4 kľúčové kroky na prekonanie povrchových defektov materiálu

Čo znamená"bez defektov" naozaj zlý?

Zásadný problém nastáva, keď technický výkres uvádza"Žiadne chyby","žiadne zvyšky","žiadny olej, mazivo a častice" ;,"žiadne omrvinky","žiadne škrabance" alebo inak naznačuje, že chyba povrchu materiálu je neprijateľná. Výkresy sú často označené prvkami, ako napríklad"bez čiar kreslenia","bez drážkovania" a"žiadne pozdĺžne línie matrice".

Problém s týmito požiadavkami je, keď sa pozriete na povrch dielu, čo to vlastne znamená?

Ak sa pozorne pozriete na akýkoľvek povrch, nájdete chyby. (Pozreli ste sa niekedy na svoju pokožku v bežnom zrkadle a potom na svoju pokožku v 10-násobnej lupe? To platí aj pre tú najpresnejšiu prácu s kovom.

Rozdiely na mikroúrovni

Z mikroskopického hľadiska môže mať povrch čiary, ktoré nie sú viditeľné pri 10-násobnom zväčšení, ale vyzerajú ako veľké údolia pri skúmaní pri 50-násobnom zväčšení. Povrch reznej trubice môže vyzerať rovnomerne pri 10-násobnom zväčšení, ale defekty v usporiadaní zŕn budú odhalené pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie (SEM) pri 500-násobnom zväčšení.

Pri veľmi veľkom zväčšení má takmer každý materiál povrchové problémy. Ak sa však požaduje, aby bol povrch"bez defektov", výkresy často nešpecifikujú, ako starostlivo by mal byť povrch dielu skontrolovaný, alebo čo je dôležitejšie, ako starostlivo bude skontrolovaný zákazník.

Ako teda prekonať problém povrchových defektov materiálu? Použite tieto štyri kroky!

1. Určite zväčšenie

Aby sa zabezpečilo, že súčiastky sú kontrolované na primeranú úroveň detailov, je dôležité určiť zväčšenie povrchu materiálu, ktoré je potrebné skontrolovať. Zväčšenie je pomer medzi zdanlivou veľkosťou objektu' (alebo jeho veľkosťou na obrázku) a jeho skutočnou veľkosťou, vyjadrenou ako 5x, 10x, 20x, 50x atď.

Uvedením miery zväčšenia na výkrese vy a váš dodávateľ získate dohodnutú úroveň, ktorú možno použiť na meranie, či povrch materiálu' vyhovuje vašim potrebám.

Čo však treba zvážiť pri špecifikácii zväčšenia?

Pri výbere úrovne zväčšenia je tiež dôležité, aby bola zmysluplná pre konečné použitie. Keďže bližšia kontrola zvyšuje náklady, musíte sa uistiť, že nebudete prerábať diely a nebudete vyžadovať povrchové úpravy, ktoré presahujú vaše požiadavky, čo môže presiahnuť váš rozpočet.

Napríklad môže byť prehnané kontrolovať diel pri 100-násobnom zväčšení, ak jemné drážky v potrubí alebo tyči neovplyvňujú výkon dielu. Ak však vyrábate guľôčkové ložiská, ktoré sa budú používať v kritických častiach lietadla, na zabezpečenie funkčnosti a splnenie bezpečnostných požiadaviek môžu byť potrebné vysoké úrovne zväčšenia.

Zvážte uhol svetelného zdroja

Majte na pamäti, že uhol svetelného zdroja ovplyvňuje aj vzhľad povrchu materiálu na mikroskopickej úrovni.

Uhol svetla môže spôsobiť tiene a odrazy, ktoré môžu zväčšiť alebo zmenšiť vnímanú veľkosť čiar, prasklín, rýh, preliačin a iných defektov povrchovej úpravy. Uhol môže tiež zmeniť vzhľad alebo skryť prítomnosť zmeny farby.

Svetelné mikroskopy sa môžu spoliehať na rôzne zdroje svetla, ako sú kruhové lampy, zabudované optické vlákna, paralelné žiarivky a dokonca aj podsvietené lampy – všetky vrhajú rôzne tiene.

