Glasfehleranalyse und Fraktographie
Glas wird in verschiedenen Branchen eingesetzt. Das breite Anwendungsspektrum umfasst nicht nur Fenster, Smartphones und optische Linsen, sondern auch Glasplatinen, Glasfasern und andere spezielle Komponenten und Materialien, die für die meisten Menschen im täglichen Leben unsichtbar sind.
Glas hat eine geringe Elastizität und Zähigkeit und bricht leicht, daher werden Qualitätskontrollen von Glasprodukten häufig und mit großer Sorgfalt durchgeführt. Die Betrachtung von kleinen Kratzern auf hochglänzenden Oberflächen erfordert jedoch hochqualifizierte Prüfer und moderne Prüfgeräte.
In diesem Abschnitt werden die Grundkenntnisse der Fraktografie von Glas und Anwendungsbeispiele des neuesten Digitalmikroskops der Modellreihe VHX von KEYENCE zur Problemlösung bei der Fehleranalyse vorgestellt.
- Fraktographie von Glas
- Beispiele für die Fehleranalyse von Glasprodukten mit einem Digitalmikroskop
- Ein Digitalmikroskop für die gesamte Prozesskette von der Betrachtung über die Analyse bis zur Berichterstellung
Fraktographie von Glas
Im Gegensatz zu Materialien wie Stahl und Aluminium bricht Glas, ohne sich unter Einwirkung einer Zugkraft zu verformen, die größer oder gleich seiner mechanischen Festigkeit ist. Der Grund dafür ist, dass sich Glas als sprödes Material mit geringer Zähigkeit und Elastizität unter Krafteinwirkung nicht verformt; fast die gesamte aufgebrachte Kraft wird zum Zerbrechen des Glases verwendet.
Dasselbe gilt für Kratzer, die durch Aufprall verursacht werden. Glas verbeult und verformt sich nicht, sodass es leicht verkratzt. Derartige Kratzer können schnell zum Bruch des Glases führen. Auch bei Glas, das keinen Stößen oder Reibungen ausgesetzt ist und frei von Kratzern zu sein scheint, können bei vergrößerter Betrachtung zahllose subtile Kratzer (Griffith-Risse) sichtbar werden, die die physikalische Festigkeit von Glas auf etwa 1/100 seiner theoretischen Festigkeit reduzieren.
Da Glas jedoch fast ohne Verformung bricht, liegt die Bruchursache, wie sie bei Aluminium und anderen derartig verformbaren Materialien nicht vorkommt, oft an der Bruchfläche. Die Stärke, Geschwindigkeit und Richtung des Aufpralls wird durch Risse, reflektierende Flächen, Trübungsflächen und Wabenmuster ausgedrückt. Die Form von Mustern, die als Schwingungsstreifen bezeichnet werden, drückt die Geschwindigkeit und die Richtung aus, mit der der Bruch fortgeschritten ist.
Die Fraktographie von Glas bezieht sich auf die genaue Erfassung des Zustands der Bruchfläche und die Betrachtung von Ausrichtung, Größe und Anzahl der oben aufgeführten Muster, um die Bruchart zu untersuchen. Hierin liegt der Grund, warum die präzise Betrachtung von Bruchflächen für die Fehleranalyse von Glasprodukten unerlässlich ist.
Beispiele für die Fehleranalyse von Glasprodukten mit einem Digitalmikroskop
Glas wird in einer Vielzahl von Produkten und Komponenten verwendet. In diesem Abschnitt wird die Fehleranalyse von Glasprodukten anhand von Beispielen für die Betrachtung des Zustands von Glasbruchflächen, Kratzern und Polierflächen vorgestellt. Außerdem werden Beispiele für die Fehleranalyse mit einem Digitalmikroskop für Glasprodukte vorgestellt, die im täglichen Gebrauch kaum sichtbar sind. Beispiele für solche Produkte sind Glasleiterplatten (Betrachtung von Mustern und Markierungen) und Glasfasern.
Fraktographie von Glas
Dank der hochauflösenden Objektive, des 4K-CMOS-Sensors und der Tiefenzusammensetzung des Digitalmikroskops der Modellreihe VHX können hochauflösende Bildaufnahmen mit hoher Tiefenschärfe, bei denen das gesamte Objekt vollständig fokussiert ist, schnell und einfach erstellt werden.
Solche Aufnahmen ermöglichen eine hochauflösende Betrachtung und Analyse der mikroskopischen Daten von Bruchflächen.
Analyse von Mineralien im Glas
Die Betrachtung von Mineralien im Glas erfordert eine dreidimensionale Fokussierung. Häufig lässt sich ein nur Teil des Bildes für die Betrachtung fokussieren, und die Fokuseinstellungen müssen angepasst werden, um andere Bildbereiche betrachten zu können. Dies erfordert viel Zeit und Mühe sowie eine sorgfältige Arbeitsweise.
