简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于实验室制备金相试样的辅助设备领域，特别是一种简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置及其使用方法。实验室装置，包括负压产生模块（1）、镶嵌模块（2）、塑料熔融模块（3）；负压产生模块（1）通过镶嵌模块（2）与塑料熔融模块（3）相连接。使用方法：利用负压产生模块产生负压，随后将熔融PLA从塑料熔融模块中抽入到存有试样块的镶嵌模块，随后自然冷却，最后采用塑料脱模剂将镶嵌好的试样取出。本发明专利技术镶嵌料的填充性会变得更好，填充将会更加致密。

Simple and fast semi screw top cone type ultra-high speed negative pressure environmental protection thermal mosaic laboratory device and its usage method

The invention belongs to the field of auxiliary equipment for preparing metallographic samples in laboratory, in particular to a simple and fast semi-screw top-cone type ultra-high speed negative pressure environmental protection thermal mosaic laboratory device and its use method. The laboratory device comprises a negative pressure generating module (1), a mosaic module (2) and a plastic melting module (3); a negative pressure generating module (1) is connected with a plastic melting module (3) by a mosaic module (2). Usage: The negative pressure is generated by the negative pressure generating module, and then the melted PLA is pumped from the plastic melting module into the mosaic module with the sample block, and then cooled naturally. Finally, the mosaic sample is removed by the plastic demoulding agent. The filling material of the invention will become better and the filling will be more compact.

【技术实现步骤摘要】
简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置及其使用方法
本专利技术属于实验室制备金相试样的辅助设备领域，特别是对现有试样镶嵌的设备和方法的一场革新。
技术介绍
制备金相试样以进行显微组织观察是材料研究中十分必要的一个实验环节。在试样的制备过程中，有许多试样直接磨抛(研磨、抛光)有困难，所以必须要进行镶嵌。经过镶嵌的样品，不但磨抛方便，而且可以提高工作效率及试验结果准确性。通常进行镶嵌的试样有：形状不规则的试件、线材及板材、细小工件、表面处理及渗层镀层以及表面脱碳的材料等。常用的镶嵌方法如下：（1）机械镶嵌法机械镶嵌法系试样放在钢圈或小钢夹中，金属元素分析仪然后用螺钉和垫块加以固定。该方法操作简便，适合于镶嵌形状规则的试样。（2）树脂镶嵌法树脂镶嵌法是利用树脂来镶嵌细小的金相试样，可以将任何形状的试样镶嵌成一定尺寸的试样。树脂镶嵌法可分为热压和浇注镶嵌法两类。（3）热压镶嵌法将聚氯乙烯、聚苯乙烯或电木粉经加热至一定温度并施加一定压力和保温一定时间，使镶嵌材料与试样紧固地粘合在一起，然后进行试样研磨。热压镶嵌需要用镶嵌机来完成。（4）浇注镶嵌法由于热压镶嵌法需要加热和加压，金属元素分析仪对于淬火钢及软金属有一定影响，故可采用冷浇注法。浇注镶嵌法适用于不允许加热的试样、较软或熔点低的金属，形状复杂的试样、多孔性时试样等。或在没有镶嵌设备的情况下应用。时间证明采用环氧树脂较好，常用配方为：环氧树脂90g，乙二胺10g，还可以加入少量增塑剂(磷苯二甲酸二丁脂)。