Metalografija. Atidaryta nauja laboratorija

Metalo vidinės sandaros tyrimai atskleidžia reikšmingas detales apie jo kokybę ir savybes. Įmonės tyrimų ir plėtros skyriuje veikianti metalografijos laboratorija aprūpinta visa reikalinga įranga – mėginių ruošimo (pjovimo, įliejimo, šlifavimo bei poliravimo) ir jų analizės (makro- bei mikrostruktūros tyrimų, kietumo matavimo) etapams tiksliai įgyvendinti. Užtikrinant metalo mėginių kokybišką paruošimą, gaunami patikimi tyrimų rezultatai.

Vidinės metalo struktūros analizės principai

Laboratorijoje atliekama detalioji metalo mikrostruktūros analizė. Nustatoma grūdėtumo sandara ir jos ypatumai, tiriama, kokios fazės vyrauja, pavyzdžiui, kiek yra ferito ar perlito, ir apskaičiuojamas anglies kiekis pliene. Tokia informacija svarbi įvertinant tiriamo lydinio charakteristikas. Papildomai analizuojamas fosforo išsidėstymas, tikrinama, ar medžiagoje nėra porų, plyšių, ne metalinių inkliuzų ar traukos defektų. Norint gauti tikslų vaizdą, būtina minimaliai paveikti mėginio struktūrą – vengti perkaitimo ir teršalų. Tai įmanoma tik naudojant specializuotą laboratorinę įrangą.

Įranga, naudojama ruošti metalografiniams mėginiams

• Automatinė pjovimo staklės

Mėginių pjovimas yra pradinė metalo analizės stadija, nuo kurios kokybės priklauso tolesni ruošimo etapai ir tyrimo rezultatai. Jei pjovimas atliktas netinkamai, vėlesni paruošimo darbai užtrunka ilgiau. Be to, gali atsirasti defektų, taip iškraipant tikrąsias medžiagos savybes.

Rankinės pjovimo mašinos, kai keičiasi spaudimo stiprumas, gali sukelti pjūvio netolygumus ir prailginti šlifavimo bei poliravimo trukmę. Šių problemų nebelieka, kai naudojamos automatinės pjovimo staklės. Moderni laboratorijos įranga papildyta aušinimo sistema, leidžiančia išvengti terminio pokyčio sluoksnio susiformavimo. Tokiu būdu užtikrinama, kad būtų išsaugota tikroji metalo mikrostruktūra, o paruošimo metu jos savybės nepakistų. Profesionalios įrangos pjovimo kokybė prilygsta kruopščiam, ilgam šlifavimui su 200–300 grūdelių dydžio abrazyviniu popieriumi.

• Karšto įliejimo presas mėginiams

Po pjovimo mėginiai dedami į karšto įliejimo presą, kur standartizuojami dervos tabletėse, kurių skersmuo – 40 mm. Tokiu būdu ruošiniai tampa vienodi išmatavimais, patogūs tvirtinimui laikiklyje ir pasirengę tiksliam šlifavimui ar poliravimui.

• Šlifavimo ir poliravimo įrenginys su mėginių laikikliu ir automatiniu spaudimo mechanizmu

Poliravimas dažniausiai yra ilgiausia ir sudėtingiausia metalo mėginių ruošimo proceso dalis. Dažnai šiam etapui skiriamos diskos su 200–300 grūdelių dydžio abrazyvais. Svarbu, kad spaudimo jėga pasiskirstytų tolygiai, nes tik tuomet pavyksta tiksliai atidengti medžiagos grūdėtumą ir teisingai įvertinti jos sandarą. Tai užtikrinti rankiniu būdu yra sunku, o su automatiniu mėginių laikikliu ir spaudimo sistema poliravimas vyksta tiksliai ir našiai.

Poliravimo trukmė ir etapų skaičius priklauso nuo planuojamų tyrimų. Pavyzdžiui, bendram makrokietumo matavimui (pagal Rockwell skalę) pakanka šlifavimo. Mikrostruktūrai ar mikro-kietumo (pagal Vickers metodą) analizei naudojama 3 µm deimantinė suspensija, o galutiniam poliravimui, kai reikia atskleisti itin smulkias struktūrines detales, naudojamas oksidų mišinys su 0,25 µm dalelėmis – taip išgaunamas beveik veidrodinis paviršius.

Naudojama bandymų įranga

• Mikro- ir makrokietumo matavimo aparatas

Paprastai mikro- ir makrokietumas vertinami atskiromis sistemomis. Mikro-kietumo matuokliai pasižymi didelio tikslumo optika ir motorizuotu stalu, jie skirti mažoms apkrovoms. Makrokietumui vertinti naudojami aparatai dažnai neturi optikos, bet užtikrina didelius spaudimo krūvius.

Laboratorijoje įdiegta universali įranga, kurią galima naudoti skirtingoms metodikoms – Vickers (nuo HV 0,05), Rockwell (HRC – 150 kgf), Knoop ir Brinell matavimams. Ši sistema leidžia nustatyti kietumo sluoksnio gylį, įskaitant ir cementavimo, pavyzdžiui, naudinga tiriant betono ar indukcinio grūdinimo sraigtus, taip pat ir varžtus, skirtus plieno profiliams ar medžiui tvirtinti.

Mikro- ir makrokietumo analizės leidžia įvertinti ne tik galutinio gaminio mechanines savybes, bet ir, pavyzdžiui, sraigtų gebėjimą įsiskverbti į pagrindą.

• Skaitmeninis mikroskopas su iki 1 000 kartų didinimu

Ši įranga leidžia išsamiai ištirti visas medžiagos savybes, kurių neįmanoma pamatuoti įprastais kietumo metodais, pirmiausia – plieno mikrostruktūrą ir jos tipą. Automatinė grūdėtumo nustatymo funkcija pagreitina ir tiksliai parodo, kiek medžiagoje yra tam tikrų fazių, ir leidžia įvertinti plieno anglies kiekį. Didelis optinis didinimas padeda pastebėti poras bei kitus defektus. Taip pat šiuo būdu galima patikrinti, ar mėginys buvo tinkamai termiškai apdorotas.