4 βασικά βήματα για να ξεπεραστούν τα ελαττώματα της επιφάνειας του υλικού

Τι σημαίνει"χωρίς ελαττώματα" πραγματικά εννοώ;

Ένα θεμελιώδες πρόβλημα προκύπτει όταν ένα μηχανικό σχέδιο αναφέρει"Χωρίς ελαττώματα","χωρίς κατάλοιπα","χωρίς λάδι, γράσο και σωματίδια" ;,"χωρίς ψίχουλα","χωρίς γρατσουνιές" ή αλλιώς υποδεικνύει ότι ένα ελάττωμα στην επιφάνεια του υλικού είναι απαράδεκτο. Τα σχέδια συχνά επισημαίνονται με χαρακτηριστικά όπως"χωρίς γραμμές σχεδίασης","no gouging" και"χωρίς διαμήκεις γραμμές μήτρας".

Το πρόβλημα με αυτά τα αιτήματα είναι, όταν κοιτάτε την επιφάνεια του εξαρτήματος, τι σημαίνει αυτό στην πραγματικότητα;

Εάν κοιτάξετε προσεκτικά σε οποιαδήποτε επιφάνεια, θα βρείτε ελαττώματα. (Κοιτάξτε ποτέ το δέρμα σας σε έναν κανονικό καθρέφτη και μετά κοιτάξτε το δέρμα σας σε μεγεθυντικό φακό 10x; Αυτό ισχύει ακόμη και για την πιο ακριβή μεταλλική εργασία.

Διαφορές σε μικροεπίπεδο

Από μικροσκοπική άποψη, η επιφάνεια μπορεί να έχει γραμμές που δεν είναι ορατές σε μεγέθυνση 10x, αλλά μοιάζουν με μεγάλες κοιλάδες όταν εξετάζονται υπό μεγέθυνση 50x. Η επιφάνεια του κοπτικού σωλήνα μπορεί να φαίνεται ομοιόμορφη σε μεγέθυνση 10 x, αλλά τα ελαττώματα στη διάταξη των κόκκων θα αποκαλυφθούν χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM) σε μεγέθυνση 500 x.

Σε πολύ υψηλή μεγέθυνση, σχεδόν κάθε υλικό έχει προβλήματα επιφάνειας. Ωστόσο, όταν μια επιφάνεια απαιτείται να είναι"χωρίς ελαττώματα", τα σχέδια συχνά αποτυγχάνουν να καθορίσουν πόσο προσεκτικά θα πρέπει να επιθεωρηθεί η επιφάνεια ενός εξαρτήματος ή, το πιο σημαντικό, πόσο προσεκτικά θα επιθεωρηθεί από ο πελάτης.

Λοιπόν, πώς να ξεπεραστεί το πρόβλημα των ελαττωμάτων της επιφάνειας του υλικού; Εφαρμόστε αυτά τα τέσσερα βήματα!

1. Προσδιορίστε τη μεγέθυνση

Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι τα μέρη επιθεωρούνται με το κατάλληλο επίπεδο λεπτομέρειας, είναι σημαντικό να προσδιοριστεί η μεγέθυνση της επιφάνειας του υλικού που πρέπει να ελεγχθεί. Η μεγέθυνση είναι η αναλογία μεταξύ του φαινομενικού μεγέθους ενός αντικειμένου' (ή του μεγέθους του σε μια εικόνα) και του πραγματικού του μεγέθους, που εκφράζεται ως 5x, 10x, 20x, 50x, κ.λπ.

Υποδεικνύοντας το ρυθμό μεγέθυνσης στο σχέδιο, εσείς και ο προμηθευτής σας θα λάβετε ένα συμφωνημένο επίπεδο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μετρήσετε εάν η επιφάνεια του υλικού' ανταποκρίνεται στις ανάγκες σας.

