calidad superficial: rugosidad · pdf filesímbolo orientación de la rugosidad...

CALIDAD SUPERFICIAL:RUGOSIDAD

Tecnología Mecánica IIE.U.I.T.I.Z.

Curso 2002-2003

• Dentro del mundo de la tecnología, seobservan gran cantidad de piezas que han deponerse en contacto con otras y rozarse a altasvelocidades. El acabado final y la textura deuna superficie es de gran importancia einfluencia para definir la capacidad dedesgaste, lubricación, resistencia a la fatiga yaspecto externo de una pieza o material, por loque la rugosidad es un factor importante atener en cuenta.

1. Introducción

• El acabado superficial de los cuerpospuede presentar errores de formamacrogeométricos y microgeométricos.• La rugosidad superficial es elconjunto de irregularidades de lasuperficie real, definidasconvencionalmente en una seccióndonde los errores de forma y lasondulaciones han sido eliminados.

2. Terminología

2.Terminología (Norma UNE 82-315 / 86)

• Superficie real:Superficie que limita elcuerpo y lo separa delmedio que lo separa.

Superficiereal

Superficiegeométrica • Superficie geométrica:

Superficie ideal cuyaforma está especificadapor el dibujo y/o tododocumento técnico

2. Terminología• Superficie de referencia. Superficie a partir de la

cual se determinan los parámetros de rugosidad.Tiene la forma de la superficie geométrica. Se puedecalcular por el método de mínimos cuadrados.

Perfil real: es la intersección de la superficie realcon un plano normal.

Perfil real

Longitud básica, l: Longitud de la línea dereferencia utilizada para separar las irregularidadesque forman la rugosidad superficial.

2. Terminología

Longitud de evaluación, ln: Longitud utilizadapara determinar los valores de los parámetros derugosidad superficial. Puede comprender una omás longitudes básicas.

Longitud de evaluación

Línea de referencia

Longitudes básicas

2. Terminología• Línea media de los mínimos cuadrados: Línea dereferencia cuya forma es la del perfil geométrico.Divide el perfil de modo que, en el interior de lalongitud básica, la suma de los cuadrados de lasdesviaciones a partir de esta línea es mínima.

Dire

cció

n de

la d

esvi

ació

nde

l per

fil

Dirección general del perfil

Línea media demínimos cuadrados

2. Terminología

Dirección general del perfilDire

cció

n de

lade

svia

ción

del

per

fil

Línea media aritmética

• Línea media aritmética (o línea central): Línea dereferencia con la forma del perfil geométrico,paralela a la dirección general del perfil en elinterior de la longitud básica. Divide el perfil demodo que la suma de áreas comprendidas entre ellay el perfil es igual en la parte superior e inferior.

2. Terminología• Cresta local del perfil: es la parte del perfilcomprendida entre dos mínimos adyacentes del perfil.

• Valle local del perfil: Parte del perfil comprendidaentre dos máximos adyacentes del perfil

2. Terminología

• Cresta del perfil: Parte del perfil dirigida hacia elexterior del cuerpo uniendo dos interseccionesconsecutivas del perfil con la línea media

2. Terminología

• Valle del perfil: Parte del perfil dirigida hacia elinterior del cuerpo uniendo dos interseccionesconsecutivas del perfil con la línea media

•Altura de una cresta del perfil, yp: Distanciaentre la línea media y el punto más alto de unacresta

3. Parámetros de rugosidad3.1. Respecto a la dirección de las alturas

•Profundidad de un valle del perfil, yy:Distancia entre la línea media y el punto másbajo de un valle


•Altura de una irregularidad del perfil: Sumade la altura de una cresta y de la profundidadde un valle adyacente



Altura máxima de una cresta, Rp: Distancia del puntomás alto del perfil a la línea media, dentro de l.Profundidad máxima de un valle, Rm: Distancia delpunto más bajo del perfil a la línea media, dentro de l.Altura máxima del perfil, Rmax: Máxima distanciaentre la cresta más alta (Rp) y el valle más bajo (Rm).

•Altura de las irregularidades en diez puntos, Rz:Media de los valores absolutos de las alturas de lascinco crestas del perfil más altas y de lasprofundidades de los cinco valles del perfil másbajos, dentro de la longitud básica.


