技 術(shù) 評 論 —— 運用顯微(wēi)組織分(fēn)析解決實際問(wèn)題(tí)當今(jīn)的(dí)緊(jǐn)固件金(jīn)相(xiāng)技術
作者：George Vander Voort

緊固(gù)件質(zhì)量(liáng)法(fǎ)規(guī)就(jiù)在這(zhè)裏(lǐ)! 
80 年代(dài)對於(yú)美國(guó)的緊固(gù)件製造商(shāng)來說是一個艱辛的(dí)年代, 由(yóu)於來自海外供應商的放肆競(jìng)爭造成(chéng)生意(yì)上的(dí)巨大損(sǔn)失,  其(qí)結果是工廠(chǎng)關閉, 規模(mó)銳(ruì)減(jiǎn). 接(jiē)下來, 緊固(gù)件(jiàn)用(yòng)戶發現(xiàn)他們購買(mǎi)的(dí)許(xǔ)多(duō)緊固件(jiàn)不(bù)符(fú)合(hé)其(qí)品(pǐn)位(wèi)應具(jù)有(yǒu)的(dí)性能(néng)時,他(tā)們(mén)感(gǎn)到非(fēi)常震驚(jīng). 此外,人們(mén)發(fā)現(xiàn)一(yī)些記(jì)錄*的(dí)運(yùn)行(háng)失效(xiào)是由偽劣螺(luó)栓造(zào)成(chéng)的(dí). 這(zhè)就促使美國眾議(yì)院(yuàn)能源和商(shāng)業委員(yuán)會下(xià)屬的(dí)監(jiān)督與調查委(wěi)員會(huì)進行充分(fēn)的(dí)調(tiáo)查. 失去(qù)生意和(hé)工(gōng)作誠(chéng)然(rán)是一(yī)個(gè)嚴重(zhòng)的(dí)問(wèn)題(tí),  但(dàn)是(shì)利(lì)用(yòng)偽造(zào)文件(jiàn)傾銷(xiāo)偽劣(liè)產(chǎn)品促使國會(huì)采取(qǔ)行動(dòng).  委(wěi)員會在 1988 年發表的 61 頁(yè)報(bào)告揭露(lòu)了許多(duō)令(líng)人(rén)難以置信的(dí)違(wéi)規(guī)事(shì)例, 使美國的軍(jūn)事(shì)，航(háng)空航天,

宇(yǔ)航規劃以(yǐ)及(jí)整個(gè)製(zhì)造(zào)工(gōng)業處(chǔ)於(yú)危險中. 1990 年通過(guò)的(dí)緊(jǐn)固(gù)件(jiàn)質(zhì)量法（PL 101-542）要求嚴格遵守製(zhì)定的(dí)緊固件(jiàn)檢驗草(cǎo)案和(hé)方法以(yǐ)及(jí)對(duì)外國和本(běn)國的違(wéi)反(fǎn)者進行(háng)嚴厲(lì)懲處(chǔ).  後來(lái)發(fā)現原法令(líng)形式(shì)實施(shī)起來(lái)有困(kùn)難(nán),  經(jīng)過委員會六(liù)年來的(dí)討論,  *總統(tǒng)於1996 年  3 月簽署(shǔ)了 PL 104-113 法令  （實(shí)施(shī)日期-1996 年 5 月(yuè) 27 日已(yǐ)經(jīng)延(yán)期(qī)）. 本期的(dí) BUEHLER 技(jì)術評(píng)論的目的(dí)就是(shì)用實(shí)例(lì)闡明,  怎樣(yàng)按(àn)照法令(líng)中(zhōng)各(gè)條款的(dí)要(yào)求(qiú)進(jìn)行各(gè)項金相檢(jiǎn)驗,  以保證(zhèng)法令得到(dào)zui高質(zhì)量的實(shí)施.

