CN113635216A - 砂纸、金相研磨方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种砂纸、金相研磨方法和装置，其中，砂纸包括原纸层、研磨层和标记物，研磨层和标记物均设于原纸层的一侧表面，标记物被配置为在研磨层磨损前被研磨层遮盖，并在研磨层磨损后暴露于外，砂纸设有多个研磨区，每一研磨区均被研磨层覆盖。该砂纸能够解决目前的砂纸在使用过程中难以做到在保障断面品质的同时提高砂纸有效利用率的问题。

Description

砂纸、金相研磨方法和装置

技术领域

本发明涉及金相研磨技术领域，特别是涉及一种砂纸、金相研磨方法和装置。

背景技术

在显示装置生产研发过程中，需要对产品进行断面分析。金相研磨是目前实验室观察样品断面结构常用的一种方法，其具体步骤是先将需要进行断面分析的产品镶埋在树脂中得到树脂样品，然后通过研磨抛光机上的砂纸对树脂样品进行研磨，再通过粗抛与细抛对研磨后的树脂样品进行抛光处理，最后再通过显微镜观察断面结构。

在利用砂纸对树脂样品进行研磨的过程中砂纸会产生损耗，但往往砂纸上不同区域的损耗程度难以保持一致，若放弃继续使用，则损耗程度较低或者未被损耗的区域会被浪费，使得砂纸的有效利用率较低；若为提高砂纸有效利用率而继续使用，则会导致研磨过后树脂样品表面粗糙度不均匀，并在光散射作用下呈现出黑色，影响断面品质，即目前的砂纸难以做到在保障断面品质的同时提高砂纸有效利用率。

发明内容

基于此，有必要针对目前的砂纸在使用过程中难以做到在保障断面品质的同时提高砂纸有效利用率的问题，提供一种砂纸、金相研磨方法和装置。

一种砂纸，包括：原纸层；以及研磨层和标记物，均设于所述原纸层的一侧表面，所述标记物被配置为在所述研磨层磨损前被所述研磨层遮盖，并在所述研磨层磨损后暴露于外；所述砂纸设有多个研磨区，每一所述研磨区均被所述研磨层覆盖。

在本发明一实施例中，所述研磨层包括若干均匀分布于所述原纸层表面的研磨颗粒；所述标记物包括若干子标记物；每一所述研磨颗粒均对应设有至少一所述子标记物。

在本发明一实施例中，所述研磨颗粒包裹所述子标记物；或者所述研磨颗粒覆盖所述子标记物。

在本发明一实施例中，所述标记物与所述研磨层的颜色和/或材质相异。

在本发明一实施例中，所述研磨层的颜色为黑色或者灰色，所述标记物的颜色为白色。

在本发明一实施例中，所述研磨层的材质包括砂砾，所述标记物的材质包括油漆。

在本发明一实施例中，多个所述研磨区包括中间研磨区和周围研磨区，所述周围研磨区环设于所述中间研磨区外周。

在本发明一实施例中，所述周围研磨区设有多个，各所述周围研磨区均呈环形设置；对任意相邻的两个所述周围研磨区，其中一个所述周围研磨区的内径等于另一个所述周围研磨区的外径。

一种金相研磨装置，包括：

承载台，用以承载如前述的砂纸；

支撑杆，设于所述承载台的上方；

夹头，安装于所述支撑杆上，以将树脂样品夹持于所述承载台上方；以及

驱动件，被配置为驱动所述夹头沿所述砂纸的表面移动，并对所述树脂样品进行研磨；

所述支撑杆上设有多个用以安装所述夹头的安装位，每一所述安装位对应一所述研磨区。

在本发明一实施例中，所述金相研磨装置还包括设于所述支撑杆上的红外检测器，所述红外检测器与所述夹头对应同一所述研磨区安装，并与所述夹头同步移动，以在所述夹头带动所述树脂样品沿所述树脂的表面移动后检测所述标记物的暴露面积。

