一种便携式试样处理装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及试样制备领域,尤其涉及一种便携式试样处理装置及其使用方法。
背景技术
在产品验证或工艺验证试验中,经常需要采用光学显微镜和电子显微镜对经历新工艺的材料以及拉伸断口等特殊部位进行观察。多数的试样因为稳定性和高度的限制,必须镶嵌在其它可以摆放稳定的物体上。镶嵌试样的常用方法有热镶嵌和冷镶嵌两类,其中热镶嵌需要采用专门的热镶嵌机进行,而且镶嵌过程中试样会经历高温加热过程,可能会引起试样中的组织形貌发生变化,而冷镶嵌则不会有上述问题,因而被大量采用。
由于单个单位的研究条件受限,研究人员经常需要外出借助其它单位的众多设备进行科学研究及生产工艺探索。在对组织试样进行电子显微镜观察之前,需要对试样观察表面进行仔细的打磨和抛光处理,同时根据现场观察结果还有可能需要临时进行处理来调整观察面的厚度位置以及去除金相试样腐蚀表面等操作。当前市面上对试样进行处理的打磨及抛光机都比较笨重,不能在出差做试验研究时随身携带,如果在试验场所附近寻找相关的预处理设备,则难免费时费力,会严重拖慢试验进程。所以有必要发明一种可以进行快速镶嵌及应急打磨抛光的便携式试样处理装置。
发明内容
发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,本发明提供一种可以进行快速镶嵌及应急打磨抛光的便携式试样处理装置。
技术方案:为实现上述目的,本发明的一种便携式试样处理装置,包括第一仓体;所述第一仓体内设置有镶件器;所述镶件器包括底座和套筒;所述底座固定设置在第一仓体底部;所述套筒套设在底座外围,沿底座的高度方向往复滑动;
所述套筒下端和底座外侧紧贴设置;所述套筒上端高于底座顶部;所述套筒上沿底座的高度方向间隔设置有定位孔;所述底座上贯穿设置有定位销;所述定位销与定位孔对应配合;所述定位销设置方向垂直于底座的高度方向;所述套筒侧面沿底座高度方向设置有长条孔。
进一步地,还包括第二仓体;所述第二仓体侧面镶嵌设置有腔体;所述腔体内配合设置有打磨器;所述打磨器包括保护壳、转盘、电机和电源;所述保护壳横截面轮廓为扇形;所述腔体内固定设置有转轴;所述转轴与保护壳转动配合;所述转轴与保护壳扇形轮廓的圆心位置重合;所述保护壳为敞口设计;所述转盘安装在保护壳内;所述电机和电源安装在保护壳底部;所述电源的电力输出端与电机的电力输入端连接;所述电机的动力输出端与转盘的动力输入端连接,驱动转盘旋转;所述保护壳底部设置有排水管道。
进一步地,所述转盘包括第一盘体和第二盘体;所述第一盘体与电机配合旋转;所述第二盘体为圆环形结构;所述第二盘体配合设置在第一盘体上端;所述第一盘体上表面外边缘环向设置有固定槽;所述第二盘体下表面环向设置有固定圈;所述固定槽和固定圈镶嵌配合。
进一步地,所述第二盘体上方设置有抛光剂喷盒和加水器;所述加水器出口端对应第一盘体上表面设置;所述加水器出口端设置有流量调节阀;所述抛光剂喷盒包括仓盒;所述仓盒的出口端对应第一盘体上表面;所述仓盒出口端上设置有开关;所述仓盒内密封设置有第二活塞;所述第二活塞在仓盒内往复运动;所述第二活塞背向仓盒出口端一侧连接设置有弹簧;所述弹簧远离第二活塞一端连接设置有压板;所述压板背向弹簧一侧连接设置有压杆;按压压杆驱动压板在仓盒内移动。
进一步地,所述排水管道出口端连通设置有回收器;所述回收器位于第二仓体内;所述回收器包括输送管和过滤器;所述排水管道的出口端与输送管进口端导通;所述输送管出口端与过滤器进口端导通;所述过滤器为收口容器,进口端设置在顶部;所述过滤器的侧面和底面上设置有滤网;所述过滤器侧面的滤网由若干滤网单元环向拼接而成;所述滤网单元与过滤器顶部通过铰接固定;所述滤网单元与过滤器底部通过卡扣固定;所述过滤器下方对应设置有集液槽;所述第二仓体侧面设置有出水口;所述出水口的进口端与集液槽连通;所述出水口内侧设置有内螺纹。
进一步地,所述排水管道和输送管之间连接设置有接引腔;所述输送管为螺旋形盘管;所述过滤器和输送管之间连接设置有T字型的三通接头;所述三通接头包括第一接管、第二接管和第三接管;所述第一接管和第二接管的对称轴重合;所述第三接管位于第一接管和第二接管下方;所述输送管的出口端与第一接管连接;所述过滤器的进口端与第三接管连接;所述第三接管靠近第一接管和第二接管的一端设置有出水阀;所述第二接管内密封配合设置有第二活塞;所述第二活塞在第二接管内做往复直线运动。
