Analiza wad wyrobów szklanych i fraktografia
Szkło jest używane w różnych branżach. Jego szeroki zakres zastosowań to nie tylko okna, smartfony i soczewki optyczne, ale także szklane płytki PCB, włókna szklane i inne specjalne elementy i materiały niewidoczne na co dzień dla większości ludzi.
Szkło ma niską elastyczność i wytrzymałość i łatwo pęka, dlatego kontrole jakości produktów szklanych są przeprowadzane często i z dużą starannością. Jednakże obserwacja drobnych zarysowań na powierzchniach o wysokim połysku wymaga wykwalifikowanych kontrolerów i zaawansowanych urządzeń kontrolnych.
W tej części przedstawiono podstawowe wiadomości na temat fraktografii szkła i przykłady zastosowania serii VHX, najnowszego mikroskopu cyfrowego 4K firmy KEYENCE, do rozwiązywania problemów w analizie wad.
- Fraktografia szkła
- Przykłady analizy wad produktów szklanych przy użyciu mikroskopu cyfrowego 4K serii VHX
- Jeden mikroskop obsługuje wszystko — od obserwacji i analizy do generowania raportów
Fraktografia szkła
W porównaniu z materiałami takimi jak stal czy aluminium, szkło pęka bez odkształcania pod wpływem siły rozciągającej większej lub równej jego wytrzymałości mechanicznej. Dzieje się tak dlatego, że szkło jest materiałem kruchym, o słabej wytrzymałości i elastyczności, zatem nie odkształca się pod wpływem siły; prawie cała przyłożona siła zostaje wykorzystana na złamanie szkła.
To samo można powiedzieć o zarysowaniach powstałych w wyniku uderzeń. Szkło nie ulega wgnieceniom ani odkształceniom, dlatego łatwo ulega zarysowaniom, a takie zarysowania mogą szybko doprowadzić do jego pęknięcia. Ponadto, nawet w przypadku szkła, które nie było narażone na uderzenia ani tarcie i wydaje się wolne od zarysowań, obserwacja w powiększeniu może ujawnić niezliczoną ilość subtelnych rys (pęknięć Griffitha), które zmniejszają jego wytrzymałość fizyczną do około 1/100 wytrzymałości teoretycznej.
Z drugiej strony, ponieważ szkło pęka niemal bez deformacji, na powierzchni pękania często pozostają ślady pozwalające określić jego przyczynę — inaczej niż w przypadku pęknięć aluminium i podobnych plastycznych materiałach. Siła, szybkość i kierunek uderzenia są określone przez pęknięcia, powierzchnię lustrzaną, powierzchnię zamgloną i wzory o kształcie pióra. Kształt zmarszczek wskazuje szybkość i kierunek postępowania pęknięcia.
Innymi słowy, fraktografia szkła dotyczy dokładnego rejestrowania stanu powierzchni pęknięcia i obserwowania orientacji, wielkości i liczby wzorów wymienionych powyżej. Te informacje pozwalają określić sytuację pęknięcia. W ten sposób staje się jasne, dlaczego obserwacja powierzchni pękania za pomocą wysoce dokładnego mikroskopu optycznego lub cyfrowego ma zasadnicze znaczenie dla analizy wad produktów ze szkła.
Przykłady analizy wad produktów szklanych przy użyciu mikroskopu cyfrowego 4K serii VHX
Szkło jest używane w różnych produktach i elementach. W tej części wykorzystano przykłady z obserwacji powierzchni pęknięć szkła, zarysowań i efektów polerowania powierzchni czołowej, aby przedstawić analizę wad produktów szklanych. Przedstawiono tu także przykłady wykorzystania mikroskopu cyfrowego 4K do analizowania wad produktów szklanych, których większość ludzi nie widzi na co dzień. Takimi produktami są na przykład szklane płytki PCB (w których przypadku obserwuje się wzory i znaki) oraz włókna szklane.
Fraktografia szkła
Obiektyw o wysokiej rozdzielczości obsługujący obserwacje z dużą głębią ostrości, matryca CMOS 4K oraz kompozycja głębi w czasie rzeczywistym oferowane przez mikroskop cyfrowy 4K serii VHX umożliwiają łatwe i natychmiastowe uzyskanie obrazów w wysokiej rozdzielczości, z pełnią ostrości badanego obiektu.
Takie obrazy pozwalają na prowadzenie dokładnej obserwacji i analizy mikroskopowych informacji znajdujących się na powierzchniach pęknięcia.
Analiza minerałów wchodzących w skład szkła
Obserwowanie minerałów wewnątrz szkła wymaga ustawienia ostrości w trzech wymiarach. Tradycyjnie ostrość jest ustawiana na jedną część obrazu, a następnie trzeba ją regulować, aby móc obserwować inne obszary. Wymaga to wiele czasu i wysiłku, a także starannego działania.
