Análise de superfícies de metal fraturadas com microscópio digital

Superfície de metal fraturada

Fractografia

A fractografia é uma técnica analítica usada para determinar a causa da fratura em uma estrutura de metal. O método depende da análise de depressões e falhas na superfície da fratura para determinar se foi causada por fadiga por corrosão, corrosão sob tensão ou por fratura por tensão causada por fadiga, fragilidade, ductilidade ou fluência. A direção da ruptura normalmente também pode ser determinada, fornecendo informações valiosas sobre a quantidade de tensão e carga que a peça de metal pode suportar.

A fractografia tem se tornado cada vez mais importante à medida que a infraestrutura envelhece e as questões de controle de qualidade causam problemas. Os microscópios ópticos ou digitais são ferramentas de fractografia essenciais usadas para capturar imagens de alta qualidade para análise. Contudo, as superfícies fraturadas podem ter formas complexas, dificultando a inspeção com um microscópio.

4 desafios da inspeção de superfícies de metal fraturadas com um microscópio

Observação de uma superfície de fratura sobre uma grande área

Ao iniciar uma análise, os inspetores observam a superfície com o maior campo de visão possível para descobrir a causa do dano. Uma solução é usar a união de imagens em que várias imagens são combinadas para formar uma grande imagem. Contudo, uma óptica de baixa qualidade pode fazer com que as junções entre as imagens sejam visíveis, o que dificulta a localização da causa do dano.

Junções entre imagens sobrepostas são altamente visíveis

Acompanhar a posição de observação durante a análise

As características e a topografia de uma superfície fraturada pode parecer bastante semelhante, facilitando a perda de posição durante a análise. Se um usuário perder sua posição, ele poderá ter de começar de novo.

Dificuldade ao localizar uma singularidade na superfície da fratura

São realizadas observações de baixa ampliação para localizar singularidades. Quando há diferenças de altura na superfície, a profundidade de foco do microscópio pode tornar impossível focar completamente a imagem, mesmo sob baixa ampliação. Quando isso acontece, os inspetores podem usar uma técnica de processamento de imagem chamada empilhamento de foco para criar uma imagem clara. Porém, esse processo pode ser lento. Além disso, se for necessário examinar uma seção diferente da amostra, o usuário terá de retornar à imagem real para navegar.

A capacidade para localizar a singularidade também depende da resolução das lentes objetivas do microscópio. A maioria das lentes de baixa ampliação tem uma resolução inferior, o que pode dificultar a captura de uma imagem de uma singularidade em uma superfície de fratura de forma complexa.

Dificuldade ao analisar uma singularidade

Após localizar uma singularidade, ela é examinada sob alta ampliação. Tal como apresentado anteriormente, a resolução da objetiva tem impacto sobre a qualidade da imagem. Portanto, se um inspetor tentar ampliar a singularidade, a imagem poderá ficar desfocada. Quando isso acontece, o inspetor precisa mudar para uma lente de ampliação mais alta com uma resolução melhor. Contudo, esse processo significa que a imagem precisa ser focada novamente e a singularidade readquirida, o que aumenta o tempo de inspeção.

Outra questão é que as lentes objetivas de alta ampliação têm uma profundidade de foco mais baixa, fazendo com que a técnica de empilhamento de foco obtenha uma imagem totalmente focada problemática. É possível que, devido à pequena distância de trabalho, as lentes possam colidir com a amostra ao tentar usar o empilhamento de foco, causando, possivelmente, danos a ambas.

Baixa profundidade de foco

Vantagens do microscópio digital DSX1000 para a fractografia

As objetivas de baixa ampliação DSX combinam uma alta profundidade de foco com alta resolução para fornecer imagens nítidas. Além disso, se for necessário uma profundidade de foco ainda mais alta, só é preciso pressionar o botão que aumenta a profundidade de foco no console. Essas características permitem exibir imagens claras e localizar singularidades mais rapidamente. Se a superfície da fratura apresentar grandes irregularidades, ainda será possível obter imagens de alta resolução.

Na imagem capturada usando o microscópio digital DSX1000 (à direita), a topografia da porção fraturada é bem mais clara que na imagem capturada usando um microscópio convencional.

Alta ampliação

No microscópio digital DSX1000, mudar para alta ampliação para alcançar uma inspeção detalhada é simples. As objetivas de troca rápida permitem deslizar as lentes de baixa ampliação para fora e substitui-las por uma de alta ampliação, sem perder a sua posição na amostra.

As objetivas são montadas em cartuchos de troca rápida que encaixam e desencaixam do tubo de zoom.

Assim como as lentes de baixa ampliação, as objetivas DSX de alta ampliação também combinam alta resolução com uma alta profundidade de foco para que, durante uma inspeção detalhada, seja possível visualizar a superfície da fratura com imagens em foco. Quando é necessário uma profundidade de foco mais alta, a função de aumento da profundidade de foco também funciona com as lentes de alta ampliação.

Objetivas série XLOB

Botão para aumentar a profundidade de foco

Para corrigir os problemas geralmente encontrados durante a união de imagens, como bordas visíveis entre as imagens, o microscópio digital DSX1000 oferece um algoritmo melhorado para a correspondência de padrões e compensação de sombras. Isso resulta em imagens unidas de qualidade superior sem mudanças de posição ou junções de imagem destoantes.

A característica de mapeamento macro do sistema mostra a posição de observação para ajudar os usuários a entender melhor onde eles estão olhando em sua amostra. Agora, os usuários podem continuar sua observação sem perder de vista a sua posição.

O mapeamento macro mostra a região de observação na sua amostra.

Comparando imagens capturadas com o DSX1000 e um microscópio convencional

Na imagem capturada pelo microscópio digital DSX1000, é possível observar o estado característico da superfície da fratura a uma alta resolução.

*Para assegurar a precisão XY, o trabalho de calibração tem de ser realizado pela assistência técnica da Olympus.