4 essentiële stappen om onvolkomenheden van het materiaaloppervlak te overwinnen

Wat betekent "Vrij van gebreken" echt?

Een fundamenteel probleem doet zich voor wanneer een technische tekening zegt "vrij van defecten", "vrij van resten", "vrij van olie, vet en deeltjes", "vrij van vuil", "geen krassen" of anderszins aangeeft dat er geen materiaaloppervlak is. onvolkomenheden zijn acceptabel. Tekeningen noemen ook vaak kenmerken zoals "geen treklijnen, "geen gutsen" en "geen longitudinale matrijslijnen".

Het probleem met deze verzoeken is, wat betekent dat eigenlijk als je naar het oppervlak van een onderdeel kijkt?

Als je goed naar elk oppervlak kijkt, zul je gebreken vinden. (Ooit naar je huid gekeken in een gewone spiegel en vervolgens in een 10x vergrootglas?) En dit geldt zelfs in de meest nauwkeurige metaalfabricage.

Verschillen op microscopisch niveau

Vanuit microscopisch oogpunt kan een oppervlak lijnen hebben die onzichtbaar zijn bij een vergroting van 10x, maar bij 50x kijken als grote valleien. Het oppervlak van een afgesneden buis kan er uniform uitzien bij een vergroting van 10x, maar bij 500x met behulp van een scanning-elektronenmicroscoop (SEM) zullen onvolkomenheden in de korreluitlijning worden onthuld.

Bij extreem hoge vergroting heeft vrijwel elk materiaal oppervlakteproblemen. Wanneer echter wordt gevraagd om een ​​oppervlak "vrij van gebreken" te hebben, geven tekeningen vaak niet aan hoe nauwkeurig het oppervlak van een onderdeel moet worden onderzocht - of, misschien nog belangrijker, hoe nauwkeurig het door de klant zal worden onderzocht.

Dus, hoe kunt u problemen met materiële onvolkomenheden op het oppervlak overwinnen? Pas deze vier stappen toe!

1. Bepaal de vergrotingsfactor

Om ervoor te zorgen dat onderdelen tot op het juiste detailniveau worden geïnspecteerd, is het van cruciaal belang om de vergrotingsfactor te identificeren waarmee het materiaaloppervlak moet worden onderzocht. Vergrotingsverhouding is de verhouding tussen de schijnbare grootte van een object (of de grootte in een afbeelding) en de ware grootte, aangegeven als 5x, 10x, 20x, 50x, enzovoort.

Door de vergrotingsfactor op uw tekening aan te geven, hebben u en uw leverancier een afgesproken niveau om te meten of het oppervlak van een materiaal aan uw behoeften voldoet.

Maar waar moet u op letten bij het specificeren van de vergroting?

Bij het kiezen van een vergrotingsniveau is het ook belangrijk dat het zinvol is voor uw eindgebruik. Aangezien er extra kosten gemoeid zijn bij nader onderzoek, wilt u er zeker van zijn dat u het onderdeel niet overmatig ontwerpt en vraagt ​​om een ​​oppervlakteafwerking die uw vereisten overtreft en daarom uw budget kan overschrijden.

Als bijvoorbeeld een kleine groef in een buis of staaf geen invloed heeft op de prestaties van het onderdeel, kan het onderzoeken van het onderdeel bij een vergroting van 100x overdreven zijn. Maar als u een kogellager produceert dat in een kritiek vliegtuigonderdeel wordt gebruikt, kan een hoog vergrotingsniveau nodig zijn om de functionaliteit te garanderen en aan de veiligheidseisen te voldoen.

2. Overweeg de hoek van de lichtbron

Houd er rekening mee dat de hoek van de lichtbron ook op microscopisch niveau van invloed kan zijn op het uiterlijk van het oppervlak van een materiaal.

De hoek van het licht kan schaduwen en reflecties veroorzaken die de waargenomen grootte van treklijnen, scheuren, groeven, deuken en andere onvolkomenheden in de oppervlakteafwerking kunnen vergroten of verkleinen. De hoek kan ook het uiterlijk veranderen of de aanwezigheid van verkleuringen verbergen.

