Badania materiałowe w przemyśle samochodowym

Metalografia – preparatyka zgładów do analizy mikrostruktury

Każde badanie mikrostruktury, pomiar grubości warstwy utwardzonej czy kontrola spoiny zaczyna się od prawidłowo przygotowanego zgładu metalograficznego. W ofercie naszego partnera METKON Instruments znajdziesz pełną linię urządzeń pokrywającą cały proces preparatyki^[3]:

• Przecinarki metalograficzne – linie precyzyjne MICRACUT oraz ścierne METACUT i SERVOCUT, przeznaczone do pobierania próbek bez naruszenia strefy badanej^[4].
• Prasy do inkludowania na gorąco ECOPRESS 102 i ECOPRESS 202 oraz system inkludowania na zimno VACUMET 52^[5].
• Szlifierko-polerki metalograficzne – modułowe (seria FORCIPOL, FORCIMAT), półautomatyczne (FORCIPLAN 352, FORCIPOL 352) i w pełni automatyczne (VELOX 102, VELOX 102-JR)^[6].

METKON prowadzi obszerny program rozwiązań dla branży automotive obejmujący m.in. preparatykę turbosprężarek, preparatykę tarcz hamulcowych i analizę penetracji spoin^[7]. Do globalnych klientów METKON należą koncerny takie jak Audi, BMW, Ford, Mercedes, Toyota, Volkswagen, Renault, Fiat, Chrysler, Ferrari, a także dostawcy Tier 1: Brembo, Continental, Faurecia, GKN, Mahle, Pirelli, Schaeffler, ZF^[8].

Ofertę urządzeń uzupełniają materiały eksploatacyjne marek AKASEL i Cloeren Technology: tarcze tnące, żywice inkludujące, tarcze ścierne SiC, sukna polerskie, zawiesiny diamentowe i roztwory trawiące – dobierane pod konkretne gatunki stali samochodowych, stopy aluminium i odlewy żeliwne.

Poznaj pełną ofertę do metalografii →

Twardościomierze — kontrola obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej

Pomiar twardości jest najczęściej wykonywanym badaniem materiałowym w branży automotive. Austriacka firma Emco-Test dostarcza pełną gamę twardościomierzy pokrywających zakres obciążeń od 0,00025 do 3000 kg w metodach Rockwella, Brinella, Vickersa i Knoopa^[9]:

• DuraScan G5 – seria twardościomierzy Vickers/Knoop/Brinell w zakresie 0,25 g – 62,5 kg. W wersjach w pełni automatycznych (DuraScan 50, 70, 80) wyposażona w system osi do pomiarów seryjnych i modułu oprogramowania areaMASTER umożliwiającego mapowanie twardości spoin^[10].
• DuraVision G5 – twardościomierze uniwersalne o szerokim zakresie obciążeń 0,3-250 kg i 3-3000 kg; pomiary metodami Brinella, Vickersa i Rockwella zgodne z normami EN ISO i ASTM^[11].
• DuraJet G5 – twardościomierze Rockwella o zakresie obciążeń 9,8–2450 N pokrywające pełny zakres pomiarów Rockwella, dodatkowo z możliwością wykonywania testów plastików oraz metod Vickersa i Brinella^[12].
• DuraPro – moduły pomiarowe przeznaczone do integracji z w pełni zautomatyzowanymi systemami produkcyjnymi (kontrola 100% detali)^[9].

Typowe zastosowania w automotive opisane przez Emco-Test obejmują pomiary twardości kół zębatych, raw materials, paneli drzwi, komponentów silnika, części skrzyni biegów i spoin^[13]. Twardościomierze Emco-Test w automatycznych wersjach DuraScan umożliwiają m.in.:

• Automatyczny pomiar krzywych CHD (Case Hardening Depth), NHD (Nitriding Hardness Depth) i SHD (Surface Hardening Depth)^[10]
• Mapowanie rozkładu twardości spoiny z przedstawieniem wyników w formie dwu- lub trójwymiarowej mapy twardości (podobnie jak w analizie elementów skończonych), za pomocą modułu areaMASTER^[10]
• Pomiar do 12 zainkludowanych próbek w jednym cyklu pomiarowym (moduł multi-specimen oprogramowania ecos Workflow)^[10]
• Integrację z linią produkcyjną przez interfejs sprzętowy – umożliwia test 100% części bez wyjmowania ich z procesu produkcyjnego^[12]

Urządzenia Emco-Test spełniają normy DIN EN ISO 6506 (Brinell), DIN EN ISO 6507 (Vickers), DIN EN ISO 4545 (Knoop), ASTM E92 i ASTM E384^[9].

