4 Bewezen stappen om vlekkeloze materiaaloppervlakken te bereiken

Wat betekent "Vrij van defecten" eigenlijk?

Een fundamenteel probleem ontstaat wanneer een technische tekening "vrij van defecten", "vrij van residu", "schoon van olie, vet, en deeltjes", "vrij van puin", "geen krassen", of anderszins aangeeft dat geen materiaaloppervlakte-onvolkomenheden acceptabel zijn. Tekeningen roepen ook vaak kenmerken op zoals "geen treklijnen", "geen gaten", en "geen longitudinale dijlijnen".

Het probleem met deze verzoeken is: wat betekent dat eigenlijk wanneer u naar een onderdeelsoppervlak kijkt?

Als u nauwkeurig genoeg kijkt naar elk oppervlak, zult u fouten vinden. (Ooit naar uw huid gekeken in een gewone spiegel en daarna in een 10x vergrootspiegel?) En dit is waar, zelfs in de meest precisie metaalfabricage.

Verschillen op microscopisch niveau

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

Onder extreme hoge vergroting heeft virtually elk materiaal oppervlakteproblemen. Echter, wanneer men vraagt om een oppervlak "vrij van defecten", specificeren tekeningen vaak niet hoe nauwkeurig een onderdeelsoppervlak onderzocht moet worden — of, misschien nog belangrijker, hoe nauwkeurig het door de klant onderzocht zal worden.

Hoe kunt u dan problemen met materiaaloppervlakte-onvolkomenheden overwinnen? Pas deze vier stappen toe!

1. Bepaal de vergrotingsverhouding

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

Door de vergrotingsverhouding op uw tekening aan te geven, zullen u en uw leverancier een overeengekomen niveau hebben om te meten of een materiaaloppervlak aan uw behoeften voldoet.

Maar, wat moet u overwegen bij het specificeren van vergroting?

Bij het kiezen van een vergrotingsniveau is het ook belangrijk dat het zinvol is met uw eindgebruik. Aangezien er extra kosten gemoeid zijn met nader onderzoek, wilt u ervoor zorgen dat u het onderdeel niet over-ontwerpt en vraagt om oppervlakteafwerkingsverwerking die uw eisen overschrijdt en daarmee uw budget kan overschrijden.

Bijvoorbeeld, als een lichte groef in een buis of staaf de prestaties van het onderdeel niet beïnvloedt, dan kan het onderzoeken van het onderdeel bij 100x vergroting excessief zijn. Maar als u een kogellager produceert dat in een kritisch vliegtuigonderdeel gebruikt wordt, kan een hoog vergrotingsniveau noodzakelijk zijn om functionaliteit te waarborgen en veiligheidseisen te voldoen.

2. Overweeg de hoek van de lichtbron

Houd er rekening mee dat de hoek van de lichtbron ook een impact kan hebben op het uiterlijk van een materiaaloppervlak op microscopisch niveau.

De hoek van het licht kan schaduwen en reflecties veroorzaken die de waargenomen grootte van treklijnen, kraken, gaten, deuken, en andere oppervlakte-onvolkomenheden kunnen vergroten of verkleinen. De hoek kan ook het uiterlijk veranderen of de aanwezigheid van verkleuringen verbergen.

Optische microsopen kunnen vertrouwen op diverse lichtbronnen, zoals ringverlichting, ingebed glasvezel, parallelle fluorescente buizen, of zelfs achterverlichting — die allemaal verschillende schaduwen werpen.

3. Identificeer de kleurtemperatuur van het licht

Een andere variabele is de kleurtemperatuur van het licht, wat een meer omvattende manier is om naar een lichtbron te kijken, versus alleen te identificeren of een microscoop LED, fluorescerend, of gloeilampverlichting gebruikt.

Deze kenmerk van zichtbaar licht wordt uitgedrukt in Kelvins (K). Temperaturen boven 5.000K heten koude kleuren (blauw-wit) en lagere temperaturen (2.700–3.000K) heten warme kleuren (geel-wit tot rood).

Verschillen in de kleurtemperatuur kunnen het uiterlijk van een onderdeelsoppervlak beïnvloeden. Dit kan leiden tot inconsistencies in:

• Hoe twee personen die naar hetzelfde onderdeel kijken onder verschillende verlichting het materiaaloppervlak zouden zien en beschrijven
• Hoe het oppervlak eruit zou zien in een foto of video die gedeeld wordt met het expliciete doel om te bevestigen hoe het onderdeel "eruit zou moeten zien"

4. Overweeg de aanwezigheid van licht

Een nog andere variabele om te overwegen is de aanwezigheid van licht helemaal — of meer specifiek, de afwezigheid van licht zoals in het geval van een SEM.

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

Maar een SEM onderzoekt een monster door het te scannen met een gefocuste bundel elektronen, die reflecteren op de topografie van een monster om driedimensionale afbeeldingen van het object en/of oppervlak te produceren. Met andere woorden, voor het menselijk oog kijkt een SEM naar onderdelen in volledige en absolute 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, is een SEM in staat om een afbeelding te produceren bij een veel hogere resolutie, met meer detail dan die geproduceerd door een optische microscoop. Daarnaast heeft een SEM een grotere diepgang van scherpte, vandaar de gedetailleerdere 3D-imaging.

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

Daarnaast, omdat het zo fundamenteel anders is dan gewone microscopiemethoden, biedt een SEM geen basis voor vergelijking met wat gezien kan worden door het oog met de meer typische optische microscoopmethode. Dus, hoewel het detailniveau geproduceerd door een SEM verbazingwekkend is, is het niet compatibel met typische bronnen in de fabriek of werkplaats.

Dat betekent dat vragen om SEM-niveau "vrij van defecten" is, ten minste voor het heden, niet praktisch.

Eraan denken nu helpt kwaliteit later te waarborgen

Het goede nieuws is, u kunt en moet altijd het vergrotingsniveau specificeren waaronder u uw onderdeelsoppervlak wilt onderzoeken met de meer typische microscopiemethoden.

Gewone optische microsopen kunnen meten van 5x tot 50x, en er zijn andere, meer geavanceerde opties. Bijvoorbeeld, Metal Cutting Corporation heeft een optische microscoop die capaciteit heeft tot vergroting tot 200x, en onze video-inspectieapparatuur kan een nog groter detailniveau weergeven.

Meest van allen, denk aan het materiaaloppervlak, de vergrotingsverhouding, en hoe ze relatief zijn tot de eisen van uw eindgebruik vroeg in het fabricageproces — bijvoorbeeld, terwijl u uw tekeningen maakt of een RFQ voltooit. Dat zal niet alleen helpen problemen later te vermijden, maar ook helpen ervoor te zorgen dat uw onderdelen inspectie zullen doorstaan en aan uw behoeften voldoen.