4 etapas críticas para superar as imperfeições da superfície do material

O que realmente significa "Sem Defeitos"?

Uma questão fundamental surge quando um desenho de engenharia diz “livre de defeitos”, “livre de resíduos”, “limpo de óleo, graxa e partículas”, “livre de detritos”, “sem arranhões” ou indica que nenhuma superfície de material imperfeições são aceitáveis. Os desenhos também costumam chamar características como “sem linhas de desenho, “sem goivas” e “sem linhas de matriz longitudinais”.

O problema com essas solicitações é:o que isso realmente significa quando você está olhando para a superfície de uma peça?

Se você olhar de perto o suficiente em qualquer superfície, encontrará falhas. (Já olhou para sua pele em um espelho comum e depois em uma lente de aumento de 10x?) E isso é verdade até mesmo na fabricação de metal mais precisa.

Diferenças em um nível microscópico

Do ponto de vista microscópico, uma superfície pode ter linhas que são invisíveis com ampliação de 10x, mas parecem grandes vales quando examinadas em 50x. A superfície de um tubo de corte pode parecer uniforme na ampliação de 10x, mas em 500x usando um microscópio eletrônico de varredura (SEM), as imperfeições no alinhamento do grão serão reveladas.

Sob ampliação extremamente alta, praticamente todos os materiais têm problemas de superfície. No entanto, ao solicitar que uma superfície esteja “livre de defeitos”, os desenhos geralmente não especificam com que precisão a superfície de uma peça deve ser examinada – ou, talvez mais importante, com que precisão será examinada pelo cliente.

Então, como você pode superar problemas de imperfeições da superfície do material? Aplique estes quatro passos!

1. Determine a taxa de ampliação

Para garantir que as peças sejam inspecionadas com o nível adequado de detalhes, é extremamente importante identificar a taxa de ampliação na qual a superfície do material precisa ser examinada. A relação de ampliação é a relação entre o tamanho aparente de um objeto (ou seu tamanho em uma imagem) e seu tamanho real, indicado como 5x, 10x, 20x, 50x e assim por diante.

Ao indicar a proporção de ampliação em seu desenho, você e seu fornecedor terão um nível acordado para medir se a superfície de um material atende às suas necessidades.

Mas, o que você deve considerar ao especificar a ampliação?

Ao escolher um nível de ampliação, também é importante que faça sentido com o seu uso final. Como há um custo adicional envolvido em um exame mais detalhado, você quer ter certeza de que não está projetando demais a peça e solicitando um processamento de acabamento de superfície que exceda seus requisitos e, portanto, possa exceder seu orçamento.

Por exemplo, se uma pequena ranhura em um tubo ou haste não afetar o desempenho da peça, então examinar a peça com uma ampliação de 100x pode ser excessivo. Mas se você estiver produzindo um rolamento de esferas que será usado em uma peça crítica do avião, um alto nível de ampliação pode ser necessário para garantir a funcionalidade e atender aos requisitos de segurança.

2. Considere o ângulo da fonte de luz

Tenha em mente que o ângulo da fonte de luz também pode ter um impacto na aparência da superfície de um material em um nível microscópico.

O ângulo da luz pode causar sombras e reflexos que podem aumentar ou diminuir o tamanho percebido das linhas de desenho, rachaduras, sulcos, amassados ​​e outras imperfeições do acabamento da superfície. O ângulo também pode alterar a aparência ou ocultar a presença de descolorações.

Os microscópios ópticos podem contar com várias fontes de luz, como luzes de anel, fibra óptica embutida, tubos fluorescentes paralelos ou até iluminação de fundo - todas as quais projetam sombras diferentes.

3. Identificar a temperatura de cor da luz

Outra variável é a temperatura de cor da luz, que é uma maneira mais abrangente de olhar para uma fonte de luz, em vez de apenas identificar se um microscópio usa iluminação LED, fluorescente ou incandescente.

Esta característica da luz visível é expressa em Kelvins (K). Temperaturas acima de 5.000K chamadas de cores frias (branco azulado) e temperaturas mais baixas (2.700–3.000K) chamadas de cores quentes (branco amarelado a vermelho).

As diferenças na temperatura de cor podem afetar a aparência da superfície de uma peça. Isso pode gerar inconsistências em:

• Como duas pessoas olhando para a mesma peça sob iluminação diferente veriam e descreveriam a superfície do material
• Como a superfície ficaria em uma fotografia ou vídeo compartilhado com o propósito expresso de confirmar como a peça “deveria parecer”

4. Considere a presença da luz

Ainda outra variável a considerar é a presença de luz – ou mais especificamente, a ausência de luz como no caso de um SEM.

Toda microscopia envolve a visualização de um objeto e/ou áreas de sua superfície que não podem ser vistas a olho nu. Os microscópios ópticos usam a difração, reflexão ou refração de feixes de luz visível para criar uma imagem.

Mas um SEM examina uma amostra digitalizando-a com um feixe de elétrons focado, que reflete a topografia de uma amostra para produzir imagens tridimensionais do objeto e/ou superfície. Em outras palavras, para o olho humano, um SEM olha para as partes em completa e absoluta escuridão!

Isso significa que não há efeitos de sombra confusos.

Um SEM é adequado para sua inscrição?

Como os elétrons têm um comprimento de onda muito menor do que a luz visível, um SEM é capaz de produzir uma imagem com uma resolução muito maior, com mais detalhes do que a produzida por um microscópio óptico. Além disso, um SEM tem uma maior profundidade de foco, daí a imagem 3D mais detalhada.

No entanto, existem grandes desvantagens no SEM, incluindo que a fonte de elétrons, as lentes e a amostra devem estar no vácuo. Para aplicações cotidianas, um SEM também é extremamente caro, complexo e difícil de usar.

Além disso, por ser tão fundamentalmente diferente dos métodos comuns de microscopia, um SEM não fornece uma base de comparação com o que pode ser visto pelo olho usando o método mais típico de microscópio óptico. Portanto, embora o nível de detalhe produzido por um SEM seja surpreendente, ele não é compatível com os recursos típicos da fábrica ou loja.

Isso significa que pedir um nível SEM “livre de defeitos” não é, pelo menos no momento, prático.

Pensar nisso agora ajuda a garantir a qualidade mais tarde

A boa notícia é que você pode e deve sempre especificar o nível de ampliação sob o qual deseja examinar a superfície de sua peça usando os métodos de microscopia mais comuns.

Os microscópios ópticos comuns podem medir de 5x a 50x, e existem outras opções mais avançadas. Por exemplo, a Metal Cutting Corporation possui um microscópio óptico capaz de ampliação de até 200x, e nosso equipamento de inspeção por vídeo pode exibir um nível de detalhes ainda maior.

Acima de tudo, pense sobre a superfície do material, a taxa de ampliação e como eles se relacionam com os requisitos de seu uso final no início do processo de fabricação – por exemplo, enquanto você está fazendo seus desenhos ou concluindo uma RFQ. Isso não apenas ajudará você a evitar problemas no futuro, mas também ajudará a garantir que suas peças sejam aprovadas na inspeção e atendam às suas necessidades.