Mikroskopie von Verbundwerkstoffen - Struers

Abb. 2: Bruchfläche einer im Druckversuch getesteten
Probe. Hier sieht man wie das Vakuumimprägnieren bei
Raumtemperatur dazu beiträgt zerbrechliche Elemente
einzubetten und festzuhalten.
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Mikroskopie von
Verbundwerkstoffen
von einer Druckerhöhung
verbessert die Probenpräparation
beträchtlich und
bewirkt eine gute Haftung.
Planschleifen
Automatisches Schleifen wird auf
einer Struers MD-Piano Diamantscheibe
durchgeführt und erzielt
ausgezeichnete Ergebnisse. Außerdem
ist ein Satz MD-Piano Scheiben
höchst wirtschaftlich, denn es lassen
sich damit mehr als 1000 Proben
schleifen. Nachdem die Proben
auf der MD-Piano 1200 geschliffen
wurden, sind sie für das Feinpolieren
vorbereitet.
Polieren
Das Polieren, Stufe 3, (Mikrobearbeitung)
ist bei richtiger Ausführung
billig und effektiv. Bei den meisten
Verbundwerkstoffen kann dazu
Al 2
O 3
benutzt werden, vorausgesetzt,
die Faserhärte ist geringer als
die des Al 2
O 3
. Für eine effektive
Mikrobearbeitung hoher Qualität ist
die richtige Anwendung einer genau
eingestellten Al 2
O 3
Konzentration im
Schmiermittel (destilliertes Wasser)
ebenso notwendig wie der Tuchtyp,
die Rotationsgeschwindigkeit der
Präparationsscheibe und die benutzte
Andruckkraft. Unter Voraussetzung
der Ausgewogenheit der
genannten Faktoren, wird das
Schleifmaterial im Tuch verankert
Abb.3: Epovac
und durchtrennt sowohl die weiche
Matrix als auch die harten Fasern
mit klarem Schnitt. Eine kontrollierte
Zugabe des Al 2
O 3
auf das Tuch geschieht
am besten in Form einer vorgemischten
kolloidalen Lösung.
(Hinweis: Niemals trockenes
Aluminiumoxid auf das Tuch bringen!)
Nach der 0,3 µm Stufe (Struers
Pulver AP-A) erscheint die Oberfläche
bei 100x Vergrößerung (siehe
Abb. 5-7) nahezu frei von Artefakten.
Es sei darauf hingewiesen, dass
zwar auch Diamantschleifmittel wirkungsvoll
benutzbar sind, die damit
verbundenen Kosten jedoch sehr
viel höher liegen und deren Verwendung
somit nicht empfehlenswert ist.
Die Einstellung der richtigen Konzentration
des Al 2
O 3
ist kritisch. Es
besteht nämlich die Neigung, die Mischung
zu stark zu konzentrieren. In
diesem Falle fängt das Al 2
O 3
an zu
rollen und wird als Trennmaterial unwirksam.
Außerdem erodiert dieses
Rollen die Matrix in der Umgebung
der Fasern, wodurch diese abgerundet
werden und das Umgebungsmaterial
abgesenkt wird. Derlei
Verhältnisse zerstören am Ende
die Oberflächenplanheit. Deshalb ist
es besser, für die Ausführung der
Mikrobearbeitung eine weniger stark
konzentrierte Al 2
O 3
Lösung zu benutzen.
Optimale Mischungsverhältnisse
liegen vor bei: 5 g 0,3 µm
Al 2
O 3
auf 1 Liter destilliertes Wasser
bzw. 12 g 15 µm Al 2
O 3
auf 1 Liter
Abb. 4: MD-Piano
destilliertes Wasser (siehe Abb. 8).
Das Schmiermittel leitet die Polierwärme
ab und dient als Trägermaterial
für das Schleifmittel, beispielsweise
Al 2
O 3
. Das Schmiermittel
muss von geringer Viskosität sein,
so dass beim Polieren kein Aquaplaning
eintritt. Verunreinigungen im
Schmiermittel können tiefe Kerben
verursachen, denn Leitungswasser
enthält oft Schleifpartikel.
Wenn auch vielerlei Tücher für das
Polieren angeboten werden, z.B.
solche aus Dacron oder Nylon, werden
doch Seidentücher empfohlen.
Sie sind in unterschiedlichen Typen
erhältlich und ergeben die höchste
Abtragungsgeschwindigkeit. Struers
DP-Dur, ein Seidentuch mit selbstklebender
Rückseite, wird bevorzugt.
Dieses Tuch ist stärker als reine
Seide und eignet sich sehr gut
für Polierautomaten.
Die Rotationsgeschwindigkeit der
Scheibe sollte möglichst hoch liegen
- beispielsweise 300 bis 1000 U/min
für Scheiben von 200 bis 300 mm.
Möglicherweise wird diese Forderung
gerätebedingt begrenzt, doch
eine höhere Geschwindigkeit/Andruckkraft
der Oberfläche hilft dem
Al 2
O 3
, sich im Tuch festzusetzen und
einen Überschuss an Al 2
O 3
aufzubauen.
Höhere Geschwindigkeiten
der Probenoberfläche erhöhen die
Abtragungsgeschwindigkeit, egal ob
diese Erhöhung durch Anhebung der
Scheibenrotation, Vergrößerung des
Scheibendurchmessers oder Gegenläufigkeit
der Rotationen verursacht
wird.
Die auf die Proben wirkende Andruckkraft
muss groß genug sein,
um Aquaplaning zu vermeiden (>60
Newton), wird aber oft gerätebedingt
nicht erreicht. Ein vollbestückter
Automatenkopf (d.h.
sechs Proben im Halter) kann bis zu
80 cm 2 Kontaktfläche mit der Scheibe
erbringen. Somit könnte es sein,
dass ohne Maschinenüberlastung
nicht ausreichend Andruckkraft auf-
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