Duża głębia ostrości i kompozycja głębi w czasie rzeczywistym mikroskopu cyfrowego 4K firmy KEYENCE umożliwiają uzyskanie wyraźnych obrazów, na których wszystkie minerały wewnątrz szkła są dokładnie widoczne, nawet przy dużych powiększeniach.
Analiza zarysowań szklanej butelki
Błyszczącą, gładką powierzchnię szklanej butelki uzyskuje się poprzez wielokrotne polerowanie. Jednak ta błyszcząca powierzchnia powoduje trudności podczas analizy wad.
Zazwyczaj silne światło odbite od powierzchni szklanej butelki utrudnia obserwację i analizę. Na szczególną uwagę zasługuje silne, pierścieniowe światło odbite, które uniemożliwiało obserwację i analizę, a tym samym stanowiło poważny problem.
Jednak seria VHX, najnowszy mikroskop cyfrowy 4K firmy KEYENCE, jest wyposażona w funkcję usuwania odbicia pierścieniowego pozwalającą usuwać to światło odbite. Funkcja ta pozwala na dokładną obserwację nawet drobnych zarysowań na szklanych butelkach o pięknych, polerowanych powierzchniach.
Analiza mikropęknięć szkła kwarcowego
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX jest wyposażony w obiektyw o wysokiej rozdzielczości i matrycę CMOS 4K, co pozwala na uzyskanie obrazów o wysokiej rozdzielczości. Na obrazach o wysokiej rozdzielczości można zaobserwować nawet mikropęknięcia szkła i inne tego typu niezwykle małe obiekty.
Analiza zarysowań spowodowanych polerowaniem szklanej powierzchni czołowej
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX może korzystać z różnych funkcji, aby wyraźnie uchwycić mikroskopijne wady, a tym samym umożliwia dokładną i szybką obserwację, analizę i ocenę.
Funkcja multioświetlenia umożliwia uzyskanie wielu obrazów z dookólnym oświetleniem po naciśnięciu jednego przycisku. Użytkownik musi jedynie wybrać optymalny do analizy obraz, dzięki czemu funkcja ta znacznie skraca czas poświęcony na pracę związaną z wyodrębnianiem warunków oświetleniowych. Nawet w przypadku wybrania lub zapisania zdjęcia, możliwe jest również wczytanie automatycznie zapisanego zdjęcia o różnych warunkach oświetleniowych i wykorzystanie go do przeprowadzenia różnych pomiarów.
Obserwacja wzorów na szklanej płytce PCB
Mikroskop cyfrowy 4K serii VHX w określonym zakresie może automatycznie zliczać liczbę obiektów i mierzyć ich obszary.
Przetwarzanie binarne odbywa się na podstawie jasności i kolorów obrazu. Na podstawie danych obrazu przetwarzanych binarnie można obliczyć parametry takie jak obszar, średnica maksymalna i średnica minimalna, można też wykluczyć niepotrzebne obiekty, a nakładające się można rozdzielić. Możliwe jest również przeprowadzenie analiz w tych samych warunkach jak w przeszłości, korzystając z wcześniej zmierzonych danych obrazu.
Ponadto wartości pomiarowe można przedstawić w postaci tabel i histogramów, co pozwala na ilościowe określenie charakterystyki rozkładu wielkości cząstek.
Obiektyw o wysokiej rozdzielczości i matryca CMOS 4K w serii VHX umożliwiają obserwację włókien szklanych i innych niezwykle małych obiektów na obrazach o wysokiej rozdzielczości.
Jeden mikroskop obsługuje wszystko — od obserwacji i analizy do generowania raportów
Mikroskop cyfrowy o wysokiej rozdzielczości 4K serii VHX jest niezwykle efektywny i umożliwia eliminację błędów ludzkich, a także dokładną analizę wad szkła.
Wysokiej rozdzielczości obrazy 4K generowane przez najnowocześniejsze techniki optycznego przetwarzania obrazu i automatyzacji pozwalają na automatyczne pomiary obszaru i zliczanie na produktach szklanych przy zachowaniu prostoty obsługi, co pozwala na uzyskanie szybkich, zaawansowanych wyników analizy.
Zarejestrowane lub zmierzone dane można z łatwością przekształcić w raport o stałym formacie, używając w tym celu funkcji raportu. Może to być przydatne nie tylko do zapewnienia jakości, ale także do identyfikacji wszelkich problemów, które mogą się pojawić, i późniejszych ulepszeń procesu.
Seria VHX, wyposażona w wiele innych zaawansowanych funkcji, może być potężnym partnerem w analizie wad produktów szklanych. Aby uzyskać szczegółowe informacje, kliknij przycisk poniżej i pobierz katalog. W przypadku zapytań, kliknij poniżej przycisk umożliwiający kontakt z firmą KEYENCE.