一种便携式试样处理装置的使用方法:第一仓体用于试样的镶嵌和存放,第二仓体用于对试样进行打磨及抛光处理;具体使用步骤如下,
步骤一:将套筒向上拔高,并以定位销固定在底座上;随后在底座顶部和套筒内表面涂抹润滑剂,将试样用镊子调整至观察面向下,放置在底座顶部;
步骤二:先向套筒内放置自凝树脂粉,在加入自凝水使之充分浸润自凝树脂粉,静置一段时间后重复上述添加过程,循环若干次直至套筒内的混合物到达目标高度;
步骤三:将第一仓盒正放静置,直到套筒内的混合物凝固为固态树脂;
步骤四:将套筒向下压低,则固态树脂底部受到底座的挤压,和套筒产生相对滑动实现分离;将套筒内侧和底座顶部的润滑剂擦净,随后将固态树脂块倒置,令试样观察面向上,树脂块嵌在套筒内重新固定;
步骤五:将打磨器从腔体内拉出,将第二盘体取下,在第一盘体上表面铺设砂纸,随后将第二盘体重新装上,利用第二盘体将砂纸压紧;然后开启电源,电机驱动转盘转动;
步骤六:通过流量调节阀控制加水器的出水量;将树脂块从套筒内取出,将试样观察面向下贴放在第一盘体上表面进行打磨;
步骤七:按照从粗到细的顺序更换若干道砂纸将试样的观察面打磨平整,利用加水器冲洗第一盘体上表面,随后将砂纸更换为抛光布;
步骤八:操作抛光剂喷盒向第一盘体上表面添加抛光机,通过流量调节阀重新调整加水器的出水量,再将试样观察面向下贴放在第一盘体上表面进行抛光;
步骤九:待抛光完成后,将树脂块重新放回套筒内固定。
有益效果:本发明的一种便携式试样处理装置,利用第一仓体实现了对试样的冷镶嵌和存放,通过第二仓体实现了对试样的打磨和抛光;该试样处理装置结构紧凑,质轻便携,试验中的水可以循环使用,为研究人员在外出试验提供了设备支持。
附图说明
附图1为第一仓体结构示意图;
附图2为第二仓体整体结构示意图;
附图3为第一盘体和第二盘体配合示意图;
附图4为抛光剂喷盒内部结构示意图;
附图5为回收器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1所示,一种便携式试样处理装置,包括第一仓体1;第一仓体1上端配合设置有滑动端盖11;所述第一仓体1内设置有镶件器2;所述镶件器2包括底座21和套筒22;所述底座21固定设置在第一仓体1底部;所述套筒22套设在底座21外围,沿底座21的高度方向往复滑动;在对试样进行镶嵌之前,从润滑剂腔23内取出润滑剂,在套筒22内侧和底座21顶部涂抹润滑剂(如凡士林等)防止凝固后的树脂与周围结构发生粘附难以取下,随后将套筒22拔高,用固定在工具架24上的镊子将试样放在底座21上表面,向套筒内先添加自凝树脂粉末,再添加自凝水将粉末浸润,重复几次添加过程,待套筒22内混合物固话后即完成镶嵌过程;镶嵌完成后将套筒22下压,使底座21顶部将树脂块从底部顶出,树脂块与套筒22分离;镶嵌采用的自凝树脂粉末可以选用牙托粉,自凝水则选用配套的牙托水;
如附图1所示,所述套筒22下端和底座21外侧紧贴设置,防止自凝树脂粉末从底部间渗出;所述套筒22上端高于底座21顶部;所述套筒22上沿底座21的高度方向间隔设置有定位孔221;所述底座21上贯穿设置有定位销211;所述定位销211与定位孔221对应配合;所述定位销211设置方向垂直于底座21的高度方向;根据试验所需的树脂块高度来调整套筒22高出底座21顶部的高度,并用定位销211实现固定;所述套筒22侧面沿底座21高度方向设置有长条孔222,因为如果在添加自凝树脂粉末和自凝水的过程中仅从镶嵌器2的顶部观察,很难准确判断混合物最上端与套筒22顶部的想读高度差,容易造成凝固后的树脂块高度误差大,影响显微镜观察效果和速度,在套筒22侧面设置的长条孔222则可以帮助操作者很好地掌握树脂块高度;同时在进行自凝树脂粉末和自凝水混合时还需要尽量时产生的气泡排出,否则在后续进行电子显微镜观察时会影响试样腔的真空度,从而导致抽真空时间大大延长,或者直接导致成像不清晰,在套筒22侧面设置长条孔222可以使自凝树脂粉末和自凝水混合过程中所产生的气泡可以及时就近从长条孔222排出,显著减少了混合间隔静置等待的时间,提高了试样制备效率,同时也提高了