Análisis de materiales y fallos

El equipo de caracterización microestructural posee un profundo conocimiento y experiencia profesional en el campo del desarrollo y optimización de materiales, análisis de fallos y control de calidad. Trabajamos en estrecho contacto con la ESA, la industria aeroespacial y los institutos de investigación correspondientes en una enorme variedad de metales y aleaciones como, en particular, aceros, aleaciones de Al y Ti, materiales compuestos, revestimientos y materiales electrónicos. Una parte significativa de nuestro trabajo se ha dedicado al análisis de fallos, que requiere comprender los fenómenos mecánicos, de corrosión o tribológicos y correlacionarlos con los procesos de producción y los entornos de aplicación. Nuestro motivado equipo trabaja constantemente en la ampliación de los métodos de preparación y análisis para poder resolver incluso los casos de fallos y daños más difíciles.

El análisis de fallos se utiliza para determinar las causas de los fallos de los componentes. Se emplean diversas técnicas analíticas para investigar el daño e identificar la causa primaria, que a menudo conduce a otros daños que son meramente consecuenciales. Sólo identificando esta denominada causa raíz pueden derivarse medidas correctoras. Así pues, nuestro enfoque en AAC no consiste únicamente en obtener imágenes del fallo, sino también en proporcionar datos para una posible optimización de materiales y componentes.

Como laboratorio independiente, ofrecemos a nuestros clientes un servicio integral de análisis de fallos. El análisis de fallos puede incluir lo siguiente:

• Análisis de piezas y componentes rotos
• Evaluación de las grietas
• Medición cuantitativa de los índices de desgaste
• Evaluación de la corrosión
• Interpretación de depósitos en superficies funcionales
• Detección de inclusiones y defectos que puedan influir en las propiedades mecánicas...

¿Por qué el análisis de fallos?

La finalidad de un análisis de fallos es la identificación sistemática y en profundidad de las causas de los fallos de los componentes. El objetivo es comprender la causa raíz del daño para tomar las medidas adecuadas de reparación y prevención futuras. Los fallos de componentes suelen provocar pérdidas económicas (paradas de producción, daños indirectos, retiradas de productos, etc.) y pueden poner en peligro la salud humana. Aclarar los daños técnicos y sus causas es un requisito previo crucial para la prevención de daños. Así pues, el análisis de daños es una parte indispensable del aprendizaje a partir de los fallos.

Al considerar el análisis de fallos, hay que tener en cuenta los siguientes puntos:

• Identificación de la causa raíz: El análisis de fallos ayuda a identificar las causas subyacentes de los daños. Esto permite un tratamiento específico de la causa principal del problema.
• Prevención de fallos consecuentes: La detección y corrección tempranas de los daños suelen evitar daños mayores.
• Derivación de medidas correctoras: A partir de las conclusiones de un análisis de fallos, pueden derivarse medidas para prevenir futuros daños.
• Mejora de procesos, materiales y componentes: El análisis de daños permite detectar puntos débiles en procesos o componentes y evaluar la compatibilidad de los materiales. Esto permite adoptar medidas correctoras y mejorar la eficacia y fiabilidad de los procesos y componentes.

 

¿Qué puede ofrecer la CAA?

• Análisis exhaustivo de fallos: Nuestros análisis sistemáticos de fallos no se limitan a examinar los daños superficiales. Realizamos investigaciones en profundidad para determinar las causas subyacentes.
• Conocimientos especializados: Nuestro experimentado equipo de expertos emplea diversos métodos analíticos para investigar una amplia gama de diferentes casos de fallo.
• Documento informativo: Nuestros clientes reciben un informe completo con interpretaciones y conclusiones de las que pueden derivarse planes de acción.
• Enfoque orientado al cliente: Cada encargo es individual, por lo que nuestros análisis se adaptan a las necesidades específicas del cliente.

Métodos de análisis de fallos ofrecidos por AAC

• Microscopía óptica

Con la ayuda de diversos microscopios ópticos modernos (microscopía estereoscópica y de luz reflejada) se pueden visualizar en detalle las estructuras superficiales. Esto incluye, entre otras cosas, el análisis de superficies de fracturas, exámenes metalográficos, medición del grosor de capas en secciones transversales y mucho más.