Τι πρέπει όμως να λαμβάνεται υπόψη κατά τον καθορισμό της μεγέθυνσης;

Κατά την επιλογή του επιπέδου μεγέθυνσης, είναι επίσης σημαντικό να είναι σημαντικό για την τελική χρήση. Δεδομένου ότι μια πιο προσεκτική επιθεώρηση αυξάνει το κόστος, πρέπει να βεβαιωθείτε ότι δεν κάνετε υπερβολική μηχανική επεξεργασία εξαρτημάτων και ότι δεν χρειάζεστε φινιρίσματα επιφανειών που υπερβαίνουν τις απαιτήσεις σας, κάτι που μπορεί να υπερβαίνει τον προϋπολογισμό σας.

Για παράδειγμα, μπορεί να είναι υπερβολικός ο έλεγχος του εξαρτήματος σε μεγέθυνση 100, εάν μικρές αυλακώσεις στον σωλήνα ή τη ράβδο δεν επηρεάζουν την απόδοση του εξαρτήματος. Ωστόσο, εάν παράγετε ρουλεμάν που θα χρησιμοποιηθούν σε κρίσιμα εξαρτήματα αεροσκάφους, ενδέχεται να απαιτούνται υψηλά επίπεδα μεγέθυνσης για τη διασφάλιση της λειτουργικότητας και την τήρηση των απαιτήσεων ασφαλείας.

Εξετάστε τη γωνία της πηγής φωτός

Λάβετε υπόψη ότι η γωνία της πηγής φωτός επηρεάζει επίσης την εμφάνιση της επιφάνειας του υλικού σε μικροσκοπικό επίπεδο.

Η γωνία του φωτός μπορεί να προκαλέσει σκιές και αντανακλάσεις που μπορεί να αυξήσουν ή να μειώσουν το αντιληπτό μέγεθος των γραμμών σχεδίασης, ρωγμών, αυλακώσεων, βαθουλωμάτων και άλλων ελαττωμάτων στο φινίρισμα της επιφάνειας. Η γωνία μπορεί επίσης να αλλάξει την εμφάνιση ή να κρύψει την παρουσία αποχρωματισμού.

Τα μικροσκόπια φωτός μπορούν να βασίζονται σε μια ποικιλία πηγών φωτός, όπως κυκλικούς λαμπτήρες, ενσωματωμένες οπτικές ίνες, παράλληλους σωλήνες φθορισμού, ακόμη και λαμπτήρες με οπίσθιο φωτισμό - όλα αυτά δημιουργούν διαφορετικές σκιές.

3. Προσδιορίστε τη θερμοκρασία χρώματος του φωτός

Μια άλλη μεταβλητή είναι η θερμοκρασία χρώματος του φωτός, η οποία είναι ένας πιο ολιστικός τρόπος για να δούμε την πηγή φωτός και όχι απλώς να προσδιορίσουμε εάν το μικροσκόπιο χρησιμοποιεί φωτισμό LED, φθορισμού ή πυρακτώσεως.

Αυτή η ιδιότητα του ορατού φωτός αντιπροσωπεύεται από το Kelvin (K). Οι θερμοκρασίες άνω των 5.000 Κ ονομάζονται ψυχρά χρώματα (μπλε-λευκό) και οι χαμηλότερες θερμοκρασίες (2.700-3.000 Κ) ονομάζονται ζεστά χρώματα (κίτρινο-λευκό έως κόκκινο).

Η διαφορά στη θερμοκρασία χρώματος θα επηρεάσει την εμφάνιση της επιφάνειας των εξαρτημάτων. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ασυνέπειες σε:

Πώς μπορούν δύο άνθρωποι να κοιτάζουν το ίδιο μέρος με διαφορετικό φως, πώς μπορούν να δουν και να περιγράψουν την επιφάνεια του υλικού

Σε μια κοινόχρηστη φωτογραφία ή βίντεο, η εμφάνιση μιας επιφάνειας της οποίας ο ρητός σκοπός είναι να επιβεβαιώσει πώς το τμήμα"πρέπει να φαίνεται"

Σκεφτείτε την παρουσία φωτός

Ωστόσο, μια άλλη μεταβλητή που πρέπει να λάβετε υπόψη είναι ότι δεν υπάρχει καθόλου φως - ή, πιο συγκεκριμένα, δεν υπάρχει φως όπως στην περίπτωση του SEM.

