4 pasos probados para lograr superficies de material libres de defectos

¿Qué significa realmente "libre de defectos"?

Surge un problema fundamental cuando un plano de ingeniería dice "libre de defectos", "libre de residuos", "limpio de aceite, grasa y partículas", "libre de residuos", "sin arañazos", o indica que no son aceptables imperfecciones en la superficie del material. Los planos también a menudo exigen características como "sin líneas de estirado", "sin marcas", "sin líneas longitudinales de matriz".

El problema con estas peticiones es: ¿qué significa realmente cuando mira la superficie de una pieza?

Si mira lo suficientemente de cerca cualquier superficie, encontrará fallos. (¿Alguna vez miró su piel en un espejo normal y luego en uno de aumento 10x?) Y esto es cierto incluso en la fabricación metálica más precisa.

Diferencias a nivel microscópico

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

Bajo aumento extremadamente alto, prácticamente todo material tiene problemas de superficie. Sin embargo, al pedir una superficie "libre de defectos", los planos a menudo no especifican cuán de cerca debe examinarse la superficie —o, quizás más importante, cuán de cerca la examinará el cliente.

¿Cómo superar problemas de imperfecciones en superficie de material? ¡Aplique estos cuatro pasos!

1. Determinar la relación de aumento

Para asegurar que las piezas se inspeccionan al nivel de detalle adecuado, es críticamente importante identificar la relación de aumento a la que la superficie del material necesita examinarse. La relación de aumento es la razón entre el tamaño aparente de un objeto (o su tamaño en imagen) y su tamaño real, indicada como 5x, 10x, 20x, 50x, etc.

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

Pero, ¿qué considerar al especificar aumento?

Al elegir nivel de aumento, también es importante que tenga sentido con su uso final. Como hay coste añadido en examen más cercano, quiere estar seguro de no sobre-diseñar la pieza y pedir procesamiento de acabado superficial que exceda sus requisitos y, por tanto, pueda exceder su presupuesto.

Por ejemplo, si tener una ligera ranura en un tubo o varilla no afecta el rendimiento de la pieza, examinar a 100x puede ser excesivo. Pero si produce un rodamiento para pieza crítica de avión, un nivel de aumento alto puede ser necesario para asegurar funcionalidad y cumplir requisitos de seguridad.

2. Considerar el ángulo de la fuente de luz

Tenga en cuenta que el ángulo de la fuente de luz también puede impactar la apariencia de la superficie a nivel microscópico.

El ángulo de la luz puede causar sombras y reflejos que aumentan o disminuyen el tamaño percibido de líneas de estirado, grietas, marcas, abolladuras y otras imperfecciones de acabado. El ángulo también puede cambiar la apariencia o ocultar presencia de decoloraciones.

Los microscopios ópticos pueden usar diversas fuentes: luces anulares, fibra óptica integrada, tubos fluorescentes paralelos, o incluso retroiluminación —todas proyectan sombras diferentes.

3. Identificar la temperatura de color de la luz

Otra variable es la temperatura de color de la luz, forma más completa de ver una fuente de luz, versus solo identificar si un microscopio usa LED, fluorescente o incandescente.

Esta característica de luz visible se expresa en Kelvin (K). Temperaturas sobre 5.000K se llaman colores fríos (blanco azulado) y temperaturas bajas (2.700–3.000K) colores cálidos (blanco amarillento a rojo).

Diferencias en temperatura de color pueden afectar la apariencia de la superficie de una pieza. Esto puede causar inconsistencias en:

• Cómo dos personas viendo la misma pieza bajo diferente iluminación verían y describirían la superficie
• Cómo se vería la superficie en foto o video compartido para confirmar cómo "debería verse" la pieza

4. Considerar la presencia de luz

Otra variable 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 ven a simple vista. Los microscopios ópticos usan difracción, reflexión o refracción de haces de luz visible para crear imagen.

Pero un SEM examina una muestra escaneándola con haz enfocado de electrones, que reflejan la topografía para producir imágenes 3D. En otras palabras, para el ojo humano, ¡un SEM mira piezas en completa y absoluta oscuridad!

Eso significa que no hay efectos de sombra confusos.

¿Es un SEM adecuado para su aplicación?

Como los electrones tienen longitud de onda mucho menor que la luz visible, un SEM produce imagen a resolución mucho mayor, con mayor detalle que microscopio óptico. Además, un SEM tiene mayor profundidad de foco, de ahí imágenes 3D más detalladas.

Sin embargo, hay inconvenientes mayores: la fuente de electrones, lentes y muestra deben estar en vacío. Para aplicaciones cotidianas, un SEM es extremadamente costoso, complejo y difícil de usar.

Además, por ser tan fundamentalmente diferente de métodos ordinarios de microscopía, un SEM no proporciona base de comparación con lo que se ve a simple vista con microscopio óptico típico. Así que, aunque el nivel de detalle del SEM es asombroso, no es compatible con recursos típicos de fábrica o taller.

Eso significa pedir "libre de defectos" nivel SEM es, al menos por ahora, no práctico.

Pensar en ello ahora ayuda a asegurar calidad después

La buena noticia es que puede y debe especificar siempre el nivel de aumento bajo el que quiere examinar la superficie de su pieza usando métodos de microscopía más típicos.

Los microscopios ópticos comunes miden de 5x a 50x, y hay opciones más avanzadas. Por ejemplo, Metal Cutting Corporation tiene microscopio óptico capaz de aumento a 200x, y nuestro equipo de inspección por video muestra incluso mayor detalle.

Sobre todo, piense en la superficie del material, la relación de aumento y cómo se relacionan con los requisitos de su uso final temprano en el proceso de fabricación —por ejemplo, al hacer sus planos o completar una RFQ. Eso no solo le ayudará a evitar problemas futuros, sino también a asegurar que sus piezas pasen inspección y cumplan sus necesidades.