5 5 Σ Ypi + Σ Yvi i=1 i=1 Rz = 5

•Altura media de las irregularidades del perfil, Rc:es la suma de los valores medios de las alturas delas crestas y de las profundidades de los valles,dentro de la longitud básica.

n n Σ Ypi + Σ Yvi i=1 i=1 Rc = n donde: Ypi es la altura de la iésima cresta más alta; Yvi es la profundidad del iésimo valle más bajo. n es el nº de crestas y de valles del perfil.



•Desviación media aritmética del perfil, Ra: esla media aritmética de los valores absolutos delas desviaciones del perfil, en los límites de lalongitud básica l.

3. Parámetros de rugosidad3.2. Respecto a la dirección transversal

• Paso de las irregularidades del perfil:Longitud de la línea media que contiene unacresta y un valle consecutivo

• Paso medio de las irregularidades del perfil,Sm = 1/n Σ Smi


• Paso de las crestas locales del perfil: Longitud deuna sección de la línea media delimitada por laproyección sobre esta línea de los dos puntos másaltos de las crestas locales adyacentes del perfil

• Paso medio de las crestas del perfil, S = 1/n Σ Si


• Longitud desarrollada del perfil, L0: Longitud quese obtendría al desarrollar el perfil en línea recta

• Relación de longitud del perfil, lr : relación entre lalongitud desarrollada y la longitud básica

• Densidad de las crestas del perfil, D: Nº de crestaspor unidad de longitud D = 1 / Sm

3. Parámetros de rugosidad3.3. Respecto a la forma de las irregularidades• Longitud portante del perfil, µp: Suma de las

longitudes de segmentos obtenidos cortando lascrestas por una línea paralela a la línea media,dentro de la longitud básica, por un nivel de cortedado. µp=b1 + b2 + b3 + ... + bn

3. Parámetros de rugosidad3.3. Respecto a la forma de las irregularidadesTasa de longitud portante tp: Relación de la longitudportante a la longitud básica tp = µp/lCurva de la tasa de longitud portante del perfil: es elgráfico que representa la relación entre los valoresde la tasa de longitud portante del perfil y el nivel decorte del perfil.

El significado de cada número y símbolo es el siguiente:

2 - 6

1, 6 = 0, 13

1, 6 es el valor Ra de la rugosidad en µm.

2 es el valor de la altura de la ondulación (no necesario).

= es la orientación de la rugosidad (en este caso paralela a la línea).

0, 13 es el paso de la rugosidad en µm (no necesario)

6 es el valor del paso de la ondulación en mm (no necesario).

4. Especificación de la rugosidad4.1. Simbología

Ejemplo:

SÍMBOLO ORIENTACIÓN DE LARUGOSIDAD EJEMPLO RUGOSIDAD

=Paralela a la línea

representativa de la superficiesobre la que el símbolo va

indicado.

Rugosidad máximaRa = 0, 8 µm.

Perpendicular a la línearepresentativa de la superficie

sobre la que el símbolo vaindicado.

Rugosidad comprendidaentre Ra = 0, 8 µm y

Ra = 1, 6 µm.

Cruzado respecto a la línearepresentativa de la superficie

sobre la que el símbolo vaindicado.

Rugosidad máximaRa = 0, 4 µm en la

orientación.

M Multidireccional.Rugosidad máxima

Ra = 0, 8 µm con paso dela rugosidad de 0, 4 mm.

CAproximadamente circular

respecto al centro de lasuperficie sobre la que el

símbolo va indicado.

Rugosidad máximaRa = 0, 4 µm con altura de

1 mm.

RAproximadamente radialrespecto al centro de la

superficie sobre la que elsímbolo va indicado.

Rugosidad máximaRa = 0, 4 µm con altura de

1 mm y paso de laondulación de 6 mm.

0, 8

1, 6 0, 8

0, 4

0, 8 0, 4

1 0, 4

1 - 6 0, 4

4.1. Simbología

RUGOSIDAD APLICACIÓNN1 Espejos. Bloques patrónN2 Planos de apoyo de relojes comparadoresN3 Herramientas de precisión. Cojinetes superacabados.

Acoplamientos estancos de alta presión en movimientoalternativo. Superficies bruñidas de retención sin retén.

N4 Soportes de cigüeñales y árboles de levas. Pies deválvulas. Superficies de cilindros de bombas hidraúlicas.Cojinetes lapeados. Pernos de árboles para rotores deturbinas, reductores...

N5 Árboles acanalados. Superficie exterior de pìstones.Acoplamientos efectuados a presión. Asientos deválvulas..

