Mikroskopia skaningowa
Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM, ang. scanning electron microscopy) - obrazowanie struktur i morfologii analizowanych materiałów za pomocą zogniskowanej wiązki elektronów.
Główne zalety mikroskopii skaningowej SEM:
- precyzyjna obserwacja topografii powierzchni przy powiększeniach od kilkudziesięciu razy do nawet kilku milionów,
- duża głębia ostrości,
- analiza morfologiczna – ocena kształtu, wielkości i dystrybucji elementów tworzących materiał: ziarna, wtrącenia, fazy (obszary o podobnym składzie chemicznym),
- analiza składu chemicznego – rozróżnianie pierwiastków i faz, z których składa się badany materiał,
- analiza jakościowa oraz ilościowa struktur krystalicznych materiałów: kształt i wielkość komórki pierwotnej, wyznaczanie granic ziaren.
Główny obszar działalności mikroskopii elektronowej w UDT:
- Ocena stopnia degradacji materiałów po eksploatacji (w tym repliki metalograficzne) wg wytycznych UDT 1/2015;
- Ekspertyzy materiałowe.
Degradacja mikrostruktury materiału dla energetyki
po długotrwałej eksploatacji w warunkach pełzania
Badania wykonuje:
Mikroskopia optyczna
Mikroskopy optyczne (świetlne) wykorzystują wiązkę światła umożliwiając obserwację obiektu w powiększeniu nawet do 1 000 razy.
Mikroskopia optyczna jest idealną metodą do ogólnych celów kontrolnych, oświetlając i w następstwie wytwarzając powiększony obraz próbki. Budowa mikroskopu optycznego jest różna w zależności od zastosowania, ale zazwyczaj obejmuje soczewkę zbieżną (do powiększenia) oraz wspomagającą oświetlenie. Próbka jest umieszczana na stole montażowym, a wynikowy obraz jest oglądany przez okular.
Mikroskopia optyczna czy SEM?
Mikroskopia optyczna i mikroskopia elektronowa mają zarówno zalety, jak i wady. Mikroskopy elektronowe przede wszystkim umożliwiają obserwację przy większych powiększeniach (nawet do 1 000 000 razy), posiadają większą zdolność rozdzielczą oraz głębię ostrości. Jednak mikroskopy optyczne są łatwiejsze i szybsze w użyciu. W zależności od potrzeb dobiera się odpowiednią metodę obserwacji. Mikroskop optyczny jest wykorzystywany do obserwacji rutynowych, natomiast SEM stosuje się przy pracach bardziej wymagających takich jak: detekcja mikrodefektów powstałych w skutek pełzania materiału czy też analiza składu chemicznego w mikroobszarach.
Obraz z mikroskopu optycznego przedstawiający pęcherze
w złączu spawanym i propagujące od nich pęknięcia
Obraz z mikroskopu optycznego przedstawiający poprzeczne
pęknięcia naprężeniowe zainicjowane na wżerach korozyjnych
Badania wykonuje:
Badania makro- i mikrostruktury metali i stopów
W laboratoriach UDT CLDT wykonywane są badania makro- i mikrostruktury. Badania makrostruktury stosowane są najczęściej w ramach kwalifikowania technologii spawania. Badania mikroskopowe mają na celu ujawnienie struktury badanego materiału, jej zmiany wywołanej procesami degradacyjnymi, czy też ukazaniu wad strukturalnych niewidocznych przy obserwacji okiem nieuzbrojonym. Pozwalają na uwidocznienie składników strukturalnych badanego materiału, określenie ich cech morfologicznych, ilości, wymiarów oraz rozmieszczenia, a także na określenie przydatności materiału do dalszej eksploatacji, czy też prawidłowości przeprowadzonych obróbek (plastycznych, cieplnych, cieplno-plastycznych, cieplno-chemicznych).
Badania wykonuje się przy wykorzystaniu mikroskopu optycznego (powiększenia do 1000x) oraz skaningowego mikroskopu elektronowego (ang. SEM – Scanning Electron Microscope), który umożliwia uzyskanie obrazów topograficznych powierzchni, uzyskanie kontrastu fazowego badanych powierzchni, a także analizę składu chemicznego w mikroobszarach. Wykorzystując SEM możemy obserwować powierzchnię próbek przy powiększeniach do 100 000x.