Poznaj pełną ofertę twardościomierzy →

Mikroskopy optyczne – analiza mikrostruktury i ocena wad

Mikroskopy metalograficzne EUROMEX są projektowane m.in. z myślą o zastosowaniach w przemyśle metalurgicznym i materiałoznawstwie^[14]. Umożliwiają obserwację mikrostruktury w jasnym polu, ciemnym polu oraz w świetle spolaryzowanym.

Typowe zastosowania w przemyśle samochodowym obejmują:

• Ocenę mikrostruktury stali nawęglanych i hartowanych – identyfikację martenzytu, austenitu szczątkowego, węglików w warstwie nawęglanej
• Analizę odlewów aluminiowych – ocenę wielkości i morfologii eutektyki krzemowej, ocenę porowatości
• Pomiar grubości powłok metodą metalograficzną zgodnie z ISO 1463^[15]
• Badania metalograficzne spoin – pomiar geometrii, ocena struktury SWC, wykrywanie pęknięć
• Ocenę wielkości ziarna metodą porównawczą lub planimetryczną zgodnie z ISO 643 oraz ASTM E112^[16]

Mikroskopy EUROMEX mogą być wyposażone w kamery cyfrowe i oprogramowanie do analizy obrazu umożliwiające automatyczny pomiar wielkości ziarna, udziału faz, grubości warstw i charakterystyki porowatości.

Poznaj pełną ofertę mikroskopów →

Spektrometry rentgenowskie XRF — PMI i analiza katalizatorów

Podręczne spektrometry XRF amerykańskiej firmy SciAps (seria X) wykorzystują zjawisko fluorescencji rentgenowskiej do szybkiej, nieniszczącej analizy składu chemicznego^[17]. W ofercie znajdują się m.in.:

• SciAps X-50 – model z lampą rentgenową 40 kV (anoda Rh), oferujący analizę pierwiastków od Ti do Sb; przeznaczony do podstawowej analizy metali przejściowych i ciężkich^[18].
• SciAps X-200 – model z lampą 40 kV Rh (wersja 50 kV Au dla geochemii), detektorem SDD 20 mm²; dedykowany do sortowania złomu i PMI^[19].
• SciAps X-505 i X-550 – premium modele, najlżejsze i najszybsze podręczne analizatory XRF; X-550 pracuje z około 3× wyższą mocą lampy w Beam 2 niż X-505, co przyspiesza pomiar pierwiastków lekkich (Mg, Al, Si, P, S)^[20].
• SciAps X-555 – flagowy model z lampą rentgenową 55 kV, przeznaczony do analizy pierwiastków ziem rzadkich (REE) i niskich granic detekcji dla Ag, Cd, Sn, Sb, Ba^[21].

Zastosowania w motoryzacji:

• PMI na przyjęciu materiału – weryfikacja gatunku stali, stopu aluminium czy miedzi. Według producenta, typowa identyfikacja gatunku i chemii typowych stopów PMI trwa 1–2 sekundy^[22].
• Analiza katalizatorów samochodowych – oznaczanie zawartości platyny, palladu i rodu w monolitach ceramicznych. Istotne zastosowanie przy skupie katalizatorów, obrocie wtórnym i recyklingu.
• Kontrola zgodności z RoHS – sprawdzanie zawartości ołowiu, kadmu, rtęci, chromu sześciowartościowego i innych substancji objętych dyrektywą 2011/65/UE w komponentach elektrycznych i elektronicznych pojazdu^[23].
• Sortowanie złomu i odpadów produkcyjnych – identyfikacja stopów przed przetopem i segregacja metali.

Poznaj pełną ofertę spektrometrów XRF →

Spektrometry laserowe LIBS – analiza węgla i pierwiastków lekkich

Technologia LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) analizuje pierwiastki, których XRF nie jest w stanie oznaczać – w tym lit, beryl, bor, węgiel, fluor i sód. Spektrometry laserowe SciAps serii Z-900 dodatkowo oferują lepszą czułość dla magnezu, wapnia i potasu w porównaniu z XRF, a także możliwość mikroanalizy dzięki plamce lasera o średnicy 100 µm^[24].