一种金相研磨方法，包括以下步骤：

提供如前述的砂纸以及如前述的金相研磨装置；

将所述砂纸置于所述承载台上；

将树脂样品夹持于所述夹头，并将所述夹头安装于任一所述安装位；

控制所述夹头沿所述砂纸的表面移动，并控制所述红外检测器检测所述标记物的暴露面积；

若所述红外检测器检测到所述标记物的暴露面积占所述标记物的总面积比例大于或等于50％，则将所述夹头更换至下一安装位。

上述砂纸，包括原纸层、研磨层以及标记物，其中，研磨层和标记物均设于原纸层的一侧表面，且标记物被配置为在研磨层磨损前被研磨层遮盖，并在研磨层被磨损后暴露于外，使得在利用砂纸对树脂样品进行研磨的过程中，随着研磨层被损耗，标记物逐渐暴露出来，根据标记物暴露的程度即可判断砂纸磨损的程度。同时，又由于砂纸设有多个研磨区，每一个研磨区均被研磨层覆盖，使得操作者可以逐一使用各个研磨区对树脂样品进行研磨，根据当下使用的研磨区的磨损程度决定是否更换至下一研磨区，从而使每一个研磨区的磨损程度一致，即保持砂纸使用均匀，避免不同区域磨损程度差异较大而导致浪费，同时又能够避免研磨过后树脂样品表面粗糙度不均匀，实现在保障断面品质的同时提高砂纸有效利用率。

附图说明

图1a为相关技术中树脂样品的侧视图；

图1b为图1a中树脂样品的俯视图；

图1c为图1a中树脂样品研磨后的侧视图；

图1d为图1a中树脂样品研磨后的俯视图；

图2为本发明一实施例中的砂纸的俯视图；

图3为图2中砂纸的断面图；

图4为图2中砂纸的研磨层磨损后的断面图；

图5为本发明一实施例中金相研磨装置的结构示意图；

图6为本发明一实施例中金相研磨方法的流程框图。

附图标号说明：

100： 原纸层 500： 承载台

200： 研磨颗粒 600： 支撑杆

300： 子标记物 700： 夹头

410： 中间研磨区 800： 红外检测器

420： 周围研磨区 10： 树脂样品

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在显示装置生产研发过程中，需要对产品进行断面分析。参阅图1a至图1d，金相研磨是目前实验室观察样品断面结构常用的一种方法。其具体步骤是先将需要进行断面分析的产品镶埋在树脂中得到树脂样品10；然后通过研磨抛光机上的砂纸对树脂样品10进行研磨，研磨使用的砂纸顺序依次为180目、400目、800目、1200目以及2500目，每一种砂纸研磨留下的划痕有差异，通过逐级更换砂纸来将断面划痕变细；再通过粗抛与细抛对研磨后的树脂样品10进行抛光处理，最后再通过显微镜观察断面结构。

其中，在利用砂纸对树脂样品进行研磨的过程中，砂纸会产生损耗，但往往砂纸上不同区域的损耗程度难以保持一致，此时，是否更换砂纸成为问题。若将部分区域被损耗而其余区域未被损耗的砂纸更换掉并使用新的砂纸，则未被损耗的区域被浪费，使得砂纸的有效利用率较低；若继续使用部分区域被损耗而其余区域未被损耗的砂纸，则会导致研磨过后得到的树脂样品断面粗糙度不均匀，不均匀的断面在光散射作用下会呈现出黑色，导致断面品质较低。也就是说，目前的砂纸在使用过程中，容易面临砂纸有效利用率低以及更换不及时导致断面品质较低的问题，难以做到在保障断面品质的同时提高砂纸有效利用率。基于此，有必要提供一种砂纸，以实现在保障断面品质的同时提高砂纸有效利用率。

参阅图2至图4，图2示出了本发明一实施例中的砂纸的俯视图，图3示出了图2中砂纸的断面图，图4示出了图2中砂纸的研磨层磨损后的断面图。本发明一实施例提供了的砂纸，包括原纸层100、研磨层以及标记物，其中，研磨层和标记物均设于原纸层100的一侧表面，且标记物被配置为在研磨层磨损前被研磨层遮盖，并在研磨层被磨损后暴露于外，使得在利用砂纸对树脂样品10进行研磨的过程中，随着研磨层被损耗，标记物逐渐暴露出来，根据标记物暴露的程度即可判断砂纸磨损的程度。并且，砂纸设有多个研磨区，每一个研磨区均被研磨层覆盖，使得操作者可以逐一使用各个研磨区对树脂样品10进行研磨，根据当下使用的研磨区的磨损程度决定是否更换至下一研磨区，从而使每一个研磨区的磨损程度一致，即保持砂纸使用均匀，避免不同区域磨损程度差异较大而导致浪费，同时又能够及时更换砂纸，避免研磨过后树脂样品10表面粗糙度不均匀，实现在保障断面品质的同时提高砂纸有效利用率。