气泡排出率,节省了电镜试验时间;此外,长条孔222的宽度小于0.5mm,自凝树脂粉末和自凝水的混合物在张力作用下不会从长条孔222溢出,制备好的树脂块对应长条孔222的一侧会有细微突起,利用这一突起可以对试样的摆放方向进行标记,避免取出镶嵌好的试样后难以辨认,以板状拉伸件拉伸试样为例,每个拉伸件断裂后会产生两枚断口试样,因为在试验中一端是固定在试验机上的,而另一端与试验机的活动加载端固定不断承受载荷,加载力的平稳性和方向都会和理论值存在误差,所以在实际情况下两端对应的端口会受这一因素影响,在对不同组试样进行对比研究时,可以根据拉伸件夹持端的不同将不同的端口试样对应分组,这样可以减小试验误差对研究的影响。
如附图2所示,还包括第二仓体3,第一仓体1和第二仓体3之间进行可拆卸的连接,同时可以在仓体外侧加装提把等辅助设置方便使用者更好地携带;所述第二仓体3侧面镶嵌设置有腔体31;所述腔体31内配合设置有打磨器4;所述打磨器4包括保护壳41、转盘42、电机43和电源44;所述保护壳41横截面轮廓为扇形;所述腔体31内固定设置有转轴311;所述转轴311与保护壳41转动配合;所述转轴311与保护壳41扇形轮廓的圆心位置重合;平常不使用该装置时,打磨器4在腔体31内,当需要进行打磨抛光时,将打磨器4从腔体31内转出,这样可以显著减少装置的体积,便于携带;所述保护壳41为敞口设计;所述转盘42安装在保护壳41内;所述电机43和电源44安装在保护壳41底部;所述电源44的电力输出端与电机43的电力输入端连接;所述电机43的动力输出端与转盘42的动力输入端连接,驱动转盘42旋转;所述保护壳41底部设置有排水管道425。
所述转盘42包括第一盘体421和第二盘体422;所述第一盘体421与电机43配合旋转;所述第二盘体422为圆环形结构;所述第二盘体422配合设置在第一盘体421上端;所述第一盘体421上表面外边缘环向设置有固定槽423;所述第二盘体422下表面环向设置有固定圈424;所述固定槽423和固定圈424镶嵌配合,砂纸和抛光布就夹持在第一盘体421和第二盘体422之间。
所述第二盘体422上方设置有抛光剂喷盒45和加水器46;所述加水器46出口端对应第一盘体421上表面设置;所述加水器46出口端设置有流量调节阀461;所述抛光剂喷盒45包括仓盒451;所述仓盒451的出口端对应第一盘体421上表面;所述仓盒451出口端上设置有开关456;所述仓盒451内密封设置有第一活塞452;所述第一活塞452在仓盒451内往复运动;所述第一活塞452背向仓盒451出口端一侧连接设置有弹簧453;所述弹簧453远离第一活塞452一端连接设置有压板454;所述压板454背向弹簧453一侧连接设置有压杆455;按压压杆455驱动压板454在仓盒451内移动;
当需要添加抛光剂时,按压压杆455驱动压板454向仓盒451的出口端移动,弹簧453受到挤压后将压力传导至第一活塞452上,第一活塞452推动仓盒451内的添加液从出口端喷射而出;在压杆455和第一活塞452之间增设压板454和弹簧453的优势在于:可以在使用前预先按压压杆455驱动压板454将弹簧453压紧固定,仓盒451外侧可以设置一定位针,压杆455顶部则连接设置一定位带,定位带上沿长度方向设置有若干定位孔,通过定位孔与定位针配合即可在按压下压杆455后将压杆455位置固定,使之不会回弹,弹簧453会将压紧力积蓄起来,待开关456打开后,弹簧453将积蓄的压紧力释放,驱动第一活塞452将添加液挤出,从而避免了需要添加抛光剂时临时操作压杆455,使试样处理过程更加简单高效。
所述排水管道425出口端连通设置有回收器6;所述回收器6位于第二仓体3内;所述回收器6包括输送管34和过滤器35;所述排水管道425的出口端与输送管34进口端导通;所述输送管34出口端与过滤器35进口端导通;所述过滤器35为收口容器,进口端设置在顶部;所述过滤器35的侧面和底面上设置有滤网;过滤器35收口形的设计可以在底面滤网面积和来水量一定的情况下,增加过滤器35内的积水深度,从而使底面滤网所受的压力增加,则出水更加迅速顺畅;而侧面的滤网可以起到辅助出水的作用,使过滤效率更高;所述过滤器35侧面的滤网由若干滤网单元351环向拼接而成;相邻滤网单元351之间设置有筋条352