)來的好(hao)處不(bu)多(duo)，但是(shi)會(hui)使拋(pao)光(guang)或(huo)腐(fu)蝕(shi)變得(de)非常(chang)困難(nan)。

問 ：當(dang)我(wo)使用環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)時(shi)，我(wo)常(chang)常(chang)得(de)到(dao)充(chong)滿氣泡(pao)的(de)“含氣”鑲料(liao)，有(you)時我(wo)還遇到(dao)使鑲料(liao)變硬的固(gu)化問題(ti)。我(wo)在什麽地方做錯(cuo)了？
答：首(shou)先，所(suo)有(you)的(de)液體樹脂(zhi)都有(you)壹(yi)定(ding)的(de)貯藏(zang)壽(shou)命(ming)，當時間超過了正(zheng)常(chang)的貯藏(zang)壽(shou)命(ming)後，固化(hua)就會(hui)成為問題(ti)。對(dui)於(yu)任(ren)何(he)液體(ti)鑲嵌系(xi)統，重要(yao)的(de)是(shi)仔(zai)細按(an)照說明書操(cao)作。當(dang)樹(shu)脂與(yu)固(gu)化劑在混合(he)前按(an)規定(ding)比(bi)例(li)稱(cheng)量(liang)好(hao)，大(da)多(duo)數(shu)系(xi)統都可(ke)以很好地(di)運(yun)行(xing)。雖然這(zhe)樣做(zuo)比(bi)較(jiao)不(bu)方便，但是(shi)要比(bi)按(an)體積混合(he)的效(xiao)果(guo)好(hao)些(xie)。當妳混(hun)合(he)環氧(yang)樹(shu)脂(zhi)時(shi)，妳應(ying)當(dang)輕(qing)輕(qing)地攪(jiao)拌液體(ti)約(yue)壹(yi)分(fen)鐘。劇(ju)烈(lie)地(di)攪拌會(hui)把空(kong)氣截(jie)留(liu)在液體(ti)中從(cong)而產(chan)生(sheng)氣泡(pao)，由(you)於(yu)環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)的(de)粘(zhan)性而使這些(xie)氣泡(pao)無(wu)法上浮逸出。有些(xie)環氧(yang)樹(shu)脂(zhi)系(xi)統要求(qiu)在不(bu)是(shi)室(shi)溫(wen)的(de)溫(wen)度(du)下(xia)進(jin)行(xing)固化(hua)，而另(ling)壹(yi)些(xie)則只不(bu)過(guo)在較高(gao)溫(wen)度(du)下(xia)固(gu)化(hua)得(de)快(kuai)壹(yi)些(xie)。然而，更(geng)快(kuai)的(de)固化並不(bu)見得(de)有(you)利(li)。快(kuai)速(su)固化的環(huan)氧(yang)樹(shu)脂(zhi)更(geng)不(bu)容(rong)易控(kong)制。壹(yi)般說來(lai)，固(gu)化過程中產(chan)生(sheng)的較(jiao)高溫(wen)度(du)增(zeng)加(jia)了收(shou)縮(suo)問題(ti)帶(dai)來的(de)風險。許多(duo)環氧(yang)樹(shu)脂(zhi)的(de)使用者(zhe)在壹(yi)天(tian)的下(xia)班(ban)前(qian)進(jin)行(xing)配制並填充鑲樣而在第(di)二(er)天(tian)壹(yi)早(zao)將(jiang)其(qi)從模具(ju)中取(qu)出。