Průvodce broušením, leštěním a inovacemi v sortimentu LAM PLAN CAMEO DISK, SiC brusných papírů

Kritický význam precizní přípravy vzorků

Příprava metalografického vzorku, často označovaná jako metalografický výbrus, je základním předpokladem pro jakoukoliv spolehlivou a reprodukovatelnou analýzu. Ačkoliv je proces vnímán jako soubor mechanických operací, ve skutečnosti se jedná o vysoce sofistikovaný postup, jehož kvalita přímo určuje validitu celého výzkumu. Není možné přeskočit žádný z kroků, protože každý z nich má za úkol nejen připravit vzorek na další fázi, ale také systematicky odstraňovat poškození, která vznikla v předchozích fázích. 

Základní výzvou je fakt, že metalografické pozorování se odehrává na povrchu, který musí být dokonale rovný a hladký, aby měl maximální odrazivost. Jakékoliv poškození, jako jsou škrábance, deformace nebo zbytkové pnutí, může vést ke vzniku artefaktů, které zakrývají nebo zkreslují skutečnou mikrostrukturu materiálu. Z tohoto důvodu musí být cílem celého procesu připravit povrch, který odráží inherentní vlastnosti materiálu, nikoliv defekty vzniklé přípravou.

Naopak, povrchové defekty mohou mít i kaskádový efekt. Špatně provedené řezání, které generuje nadměrné teplo nebo mechanickou deformaci, vytvoří hlubokou a silně narušenou povrchovou vrstvu. Odstranění takovéto vrstvy vyžaduje intenzivnější broušení, které však samo může zavést další, byť jemnější, defekty. Tento řetězec příčin a následků činí celý proces neefektivním a ohrožuje spolehlivost finální analýzy.

Kvalitní vybavení a precizní proces jsou tedy investicí do spolehlivých, reprodukovatelných a validních dat, která jsou zásadní pro kontrolu kvality i vývoj.

Teoretické základy broušení a leštění: Od odstranění materiálu k odhalení mikrostruktury

Koncept narušené vrstvy a její dopad

Během mechanické přípravy vzorku dochází k intenzivnímu úběru materiálu. Během hrubého broušení, kdy se odstraňují defekty po řezání, se ale zároveň vytváří poškozená povrchová vrstva, známá jako narušená vrstva. Cílem broušení je dosáhnout rovinného povrchu vzorku s minimálním poškozením, které lze následně snadno odstranit při leštění. Pokud není narušená vrstva po broušení dostatečně mělká a uniformní, bude leštění neefektivní, a na povrchu mohou přetrvávat hluboké defekty.

Kvalita finálního povrchu je přímo závislá na pečlivosti každého kroku. Na konci fáze hrubého broušení musí být vzorek jednotný a pravidelný, bez jakéhokoliv poškození, které by narušilo jeho rovinnost nebo inherentní vlastnosti materiálu. Přeskočení nebo uspěchání této fáze nevyhnutelně povede k hlubokým a rozsáhlým defektům, které budou bránit spolehlivé mikroskopické analýze a mohou dokonce zkreslit výsledky měření tvrdosti.

Cíle jednotlivých fází přípravy

Ačkoliv je proces přípravy vzorku pro pozorování mikroskopem zdánlivě jednoduchý, každý krok má specifický a nezastupitelný cíl. Je sekvenční a zahrnuje několik kritických kroků.

Broušení

Primárním cílem broušení je odstranit veškeré poškození vzniklé při předchozím řezání vzorku a vytvořit dokonale rovnou plochu pro leštění. Obvykle se broušení provádí na rotujícím kotouči, na kterém je uchycen brusný papír nebo disk. Postupným používáním stále jemnější zrnitosti brusiva se odstraňují hrubé rýhy z předchozího kroku a vytváří se stále jemnější povrch. Moderní metody, jako jsou disky Lamplan CAMEO DISK, dokáží nahradit celou sérii brusných papírů jediným diskem, čímž výrazně zjednodušují proces a snižují riziko vzniku hlubokých narušených vrstev.

Leštění

Tato fáze je nezbytná pro dosažení vysoce kvalitního a spolehlivého výsledku. Jejím cílem je odstranit nejjemnější škrábance, které zůstaly po broušení, a vytvořit zrcadlově lesklý a reflexní povrch, který je klíčový pro mikroskopické pozorování. Leštění se obvykle provádí na kotouči pokrytém speciálním plátnem nebo podložkou, na kterou se nanáší jemné abrazivní částice, jako je například diamantová suspenze.

Metalografická příprava není pouhou mechanickou procedurou, ale základní investicí do spolehlivých výsledků.

Drahé a časově náročné spotřební materiály se neprodávají na základě ceny, ale na základě kvality a reprodukovatelnosti, které přinášejí. Správně provedená příprava je základem pro validní data, která mohou vést k zásadním objevům, úsporám nákladů a zvýšení bezpečnosti v průmyslových aplikacích.

První krok: Hrubé a jemné broušení

Broušení je proces intenzivního úběru materiálu, jehož cílem je získat rovnou plochu a odstranit poškození vzniklé během řezání.

Tradiční metoda s brusným papírem (SiC)

Vzorek se brousí na rotujících kotoučích s papíry různé zrnitosti (např. P80 až P1200). Každý krok vyžaduje otáčení vzorku a výměnu papíru.

Moderní metoda s disky CAMEO DISK

Disky CAMEODISK nahrazují více brusných papírů jedním diskem s diamantovým abrazivem. Např. Platinium 0 odpovídá P80, Platinium 4 P1200. Zajišťují konstantní úběr a minimalizují narušení povrchu.

Druhý krok: Leštění

Leštění odstraňuje jemné škrábance a vytváří zrcadlový povrch pro mikroskopickou analýzu.

