В разных областях промышленности необходимым условием разработки и выпуска металлических изделий является всестороннее изучение их микроструктуры. На разных этапах производства технологи исследуют характеристики сырья, заготовок, деталей и конечных продуктов, что позволяет успешно совершенствовать свойства материалов и своевременно выявлять дефекты. Последние годы задачи подобных исследований все чаще поручают оптической технике и, в частности, металлографическому микроскопу, который используется для исследований непрозрачных объектов в отраженных поверхностях.
Назначение устройства
Вам будет интересно:«Оземь» — это всегда про падение
По большей части такие аппараты задействуются в сферах, предполагающих выполнение тех или иных операций с металлами. В частности, их применяют геологи, археологи, металлурги и специалисты из разных областей приборостроения и электроники, где важен точный анализ проводников. Какую же информацию дает микроскоп для металлографических исследований? Данный прибор позволяет в отраженном свете формировать структурную конфигурацию размещения зерен материала, фиксировать наличие в нем инородных частиц, определять характеристики поверхностного слоя и т. д. С точки зрения дефектологии и неразрушающего контроля, это крайне важная информация, дающая представление об изъянах внешней структуры изделия с мельчайшими подробностями о размерных параметрах, кристаллическом строении и даже о некоторых химических свойствах. К примеру, таким методом анализа выявляются мельчайшие раковины, трещины, непровары и прочие дефекты.
Конструкция аппарата
Вам будет интересно:Раковский Христиан Георгиевич: биография
Базовое устройство прибора состоит из трех частей, к которым относится осветительный модуль, центральный блок и стол. Осветительная часть представляет собой лампу или фонарь, который фиксируется на регулируемом поворотном кронштейне, а также имеет собственную энергетическую подводку. В эту же часть металлографического микроскопа входит группа светофильтров с разными цветами. Что касается центрального блока, то в нем размещается сразу несколько функциональных компонентов, среди которых призменная оптическая система, осветительный тубус, предметные столики, регуляционные механизмы, окулярные насадки и вспомогательные средства для организации технических операций в процессе работы. Вся вышеописанная инфраструктура размещается на несущей базе – столе микроскопа, который содержит оптическую скамью и разного рода ящики с тумбами, в которых хранятся принадлежности аппарата.
Принцип действия
Главная задача прибора заключается в обработке параметров излучения, отражаемого поверхностью объекта. Для этого применяется вышеупомянутая оптическая система, фиксирующая малейшие изменения апертурной диафрагмы на фоне регуляции параметров освещения объекта. В некотором смысле рабочим фактором замера выступает ход лучей, который по-разному себя проявляет в светлых и темных полях. Например, при исследовании в светлом поле лучи, поступающие от лампы, проходят через диафрагмы (полевую и апертурную) и направляются к отражательной пластине. Последняя, в свою очередь, отражает характеристики исследуемой структуры, частично переправляя свет и на целевое изделие с помощью объектива.
При наблюдении предметов в темном поле оптический металлографический микроскоп взаимодействует с параболической зеркально-отражающей поверхностью, кольцевой диафрагмой и откидной линзой. Крайние пучки излучения, минуя диафрагму, направляются к кольцевому зеркалу, охватывающему пластину с отражателем. С этого момента зеркало начинает отражать свет на конденсор с перенаправлением лучей в плоскость объекта. Изображение сформируется на основе характеристик отраженных лучей, прошедших через объектив и попавших в оптический тубус.
Характеристики металлографического микроскопа
Рабочий процесс аппарата характеризуется двумя группами параметров – это показатели объектива и окуляра. К основным рабочим параметрам объектива относятся:
- Кратность увеличения – от 11х до 30х в условиях светлого поля, и от 30х до 90х при исследованиях в темном поле.
- Численная апертура – от 0,17 до 1,3.
- Фокусное расстояние – в среднем от 2,4 до 23 мм.
- Свободное расстояние – от 0,13 до 5,4 мм.
В случае с окуляром металлографического микроскопа стоит выделить две ключевые характеристики:
- Фокусное расстояние – от 12 до 83 мм.
- Линейное поле зрения – от 8 до 20 мм.
Инструкция по эксплуатации
Перед использованием прибора необходимо отрегулировать станинную или рабочую платформу конструкции, открыть апертурную диафрагму, настроить механические крепежные узлы и передвинуть коллектор анализа к лампе. Если используется портативный металлографический микроскоп, то оптимальной комбинации настроек окуляра и объектива поможет добиться программное обеспечение, так как переносные модели устройства предусматривают возможность подключения к компьютерным станциям непосредственно в лабораторных условиях. Так или иначе, к началу работы рекомендуется устанавливать шкалу увеличения в диапазоне от 500 до 1000 апертур. Далее можно переходить к сфетофильтрам, которые подбираются по характеристикам объективов-ахроматов. В данном случае универсальным решением будет поправка на средние тона видимой части. С апохроматами не сочетается только желто-зеленый светофильтр. После настройки запускается процесс оптической обработки данных формируемого изображения, графические материалы которого в дальнейшем отправляются на расшифровку в соответствии с задачами анализа.
Заключение
Технология металлографического исследования имеет довольно узкую специализацию, что не снижает огромной ценности данного метода изучения поверхностей. Навстречу потребителям в виде промышленных предприятий с их лабораториями идут и сами разработчики прибора, совершенствуя его эксплуатационные качества. Например, отечественный металлографический микроскоп «МЕТАМ-P1» стоимостью порядка 13 тыс. руб. отличается богатой комплектацией и присутствием современных высокотехнологичных функций. Достаточно отметить его обеспечение наборами объективов-планахроматов и компенсационными окулярами с широкими оптическими диапазонами. И это лишь базовая версия в одном из семейств металлографических агрегатных микроскопов нового поколения.