金(jīn)相檢驗的(dí)任(rèn)務(wù)
表 1 列出緊固件(jiàn)製(zhì)造商或任何(hé)其(qí)它(tā)改動緊固件以(yǐ)進(jìn)行銷售的公司(sī)可(kě)能要(yào)求進行(háng)的各(gè)種檢驗項(xiàng)目(mù).  要記(jì)住，法(fǎ)令適用(yòng)於(yú)主要(yào)在美(měi)國(guó)銷售和(hé)使用(yòng)的某(mǒu)些有等(děng)級標記(jì)的(dí)緊(jǐn)固件(jiàn).  隻要在轉售(shòu)前不(bù)對緊固件進行改動,  批(pī)發(fā)商(shāng)可免(miǎn)除檢驗(yàn).  關(guān)於(yú)新法令的進(jìn)一步信(xìn)息可(kě)參閱 Joseph  Greenslade  發表在(zài) 1997 年 1/2 月號(hào),第 14 卷,第(dì) 1 期(qī)美國(guó)緊固件雜(zá)誌(zhì)（American Fastener  Journal）上的一(yī)篇文章.  此外還應(yīng)注意(yì)到,  所有的緊固件技(jì)術(shù)條(tiáo)件並(bìng)不要(yào)求(qiú)進行所(suǒ)有的檢驗項(xiàng)目.  每一種(zhǒng)緊固件技(jì)術條件都會(huì)提出所(suǒ)需的(dí)特(tè)定(dìng)檢驗(yàn)項(xiàng)目(mù)。

緊固件金(jīn)相試樣(yàng)製備(bèi)
取樣/切(qiē)割
緊固(gù)件技術(shù)條件(jiàn)幾乎總是要求將有(yǒu)代表性(xìng)的(dí)緊(jǐn)固件試樣(yàng)沿(yán)縱向(xiàng)切(qiē)開(kāi)，以顯露其(qí)頭(tóu)部(bù)輪廓，螺紋(wén)，以及體幹部分的zui小(xiǎo)長度，如圖 1 所(suǒ)示。做到(dào)這(zhè)點(diǎn)的zui有效(xiào)辦法就(jiù)是切割(gē)時略(lüè)微偏離(lí)中心，以便(biàn)為(wéi)隨後的磨光和(hé)拋光留出(chū)足夠的(dí)材料損耗(hào)。較小的緊(jǐn)固件通常要鑲(xiāng)嵌(qiàn)並磨(mó)到(dào)所(suǒ)需(xū)平麵而(ér)不是先切(qiē)割再鑲(xiāng)嵌。

 金(jīn)相切(qiē)割(gē)機及(jí)夾(jiā)具通(tōng)常是(shì)為一(yī)般應(yīng)用而設計(jì)的，不一(yī)定(dìng)都(dū)適(shì)用(yòng)於裝卸(xiè)各種(zhǒng)尺寸(cùn)和(hé)形狀(zhuàng)的(dí)緊(jǐn)固件。通(tōng)常(cháng)要用一個小的附(fù)件夾具把緊(jǐn)固件(jiàn)夾緊，然(rán)後再把它(tā)夾緊在較大的切(qiē)割(gē)機(jī)台鉗上。另一種更(gēng)好(hǎo)的替換(huàn)方(fāng)案(àn)就(jiù)是(shì)使用ISOMET2000 型精(jīng)密(mì)切割(gē)機和一(yī)個的緊(jǐn)固件台(tái)鉗。由(yóu)於(yú)這種切(qiē)割機是自動的並能對要(yào)進行的切割(gē)定(dìng)位(wèi)等切割條件(jiàn)提(tí)供(gōng)高度(dù)的控製(zhì)，從而(ér)能*地適(shì)用於(yú)緊(jǐn)固件的(dí)切(qiē)割。此(cǐ)外，使用專(zhuān)為(wéi)這種精密切割(gē)機(jī)設(shè)計的較(jiào)薄的切(qiē)割片，可以得(dé)到精密且(qiě)切縫(féng)損耗(hào)小的切(qiē)割，且切(qiē)口(kǒu)表(biǎo)麵(miàn)質量優(yōu)於用普(pǔ)通金相切(qiē)割機(jī)切出的表(biǎo)麵。

