medicao de rugosidade

Rugosidade

Prof. Hélio Padilha

Rugosidade

As superfícies de peças apresentam irregularidades

quando observadas em detalhes. Estas irregularidades

são provocadas por sulcos ou marcas deixadas pela

ferramenta que atuou sobre a superfície da peça.

A importância do estudo do acabamento superficial

aumenta na medida em que cresce a precisão de

ajuste entre as peças a serem acopladas, onde

somente a precisão dimensional, de forma e de

posição não é suficiente para garantir a

funcionabilidade do par acoplado.

Rugosidade

O acabamento superficial é fundamental onde

houver desgaste, atrito, corrosão, aparência,

resistência à fadiga, transmissão de calor,

propriedades óticas, escoamento de fluidos e

superfícies de medição (blocos-padrão, micrômetros,

paquímetros, etc.). O acabamento superficial é

medido através da rugosidade superficial, a qual é expresso em mícrons (mm).

No Brasil, os conceitos de rugosidade superficial são

definidos pela norma ABNT NBR 6405-1985.

Erros geométricos

Na análise dos desvios da superfície real em

relação à superfície geométrica (ideal, de

projeto), pode-se distinguir os seguintes erros:

◦ Erros macro-geométricos ou erros de forma:

Podem ser medidos com instrumentos de

medição convencionais (relógio comparador).

◦ Erros micro-geométricos: Podem ser medidos

somente com instrumentos especiais tais como

rugosímetros, perfilógrafos. Estes instrumentos

podem ser óticos, a laser ou eletromecânicos.

Rugosímetro eletromecânico

Rugosidade e ondulações

As superfícies reais distinguem-se das superfícies geométricas (teóricas ou ideais) através dos erros de forma, sejam eles macro ou micro-geométricos.

Quando se mede a rugosidade, o instrumento mostrará o perfil da peça composto da rugosidade e da ondulação.

◦ Ondulações ou textura secundária: É o conjunto das irregularidades repetidas em ondas de comprimento bem maior que sua amplitude. A freqüência destas ondas é pequena.

◦ Rugosidade superficial ou textura primária: É o conjunto das irregularidades repetidas em ondas de comprimento semelhantes à sua amplitude. A freqüência destas ondas são bastantes elevadas.

Rugosidade e ondulações

Os rugosímetros utilizam filtros passa-alta: somente freqüências

maiores que um valor pré-determinado são analisadas. Esta

freqüência pré-determinada é chamada de "cut-off". Sinais com

freqüências inferiores à freqüência de "cut-off"são eliminados.

Sistema de medição de rugosidade

Existem basicamente dois sistemas de medição de rugosidade:

◦ O sistema da linha média M e

◦ O sistema da envolvente E.

O sistema da linha média é o mais utilizado. A norma ABNT NBR 6405-1985 adota no Brasil o sistema M. Além do Brasil, os EUA, Inglaterra, Japão e Rússia adotam o sistema M. A Alemanha e Itália adotam o sistema E. A França adota ambos os sistemas.

Sistema da linha média - M No sistema da linha Média, ou sistema M, todas as grandezas

são definidas a partir de uma linha de referência, a linha média.

Linha Média: É definida como uma linha disposta paralelamente à direção geral do perfil, dentro do percurso de medição, de tal modo que a soma das áreas superiores, compreendida entre ela e o perfil efetivo seja igual à soma das áreas inferiores. A1+A2 = A3.

Percursos de medição

Durante o processo de medição da rugosidade, o rugosímetro

apalpa a superfície a ser medida. Pode-se definir vários

percursos e/ou comprimentos neste processo de medição .

Parâmetros de avaliação de

rugosidade Rugosidade Média (Ra): É a média aritmética dos valores

absolutos das ordenadas dos afastamentos dos pontos do perfil

de rugosidade, em relação à linha média, dentro do percurso de

medição lm.

Ra na Inglaterra ⇒ CLA: Center Line Average;

Ra nos EUA ⇒AA: Aritmetical Average. Ambas em μin.

Parâmetros de avaliação de rugosidade Rugosidade Média (Rz): É a média aritmética dos 5 valores da

rugosidade parcial Zi. A rugosidade parcial Zi é definida como a

soma dos valores absolutos das ordenadas dos pontos de maiores

afastamentos (acima e abaixo da linha média) existentes dentro de

um comprimento de amostragem le. Graficamente, este valor

representa a altura entre os pontos máximo e mínimo do perfil,

dentro do comprimento de amostragem le.

