LABORATORIUM MATERIAŁOZNAWSTWA

I OBRÓBKI CIEPLNEJ

Ćwiczenie nr 2: Badania makro, mikro

i defektoskopowe.

1. Cel ćwiczenia:

Celem ćwiczenia jest poznanie makroskopowych, mikroskopowych oraz defektoskopowych metod badań

2. Wstęp teoretyczny:

Badania makroskopowe polegają na obserwacji powierzchni próbkiokiem nieuzbrojonym lub przy powiększeniach nie większych niż 20x. Badanie to polega na obserwowaniu powierzchni próbki, wcześniej wypolerowanej lub wytrawionej, przy pomocy odpowiedniego odczynnika. Badania te mają na celu ujawnienie niejednorodności składu chemicznego. Możemy dzięki nim określić strukturę pierwotną jak również odkryć niejednorodności pochodzenia mechanicznego oraz powstałe przez obróbkę cieplną lub cieplno-chemiczną. Wykrywamy nieciągłości materiału, a także wtrącenia niemetaliczne. Badaniem makroskopowym możemy znaleźć odpowiednie miejsce do pobrania próbek do dalszych badań.

Badania mikroskopowe polegają na pobraniu próbki z badanego przedmiotu, wyszlifowaniu i wypolerowaniu jej powierzchni oraz ewentualnie wytrawieniu, a następnie poddawaniu próbki obserwacji za pomocą mikroskopu. Wykonywane są w celu określenia rodzaju, wielkości,kształtu i rozmieszczenia składników strukturalnych w badanym materiale (zbadania mikrostruktury metali i ich stopów oraz ich wad niewidocznych gołym okiem.)

Badania defektoskopowe pozwalają na wykrywanie wad powierzchniowych i wewnętrznych, takich jak: pęknięcia, pory, pęcherze, rzadzizny lub inne nieciągłości materiału lub większe wtrącenia niemetaliczne. Wyróżniamy następujące metody defektoskopowe:

- rentgenowską

- magnetyczną

- ultradźwiękową

- penetracyjne

- elektryczną

-gamma

3. Przebieg ćwiczeń

Po zapoznaniu się z zasadami BHP oraz obsługą mikroskopów przystąpiliśmy do badań mikroskopowych. Najpierw musiała być przygotowana próbka. Ze względu na budowę mikroskopów próbki muszą być płaskie i gładkie, niewielkie oraz bardzo często wytrawione. Wszystko po to, żeby światło było dobrze odbijane od powierzchni próbki.

Żeby uzyskać płaską i gładką powierzchnię próbkę należy wyszlifować. Szlifuje się w 3 krokach:

1) wyrównanie odpowiedniej powierzchni i szlifowanie zgrubne,

2) szlifowanie gładkie,

3) polerowanie.

Zbyt mała próbka do szlifowania musi być inkludowana, czyli zalana niskotopliwą substancją niemetaliczną albo stopem metalicznym. Kiedy próbka jest już gotowa możemy przystąpić do oglądania. W tym przypadku korzystaliśmy z kamery podłączonej do okularu, dzięki czemu wszyscy obecni mogli oglądać przebieg ćwiczenia na ekranie telewizora. Prowadzący zademonstrował nam parę próbek metalu, po czym przeszliśmy do omawiania metod makroskopowych. W metodach makroskopowych oceniamy jakość wykonania lub zużycia przedmiotu. Dokonujemy tego własnym nieuzbrojonym okiem lub korzystając z niewielkich powiększeń. Badamy powierzchnię próbki wypolerowanej lub wytrawionej. Na ćwiczeniach laboratoryjnych mieliśmy do dyspozycji zużyty wał. Z pęknięcia było widać, że wada się pogłębiała aż w końcu wał zupełnie pękł na pół w skutek przełomu zmęczeniowego. W wyniku ciągłej pracy nastąpiło zmęczenie i pęknięcie częściowe. Ponieważ średnica wału się zmniejszyła, więc stał się jeszcze mniej odporny na przeciążenia. Im bardziej średnica malała tym szybciej następowało rozerwanie. Dostaliśmy również do rąk 2 metale przyspawane razem, dzięki czemu mogliśmy się zapoznać ze sztuką spawania.Ostatnią poznaną grupą są metody defektoskopowe. W odróżnieniu od dwóch poprzednich ta metoda jest w 100% bezpieczna dla badanej próbki, gdyż nie niszczą powierzchni oraz pozwalają na badanie środka ośrodka. Na zajęciach szczegółowo omawialiśmy poszczególne metody defektoskopowe. Ultradźwiękowe metody pomiaru opierają się na obserwacji natężenia i zmian kierunku fal ultradźwiękowych w badanym materiale oraz na pomiarach czasu przejścia fal przez materiał. Metody defektoskopii ultradźwiękowej dzielimy na metody: echa, cienia i rezonansu. Metoda kontrastowa: materiał spryskuje się kontrastem a potem utrwalaczem. Gdzie są wady zostaje kontrast. Metoda magnetyczna: wykorzystuje indukowanie się prądu w materiale opiłki żelaza omijają wadę. Rentgenowska metoda defektoskopowa wykorzystuje zjawisko absorpcji promieniowania rentgenowskiego przez materiały. Na zajęciach mieliśmy okazję zobaczyć łopatki wirnika sprężarki silnika turboodrzutowego. Dzięki promieniowaniu X mogliśmy zobaczyć, że w środku są bąbelki powietrza. Był też rentgen spawu. Przy bliższym spojrzeniu można było zauważyć nierówności.

4. Wnioski

Istnieją trzy różne metody badania metali. Najważniejszy jest właściwy dobór metod do potrzeb, gdyż każda z nich jest dobra do czegoś innego. Jeżeli mamy coś bardzo małego (chcemy zbadać strukturę metalu) to

mikroskopowa metoda będzie najlepsza. Jeżeli chcemy sprawdzić środek bez ingerencji w przedmiot lub chcemy sprawdzić czy jest wolny od wad to najlepszym wyborem będą metody defektoskopowe. Wszystkie te metody potrzebują zdolności i wiedzy. Do metody mikro niezbędny jest mikroskop jak również odpowiednie przygotowanie próbki. Technologia metody ultradźwiękowej coraz bardziej się rozwija. W takim stopniu, że są już w zastosowaniu przenośne urządzenia. W ten sposób błędy mogą być na bieżąco sprawdzane bezpośrednio po wykonaniu zadania. Firmy, które zatrudniałyby inżynierów do kontroli zużycia maszyn, mogłyby uniknąć powstawania w nich przełomów zmęczeniowych.