W ofercie dostępne są m.in.:

• SciAps Z-901 – spektrometr z zakresem długości fali 200–420 nm przeznaczony do podstawowego sortowania metali; laser o energii 6 mJ/puls^[25].
• SciAps Z-902 – z drugim spektrometrem rozszerzającym zakres do 625 nm; w wariancie „Carbon” wyposażony w spektrometr wysokiej rozdzielczości targetujący węgiel w stopach (w tym stale L-grade)^[25].
• SciAps Z-903 – topowy model z trzema spektrometrami o łącznym zakresie 190–950 nm, umożliwiający pomiar każdego pierwiastka z układu okresowego (od H do U)^[26].

Kluczowe zastosowania w automotive:

• Sortowanie stali węglowych i rozróżnianie gatunków różniących się tylko zawartością węgla. Warianty Z-902C+ i Z-903 Carbon wykrywają węgiel na poziomie do 70 ppm oraz wyznaczają ekwiwalent węgla (CE) dla spawania^[27].
• PMI stali nierdzewnych z kontrolą węgla – rozróżnianie gatunków L-grade i H-grade (np. 304L vs 304, 316L vs 316), krytyczne dla odporności na korozję międzykrystaliczną.
• Identyfikacja gatunków złomu – szybka segregacja materiałów na punktach skupu. Seria Z wyróżnia się możliwością analizy zabrudzonego złomu bez szlifowania powierzchni (10 impulsów czyszczących powierzchnię w 0,2 s)^[28].

Na potrzeby analizy węgla SciAps stosuje opatentowaną technologię Opti-Purge, która dostarcza argon w punkt ablacji, zużywając około 1000× mniej gazu niż spark OES^[29].

Poznaj pełną ofertę spektrometrów LIBS →

Badania wytrzymałościowe metodą PIP – alternatywa dla prób rozciągania

Klasyczne próby rozciągania wymagają przygotowania znormalizowanej próbki – jej wycięcia, obróbki mechanicznej, polerowania główek. W przypadku części motoryzacyjnych o nietypowej geometrii (odlewy cienkościenne, elementy spawane, detale po druku 3D) taka preparatyka jest czasochłonna lub niemożliwa bez zniszczenia elementu.

Plastometry PLX-Benchtop firmy PLASTOMETREX oparte są o technologię PIP (Profilometry-based Indentation Plastometry), sformalizowaną w międzynarodowej normie ASTM E3499-25^[30]. Norma ta została zatwierdzona w 2025 roku na podstawie wieloletniego procesu walidacji z udziałem NPL, Airbus, Nikon i Renishaw.

PIP to metoda nieniszcząca – urządzenie wykonuje niewielkie wciśnięcie kulą w próbkę (ok. 0,25–1 mm szerokości, 25–200 µm głębokości) i na podstawie pomiaru geometrii residualnego odcisku, z wykorzystaniem odwrotnej analizy elementów skończonych, wyznacza krzywą naprężenie-odkształcenie^[31]. Cały cykl pomiarowy trwa kilka minut. Próbki mogą mieć wymiar zaledwie 3×3×1,5 mm^[32].

Wyniki testu PIP obejmują:

• Krzywą naprężenie-odkształcenie (w formie rzeczywistej i nominalnej)
• Granicę plastyczności (Yield Strength)
• Wytrzymałość na rozciąganie (UTS)
• Twardość Brinella
• Odkształcenie równomierne (do punktu przewężenia)
• Pół-ilościowe wskazanie stopnia anizotropii^[33]

Zastosowania w automotive:

• Kontrola jakości komponentów z druku 3D (addytywnych) – to główny obszar zastosowań PLX-Benchtop, wykorzystywany m.in. przy weryfikacji części dla pojazdów wyścigowych i prototypów^[34].
• Badanie lokalnych właściwości spoin i SWC – wyznaczanie właściwości wytrzymałościowych w strefach, gdzie wycięcie standardowej próbki rozciągającej jest niemożliwe.
• Badanie materiałów w podwyższonej temperaturze – dzięki opcjonalnemu modułowi PLX-HotStage (do 800 °C)^[31].

Poznaj pełną ofertę urządzeń PLX →