Tema 3Tema 3Tema 3Tema 3 Estados superficiales. RugosEstados superficiales. RugosEstados superficiales. RugosEstados superficiales. Rugosíííímetro.metro.metro.metro.

Daniel Abalo Costas

Rugosímetros.

Medir la rugosidad en la superficie de un material es vital para ciertos procesos

metalmecánicos, en la medida que permite, durante el proceso de producción, controlar

factores como el grado de fricción, desgaste, resistencia a la fatiga y lubricación de las

piezas, entre otros, para que brinden el máximo rendimiento, según la función que

realizarán o la aplicación industrial para la cual están diseñadas.

¿Qué es la Rugosidad?

La rugosidad está definida, desde un concepto teórico, como las variaciones

micrométricas en la superficie de las piezas manufacturadas que le confieren cierto

grado de aspereza; es decir los cambios que se producen en un material como

consecuencia, entre otros factores, de los procesos de mecanización a los cuales ha

estado sometido.

Cualquier material o superficie por perfecta que parezca presenta irregularidades o

errores de forma que, en la mayoría de los casos, no pueden ser detectados por el ojo

humano; por tal razón el reto del industrial consiste en establecer el grado o nivel de

rugosidad que necesita determinada pieza, dependiendo de la aplicación o de la función

que ésta va a desempeñar en un proceso.

Existen otros componentes en la textura y morfología de las superficies, tales como la

ondulación, curvatura e inclinación, los cuales son factores ajenos a la rugosidad y por

ende deben extraerse o analizarse antes de medirla o cuantificarla.

La rugosidad se mide en micras (µm), y es una unidad del SI, que equivale a:

1 µm = 1 x 10e-6 m = 0.000001 m

Parámetros de la rugosidad:

RaRaRaRa: Se define la rugosidad Ra como la media aritmética, de todas las medidas que el

equipo ha ido adquiriendo, o lo que es lo mismo es el valor medio de la rugosidad

medida.

Este parámetro viene dado por la fórmula:

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Y esta fórmula es aplicada según el dibujo descrito en la parte de abajo:

RzRzRzRz: Se define la rugosidad Rz como la distancia entre la altura máxima y la altura mínima

medida, de las irregularidades o imperfecciones que hemos medido en una longitud L.

Esta rugosidad viene definida por la fórmula (según DIN):

RtRtRtRt: Se define la rugosidad Rt como la suma de la altura máxima desde el centro (Re) mas

la altura mínima (Ri) desde el centro que es medido sobre las irregularidades o

imperfecciones que tenemos en la muestra de longitud L.

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Re + Ri = RtRe + Ri = RtRe + Ri = RtRe + Ri = Rt

RqRqRqRq: Se define la rugosidad Rq como la raíz cuadrada de la desviación media del perfil

medido, o lo que es lo mismo la raíz de la media sobre las irregularidades o

imperfecciones que tenemos en la muestra de longitud L.

Y esta fórmula es aplicada según el dibujo descrito en la parte de abajo:

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Ventajas y utilidad de cada parámetro.

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Rugosidad y acabados superficiales

Acabados superficiales.

Las superficies requieren un estudio cuidadoso ya que de su estado puede

depender tanto el funcionamiento, como el rendimiento de una máquina o

mecanismo, la duración, e incluso sus posibilidades de venta, al presentar un

aspecto más o menos atractivo.

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Los objetivos funcionales a cumplir por una superficie se pueden clasificar en:

ProtectoresProtectoresProtectoresProtectores

• Resistencia a la oxidación y corrosión

• Resistencia a la absorción

DecorativosDecorativosDecorativosDecorativos

• Mejora del aspecto

TecnológicosTecnológicosTecnológicosTecnológicos

• Disminución o aumento del rozamiento

• Resistencia al desgaste, con los consiguientes beneficios de:

• Mantenimiento de juegos

• Facilidad de intercambiabilidad

• Resistencia a la fatiga

• Reflectividad

• Prevención de gripado

• Mejorar la soldabilidad

• Conductividad o aislamiento eléctrico

Para dar satisfacción a estos aspectos funcionales se actúa bajo el punto de vista de la

superficie en dos sentidos, definiendo:

a) el acabado (rugosidad superficial)

b) los tratamientos y recubrimientos a aplicar sobre ellas, siendo por tanto la secuencia

de trabajo, la realización de:

1. Producción de la superficie.

2. Limpieza y preparación.

3. Recubrimientos.

Métodos de producción de superficies.

La creación de las superficies en las piezas se consigue utilizando distintos medios de

producción entre los que distinguimos:

• Moldeo

• Forja

• Estampación

• Laminad

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• Extruido

• Máquinas herramientas de arranque de viruta

• Máquinas herramientas sin arranque de virutas

• Máquinas herramientas que utilizan abrasivos

• Bruñido

• Chorro de arena

• Barrilado

• Chorro de perdigones (Shot Peening)

• Procedimientos manuales

Recubrimientos

Los recubrimientos a dar sobre las distintas piezas atendiendo al tipo y sistema se

obtención empleado, los podemos clasificar en:

InorgánicosInorgánicosInorgánicosInorgánicos

Inmersión y reacción química (recubrimientos de conversión)

ElectrolíticoElectrolíticoElectrolíticoElectrolítico

Procesos de deposición no electrolíticos:

