4 passaggi chiave per superare i difetti superficiali del materiale

Cosa significa"senza difetti" veramente meschino?

Un problema fondamentale sorge quando un disegno tecnico indica"Nessun difetto","nessun residuo","nessun olio, grasso e particelle" ;,"senza briciole","senza graffi" o altrimenti indica che un difetto della superficie del materiale è inaccettabile. I disegni sono spesso contrassegnati da caratteristiche come"nessuna linea di disegno","nessuna scriccatura" e"nessuna trafila longitudinale".

Il problema con queste richieste è, quando guardi la superficie della parte, cosa significa in realtà?

Se osservi attentamente qualsiasi superficie, troverai dei difetti. (Hai mai guardato la tua pelle in uno specchio normale, poi guardata la tua pelle in una lente d'ingrandimento 10x? Questo è vero anche per la lavorazione del metallo più precisa.

Differenze a livello micro

Da un punto di vista microscopico, la superficie può presentare linee che non sono visibili a 10 ingrandimenti, ma sembrano grandi valli se esaminate a 50 ingrandimenti. La superficie del tubo di taglio può sembrare uniforme a 10 ingrandimenti, ma i difetti nella disposizione dei grani verranno rivelati utilizzando la microscopia elettronica a scansione (SEM) a 500 ingrandimenti.

A un ingrandimento molto elevato, quasi tutti i materiali hanno problemi di superficie. Tuttavia, quando si richiede che una superficie sia"senza difetti", i disegni spesso non specificano con quanta cura debba essere ispezionata la superficie di una parte o, cosa più importante, con quanta cura sarà ispezionata da il cliente.

Quindi, come superare il problema dei difetti superficiali dei materiali? Applica questi quattro passaggi!

1. Determinare l'ingrandimento

Per garantire che le parti vengano ispezionate con il livello di dettaglio appropriato, è importante determinare l'ingrandimento della superficie del materiale da controllare. L'ingrandimento è il rapporto tra la dimensione apparente di un oggetto (o la sua dimensione in un'immagine) e la sua dimensione effettiva, espressa come 5x, 10x, 20x, 50x, ecc.

Indicando il tasso di ingrandimento sul disegno, tu e il tuo fornitore otterrete un livello concordato che può essere utilizzato per misurare se la superficie del materiale's soddisfa le vostre esigenze.

Ma cosa dovrebbe essere considerato quando si specifica l'ingrandimento?

Quando si seleziona il livello di ingrandimento, è anche importante che sia significativo per l'uso finale. Poiché un'ispezione più attenta aumenta il costo, è necessario assicurarsi di non sovraccaricare le parti e richiedere finiture superficiali che superano i propri requisiti, il che potrebbe superare il budget.

Ad esempio, potrebbe essere eccessivo controllare la parte a 100 ingrandimenti se lievi scanalature nel tubo o nell'asta non influiscono sulle prestazioni della parte. Tuttavia, se si producono cuscinetti a sfera che verranno utilizzati in parti critiche di aeromobili, potrebbero essere necessari alti livelli di ingrandimento per garantire la funzionalità e soddisfare i requisiti di sicurezza.

Considera l'angolo della sorgente luminosa

Tieni presente che l'angolo della sorgente luminosa influisce anche sull'aspetto della superficie del materiale a livello microscopico.

L'angolo della luce può causare ombre e riflessi che possono aumentare o diminuire la dimensione percepita di linee di disegno, crepe, solchi, ammaccature e altri difetti di finitura superficiale. L'Angolo può anche modificare l'aspetto o nascondere la presenza di scolorimento.

I microscopi ottici possono fare affidamento su una varietà di sorgenti luminose, come lampade circolari, fibre ottiche incorporate, tubi fluorescenti paralleli e persino lampade retroilluminate, che proiettano ombre diverse.

3. Identificare la temperatura del colore della luce

Un'altra variabile è la temperatura del colore della luce, che è un modo più olistico di guardare la sorgente luminosa piuttosto che identificare semplicemente se il microscopio utilizza l'illuminazione a LED, fluorescente o a incandescenza.

Questa proprietà della luce visibile è rappresentata da kelvin (K). Le temperature superiori a 5.000 K sono chiamate colori freddi (blu-bianco) e temperature inferiori (2.700-3.000 K) sono chiamate colori caldi (dal giallo-bianco al rosso).

La differenza di temperatura del colore influenzerà l'aspetto della superficie delle parti. Ciò può portare a incongruenze in:

Come possono due persone guardare la stessa parte sotto una luce diversa, come possono vedere e descrivere la superficie del materiale?

In una foto o un video condiviso, l'aspetto di una superficie il cui scopo esplicito è confermare come dovrebbe apparire la parte"& quot;

Considera la presenza della luce

Tuttavia, un'altra variabile da considerare è che non c'è affatto luce - o, più specificamente, nessuna luce come nel caso del SEM.

Tutta la microscopia prevede l'osservazione di oggetti e/o aree della loro superficie che non sono visibili ad occhio nudo. I microscopi ottici utilizzano la diffrazione, la riflessione o la rifrazione dei raggi di luce visibile per creare immagini.

Tuttavia, il SEM esamina un campione scansionandolo con un fascio di elettroni focalizzato che viene riflesso dalla topografia del campione per produrre un'immagine tridimensionale dell'oggetto e/o della superficie. In altre parole, all'occhio umano, SEM osserva le parti nella completa e totale oscurità!

Ciò significa nessun effetto ombra confuso.

SEM è adatto alla tua applicazione?

Poiché la lunghezza d'onda degli elettroni è molto più piccola di quella della luce visibile, il SEM è in grado di produrre dettagli molto maggiori a una risoluzione molto più alta di quella prodotta da un microscopio ottico. Inoltre, SEM ha una profondità focale maggiore e quindi un'immagine 3D più dettagliata.

Tuttavia, il SEM presenta importanti svantaggi, tra cui la sorgente di elettroni, la lente e il campione devono essere tutti nel vuoto. SEM è anche molto costoso, complesso e difficile da usare per le applicazioni quotidiane.

Inoltre, poiché il SEM è fondamentalmente diverso dai normali metodi di microscopia, il SEM non può essere confrontato con ciò che l'occhio vede utilizzando metodi di microscopia ottica più tipici. Pertanto, mentre il livello di dettaglio generato da SEM è sorprendente, è incompatibile con le risorse tipiche di una fabbrica o di un negozio.

Ciò significa che richiedere il livello SEM"senza difetti" non è realistico, almeno per ora.

Pensarci ora aiuta a garantire la qualità in seguito

La buona notizia è che puoi e dovresti sempre specificare i livelli di ingrandimento per le superfici delle parti utilizzando metodi di microscopia più tipici.

I normali microscopi ottici possono misurare ovunque da 5x a 50x e ci sono altre opzioni più avanzate. Ad esempio, Metal Cut Corporation dispone di un microscopio ottico in grado di ingrandirsi fino a 200 volte e le nostre apparecchiature di ispezione video possono visualizzare un livello di dettaglio più elevato.

Ancora più importante, considerare le superfici dei materiali, l'ingrandimento e il modo in cui si relazionano ai requisiti di utilizzo finale nelle prime fasi del processo di produzione, ad esempio quando si realizzano disegni o si completano le richieste di offerta. Questo non solo ti aiuta a evitare problemi, ma aiuta anche a garantire che le tue parti superino l'ispezione e soddisfino le tue esigenze.

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