Analiza materiałów i awarii

Zespół ds. charakterystyki mikrostrukturalnej posiada dogłębną wiedzę i doświadczenie zawodowe w dziedzinie rozwoju i optymalizacji materiałów, analizy awarii i kontroli jakości. Pracujemy w ścisłym kontakcie z ESA, przemysłem lotniczym i odpowiednimi instytutami badawczymi nad ogromną różnorodnością metali i stopów, takich jak w szczególności stale, stopy Al i Ti, kompozyty, powłoki i materiały elektroniczne. Znaczna część naszej pracy została poświęcona analizie uszkodzeń, która wymaga zrozumienia zjawisk mechanicznych, korozyjnych lub trybologicznych i skorelowania ich z procesami produkcyjnymi i środowiskami aplikacji. Nasz zmotywowany zespół nieustannie pracuje nad poszerzaniem metod przygotowania i analizy, aby móc rozwiązywać nawet najbardziej wymagające przypadki awarii i uszkodzeń.

Analiza uszkodzeń służy do określania przyczyn awarii komponentów. Różne techniki analityczne są wykorzystywane do badania uszkodzeń i identyfikacji głównej przyczyny, która często prowadzi do dalszych uszkodzeń, które są jedynie konsekwencją. Tylko poprzez identyfikację tak zwanej przyczyny źródłowej można uzyskać środki zaradcze. Dlatego nasze podejście w AAC polega nie tylko na obrazowaniu awarii, ale także na dostarczaniu danych wejściowych do możliwej optymalizacji materiałów i komponentów.

Jako niezależne laboratorium zapewniamy naszym klientom kompleksową analizę awarii jako usługę. Analiza awarii może obejmować następujące elementy:

• Analiza uszkodzonych części i komponentów
• Ocena pęknięć
• Ilościowy pomiar szybkości zużycia
• Ocena korozji
• Interpretacja osadów na powierzchniach funkcjonalnych
• Wykrywanie wtrąceń i defektów, które mogą wpływać na właściwości mechaniczne...

Dlaczego analiza awarii?

Celem analizy awarii jest systematyczna i dogłębna identyfikacja przyczyn awarii komponentów. Celem jest zrozumienie pierwotnej przyczyny uszkodzenia, aby podjąć odpowiednie środki zaradcze i zapobiegawcze w przyszłości. Awarie komponentów zazwyczaj prowadzą do strat ekonomicznych (przestoje w produkcji, szkody następcze, wycofywanie produktów z rynku itp. Wyjaśnienie uszkodzeń technicznych i ich przyczyn jest kluczowym warunkiem wstępnym zapobiegania uszkodzeniom. Analiza uszkodzeń jest zatem nieodzowną częścią procesu uczenia się na podstawie awarii.

Rozważając analizę awarii, należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:

• Identyfikacja przyczyn źródłowych: Analiza awarii pomaga zidentyfikować podstawowe przyczyny uszkodzeń. Umożliwia to ukierunkowane leczenie pierwotnej przyczyny problemu.
• Zapobieganie konsekwencjom awarii: Wczesne wykrycie i korekta uszkodzeń często zapobiega dalszym uszkodzeniom.
• Określenie środków zaradczych: W oparciu o wyniki analizy awarii można opracować środki zapobiegające przyszłym uszkodzeniom.
• Ulepszanie procesów, materiałów i komponentów: Dzięki analizie uszkodzeń można zidentyfikować słabe punkty w procesach lub komponentach oraz ocenić kompatybilność materiałów. Pozwala to na podjęcie działań naprawczych, które poprawią wydajność i niezawodność procesów i komponentów.

 

Co może zaoferować AAC?

• Kompleksowa analiza awarii: Nasze systematyczne analizy awarii nie kończą się na badaniu powierzchownych uszkodzeń. Przeprowadzamy dogłębne badania w celu ustalenia przyczyn.
• Specjalistyczna wiedza: Nasz doświadczony zespół ekspertów wykorzystuje różne metody analityczne do badania szerokiego zakresu różnych przypadków awarii.
• Raport informacyjny: Nasi klienci otrzymują kompleksowy raport z interpretacjami i wnioskami, na podstawie których można opracować plany działania.
• Podejście zorientowane na klienta: Każde zlecenie jest indywidualne, dlatego nasze analizy są dostosowane do konkretnych wymagań klienta.

Metody analizy awarii oferowane przez AAC

• Mikroskopia świetlna

Za pomocą różnych nowoczesnych mikroskopów świetlnych (mikroskopii stereoskopowej i mikroskopii światła odbitego) można szczegółowo wyświetlać struktury powierzchni. Obejmuje to między innymi analizę powierzchni pęknięć, badania metalograficzne, pomiary grubości warstw w przekrojach poprzecznych i wiele innych.

