La rugosidad de la superficie es crucial para la mayoría de las superficies involucradas en contacto deslizante porque factores como la tasa de desgaste inicial y su naturaleza continua dependen en gran medida de esta propiedad. Estas superficies suelen soportar cargas-y requieren marcas de rugosidad para garantizar su idoneidad para el uso previsto.
Muchos componentes requieren acabados superficiales específicos para lograr las funciones requeridas. Los ejemplos incluyen los cojinetes de la carrocería de un automóvil antes de pintarlos o en un cigüeñal o árbol de levas.
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¿Qué es la rugosidad de la superficie?
La rugosidad de la superficie, como la llamamos comúnmente en las mediciones cotidianas, puede entenderse como la irregularidad de finos espacios y pequeños picos y valles durante la fabricación del producto.
Generalmente se define como la distancia mínima (longitud de onda) entre dos picos o dos valles. Normalmente, la longitud de onda está dentro de 1 mm o menos. También se puede definir como una medición de micro-perfiles, comúnmente conocidos como valores de micro-error.
En resumen, es posible que ahora tenga una comprensión general de la rugosidad. La siguiente sección proporciona un análisis más detallado.
En general, utilizamos una línea de base para evaluar la rugosidad de la superficie. El punto más alto por encima de la línea de base se llama cresta y el punto más bajo por debajo de la línea de base se llama valle. La altura entre la cresta y el valle está representada por Z, y el espaciado de la micro-textura del producto procesado está representado por S.
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El valor de S normalmente se define en las normas de verificación nacionales de la siguiente manera:
S < 1 mm: Definido como rugosidad de la superficie
1 Menor o igual a S Menor o igual a 10 mm: Definido como ondulación de la superficie
Los estándares nacionales chinos de verificación metrológica estipulan que la rugosidad de la superficie generalmente se evalúa utilizando tres parámetros: VDA3400, Ra y Rmax, y la unidad de medida generalmente se expresa en μm.
Relación entre parámetros de evaluación
Ra se define como la desviación aritmética promedio de la curva (rugosidad promedio), Rz se define como la altura promedio del desnivel y Ry se define como la altura máxima. La diferencia de altura máxima Ry del micro-perfil también está representada por Rmax en otros estándares.
Consulte la siguiente tabla para conocer la relación específica entre Ra y Rmax:
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Tabla: Comparación de los parámetros Ra y Rmax (μm)
¿Cómo se forma la rugosidad de la superficie?
La rugosidad de la superficie es causada por el proceso de mecanizado de una pieza de trabajo. El método de mecanizado, el material de la pieza de trabajo y el proceso influyen en la rugosidad de la superficie.
Por ejemplo, durante el mecanizado por descarga eléctrica (EDM), aparecen protuberancias de descarga en la superficie de la pieza mecanizada.
Los diferentes procesos de mecanizado y materiales de la pieza de trabajo dan como resultado diversas marcas microscópicas que quedan en la superficie de la pieza mecanizada, como variaciones de densidad, profundidad y forma.
La influencia de la rugosidad de la superficie en las piezas de trabajo
La resistencia al desgaste de la pieza de trabajo, la estabilidad del ajuste, la resistencia a la fatiga, la resistencia a la corrosión, el rendimiento del sellado, la rigidez del contacto, la precisión de la medición, los recubrimientos, la conductividad térmica y la resistencia al contacto, las propiedades de reflectividad y radiación, la resistencia al flujo de líquidos y gases y el flujo de corriente en las superficies de los conductores tienen distintos grados de influencia.
Criterios de evaluación de rugosidad superficial
① Longitud de muestreo: la longitud unitaria de cada parámetro. La longitud de muestreo es la longitud de una línea de referencia especificada para evaluar la rugosidad de la superficie. Según la norma ISO 1997, generalmente se utilizan como longitudes de referencia 0,08 mm, 0,25 mm, 0,8 mm, 2,5 mm y 8 mm.
② Longitud de evaluación: consta de N longitudes de referencia. La rugosidad de la superficie de diferentes partes de un componente no se puede representar con precisión mediante una única longitud de referencia; por lo tanto, se necesitan N longitudes de muestreo para evaluar la rugosidad de la superficie. Según la norma ISO 1997, la duración de la evaluación es generalmente N igual a 5.
③ Línea de referencia: La línea de referencia es la línea central del perfil utilizada para evaluar los parámetros de rugosidad. Generalmente, existen líneas centrales de mínimos cuadrados y líneas centrales de media aritmética de perfil.
La [Línea central de mínimos cuadrados] se calcula utilizando el método de mínimos cuadrados a partir de los puntos recopilados durante la medición.
[Línea central media aritmética del perfil] garantiza que las áreas de las dos partes del perfil por encima y por debajo de la línea central sean iguales dentro de la longitud de muestreo.
Teóricamente, la línea central de mínimos cuadrados es la línea de referencia ideal, pero es difícil de obtener en aplicaciones prácticas. Por lo tanto, generalmente se utiliza la línea central media aritmética del perfil y se puede utilizar una línea recta con una posición aproximada durante la medición.
¿Cómo se obtiene la rugosidad de la superficie?
La evaluación de la rugosidad de la superficie es cada vez más valorada en la fabricación. Para estudiar la rugosidad de la superficie se necesita una máquina especializada: un instrumento de medición de la rugosidad de la superficie. (Imagen: serie Formtracer Avant) Un instrumento de medición de rugosidad de superficies utiliza un lápiz de diamante altamente sensible para atravesar la superficie, de forma muy similar a una pastilla de fonógrafo. Luego separa la rugosidad de las longitudes de onda pequeñas-de las ondulaciones y contornos de gran-escala de las longitudes de onda más largas-un proceso conocido como filtrado electrónico.
*Las características de los instrumentos de medición de rugosidad tipo lápiz-se definen en la norma ISO 3274:1996.
(Imagen: diagrama esquemático de un instrumento de medición de rugosidad de superficies tipo lápiz-)
Si bien las mediciones de rugosidad de superficies más precisas y completas utilizan máquinas de medición especializadas, en algunos casos, se pueden utilizar kits de herramientas portátiles para una operación más rápida y de menor-coste, como se muestra a continuación:
Las placas de comparación de rugosidad son muestras a base de níquel-fabricadas mediante electroformado. Son ideales para trabajar metales y son herramientas auxiliares muy eficaces.
El operador simplemente pasa la uña por cada superficie en un conjunto para encontrar la coincidencia más cercana a la pieza de trabajo que se está comparando. Algunas personas utilizan estos conjuntos de modelos como tablas de búsqueda, pero es importante tener en cuenta que no son estándares materiales. Las máquinas de medición de rugosidad ofrecen diferentes funciones, utilizan diferentes métodos de evaluación y varían en costo. Antes de seleccionar una máquina, es recomendable consultar con fabricantes profesionales para elegir el modelo más adecuado en función de sus necesidades.