在一些实施例中，研磨层包括若干均匀分布于原纸层100表面的研磨颗粒200。其中，研磨颗粒200在原纸层100表面均匀分布并非限定每一个研磨颗粒200和与之相邻的研磨颗粒200之间的间距保持绝对的一致，而是指研磨颗粒200均匀散落在原纸层100表面各个区域而非聚集在原纸层100表面某个区域，其具体分布形态参考相关技术中砂纸的形态。标记物包括若干子标记物300，每一研磨颗粒200均对应设有至少一子标记物300，即每一个研磨颗粒200均设有相应地子标记物300与之对应，使得研磨过程中，标记物的暴露程度能够更精确地反映出研磨层的磨损程度。

在一些实施例中，研磨颗粒200包裹子标记物300，通过研磨颗粒200将子标记物300包裹在内，使得研磨层被磨损之前，子标记物300能够完全被遮盖，而在研磨层被磨损之后，子标记物300又能够及时显露出来，从而准确地反映研磨层被磨损的程度，以便在恰当的时机更换砂纸，实现在保障断面品质的同时提高砂纸有效利用率。

在一些实施例中，研磨颗粒200覆盖子标记物300，通过研磨颗粒200覆盖在子标记物300上方，使得研磨层被磨损之前，子标记物300能够完全被遮盖，而在研磨层被磨损之后，子标记物300又能够及时显露出来，从而准确地反映研磨层被磨损的程度，以便在恰当的时机更换砂纸，实现在保障断面品质的同时提高砂纸有效利用率。

在一些实施例中，标记物的颜色与研磨层的颜色不同，通过设置标记物与研磨层的颜色不同，便于判断标记物的显露状态，降低错误判断的几率。

具体地，标记物的颜色可设置为白色、浅灰色等浅色，而研磨层的颜色则可设置为黑色、深灰色的深色，以使标记物的颜色与研磨层的颜色形成明显地对比，容易辨认；或者，标记物的颜色设置为荧光色，以使标记物显露出来时更容易被抓取到。

在一具体实施例中，研磨层的颜色为黑色，标记物的颜色为白色。在研磨层被磨损前，砂纸表面呈现出来的颜色是黑色，而当研磨层被磨损时，磨损的部位暴露出白色，白色的标记物与黑色的研磨层形成明显对比，从而更容易抓取到研磨层是否被磨损，以在恰当的时机更换砂纸。

在一具体实施例中，研磨层的颜色为灰色，标记物的颜色为白色。在研磨层被磨损前，砂纸表面呈现出来的颜色是灰色，而当研磨层被磨损时，磨损的部位暴露出白色，白色的标记物与灰色的研磨层形成明显对比，从而更容易抓取到研磨层是否被磨损，以在恰当的时机更换砂纸。

在一些实施例中，标记物的材质与研磨层的材质相异。通过设置标记物的材质与研磨层的材质不相同，使得标记物与研磨层呈现出来的状态存在差异，以便于区分标记物和研磨层。

在一些实施例中，标记物的材质与研磨层的材质相异，且标记物的颜色与研磨层的颜色不同，使得标记物与研磨层呈现出来的状态存在更为明显的差异，从而更容易区分标记物和研磨层。

在一具体实施例中，研磨层的材质包括砂砾，标记物的材质包括油漆，两者材质不同，使得标记物与研磨层呈现出来的状态存在差异，以便于区分标记物和研磨层。

在一些实施例中，多个研磨区包括中间研磨区410和周围研磨区420，周围研磨区420环设于中间研磨区410外周。采用周围研磨区420环绕中间研磨区410的形式，使得在利用砂纸对树脂样品10进行研磨的过程中，可以采用逐层递进的方式依次使用砂纸的各个研磨区，使用更方便。

进一步地，在一些实施例中，周围研磨区420设有多个，各周围研磨区420均呈环形设置；对任意相邻的两个周围研磨区420，其中一个周围研磨区420的内径等于另一个周围研磨区420的外径，即相邻两个研磨区之间没有间隔，使得原纸层100的空间利用率最大化，从而节省原纸材料。

