材料表面の欠陥を克服するための 4 つの重要なステップ

「欠陥がない」とはどういう意味ですか?

基本的な問題は、技術図面に「欠陥がない」、「残留物がない」、「油、グリース、微粒子がない」、「破片がない」、「傷がない」、または材料表面がないことを示す場合に発生します。不完全さは許容されます。図面では、「ドロー ラインなし」、「ガウジなし」、「縦方向のダイ ラインなし」などの特徴が示されることもよくあります。

これらの要求の問題は、パーツの表面を見ているときに実際に何を意味するのかということです。

表面をよく見ると、欠陥が見つかります。 (通常の鏡で自分の肌を見てから、10 倍の拡大鏡で自分の肌を見たことがありますか?) そしてこれは、最も精密な金属加工においてさえも当てはまります。

顕微鏡レベルでの違い

微視的な観点から見ると、10 倍の倍率では見えない線が表面にある場合がありますが、50 倍で調べると大きな谷のように見えます。カットオフ チューブの表面は 10 倍の倍率では均一に見えるかもしれませんが、走査型電子顕微鏡 (SEM) を使用して 500 倍に拡大すると、粒子の配列の不完全さが明らかになります。

非常に高い倍率では、ほぼすべての材料に表面の問題があります。ただし、表面に「欠陥がない」ことを要求する場合、部品の表面をどれだけ詳しく検査する必要があるか、またはおそらくもっと重要なこととして、顧客がどれだけ詳しく検査するかを図面で指定できないことがよくあります。

では、材料表面の欠陥の問題をどのように克服できるのでしょうか?これらの 4 つのステップを適用してください!

1.倍率を決定する

部品が適切な詳細レベルで検査されていることを確認するには、材料表面を検査する必要がある倍率を特定することが非常に重要です。倍率は、オブジェクトの見かけのサイズ (または画像内のサイズ) と実際のサイズの比率であり、5x、10x、20x、50x などで示されます。

図面に拡大率を示すことで、材料の表面がニーズを満たしているかどうかを測定するレベルについて、ベンダーと合意することができます。

しかし、倍率を指定する際に考慮すべきことは何ですか?

倍率を選択するときは、最終用途に適していることも重要です。詳細な調査には追加のコストがかかるため、部品を過度に設計したり、要件を超える表面仕上げ処理を要求したりして、予算を超える可能性があることを確認する必要があります。

たとえば、チューブやロッドにわずかな溝があっても部品の性能に影響しない場合、100 倍の倍率で部品を調べるのは過剰かもしれません。しかし、重要な航空機部品内で使用されるボール ベアリングを製造している場合は、機能を確保し、安全要件を満たすために、高倍率レベルが必要になる場合があります。

2.光源の角度を考慮する

光源の角度も、顕微鏡レベルで材料の表面の外観に影響を与える可能性があることに注意してください。

光の角度によって影や反射が発生し、描画線、ひび割れ、ガウジ、へこみ、およびその他の表面仕上げの欠陥の知覚サイズが増減する場合があります。角度によって外観が変わったり、変色を隠したりすることもできます。

光学顕微鏡は、リング ライト、埋め込まれた光ファイバー、並列蛍光管、さらにはバックライトなど、さまざまな光源に依存する可能性があります。これらはすべて異なる影を落とします。

3.光の色温度を特定する

もう 1 つの変数は光の色温度です。これは、顕微鏡が LED、蛍光灯、白熱灯のいずれを使用しているかを単に識別するのではなく、光源をより包括的に見る方法です。

この可視光の特性は、ケルビン (K) で表されます。 5,000K を超える温度は寒色 (青みがかった白) と呼ばれ、それより低い温度 (2,700 ～ 3,000K) は暖色 (黄色がかった白から赤) と呼ばれます。

色温度の違いは、部品の表面の外観に影響を与える可能性があります。これにより、次の点で矛盾が生じる可能性があります:

• 異なる照明の下で同じ部品を見ている 2 人の人物が、素材の表面をどのように見て説明するか
• 部品がどのように「見えるべきか」を確認するという明確な目的で共有される写真またはビデオで表面がどのように見えるか

4.光の存在を考慮する

考慮すべきさらに別の変数は、光の存在です。より具体的には、SEM の場合のように光が存在しないことです。

すべての顕微鏡検査には、肉眼では見ることができない物体および/またはその表面の領域を見ることが含まれます。光学顕微鏡は、可視光線の回折、反射、または屈折を使用して画像を作成します。

しかし、SEM は、集束電子ビームでサンプルをスキャンすることによってサンプルを調べます。電子ビームは、サンプルのトポグラフィーから反射して、物体および/または表面の 3 次元画像を生成します。つまり、人間の目には、SEM は完全な暗闇の中でパーツを見ているのです!

つまり、紛らわしい影の効果はありません。

SEM はあなたのアプリケーションに適していますか?

電子は可視光よりもはるかに短い波長を持っているため、SEM は光学顕微鏡で生成されるものよりもはるかに高い解像度で画像を生成することができます。さらに、SEM は焦点深度が大きいため、より詳細な 3D イメージングが可能です。

ただし、SEM には、電子源、レンズ、およびサンプルをすべて真空にする必要があるなど、大きな欠点があります。日常的なアプリケーションの場合、SEM は非常に高価で、複雑で、使いにくいものでもあります。

また、SEM は通常の顕微鏡法とは根本的に異なるため、より一般的な光学顕微鏡法を使用して肉眼で見ることができるものと比較する基準にはなりません。そのため、SEM によって生成される詳細レベルは驚くべきものですが、工場や店舗の典型的なリソースとは互換性がありません.

つまり、SEM レベルの「欠陥がない」ことを求めることは、少なくとも現時点では現実的ではありません。

今考えることは、後で品質を確保するのに役立ちます

良いニュースは、より一般的な顕微鏡法を使用して、パーツの表面を検査する倍率レベルを指定することができ、常に指定する必要があることです。

一般的な光学顕微鏡は 5 倍から 50 倍の範囲で測定できますが、他にもより高度なオプションがあります。たとえば、Metal Cutting Corporation には 200 倍まで拡大できる光学顕微鏡があり、当社のビデオ検査機器はさらに詳細なレベルを表示できます。

何よりも、材料の表面、拡大率、およびそれらが製造プロセスの早い段階で最終用途の要件とどのように関連しているかについて考えてください。これは、今後の問題を回避するのに役立つだけでなく、部品が検査に合格し、ニーズを満たすことを保証するのにも役立ちます.