เทคนิคในการเตรียมชิ้นงานด้วยการขัดด้วยเครื่องขัดเตรียมผิวชิ้นงาน  Grinding  Machine

เป็นวิธีธรรมดาที่นักวัสดุศาสตร์ใช้เตรียมตัวอย่าง เพื่อตรวจสอบด้วยกล้องไมโครสโคป ในการ เตรียมชิ้นงานเชิงกลนี้จะต้องมีผงขัดทำหน้าที่ขัดถูเอาผิวชิ้นงานออกไปจนได้ คุณภาพของผิวงานที่เรา ต้องการ ผงขัดที่มีขนาดละเอียดมากๆจะยิ่งทำให้ผิวชิ้นงานเรียบยิ่งขึ้นเท่านั้น ปรัชญาที่ดีในการเตรียม ชิ้นงานคือการเตรียมชิ้นงานจะเสร็จสิ้นขึ้นอยู่กับการที่ต้องการโครงสร้าง ที่ถูกต้อง (True Structure) หรือความต้องการผิวชิ้นงานที่ยอมรับได้และสิ่งที่ควรจะคำนึงถึงได้แก่การ เตรียมชิ้นงานให้ได้คุณภาพ เช่นเดียวกันทุกครั้ง ต้นทุนการเตรียมต่ำ การเตรียมชิ้นงานทางเชิงกลถูกแบ่งออกเป็น 2 ขั้นตอนได้แก่ การขัดระนาบและละเอียด (Grinding) และการขัดมัน (Polishing)