用来连接过滤器35的顶部和底部;所述滤网单元351与过滤器35顶部通过铰接固定;所述滤网单元351与过滤器35底部通过卡扣固定;当清洗过滤器35时,可以打开各滤网单元351底部的卡扣,将滤网单元351沿铰接处翻转,可以更加容易地清理过滤器35内部空间;所述过滤器35下方对应设置有集液槽7;所述第二仓体3侧面设置有出水口71;所述出水口71的进口端与集液槽7连通;所述出水口71内侧设置有内螺纹;经过滤网35处理后的废水汇聚到集液槽7内,并从出水口8排出;出水口8内部设置有内螺纹,且可与日常使用的矿泉水瓶口配合,正在旅途中的操作者可以将矿泉水瓶拧入出水口8将过滤后的废水收集,在缺少水源时可以重新加入加水器46内循环使用,提高了该试样处理装置的节水能力。
所述排水管道425和输送管34之间连接设置有接引腔61;所述输送管34为螺旋形盘管,盘管的作用在于可以在较小空间内设置更长的管路,当过滤器35遇到堵塞等情况时,可以依靠盘管将废水存储起来,从而起到缓冲目的;所述过滤器35和输送管34之间连接设置有T字型的三通接头36;所述三通接头36包括第一接管361、第二接管362和第三接管363;所述第一接管361和第二接管362的对称轴重合;所述第三接管363位于第一接管361和第二接管362下方;所述输送管34的出口端与第一接管361连接;所述过滤器35的进口端与第三接管363连接;所述第三接管363靠近第一接管361和第二接管362的一端设置有出水阀;所述第二接管362内密封配合设置有第二活塞;所述第二活塞在第二接管362内做往复直线运动;
出水阀初始为开启状态,此时第二活塞保持静止,转盘42产生的废水依次穿过排水管道425、接引腔61和输送管34后进入过滤器35内;当过滤器35内拦截下的脏污杂质沉积在滤网表面堵塞网孔时,关闭出水阀,转盘42内持续产生的废水将输送管34堵住,操作者持握把手38驱动第二活塞向远离第一接管361的方向移动,则过滤器35外部的空气以及部分输送管34内的废水被吸入第二接管362内,空气在经过滤网时将被脏污堵塞处重新疏通;随后操作者持握把手38驱动第二活塞向靠近第一接管361的方向移动,第二接管362内的空气穿过输送管34内的废水进入清洁室3内;同时,在过滤器35内部放置活性炭等吸附物质,用来将过滤下的脏污及时吸附聚集起来,减小持续积累的脏污对滤网35过滤能力的影响。
一种便携式试样处理装置的使用方法:第一仓体1用于试样的镶嵌和存放,第二仓体3用于对试样进行打磨及抛光处理;具体使用步骤如下,
步骤一:将套筒22向上拔高,并以定位销211固定在底座21上;随后在底座21顶部和套筒22内表面涂抹润滑剂,将试样用镊子调整至观察面向下,放置在底座21顶部;
步骤二:先向套筒22内放置自凝树脂粉,在加入自凝水使之充分浸润自凝树脂粉,静置一段时间后重复上述添加过程,循环若干次直至套筒22内的混合物到达目标高度,分多次进行混合的目的就是使产生的气泡可以充分排出,如果一次性大量的进行混合,则偏底部的气泡较难上升排出或单纯依靠长条孔222排干净;
步骤三:将第一仓盒1正放静置,直到套筒22内的混合物凝固为固态树脂;
步骤四:将套筒22向下压低,则固态树脂底部受到底座21的挤压,和套筒22产生相对滑动实现分离;将套筒22内侧和底座21顶部的润滑剂擦净,随后将固态树脂块倒置,令试样观察面向上,树脂块嵌在套筒22内重新固定;
步骤五:将打磨器4从腔体31内拉出,将第二盘体422取下,在第一盘体421上表面铺设砂纸,随后将第二盘体422重新装上,利用第二盘体422将砂纸压紧;然后开启电源44,电机43驱动转盘42转动;
步骤六:通过流量调节阀控制加水器46的出水量;将树脂块从套筒22内取出,将试样观察面向下贴放在第一盘体421上表面进行打磨;
步骤七:按照从粗到细的顺序更换若干道砂纸将试样的观察面打磨平整,利用加水器46冲洗第一盘体421上表面,随后将砂纸更换为抛光布;
步骤八:操作抛光剂喷盒45向第一盘体421上表面添加抛光机,通过流量调节阀重新调整加水器46的出水量,再将试样观察面向下贴放在第一盘体421上表面进行抛光;
步骤九:待抛光完成后,将树脂块重新放回套筒22内固定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。