4 pasos críticos para superar las imperfecciones de la superficie del material

¿Qué significa realmente "libre de defectos"?

Surge un problema fundamental cuando un dibujo de ingeniería dice "libre de defectos", "libre de residuos", "limpio de aceite, grasa y partículas", "libre de escombros", "sin rayones", o indica que no hay material en la superficie. las imperfecciones son aceptables. Los dibujos también mencionan a menudo características como "sin líneas de dibujo", "sin gubias" y "sin líneas de troquelado longitudinal".

El problema con estas solicitudes es, ¿qué significa eso realmente cuando miras la superficie de una pieza?

Si miras lo suficientemente de cerca cualquier superficie, encontrarás fallas. (¿Alguna vez miró su piel en un espejo común y luego en un espejo de aumento de 10x?) Y esto es cierto incluso en la fabricación de metal más precisa.

Diferencias a nivel microscópico

Desde un punto de vista microscópico, una superficie puede tener líneas que son invisibles con un aumento de 10x pero que parecen valles importantes cuando se examinan con un aumento de 50x. La superficie de un tubo cortado puede parecer uniforme con un aumento de 10x, pero con un aumento de 500x usando un microscopio electrónico de barrido (SEM), se revelarán las imperfecciones en la alineación del grano.

Bajo un aumento extremadamente alto, prácticamente todos los materiales tienen problemas en la superficie. Sin embargo, cuando se solicita que una superficie esté "libre de defectos", los dibujos a menudo no especifican qué tan de cerca se debe examinar la superficie de una pieza o, quizás lo que es más importante, qué tan de cerca la examinará el cliente.

Entonces, ¿cómo puede superar los problemas de las imperfecciones de la superficie del material? ¡Aplica estos cuatro pasos!

1. Determine la relación de ampliación

Para asegurarse de que las piezas se inspeccionen con el nivel de detalle adecuado, es de vital importancia identificar la relación de aumento en la que se debe examinar la superficie del material. La relación de ampliación es la relación entre el tamaño aparente de un objeto (o su tamaño en una imagen) y su tamaño real, indicado como 5x, 10x, 20x, 50x, etc.

Al indicar la relación de aumento en su dibujo, usted y su proveedor tendrán un nivel acordado para medir si la superficie de un material satisface sus necesidades.

Pero, ¿qué debe tener en cuenta al especificar la ampliación?

Al elegir un nivel de aumento, también es importante que tenga sentido con su uso final. Debido a que hay un costo adicional involucrado en un examen más detallado, debe asegurarse de no sobredimensionar la pieza y solicitar un procesamiento de acabado superficial que exceda sus requisitos y, por lo tanto, pueda exceder su presupuesto.

Por ejemplo, si tener una pequeña ranura en un tubo o varilla no afectará el rendimiento de la pieza, examinar la pieza con un aumento de 100x puede ser excesivo. Pero si está produciendo un rodamiento de bolas que se usará en una parte crítica del avión, puede ser necesario un alto nivel de aumento para garantizar la funcionalidad y cumplir con los requisitos de seguridad.

2. Considere el ángulo de la fuente de luz

Tenga en cuenta que el ángulo de la fuente de luz también puede tener un impacto en la apariencia de la superficie de un material a nivel microscópico.

El ángulo de la luz puede causar sombras y reflejos que pueden aumentar o disminuir el tamaño percibido de las líneas dibujadas, grietas, muescas, abolladuras y otras imperfecciones del acabado de la superficie. El ángulo también puede cambiar la apariencia u ocultar la presencia de decoloraciones.

Los microscopios ópticos pueden depender de varias fuentes de luz, como luces anulares, fibra óptica integrada, tubos fluorescentes paralelos o incluso retroiluminación, todas las cuales proyectarán diferentes sombras.

3. Identificar la temperatura de color de la luz

Otra variable es la temperatura de color de la luz, que es una forma más completa de observar una fuente de luz, en lugar de solo identificar si un microscopio usa iluminación LED, fluorescente o incandescente.

Esta característica de la luz visible se expresa en Kelvins (K). Las temperaturas superiores a 5000 K se denominan colores fríos (blanco azulado) y las temperaturas más bajas (2700–3000 K) se denominan colores cálidos (desde el blanco amarillento hasta el rojo).

Las diferencias en la temperatura del color pueden afectar la apariencia de la superficie de una pieza. Esto puede generar inconsistencias en:

• Cómo verían y describirían la superficie del material dos personas que miran la misma pieza con diferente iluminación
• Cómo se vería la superficie en una fotografía o video que se comparte con el propósito expreso de confirmar cómo "debería verse" la pieza

4. Considera la presencia de la luz

Otra variable más a considerar es la presencia de luz, o más específicamente, la ausencia de luz como en el caso de un SEM.

Toda microscopía implica ver un objeto y/o áreas de su superficie que no se pueden ver a simple vista. Los microscopios ópticos utilizan la difracción, la reflexión o la refracción de haces de luz visible para crear una imagen.

Pero un SEM examina una muestra al escanearla con un haz de electrones enfocado, que se refleja en la topografía de una muestra para producir imágenes tridimensionales del objeto y/o la superficie. En otras palabras, para el ojo humano, ¡un SEM observa las piezas en completa y absoluta oscuridad!

Eso significa que no hay efectos de sombra confusos.

¿Es un SEM adecuado para su aplicación?

Debido a que los electrones tienen una longitud de onda mucho más pequeña que la luz visible, un SEM puede producir una imagen a una resolución mucho más alta, con mayor detalle que la producida por un microscopio óptico. Además, un SEM tiene una mayor profundidad de enfoque, por lo tanto, las imágenes en 3D son más detalladas.

Sin embargo, existen importantes inconvenientes para SEM, incluido el hecho de que la fuente de electrones, las lentes y la muestra deben estar en el vacío. Para las aplicaciones cotidianas, un SEM también es extremadamente costoso, complejo y difícil de usar.

Además, debido a que es tan fundamentalmente diferente de los métodos ordinarios de microscopía, un SEM no proporciona una base de comparación con lo que puede ver el ojo usando el método de microscopio óptico más típico. Entonces, si bien el nivel de detalle producido por un SEM es sorprendente, no es compatible con los recursos típicos de la fábrica o el taller.

Eso significa que solicitar un nivel SEM "libre de defectos" no es práctico, al menos por el momento.

Pensar en ello ahora ayuda a garantizar la calidad más adelante

La buena noticia es que siempre puede y debe especificar el nivel de aumento con el que desea examinar la superficie de su pieza utilizando los métodos de microscopía más típicos.

Los microscopios ópticos comunes pueden medir entre 5x y 50x, y existen otras opciones más avanzadas. Por ejemplo, Metal Cutting Corporation tiene un microscopio óptico que puede aumentar hasta 200x, y nuestro equipo de inspección por video puede mostrar un nivel de detalle aún mayor.

Sobre todo, piense en la superficie del material, la relación de ampliación y cómo se relacionan con los requisitos de su uso final en las primeras etapas del proceso de fabricación, por ejemplo, mientras realiza sus dibujos o completa una RFQ. Eso no solo lo ayudará a evitar problemas en el futuro, sino que también ayudará a garantizar que sus piezas pasen la inspección y satisfagan sus necesidades.