Mikroskopie von Verbundwerkstoffen - Struers

Weitere Magazine

Empfehlungen

Info

Abb. 2: Bruchfläche einer im Druckversuch getesteten Probe. Hier sieht man wie das Vakuumimprägnieren bei Raumtemperatur dazu beiträgt zerbrechliche Elemente einzubetten und festzuhalten. 38 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- 17
Abb. 8: Eine kleine Flasche mit Al 2 O 3 Suspension für das manuelle Dosieren (links). Die große Flasche (rechts) hat eine Mischeinrichtung für die Al 2 O 3 Suspension. Diese wird oben auf dem Poliergerät montiert und die Suspension auf das Poliertuch getropft Abb. 5: Polarisiertes Durchlicht an #120 Al 2 O 3 Partikeln. Es ist einfach zu sehen wie die Partikel auf einem Seiden-Poliertuch wie Schneidwerkzeuge arbeiten können. gebracht wird. Beim Handpolieren wird die Andruckkraft durch Muskelkraft und Geschicklichkeit begrenzt, die Probe unter Kontrolle halten zu können. Die richtige Anwendung der genannten Bedingungen mag unterschiedlich sein. Kern des Ganzen ist die richtige Zugabegeschwindigkeit der kolloidalen Al 2 O 3 -Mischung: 1 bis 2 Tropfen pro Sekunde gibt ausreichend Probenkühlung und führt genügend Schleifmittel zu. Da Seidentücher zur Aufnahme des Schmiermittels keinen Flor besitzen, muss man vorsichtig vorgehen. Falls die Scheibe trocken läuft, treten nach 4 bis 10 Sekunden Probenschäden auf. Abb. 6: Hellfeld Beleuchtung (200 x) einer Verbundwerkstoffprobe nach dem Polieren mit Al 2 O 3 Suspension. Bemerken Sie die Interferometerbänder auf den längslaufenden Fasern. Das ist eine der Möglichkeiten die Planheit nach dem Polieren zu kontrollieren. Endpolieren Die Endpolierstufe 4 ist optional und dient dem Entfernen von Kaltverformungen in der Polymermatrix (Struers OP-Chem Tuch, Suspension von 25% OP-A in 75% Wasser, < 10 Newton, gleiche Drehrichtung). Diese Stufe stellt den Übergang von einer Mikrobearbeitung mittels florlosem Tuch und hohen Andruckkräften zum Läppen mit geringer Geschwindigkeit bei kleiner Kraft dar. Optimal ist die Anwendung einer vorgemischten - mit destilliertem Wasser verdünnten - 0,05 oder 0,06 µm kolloidalen Al 2 O 3 -Suspension auf florlosem Tuch. Die kritischen Parameter des Feinpolierens sind: sehr geringe Vertikalkräfte, gleiche Drehrichtung der Probe relativ zur Scheibenrotation und eine niedrige Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe. Liegt die Vertikalkraft zu hoch, verursacht dies Vertiefungen in der Umgebung der Übergangszone Faser/Matrixmaterial. Falls außerdem die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe zu hoch liegt, wird die Probe beim Handpolieren unkontrollierbar und die Probe neigt zum Kleben an der Scheibe. Auch sollte erwähnt sein, dass in dieser Stufe beim Handpolieren mit gegenläufiger Drehrichtung die Probe schwer kontrollierbar ist. Nach Abschluss des Hand/Automatenpolierens erzeugt eine Scheibenrotation von 300 U/min Gegenrotation 5) Optionale Stufe, Abschluss mit einer vorgemischten Lösung aus 25% Struers OP-A mit 75% 0,05 oder 0,06 µm aufgeschlämmtes Al 2 O 3 in Wasser verdünnt, Struers OP-Chem Tuch und Gleichrotation. Methode 2. Automatisches Polieren: 1) Struers MD-Piano 120 Diamantscheibe 2) Struers MD-Piano1200 Diamantscheibe 3) 0,3 µm aufgeschlämmtes Aluminiumoxid (5 g Al 2 O 3 auf 1 l dest. Wasser), Struers DP-Dur Satinseidentuch. 4) Optionale Stufe, Abschluss mit einer vorgemischten Lösung aus 25% Struers OP-A mit 75% 0,05 oder 0,06 µm aufgeschlämmtem Al 2 O 3 , Struers OP-Chem Tuch 18
Seite 1: Mikroskopie von Verbundwerkstoffen

Mikroskopie von Verbundwerkstoffen - Struers

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

Template löschen?

Als Template speichern?