Анализ металлических поверхностей с изломами с помощью цифрового микроскопа

Излом на металлической поверхности

Фрактография

Фрактография — это аналитическая методика, используемая для определения причин появления изломов на металлических структурах. В основе этой методики лежит анализ вмятин и сколов на поврежденной поверхности: появились ли эти дефекты в результате коррозийной усталости, механической коррозии или усталостного разрушения, вызванного ломкостью, пластичностью или ползучестью металла. Анализ позволяет установить направление излома, что дает важную информацию об объеме воздействия и нагрузки, которые сможет выдержать металлическая деталь.

Важность фрактографического анализа значительно повышается по мере устаревания оборудования и возникновения проблем, связанных с контролем качества. Оптические или цифровые микроскопы являются незаменимыми инструментами для фрактографии, которые позволяют получать высококачественные изображения для анализа. Однако поверхности с изломами могут иметь сложные формы, что создает дополнительные трудности для микроскопического исследования.

4 основные проблемы при анализе изломов металлических поверхностей с помощью микроскопа

Исследование поверхности излома большой площади

На начальном этапе анализа специалисты рассматривают поверхность с максимально широким полем зрения для выявления причины повреждений. Одно из возможных решений: сшивка, т. е. объединение нескольких изображений в одно большое. Однако при использовании оптики низкого качества швы между изображениями могут быть заметными, что усложняет задачу по поиску причины повреждений.

Швы между накладываемыми изображениями видны очень сильно

Отслеживание положения наблюдения во время анализа

Внешние характеристики и рельеф поверхности с изломами могут выглядеть довольно однообразно, из-за чего оператор может потерять из вида исследуемую область во время анализа. В этом случае анализ придется начинать заново.

Сложности в обнаружении сингулярностей на поверхности излома

Для поиска сингулярностей выполняются наблюдения при низких коэффициентах увеличения. При наличии на поверхности перепадов высоты глубина резкости микроскопа может не позволить полностью сфокусировать изображение, даже при низком коэффициенте увеличения. В таких случаях операторы могут использовать метод обработки изображений, который называется фокус-стекинг, для создания четкого изображения. Однако этот процесс может занимать долгое время, а в случае необходимости исследования другой области образца пользователю придется вернуться к изображению в реальном времени для изменения поля зрения.

Способность нахождения сингулярностей также зависит от разрешения линзы объектива микроскопа. Большинство линз с малым коэффициентом увеличения имеют низкое разрешение, что может затруднять получение изображения сингулярности на поверхности излома со сложным рельефом.

Сложности анализа сингулярностей

Обнаруженные сингулярности исследуются с высоким коэффициентом увеличения. Как уже было сказано выше, разрешение объектива значительно влияет на качество изображения, поэтому если оператор попытается увеличить изображение сингулярности, оно может стать размытым. В таком случае оператор должен заменить объектив микроскопа на объектив с большим коэффициентом увеличения и лучшим разрешением. Однако после замены объектива потребуется повторно фокусировать изображение и выполнять поиск сингулярности, что увеличит общее время анализа.

Еще одна проблема объективов с высоким коэффициентом увеличения: они имеют меньшую глубину резкости, из-за чего применение метода фокус-стекинга для получения полностью сфокусированного изображения может быть проблематичным. Также существует вероятность, что из-за маленького рабочего расстояния линза может удариться об образец при попытке выполнения фокус-стекинга, а это может привести к повреждению как образца, так и линзы.

Малая глубина резкости

Преимущества цифрового микроскопа DSX1000 для фрактографии

Объективы микроскопа DSX с низким коэффициентом увеличения объединяют в себе большую глубину резкости и высокое разрешение для получения четких изображений. Если вам необходима еще большая глубина резкости, нажмите кнопку Focus Depth Up (Увеличить глубину резкости) на панели управления. Эта функция позволит вам получать более четкие изображения и быстрее находить сингулярности. Получение изображений с высоким разрешением возможно даже в случае, если поверхность излома имеет большие перепады высоты.

На изображении, полученном с помощью цифрового микроскопа DSX1000 (справа), рельеф сколотого куска выглядит намного четче, чем на изображении, полученном с помощью обычного микроскопа.

Высокий коэффициент увеличения

Цифровой микроскоп DSX1000 позволяет беспрепятственно переключиться на высокий коэффициент увеличения для детального изучения образца. Благодаря конструктивным особенностям микроскопа вы сможете легким движением снять объектив с малым коэффициентом увеличения и заменить его на объектив с высоким коэффициентом увеличения. При этом точка фокусировки на образце будет сохранена.

Объективы крепятся на быстро заменяемых картриджах, которые легко надвигаются на масштабирующую головку и снимаются с нее.

Аналогично объективам с малым коэффициентом увеличения, объективы микроскопа DSX с высоким коэффициентом увеличения также объединяют в себе высокое разрешение и большую глубину резкости, позволяя вам выполнять детальный анализ поверхности излома на полностью сфокусированных изображениях. Функция увеличения глубины резкости активна и для объективов с высоким коэффициентом увеличения, если для анализа требуется еще большая глубина резкости.

Объективы серии XLOB

Кнопка функции увеличения глубины резкости

В целях коррекции проблем, часто встречающихся при сшивании изображений (например, заметные швы), цифровой микроскоп DSX1000 оснащен улучшенным алгоритмом для идентификации образов и компенсации затенений. Это позволяет получать сшитые изображения высокого качества без смещения области интереса или неравномерных швов между изображениями.

Системная функция макрокартирования отмечает положение наблюдения, чтобы пользователи имели лучшее представление о том, какую область образца они исследуют. Теперь анализ можно продолжить без необходимости повторно искать положение наблюдения.

Функция макрокартирования выделяет текущую исследуемую область на образце.

Сравнение изображений, полученных с помощью обычного микроскопа и микроскопа DSX1000

На изображении, полученном с помощью цифрового микроскопа DSX1000 характерные особенности поверхности излома можно рассмотреть в высоком разрешении.

* Для гарантии точности получения данных по осям XY калибровку должен выполнять сервисный специалист Olympus.