Istnieje wiele powodów, dla których w różnych środowiskach produkcji przemysłowej analizuje się topografię tekstury powierzchni grubych blach stalowych. W przemyśle motoryzacyjnym występuje potrzeba analizy zużycia ciernego metalowych lub półmetalowych klocków hamulcowych albo analizy smarności stalowych wałów silników. W produkcji stali transformatorowej dla uniknięcia strat magnetycznych istotna jest kontrola orientacji ziaren w pobliżu powierzchni. Ma to zasadnicze znaczenie dla sprawności energetycznej i charakterystyki sygnału w silnikach i transformatorach. Analiza powierzchni jest także niezbędna w różnych branżach jako element kontroli jakości obróbki powierzchniowej i nakładania specjalistycznych powłok.
Topografia grubych blach stalowych jest skomplikowana i potencjalnie cechuje się dużą zmiennością, a mierzone obszary próbki są rzędu submikrometrowego. Tego rodzaju powierzchnie trudno jest poddawać oględzinom pod mikroskopem metalurgicznym. Ponadto mikroskop metalurgiczny nie oferuje możliwości ilościowej analizy głębokościowej powierzchni. Laserowy skaningowy mikroskop cyfrowy Olympus LEXT® OLS4100 jest bardziej efektywnym narzędziem do obserwacji i analizy próbek grubych blach stalowych w dużym powiększeniu.
Analiza korozji
Analiza powierzchni grubych blach stalowych to nie tylko przemysłowe badanie próbek, które podlegały zużyciu ciernemu lub muszą mieć określoną konduktywność, lecz także pomiar wpływu warunków atmosferycznych lub wody i innych cieczy na elementy metalowe. Pomiar taki wymaga zastosowania dużego powiększenia do analizy stopnia korozji próbki, która została poddana testowi mieszanemu (za pomocą urządzeń, które w kontrolowany sposób poddają próbkę działaniu słonej wody i suchego lub wilgotnego środowiska) albo testowi ekspozycji na warunki zewnętrzne (w którym egzemplarze stalowej próbki pozostawia się na otwartym powietrzu, w różnych środowiskach naturalnych).
Aby dokładnie ocenić stopień korozji, mierzy się jej głębokość, czyli odległość między pierwotną powierzchnią a najgłębiej położonym punktem skorodowanym. W przypadku małych ognisk korozji pomiary wykonuje się na poziomie submikrometrowym. Na grubych blachach stalowych spotyka się cztery podstawowe typy korozji:
 |
|
Cztery typy korozji spotykane na grubych blachach stalowych.
|
Obserwacja i analiza małych ognisk korozji grubej blachy stalowej za pomocą mikroskopu metalurgicznego bywa bardzo trudna. Laserowy skaningowy mikroskop cyfrowy OLS4100 dostarcza wszystkich danych potrzebnych do efektywnego pomiaru próbek z dużymi i małymi ogniskami korozji spowodowanej wpływem środowiska, a także do interpretacji wyników. Poniżej zamieszczono obrazy korozji grubej blachy stalowej uzyskane za pomocą mikroskopu OLS4100:
 |
 |
|
Cechy topograficzne małego ogniska korozji są widoczne w większym powiększeniu.
|
 |
 |
|
Duże ognisko korozji; interpretacja kształtu korozji na dużym obszarze wymaga często sklejania obrazów.
|
Przykładowa analiza: chropowatość grubej blachy stalowej
Gdy jedna z firm motoryzacyjnych zleciła swojemu dostawcy pomiar chropowatości grubych blach stalowych z wysoką rozdzielczością, mikroskop OLS4100 zapewnił zarówno tę oczekiwaną rozdzielczość, jak i wysoką dokładność pomiaru. Poniżej zilustrowano pomiary chropowatości grubej blachy stalowej wykonane za pomocą mikroskopu OLS4100, zestawiając je z pomiarami wykonanymi przyrządem stykowym:
 |
 |
Przykładowa analiza: morfologia powierzchni stali transformatorowej
Stal transformatorowa to stal o szczególnych własnościach magnetycznych, zawierająca około 3% krzemu. Ponieważ transformatory elektryczne przenoszą napięcie, wykorzystując pole magnetyczne, stal transformatorowa jest szeroko stosowana w ich rdzeniach i uzwojeniach. Jakość stali transformatorowej bezpośrednio wpływa na sprawność energetyczną, a pośrednio na emisję CO2.
 |
Szczeliny w powierzchni stali transformatorowej niekorzystnie wpływają na jej własności magnetyczne. Im większa szczelina, tym większe potencjalne straty magnetyczne. W analizie strat magnetycznych ważne jest dokładne zmierzenie tych małych szczelin w powierzchni w celu określenia zależności między głębokością szczeliny a stratami. Redukcja strat magnetycznych ma zasadnicze znaczenie dla poprawy sprawności energetycznej i charakterystyki sygnału.
Aby pomiar szczeliny i głębokości 20 µm był wiarygodny, dokładność powinna wynosić około 1–2 µm. Mikroskop OLS4100 może mierzyć takie szczeliny z dokładnością poniżej 1 µm. Ponadto za pomocą mikroskopu OLS4100 operator może zarejestrować obraz 3D w ciągu 30 sekund, a tym samym szybciej wykonać bieżącą analizę i zyskać więcej czasu na pozostałe.
 |
 |
Przykładowa analiza: nowe techniki obróbki powierzchniowej i powlekania
Nieustannie trwają prace nad nowymi technikami obróbki powierzchniowej i powlekania, służącymi ochronie antykorozyjnej, poprawie estetyki lub nadaniu grubym blachom stalowym szczególnych właściwości. W ramach prac nad nową techniką wykonywane są analizy chropowatości w kontekście cech użytkowych powłoki lub blachy poddanej obróbce. Za pomocą mikroskopu OLS4100 można poddawać szczegółowym oględzinom i analizie pod kątem chropowatości dowolne składniki tworzące powłokę i poddawane obróbce, w tym warstwy zewnętrzne, powłoki gruntowe, powłoki chemiczne, stopy i samą blachę stalową.
 |
|
Chropowatość w kontekście cech użytkowych powłoki lub blachy poddanej obróbce.
|
Podsumowanie
W obserwacjach i analizach korozji, zużycia ciernego, chropowatości i strat magnetycznych grubych blach stalowych konfokalny laserowy mikroskop skaningowy Olympus LEXT OLS4100 stanowi wysoce efektywne narzędzie zdolne do operowania na poziomie submikrometrowym. Rejestracja obrazu 3D o wysokiej jakości trwa zaledwie 30 sekund, co przekłada się na oszczędność czasu użytkownika i wzrost ogólnej wydajności inspekcji. Branże, w których analiza powierzchni grubych blach stalowych za pomocą mikroskopu OLS4100 jest szczególnie przydatna, to produkcja motoryzacyjna, wytwarzanie energii, rozwój technologii obróbki powierzchniowej i powłok, lotnictwo, przemysł obronny i sektor produkcyjny.