在一具体实施例中，砂纸呈圆形，其半径为20cm，多个研磨区包括中间研磨区410和周围研磨区420，周围研磨区420设置有四个，中间研磨区410的半径为2cm，周围研磨区420的宽度为2cm，如此，在对直径为2cm的树脂样品10进行研磨时，每一个研磨区内的不同部位也能够实现均匀地研磨。当然，在实际应用中，每一个研磨区的尺寸可能存在误差，为在保障尺寸精确度的前提下降低砂纸的加工难度，设置周围研磨区420的宽度与树脂样品10的直径之间允许存在1mm以内的误差。其中，当树脂样品10的形状为非圆形或者不规则形状时，树脂样品10的直径指的是其有效直径。

在一些实施例中，研磨区的形状为直线型、曲线型、折线型或者其结合，通过驱动树脂样品10沿研磨区的延伸轨迹进行往返运动，也可以实现对研磨区的均匀使用。

在上述实施例中，位于同一研磨区的研磨颗粒200的目数相同，位于不同研磨区的研磨颗粒200的目数相同或者相异。当不同研磨区的研磨颗粒200的目数相同时，同一张砂纸可以多次对树脂样品10进行相同目数的研磨；当不同研磨区的研磨颗粒200的目数不同时，同一张砂纸可以对树脂样品10进行不同目数的研磨。

在一些实施例中，各个研磨区的边界线可通过在原纸层100上标注的形式实现，例如，在原纸层100上标注实线或者虚线，以实线研磨区的区域划分；或者，在研磨区的边界处采用不同颜色的研磨颗粒200进行研磨区的区域划分。

本发明还提供一种金相研磨装置，参阅图5，图5示出了本发明一实施例中金相研磨装置的结构示意图，该金相研磨装置包括承载台500、支撑杆600、夹头700以及驱动件，承载台500用以承载上述砂纸，支撑杆600设置在承载台500的上方。具体地，可在承载台500的旁侧设置支架，支架与承载台500固定或者支架与承载台500相互独立设置，支架包括延伸至承载台500上方的支撑杆600。夹头700安装于支撑杆600上，以将树脂样品10夹持于支撑台上方，驱动件被配置为驱动夹头700沿砂纸的表面移动，并对树脂样品10进行研磨。支撑杆600上设有多个用以安装夹头700的安装位，每一安装位对应一研磨区。

在一具体实施例中，驱动件包括电机，通过电机驱动夹头700绕砂纸的中心转动，使树脂样品10均匀地与某一研磨区的各个不同部位摩擦而实现研磨。

在其他实施例中，当砂纸的研磨区的形状为直线型、曲线型、折线型或者其结合时，驱动件可相应地设置为气缸或者直线电机，由此，通过驱动件驱动树脂样品10沿研磨区的延伸轨迹进行往返运动，也可以实现对研磨区的均匀使用。

在一些实施例中，金相研磨装置还包括设于支撑杆600上的红外检测器800，红外检测器800与夹头700对应同一研磨区安装，并与夹头700同步移动，以在夹头700带动树脂样品10沿树脂的表面移动后检测标记物的暴露面积，从而准确地获取该研磨区的损耗程度。

在一具体实施例中，红外检测器800采用波长为1410nm的红外光，实时抓取标记物的暴露面积，将抓取的标记物暴露面积转化为信号强度，此信号强度与完全为白色标记物时的强度的比值记为当前研磨区的损耗率。当损耗率大于或等于50％时，或者当信号强度不再增加时，更换至下一个研磨区，直至最后一个研磨区用完则更换另一张砂纸。其中，当研磨层遮盖标记物的具体实现形式为研磨颗粒200包裹子标记物300时，标记物的暴露面积除了常规的面积的含义外，在此处还可以理解为暴露了子标记物300的研磨颗粒200的颗粒数，通过颗粒数对损耗程度进行判断，使得检测工作量大大降低。

在一些实施例中，支撑杆600平行于承载台500的上表面设置，支撑杆600上设有刻度线，相邻刻度线之间的间距与研磨区的宽度相等，即每一刻度线对应一安装位，且支撑杆600上设有一基准刻度线，该基准刻度线在砂纸上的投影与砂纸的中心重合，其余刻度线在该基准刻度线的两侧对称设置，操作者可以根据刻度线的位置将红外检测器800和夹头700分别安装在基准刻度线两侧的对称位置上，以使红外检测器800在砂纸上的投影与夹头700在砂纸上的投影位于同一研磨区，从而在研磨过程中实时利用红外检测器800对当前研磨区的损耗程度进行检测。