切(qiē)下(xià)試樣(yàng)的鑲嵌`
一個正(zhèng)確(què)截取的緊(jǐn)固件(jiàn)可(kě)顯(xiǎn)露(lòu)出螺紋(wén)的(dí)輪廓(kuò)，當在(zài)拋光狀態(tài)下用低(dī)放大(dà)倍(bèi)數(shù)檢(jiǎn)查時，就(jiù)可以發(fā)現(xiàn)不(bù)合(hé)格的缺陷(xiàn)。圖 3 示出(chū)螺紋的(dí)各(gè)種(zhǒng)規(guī)格(gé)，其(qí)中中(zhōng)徑綫以(yǐ)下包括(kuò)螺(luó)紋(wén)根部的(dí)部位(wèi)是zui危險的缺(quē)陷區域(yù)，也是分(fēn)析人員zui關(guān)心的部位(wèi)。由(yóu)於潛(qián)在的(dí)不合(hé)格(gé)缺陷通常都出(chū)現(xiàn)在(zài)螺紋的邊緣(yuán)，這些部位在(zài)製(zhì)備時一(yī)定不(bù)能(néng)磨圓(yuán)，否(fǒu)則將難於或不(bù)可(kě)能(néng)對試(shì)樣(yàng)邊(biān)緣進行分析。邊(biān)緣(yuán)磨(mó)圓是由(yóu)於在鑲嵌及隨後用磨料(liào)進行(háng)表(biǎo)麵製(zhì)備(bèi)的(dí)過程(chéng)中作出錯誤的(dí)選擇(zé)造(zào)成(chéng)的(dí)。