Κάθε μικροσκοπία περιλαμβάνει την εξέταση αντικειμένων ή/και περιοχών της επιφάνειάς τους που δεν είναι ορατά με γυμνό μάτι. Τα μικροσκόπια φωτός χρησιμοποιούν περίθλαση, ανάκλαση ή διάθλαση δέσμης ορατού φωτός για τη δημιουργία εικόνων.

Ωστόσο, το SEM εξετάζει ένα δείγμα σαρώνοντάς το με μια εστιασμένη δέσμη ηλεκτρονίων που ανακλάται από την τοπογραφία του δείγματος' για να παράγει μια τρισδιάστατη εικόνα του αντικειμένου και/ή της επιφάνειας. Με άλλα λόγια, στο ανθρώπινο μάτι, το SEM παρατηρεί μέρη σε απόλυτο και απόλυτο σκοτάδι!

Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχουν μπερδεμένα εφέ σκιάς.

Είναι το SEM κατάλληλο για την εφαρμογή σας;

Επειδή το μήκος κύματος των ηλεκτρονίων είναι πολύ μικρότερο από αυτό του ορατού φωτός, το SEM είναι σε θέση να παράγει πολύ μεγαλύτερη λεπτομέρεια σε πολύ υψηλότερη ανάλυση από αυτή που παράγεται από ένα οπτικό μικροσκόπιο. Επιπλέον, το SEM έχει μεγαλύτερο εστιακό βάθος και επομένως πιο λεπτομερή τρισδιάστατη απεικόνιση.

Ωστόσο, το SEM έχει σημαντικά μειονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της πηγής ηλεκτρονίων, ο φακός και το δείγμα πρέπει να βρίσκονται όλα στο κενό. Το SEM είναι επίσης πολύ ακριβό, πολύπλοκο και δύσκολο στη χρήση για καθημερινές εφαρμογές.

Επιπλέον, επειδή το SEM διαφέρει θεμελιωδώς από τις συνηθισμένες μεθόδους μικροσκοπίας, το SEM δεν μπορεί να συγκριθεί με αυτό που βλέπει το μάτι χρησιμοποιώντας πιο τυπικές μεθόδους μικροσκοπίας φωτός. Έτσι, ενώ το επίπεδο λεπτομέρειας που δημιουργείται από το SEM είναι εκπληκτικό, είναι ασυμβίβαστο με τυπικούς πόρους σε ένα εργοστάσιο ή κατάστημα.

Αυτό σημαίνει ότι απαιτείται επίπεδο SEM"χωρίς ελαττώματα" δεν είναι ρεαλιστικό, τουλάχιστον προς το παρόν.

Το να το σκέφτεσαι τώρα βοηθά στη διασφάλιση της ποιότητας αργότερα

Τα καλά νέα είναι ότι μπορείτε και πρέπει πάντα να προσδιορίζετε επίπεδα μεγέθυνσης για επιφάνειες μερών χρησιμοποιώντας πιο τυπικές μεθόδους μικροσκοπίας.

Τα συνηθισμένα μικροσκόπια φωτός μπορούν να μετρήσουν οπουδήποτε από 5x έως 50x, ενώ υπάρχουν και άλλες πιο προηγμένες επιλογές. Για παράδειγμα, η Metal Cut Corporation διαθέτει ένα οπτικό μικροσκόπιο με δυνατότητα μεγέθυνσης έως και 200 ​​φορές και ο εξοπλισμός επιθεώρησης βίντεο που διαθέτουμε μπορεί να εμφανίσει υψηλότερο επίπεδο λεπτομέρειας.

Το πιο σημαντικό, λάβετε υπόψη τις επιφάνειες των υλικών, τη μεγέθυνση και πώς σχετίζονται με τις απαιτήσεις τελικής χρήσης νωρίς στη διαδικασία κατασκευής -- για παράδειγμα, όταν κάνετε σχέδια ή ολοκληρώνετε RFQS. Αυτό όχι μόνο σας βοηθά να αποφύγετε προβλήματα, αλλά βοηθά επίσης να διασφαλίσετε ότι τα εξαρτήματά σας περνούν από έλεγχο και καλύπτουν τις ανάγκες σας.

Επικοινωνήστε μαζί μας στο zhang@pride-cnc.com