Optische microscopen kunnen vertrouwen op verschillende lichtbronnen, zoals ringlampen, ingebouwde glasvezel, parallelle TL-buizen of zelfs achtergrondverlichting - die allemaal verschillende schaduwen werpen.

3. Identificeer de kleurtemperatuur van het licht

Een andere variabele is de kleurtemperatuur van het licht, wat een uitgebreidere manier is om naar een lichtbron te kijken, in plaats van alleen te bepalen of een microscoop led-, fluorescentie- of gloeilampverlichting gebruikt.

Deze eigenschap van zichtbaar licht wordt uitgedrukt in Kelvins (K). Temperaturen boven 5.000 K worden koele kleuren genoemd (blauwachtig wit) en lagere temperaturen (2.700-3.000 K) worden warme kleuren genoemd (geelachtig wit tot rood).

Verschillen in de kleurtemperatuur kunnen het uiterlijk van het oppervlak van een onderdeel beïnvloeden. Dit kan leiden tot inconsistenties in:

• Hoe twee mensen die naar hetzelfde onderdeel kijken onder verschillende belichting het materiële oppervlak zouden zien en beschrijven
• Hoe het oppervlak eruit zou zien op een foto of video die wordt gedeeld met het uitdrukkelijke doel om te bevestigen hoe het onderdeel "er zou moeten uitzien"

4. Overweeg de aanwezigheid van licht

Nog een andere variabele waarmee rekening moet worden gehouden, is de aanwezigheid van licht, of meer specifiek de afwezigheid van licht, zoals in het geval van een SEM.

Alle microscopie omvat het bekijken van een object en/of delen van het oppervlak die niet met het blote oog kunnen worden gezien. Optische microscopen gebruiken de diffractie, reflectie of breking van zichtbare lichtstralen om een ​​beeld te creëren.

Maar een SEM onderzoekt een monster door het te scannen met een gefocusseerde bundel elektronen, die weerkaatsen op de topografie van een monster om driedimensionale beelden van het object en/of oppervlak te produceren. Met andere woorden, voor het menselijk oog kijkt een SEM naar onderdelen in volledige en totale duisternis!

Dat betekent dat er geen verwarrende schaduweffecten zijn.

Is een SEM geschikt voor uw toepassing?

Omdat elektronen een veel kleinere golflengte hebben dan zichtbaar licht, kan een SEM een beeld produceren met een veel hogere resolutie, met meer detail dan dat van een optische microscoop. Bovendien heeft een SEM een grotere scherptediepte, vandaar de meer gedetailleerde 3D-beeldvorming.

Er zijn echter grote nadelen aan SEM, waaronder dat de elektronenbron, lenzen en monster zich allemaal in een vacuüm moeten bevinden. Voor alledaagse toepassingen is een SEM ook extreem duur, complex en moeilijk te gebruiken.

Omdat het zo fundamenteel verschilt van gewone microscopiemethoden, biedt een SEM bovendien geen vergelijkingsbasis met wat met het oog kan worden gezien met behulp van de meer typische optische microscoopmethode. Dus hoewel het detailniveau dat door een SEM wordt geproduceerd verbazingwekkend is, is het niet compatibel met de typische middelen in de fabriek of winkel.

Dat betekent dat vragen om SEM-niveau "vrij van defecten" voorlopig niet praktisch is.

Er nu over nadenken helpt om later de kwaliteit te waarborgen

Het goede nieuws is dat je altijd het vergrotingsniveau kunt en moet specificeren waaronder je het oppervlak van je onderdeel wilt onderzoeken met behulp van de meer typische microscopiemethoden.

Gemeenschappelijke optische microscopen kunnen overal van 5x tot 50x meten, en er zijn andere, meer geavanceerde opties. Metal Cutting Corporation heeft bijvoorbeeld een optische microscoop die tot 200x kan vergroten, en onze video-inspectieapparatuur kan een nog groter detailniveau weergeven.

Denk vooral aan het materiaaloppervlak, de vergrotingsfactor en hoe deze zich verhouden tot de vereisten van uw eindgebruik in een vroeg stadium van het productieproces, bijvoorbeeld wanneer u uw tekeningen maakt of een offerteaanvraag invult. Zo voorkomt u niet alleen problemen onderweg, maar zorgt u er ook voor dat uw onderdelen door de keuring komen en aan uw behoeften voldoen.