能zui大程(chéng)度(dù)保(bǎo)持邊緣的(dí)三(sān)項步驟：
■  試樣(yàng)必須*清(qīng)洗，以(yǐ)去除妨礙(ài)鑲嵌介(jiè)質與緊固(gù)件試(shì)樣表麵(miàn)機(jī)械附著(zhuó)的(dí)顆(kē)粒(lì)和(hé)油(yóu)膜。特別推(tuī)薦使用超(chāo)聲波清(qīng)洗。一(yī)種勞動強度較大(dà)的替(tì)換(huàn)辦(bàn)法是用浸(jìn)有熱水和(hé)洗滌(dí)劑的細(xì)刷(shuā)子洗刷(shuā)試(shì)樣。應當將清(qīng)洗(xǐ)後的試樣(yàng)在鑲嵌(qiàn)前*弄幹。
■  為(wéi)了獲得*的邊(biān)緣保持，應(yīng)當(dāng)使(shǐ)用EPOMET 鑲(xiāng)嵌(qiàn)樹(shù)脂，這是一(yī)種(zhǒng)與(yǔ)幹淨表(biǎo)麵附(fù)著良(liáng)好的(dí)加壓(yā)鑲嵌環(huán)氧(yǎng)樹(shù)脂。由(yóu)於它(tā)比其(qí)它(tā)鑲嵌材料(liào)更(gēng)貴，EPOMET  的使用隻(zhī)限於為(wéi)了保護試(shì)樣(yàng)本(běn)身，而(ér)作為主(zhǔ)體(tǐ)材料則使用比(bǐ)較便(biàn)宜的酚醛樹(shù)脂(zhī)，如圖(tú) 4 所示。
■  鑲嵌(qiàn)好(hǎo)的試樣(yàng)應當在保持壓(yā)力(lì)的(dí)條件下進行(háng)冷卻，以避(bì)免由於金屬與樹(shù)脂(zhī)的膨脹(zhàng)及收縮係數不(bù)同而造(zào)成鑲(xiāng)嵌材料(liào)與(yǔ)緊(jǐn)固(gù)件試樣(yàng)脫開，如圖 及(jí) 5b所示。不(bù)要把(bǎ)剛鑲(xiāng)嵌好的(dí)試樣趁(chèn)熱(rè)從壓力機取(qǔ)出並(bìng)放入水中。象(xiàng)圖 6 所示(shì)的(dí)SIMPLIMET 2000 型鑲嵌(qiàn)壓力機可以在壓力下(xià)自動加熱和冷(lěng)卻,為(wéi)保證製出無收縮(suō)的鑲嵌(qiàn)試樣(yàng)起了很(hěn)大(dà)的(dí)作用(yòng).
圖(tú) 1。  縱(zòng)向切(qiē)割示(shì)意圖(tú)
圖(tú) 3。  螺紋中徑的位(wèi)置
圖(tú) （上(shàng)）。 用酚醛(quán)樹脂鑲嵌(qiàn)的(dí)緊(jǐn)固(gù)件表麵上(shàng)的(dí)收縮間(jiān)隙（箭(jiàn)頭(tóu)所(suǒ)指(zhǐ)處）
圖(tú) 5b （下）.   EPOMET  鑲嵌樹脂(zhī)的(dí)緊密(mì)附(fù)著(zhuó)（箭(jiàn)頭所指處(chǔ)） 圖 4（左(zuǒ)）  使(shǐ)用(yòng)兩種(zhǒng)樹脂(zhī)的(dí)鑲嵌試樣(yàng)的(dí)表麵製(zhì)備為了(liǎo)能夠對(duì)緊(jǐn)固(gù)件試(shì)樣做出(chū)準確的(dí)分(fēn)析, 要求選擇一種有(yǒu)效(xiào)的製備步驟(zhòu), 以(yǐ)及能(néng)夠迅速而經(jīng)濟地做出製(zhì)備良好(hǎo)的(dí)試樣(yàng)並盡可(kě)能平坦. 表 2 列(liè)出適(shì)用於(yú)範圍廣泛的鐵基(jī)緊固(gù)件(jiàn)的(dí)典型製(zhì)備(bèi)步驟.

自動(dòng)化(huà)的作用
對(duì)於用(yòng)磨(mó)料(liào)近行(háng)緊固件(jiàn)的表(biǎo)麵(miàn)製(zhì)備(bèi)過程，自動(dòng)化(huà)並(bìng)不是(shì)一(yī)件品，它能(néng)提(tí)供以(yǐ)下(xià)主(zhǔ)要好(hǎo)處(chǔ)：
■  優(yōu)良的精度(dù)和(hé)平(píng)麵(miàn)性(xìng)
■  均匀性(xìng)和(hé)重現(xiàn)性更(gēng)好
■  生產率(shuài)較高(gāo)，每個工作班可完成更(gēng)多的(dí)試(shì)樣(yàng)
■  對於手工操(cāo)作技能(néng)的(dí)要求(qiú)較低，消除對(duì)技藝的依(yī)賴自(zì)動試樣製(zhì)備設(shè)備使(shǐ)用8英寸(cùn)和12英(yīng)寸的規(guī)格(gé)並可分為(wéi)半自(zì)動(dòng)或(huò)全(quán)自(zì)動(dòng)兩(liǎng)類。PHOENIX 4000型製備係(xì)統，不(bù)論使用(yòng)中(zhōng)心加(jiā)載（對(duì)整(zhěng)個試(shì)樣(yàng)夾(jiā)持器(qì)）或單獨加載(zǎi)（對一個或更(gēng)多試(shì)樣）都(dū)能(néng)得(dé)到*的結果。
 