1. การขัดระนาบและละเอียด
   ขั้นตอนแรกในการที่เอาผิวชิ้นงานออกเรียกว่าการขัดระนาบและละเอียด ปกติแล้วในขั้นตอนนี้จะเอาผิว ของชิ้นงานที่เสียหายหรือแปรรูปไปบ้างในขั้นตอนการตัดหรือทำเรือนออกไป ในขณะเดียวกันก็จะทำให้ ผิวที่เกิดขึ้นใหม่เกิดความเสียหายเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่งเมื่อนำมาขัดมัน (Polishing) จะสามารถขจัด ความเสียหายเล็กน้อยที่หลงเหลืออยู่นั้นในระยะเวลาอันสั้น การขัดแบ่งออกเป็น 2 ขบวนการ คือ
   1. การขัดระนาบ (Plane Grinding, PG)
      การขัดระนาบเป็นขั้นตอนแรกในการขัดผิวชิ้นงาน เพื่อปรับแต่งผิวชิ้นงานเดี่ยวหรือชิ้นงานหลาย ๆ ชิ้น ซึ่งขัดในเวลาเดียวกัน ให้มีระนาบผิวที่ใกล้เคียงกันมากที่สุด อาจใช้ผงขัดชนิดต่าง ๆ กันซึ่งขึ้นอยู่กับ คุณสมบัติของวัสดุที่เตรียม SiC paper ใช้กับวัสดุที่มีความแข็งไม่มาก (อ่อน) PG-paper และหินขัด ชนิดอลูมิเนียมออกไซด์ จะใช้กับโลหะกลุ่มเหล็กที่มีความแข็งมากกว่าความแข็งปกติ Diadiscs หรือ diamond grinding discs ใช้กับวัสดุที่ความแข็งมาก เช่น เซรามิค ซินเตอร์คาร์ไบด์
   2. การขัดละเอียด (Fine grinding,FG)
      ผิวที่เกิดจากการขัดละเอียดจะมีความเสียหายเหลืออยู่เพียงเล็กน้อยซึ่งจะ สามารถขจัดออกได้หมด ในการขัดมัน Diadiscหรือ diamond grinding discs ใช้สำหรับวัสดุแข็ง สำหรับวัสดุเนื้ออ่อนจะ ใช้กระดาษ SiC ซึ่งมีขนาดความละเอียดต่างกันการใช้กระดาษ SiC จะต้องขัดเป็นขั้นตอนไปจนถึง ขนาดละเอียดมาก ทำให้มีขั้นตอนในการขัดหลายขั้นตอนอีกทั้งจะต้องเปลี่ยนกระดาษ SiC บ่อยครั้ง เนื่องจากความคมของผงขัดสึกหรอหรือผงขัดหลุดออกไป การที่กระดาษ SiCเกิดความเสียหายขึ้นง่าย และต้องเปลี่ยนแผ่นใหม่บ่อย ๆ ทำให้เสียเวลาในการทำงานมากขึ้น ด้วยสาเหตุเหล่านี้ทาง STRUERS จึงคิดค้นวิธีการขัดละเอียดแบบอื่นที่ดีกว่าและสะดวกกว่าการใช้กระดาษ SiC คือ ใช้ผิวขัดที่คิดค้นขึ้น มาใหม่ชื่อ DP-Plan DP-Pan DP-Dur และ Petrodisc-M ซึ่งใช้ร่วมกับผงขัด Petrodisc-M ถูกสร้างขึ้นมาในปี 1978 เป็นจานขัดละเอียดที่มีผิวและระนาบที่แน่นอน ผงขัดเพชร สามารถฝังตัวจมลงในจาน Petrodisc-M ได้ในระดับที่แน่นอนกว่าผ้าขัดทั้งสามชนิดดังกล่าว อีกทั้ง อายุการใช้งานยังนาน การใช้ Petrodisc-M ไปนาน ๆ ระนาบของมันอาจจะเสียไป ดังนั้นอาจจะต้อง มีการปรับระนาบใหม่โดยการใช้แท่ง SiC แล้วตรวจสอบระนาบด้วยแท่งวัดระนาบ (Straightedge) DP-Plan และDP-Pan เป็นผ้าขัดที่ค่อนข้างแข็ง (ไม่นุ่น) ไม่ต้องมีการบำรุงรักษามากเหมือนกับผ้าขัด นุ่มๆชนิดอื่นๆ ใช้กับผงขัดเพชรโดยที่ผงขัดเพชรสามารถฝังตัวจมลงในผ้าขัดทั้งสองชนิดได้ วิธีการนี้ สามารถลดขั้นตอนในการขัดละเอียดให้เหลือเพียงขั้นตอนเดียวได้และการเปลี่ยน ผ้าขัดก็ทำได้ง่าย ในการวัดผิวเคลือบที่บาง ๆ การขัดละเอียดด้วย Petrodise-M นั้นให้ผลที่ดีกว่าเนื่องจากผิวของมันมี ความแข็งบ้างซึ่งไม่เหมือนกับใช้ผ้าขัด DP-Plan หรือ DP-Pan อาจทำให้ผิวเคลือบเสียหายได้
2. การขัดมัน( Polishing ) วิธี การเหมือนกับการขัดละเอียดเพียงแต่ทำหน้าที่ขจัดผิวที่เสียหายเนื่องจากขั้น ตอนก่อนออกไป เพื่อที่ จะได้ผิวที่ดีกว่าโดยไม่ทำให้ผิวเกิดความเสียหายขึ้นอีก การขัดมันแบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ
   1. การขัดมันด้วยผงเพชร (Diamond polishing, DP) ผงขัดเพชรเป็นผงขัดที่มีอำนาจในการขัดสูงและได้ระนาบดีที่สุด ทำให้ลดเวลาในการขัดลงได้มากทั้งนี้ เนื่องจากผงขัดมีความแข็งประมาณ 8000 HV ทำให้สามารถขัดวัสดุได้ทุกชนิด
   2. การขัดมันด้วยผงขัดออกไซด์ (Oxide Polishing, OP)
      การขัดมันวัสดุที่มีความเหนียวและนิ่ม ๆ ขบวนการสุดท้ายของการขัดมัน (Final Polishing) ต้องใช้ ผงขัดชนิดออกไซด์ ซึ่งเป็น Colloidal Silica มีขนาดเกรนเพียง 0.04 um และค่า pH ประมาณ 9.8 (เป็นด่าง) ไม่ทำให้ผิวชิ้นงานเสียหายและเกิดรอยขีดข่วน ปกติแล้วจะใช้ OP-U แต่หากต้องการ Etch ขณะทำการ Polishing ด้วย สำหรับโลหะนอกกลุ่มเหล็กก็เปลี่ยนมาใช้ OP-S ข้อควรระวังในการที่ใช้ OP-U และ OP-S เมื่อเวลาในการขัดเหลือประมาณ 10 วินาทีให้เปิดน้ำเพื่อทำความสะอาดชิ้นงาน

ขอบคุณที่มา: http://www.mtec.or.th/laboratory/mech/index.php/knowlegde/28-2009-04-20-04-02-05

picture credit: https://www.struers.com/en/Products/Grinding-and-Polishing