Rugosidade máxima (Rmáx): É o maior valor das rugosidades

parciais Zi, que se apresenta no percurso de medição lm.

A norma DIN 4762 (de 1984) indica um parâmetro semelhante

ao Rmáx para medição de rugosidade superficial na Alemanha e

é designada por Ry. Ry é a máxima distância pico-vale, dentro

do comprimento de avaliação.

Parâmetros de avaliação de rugosidade

Seleção do parâmetro de rugosidade

A norma ABNT recomenda o uso do parâmetro

Ra;

A escolha de um ou outro parâmetro para

caracterizar a rugosidade de uma peça deve ser

adaptada à sua função:

◦ Peças de vedação: É mais lógico o uso de Rmáx.

Pontos isolados individuais podem provocar

permeabilidade com o uso de Ra, já que este último

parâmetro indica um valor médio da rugosidade.

◦ Superfície porosa: É mais conveniente o uso de Ra ou

Rq.

Vantagens do parâmetro Ra

É o parâmetro de medição mais utilizado em todo o

mundo e aplicável à maioria dos processos de

fabricação

Os riscos superficiais inerentes ao processo, não

alteram substancialmente o seu valor.

Para a maioria das superfícies o valor da rugosidade

neste parâmetro está de acordo com a curva de

Gauss que caracteriza a distribuição de amplitude.

Desvantagens do parâmetro Ra O valor de Ra em um percurso de amostragem representa

a média da rugosidade, por isso, se um pico ou vale não

típico aparecer na superfície, o valor da média não sofrerá

grande alteração, ocultando tal defeito.

O valor de Ra não define a forma das irregularidades do

perfil, dessa forma poderemos ter um mesmo valor de Ra

para superfícies originadas por processos de usinagem

diferentes.

Nenhuma distinção é feita ente picos e vales.

Para alguns processos de fabricação onde há uma

freqüência muito alta de vales ou picos, como é o caso dos

sinterizados, o parâmetro não é adequado, já que a

distorção provocada pelo filtro eleva o erro até níveis

inaceitáveis.

Exemplos de aplicaçãoValor de Ra

(µm)Exemplos de Aplicação

Ra = 0,01 Blocos padrão, réguas triangulares de alta precisão

Ra = 0,02Aparelhos de precisão, superfícies de medida em

micrômetros e calibres de precisão

Ra =0,04Agulhas de rolamentos, super acabamento da camisa

de bloco de motor

Ra = 0,08Agulhas de rolamentos de grandes dimensões, colos

de virabrequim

Ra = 0,2Mancais de bronze, náilon, etc., cones de cubos

sincronizadores de caixas de câmbio de automóveis

Ra = 1,5Assentos de rolamentos em eixos com carga pequena,

eixos e furos para engrenagens e cabeças de pistão

Ra = 2Superfícies usinadas em geral, eixos, chavetas de

precisão, alojamentos de rolamentos

Ra = 3Superfícies usinadas em geral, superfícies de

referência, de apoio, etc.

Determinação do “cut-off ”

Existem duas situações diferentes na

seleção do valor de cut-off necessário

para efetuar uma medição de rugosidade:

Quando o perfil da peça é periódico e

quando é aperiódico.

Para perfil periódico

Quando o perfil é periódico o valor de cut-off

depende da distância entre os sulcos deixados pelo

avanço da ferramenta no processo de usinagem.

Para perfil aperiódico

Quando o perfil é aperiódico o valor de cut-off tem relação com o grau de rugosidade média Ra a ser avaliado. Estes perfis são normalmente resultantes de esmerilhamento, retificação, fresagens de contorno e frontal sem inclinação, alargamento, deformação, etc.

Simbologia e indicação

A Norma ABNT - NBR 8404 fixa os símbolos e indicações complementares para a identificação do estado de superfície em desenhos técnicos.

Classes de rugosidade

Simbologia e indicação

Simbologia e indicação Cada uma das indicações do estado de superfície é disposta

em relação ao símbolo.

◦ a = valor da rugosidade Ra, em mm, ou classe de rugosidade N1 até N12

◦ b = método de fabricação, tratamento ou revestimento

◦ c = comprimento de amostra, em milímetro (cut off)

◦ d = direção de estrias

◦ e = sobremetal para usinagem, em milímetro

◦ f = outros parâmetros de rugosidade (entre parênteses)

Simbologia e indicação

Simbologia e indicação

Exemplos