Analiza popękanych metalowych powierzchni za pomocą mikroskopu cyfrowego

Popękana metalowa powierzchnia

Fraktografia

Fraktografia jest techniką analityczną stosowaną do określenia przyczyn powstawania pęknięć w metalowych strukturach. Metoda ta polega na analizie wgłębień i uskoków na powierzchni pęknięcia w celu określenia, czy było ono spowodowane korozją zmęczeniową, korozją naprężeniową, czy jest pęknięciem naprężeniowym spowodowanym zmęczeniem, kruchością, plastycznością lub pełzaniem. Zazwyczaj można również określić kierunek pęknięcia. Informacja ta dostarcza cennych danych o wielkości naprężeń i obciążeń, jakie może wytrzymać metalowa część.

Fraktografia staje się coraz bardziej istotna w miarę starzenia się infrastruktury i narastania problemów z kontrolą jakości. Mikroskopy optyczne lub cyfrowe to niezbędne narzędzia do badań fraktograficznych, wykorzystywane do rejestracji wysokiej jakości obrazów do analizy. Popękane powierzchnie mogą mieć jednak skomplikowane kształty, co sprawia, że ich kontrola przy użyciu mikroskopu stanowi wyzwanie.

4 wyzwania podczas kontroli popękanych metalowych powierzchni za pomocą mikroskopu

Obserwacja powierzchni pęknięcia na dużym obszarze

Na początku analizy inspektorzy obserwują powierzchnię przy możliwie najszerszym polu widzenia, aby znaleźć przyczynę uszkodzenia. Jednym z rozwiązań jest użycie funkcji zszywania obrazów, która łączy wiele obrazów w jeden duży obraz. Jednak słaba jakość układu optycznego może spowodować, że szwy między obrazami będą widoczne, co utrudnia zlokalizowanie przyczyny uszkodzenia.

Wyraźnie widoczne szwy między nałożonymi obrazami

Utrzymywanie pozycji obserwacji podczas analizy

Cechy i topografia popękanej powierzchni mogą wyglądać bardzo podobnie, co sprawia, że łatwo zgubić pozycję podczas analizy. Czasami w takiej sytuacji użytkownik musi rozpocząć analizę od początku.

Trudności w zlokalizowaniu osobliwości na powierzchni pęknięcia

W celu zlokalizowania osobliwości prowadzone są obserwacje przy małych powiększeniach. Gdy na powierzchni występują różnice wysokości, głębia ostrości mikroskopu może uniemożliwić całkowite wyostrzenie obrazu, nawet przy małym powiększeniu. W takim przypadku inspektorzy mogą zastosować technikę przetwarzania obrazu zwaną zwiększaniem głębi ostrości (focus stacking), aby wygenerować wyraźny obraz. Proces ten może jednak przebiegać powoli, a jeśli konieczne jest zbadanie innej części próbki, użytkownik musi wrócić do obserwacji obrazu na żywo, aby móc go przesuwać.

Możliwość zlokalizowania osobliwości zależy również od rozdzielczości obiektywu mikroskopu. Większość obiektywów o małym powiększeniu ma niższą rozdzielczość, co może utrudniać rejestrację obrazu osobliwości na powierzchni pęknięcia o złożonym kształcie.

Trudności przy analizowaniu osobliwości

Po zlokalizowaniu osobliwości jest ona badana przy dużym powiększeniu. Jak wspomniano wcześniej, rozdzielczość obiektywu ma znaczący wpływ na jakość obrazu, więc próba przybliżenia osobliwości może spowodować rozmycie obrazu. W takiej sytuacji inspektor musi wymienić obiektyw na obiektyw o większym powiększeniu i lepszej rozdzielczości. Stwarza to jednak konieczność ponownego ustawienia ostrości i zarejestrowania obrazu osobliwości, co wydłuża czas kontroli.

Innym problemem, który występuje w przypadku obiektywów o dużym powiększeniu, jest mniejsza głębia ostrości, co utrudnia uzyskanie w pełni wyostrzonego obrazu przy użyciu techniki zwiększania głębi ostrości. Możliwe jest również zderzenie obiektywu z próbką ze względu na małą odległość roboczą, co może spowodować uszkodzenie obu tych elementów.

Mała głębia ostrości

Zalety mikroskopu cyfrowego DSX1000 do badań fraktograficznych

Obiektywy DSX o małym powiększeniu łączą w sobie dużą głębię ostrości z wysoką rozdzielczością, umożliwiając rejestrację ostrych obrazów. Jeśli konieczna jest jeszcze większa głębia ostrości, wystarczy nacisnąć przycisk zwiększania głębi ostrości na konsoli. Cechy te umożliwiają szybsze wyświetlanie wyraźnych obrazów i znajdowanie osobliwości. Jeśli na powierzchni pęknięcia obecne są duże nierówności, nadal można zarejestrować obrazy o wysokiej rozdzielczości.

Na obrazie zarejestrowanym za pomocą mikroskopu cyfrowego DSX1000 (po prawej) topografia popękanego fragmentu jest znacznie wyraźniejsza niż na obrazie zarejestrowanym za pomocą konwencjonalnego mikroskopu.

Duże powiększenie

Przełączanie na duże powiększenie w celu szczegółowej kontroli jest proste w mikroskopie cyfrowym DSX1000. Obiektywy do szybkiej wymiany umożliwiają wysunięcie obiektywu o małym powiększeniu i zastąpienie go obiektywem o dużym powiększeniu bez utraty pozycji na próbce.

Obiektywy te są montowane na kasetach do szybkiej wymiany, które można łatwo wysuwać z głowicy do zoomu i wsuwać do niej.

Podobnie jak w przypadku obiektywów o małym powiększeniu, również obiektywy DSX o dużym powiększeniu łączą w sobie wysoką rozdzielczość i dużą głębię ogniskowania, dzięki czemu podczas szczegółowej kontroli można obejrzeć powierzchnię pęknięcia na obrazach o dużej ostrości. Funkcja zwiększania głębi ostrości działa również w przypadku obiektywów o dużym powiększeniu, gdy wymagana jest większa głębia ogniskowania.

Obiektywy z serii XLOB

Przycisk zwiększania głębi ostrości

Mikroskop cyfrowy DSX1000 oferuje ulepszony algorytm dopasowywania wzorców i kompensacji cieniowania, dzięki czemu eliminuje problemy często spotykane podczas zszywania obrazów, takie jak widoczne granice między obrazami. Gwarantuje to wyższą jakość zszywanych obrazów bez przesunięć pozycji i nierównych szwów.

Dostępna w systemie funkcja lokalizatora podczas obserwacji makro wskazuje pozycję obserwacji, aby użytkownik mógł łatwo stwierdzić, którą część próbki aktualnie obserwuje. Teraz użytkownicy mogą kontynuować obserwację, nie tracąc z oczu swojej pozycji.

Funkcja lokalizatora podczas obserwacji makro wskazuje obserwowany region próbki.

Porównanie obrazów zarejestrowanych za pomocą mikroskopu cyfrowego DSX1000 i mikroskopu konwencjonalnego

Na obrazie zarejestrowanym przez mikroskop cyfrowy DSX1000 można zaobserwować cechy charakterystyczne powierzchni pęknięcia w wysokiej rozdzielczości.

*W celu zagwarantowania dokładności XY prace kalibracyjne muszą być wykonywane przez technika serwisu firmy Olympus.