• Análisis de superficies:

Las superficies se investigan mediante métodos ópticos para determinar su rugosidad, ondulación y planitud. Por un lado, se pueden medir determinadas estructuras (por ejemplo, picos, valles, surcos, poros, adherencias de partículas, etc.) y, por otro, se puede caracterizar cuantitativamente la superficie (determinación de Ra, Rz y otras características estadísticas de la superficie). Los parámetros cuantitativos se determinan a partir de mediciones de perfiles 2D y mediciones de superficies 3D.

Como alternativa a la utilización de métodos puramente ópticos, también es posible generar un modelo digital de superficie a partir de imágenes SEM utilizando complejos programas informáticos y derivar de este modelo los parámetros de superficie antes mencionados. Esto permite evaluar la ondulación y la rugosidad, así como medir estructuras incluso en superficies que no son accesibles a la inspección óptica (por ejemplo, la medición de características microscópicas en una superficie).

• Microscopía electrónica:

La microscopía electrónica de barrido (SEM) permite obtener imágenes de alta resolución de muestras de materiales y componentes. El uso de distintos detectores proporciona información diferente sobre la estructura de la superficie examinada: la topografía puede visualizarse mejor con electrones secundarios (detector SE), mientras que los electrones retrodispersados (detector BSE) se utilizan para imágenes de contraste de materiales. Un detector en la lente permite obtener imágenes de alta resolución con resoluciones de hasta nm.

Además, la superficie de la muestra puede procesarse in situ a escala submicrométrica mediante un haz de iones focalizado (FIB) para examinar la zona situada inmediatamente debajo de la superficie. Esto se utiliza, por ejemplo, para analizar estructuras de capas o en el análisis de fallos. La obtención de imágenes de la muestra mediante un haz de iones también permite visualizar la estructura del grano con gran contraste.

Los SEM también están equipados con modernos sistemas EDX que permiten realizar análisis químicos de la superficie examinada (o en la sección FIB). Las cuestiones más complejas pueden investigarse mediante escaneados lineales, que muestran el curso de concentración de los elementos seleccionados.

Para examinar en detalle la estructura cristalina de un material, se dispone de la difracción de retrodispersión de electrones (EBSD). Con este moderno método se pueden examinar microestructuras con alta resolución lateral para determinar las siguientes características: identificación de fases individuales, examen de los límites de grano, diferencias de orientación de granos vecinos, identificación de precipitados, etc.

• Metalografía:
  Las investigaciones metalográficas sirven para describir cualitativa y cuantitativamente la estructura de los materiales utilizando métodos microscópicos. Para los análisis metalográficos, se preparan secciones transversales utilizando procedimientos de preparación avanzados (como mecánicos, electroquímicos, químicos). A continuación, se examinan las microestructuras de estas secciones transversales mediante microscopía óptica o microscopía electrónica de barrido y se determinan características como las proporciones de las fases, el tamaño de los granos, la distribución del tamaño de los granos, el tamaño de las partículas y los precipitados. Esto nos permite realizar un análisis en profundidad de los materiales y posibilita un análisis de fallos y fracturas de alta calidad.

• Mediciones de (micro)dureza:

La dureza de los metales, los no metales y los revestimientos se determina mediante ensayos de penetración: La dureza se define como la resistencia a la penetración de una probeta; el tamaño de la huella permanente de la probeta sirve como variable de medición (método Vickers, Knoop o Brinell).

Para determinar la profundidad de temple, la profundidad de dureza superficial y la profundidad de dureza de nitruración de los aceros templados superficialmente, se colocan una serie de muescas de dureza en la sección transversal pulida desde el borde de la muestra hacia el centro de la misma. Las profundidades de dureza correspondientes se derivan de la curva dureza-profundidad determinada de este modo.

El moderno equipo de última generación disponible en AAC permite la investigación (totalmente automatizada) de la dureza con cargas en el rango de 0,25 g - 62,5 kg. Además, se pueden realizar mapeados de arnés (por ejemplo, escaneados lineales, escaneados matriciales) para evaluar la distribución lateral de las propiedades mecánicas.