Dank der hohen Tiefenschärfe und der Tiefenzusammensetzung in Echtzeit können mit dem Digitalmikroskop von KEYENCE hochauflösende Aufnahmen erstellt werden, bei denen der gesamte Bereich der sich im Glas befindlichen Mineralien auch bei hohen Vergrößerungen vollständig fokussiert ist.
Analyse von Kratzern bei Glasflaschen
Die glänzende, glatte Oberfläche einer Glasflasche wird durch mehrere Polierschritte erreicht. Diese glänzende Oberfläche ist jedoch eine der Ursachen für Schwierigkeiten bei der Fehleranalyse.
Das stark reflektierte Licht, das von der Oberfläche einer Glasflasche ausgeht, erschwert die Betrachtung und Analyse. Insbesondere starke, ringförmige Reflexionen beeinträchtigen die Betrachtung und Analyse und stellen somit eine Herausforderung bei der optischen Betrachtung dar.
Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX kann die Funktion zur Optimierung von ringförmigen Reflexionen verwendet werden, um dieses reflektierte Licht zu eliminieren. Diese Funktion ermöglicht eine präzise Betrachtung selbst kleinster Kratzer auf Glasflaschen mit stark polierten Oberflächen.
Mikrorissanalyse von Quarzglas
Dank der hochauflösenden Objektive und eines 4K-CMOS-Sensors ermöglicht das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX hochauflösende Aufnahmen mit hoher Tiefenschärfe. Selbst Mikrorisse in Glas und andere derartige Kleinstobjekte können präzise betrachtet werden.
Analyse von Kratzern von polierten Glasoberflächen
Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX können verschiedene Funktionen genutzt werden, um mikroskopische Fehler klar zu erfassen und so eine präzise und schnelle Betrachtung, Analyse und Beurteilung zu ermöglichen.
Mit der Multi-Lighting-Funktion werden unterschiedliche Beleuchtungsarten einfach per Knopfdruck erfasst. Aus diesen Daten kann dann eine geeignete Aufnahme zur Analyse ausgewählt werden. Dadurch müssen die Beleuchtungseinstellungen nicht wiederholt angepasst werden, um eine klare Aufnahme zu erhalten. Der Zeitaufwand reduziert sich damit erheblich. Die Beleuchtungsoptionen bleiben auch nach der Aufzeichnung des Bildes erhalten. Dadurch kann die Beleuchtung jederzeit nachträglich und benutzerunabhängig angepasst werden, um mit dieser Aufnahme weitere Messungen durchzuführen.
Betrachtung von Leiterplattenmustern aus Glas
Mit dem Digitalmikroskop der Modellreihe VHX können Flächenmessungen und Zählungen innerhalb eines festgelegten Bereichs auf dem Objekt durchgeführt werden.
Die Binärverarbeitung erfolgt anhand der Helligkeit und Farben des Bildes. Aus den binär verarbeiteten Bilddaten können Parameter wie Fläche, maximaler und minimaler Durchmesser berechnet werden. Segmente, die nicht benötigt werden, können ausgeschlossen, und überlappende Segmente können getrennt werden. Mithilfe von bereits gemessenen Bilddaten ist es auch möglich, Analysen unter gleichen Bedingungen durchzuführen.
Darüber hinaus können die Messwerte in Tabellen und Histogrammen ausgegeben werden, was eine quantitative Bestimmung der Partikelgrößenverteilung ermöglicht.
Dank der hochauflösenden Objektive und des 4K-CMOS-Sensors der Modellreihe VHX ist die Betrachtung von Glasfasern und anderen derartig kleinen Objekten mit hochauflösenden Aufnahmen möglich.
Ein Digitalmikroskop für die gesamte Prozesskette von der Betrachtung über die Analyse bis zur Berichterstellung
Das Digitalmikroskop der Modellreihe VHX bietet eine hervorragende Effizienz und ermöglicht es, anwenderabhängige Schwankungen zu vermeiden und eine genaue Glasfehleranalyse sicherzustellen.
Die hochauflösenden Aufnahmen, die durch modernste optische Bildverarbeitungs- und Automatisierungstechniken erzeugt werden, ermöglichen automatische Flächenmessungen und Zählungen innerhalb eines festgelegten Bereichs bei zugleich einfacher Bedienung und tragen dazu bei, schnelle und anspruchsvolle Analyseergebnisse zu erzielen.
Die erfassten bzw. gemessenen Daten können mit der Berichtsfunktion einfach als Bericht mit einem festen Format ausgegeben werden. Dadurch können nicht nur die Qualität gesichert, sondern auch eventuell auftretende Probleme identifiziert und nachfolgende Prozessverbesserungen vorgenommen werden.
Dank einer Vielzahl an erweiterten Messfunktionen ist die Modellreihe VHX ein leistungsstarker Partner für die Fehleranalyse von Glasprodukten. Für weitere Informationen klicken Sie bitte auf die unten angezeigte Schaltfläche, um die Broschüre herunterzuladen. Für Anfragen klicken Sie bitte auf die entsprechende Schaltfläche, um KEYENCE zu kontaktieren.
