金相切割：切断锯和耗材

金相切割或切片通常标志着金相样品制备过程的第一步。在大多数情况下，这是必要的，因为零件或固体太大，无法在实验室规模上进行后续的金相研磨和抛光步骤。由于市场上有便携式研磨和抛光机，因此总是有不需要分割过程的可能性。根据零件几何形状和材料硬度以及所采用的分析技术，需要使用不同的切割技术和耗材。

QATM是一家知名的高质量切割耗材以及全系列创新型手动和自动轴金相切割机的制造商和供应商QATM应用专家结合了几十年的经验和成千上万的处理样品，很乐意帮助您的制样应用。

QATM提供满足不同需求的金相切割机

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金相分析取样

显微分析样品材料的典型方法有：

超薄切片（聚合物和软金属，仅适用于薄切片）
使用带锯锯开（表面质量低的低成本方法）
湿式砂轮切割

与其他方法相比，工业界和学术界通常更喜欢湿式砂轮切割，因为它对材料结构的影响非常低。所谓的湿式砂轮切割是一种基于机器的切割过程。在金相取样领域，这通常意味着对要检查的部件的机械分割。为此，需要在适当的湿式砂轮切割机上使用不同厚度、结构和粘结剂的切割轮。通常，它们由具有一定硬度和孔隙度的酚醛树脂或橡胶粘接而成，其中嵌入了具有一定粒径的氧化铝或碳化硅磨料颗粒。

金相切割过程应遵循以下的指南：

采用湿式砂轮切割机进行切割，具有足够的冷却和旋转的切割轮。否则，表面变形很高，没有长时间的磨光步骤无法纠正。
理想冷却效果是评价中必不可少的组成部分。一个过热的表面会引起误解——假象模拟了一个错误的结果。
必须在冷却剂中添加合适的防腐剂，否则存在切割表面氧化的风险。这对于保护切割装置的内部也很重要。
需要的切割机的尺寸和设计取决于样品尺寸——主要的指标是称为切割能力。

湿式砂轮切割机

在金相样品制备中，砂轮切割机主要用于工件的切割。理想的冷却对于切割结果与精确的切割轮引导一样重要。普通的冷却介质由硼和无氨基酸防腐剂与水的混合物组成，适当的浓缩液以例如1：30用水稀释。应参照制造商的使用说明。必须确保切割室和排水系统的清洁度（通常是金相样品制备的首要任务）—这会影响机器的切割精度和使用寿命。

产品概览: 湿式砂轮切割机

金相切割中的不同切割方式

横向切割

在这种情况下有两种可能的方式:

固定有工件的试台手动或自动地移动到固定位置的切割轮处。
切割轮做相应地移动。

垂直切割

要被切割的工件牢固地固定在切割台上。切割轮随后从上到下手动或自动地切入固定的工件中。

步进式切割 X

工件不是一次性完成切割，而是分层进行(台阶式)。这种切割类型尤其适合切割大、厚的固体材料工件。

步进式切割 Y

工件不是一次性完成切割，而是分层进行(台阶式)。这种切割类型尤其适合切割大、厚的固体材料工件，且边缘必须被夹持 (板, 角度等)。

对角线切割

在对角线切割的情况下，切割台向后移动 (X 轴) 同时切割轮向下运动(Y轴) 。这种切割类型尤其适合切割不对称工件，或者为得到恒定切割深度时补偿切割轮的磨损。

锯齿状切割

工件不是一次性完成切割，而是分层进行(步进式)。锯齿切割在工件的中间部分进行。

温和切割

在手动切割过程中，试台（X轴）来回移动，直到切割完成。它由从前到后的运动开始。这种类型的切割特别适用于要求接触面尽可能小，从而实现清洁切割边缘和材料友好切割过程（温度、变形）的工件。

温和切割

这种过程常用于精密切割机。它也可用于使用相应旋转样品夹具的大型工件。样品朝向切割轮顺时针或逆时针旋转。也有可能进行四分之一或半轴旋转。对于直径为50mm的圆形工件，只需要25mm的切割距离。

切割工件和切割轮之间的接触面积应尽可能小。

较大接触区域

较小接触区域

如何选择合适的切割轮

作为一个经验法则，下面的原理有助于选择正确的材料:

硬质材料建议采用软质粘接的切割轮
中硬度材料建议采用中硬度粘接的切割轮
软材料, 应使用硬粘接切割轮

大多数制造商为其切割轮指定一个制造日期或最佳使用日期。由于结合剂的环氧树脂具有吸湿性，也就是说，它们会吸收水分，因此必须遵守上述日期。结合剂中的水分在数月或数年后可能会导致切割轮脆化。在这种情况下，切割轮仍可使用，但其磨损会显著增加，同时碎裂的风险也会大大增加。
对于延展性很高的材料, 如钛或塑料，通常使用以碳化硅为磨料颗粒的切割轮（同样为树脂粘接）。
金刚石切割轮适用于非常硬的材料（陶瓷、玻璃纤维增强塑料、矿物、玻璃等）。共有两种不同的粘接剂类型可供选择：金属粘接切割轮，其中金刚石通常嵌入青铜粘接剂当中；或者那些合成树脂粘接剂。后者特别适用于切割非常脆的材料。与锯片相比，切割轮产生更为光滑和更少变形的表面以及进出样品位置的突变接触，这大大减少了必须通过后续金相研磨去除的变形层的厚度。

金相切割耗材

切割轮材料

磨损（即耐磨性）、使用寿命和切割性能对切割轮的质量有决定性作用。研磨剂（氧化铝、碳化硅、金刚石、立方氮化硼（CBN）等）和粘接剂（金属、合成树脂或橡胶）为切割轮所特有的成分。在为特定的应用选择合适的材料时，可以考虑到以下趋势：

刚玉 (氧化铝 – Al₂O₃) 合成树脂粘接，适用于所有钢材，具体视硬度而定。
碳化硅 (SiC) 适用于软质和中硬度的有色金属以及硬质非金属材料（玻璃、石头）。
金刚石 (C) 适用于硬质陶瓷材料、陶瓷复合材料和地质材料（岩石）。
立方氮化硼 (CBN – 立方氮化硼) 适用于坚硬的钴基和镍基合金、硬质金属、硬质复合材料以及硬至极硬的碳钢。

磨料粒度

切割轮当中磨料的粒度为切割材相样品时不容忽视的一个方面。它应该在45和180微米之间。这可以获得一个理想的切割表面，那么在遵守所有参数的情况下，这将使进一步的制备更加容易当使用薄切割轮时，建议使用非常细的晶粒尺寸。如果需要去毛刺的切割，细粒度也很重要。湿式砂轮切割轮的硬度并非是指磨料颗粒的硬度，而是指粘接剂的硬度，即单个磨料颗粒脱离粘接剂材料的阻力。

工件和湿式切割轮之间接触点面积大的话采用较软的结合剂。这也能确保发生磨损的磨粒脱离。此类切割轮也非常适用于热敏性材料。
不过如果接触面积较小的话，适合使用更硬、更稳定的湿式切割轮。这些切割轮也用于切割管材和型材。此类切割轮的优点在于因为壁厚较小，因此它与工件之间的接触较少。