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什么是預磨？
預磨，也稱平面研磨，或金相磨平，是樣品磨拋制備中一個重要環節。其目的是消除金相切割過程中產生的粗糙度，并迅速實現研磨表面的平整。預磨可以為后續的磨拋步驟做準備，去除變形層，以及實現高效率的定量磨削。當然，如果樣品的初始表面比較精細和平整，也可略過預磨程序，直接進入細磨或精磨步驟。
怎樣實現預磨？
預磨采用的磨料粒度一般為P60-P180，具體選用的磨料類型和設備取決于樣品材料、尺寸和制備目的。若是軟質材料，可采用SiC砂紙、研磨薄膜、磨盤；對于較硬的材料（>300HV如硬化鋼或陶瓷），則使用金剛石磨盤。上述兩種情形均可在常規手動或自動金相磨拋機上進行。如果樣品切割后有毛刺或者希望簡便實現單個樣品的磨平過程，下圖這種可使用不同粒度氧化鋁或碳化硅研磨砂帶的手動預磨機是方便經濟的選擇。
QATM Qgrind 100手動砂帶預磨機
如果金相制備時，需要在最短的時間內以最高的平面度實現快速材料去除，則建議使用預磨磨石，常見的種類有陶瓷粘接氧化鋁或碳化硅磨石。磨石需要在專業的金相自動預磨機上使用，通過高速旋轉實現高效材料去除和磨平樣品。
QATM行業領先的Qgrind XL立式預磨機或Qpol 300 BOT全自動磨拋機系統的預磨工位，搭配專業的白氧化鋁或碳化硅磨石，即使針對高樣品吞吐量也可有效地進行平面研磨。預磨機或預磨工位采用精確電子力控制的中心力加載模式，配備自動磨石修整功能來實現高精度、最大化的材料去除，快速磨平批量鑲嵌或非鑲嵌樣品。
白氧化鋁磨石：適用于黑色金屬
SiC磨石：用于燒結材料、鋁、銅
QATM Qrind XL自動預磨機
磨石預磨的影響因素
自動預磨工作原理圖
預磨的基本原理跟研磨相似，試樣表面以一定的壓力與固定在磨石中的磨料顆粒發生相對高速運動后，產生磨屑(即材料去除)并在表面留下磨痕。在此過程中，水作為冷卻液，對樣品和磨石表面起到冷卻和潤滑的作用，并及時沖走磨屑；而金剛石修整器以一定的時間間隔對磨石進行自動修整，及時去除磨鈍的磨料顆粒，讓尖銳的新磨料顆粒展露出來，確保持續的材料去除過程。
磨石預磨過程的主要影響因素包括加載力，試樣夾具及磨石的轉速，金剛石修整器的修整速度/深度以及冷卻因素等。您所關心的相關問題的答案都在這里啦！
預磨時該用多大的轉速？
磨石作為研磨介質，采用高轉速（Qgrind XL的轉速范圍為1000~2000轉/分鐘）是自動預磨過程的特征之一。QATM實驗數據表明，隨著磨石轉速的增加，樣品材料去除率也隨之增加，而試樣表面質量（粗糙度）基本保持恒定。
這一結果雖然表明提高轉速有助于提升材料去除率，但在實際應用中高轉速會帶來更高的磨石損耗，同時也會增加磨石和樣品表面間產生的熱量。因此，磨石預磨的轉速通常選擇為1500 轉/分鐘。
是不是研磨力越大越好？
自動預磨時為了確保平面度，試樣均采用中心力加載模式。我們的實驗結果表明，隨著研磨力的增加，材料去除率上升，磨石損耗趨于下降（自動修整磨石次數減少），而樣品表面質量保持不變；當加載力達到 300N時，去除率曲線趨于平緩。
我們都知道，過高的研磨壓力會增加樣品材料變形，而這些變形必須在后續的研磨和拋光步驟中去除，以便能夠分析真實的材料顯微組織。因此，在實際預磨應用中，應根據樣品材質、大小及數量選擇合適的研磨力，且需謹慎地增加力值。一般情況下選擇的中心加載力不會超過350N，單位面積上的研磨力通常低于0.030 N/mm2。
預磨表面質量可以選擇么？
是的，Qgrind XL預磨機的操作軟件界中有不同的研磨模式可供選擇，包括粗糙、正常、細磨和精細研磨四種模式，從而提供不同的表面質量選擇。
研磨模式的不同本質上是采用了不同的磨石修整速度：若選用較高的修整速度，磨石表面會形成螺旋狀紋理，此時去除率較高，但樣品表面也會比較粗糙；反之，如果低速修整磨石，磨石表面會相對光滑，樣品表面質量也會比較精細，但材料去除率將明顯降低。
大量實驗數據表明，在“精細”研磨模式下，樣品表面質量可提高至少達15%；在“粗糙”研磨模式下，與傳統工藝相比，材料去除率可提高20%，從而顯著減少了工藝時間。在實際操作中，可以通過選擇和組合不同的研磨方式，實現最大化的材料去除率和優異的樣品表面制備效果。
什么時候該進行磨石修整？
什么時候是修整磨石的最佳時機？過去，必須通過聽、看、摸和測量來判斷修整時機——有經驗的操作人員可以通過磨石工作的聲音判斷是否有材料被去除，通過觸摸磨石就能分辨出其是否鋒利。
現代預磨機集成了材料去除檢測和顯示系統，可根據實時材料去除情況，自動評估和選擇合適的修整時機。比如，當去除率降低到預設百分比時，機器會自動開始修整磨石。當然，用戶也可以按預先設定的時間間隔進行自動磨石修整或手動修整。
Qgrind XL全自動磨石修整裝置
實際預磨案例？
案例 1多個熱軋鋼樣品的金相制備
目標：
同步制備19個未鑲嵌截面樣品，其中每個夾具開孔中夾持3~4個樣品
預磨參數：
磨石：P100 Al2O3
轉速：1500 rpm（磨石）/ 120 rpm（試樣夾具）
加載力：180 N
時間：~ 2 min.
拋光步驟：
9/3/1 μm
案例 2馬氏體鋼大鑲嵌樣品的金相制備
目標：
將3個鑲嵌的馬氏體鋼（60 HRC）樣品定量磨削1mm后，觀察邊緣和芯部組織，鑲嵌尺寸 100 x 50 mm
預磨參數：
磨石：P100 Al2O3
轉速：1500 rpm（磨石）/ 120 rpm（試樣夾具）
加載力：200 N
時間：~5 min去除1mm
拋光步驟：
9/3/1 μm拋光后，硝酸酒精溶液腐蝕
PART.3超大鈦合金樣品的金相制備
目標：
將超大尺寸（140 x 100 mm）的鈦合金TC4樣品進行整體制備后觀察顯微組織
預磨參數：
磨石：P150 SiC
轉速：1500 rpm（磨石）/120 rpm（試樣夾具）
加載力：125 N
時間：~90s磨平
拋光步驟：
拋光后用Kroll溶液腐蝕
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