Postup

Provádí se na rotujícím disku s plátnem, na který se nanáší diamantová pasta nebo suspenze. Doporučuje se použití kvalitních pláten (např. TOUCHLAM) a kompozitních disků CAMEO DISK Silver, Gold, Rhodium pro efektivní využití abraziv.

Doplňkové kroky

Po leštění lze vzorek pozorovat mikroskopem. Pro zvýraznění mikrostruktury se provádí leptání pomocí chemických reaktivů (např. Nital), které odhalují hranice zrn a fáze.

Inovace a řešení pro metalografii od LAM PLAN: CAMEO DISK a cesta k dokonalosti

Patentovaná řada brusných a předlešticích disků CAMEO DISK inovativní a technologicky vyspělá řešení. Klíčovou předností těchto disků je jejich opakovaná použitelnost, která umožňuje nahradit desítky tradičních SiC brusných papírů.

Technologická převaha disků CAMEO je založena na jejich unikátní patentované struktuře. Sklípková struktura ve tvaru plástve (honeycomb cell structure) zásadně mění proces broušení a leštění. Struktura snižuje kontaktní plochu mezi diskem a vzorkem, což umožňuje efektivní úběr materiálu při výrazně nižším tlaku, než je obvyklé u pevných disků. To snižuje namáhání zařízení a prodlužuje jeho životnost.

Plástev také optimalizuje cirkulaci lubrikantu a efektivně odvádí abrazivní zbytky, což zaručuje konstantní brusnou sílu a pravidelnost výsledků po celou dobu operace. Navíc disky CAMEO konstantním úběrem materiálu zabraňují tvorbě hlubokých narušených vrstev již v prvních sekundách broušení, což je významná výhoda oproti SiC papírům. 

• Snížení kontaktní plochy a menší potřebný tlak pro broušení.

• Optimalizace cirkulace lubrikantu a konstantní abrazivní výkon.

• Efektivní odvod abrazivních zbytků.

• Konzistentní úběr materiálu, včetně těch s heterogenní tvrdostí.

• Dlouhá životnost a opakované použití.

Přehled variant CAMEO DISK a jejich aplikací

Brusné disky s pevným nebo volným brusivem?

Hlavní rozdíl u brusných disků spočívá v tom, zda je brusivo pevně spojené s diskem, nebo je volné a aplikuje se samostatně.

Disky s pevným brusivem (např. Lamplan Platinium, DMA): Zde jsou diamantové částice trvale zabudovány do disku. Představte si to jako brusný papír s velmi tvrdými a ostrými zrny, které jsou pevně drženy na místě. Tyto disky jsou velmi účinné a rychlé při odstraňování materiálu, ideální pro úvodní fáze broušení, kdy je potřeba rychle vyrovnat povrch a odstranit hrubé nerovnosti po řezání. Konkrétně disky Platinium jsou navrženy pro rychlé, efektivní a konzistentní výsledky s menším tlakem, což minimalizuje poškození vzorku a prodlužuje životnost zařízení.

Disky s volným brusivem: U těchto disků se na lešticí podložku (látku) nanáší samostatná brusná pasta nebo suspenze (např. diamantová pasta). Brusné částice se tak volně pohybují a kutálejí mezi diskem a vzorkem. Tento proces je mnohem jemnější a používá se pro konečné leštění. Pomáhá odstranit i ty nejmenší škrábance a dosáhnout zrcadlově hladkého povrchu, který je nezbytný pro detailní mikroskopické pozorování. Je to pomalejší proces, ale nezbytný pro dosažení dokonalé kvality povrchu.

Brusné Papíry LAM PLAN

Brusné papíry a kotouče Lamplan jsou vyráběny podle přísných standardů kvality, což zajišťuje konzistentní a spolehlivé výsledky.

Klíčové vlastnosti:

Optimální orientace zrn: Díky elektrostatickému procesu je dosaženo optimální orientace zrn, což maximalizuje brusný výkon a efektivitu odstraňování materiálu.

Vysoká životnost: Tloušťka a plošná hmotnost podkladového papíru jsou pečlivě přizpůsobeny velikosti a tloušťce brusných zrn, což minimalizuje opotřebení a prodlužuje celkovou životnost papíru.

Voděodolnost: Papír je speciálně upraven tak, aby byl nepropustný pro vodu v celém svém objemu i na povrchu, což umožňuje použití s kapalinami a zvyšuje jeho odolnost.

Lamplan brusné papíry jsou ideální pro přípravu vzorků, kde je potřeba efektivní a precizní úběr materiálu v rámci různých fází broušení.

Přehled lešticích pláten TOUCHLAM a jak vybrat to správné pro vaše vzorky?

Lešticí plátna TOUCHLAM jsou navržena pro finální přípravu povrchu metalografických vzorků. Klíčovým faktorem pro správný výběr je materiál vzorku a požadovaná kvalita povrchu. Každý typ plátna má unikátní vlastnosti pro dosažení optimálních výsledků v různých fázích leštění.

Plátna jsou rozdělena do tří hlavních skupin, které se liší základním typem materiálu:

TOUCHLAM 2: Kategorie tkaných a netkaných vláken. Plátna v této skupině jsou obvykle pevnější a jsou určena pro agresivnější úběr materiálu, zachování rovinnosti a předleštění.

TOUCHLAM 3: Kategorie vlněných a vločkových materiálů. Plátna v této skupině jsou měkčí a jsou primárně určena pro jemné leštění a superfinální úpravy, kde je prioritou kvalita povrchu.

TOUCHLAM 4: Kategorie polyuretanových pěn a speciálních materiálů. Tyto plátna jsou určena pro ultrajemné leštění a chemicko-mechanické úpravy, které vyžadují zvláštní péči.