N6 Tambores de freno. Agujeros brochados. Cojinetes debronce. Dientes de engranaje. Superficies de piezasdeslizantes, como patines y sus guías.

N7 Caras de engranajes. Árboles y orificios de engranajes.Cara de émbolo.

N8 Pernos y cojinetes para transmisión (montaje a mano).Superficies de acoplamiento de partes fijas desmontables.

N9 Superficies laterales de retención con retenes normales.

4.2.

Guí

a de

apl

icac

ione

s yob

tenc

ión

de d

istin

tas c

alid

ades

supe

rfic

iale

s

Proceso de fabricación

Desbarbado. Oxicorte

Torneado. Fresado. Limado

Taladrado

Cepillado

Mandrinado

Brochado

Rectificado

Bruñido

Superacabado (lapeado)

Pulido

Rugosidad Ra

µin Ra

µm

Proceso de fabricación

Pulido

Granallado

Laminación en caliente

Moldeo en arena

Forja

Moldeo en coquilla

Moldeo a presión

Laminado, estirado, trefilado

Extrusión

Rugosidad másfrecuente

Rugosidadmenosfrecuente

Rugosidad Ra

µin Ra

µm

5. Medida de la rugosidad5.1. Comparadores visotáctiles

• Elementos para evaluar el acabado superficialde piezas por comparación visual y táctil consuperficies de diferentes acabados obtenidaspor el mismo proceso de fabricación.

5.2. Rugosímetrode palpadormecánico

• Instrumento para lamedida de la calidadsuperficial basado enla amplificacióneléctrica de la señalgenerada por unpalpador que traducelas irregularidadesdel perfil de lasección de la pieza.

5.2. Rugosímetrode palpadormecánico

• Sus elementos principales son el palpador, elmecanismo de soporte y arrastre de éste, elamplificador electrónico, un calculador y unregistrador.

Configuración mecánica clásica

5.2. Rugosímetro: Palpador inductivo

• El desplazamiento de la aguja al describir lasirregularidades del perfil modifica la longituddel entrehierro del circuito magnético, y conello el flujo de campo magnético que loatraviesa, generando una señal eléctrica.

5.2. Rugosímetro: Palpador capacitivo

• El desplazamiento vertical del palpador aproximalas dos láminas de un condensador, modificando sucapacidad y con ella la señal eléctrica.

• El desplazamiento de la aguja del palpadordeforma elásticamente un materialpiezoeléctrico, que responde a dichadeformación generando una señal eléctrica.

5.2. Rugosímetro: Palpadorpiezoeléctrico

5.2. Rugosímetro: Patín mecánico

• El patín describirá lasondulaciones de lasuperficie mientras

Patín (filtromecánico)

la aguja recorra los picos y valles del perfil. Así seseparan mecánicamente ondulación y rugosidad queson simplemente desviaciones respecto de lasuperficie geométrica con distinta longitud de onda.

5.2. Rugosímetro:Filtrado eléctrico

• La señal eléctricaprocedente delpalpador puede pasar aun filtro para eliminarlas ondulaciones, estoes, disminuir laamplitud de suscomponentes a partirde una longitud deonda λ´, (longitud deonda de corte)

5.2. Rugosímetro de palpador mecánico

• Actualmente los rugosímetros permiten calcular ytratar numerosos parámetros de rugosidad,compensar la forma de la pieza o programar lamedida.

BibliografíaCatálogos de MITUTOYO, STARRET, BROWN & SHARPE y TESA

TITULO: Curso de Metrología Dimensional.AUTOR: Carro de Vicente Portela.EDITORIAL: E.T.S.I.I. de Madrid 1978. pp 169.

TITULOS: Consejos de metrología de la A.E.C.C. (varios)AUTOR: Comité de Metrología de la A.E.C.C. Madrid.EDITORIAL: Asociación Española de Control de Calidad.

TITULO: Clasificación de instrumentos de metrología dimensional.AUTOR: Ministerio de Industria, Comercio y Turismo.

Dirección General de Política Tecnológica.EDITORIAL: Sección Publicaciones Ingenieros Industriales. Madrid, 1992.

TÍTULO: Metrologia básicaAUTOR: Manrique, E., Casanova, A.EDITORIAL: Edebé

calidad superficial: rugosidad · pdf filesímbolo orientación de la rugosidad...

Documents