• Inmersión en metal fundido

• Metalizado por proyección

• Electroless

• Plaqueado

• Procesos de deposición por vapores metálicos

OrgánicosOrgánicosOrgánicosOrgánicos

• Pulverizado: aerográfico, airless, airmix, electroestático

• Inmersión

• Rodillos automáticos

• Cortina de pintura

• Pintado en tambor

• Electropintado (electroforesis)

• Cataforesis

Para satisfacción de los objetivos funcionales los procedimientos habitualmente

utilizados son:

ProtecciónProtecciónProtecciónProtección

• Pinturas protectoras

• Deposición de metales

• Recubrimientos de conversión

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DecoraciónDecoraciónDecoraciónDecoración

• Pinturas

• Recubrimientos cromo, níquel

• Recubrimientos joyería

TecnológicoTecnológicoTecnológicoTecnológico

• Recubrimientos electrolíticos

• Metalizados

• Deposición alto vacío

• Tratamientos mecánicos

Indicaciones en los dibujos de los estados superficiales

Las indicaciones sobre los dibujos de los estados superficiales se realizan los símbolos e

inscripciones indicados a continuación y según proceda

Símbolos sin indicacionesSímbolos sin indicacionesSímbolos sin indicacionesSímbolos sin indicaciones

Símbolo básico. Solamente puede utilizarse cuando su significado se exprese mediante

una nota

Superficie mecanizada con arranque de viruta

Superficie que no debe someterse al arranque de viruta. También puede utilizarse en

dibujos de fase de mecanizado para indicar que la superficie debe de quedar tal como

ha sido obtenida, con o sin arranque de viruta, en la fase anterior de fabricación

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Símbolos con indicación del criterio principal de rugosidad Ra

Símbolos con indicaciones complementarias

Proceso de fabricación: fresado

Longitud básica: 2,5

Dirección de las estrías: perpendiculares al plano de proyección de la vista

Sobremedida de mecanizado: 2 mm

Indicación (entre paréntesis) de un criterio de rugosidad diferente al Ra por ejemplo Rt =

0,4 mm

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Los valores de rugosidad Ra pueden indicarse bien por su valor normalizado o por su

número de clase.

La dirección de las estrías se indica con los símbolos indicados

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La disposición de los símbolos e inscripciones deben de orientarse de manera que

puedan leerse desde la parte inferior del dibujo o desde el lado derecho, si esto no es

posible y siempre que solo se exprese el valor de rugosidad Ra los símbolos pueden

orientarse en cualquier dirección manteniéndose lo anterior para la lectura del valor de

rugosidad.

Los símbolos o las flechas deben de indicarse en la parte exterior de la pieza que

representa la superficie o sobre una línea prolongación de la misma y una sola vez,

preferentemente sobre la vista que define la medida de dicha superficie.

Cuando se exija para todas las superficies de la pieza el mismo estado de superficie,

basta con la colocación del símbolo en las proximidades de la pieza, del cuadro de

rotulación o en el espacio previsto para notas generales.

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Cuando la mayoría de las superficies requieren el mismo estado de superficie, el símbolo

correspondiente a ese estado debe de ir seguido de:

La frase “salvo indicación particular”.

El símbolo básico entre paréntesis sin ninguna otra indicación.

El símbolo básico entre paréntesis del estado o los estados de superficie particulares.

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Las indicaciones relativas a tratamientos o recubrimientos:

Cuantificación de la Rugosidad

Tanto en aplicaciones industriales como en la vida cotidiana, el grado de rugosidad de

las superficies es importante, en ocasiones es deseable tener rugosidad “alta” y en otras

ocasiones esta condición es indeseable.

En algunos casos se busca que la superficie del producto terminado presente un mínimo

de rugosidad, ya que esto le da brillo, mejor apariencia y disminuye la fricción de la

superficie al estar en contacto con otra, reduciendo el fenómeno de desgaste y la

corrosión o erosión de dichos materiales.

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Características de la Rugosidad:

Rugosidad Superficial:

Es el conjunto de irregularidades de la superficie real definidas en una sección donde los

errores de forma y las ondulaciones han sido eliminadas.

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Medición de la Rugosidad:Medición de la Rugosidad:Medición de la Rugosidad:Medición de la Rugosidad:

Rugosímetro.Rugosímetro.Rugosímetro.Rugosímetro.

Dentro del campo de la metrología dimensional, la calidad superficial comprende el

estudio de la microgeometría de las superficies mecanizadas. Las características

microgeométricas más importantes de las superficies metálicas, destacando la

importancia de su control de cara a la consecución se acabados especiales de calidad

son:

• Longitud de exploración.

• Longitud básica o cut-off.

• Línea media del perfil.

• Línea central del perfil.

• Media aritmética.

• Media geométrica.

• Profundidad máxima.

• Profundidad total.

• Profundidad media sobre diez puntos

• Altura máxima de la cresta.

• Peso medio.

• Porcentaje portante.

Principio de medición

Cuando se mude la rugosidad superficial de una parte, el sensor se coloca sobre la

superficie de la pieza y luego se hace un trazo de manera constante sobre ésta misma

superficie. La rugosidad causa un movimiento en el sensor que resulta en un bambio en

el valor inductancia en las bobinas de la superficie a su salida y termina en el extremo

rectificador de fase sensitiva. La señal entra en el colector de datos después de haber

sido amplificada y preparada por el convertidor de nivel. Después, los datos colectados

son procesados por un filtro digital.

Con estos datos, el procesador DSP calcula los parámetros de manera que la medición

puede ser leída en la pantalla de LCD, impresa a través de la impresora y comunicada

con el PC.

Nombre de las partes del sensor.