高質量(liáng)緊(jǐn)固(gù)件試樣製(zhì)備(bèi)效果 
經過良(liáng)好製備(bèi)的(dí)緊(jǐn)固件(jiàn)試(shì)樣(yàng)應(yīng)當(dāng)在(zài)拋光狀態下近行檢(jiǎn)查，在(zài)輕微腐蝕後再(zài)簡短(duǎn)地重(zhòng)新(xīn)拋光，以去(qù)除(chú)任(rèn)何(hé)殘留的(dí)表(biǎo)麵變形（擠抹），避免可能掩(yǎn)蓋(gài)住細(xì)小的(dí)裂紋。
圖(tú) 8 示出在(zài)拋(pāo)光狀態下(xià)，在緊固件螺紋(wén)根(gēn)部(bù)的一(yī)個細小(xiǎo)裂紋(wén)。如果這(zhè)塊試樣不在(zài)拋光(guāng)狀(zhuàng)態下進(jìn)行(háng)檢(jiǎn)查就(jiù)進(jìn)行了腐蝕，裂紋(wén)的觀察(chá)就會(huì)被螺(luó)紋(wén)根(gēn)部(bù)的(dí)流綫(xiàn)所(suǒ)掩蓋。
圖 9 為(wéi) A-286 緊固件螺紋(wén)根部(bù)附(fù)近經過(guò)輕微腐蝕後(hòu)清(qīng)晰顯示出(chū)的嚴(yán)重缺(quē)陷(xiàn)。圖 10 為經(jīng)過熱處(chǔ)理(lǐ)的合金(jīn)鋼緊(jǐn)固(gù)件(jiàn)zui初(chū)在(zài)放大(dà) 100X 下檢(jiǎn)測出有缺(quē)陷，然(rán)後在(zài)放大(dà)400X 下(xià)看(kàn)到的一(yī)薄層含(hán)有細小氧化(huà)物的全(quán)脫碳(tàn)層(céng)。
 
圖 8  細(xì)小的(dí)螺紋(wén)根(gēn)部裂(liè)紋。放(fàng)大 100X；未(wèi)經(jīng)腐蝕 圖 9  靠近(jìn)螺紋(wén)根(gēn)部的缺陷(xiàn)。放(fàng)大(dà) 100X; 腐(fǔ)蝕劑：50-50 HCl-H2O2 （3%）技 術(shù) 提(tí) 示 問(wèn)：我讀過若(ruò)幹(gān)關於(yú)保持邊(biān)緣(yuán)的技(jì)術(shù)文(wén)獻，它們到(dào)底(dǐ)有多(duō)大(dà)用處？
答(dá)：在(zài)手(shǒu)工拋光(guāng)時代，邊緣保持(chí)是(shì)一個比(bǐ)較困(kùn)難的問題。從趁熱(rè)頂出熱固(gù)型(xíng)酚(fēn)醛樹脂鑲(xiāng)嵌(qiàn)試樣(yàng)（人們常(cháng)常將其在水中冷卻）轉為(wéi)固化後在(zài)壓力下冷卻(què)就已(yǐ)經實(shí)際上排(pái)除了收縮(suō)間隙的問(wèn)題，特(tè)別是(shì)采(cǎi)用了象(xiàng)EPOMET  這種加(jiā)壓鑲嵌(qiàn)環(huán)氧(yǎng)樹脂作為(wéi)鑲嵌(qiàn)材料。此(cǐ)外(wài)，采(cǎi)用了自(zì)動拋光(guāng)裝置(zhì)以及較(jiào)新(xīn)的“硬”織(zhī)物(wù)以(yǐ)後，使得(dé)浮(fú)凸(tū)相(xiāng)對(duì)地比較(jiào)容易(yì)得(dé)到(dào)控(kòng)製(zhì)。一些年以(yǐ)前(qián)，人(rén)們使用帆布(bù)和其(qí)它(tā)
“較(jiào)軟”的織物(wù)，其(qí)中有些還有絨(róng)毛，這(zhè)樣(yàng)，不論使(shǐ)用(yòng)什麼拋(pāo)光(guāng)設備(bèi)，都(dū)必然(rán)會產生浮凸。化(huà)學鍍鎳誠然zui終解決(jué)了邊(biān)緣(yuán)保持(chí)問(wèn)題(tí)，但(dàn)是它(tā)比較耗(hào)費(fèi)時(shí)間。當今已沒(méi)有(yǒu)必要在(zài)鑲料中添加各(gè)種材(cái)料（例(lì)如(rú)鑄鐵或(huò)氧氣(qì)鋁細粒）。這(zhè)些(xiē)填充(chōng)材料帶(dài)來的(dí)好(hǎo)處不多(duō)，但是會(huì)使拋(pāo)光(guāng)或腐蝕變(biàn)得非常困(kùn)難(nán)。

