Analyzování porušených kovových povrchů pomocí digitálního mikroskopu

Porušený kovový povrch

Fraktografie

Fraktografie je analytická metoda, která se používá ke zjišťování příčin vzniku porušení v kovové struktuře. Metoda je založena na analýze důlkových a smykových lomů na povrchu porušeného materiálu, jejímž prostřednictvím se zjišťuje, zda vznik těchto lomů byl způsoben korozní únavou, napěťovou korozí nebo zda se jedná o napěťový lom způsobený únavou, zkřehnutím, změnou houževnatosti nebo tečením materiálu. Obvykle lze zjišťovat také směr šíření porušení, který poskytuje cenné informace o velikosti působícího napětí a o namáhání, které je kovová součást schopna snášet.

Význam fraktografie se postupně zvyšuje tehdy, jestliže postupně stárne sledovaná infrastruktura a nedostatky zjišťované při kontrole kvality začínají způsobovat problémy. Nezbytnými fraktografickými přístroji jsou optické nebo digitální mikroskopy, které se používají k zaznamenávání vysoce kvalitních snímků potřebných pro následnou analýzu. Porušené povrchy však mohou mít složité tvary, což zvyšuje náročnost jejich kontroly prováděné pomocí mikroskopu.

4 problémy, které je nutné řešit v souvislosti s kontrolou porušených kovových povrchů pomocí mikroskopu

Pozorování porušeného povrchu v širokém zorném poli

V počáteční fázi analýzy, která se provádí v rámci kontroly porušeného povrchu, je tento povrch třeba pozorovat v co největším zorném poli, aby bylo možné zjistit příčinu porušení. Jedním řešením je použití funkce sešívání, která umožňuje vytváření jednoho velkého snímku zkombinováním vícera dílčích snímků. Použití optických zařízení nízké kvality však může způsobovat, že zůstávají viditelné hranice mezi takto spojenými snímky, což zvyšuje náročnost postupu pátrání po příčině porušení.

Místa vzájemného spojení překrývajících se snímků jsou výrazně viditelná

Zajištění trvalého přehledu o pozorovaném místě během analýzy

Charakteristické znaky a topografie porušeného povrchu mohou mít v různých místech velmi podobný vzhled, následkem čehož můžete během analýzy snadno ztratit přehled o poloze pozorované části tohoto povrchu. Pokud uživatel z tohoto důvodu ztratí orientaci, musí začít znovu od začátku.

Obtížné určování polohy jedinečného znaku na porušeném povrchu

K určování polohy jedinečných znaků se provádějí pozorování při nízkém zvětšení. Vyskytují-li se na povrchu výškové rozdíly, mohou nastávat případy, kdy hloubka ostrosti mikroskopu neumožňuje dokonalé zaostření obrazu, a to i při nízkém zvětšení. V takových situacích lze při provádění kontroly používat postup zpracování obrazu, který se nazývá focus stacking, tedy skládání jednotlivých různě zaostřených obrazů, a který umožňuje získávání zřetelnějšího výsledného obrazu. Tento postup však může být pomalý a je-li třeba zkoumat jinou část vzorku, uživatel se musí vrátit k živému obrazu umožňujícímu vyhledávání rozdílných oblastí.

Schopnost nalézt jedinečný znak závisí také na rozlišení objektivu mikroskopu. Většina objektivů, které se používají k pozorování při nízkém zvětšení, má také nižší rozlišení, což může znesnadňovat zaznamenávání obrazu obsahujícího nalezený jedinečný znak na porušeném povrchu, který má složitý tvar.

Obtížné analyzování nalezeného jedinečného znaku

Jakmile je určeno umístění jedinečného znaku, provádí se jeho zkoumání při vysokém zvětšení. Jak již bylo uvedeno výše, je kvalita obrazu významně ovlivňována rozlišením objektivu, následkem čehož může docházet k rozostření obrazu při pokusu o přiblížení nalezeného jedinečného znaku. Nastane-li tato situace, je třeba vyměnit stávající objektiv za objektiv s vyšší hodnotou zvětšení, která současně poskytuje lepší rozlišení. Provádění tohoto postupu je však spojeno s potřebou opětovného zaostření obrazu a vyhledání místa s jedinečným znakem, následkem čehož se prodlužuje celková doba kontroly.