按以上配比搅拌均匀，注入事先准备好的金属圈内，圈内先将试样安置妥当，约2～3h后即可凝固脱模。而目前在实验室内主要采用热镶嵌方案即热镶嵌机，使用的是专用的金相镶嵌料，通过对其进行高温高压处理，使其凝结成为于镶嵌模相契合的试样块。而专用的金相镶嵌料分为热镶嵌料和冷镶嵌料。热镶嵌料按照型号分为，HM1，是黑色，是日常制样过程中经常使用的。HM2是红色，适合于导电样品。HM3黑色的，保边型，适合于和样品结合紧密、边缘要求不倒边的样品。HM4是红色的，适合于孔隙样品等。HM5透明的，适合于对检查部位、尺寸、层深等有要求的样品。HM6是白色，适合于日常制样使用，HM7为透明的，适合于镶嵌料可溶解除去，样品可从镶嵌样快中无损取出，适用样品需回收的样品。但是总的来说，传统的热镶嵌方法是有着以下缺点：1）试样和镶嵌料必须同时放入，因此一些形状不规则或无法自行竖立的样品无法进行处理。2）在镶嵌结束后，取出镶嵌试样时容易因操作不当造成烫伤。3）当镶嵌试样使用完毕后，回收试样较为困难，强行回收甚至困难造成试样损坏。4）制作镶嵌时间长，效率低下。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置及其使用方法，本专利技术利用负压产生模块产生负压，随后将熔融PLA从塑料熔融模块中抽入到存有试样块的镶嵌模块，随后自然冷却，最后采用塑料脱模剂将镶嵌好的试样取出。本专利技术的第一个目的是通过以下技术方案实现的，简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置，包括负压产生模块、镶嵌模块、塑料熔融模块；负压产生模块通过镶嵌模块与塑料熔融模块相连接；所述负压产生模块包括真空泵和压力监测表；所述镶嵌模块包括金属耐压镶嵌室、压力自锁活塞、镶嵌腔气门、半丝杆顶锥、耐高压排气管；金属耐压镶嵌室内设置所述压力自锁活塞，压力自锁活塞与金属耐压镶嵌室间隙配合；金属耐压镶嵌室内设有一个内壁通孔；压力自锁活塞上方留有数个孔洞，容许半丝杆顶锥配合穿入，半丝杆顶锥用于从不同方位顶死金属耐压镶嵌室内放置的试样；压力自锁活塞上设有耐高压排气管，耐高压排气管上端伸出金属耐压镶嵌室外并连接负压产生模块的真空泵，真空泵与镶嵌模块之间的耐高压排气管上设有压力检测表；压力自锁活塞上还设有弹簧阻力锁；所述塑料熔融模块，包括电阻炉，电阻炉与金属耐压镶嵌室的内壁通孔通过管道相连接，电阻炉与金属耐压镶嵌室之间的管道上设有气门，电阻炉内部设有电阻丝。优选的，所述电阻炉由四周环绕有电阻丝的坩埚组成，坩埚下部留有通道。优选的，所述便携真空泵为离心泵结构。优选的，所述金属耐压镶嵌室由高强度金属制成，在金属耐压镶嵌室内部初始时可由弹簧阻力锁进行固定，弹簧阻力锁包括支架、螺旋弹簧、卡笋、摩擦片，支架包括第一三角架、第二三角架、立柱，第一三角架、第二三角架之间设置水平轴，水平轴上设置螺旋弹簧，螺旋弹簧一端设置卡笋，螺旋弹簧另一端设置摩擦片，卡笋、摩擦片位于螺旋弹簧的两侧；第一三角架上设置立柱，立柱上设有与卡笋相配合的凸起；卡笋通过立柱上的凸起卡止之后，摩擦片在螺旋弹簧弹力下压在金属耐压镶嵌室内壁上，从而对压力自锁活塞进行预锁；半丝杆顶锥由金属制成，半丝杆顶锥与试样接触为光滑尖锐顶头，半丝杆顶锥远离试样端为丝杆结构，半丝杆顶锥的丝杆结构可从活塞顶部穿入。本专利技术的第二个目的是提供简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置的使用方法，包括以下步骤：（1）将要进行镶嵌的试样竖立放置在金属耐压镶嵌室底部平面上，同时锁止镶嵌腔气门；（2）向塑料熔融模块的坩埚内加入PLA碎粒，并对坩埚进行加热至190-210℃；（3）将半丝杆顶锥拧至最高点，同时将压力自锁活塞提升至所需镶嵌块预定高度以上0.5-1cm，并通过弹簧阻力锁进行预锁；旋转半丝杆顶锥，使半丝杆顶锥从不同方位顶死试样，使试样不易发生滑动；（4）待坩埚内PLA碎粒完全熔融后打开真空泵，将金属耐压镶嵌室内抽至接近负压状态，随后打开镶嵌腔气门；（5）待熔融PLA充满镶嵌腔90%后关闭真空泵及镶嵌腔气门，静待冷却；（6）拧出半丝杆顶锥使金属耐压镶嵌室的内部气压恢复正常，随后拔出压力自锁活塞；（7）使用塑料脱模剂将镶嵌试样脱模，取出试样。优选的，所述试样需要磨制金相试样的面朝下。本专利技术具有以下显著的优点：本专利技术创新性的采用PLA材料进行熔融，作为专用的镶嵌料。PLA（聚乳酸）是一种新型的生物基及可再生生物降解材料，使用可再生的植物资源（如玉米）所提出的淀粉原料制成。淀粉原料经由糖化得到葡萄糖，再由葡萄糖及一定的菌种发酵制成高纯度的乳酸，再通过化学合成方法合成一定分子量的聚乳酸。PLA的发展源自于FDM型3D打印机大规模普及，PLA的价格已经由1000美元/kg降至40人民币/kg，并且受热性能好，强度高，性能稳定，熔融温度范围适宜且稳定，对环境友好，且具有良好的生物可降解性，并且在受热时气氛好（淡淡的芳香味）。