問(wèn) ：當(dāng)我(wǒ)使用環氧(yǎng)樹(shù)脂(zhī)時(shí)，我(wǒ)常(cháng)常得(dé)到(dào)充滿氣泡(pào)的“含(hán)氣”鑲料，有時我還(huán)遇(yù)到使鑲料(liào)變(biàn)硬(yìng)的固化(huà)問題。我在什(shí)麼地方做(zuò)錯了(liǎo)？
答：首(shǒu)先，所(suǒ)有(yǒu)的(dí)液體(tǐ)樹脂(zhī)都有(yǒu)一定的貯藏(cáng)壽命，當時間超過了正(zhèng)常的(dí)貯藏(cáng)壽命後，固(gù)化就會(huì)成(chéng)為問題。對於任何(hé)液體(tǐ)鑲(xiāng)嵌係統，重要(yào)的是(shì)仔細按(àn)照(zhào)說明書操作。當(dāng)樹(shù)脂(zhī)與固(gù)化劑(jì)在(zài)混(hùn)合前按規定(dìng)比例(lì)稱量好(hǎo)，大(dà)多數(shù)係統都(dū)可(kě)以(yǐ)很(hěn)好地運(yùn)行(háng)。雖然這樣(yàng)做比較(jiào)不方便(biàn)，但是要(yào)比(bǐ)按體(tǐ)積混合的(dí)效(xiào)果(guǒ)好些。當(dāng)你(nǐ)混合環氧樹脂(zhī)時(shí)，你應當(dāng)輕輕地(dì)攪拌(bàn)液(yè)體約一分鐘。劇烈地攪拌會把空氣(qì)截(jié)留在(zài)液(yè)體中(zhōng)從(cóng)而產生(shēng)氣泡(pào)，由於(yú)環氧樹(shù)脂的粘(nián)性而(ér)使這些(xiē)氣泡無(wú)法(fǎ)上浮(fú)逸出(chū)。有些(xiē)環氧(yǎng)樹(shù)脂係統(tǒng)要求(qiú)在(zài)不是室(shì)溫的溫度下進行(háng)固化(huà)，而(ér)另一(yī)些(xiē)則隻不(bù)過在(zài)較高溫度下(xià)固化得快(kuài)一些。然(rán)而，更快(kuài)的固化(huà)並(bìng)不(bù)見得(dé)有利(lì)。快速固(gù)化(huà)的(dí)環氧樹(shù)脂更(gēng)不容(róng)易(yì)控製。一般說來(lái)，固(gù)化(huà)過(guò)程(chéng)中產生的較高溫度增(zēng)加了(liǎo)收縮問題帶(dài)來的風險。許(xǔ)多(duō)環氧樹脂(zhī)的使(shǐ)用(yòng)者在(zài)一(yī)天的下(xià)班前進行(háng)配(pèi)製並(bìng)填(tián)充(chōng)鑲樣(yàng)而(ér)在第二(èr)天(tiān)一早(zǎo)將(jiāng)其(qí)從(cóng)模(mó)具(jù)中(zhōng)取出。