在一具体实施例中，红外检测器800和夹头700滑动装配于支撑杆600上，使得红外检测器800和夹头700在支撑杆600上的位置更换更方便。

本发明还提供一种金相研磨方法，参阅图6，图6示出了本发明一实施例中金相研磨方法的流程框图，该金相研磨方法包括以下步骤：

步骤S1、提供如前述的砂纸以及如前述的金相研磨装置；

步骤S2、将砂纸置于承载台上；

步骤S3、将树脂样品夹持于夹头，并将夹头安装于任一安装位；

步骤S4、控制夹头沿砂纸的表面移动，并控制红外检测器检测标记物的暴露面积；

步骤S5、若红外检测器检测到标记物的暴露面积占标记物的总面积比例大于或等于50％，则将夹头更换至下一安装位。

上述金相研磨方法，利用红外检测器检测标记物的暴露面积，以判断砂纸的磨损程度，当红外检测器检测到标记物的暴露面积占标记物的总面积比例大于或等于50％时，将夹头更换至一下安装位，从而利用下一个研磨区对树脂样品进行研磨，保持砂纸使用均匀，避免不同区域磨损程度差异较大而导致浪费，同时又能够及时更换砂纸，避免研磨过后树脂样品表面粗糙度不均匀，实现在保障断面品质的同时提高砂纸有效利用率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种砂纸，其特征在于，包括：

原纸层；以及

研磨层和标记物，均设于所述原纸层的一侧表面，所述标记物被配置为在所述研磨层磨损前被所述研磨层遮盖，并在所述研磨层磨损后暴露于外；

所述砂纸设有多个研磨区，每一所述研磨区均被所述研磨层覆盖。

2.根据权利要求1所述的砂纸，其特征在于，所述研磨层包括若干均匀分布于所述原纸层表面的研磨颗粒；

所述标记物包括若干子标记物；

每一所述研磨颗粒均对应设有至少一所述子标记物。

3.根据权利要求2所述的砂纸，其特征在于，所述研磨颗粒包裹所述子标记物；或者

所述研磨颗粒覆盖所述子标记物。

4.根据权利要求1所述的砂纸，其特征在于，所述标记物与所述研磨层的颜色和/或材质相异。

5.根据权利要求4所述的砂纸，其特征在于，所述研磨层的颜色为黑色或者灰色，所述标记物的颜色为白色。

6.根据权利要求4所述的砂纸，其特征在于，所述研磨层的材质包括砂砾，所述标记物的材质包括油漆。

7.根据权利要求1至6任一项所述的砂纸，其特征在于，多个所述研磨区包括中间研磨区和周围研磨区，所述周围研磨区环设于所述中间研磨区外周。

8.根据权利要求7所述的砂纸，其特征在于，所述周围研磨区设有多个，各所述周围研磨区均呈环形设置；

对任意相邻的两个所述周围研磨区，其中一个所述周围研磨区的内径等于另一个所述周围研磨区的外径。

9.一种金相研磨装置，其特征在于，包括：

承载台，用以承载如权利要求1至8任一项所述的砂纸；

支撑杆，设于所述承载台的上方；

夹头，安装于所述支撑杆上，以将树脂样品夹持于所述承载台上方；以及

驱动件，被配置为驱动所述夹头沿所述砂纸的表面移动，并对所述树脂样品进行研磨；

所述支撑杆上设有多个用以安装所述夹头的安装位，每一所述安装位对应一所述研磨区。

10.根据权利要求9所述的金相研磨装置，其特征在于，所述金相研磨装置还包括设于所述支撑杆上的红外检测器，所述红外检测器与所述夹头对应同一所述研磨区安装，并与所述夹头同步移动，以在所述夹头带动所述树脂样品沿所述树脂的表面移动后检测所述标记物的暴露面积。

11.一种金相研磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供如权利要求1至8任一项所述的砂纸以及如权利要求9或10所述的金相研磨装置；

将所述砂纸置于所述承载台上；

将树脂样品夹持于所述夹头，并将所述夹头安装于任一所述安装位；

控制所述夹头沿所述砂纸的表面移动，并控制所述红外检测器检测所述标记物的暴露面积；

若所述红外检测器检测到所述标记物的暴露面积占所述标记物的总面积比例大于或等于50％，则将所述夹头更换至下一安装位。

Images