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金相鑲嵌機原理
更新時間：2025-04-25
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樣品預處理：首先需要對待鑲嵌的金相試樣進行預處理，這一步至關重要。需將試樣切割并打磨至適當尺寸，確保其表面平整且無明顯缺陷，之后通過清洗手段去除表面的油污、雜質等污垢，常用的清洗方式有超聲波清洗，以保證樣品表面潔凈，利于后續鑲嵌料與樣品的良好結合。
裝樣入模：將預處理好的樣品放置在專用的鑲嵌模具中。模具的設計需保證在后續加熱加壓過程中，鑲嵌料能夠均勻地填充到樣品周圍。
加熱與加壓：
加熱：啟動金相鑲嵌機的加熱系統，該系統會將鑲嵌料加熱至設定溫度，使鑲嵌料從固態轉變為可流動的液態或半液態，以便其能夠充分包裹試樣。加熱功率和加熱方式對整個鑲嵌過程影響較大，功率越大，可達到的最高溫度越高，能適應的熱鑲嵌樹脂種類就越多。加熱方向越多，如采用 360 度環繞加熱，則加熱速度越快，并且若具備加熱冷卻一體化功能，那么加熱控溫會更加精準。
加壓：在加熱的同時，通過特定的壓力施加裝置對鑲嵌料施加一定壓力。對于手動簡易型金相鑲嵌機，一般是通過手動旋轉手輪，其作用力通過傘齒輪絲桿等部件使下模向上運動，從而對鑲嵌料進行擠壓；自動高效型則采用氣壓或液壓動態自控加壓方式，這種方式能夠更精準地控制壓力大小和保壓時間。壓力的作用是使處于軟化或熔化狀態的鑲嵌料緊密填充到試樣的每一處縫隙和周圍，確保與試樣緊密結合，形成牢固的鑲嵌結構。壓力可調范圍越大，能適用的樣品種類和鑲嵌粉類型就越廣泛，例如氣動加壓方式反應速度快，且較為干凈；液壓加壓方式則壓力控制精準、穩定 。
保壓與固化：在達到一定的加熱溫度和壓力后，需要保持該狀態一段時間，即保壓過程。這段時間內，鑲嵌料在高溫高壓下充分滲透到樣品的細微結構中，與樣品進一步融合。保壓時間結束后，關閉加熱系統，讓鑲嵌料在壓力下自然冷卻或通過冷卻系統加速冷卻，逐漸固化。對于自動高效型設備，通常配備智能節水式冷卻控制，可根據設定程序精準控制冷卻速度和時間，確保鑲嵌料均勻固化，避免因冷卻不均導致的鑲嵌體內部應力集中或出現缺陷。在冷卻過程中，鑲嵌料的分子結構發生交聯反應，從液態轉變為固態，將試樣牢固地鑲嵌在其中，最終形成一個完整且堅固的鑲嵌體。
脫模與后處理：當鑲嵌料固化后，便可進行脫模操作。手動型設備一般通過反向搖動絲桿等部件，使上蓋板打開，將試樣取出；自動型設備則通常配備自動脫模裝置，操作更加便捷。取出的鑲嵌試樣可能還需要進行一些后處理，如切割多余的鑲嵌料部分，對表面進行精細打磨、拋光等操作，以滿足后續在金相顯微鏡下進行高質量顯微組織觀察和分析的要求。
手動簡易型：這類金相鑲嵌機在鑲嵌過程中，加熱環節通過電控加溫實現，即通過電加熱元件對鑲嵌模具及內部鑲嵌料進行加熱，達到設定溫度后保持恒溫。加壓過程則依靠手動操作，工作人員手動搖動機體外的手輪，通過一對傘齒輪帶動機體內絲桿，使壓制試樣的下模在剛模套內上下移動，從而對熱固性塑料連同鑲嵌的試樣施加壓力。在加熱過程中，試樣制備所需的成形壓力由固定在機體內的彈簧自動補償，當彈簧被擠壓到限位開關位置時，亮起保壓指示燈，提示操作人員需要繼續反復搖動幾次手輪，直至保壓時間達到要求。冷卻過程則依靠空氣自然冷卻，鑲嵌料在空氣中緩慢降溫固化。其優點是結構簡單，操作容易，成本相對較低；缺點是整個鑲嵌過程依賴人工操作，效率偏低，且由于人為因素影響，制樣質量的穩定性相對較差 。
自動高效型：自動高效型金相鑲嵌機在原理上有了較大提升，整個鑲嵌過程實現了全自動控制。加熱環節采用智能溫控技術，通過高精度的溫度傳感器實時監測鑲嵌料的溫度，并將信號反饋給控制系統，控制系統根據預設程序精確調節加熱功率，實現精準控溫。加壓環節采用氣壓或液壓動態自控方式，通過壓力傳感器和控制器精確控制壓力大小和變化過程，在不同階段提供合適的壓力，確保鑲嵌料均勻填充和良好結合。冷卻環節采用智能節水式冷卻控制，可根據鑲嵌料的固化特性和預設程序，精確控制冷卻水流速和溫度，實現快速且均勻的冷卻，大大縮短了制樣周期。同時，自動高效型設備還可以利用先進的技術手段，如采用圖像處理技術（高分辨率攝像頭）實現樣品在模具中的精準定位，以及對樣品特征進行初步分析；支持參數化設置，操作人員可根據不同的樣品和鑲嵌要求，靈活設置溫度（例如 50 - 180℃）、壓力（如 130bar）等關鍵參數，從而在保證鑲嵌質量的前提下，顯著提高制樣效率，適用于大規模、高質量金相制樣需求的場景 。