Další problém vyskytující se při používání objektivů s vysokými hodnotami zvětšení spočívá v tom, že tyto objektivy mají menší hloubku ostrosti, následkem čehož je problematická použitelnost postupu skládání jednotlivých různě zaostřených obrazů k získání plně zaostřeného výsledného obrazu. Vzhledem k malé pracovní vzdálenosti může také docházet ke kolizím objektivu se vzorkem při pokusu o provedení postupu skládání jednotlivých různě zaostřených obrazů, což může mít za následek poškození objektivu i vzorku.

Malá hloubka ostrosti

Výhody použití digitálního mikroskopu DSX1000 pro fraktografii

Objektivy řady DSX s nízkým zvětšením slučují velkou hloubku ostrosti a vysoké rozlišení, čímž umožňují získávání ostrých obrazů. Potřebujete-li nastavit ještě větší hloubku ostrosti, stiskněte tlačítko Focus Depth Up na konzole mikroskopu. Tyto funkce vám umožňují zobrazovat zřetelnější obrazy, ve kterých lze rychleji vyhledávat jedinečné znaky. Obrazy ve vysokém rozlišení můžete získávat i tehdy, pokud lomová plocha na porušeném povrchu vykazuje velké nepravidelnosti.

V obrazu zaznamenaném pomocí digitálního mikroskopu DSX1000 (vpravo) je topografie dílu s lomovým porušením mnohem zřetelnější než v obrazu zaznamenaném za použití konvenčního mikroskopu.

Vysoké zvětšení

Přepínání do režimu vysokého zvětšení, který je zapotřebí při podrobné kontrole, je u digitálního mikroskopu DSX1000 jednoduché. Rychle vyměnitelné objektivy vám umožňují vysouvat objektiv s nízkým zvětšením a nahrazovat ji objektivem s vysokým zvětšením, aniž by tím došlo ke ztrátě vyhledané polohy na vzorku.

Objektivy jsou připevněny k rychlovýměnným kazetám, která lze zasouvat a vysouvat do/z zoomovací hlavy.

Stejně, jako je tomu u objektivů s nízkými hodnotami zvětšení, se i u objektivů řady DSX určených pro vysoká zvětšení slučují vysoké rozlišení a velká hloubka ostrosti, díky čemž můžete během podrobné kontroly prohlížet porušený povrch v přesně zaostřených obrazech. Funkce zvyšování hloubky ostrosti je použitelná také v kombinaci s objektivy určenými pro vysoká zvětšení, je-li požadována větší hloubka ostrosti.

Objektivy řady XLOB

Tlačítko Depth of Focus Up pro zvyšování hloubky ostrosti

Aby byla umožněna korekce chyb, které se obvykle vyskytují při sešívání obrazů a mezi které patří například viditelné hranice mezi jednotlivými obrazy, poskytuje digitální mikroskop DSX1000 zdokonalený algoritmus pro hledání shody mezi obrazci a kompenzaci stínování. Výsledkem jsou spojené obrazy ve vyšší kvalitě, bez přesazených poloh nebo nerovnoměrných hranic mezi spojenými dílčími obrazy.

Makro mapa, která je jednou z dalších funkcí systému, zobrazuje polohu pozorovaného místa, čímž uživatelům pomáhá udržovat si lepší přehled o tom, kterou část zkoumaného vzorku si právě prohlížejí. Uživatelé tedy mohou pokračovat v pozorování, aniž by se jim poloha vyhledaného místa ztrácela ze zorného pole.

Makro mapa zvýrazňuje oblast pozorování na vašem vzorku.

Porovnání obrazů zaznamenaných pomocí mikroskopu DSX1000 a pomocí konvenčního mikroskopu

V obrazu zaznamenaném pomocí digitálního mikroskopu DSX1000 můžete pozorovat charakteristický stav porušeného povrchu ve vysokém rozlišení.

* Aby byla zaručena přesnost ve směrech XY, musí být servisním technikem společnosti Olympus proveden kalibrační postup.