• Analiza powierzchni:

Powierzchnie są badane przy użyciu metod optycznych w celu określenia chropowatości, falistości i płaskości powierzchni. Z jednej strony można zmierzyć pewne struktury (np. szczyty, doliny, rowki, pory, przyleganie cząstek itp.), a z drugiej strony powierzchnię można scharakteryzować ilościowo (określenie Ra, Rz i innych statystycznych cech powierzchni). Parametry ilościowe są określane na podstawie pomiarów profilu 2D i pomiarów powierzchni 3D.

Alternatywą dla metod czysto optycznych jest również generowanie cyfrowego modelu powierzchni z obrazów SEM przy użyciu złożonego oprogramowania i wyprowadzanie wyżej wymienionych parametrów powierzchni z tego modelu. Umożliwia to ocenę falistości i chropowatości, a także pomiar struktur nawet na powierzchniach niedostępnych dla kontroli optycznej (np. pomiar mikroskopijnych cech na powierzchni).

• Mikroskopia elektronowa:

Badania obrazowe o wysokiej rozdzielczości próbek materiałów i komponentów są przeprowadzane przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Zastosowanie różnych detektorów dostarcza różnych informacji o strukturze badanej powierzchni: topografia może być najlepiej obrazowana za pomocą elektronów wtórnych (detektor SE), podczas gdy elektrony rozproszone wstecznie (detektor BSE) są wykorzystywane do obrazów kontrastu materiału. Detektor umieszczony w obiektywie umożliwia uzyskanie obrazów o wysokiej rozdzielczości z rozdzielczością w zakresie nm.

Co więcej, powierzchnia próbki może być przetwarzana in-situ w skali poniżej µm za pomocą zogniskowanej wiązki jonów (FIB) w celu zbadania obszaru bezpośrednio pod powierzchnią. Jest to wykorzystywane na przykład do analizy struktur warstwowych lub analizy uszkodzeń. Obrazowanie próbki za pomocą wiązki jonów umożliwia również wyświetlenie struktury ziaren w wysokim kontraście.

SEM są również wyposażone w nowoczesne systemy EDX umożliwiające analizę chemiczną badanej powierzchni (lub w sekcji FIB). Bardziej złożone zagadnienia można badać za pomocą skanów liniowych, które pokazują przebieg koncentracji wybranych pierwiastków.

Aby szczegółowo zbadać strukturę krystaliczną materiału, dostępna jest dyfrakcja elektronów z rozproszeniem wstecznym (EBSD). Dzięki tej nowoczesnej metodzie mikrostruktury mogą być badane z wysoką rozdzielczością boczną w celu określenia następujących cech: identyfikacja poszczególnych faz, badanie granic ziaren, różnice w orientacji sąsiednich ziaren, identyfikacja osadów itp.

• Metalografia:
  Badania metalograficzne służą do jakościowego i ilościowego opisu struktury materiałów przy użyciu metod mikroskopowych. W przypadku analiz metalograficznych, przekroje poprzeczne są przygotowywane przy użyciu zaawansowanych procedur przygotowawczych (takich jak mechaniczne, elektrochemiczne, chemiczne). Mikrostruktury są następnie badane na tych przekrojach za pomocą mikroskopii świetlnej lub skaningowej mikroskopii elektronowej i określane są takie cechy, jak proporcje faz, rozmiary ziaren, rozkład wielkości ziaren, rozmiary cząstek i wytrącenia. Pozwala nam to zapewnić dogłębną analizę materiałów i umożliwia wysokiej jakości analizę uszkodzeń i pęknięć.

• Pomiary (mikro)twardości:

Twardość metali, niemetali i powłok jest określana za pomocą testów penetracyjnych: Twardość jest definiowana jako odporność na penetrację próbki testowej; wielkość trwałego odcisku próbki testowej służy jako zmienna pomiarowa (metoda Vickersa, Knoopa lub Brinella).

Aby określić głębokość hartowania, głębokość twardości powierzchni i głębokość twardości azotowania stali hartowanych powierzchniowo, na polerowanym przekroju poprzecznym umieszcza się serię wgłębień twardości od krawędzi próbki w kierunku środka próbki. Odpowiednie głębokości twardości są wyprowadzane z wyznaczonej w ten sposób krzywej twardość-głębokość.

Nowoczesny, najnowocześniejszy sprzęt dostępny w AAC umożliwia (w pełni zautomatyzowane) badanie twardości przy obciążeniach w zakresie od 0,25 g do 62,5 kg. Ponadto można wykonać mapowanie uprzęży (np. skany liniowe, skany matrycowe) w celu oceny bocznego rozkładu właściwości mechanicznych.