因此在整个塑料领域越来越广泛的被使用。因而在本专利技术中被作为镶嵌料使用。由于PLA在加热到较低的温度即可变为熔融状态，由此可用负压环境抽吸使其进入镶嵌腔内部，从而可以取代镶嵌粉，这样就避免了镶嵌粉和不规则试样必须同时放入镶嵌腔，从而导致试样不正的缺陷。在试样使用结束后，可以对镶嵌块反向进行熔融，从而达到可以快速回收试样的功能，从而避免了普通镶嵌粉在镶嵌后试样难以回收的尴尬。在制备镶嵌试样时，气氛较好，而不会像普通镶嵌粉产生一定刺激性气味。在设备工作过程方面，由预装和预热镶嵌料，装入试样并紧固后，将熔融PLA快速从坩埚内抽至镶嵌腔内，冷却凝固后即可取出，从而可以达到快速镶嵌的目标，而避免了常规镶嵌机需等待较长的加热时间和保温时间。并且由于镶嵌料从固体变为了液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置，其特征在于，所述装置包括负压产生模块（1）、镶嵌模块（2）、塑料熔融模块（3）；负压产生模块（1）通过镶嵌模块（2）与塑料熔融模块（3）相连接；所述负压产生模块（1）包括真空泵（11）和压力监测表（12）组成；所述镶嵌模块（2）包括金属耐压镶嵌室（21）、压力自锁活塞（22）、镶嵌腔气门（23）、半丝杆顶锥（24）、耐高压排气管（25）；金属耐压镶嵌室（21）内设置所述压力自锁活塞（22），压力自锁活塞（22）与金属耐压镶嵌室（21）间隙配合；金属耐压镶嵌室（21）内设有一个内壁通孔；压力自锁活塞（22）上方留有数个孔洞，容许半丝杆顶锥（24）配合穿入，半丝杆顶锥（24）用于从不同方位顶死金属耐压镶嵌室（21）内放置的试样；压力自锁活塞（22）上设有耐高压排气管（25），耐高压排气管（25）上端伸出金属耐压镶嵌室（21）外并连接负压产生模块（1）的真空泵（11），真空泵（11）与镶嵌模块（2）之间的耐高压排气管（25）上设置压力检测表（12）；压力自锁活塞（22）上还设有弹簧阻力锁（26）；所述塑料熔融模块（3），包括电阻炉（31），电阻炉（31）与金属耐压镶嵌室（21）的内壁通孔通过管道相连接，电阻炉（31）与金属耐压镶嵌室（21）之间的管道上设有气门（23），电阻炉内部设有电阻丝（32）。...

【技术特征摘要】
1.简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置，其特征在于，所述装置包括负压产生模块（1）、镶嵌模块（2）、塑料熔融模块（3）；负压产生模块（1）通过镶嵌模块（2）与塑料熔融模块（3）相连接；所述负压产生模块（1）包括真空泵（11）和压力监测表（12）组成；所述镶嵌模块（2）包括金属耐压镶嵌室（21）、压力自锁活塞（22）、镶嵌腔气门（23）、半丝杆顶锥（24）、耐高压排气管（25）；金属耐压镶嵌室（21）内设置所述压力自锁活塞（22），压力自锁活塞（22）与金属耐压镶嵌室（21）间隙配合；金属耐压镶嵌室（21）内设有一个内壁通孔；压力自锁活塞（22）上方留有数个孔洞，容许半丝杆顶锥（24）配合穿入，半丝杆顶锥（24）用于从不同方位顶死金属耐压镶嵌室（21）内放置的试样；压力自锁活塞（22）上设有耐高压排气管（25），耐高压排气管（25）上端伸出金属耐压镶嵌室（21）外并连接负压产生模块（1）的真空泵（11），真空泵（11）与镶嵌模块（2）之间的耐高压排气管（25）上设置压力检测表（12）；压力自锁活塞（22）上还设有弹簧阻力锁（26）；所述塑料熔融模块（3），包括电阻炉（31），电阻炉（31）与金属耐压镶嵌室（21）的内壁通孔通过管道相连接，电阻炉（31）与金属耐压镶嵌室（21）之间的管道上设有气门（23），电阻炉内部设有电阻丝（32）。2.根据权利要求1所述的简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置，其特征在于，所述电阻炉（31）由四周环绕有电阻丝（32）的坩埚组成，坩埚下部留有通道。3.根据权利要求1所述的简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置，其特征在于，所述便携真空泵（11）为离心泵结构。4.根据权利要求1所述的简易快速半丝杆顶锥式超高速负压环保热镶嵌实验室装置，其特征在于，所述金属耐压镶嵌室（21）由高强度金属制成，在金属耐压镶嵌室（21）内部初始时可由弹簧阻力锁（26）进行固定，所述弹簧阻力锁（26）包括支架（41）、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘澄，梁中阳，周文韬，王璇，崔锡锡，杨晨，周睿，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32