Mikrostruktura stali austenitycznej A213TP347 wg ASTM
Krucho-plastyczny przełom próbki po próbie udarnościowej
w temperaturze obniżonej. Zdjęcie wykonane za pomocą SEM
Badania wykonuje:
Dowiedz się więcej na temat badań makro-i mikrostruktury metali i stopów:
Badania tworzyw termoplastycznych
- Statyczna próba rozciągania
Podstawowym badaniem wykonywanym w celu uzyskania informacji o mechanicznych właściwościach tworzyw sztucznych jest próba rozciągania. Próba rozciągania jest wykonywana zarówno na samym tworzywie termoplastycznym, jak i na złączach. Badania są wykonywane na maszynach wytrzymałościowych Zwick/Roell 10 kN i 400 kN, zgodnie z normą PN-EN 12814-2:2021-06. Badania połączeń spawanych w półproduktach z tworzyw termoplastycznych. Część 2: Próba rozciągania (metoda akredytowana).
Statyczna próba rozciągania złącza doczołowego z tworzywa termoplastycznego PEHD
- Statyczna próba zginania
Próba zginania może być stosowana łącznie z innymi badaniami w celu oceny wykonania połączeń spawanych z materiałów termoplastycznych. Próba zginania polega na umieszczeniu kształtki na oddalonych od siebie podporach a następnie jej obciążeniu ze stałą prędkością, bez zmiany kierunku zginania w czasie badania. Badania są wykonywane na materiałach termoplastycznych oraz złączach z wykorzystaniem maszyn wytrzymałościowych Zwick/Roell 10 kN i 400 kN. Badanie przeprowadza się zgodnie z normą PN-EN 12814-1:2002 Badania połączeń spawanych w półproduktach z tworzyw termoplastycznych. Część 1: Próba zginania (metoda akredytowana).
- Próba oddzierania
Badanie oddzierania może być stosowane razem z innymi próbami (np. próbą rozciągania, pełzania, oceną makroskopową) w celu oceny wykonania połączeń spawanych z tworzyw termoplastycznych. Wyróżnia się oddzieranie typu T, próbę dekohezji oraz badanie zgniatania. Badania są wykonywane na maszynach wytrzymałościowych Zwick/Roell 10 kN i 400 kN, zgodnie z normą PN-EN 12814-4:2018-05 Badania połączeń spawanych w półproduktach z tworzyw termoplastycznych. Część 4: Próba oddzierania (metoda akredytowana).
- Badania makroskopowe
Badania makroskopowe dotyczą spoin materiałów termoplastycznych, wykonanych w technikach łączenia: gorącym gazem, przez wytłaczanie, gorącymi elementami grzejnymi czy prądem elektrycznym. Celem badania jest określenie występowania np. pęknięć, wgłębień, wtrąceń, czy braku stopienia. Badanie przeprowadza się zgodnie z normą PN-EN 12814-5:2002 Badania połączeń spawanych w półproduktach z tworzyw termoplastycznych. Część 5: Badanie makroskopowe (metoda akredytowana). Ewentualne wady w złączach klasyfikuje się na podstawie normy PN-EN 14728:2019-03 - Wady spawanych i zgrzewanych połączeń w tworzywach termoplastycznych. Klasyfikacja
- Wskaźnik MFR i MVR
Znajomość wskaźnika płynięcia tworzyw sztucznych jest niezbędne w określeniu zdolności płynięcia w danych warunkach i doborze parametrów przetwórczych. Wskaźnik ten może być wyrażony w liczbie gramów (MFR) lub w objętości tworzywa (MVR), która w określonym czasie przepłynie przez dyszę o określonej średnicy, pod odpowiednim obciążeniu i w określonej temperaturze. Wskaźnik szybkości płynięcia jest mierzony za pomocą plastometru Mflow firmy Zwick/Roell, zgodnie z normą PN-EN ISO 1133-1:2022-12 - Tworzywa sztuczne. Oznaczanie masowego wskaźnika szybkości płynięcia (MFR) i objętościowego wskaźnika szybkości płynięcia (MVR) tworzyw termoplastycznych. Część 1: Metoda standardowa (metoda nieakredytowana).