3. Identifikujte farebnú teplotu svetla

Ďalšou premennou je teplota farby svetla, čo je holistický spôsob pohľadu na zdroj svetla, a nie len zisťovanie toho, či mikroskop používa LED, fluorescenčné alebo žiarovkové osvetlenie.

Túto vlastnosť viditeľného svetla predstavuje kelvin (K). Teploty nad 5 000 K sa nazývajú studené farby (modro-biela) a nižšie teploty (2 700-3 000 K) teplé farby (žlto-biela až červená).

Rozdiel v teplote farieb ovplyvní vzhľad povrchu dielov. To môže viesť k nezrovnalostiam v:

Ako sa môžu dvaja ľudia pozerať na tú istú časť v rôznom svetle, ako môžu vidieť a opísať povrch materiálu

Na zdieľanej fotografii alebo videu vzhľad povrchu, ktorého výslovným účelom je potvrdiť, ako by časť"by mala vyzerať"

Zvážte prítomnosť svetla

Ďalšou premennou, ktorú treba vziať do úvahy, je, že neexistuje žiadne svetlo - alebo konkrétnejšie žiadne svetlo ako v prípade SEM.

Každá mikroskopia zahŕňa pozorovanie predmetov a/alebo oblastí ich povrchu, ktoré nie sú viditeľné voľným okom. Svetelné mikroskopy využívajú na vytváranie obrazov difrakciu, odraz alebo lom lúčov viditeľného svetla.

SEM však skúma vzorku jej skenovaním zaostreným elektrónovým lúčom, ktorý sa odráža od topografie vzorky', aby sa vytvoril trojrozmerný obraz objektu a/alebo povrchu. Inými slovami, pre ľudské oko SEM pozoruje časti v úplnej a úplnej tme!

To znamená žiadne mätúce efekty tieňov.

Je SEM vhodný pre vašu aplikáciu?

Pretože vlnová dĺžka elektrónov je oveľa menšia ako vlnová dĺžka viditeľného svetla, SEM je schopný produkovať oveľa väčšie detaily pri oveľa vyššom rozlíšení, než aké produkuje optický mikroskop. Okrem toho má SEM väčšiu hĺbku ohniska a tým aj detailnejšie 3D zobrazenie.

SEM má však veľké nevýhody, vrátane zdroja elektrónov, šošovky a vzorky musia byť vo vákuu. SEM je tiež veľmi drahý, zložitý a ťažko použiteľný pre každodenné aplikácie.

Okrem toho, pretože SEM sa zásadne líši od bežných mikroskopických metód, SEM nemožno porovnávať s tým, čo vidí oko pomocou bežnejších metód svetelnej mikroskopie. Aj keď je úroveň detailov generovaná SEM ohromujúca, nie je kompatibilná s typickými zdrojmi v továrni alebo obchode.

To znamená, že požiadavka na úroveň SEM"bez defektov" je nereálne, aspoň zatiaľ.

Premýšľanie o tom teraz pomáha zaistiť kvalitu neskôr

Dobrou správou je, že môžete a mali by ste vždy určiť úrovne zväčšenia pre povrchy dielov pomocou bežnejších mikroskopických metód.

Bežné svetelné mikroskopy môžu merať kdekoľvek od 5x do 50x a existujú aj ďalšie pokročilejšie možnosti. Napríklad spoločnosť Metal Cut Corporation má optický mikroskop schopný až 200-násobného zväčšenia a naše videoinšpekčné zariadenie dokáže zobraziť vyššiu úroveň detailov.

Najdôležitejšie je zvážiť povrchy materiálov, zväčšenie a ich vzťah k požiadavkám na konečné použitie na začiatku výrobného procesu – napríklad keď robíte výkresy alebo vypĺňate RFQS. To vám nielen pomôže vyhnúť sa problémom, ale tiež pomôže zabezpečiť, aby vaše diely prešli kontrolou a vyhovovali vašim potrebám.

Prosím, kontaktujte nás na zhang@pride-cnc.com