Análisis de superficies metálicas fracturadas con un microscopio digital

Superficie metálica fracturada

Fractografía

La fractografía es una técnica analítica utilizada para determinar la causa de la fractura en una estructura metálica. El método se basa en el análisis de curvas y deslizamientos en la superficie de la fractura para determinar si fue causada por fatiga debido a la corrosión, por corrosión debido a la tensión o por tensión debido a fatiga, fragilidad, ductilidad o estiramiento. También, puede determinarse la dirección de la fractura, lo que proporciona una valiosa información sobre la cantidad de tensión y carga que puede soportar la pieza metálica.

La fractografía se ha vuelto cada vez más importante ya que las infraestructuras se deterioran y los pormenores en el control de calidad causan problemas. Los microscopios ópticos o digitales son herramientas esenciales de fractografía empleados para capturar imágenes de alta calidad para su análisis. Sin embargo, las superficies fracturadas pueden tener formas complejas, lo que dificulta su inspección con un microscopio.

Cuatro desafíos en la inspección de superficies metálicas fracturadas con un microscopio

Observación de la superficie de una fractura presente en un área grande

Al iniciar un análisis, los inspectores observan la superficie aplicando en lo posible el campo de visión más amplio para encontrar la causa de los daños. Una solución es usar la función mosaico que sirve para combinar múltiples imágenes y formar una sola gran imagen. Sin embargo, la mala calidad de los dispositivos ópticos puede hacer que las uniones entre las imágenes sean visibles, dificultando así la identificación de la causa del daño.

Uniones entre las imágenes superpuestas altamente visibles

Rastreo de la posición de observación durante el análisis

Las características y la topografía de una superficie fracturada pueden parecer muy similares, por lo que es fácil perder la posición durante el análisis. Si un usuario pierde su posición, tal vez tenga que empezar de nuevo.

Dificultad para localizar una singularidad en la superficie de la fractura

Se hacen observaciones de bajo aumento para localizar singularidades. Cuando existen diferencias de altura en la superficie, la profundidad de enfoque del microscopio puede imposibilitar el enfoque completo de la imagen, incluso bajo condiciones de baja magnificación. Cuando esto se produce, los inspectores pueden emplear una técnica de procesamiento de imágenes denominada «apilamiento de enfoque» para crear una imagen clara. Sin embargo, este proceso puede ser lento y, si es necesario examinar una sección diferente de la muestra, el usuario debe volver a la imagen en vivo para ejecutar la búsqueda.

La capacidad para localizar la singularidad también depende de la resolución de la lente del objetivo del microscopio. La mayoría de las lentes de baja magnificación tienen una resolución inferior, dificultando así la captura de una singularidad en una superficie fracturada de forma compleja.

Dificultad para analizar una singularidad

Una vez que se ha localizado una singularidad, se la examina bajo condiciones de alta magnificación. Tal como se mencionó previamente, la resolución del objetivo afecta significativamente la calidad de la imagen, por lo que si un inspector intenta aplicar un aumento sobre la singularidad, la imagen puede resultar borrosa. Cuando esto sucede, el inspector necesita cambiar a una lente de mayor magnificación con una mejor resolución. Sin embargo, este proceso conlleva a determinar un nuevo enfoque en la imagen y adquirir la singularidad, lo que añade tiempo a la inspección.

Otro problema con las lentes de objetivo de alta magnificación es que tienen una profundidad de enfoque menor, lo que genera una problemática en la técnica para obtener una imagen completamente enfocada. También es posible que, debido a la corta distancia de trabajo de la lente, ésta pueda entrar en contacto con la muestra al intentar el apilamiento de enfoque, generando un posible daño en ambas.

Profundidad de enfoque insuficiente

Ventajas del microscopio digital DSX1000 para la fractografía

Los objetivos de baja magnificación del DSX combinan una gran profundidad de enfoque con una alta resolución para proporcionar imágenes nítidas. Y, si necesita una profundidad de enfoque más elevada, puede pulsarse el botón «Focus Depth Up» (Aumentar profundidad de enfoque) de la consola. Estas características permiten mostrar imágenes claras y encontrar singularidades con mayor rapidez. Si la superficie de la fractura presenta grandes irregularidades, es aún posible obtener imágenes de alta resolución.

En la imagen capturada con el microscopio digital DSX1000 (derecha), la topografía de la pieza fracturada es mucho más clara que la imagen capturada con un microscopio convencional.

Alta magnificación

Alternar a una magnificación alta para llevar a cabo una inspección detallada con el microscopio digital DSX1000 es simple. Los objetivos de rápido intercambio permiten sacar la lente de bajo magnificación y reemplazarla por una de alta magnificación sin perder su posición sobre la muestra.

Los objetivos están instalados en filtros de rápido intercambio que se deslizan hacia adentro y hacia afuera en el cabezal del zoom.

Al igual que las lentes de baja magnificación, los objetivos DSX de alta magnificación también combinan una alta resolución y una gran profundidad focal para que, durante una inspección detallada, sea posible ver la superficie de la fractura con imágenes enfocadas. La función «Focus Depth Up» (Aumentar profundidad de enfoque) también funciona con las lentes de alta magnificación cuando se requiere una mayor profundidad focal.

Objetivos de la serie XLOB

Botón Depth of Focus (Profundidad de enfoque)

Para superar los problemas que se generan comúnmente al unir las imágenes, como bordes visibles entre las imágenes, el microscopio digital DSX1000 ofrece un algoritmo mejorado para comprar los patrones y compensar el nivel de las sombras. El resultado son imágenes unidades de mayor calidad sin desplazamientos a nivel de la posición o uniones irregulares de imágenes.

La función de esquema macrométrico del sistema muestra la posición de la observación para ayudar a los usuarios a comprender mejor la ubicación de lo que se está mirando en la muestra. Ahora, los usuarios pueden continuar su observación sin perder de vista su posición.

El esquema macrométrico muestra la región de observación de su muestra.

Comparación de las imágenes capturadas con el DSX1000 y un microscopio convencional

En la imagen captada por el microscopio digital DSX1000, se puede observar el estado característico de la superficie de la fractura a alta resolución.

*Para garantizar la precisión XY, la calibración debe ser llevada a cabo por el servicio técnico de Olympus.