Plastometr do pomiaru MFR/MVR Mflow firmy Zwick/Roell
- Twardość metodą wciskania kulki
Pomiar twardości tworzyw sztucznych polega na wciskaniu kulki w badaną próbkę materiału pod działaniem określonego obciążenia. Ustala się stan równowagi, w którym powiększająca się powierzchnia odcisku równoważy wywierane obciążenie przez wgłębiającą się kulkę. W tym stanie stosunek siły obciążającej do powierzchni odcisku określa twardość materiału. Badanie przeprowadza się zgodnie z normą PN-EN ISO 2039-1:2004 Tworzywa sztuczne. Oznaczanie twardości. Część 1: Metoda wciskania kulki (metoda akredytowana).
- Twardość Shore’a typu D
Oznaczanie twardości z użyciem twardościomierza Shore’a typu D polega na pomiarze oporu, jaki stawia próbka badanego materiału podczas zagłębiania w nią igły wgłębnika o określonym kształcie i wymiarze, umieszczonego w podstawie urządzenia. Opór ten mierzy się za pomocą sprężyny o znanej charakterystyce. Badanie przeprowadza się zgodnie z normą PN-EN ISO 868:2005 - Tworzywa sztuczne i ebonit. Oznaczanie twardości metodą wciskania z zastosowaniem twardościomierza (twardość metodą Shore'a) (metoda nieakredytowana).
Twardościomierz Shore’a typu D
- Udarność tworzyw sztucznych
Udarność jest miarą odporności na pękanie materiału poddanego dynamicznemu obciążeniu - miarą kruchości materiałów. Badanie polega na zmierzeniu pracy potrzebnej do zniszczenia próbki w odniesieniu do jej pola powierzchni przekroju poprzecznego. Badanie jest wykonywane z użyciem młota Charpy’ego zgodnie z normą PN-EN ISO 179-1:2010 - Tworzywa sztuczne. Oznaczanie udarności metodą Charpy'ego. Część 1: Nieinstrumentalne badanie udarności (metoda nieakredytowana).
Młot do badań udarności tworzyw sztucznych
Badania wykonuje:
Badania własności wytrzymałościowych tworzyw sztucznych i kompozytów
Badania własności wytrzymałościowych materiałów kompozytowych, termoplastycznych i ich połączeń umożliwiają określenie przyszłych zastosowań tych materiałów. Wyniki badań wykorzystywane są do obliczeń konstrukcyjnych urządzeń technicznych.
Laboratorium badawcze UDT CLDT w Poznaniu wykonuje badania w ramach próby rozciągania w różnych temperaturach, badania własności plastycznych w próbie gięcia, badania udarności i twardości oraz zawartości składników kompozytów
i gęstości tworzyw sztucznych. Badania wykonuje się też dla sprawdzenia umiejętności praktycznych osób wykonujących połączenia nierozłączne tworzyw termoplastycznych (egzamin zgrzewaczy tworzyw termoplastycznych) oraz osób wykonujących urządzenia z kompozytów szklano-epoksydowych (egzamin laminerów). W obu przypadkach badania definiowane są przez odpowiednie normy przedmiotowe. Badania własności kompozytów i połączeń zgrzewanych w materiałach termoplastycznych wykonywane są również w ramach analiz awarii technicznych.
Obiektami badań są m.in.: materiały kompozytowe wzmacniane włóknem szklanym, materiały termoplastyczne oraz ich połączenia nierozłączne takie jak: złącza zgrzewane, rury, pręty oraz konstrukcje i urządzenia techniczne z nich zbudowane, takie jak zbiorniki czy rurociągi.
Badania własności plastycznych materiału z tworzywa sztucznego w próbie gięcia
Badania wykonuje:
Dowiedz się więcej na temat badania własności wytrzymałościowych tworzyw sztucznych: